PERBANDINGAN PENGGUNAAN
FILTER SINGLE TUNED
DAN
SECOND ORDER
UNTUK REDUKSI HARMONISA PADA
MOTOR INDUKSI SATU FASA YANG DIJALANKAN
DENGAN
PROGRAMMABLE LOGIC CONTROL
TESIS
OLEH NAMA : A D A M
NIM : 107034004
PROGRAM STUDI MAGISTER TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
PERBANDINGAN PENGGUNAANFILTER SINGLE TUNEDDAN FILTER SECOND ORDER NTUK MEREDUKSI HARMONISA
PADA MOTOR INDUKSI SATU FASA YANG DIJALANKAN DENGANPROGRAMMABLE LOGIC CONTROL
TESIS
Untuk Memperoleh Gelar Magister Teknik Dalam Program Studi Magister Teknik Elektro Pada Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
OLEH A D A M 107034004/TE
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
Telah diuji pada
Tanggal : 12 Desember 2014
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Prof. Dr. Ir. Usman Baafai Anggota : 1. Dr. Eng. Ariadi Hazmi
i ABSTRAK
Programmable Logic Control (PLC) merupakan suatu mikrokontroller yang dibuat untuk keperluan dunia industri, penggunaan Programmable Logic Control (PLC) sebagai pengontrol dalam menjalankan motor induksi satu fasa untuk peroses diindustri, dimana Programmable Logic Control (PLC) mempunyai karaktristik beban tidak linear yang pembangkit harmonisa. Oleh sebab itu harmonisa yang timbul pada Programmable Logic Control (PLC) dapat direduksi dengan menggunakan filter passive single tuned dan passive second order sehingga memenuhi standar IEC61000-3-2 kelas D. Perbandingan penggunaan kedua filter pasif ini untuk mengurangi harmonisa tersebut dengan menggunakan program Matlab/Simulink dapat diketahui hasil yaitu dengan penggunaan passive single tuned filter dapat mereduksi total distorsi harmonisa arus (THDi) dari 116,4% menjadi 16,55% sedangkan passive second order filter mereduksi total distorsi harmonisa arus (THDi) dari 116,4% menjadi 17,59%. Pada setiap orde impedansi passive single tuned filter lebih kecil daripada impedansi passive second order filter, impedansi yang besar menyababkan panas lebih pada filter.
ii ABSTRACT
Programmable Logic Control (PLC) is a microcontroller made to meet the need of the industrial world. The use of Programmable Logic Control (PLC) as a control device in running one-phase induction motor to do a processing job in the world of industry, where the Programmable Logic Control (PLC) has a non-linear load characteristic generating harmonisa. Therefore, harmonisa arised in the Programmable Logic Control (PLC) can be reduced by using the passive single tuned filter and the passive second order filter that it can meet the standard of IEC61000-3-2 Class D. The comparison of the use of these two passive filters to reduce the harmonisa by using Matlab/Simulink program as known their results such as by using passive single tuned filter can reduce the total distortion of harmonisa current (THDi) from 116.4% to 16.55% while by using passive second order filter can reduce the total distortion of harmonisa current (THDi) from 116.4% to 17.59%. At every order, the impedance of passive singled tuned filter was less than the impedance of passive second order filter. Greater impedance can cause the filter experience much more heat.
iii
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, segala puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah
SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya. Shalawat beriring salam
kepangkuan Nabi Muhammad SAW yang telah membawa umat manusia ke alam
yang penuh dengan ilmu pengetahuan.
Alhamdulillah, akhirnya penulis dapat menyelesaikan tesis ini dengan judul
“Perbandingan Penggunaan Filter Single Tuned dan Second Order untuk Mereduksi Harmonisa pada Motor Induksi Satu Fasa yang dijalankan dengan Programmable Logic Control”.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Prof.
Dr. Ir. Usman Baafai selaku ketua pembimbing, Bapak Dr. Eng. Ariadi Hazmi selaku
anggota pembimbing yang telah banyak memberikan arahan dalam penyusunan tesis
ini. Terima kasih juga saya ucapkan kepada Bapak Prof. Dr. Tulus, M.Si dan Bapak
Dr. Marwan Ramli, M.Si yang banyak memberikan masukan untuk kesempurnaan
tesis ini.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu,
DTM&H, M.Sc (CTM), Sp. A(K), selaku Rektor Universitas Sumatera Utara dan
kepada Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan untuk
mengikuti pendidikan Magister Teknik Elektro Universitas Sumatera Utara. Bapak
iv
Sekretaris Program Studi dan seluruh pegawai Magister Teknik Elektro Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara, penulis ucapkan terima kasih yang
sebesar-besarnya atas segala bantuan fasilitas yang telah diberikan. Kepada Bapak-Bapak staf
pengajar penulis ucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya atas bantuan dan
kerjasamanya selama perkuliahan.
Kepada rekan-rekan sesama mahasiswa angkatan ketiga Tahun Akademik
2010/2011 Program Studi Magister Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas
Sumatera Utara Medan, penulis ucapkan terima kasih atas bantuan, dukungan, dan
kerjasama yang baik selama ini.
Pada kesempatan ini penulis juga mengucapkan banyak terima kasih, isteri
tercinta Yunelly Asra, SE. MM, anak tersayang Muhammad Shiddiq Al Amien serta
seluruh keluargaku atas segala motivasi, dorongan semangat, pengertian dan do’anya.
Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penulisan ini, penulis
tetap mengharapkan masukan, kritik dan saran demi kesempurnaan tesis ini.
Akhir kata semoga Allah SWT selalu merahmati kita semua dan hasil
penelitian ini bermanfaat bagi kita semua, amiin.
Medan, Desembar 2014
v
1.2 Perumusan Masalah ... 7
1.3 Batasan Masalah ... 7
1.4 Tujuan Penelitian ... 8
1.5 Manfaat Penelitian ... 1.6 SistematikaPenulisan ………... 8 9 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ... 11
2.1 Motor Induksi Satu Fasa ... 11
2.2 Programmable Logic Control(PLC) ... 16
2.3 Harmonisa ...
2.3.1 Perhitungan Harmonisa ...
2.3.2 Mengurangi Harmonisa ...
2.3.3 Batasan Harmonisa ...
21
22
24
vi
2.4 Filter Pasif ...
2.4.1Passive Single Tuned Filter...
2.4.2 MerancangPassive Single Tuned Filter...
2.4.3 Passive Second Order Filter...
28
31
33
38
BAB 3 METODE PENELITIAN... 40
3.1 Teknik Pengukuran... 40
3.2 Teknik Analisa Data... 42
3.3 Hasil Pengukuran ... 43
3.4 Klasifikasi Arus HarmonisaProgrammable Logic Control (PLC) Berdasarkan StandarIEC 61000-3-2 Kelas D... 44
3.5 PerhitunganPassive Single Tuned Filter... 46
3.6 PerhitunganPassive Second Order Filter... 3.7 Perhitungan Impedansi FilterPassive Single Tuned……... 3.8 Perhitungan Impedansi FilterPassive Second Order…………... 49 52 54 3.9 Rangkaian Simulasi MATLAB/Simulink……… 55
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN... 63
4.1 Pendahuluan ... 63
4.2 Harmonisa Arus Setelah Pemasangan Passive SingleTuned Filter...... 63
vii
4.4 Perbandingan Hasil Simulink Passive Single Tuned Filter dan
Passive Second Order Filter untuk Mereduksi Harmonisa
Arus padaProgrammable Logic Control(PLC) ... 66
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN... 71
5.1 Kesimpulan... 71
5.2 Saran... 72
DAFTAR PUSTAKA... 73
viii
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman 2.1 Konstruksi Motor Induksi Satu FasA (a) Bagian-bagin Motor Induksi
(b) Penempatan Stator dan Rotor ... 12
2.2 Susunan Bagian-bagianProgrammable Logic Control(PLC) ... 17
2.3 Rangkaian Komponen-komponenProgrammable Logic Control(PLC) .. 18
2.4 Sistem KomponenProgrammable Logic Control(PLC) ... 19
2.5 Bentuk Gelombang Gelombang Terdistorsi Harmonisa ke-3,5 dan 7 ... 21
2.6 Rangkaian Filter Pasif Dalam Sistem ... 29
2.7 FilterFassive Tuned(a).Single Tuned(b)Double Tuned ... 30
2.8 FilterFassive High-Pass, (a)First-Order, (b)Second Order, (c)Third-Order.. 30
2.9 Single Tuned Filter... 31
2.10 Prinsip Pereduksian Harmonisa... 32
2.11 Kompensasi Gelombang Filter ... 32
2.12 Segi tiga Daya Untuk Menentukan Kebutuhan Daya Reaktif Q ... 33
2.13 Frekuensi ResponSingle Tuned Filter ... 37
2.14 3.1 Passive Second Order Filter... Diagram Segaris Pengukuran dengan Alat Ukur Fluke 43B ………. 38 41 3.2 Rangkaian Simulasi Sebelum Pemasangan Filter Pasif ... 57
3.3 Hasil Simulasi Matlab/simulinkSebelum Pemasangan Filter ... 57
ix
3.5 Spektrum Tegangan Simulasi Sebelum Pemasangan Filter ... 58
3.6 Gelombang Arus Simulasi Sebelum Pemasangan Filter ... 58
3.7 Spektrum Arus Simulasi Sebelum Pemasangan Filter ... 58
3.8 Rangkaian Simulasi dengan FilterPassive Single Tuned... 59
3.9 Rangkaian Simulasi dengan FilterPassive Second Order... 61
4.1 Bentuk Gelombang ArusPassive Single Tuned Filter... 64
4.2 Spektrum Harmonisa Arus Passive Single Tuned Filter... 64
4.3 Bentuk gelombang ArusPassive Second Order Filter ... 65
4.4 Spektrum Harmonisa Arus Passive Second Order Filter... 65
4.5 Diagram perbandingan sebelum pemasangan filter denganPassive Single Tuned Filterdan Passive Second Order Filter... 68
x
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman 1.1 Klasifikasi arus harmonisa pengukuran berdasarkan standar IEC
61000-3-2 Kelas DProgrammable Logic Control(PLC) dengan
daya 70 Watt ... 4
1.2 Penelitian Yang Sudah Dilakukan... 5
2.1 MasukanProgrammable Logic Control(PLC) ... 20
2.2 Batas Arus Harmonisa IEC 61000-3-2 Kelas A ... 26
2.3 Batas Arus Harmonisa IEC 61000-3-2 Kelas B ... 27
2.4 Batas Arus Harmonisa IEC 61000-3-2 Kelas C ... 27
2.5 Batas Arus Harmonisa IEC 61000-3-2 Kelas D ... 28
3.1 Impedansi Kabel Saluran... 42
3.2 Hasil Pengukuran Programmable Logic Control(PLC)... 43
3.3 Hasil Pengukuran Individual Distorsi Harmonisa Arus dan Tegangan.... 44
3.4 Klasifikasi arus harmonisa pengukuran berdasarkan standart IEC 61000-3-2 Kelas DProgrammable Logic Control(PLC) dengan daya 70 Watt ... 45
3.5
3.6
4.1
Hasil simulasi IHDi setelah Pemasangan FilterPassive Single Tuned padaProgrammable Logic Control(PLC) ...
Hasil simulasi IHDi setelah Pemasangan FilterPassive Second Order padaProgrammable Logic Control(PLC) ...
Perbandingan arus harmonisa pada Programmable Logic Control (PLC) sebelum dan sesudah pemasangan passive single tuned filter dan passive second order filter...
60
62
xi
4.2 Perbandingan Impedansi Filter yang digunakan padaProgrammable Logic Control(PLC) ...
