Gambar 4.1. Resistor, Induktor dan Kapasitor Selain itu juga terdapat rheostat yaitu resistor yang nilainya dapat diubah-ubah.

(1)

4.1. PSIM 6.1

PSIM 6.1 adalah program yang didesain khusus untuk elektronika daya dan kontrol motor. PSIM sangat mudah untuk digunakan, program ini dapat digunakan untuk melakukan simulasi elektronika daya, kontrol motor, kontrol analog dan digital.

Program simulasi PSIM terdiri atas 3 bagian program, yaitu : circuit schematic program PSIM, PSIM simulator, and waveform processing program SIMVIEW.

4.1.1. Komponen-Komponen Dalam Program PSIM Komponen dari sirkuit daya ini terdiri atas :

• Resistor-Induktor-Kapasitor

Pada program PSIM terdapat komponen resistor, induktor dan kapasitor secara individu ataupun bergandengan, dengan nilai yang dapat diatur sesuai dengan kebutuhan.

Gambar 4.1. Resistor, Induktor dan Kapasitor

Selain itu juga terdapat rheostat yaitu resistor yang nilainya dapat diubah-ubah.

(2)

Gambar 4.2. Gambar Rheostat

• Switch

Ada 2 macam bentuk switch yang terdapat pada program PSIM. Yang pertama adalah switch yang beroperasi pada keadaan cut-off atau pada kondisi saturasi, yang termasuk switch jenis ini adalah : diode, diac, thyristor, triac.

Gambar 4.3. Diode, Diac, Thyristor Dan Triac

Yang kedua adalah switch yang dapat beroperasi pada kondisi cut off atau linier atau pada kondisi saturasi, contohnya adalah : transistor npn, transistor pnp.

Gambar 4.4. Transistor npn dan Transistor pnp

• Induktor Bergandeng

Induktor bergandeng yang ada pada program PSIM tersedia hingga induktor bergandeng 4.

(3)

• Transformator

Transformator yang tersedia adalah transformator ideal, transformator 1 fasa dan transformator 3 fasa. Transformator ideal adalah transformator yang tidak memiliki rugi-rugi dan arus bocor.

Gambar 4.6. Transformator Ideal, Trafo 1 Fasa Dan Transformator 3 Fasa

• Motor

Gambar dari motor dc dapat dilihat pada gambar di bawah ini :

Gambar 4.7. Motor DC

Motor induksi yang tersedia adalah motor induksi sangkar tupai dan motor induksi rotor tergulung.

(4)

Program PSIM memiliki tampilan yang menarik dan mudah digunakan untuk mendesain rangkaian schematic. Dalam PSIM, semua komponen yang dibutuhkan terdapat pada menu ”elements”, komponen-komponen yang dibutuhkan tersebut dibagi menjadi 4 bagian, yaitu : Power (berisi komponen daya), kontrol (berisi komponen kontrol), Others (berisi komponen switch, sensor dan komponen yang termasuk komponen daya maupun komponen kontrol), Sources (berisi komponen tegangan dan arus).

Dibawah ini adalah fungsi-fungsi yang akan digunakan untuk mendesain rangkaian dalam program PSIM :

• Get : untuk mendapatkan komponen yang dibutuhkan, klik menu ”element” dan pilih sub menu lalu klik pada komponen yang dibutuhkan.

• Place : setelah komponen dipilih maka gambar dari komponen tersebut akan tampil pada layar, letakkan komponen tersebut pada tempat yang diinginkan dan tekan klik kiri pada mouse.

• Rotate : untuk memutar komponen gunakan fungsi rotate. • Wire : wire digunakan untuk menghubungkan dua titik.

• Label : jika dua titik atau lebih terhubung pada label yang sama maka titik-titik tersebut sudah terhubung, hal ini sama halnya dengan menghubungkan titik-titik tersebut dengan menggunakan wire. Penggunaan label ini untuk menghindari banyaknya wiring yang dapat gambar schematic menjadi rumit.

• Assign : untuk mengubah nilai dari komponen adalah dengan mengklik dua kali pada komponen maka akan tampil seperti gambar dibawah, lalu masukkan nilai yang dibutuhkan.

(5)

Gambar 4.9. Tampilan Assign

4.1.3. Cara Me-Run Simulasi

Setelah gambar schematic telah dibuat dan komponen-komponen yang dibutuhkan memiliki nilai yang dibutuhkan, maka klik pada run simulation untuk mulai melakukan simulasi. Hasil simulasi dapat dilihat dengan menggunakan SIMVIEW.

4.1.4. Penjelasan Bagian-Bagian Pada Penggunaan PSIM 6.1

(6)

direncanakan. Terlihat pada gambar schematic yang telah jadi dibuat. Gambar schematic dibuat dengan menggunakan komponen yang terdapat pada bagian bawah daerah gambar. Dimana terdapat simbol dari komponen yang berisikan transformator, resistor, induktor, kapasitor, komponen dari load yang berisikan beban listrik seperti motor, sumber tegangan,arus dan komponen lainnya. Untuk mengetahui nama dari komponen dan nilainya serta untuk memasukkan data ataupun mengedit data pada setiap komponen adalah dengan cara double click pada komponen yang ingin diketahui namanya maka akan muncul layar tampilan (lihat gambar di bawah).

Gambar 4.11. Layar Tampilan Dari Komponen

Dibagian inilah data dari komponen listrik yang direncanakan dimasukan, yang disesuaikan dengan fungsi dari komponen tersebut.

Untuk menghubungkan antar komponen adalah dengan menggunakan wire yang terletak pada atas daerah gambar, memberi nama pada komponen juga menggunakan tools yang terdapat pada bagian atas daerah gambar.

Setelah gambar schematic telah selesai dibuat, maka langkah selanjutnya adalah menjalankan simulasi dari gambar rangkaian yang telah dibuat tersebut, caranya adalah dengan menggunakan tool ”run simulation” yang terletak pada atas daerah gambar. Bila gambar dari rangkaian yang dibuat masih terdapat error maka akan muncul tampilan seperti gambar di bawah ini

(7)

Gambar 4.12. Tampilan Error Message

Untuk langkah selanjutnya, setelah error yang ada telah dibenarkan maka jalankan lagi tool “run simulation“, apabila tidak terdapat error lagi maka akan muncul hasil simulasi tersebut, lihat gambar dibawah ini

Gambar 4.13. Tampilan Hasil Simulasi

Untuk menampilkan bentuk gelombang yang lainnya dari hasil simulasi adalah dengan single klik pada simbol variables (lihat gambar di bawah ini).

(8)

Gambar 4.14. Simbol Variables

Atau dengan cara double click pada daerah hasil simulasi. Setelah itu maka akan muncul layar tampilan seperti gambar di bawah ini.

Gambar 4.15. Layar Tampilan Untuk Menampilkan Bentuk Gelombang Lainnya 4.1.5. Error Atau Warning Message

Error yang biasa yang terjadi dalam hal pendesainan dari gambar schematic dan saat simulasi akan dijalankan adalah sebagai berikut :

• Input format errors occured in the simulation

Error ini terjadi bisa disebabkan karena : spesifikasi dari komponen yang kurang lengkap atau spesifikasi yang salah dan nilai komponen yang tidak sesuai.

• The node of an element is floating.

Hal ini dapat disebabkan karena koneksi antar komponen yang terhubung dengan menggunakan wire tidak terhubung dengan baik.

(9)

Pesan error muncul saat nilai komponen yang dimasukkan melebihi batas yang ada pada program PSIM.

• The program failed to converge after 10 iterations when determining switch positions. The computation continues with the following switch positions: Untuk menyelesaikan permasalahan ini adalah dengan mencocokkan rangkaian yang dibuat, apakah sudah benar atau tidak, mencocokkan signal dari switch atau dengan cara hubungkan resistor atau induktor secara seri dengan switch dan sumber tegangan.

4.2. Analisa Perhitungan Total Harmonic Distortion (THD)

alam melakukan perhitungan ini, standar yang dipakai adalah standar dari IEEE 519-1992. Perhitungan THD ini dibagi menjadi dua bagian, yaitu : perhitungan ITHD dan perhitungan VTHD.

4.2.1. Perhitungan ISC (Arus Hubung Singkat)

Untuk menghitung ISC (Arus Hubung Singkat) pada suatu titik pada

jaringan harus mengetahui ukuran penampang dan panjang kabel. Berdasarkan pengambilan data dari lapangan dan dari denah instalasi (lampiran 7, denah instalasi) diketahui:

• Trafo ke MDP 1-A:

Ukuran penampang kabel: NYY 3x6x1x300 mm2 Panjang kabel : 10 m

• MDP 1-A ke PP1:

Ukuran penampang kabel: NYY 3x4x1x240 mm2 Panjang kabel : 30 m

• PP1 ke mesin winder extruder 2:

Ukuran penampang kabel: NYY 4x50 mm2 Panjang kabel : 15 m

(10)

Tabel 4.1. Perhitungan ISC (Arus Hubung Singkat)

Bagian Instalasi Resistansi (mΩ) Reaktansi (mΩ) Jaringan Sisi Atas

(tegangan menengah) Ssc = 500 MVA

Cos ϕ = 0,15 dan Sin ϕ = 0,98 (Panduan Aplikasi Teknis 63) R1 = Z1 . Cos ϕ . 10-3 = sc S U2 _{. Cos ϕ . 10}-3 = 500 4002 . 0,15 . 10-3 = 0,048 X1 = Z1 Sin ϕ 10-3 = sc S U2 _{. Sin ϕ . 10}-3 = 500 4002 . 0,98 . 10-3 = 0,314 Transformator S = 2000 kVA Usc = 6% U = 400 V Wc = 21000 W (Lampiran 6, Katalog Trafo) R2 = ₂ -3 2 ₁₀ S U W_C× × = 2 -3 2 2000 10 400 21000× × = 0,84 = 22 2 2 -100 S R U Usc ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ × = 2 2 2 84 , 0 -2000 400 100 6 ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ × = 4,725 Kabel ke MDP 1-A NYY 3x6x1x300 mm2 L = 10 m R3 = A L × ρ = 300 6 10 5 , 22 x × = 0,125 X3 = 6 12 , 0 × L = 6 10 12 , 0 × = 0,2 Kabel ke PP1 NYY 3x4x1x240 mm2 L = 30 m R4 = A L × ρ = 240 4 30 5 , 22 x × = 0,7 X4 = 4 12 , 0 × L = 4 30 12 , 0 × = 0,9 Kabel ke winder NYY 4x50 mm2 L = 15 m R5 = A L × ρ = 50 1 15 5 , 22 x × = 2,4 X5 = 1 12 , 0 × L = 1 15 12 , 0 × = 1,8

(11)

5 4 3 2 1 R R R R R R_TOTAL = + + + + 4 , 2 7 , 0 125 , 0 84 , 0 048 , 0 + + + + = TOTAL R Ω = 032, TOTAL R 5 4 3 2 1 X X X X X X_TOTAL = + + + + 8 , 1 9 , 0 2 , 0 725 , 4 314 , 0 + + + + = TOTAL X Ω = 822, TOTAL X = sc I 2 2 3 R_t X_t U + ) 82 , 2 03 , 2 ( 3 400 2 2 ₊ = sc I kA I_sc =63,14 4.2.2. Perhitungan ITHD

Berdasarkan Tabel 3.15. diketahui bahwa nilai arus harmonisa (5, 7, 9, 11,...) yang terjadi relatif sangat besar. Pada hasil pengukuran yang telah dilakukan didapatkan nilai arus harmonisa ke-3, 5, 7, 9, 11,..., 31, masing-masing adalah : 0,23 A, 11,16 A, 2,79 A, 0,21 A, 1,8 A,…, 0,19 A. A I I I I I_rms 68 , 41 19 , 0 ... 16 , 11 0,23 39,71 ... 2 2 2 2 2 31 3 5 2 3 2 1 = + + + + = + + + + =

(12)

% 93 , 31 3193 , 0 39,71 5032 , 137 39,71 19 , 0 ... 16 , 11 0,23 ... 2 2 2 1 2 31 3 5 2 3 1 2 2 = = = + + + = + + + = =

∑

= I I I I I I I k n THD

Dari hasil perhitungan di atas maka diketahui bahwa total arus harmonisa yang terjadi melebihi batas standar yang telah ditentukan, yaitu:

A kA I I L sc 71 , 41 14 , 63 = = 1513,8 A

Dari hasil ISC/IL = 1513,8 A (sesuai tabel 2.4 standar minimum ITHD, yaitu = 20

%) dengan mengetahui bahwa arus harmonisa yang terjadi telah melebihi batas yang telah ditentukan, maka arus dari harmonisa tersebut harus diturunkan, dengan tujuan agar tidak mengganggu fungsi kerja dari beban tersebut dan tidak menimbulkan efek lainnya.

4.2.3. Perhitungan VTHD

Berdasarkan Tabel 3.15. diketahui bahwa nilai tegangan harmonisa (5, 7, 9,...) yang terjadi relatif sangat besar. Pada hasil pengukuran yang telah dilakukan didapatkan nilai tegangan harmonisa ke-3, 5, 7, 9, 11,..., 31, masing-masing adalah : 1,19 V, 7,09 V, 1,44 V, 0,28 V, 1,28 V,…, 0,44 V. maka : V V V V V V_rms 35 , 364 44 , 0 ... 09 , 7 19 , 1 28 , 64 3 ... 2 2 2 2 2 31 2 5 2 3 2 1 = + + + + = + + + + =

(13)

% 07 , 2 28 , 364 44 , 0 ... 44 , 1 09 , 7 19 , 1 ... 2 2 2 2 1 2 31 2 5 2 3 1 2 2 = + + + + = + + + = =

∑

= V V V V V V V k k n THD

Dari hasil perhitungan di atas maka diketahui bahwa total tegangan harmonisa yang terjadi masih dalam batas standar yang telah ditentukan, yaitu sebesar 5 % sesuai tabel 2.3 standar minimum VTHD untuk tegangan kerja ≤ 69

kV.

4.3. Pemilihan Filter

Dari hasil perhitungan di atas diketahui bahwa arus harmonisa yang terjadi telah melebihi batas standar yang telah ditentukan, hal ini dapat mengakibatkan terjadinya penurunan fungsi kerja dari beban maupun dari peralatan-peralatan lainnya. Dari hasil pengukuran yang telah dilakukan sebelumnya (lihat Bab 3) diketahui bahwa pada mesin winder extruder 2 di PT. Yanaprima Hastapersada, Sidoarjo terdapat harmonisa dengan orde harmonisa yang dominan adalah orde ke-5 dan ke-7. Untuk mengurangi besarnya arus harmonisa tersebut maka perlu digunakan sebuah alat yang dapat mengurangi arus harmonisa tersebut hingga batas normal. Salah satu cara untuk mengurangi adalah dengan menggunakan filter pasif.

Filter pasif dapat berfungsi untuk meminimalisasi arus harmonisa yang timbul pada sistem. Filter pasif didesain sebagai rangkaian resonansi seri, yang biasanya juga disebut sebagai “jebakan” karena digunakan untuk menjebak atau mengontrol aliran dari arus harmonisa. Filter pasif terdiri dari komponen pasif seperti induktor, kapasitor dan resistor yang dirangkai untuk meredam arus harmonisa.

Tipe filter pasif yang digunakan adalah jenis shunt filter, pemilihan ini disesuaikan dengan keadaan faktor daya dari mesin winder extruder 2 yang

(14)

settingnya, untuk memberikan kompensasi daya reaktif.

4.4. Desain Filter

Mesin winder extruder berfungsi untuk mengubah biji plastik menjadi benang plastik. Dari hasil pengukuran fasa S daya yang dibutuhkan 26,3 kVA, 3 fasa 364 V, dan faktor daya yang dihasilkan 0,59 (berdasarkan hasil pengukuran 3 fasa dengan acuan tang ampere pada fasa S di SDP PP1).

Gambar 4.16. Filter Pasif Daya reaktif yang dihasilkan:

= 26,3 x sin [ arccos 0,59] = 21,23 kVAR

Bila faktor daya dinaikkan menjadi 0,95 (standar minimumcos yang θ diberikan PLN adalah 0,85, maka target cosθ ditetapkan 0,95), maka daya reaktif (Q) yang diperlukan:

= 26,3 x sin [arccos 0,95] = 8,212 kVAR

Daya reaktif (Q) yang diperlukan sebesar: Q = Q1 – Q2

= 21,23 – 8,212 = 13,018 kVAR

Untuk sistem 380 V, reaktansi filter (Xfilter):

)] ( sin[arccos ₁ 1 = S ×

θ

Q )] ( sin[arccos ₂ 2 = S × θ Q

(15)

kVAR kV X_filter (1000) 2 = 018 , 13 ) 1000 ( 38 , 0 2 = filter X = 11,09 Ω

Untuk harmonisa tingkat ke-5 (250 Hz), maka kapasitansi kapasitor (Xcap):

1 2 2 − = h h X X_cap filter

nilai penalaan (4,5 – 4,8) untuk menghasikan frekuensi resonansi antara 225-240 Hz, pada frekuensi fundamental 50 Hz.

1 7 , 4 ) 7 , 4 ( 09 , 11 2 2 − = cap X = 11,62 Ω

(

)

62 , 11 1000 38 , 0 2 = kVAR =12,43kVAR cap X C ω 1 = 62 , 11 50 14 , 3 2 1 × × × = C = 0,274 mF

Untuk harmonisa tingkat ke-7 (350 Hz), maka kapasitansi kapasitor (Xcap):

1 2 2 − = h h X X_cap filter

nilai penalaan (6,5 – 6,8) untuk menghasikan frekuensi resonansi antara 325-340 Hz, pada frekuensi fundamental 50 Hz.

1 7 , 6 ) 7 , 6 ( 09 , 11 2 2 − = cap X = 11,34 Ω

(

)

Cap X kV kVAR 1000 2 =

(16)

(

)

34 , 11 1000 38 , 0 2 = kVAR =12,73kVAR cap X C ω 1 = 34 , 11 50 14 , 3 2 1 × × × = C = 0,281 mF

Untuk harmonisa tingkat ke-5 (250 Hz), maka induktansi (XL):

2 h X X_L = cap = 0,53 50 2 × = π L X L 50 14 , 3 2 53 , 0 × × = L = 1,675 mH filt filter X kV I = 3 09 , 11 3 38 , 0 = A 78 , 19 =

Rugi-rugi filter pada harmonisa ke-5: R I P= 2× A P =19,78×0,033=12,91 2 7 , 4 62 , 11 = L X

(

)

Cap X kV kVAR = 1000

(17)

Pada hasil pengukuran (lihat Tabel 3.5), diketahui bahwa harmonisa ke-5 sebesar 29,16 %, maka total harmonisa beban dapat dicari sesuai dengan perhitungan di bawah ini :

( )

kV kVA pu I I _h × = 3 beban harmonisa 38 , 0 3 3 , 26 2916 , 0 × = A 63 , 11 =

Maka total arus yang dibutuhkan untuk induktor adalah

Untuk harmonisa tingkat ke-7 (350 Hz), maka induktansi (XL):

2 h X X_L = cap = 0,252 50 2 × = π L X L 50 14 , 3 2 252 , 0 × × = L = 0,805 mH filt filter X kV I = 3 2 7 , 6 34 , 11 = L X 2 2 ₁₁_,₆₃ 78 , 19 + = 2 beban harmonisa 2 , I I I_RMS_total = _filt + A 95 , 22 =

(18)

09 , 11 3 = A 78 , 19 =

Rugi-rugi filter pada harmonisa ke-7: R

I P= 2×

A P=19,78×0,039=8,9

Pada hasil pengukuran (lihat Tabel 3.5), diketahui bahwa harmonisa ke-7 sebesar 6,68 %, maka total harmonisa beban dapat dicari sesuai dengan perhitungan di bawah ini :

( )

kV kVA pu I I _h × = 3 beban harmonisa 38 , 0 3 3 , 26 0668 , 0 × = A 67 , 2 =

Maka total arus yang dibutuhkan untuk induktor adalah

4.5. Simulasi

Beban yang dipakai mengandung harmonisa ke-5 dan harmonisa ke-7 terdiri dari PP1 Winder Extruder 2 dengan daya 15,4 kW, 26,3 kVA, 380 V, 3 fasa, yang dapat dibuat rangkaian pengganti sebagai rectifier tiga fasa dengan beban R, L yang digunakan untuk menghasilkan harmonisa ke-5 dan harmonisa ke-7.

4.5.1. Pembagian Simulasi

Pada simulasi ini dibagi menjadi 4 tahap, yaitu simulasi rangkaian tanpa filter pasif dan simulasi dengan filter harmonisa ke-5, simulasi dengan filter

2 2 ₂_,₆₇ 78 , 19 + = 2 beban harmonisa 2 , I I I_RMS_total = _filt + A 96 , 19 =

(19)

harmonisa ke-7, simulasi dengan filter harmonisa ke-5 dan ke-7. Dengan demikian akan dapat membandingkan kualitas dari rangkaian tersebut bila digunakan dalam meredam harmonisa.

4.5.1.1. Simulasi Tanpa Filter Pasif

Rangkaian yang disimulasikan disini merupakan rangkaian awal, yaitu hanya terdiri dari sumber pembangkit dan beban PP1 Winder Extruder 2, hal ini untuk melihat karakter gangguan berupa gelombang dan spektrum harmonisa. Pengukuran dilakukan pada sumber tegangan.

Gambar 4.17. Rangkaian Permodelan Sistem Tanpa Filter Pasif

(20)

Gambar 4.19. Bentuk Spektrum Arus Tanpa Filter Pasif

Dari grafik spektrum yang timbul terdapat pada Gambar 4.18. dan 4.19. arus harmonisa yang besar terjadi di harmonisa ke-5 (250 Hz) = 9 A dan harmonisa ke-7 (350 Hz) = 4,4 A.

Analisa perhitungan ITHD:

Tabel 4.2. Arus Harmonisa Beban Orde Harmonisa Arus (A)

1 39,4 3 0,0049 5 9 7 4,4 9 0,0041 11 3,32 13 2,17 15 0,0035 17 1,82 19 1,3 21 0,0028 23 0,99 25 0,76 27 0,0021 29 0,6 31 0,47

(21)

A I I I I I_rms 2 , 41 47 , 0 ... 9 0,0049 39,7 ... 2 2 2 2 2 31 3 5 2 3 2 1 = + + + + = + + + + =

4.5.1.2. Simulasi Dengan Filter Harmonisa ke-5

Rangkaian filter terdiri dari komponen R, L, dan C yang memiliki nilai yang didapat dari perhitungan berikut ini:

Filter pasif disetting pada frekuensi 250 Hz. Dari hasil perhitungan didapat nilai kapasitansi (C) = 0,274 mF, dan nilai induktansi (L) = 1,675 mH.

Dengan impedansi dari filter dengan rumus:

C L

X₀ = , maka X0 dapat diketahui dengan nilai: 2,47.

Karena inti reaktor menggunakan inti udara maka nilai q adalah 75. dari sini dapat ditentukan tahanan reaktor dengan rumus:

q X

r= 0 , maka r dapat diketahui dengan nilai: 0,033 Ω . % 68 , 29 2968 , 0 39,7 6919 , 129 39,7 47 , 0 ... 9 0,0049 ... 2 2 2 1 2 31 3 5 2 3 1 2 2 = = = + + + = + + + = =

∑

= I I I I I I I k k n THD

(22)

Gambar 4.20. Rangkaian Permodelan Sistem Dengan Filter Pasif

Gambar 4.21. Bentuk Gelombang Arus Dengan Filter Pasif

Gambar 4.22. Bentuk Spektrum Arus Dengan Filter Pasif

Dari Gambar 4.21. dan 4.22. di atas terlihat bahwa filter pasif telah bekerja dalam meredam harmonisa ke-5 dengan frekuensi 250 Hz dan harmonisa ke-7 dengan frekuensi 350 Hz, dan juga dari hasil pengukuran pada kedua gambar di atas didapat arus harmonisa pada frekuensi 250 Hz mengalami penurunan dari 9 A menjadi 4,42 A, sedangkan pada frekuensi 350 Hz mengalami penurunan dari 4,4 A menjadi 3,32 A.

(23)

1 45,4 3 0,4 5 4,42 7 3,32 9 0,24 11 2,6 13 1,69 15 0,037 17 1,53 19 1,05 21 0,14 23 0,9 25 0,72 27 0,09 29 0,48 31 0,37 A I I I I I_rms 89 , 45 37 , 0 ... 42 , 4 0,4 45,4 ... 2 2 2 2 2 31 3 5 2 3 2 1 = + + + + = + + + + =

(24)

Dari hasil perhitungan di atas diketahui bahwa total arus harmonisa yang terjadi adalah sebesar 14,86 %, dimana total arus harmonisa ini telah diminimalisasi dari tanpa penggunaan filter pasif total arus harmonisa sebesar 29,68 %, sehingga telah terjadi penurunan sebesar 49,93 % arus harmonisa.

4.5.1.3. Simulasi Dengan Filter Harmonisa ke-7

Filter pasif disetting pada frekuensi 250 Hz. Dari hasil perhitungan didapat nilai kapasitansi (C) = 0,281 mF, dan nilai induktansi (L) = 0,805 mH.

Dengan impedansi dari filter dengan rumus:

C L

X₀ = , maka X0 dapat diketahui dengan nilai: 1,69.

q X

r= 0 , maka r dapat diketahui dengan nilai: 0,023 Ω . % 86 , 14 1486 , 0 45,4 45,56 45,4 37 , 0 ... 42 , 4 0,4 ... 2 2 2 1 2 31 3 5 2 3 1 2 2 = = = + + + = + + + = =

∑

= I I I I I I I k n THD

(25)

Dari Gambar 4.24. dan 4.25. di atas terlihat bahwa filter pasif telah bekerja dalam meredam harmonisa ke-5 dengan frekuensi 250 Hz dan harmonisa ke-7 dengan frekuensi 350 Hz, dan juga dari hasil pengukuran pada kedua gambar di atas didapat arus harmonisa pada frekuensi 250 Hz mengalami kenaikan dari 9 A menjadi 13,15 A, sedangkan pada frekuensi 350 Hz mengalami penurunan dari 4,4 A menjadi 1,54 A.

(26)

1 45,17 3 0,18 5 13,15 7 1,54 9 0,33 11 2,05 13 1,39 15 0,12 17 1,21 19 1,87 21 0,19 23 0,83 25 0,66 27 0,1 29 0,4 31 0,31 A I I I I I_rms 17 , 47 31 , 0 ... 15 , 13 0,18 45,17 ... 2 2 2 2 2 31 3 5 2 3 2 1 = + + + + = + + + + =

(27)

Dari hasil perhitungan di atas diketahui bahwa total arus harmonisa yang terjadi adalah sebesar 30,14 %, tanpa penggunaan filter pasif total arus harmonisa sebesar 29,68 %. Dimana total arus harmonisa ini menunjukkan bahwa dengan filter harmonisa ke-7 tidak dapat bekerja meredam arus harmonisa.

4.5.1.4. Simulasi Dengan Filter Harmonisa Ke-5 Dan Ke-7

Filter pasif disetting pada frekuensi 250 Hz dan 350 Hz. Dari hasil perhitungan didapat nilai kapasitansi (C) = 0,274 mF (pada 250 Hz), 0,281 mF (pada 350 Hz), dan nilai induktansi (L) = 1,675 mH (pada 250 Hz), 0,805 mH (pada 350 Hz). Dengan impedansi dari filter dengan rumus:

C L

X₀ = , maka X0 dapat diketahui dengan nilai: 2,74 (pada 250 Hz) dan 1,69

(pada 350 Hz).

q X

r= 0 , maka r dapat diketahui dengan nilai: 0,033 Ω(pada 250 Hz) dan 0,023 Ω (pada 350 Hz). % 14 , 30 3014 , 0 45,17 185,3556 45,17 31 , 0 ... 15 , 13 0,18 ... 2 2 2 1 2 31 3 5 2 3 1 2 2 = = = + + + = + + + = =

∑

(28)

Dari Gambar 4.27. dan 4.28. di atas terlihat bahwa filter pasif telah bekerja dalam meredam harmonisa ke-5 dengan frekuensi 250 Hz dan harmonisa

(29)

ke-7 dengan frekuensi 350 Hz, dan juga dari hasil pengukuran pada kedua gambar di atas didapat arus harmonisa pada frekuensi 250 Hz mengalami penurunan dari 9 A menjadi 5,2 A, sedangkan pada frekuensi 350 Hz mengalami penurunan dari 4,4 A menjadi 1,43 A.

1 61,8 3 0,78 5 5,29 7 1,47 9 0,52 11 1,78 13 1,33 15 0,11 17 1,04 19 0,69 21 0,22 23 0,76 25 0,64 27 0,19 29 0,33 31 0,29 A I I I I I_rms 11 , 62 29 , 0 ... 29 , 5 0,78 61,8 ... 2 2 2 2 2 31 3 5 2 3 2 1 = + + + + = + + + + =

(30)

Dari hasil perhitungan di atas diketahui bahwa total arus harmonisa yang terjadi adalah sebesar 10,07 %, dimana total arus harmonisa ini telah diminimalisasi dari tanpa penggunaan filter pasif total arus arus harmonisa sebesar 29,68 %, sehingga telah terjadi penurunan sebesar 66,07 % arus harmonisa. Tabel 4.6. Persentase ITHD Standar % ITHD (%) % ITHD (%) Tanpa Filter 20 29,68 Dengan Filter Harmonisa Ke-5 20 14,86 Dengan Filter Harmonisa Ke-7 20 30,14 Dengan Filter Harmonisa Ke-5 Dan Harmonisa Ke-7 20 10,07 % 07 , 10 1007 , 0 61,8 38,7956 61,8 29 , 0 ... 29 , 5 0,78 ... 2 2 2 1 2 31 3 5 2 3 1 2 2 = = = + + + = + + + = =

∑

(31)

Dari hasil perhitungan ITHD dan VTHD di atas menunjukkan adanya

penurunan persentasenya, dan dari sini dapat disimpulakan bahwa filter pasif dapat menunjukkan kinerjanya dalam meredam harmonisa. Standar ITHD yang

digunakan untuk arus adalah 20 %. Dari data dengan filter harmonisa ke-5 hasilnya cukup bagus dan nilainya dapat diterima oleh standar minimum ITHD

yang diperbolehkan, yaitu 14,86 % dan telah terjadi penurunan arus harmonisa sebesar 49,93 %, tetapi dengan filter harmonisa ke-5 dan harmonisa ke-7 nilai ITHD menunjukkan hasil yang lebih bagus dan memenuhi standar minimum ITHD,

yaitu 10,07 % dan telah terjadi penurunan arus harmonisa sebesar 66,07 %.

4.6. Pemilihan Komponen

Pada bagian ini akan ditentukan untuk pemilihan komponen filter, yaitu kapasitor dan induktor. Pemilihan komponen ini sesuai dengan hasil perhitungan yang telah dilakukan sebelumnya. Dari hasil perhitungan yang telah didapatkan tersebut maka dicari produk kapasitor dan induktor yang ada di pasaran dengan nilai yang disesuaikan dengan nilai kapasitor dan induktor yang telah didapatkan dari hasil perhitungan.

4.6.1. Kapasitor

Berdasarkan hasil perhitungan, nilai kapasitor pada harmonisa ke-5 adalah 274 μF (12,43 kVAR) dan harmonisa ke-7 adalah 281 μF (12,73 kVAR). Untuk kapasitor digunakan produk dari Galco Industrial Electronics, produk kapasitor ini memiliki beberapa keunggulan, yaitu :

• Mengurangi biaya tambahan akibat faktor daya yang rendah. • Mengurangi rugi-rugi daya pada kabel dan transformator. • Meningkatkan kapasitas penghantar pada kabel.

• Meningkatkan kapasitas transformator.

(32)

Gambar 4.29. Power Factor Correction Capacitors

Sumber : Galco Industrial Electronics. ABB Low-Voltage Network Quality <http://www.galco.com/scripts/cgiip.exe/wa/wcat/webpromo.htm?promo=200A BBCC484>

4.6.2. Reaktor

Berdasarkan hasil perhitungan, nilai reaktor pada harmonisa ke-5 adalah 1,675 mH (22,95 A) dan harmonisa ke-7 adalah 0,805 mH (19,96 A). Untuk reaktor digunakan produk dari Galco Industrial Electronics, produk reaktor ini memiliki beberapa keunggulan, yaitu :

• Mengkompensasi harmonisa.

• Melindungi motor dari efek jangka panjang. • Mengurangi distorsi harmonisa.

• Meningkatkan faktor daya.

Gambar 4.30. Reaktor

Sumber : Galco Industrial Electronics. MTE Line & Load Reactors

<http://www.galco.com/scripts/cgiip.exe/wa/wcat/webpromo.htm?promo=200M TERL>