KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum warahmatullah wabarakatuh
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga Seminar Teknoin 2013 ini dapat terselenggara. Sejak penyelenggaraan yang pertama kali pada tahun 2004, seminar Nasional Teknoin telah menjadi agenda tahunan yang dilaksanakan dalam rangka mewujudkan misi Universitas Islam Indonesia yang memiliki komitmen pada kesempurnaan (keunggulan) dan risalah islamiyah di bidang pendidikan, penelitian, pengabdian masyarakat dan dakwah islamiyah. Perpijak pada misi tersebut, Fakultas Teknologi Industri Universitas Islam Indonesia berkeinginan untuk dapat memberikan kontribusi nyata melalui penyelenggaraan Seminar Nasional Teknoin 2013 yang sekaligus menjadi forum diseminasi untuk lima disiplin ilmu, yaitu: Teknik Kimia, Teknik Industri, Teknik Informatika, Teknik Elektro, dan Teknik Mesin.
Topik yang diambil pada pelaksanaan seminar nasional Teknoin tahun 2013 ini, yang juga merupakan seminar Teknoin yang ke- 10 adalah “Menuju Kemandirian Teknologi Pertahanan Nasional” yang didasarkan pada pertimbangan semakin mendesaknya kebutuhan sistem pertahanan nasional yang memadahi dan handal. Untuk itu diperlukan kemandirian nasional yang tidak mungkin terwujud tanpa dukungan berbagai pihak untuk mengembangkan penelitian dan industri di bidang pertahanan nasional. Dengan kemandirian di bidang pertahanan nasional ini, akan semakin memperkuat posisi Indonesia di tingkat internasional.
Dalam seminar tahun ini, panitia menerima 96 buah makalah full paper yang berasal dari berbagai propinsi di Indonesia.
Setelah dilakukan review terhadap makalah tersebut, 72 makalah dinyatakan layak untuk dipresentasikan dalam seminar nasional ini. Adapun distribusi makalah berdasarkan bidang ilmunya adalah sebagai berikut: 12 makalah di bidang Teknik Kimia, 21 makalah di bidang Teknik Industri, 7 makalah di bidang Teknik Informatika, 20 makalah di bidang Teknik Elektro dan 12 makalah di bidang Teknik Mesin.
Pada Kesempatan ini, kami sebagai ketua pelaksana menyampaikan penghargaan dan terima kasih yang sebesar- besarnya kepada pimpinan Fakultas Teknologi Industri UII, pimpinan Jurusan, dan pimpinan program Pascasarjana di lingkungan Fakultas Teknologi Industri UII, tim reviewer, dan segenap panitia pelaksana yang telah berusaha maksimal dan bekerjasama dengan baik hingga terlaksananya acara ini. Ucapakan terima kasih kami sampaikan pula kepada Ibu Connie Rahakundini Bakrie dari Universitas Indonesia dan Bapak Hery Mochtady dari PT. Pindad yang telah meluangkan waktu untuk menjadi narasumber dalam seminar kali ini. Tidak lupa pula ucapan terima kasih kepada seluruh pemakalah serta semua pihak yang telah berpartisipasi dalam acara ini. Kami juga mohon maaf yang sebesar-besarnya apabila selama ini ada sesuatu yang kurang berkenan.
Semoga dengan seminar ini, dapat lebih membuka wawasan dan ide-ide baru untuk melakukan berbagai inovasi di dalam mengembangkan teknologi di dalam negeri yang akan membawa kejayaan negeri kita ini dalam menghadapi berbagai rintangan yang muncul silih berganti. Selamat berseminar dan kami tunggu partisipasinya pada seminar nasional Teknoin selanjutnya di tahun 2014.
Wassalamu’alikum warahmatullah wabarakatuh Yogyakarta, 16 November 2013
Ketua Panitia,
Dr. Eng. Hendra Setiawan
SAMBUTAN
DEKAN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA
Assalamu’alaikum warahmatullah wabarakatuh
Kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi sangat pesat pada era globalisasi. Semua negara sudah merasakan dampak dari globalisasi tersebut. Globalisasi telah menyebar ke seluruh dunia dengan hasil teknologi yang telah mempengaruhi kehidupan masyarakat dunia dan menimbulkan perubahan yang sangat mendasar dalam tatanan hubungan antar bangsa.
Di bidang teknologi persenjataan, perkembangan yang ada mempunyai arti dua sisi yang saling berlawanan. Di satu sisi berimbas pada peningkatan kapasitas pertahanan Negara, dan disi lainnya merakibat pada semakin canggih dan variatifnya bentuk-bentuk kerawanan terhadap kedaulatan NKRI. Untuk menghadapi dan mengantisipasi situasi dan kondisi tersebut diperlukan usaha keras untuk membangun suatu teknologi pertahanan yang mandiri dengan pembekalan pengetahuan yang memadahi. Melalui Seminar Nasional TEKNOIN yang bertema “Menuju Kemandirian Teknologi Pertahanan nasional” ini diharapkan terjadi pertukaran ide, konsep, dan pengetahuan di bidang teknologi pertahanan antar pusat-pusat riset yang ada dan sekaligus membangun kekuatan teknologi nasional menuju Indonesia yang lebih tangguh.
Industri pertahanan nasional saat ini baru mampu menguasai teknologi untuk level menengah dengan konten lokal tidak lebih dari 35%. Untuk itu diperlukan usaha keras untuk meningkatkan konten lokal industri pertahanan dan sekaligus berusaha untuk mampu menguasai teknologi level yang lebih tinggi. Hal ini sejalan dengan rencana Kementerian Riset dan Teknologi pada bidang pembangunan industri pertahanan nasional yang menetapkan bahwa pada 2029 Indonesia diharapkan mampu memenuhi kebutuhan pokok angkatan darat, laut, dan udara TNI secara mandiri.
Sebagai sebuah forum ilmiah, seminar ini diharapkan dapat menjadi media diseminasi informasi hasil penelitian dan perkembangan terkini antar pihak dengan berbagai latar belakang, baik dari kalangan perguruan tinggi, lembaga penelitian, pemerintah/pengambil kebijakan, dan pihak industri. Diskusi antar pihak dengan berbagai perspektif ini diharapkan dapat memperluas social networking dan menghadirkan gambaran yang lebih lengkap atas berbagai perkembangan penelitian di bidang teknologi industri, dan pada gilirannya diharapkan dapat memberikan kontribusi bagi perkembangan teknologi dan pemanfaatannya bagi negara kesatuan Republik Indonesia.
Atas nama Fakultas Teknologi Industri, Universitas islam Indonesia, saya menyampaikan terima kasih yang sebesar- besarnya kepada seluruh panitia pelaksana yang telah bekerja keras untuk memberikan yang terbaik di acara ini. Tidak lupa pula ucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah berkontribusi atas terselenggaranya Seminar Nasional Teknoin 2013 ini. Selamat berseminar dan semoga keberhasilan akan selalu menyertai anda semua.
Wassalamu’alaikum warahmatullah wabarakatuh Yogyakarta, 16 November 2013
Dekan FTI UII
Ir. Gumbolo Hadi Susanto, M.Sc.
SUSUNAN PERSONALIA PANITIA SEMINAR NASIONAL TEKNOIN 2013
Penanggung Jawab : Ir. Gumbolo Hadi Susanto, M.Sc. Dekan
Pengarah : Wahyudi Budi Pramono, ST., M.Eng Wakil Dekan
Dr. Sri Kusumadewi, S.Si., MT. Direktur Pascasarjana MTI
Dra. Kamariah, MS. Ketua Jurusan Teknik Kimia
Drs. Mohammad mastur, MSIE Ketua Jurusan Teknik Industri Yudi Prayudi, S.Si, M.Kom Ketua Jurusan Teknik Informatika Tito Yuwono, ST., M.Sc Ketua Jurusan Teknik Elektro Agung Nugroho Adi, ST., MT. Ketua Jurusan Teknik Mesin Ketua Pelaksana : Hendra Setiawan, ST., M.T., D.Eng.
Bendahara : 1. Yustiasih Purwaningrum, ST., MT.
2. Erawati Lestari, A.Md.
Reviewer : 1. Prof. Dr. Hari Purnomo (UII)
2. Ir. Muhammad Waziz Wildan M.Sc., Ph.D (UGM) 3. Prof. Dr. Ir. Mauridhi Hery Purnomo, M.Eng (ITS) 2. Ridwan Andi Purnomo, ST., M.Sc., Ph.D. (UII) 3. Dr. R.M. Faisal (UII)
4. Izzati Muhaimmah, ST., M.Sc. Ph.D. (UII)
5. R.M. Sisdarmanto Adinandra, ST., M.Sc., Ph.D. (UII) 6. Risdiyono, ST., M.Eng., D.Eng. (UII)
Makalah & Prosiding:
Koordinator Firdaus, ST., MT.
1. Heri Suryantoro, A.Md.
2. Agus Sumarjana, ST.
3. Dian Ariyanto, A.Md.
4. Muhammad Susilo Atmodjo Sekretariat:
Koordinator Alvin Sahroni, ST., M.Eng.
1. Slamet Puji Astuti, A.Md.
2. Siti Amaroh, A.Md.
3. Jerry Irgo Sie. Acara dan Publikasi:
Koordinator Dwi Ana Ratna Wati, ST., M.Eng.
1. Suwati, S.Sos.
2. Pangesti Rahman, SE.
Sie. Konsumsi dan perlengkapan:
1. Medilla Kusriyanto, ST., M.Eng.
2. Kasiyono, S.Kom.
3. Handry Setya Utama, A.Md.
4. Bagus Handoko, S.Pd.
5. Sri Handayani 6. Sarjudi 7. Eko Sukanto Pembantu Pelaksana :
1. Tri Handana
2. Muhammad Henry Himawan
Prosiding Seminar Nasional TEKNOIN 2013 Vol.1 ISBN 978-602-14272-0-0 A-41
Analisis Perbandingan Harmonik Arus akibat Beban Linear dan Non-Linear pada Transformator Auto
Waluyo, Muhammad Iqbal
Jurusan Teknik Elektro, Itenas, BandungSiti Saodah
Program Studi Teknik Energi, Polban, Bandung [email protected]
Abstract— Current harmonics and imbalance loads on a power distribution system always occur. It also served some non linear load, that cause current harmonics, such as computers, printers, and so on in homes. This research and analysis of the current harmonics effects on an autotransformer used the linear loads of 25, 50, 75, 100, 200 and 300 watt of lamps and the non- linear load of monitor 20 W, printer 10 W, electronic fluorescence lamps 23 and TL lamp of 36 W, as give an idea of the destructive harmonics. The harmonics influences would be tested at the autotransformer 380 V used a frequency rating 50 Hz. The harmonic measurements used an oscilloscope and a clamp-on power hi-tester, under load voltage at 220 volt. The linear load harmonic THD values were 0 - 4.13 %. On the other hand, the current harmonic THD values of non linear loads were until 105 %. These cases indicated those the values of current harmonics far exceeded the standard limit of 15.17%.
Keywords—current harmonics, THD, linear, non linear, load
I. INTRODUCTION
Kecenderungan penggunaan beban-beban elektronika dalam jumlah besar dalam selang waktu kira-kira dua decade terakhir, sampai saat ini, telah menimbulkan masalah yang tidak terkirakan sebelumnya. Beberapa beban listrik menarik arus dengan bentuk non-sinusoidal, walaupun disuplai dari sumber tegangan sinusoidal. Beban yang memiliki sifat ini disebut sebagai beban non-linear [1,2]. Arus yang tidak berbentuk sinusoidal tersebut menimbulkan komponen arus frekuensi tinggi yang terinjeksi ke jala-jala, yang dikenal dengan arus harmonik atau polusi harmonik. Arus harmonik menimbulkan implikasi negatif, baik bagi pelanggan maupun penyedia energi listrik. Kerugian akibat harmonic mencakup aspek teknis, biaya dan keandalan alat. Akibat dari urutan komponen harmonic antara lain, urutan positif menimbulkan panas, urutan negatif menimbulkan panas dan menghambat atau memperlambat putaran motor dan urutan nol menimbulkan panas dan menimbulkan atau menambah arus pada kawat netral [3,4].
Beban linear merupakan beban yang memberikan bentuk gelombang keluaran yang linear, artinya arus yang mengalir sebanding dengan besar dan perubahan tegangan. Sedangkan beban non linear akan memberikan bentuk gelombang keluaran yang tidak sebanding terhadap tegangan, sehingga bentuk gelombang, umumnya gelombang arus, bahkan gelombang tegangan, tidak sama dengan gelombang masukannya, karena mengalami distorsi [3-5].
Tujuan penenlitian ini adalah untuk memperoleh hasil dan fenomena arus harmonik pada rangkaian pembebanan transformator auto dengan beberapa beban linear dan beberapa beban non linear.
II. METODOLOGI PENGUKURAN
Metoda pengukuran, sebagai langkah penelitian utama, adalah metoda perbandingan, dimana dalam prosesnya dengan menganalisis arus harmonic dan arus THD (total harmonic distortion) dengan clamp meter arus dan pengukuran dengan osiloskop digital. Osiloskop tersebut berfungsi merepresentasikan besar dan bentuk, serta merekam sinyal arus listrik yang mengalir ke beban. Dengan demikian bentuk dan gelombang arus tersebut bisa dianalisis lebih lanjut.
Auto transformator dihubungkan dengan suplai daya dari jaringan, dengan tegangan masukan sebesar 220 volt, dimana keluarannya dapat diatur dari 0 sampai 220 volt. Gambar 1 merupakan skema rangkaian pengukuran gelombang arus.
R S T N
R S T N
Input
Output AUTO TRANSFORMER
P OSCILLOSCOPE
B e b a n
Clamp-on meter
Gambar 1 Skema rangkaian pengukuran
Pada kondisi pembebanan dipasang beban linear, berupa lampu pijar 25, 50, 100, 200 dan 300 watt, serta beban non linear berupa monitor komputer, printer, dua lampu hemat energi dan lampu TL 36 watt. Pada pengukuran harmonic arus ini, selain menggunakan beban linear dan non linear, juga menggunakan shunt untuk pengukuran data gelombang arus pada osiloskop. Selain itu juga dilakukan perhitungan THD.
Prosiding Seminar Nasional TEKNOIN 2013 Vol.1 ISBN 978-602-14272-0-0 A-42
III. DATA PENGUKURAN DAN ANALISIS A. Analisis Pengukuran Beban Linear
Berikut ini beberapa hasil pengukuran arus beban yang mengalir dengan beberapa beban lampu pijar. Lampu pijar ini merupakan beban linear. Gambar 2 merupakan bentuk gelombang arus hasil pengukuran dengan osiloskop dengan beban lampu pijar 25 watt. Pengukuran tersebut dilakukan pada tegangan 220 volt, pada frekuensi 50 Hz dan menghasilkan arus 0,11 ampere dan faktor daya (cos-phi) sebesar 0,718 lagging. Sedangkan berdasarkan gelombang tegangan hasil pengukuran tersebut, diperoleh tegangan puncak ke puncak sebesar 1,72 volt dan nilai tegangan RMS sebesar 610 mV.
Gambar 2 Hasil pengukuran gelombang arus dengan beban lampu pijar 25 watt
Untuk beberapa besar beban lampu pijar, secara umum diperoleh bentuk gelombang arus yang hampir sama / tipikal dengan bentuk gelombang pada Gambar 2. Gambar 3(a) sampai 3(f) memperlihatkan spektrum frekuensi dari gelombang arus dengan beban lampu pijar sebesar 25, 50, 75, 100, 200 dan 300 watt. Pada umumnya, amplitude harmonik tertinggi terjadi pada frekuensi 50 Hz, sebagai frekuensi harmonik fundamental atau dasar. Hampir tidak ada amplitudo harmonic pada frekuensi lain, selain frekuensi fundamental 50 Hz tersebut. Hal ini menunjukkan bahwa beban-beban lampu pijar tersebut merupakan beban linear, dimana gelombang arus keluaran masih sama dengan gelombang tegangan.
(a) Beban linear 25 watt (b) Beban linear 50 watt
(c) Beban linear 75 watt (d) Beban linear 100 watt
(e) Beban linear 200 watt (f) Beban linear 300 watt Gambar 3 Spekrum frekuensi arus pada beberapa beban lampu pijar Dari perhitungan diperoleh bahwa THD maksimum untuk beban linear diperoleh sebesar 4,13%, dimana nilai ini merupakan masih lebih kecil dari batas standard 15,17%.
B. Analisis Pengukuran Beban Non Linear
Gambar 4 memperlihatkan gelombang arus beserta frekuensi spektrum akibat pembebanan beban lampu hemat energi dan lampu TL. Berbeda dengan bentuk gelombang akibat beban seperti sebelumnya, bentuk gelombang arus ini jauh dari bentuk sinusoidal. Bentuk gelombang ini mengalami distorsi atau kecacatan atau distorsi yang cukup signifikan.
Berdasarkan besar beban, maka bilamana beban makin besar, maka amplitudo gelombang juga makin besar. Berdasarkan spectrum frekuensi dari bentuk gelombang tersebut, amplitudonya dari besar semakin kecil berturut-turut dari frekuensi fundamental, harmonic ketiga, kelima, ketujuh, kesembelian, dan seterusnya.
(a) Lampu hemat energy 23 watt (b) Lampu hemat energy 23 watt
(c) Lampu hemat energy 46 watt
(d) Lampu hemat energy 46 watt
(e) Lampu TL 36 watt (f) Lampu TL 36 watt
Prosiding Seminar Nasional TEKNOIN 2013 Vol.1 ISBN 978-602-14272-0-0 A-43
(g) Beban lampu hemar energy 46 W dan TL 36 W
(h) Beban lampu hemar energy 46 W dan TL 36 W
Gambar 4 Gelombang dan spekrum frekuensi arus pada beberapa beban lampu hemat energi dan lampu TL
Pengukuran juga dilakukan dengan beban berupa beban elektronika, yaitu printer, monitor dan gabungannya.
Berdasarkan beban ini, bentuk gelombang arus juga mengalami distorsi yang cukup besar. Untuk beban printer, arus yang mengalir cukup kecil karena konsumsi dayanya sangat kecil.
Spektrum frekuensinya secara umum relatif merata dari harmonik ketiga kelima, ketujuh dan kesembilan. Sedangkan amplitudo gelombang arus akibat pembebanan monitor lebih besar, karena daya yang dikonsumsi oleh monitor juga lebih besar. Sedangkan amplitudo frekuensi spektrumnya dari frekuensi fundamental ke orde harmonic frekuensi lebih tinggi akan mengalami pengurangan. Akan tetapi tingkat pengurangan ini lebih kecil dibanding dengan pengurangan amplitido harmonic akibat beban lampu hemat. energi.
(a) Beban printer (b) Beban printer
(c) Beban monitor (d) Beban monitor
(e) Beban printer dan monitor (f) Beban printer dan monitor
Gambar 5 Gelombang dan spekrum frekuensi arus pada beban printer, monitor beserta kombinasinya
Dari perhitungan diperoleh bahwa THD maksimum untuk beban non linear diperoleh sebesar 105%, dimana nilai ini merupakan jauh lebih besar dari batas standard 15,17%.
IV. KESIMPULAN
Pengukuran harmonik arus dengan beban linear, yaitu lampu pijar, tidak menghasilkan harmonik yang besar, karena lampu pijar hanya terdiri dari komponen resistif saja. Bentuk gelombang arusnya hampir sama dengan tegangan masukannya, yaitu sinusoidal murni.
Beban non linear dengan menggunakan lampu hemat energi, lampu TL, printer dan monitor menimbulkan harmonik arus yang jauh lebih besar karena beban-beban tersebut mengandung suatu ballast, transformator dan komponen elektronika yang mana mempunyai sifat saturasi inti besi dan non linear. Kandungan harmonik arus akibat beban monitor dan printer lebih besar dibanding akibat lampu hemat energi dan lampu TL, karena beban monitor dan komputer tersebut mengandung komponen elektronika lebih banyak. Nilai THD untuk beban linear hanya mencapai 4,13%. Sedangkan THD beban non linear mencapai 105%.
UCAPANTERIMAKASIH
Penulis menyampaikan terima kasih kepada Itenas atas bantuan dana dalam seminar ini.
REFERENCES
[1] J. Arrillaga, B.C., Smith, N.R., Watson, A.R., Wood, Power System Harmonic, Second Edition, McGraw-Hill, 2003.
[2] J. Desmet, I. Sweertvaegher, G. Vanalme, K. Stockman, R. Belmans, Analysis of the Neutral Conductor Current in a Three Phase Supplied Network with Non-Linear Single Phase Loads, IEMDC IEEE Conference MIT, Cambridge, Massachusetts, USA, 17-21 June, 2005.
[3] Gusmedi, H., dan Priliasari, 2007, Studi Pengaruh Harmonik pada Arus Listrik terhadap Besarnya Penurunan Kapasitas Daya Terpasang Transformator Distribusi (Studi Kasus Trafo Distribusi PT PLN (Persero) Wilayah Bekasi Raya), Journal Rekayasa dan Teknologi Elektro Vol. 1, Vol. 1 Edisi September 2007.
[4] Aditya Wisnu Yogasaputra, 2008, Analisis Perbandingan Harmonik pada Berbagai Hubungan Transformator 2 kVA dengan Beban Non Linear, Tugas Akhir, Jurusan Teknik Elektro Usakti.
[5] Jatmiko, H.A., Pengaruh Harmonik pada Transformator Distribusi dan Penanganannya, Jurnal Teknik Emitor Vol. 2, No. 2, Universitas Muhammadiyah, Surakarta, 2002.
