Analisis Reduksi Harmonisa Pada Lampu LED 7 Watt Menggunakan Filter Pasif LC

1 1.1 Latar Belakang

Perkembangan sistem penerangan terus meningkat disebabkan kebutuhan akan penerangan mencapai 20% dari energi yang ada di dunia dan lampu LED (Light Emitting Diode ) dirancang untuk penghematan energi. Lampu ini memiliki watt yang kecil dengan lumen yang besar dan life timeyang lama. Sehingga lampu LED banyak digunakan baik di rumah, perkantoran, pabrik, dan penerangan jalan dengan tujuan untuk mengefisiensikan energi listrik. Lampu LED cukup larisnya dipasaran dan teknologi agak mudah didapat pada saat sekarang ini. Sehingga begitu banyak produsen bergabung ke pasar pencahayaan dengan pengetahuan yang terbatas tentang LED dan apabila digunakan menyebabkan banyak masalah keandalan dan kualitas. Banyak lampu LED yang gagal dengan degradasi lumen signifikan atau mati di beberapa bulan setelah instalasi karena desain produk LED yang buruk antara lain sebabkan elektronik dan panas. Sejumlah besar penelitian juga telah melakukan penelitian pada LED agar lampu LED menjadi lampu yang hemat energi dengan merancang dan membuat LED yang terang dengan watt yang kecil serta rangkaian pengeraknya. Beberapa peneliti lain juga telah meneliti tentang distribusi cahaya dan kinerja visual lampu LED serta emisi harmonik lampu LED [1].

menghubungkan arus DC ke chip LED atau pengaturan cahaya. Lampu LED merupakan beban nonlinier yang menghasilkan arus yang sangat terdistorsi. Meskipun daya lampu LED satu phasa yang ada dipasaran cukup rendah, tetapi bila lampu yang ada dipasaran dan dibeli oleh konsumen semua mengandung harmonisa maka akan mengakibatkan masalah kualitas daya yang mengganggu kepada konsumen dan terhubung ke sistem distribusi tenaga listrik. Oleh karena itu pemahaman yang baik tentang harmonik lebih ditingkatkan agar konsumen dan masyarakat dapat dengan bijak memilih dan memproduksi lampu LED yang baik.

Besar harmonisa yang dibangkitkan oleh beberapa merek lampu LED 7 watt dapat dilihat pada Tabel 1.1 sebagai gambaran besar IHDIyang dihasilkan oleh lampu LED 7 watt.

Tabel 1.1. IHDIyang dibangkitkan oleh lampu LED 7 watt

Merek Lampu

Orde-3(%)

Orde 5(%)

Orde 7(%)

Orde 9(%)

Orde 11(%)

Orde 13(%)

Orde 15(%)

THDI (%)

A 34,2 9,2 6,4 4,8 4,7 4,5 3,4 37,8

B 90,3 76,1 58,6 42,1 31 27 26 154,8

C 73 40,6 26,8 25,7 17,9 12,6 13,5 98,5

D 88,5 71,6 52,1 35,9 27,6 25,4 23 145,7

E 38,5 12,9 8,5 6,9 6 4,8 5,1 44,3

F 21,7 11,7 8,5 6,3 7,3 2 3,6 30,1

Dari Tabel 1.1 terlihat hasil pengukuran 6 merek lampu LED 7 watt. Dari ke-6 merek lampu LED tersebut, lampu LED B memiliki THDi paling tinggi sebesar 154,8 % sehingga IHDi yang dihasilkan lampu LED B jauh lebih besar dari standart IHDi IEC 610003-2 kelas C. Data yang diperlihatkan lampu LED pada harmonisa orde-3 90,3%, orde-5 76,1%, orde ke-7 58,6%, orde-9 42,1%, orde-11 31%, orde-13 27%, orde-15 26%. Berdasarkan data ini, nantinya akan digunakan dalam menentukan besarnya parameter filter pasif yang diperlukan untuk mereduksi harmonisa lampu LED B sehingga sesuai standart IEC61000-3-2 kelas C.

Tabel. 1.2 Perbandingan arus harmonisa pengukuran lampu LED 7W merek B dengan standarIEC61000-3-2 kelas C[1].

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui berapa besar IHD yang dihasilkan oleh lampu LED 7 watt yang beredar di pasaran, kemudian akan dilakukan perencanaan filter pasif LC pada lampu LED yang paling besar harmonisanya. Banyak metode yang telah dilakukan oleh peneliti sebelumnya dalam hal meredam harmonisa. Penelitian yang sudah dilakukan sebelumnya berkaitan mengenai filter pasif LC untuk meredam harmonisa seperti Tabel 1.3.

Harmonisa ke-n

Batasan arus harmonisa Standar IEC61000-3-2 Kelas C (5,5W )

Arus Harmonisa LED Hasil Pengukuran

Keterangan

(%) ( mA/W) Ampere Ampere ( %)

3 15 3,4 0,0187 0,04515 90,3 Tidak sesuai

5 10 1,9 0,01045 0,03805 76,1 Tidak sesuai

7 7 1 0,0055 0,02930 58,6 Tidak sesuai

9 5 0,5 0,00275 0,02105 42,1 Tidak sesuai

11 3 0,35 0,001925 0,01550 31 Tidak sesuai

13 3 0,296 0,001628 0,01350 27 Tidak sesuai

Tabel 1.3 Penelitian mengenai model filter harmonisa yang telah dilakukan.

No Nama Judul

Penelitian

Hasil yang Diperoleh

1. Pekik

An LC Filter Design

Dari hasil percobaan dan perhitungan didapat THDi dari 102,9% menjadi 23,68%. LC Filter in Meeting IEC

Dari hasil percobaan penyearah jembatan penuh satu fasa dapat termasuk spesifikasi kelas D pada IEC 1000-3-2 dan dapat dikurangi menjadi 3,5%. s for Motor Applications

Merancang filter passive LC baru yang disebut

HybridLC untuk

menguranginoisefilter

dan harmonisa yang ditimbulkan oleh inverter yang

menggerakkan motor induksi 22kw 400V,. Penelitian ini berhasil mengurangi pulse fasa-fasa dari 5200 V/s

berkurang 81V/s dan

Tabel 1.3 (Sambungan) .

Dari penelitian-penelitian yang telah dilakukan tersebut dengan berbagai teknologi sehingga menghasilkan nilai yang sangat bervariasi dalam mereduksi harmonisa. Perbedaan penelitian yang sudah dilakukan dengan yang akan dilakukan adalah penggunaan filter pasif LC di sisi input pada lampu LED 7WATT berbagai merek dipasaran dan lampu LED yang memiliki harmonisa terbesar pada merek B, menggunakan penyala Boost dan konverter 3 belitan flyback. Sementara penelitian

No Nama Judul

Penelitian

Hasil yang Diperoleh

5 W.M Lin, with the New Version of the IEC 1000-3-2

prototipe konverter AC-DC yang termasuk kelas A dan D.Menggunakan filter LC sehingga dapat mengurandi rugi-rugi dan efisiensi

6. Yan-Cun Li

dan Chern-Factor AC to DC LED

Dari hasil percobaan dan perhitungan dari penyala lampu LED

Buck–Boostdan

yang sudah dilakukan hanya menggunaan filter pasif LC di sisi input pada lampu LED 8Watt dengan penyalaBuck-Boostdan konverter flyback[10].

Pada tesis ini akan dianalisa penggunaan filter pasif LC pada sisiinput lampu LED 7watt yang diambil sampelnya 6 merek, yang ada dipasaran untuk mengurangi THDi yang dihasilkan lampu LED di mana analisanya dilakukan dengan membandingkan pemodelaan filter pasif LC menggunakan program simulasi yang menggunakan software MATLAB/Simulink. Setelah mendapatkan hasil yang sesuai dengan standar, lalu dibuat filter pasifnya. Pengujian filter pasif LC di laboratorium Sekolah Tinggi Teknik Harapan Medan. Sehingga benar-benar bisa membuktikan bahwa filter pasif LC yang dibuat dapat mereduksi harmonisa ke 3 yang terdapat pada lampu LED 7 W merek B.

1.2 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah di atas, maka perumusan masalah mengenai peredaman harmonisa menggunakan filter pasif LC, yaitu:

1. Mengetahui besar harmonisa IHDI pada lampu LED 7 W yang ada dipasaran.

2. Bagaimana mendesain filter IHDI pada frekuensi resonansi untuk harmonisa ke tiga?.

4. Bagaimana rancang bangun filter pasif LC untuk harmonisa ke tiga pada lampu LED ?.

5. Bagaimana perbandinganIHDI sebelum dan sesudah penggunaan filter pasif LC tersebut terhadap standarIEC61000-3-2 kelas C menggunakan simulink MATLAB maupun pengujian langsung.

1.3 Batasan Masalah

Mengingat luasnya Permasalahan mengenai peredaman harmonisa menggunakan filter pasif LC, maka permasalahan ini dibatasi sebagai berikut:

1. Penelitian hanya difokuskan pada masalah peredaman harmonisa THDI pada yang disebabkan lampu LED 7Watt yang terbesar dari 6 sempel yang ada di pasaran dengan menggunakan filter pasif LC.

2. Simulasi MATLAB simulink sebagai pembanding untuk pengujian alat filter pasif LC.

1.4 Tujuan

Tujuan penelitian ini adalah mereduksi arus harmonisa yang dihasilkan lampu LED 7 Watt yang paling tinggi THDImenggunakan filter pasif LC.

1.5 Manfaat

1. Mendapatkan kualitas daya listrik yang lebih baik dengan harmonisa yang rendah dan faktor daya yang tinggi.

2. Mampu mengurangi harmonisa untuk keseluruhan sistem.

3. Dapat membanding hasil filter pasif LC menggunakan pengujian langsung dengan simulasi simulink MATLAB.

Dengan demikian diharapkan dimasa yang akan datang pemakaian lampu LED yang ada dipasaran sudah dilengkapi dengan filter yang dapat mengurangi harmonisa.

1.6. Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan sebagai berikut:

Bab 1: Berisikan pendahuluan yang terdiri dari latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian dan sistematika penulisan.

Bab 2: Berisikan tinjauan pustaka berkaitan dengan lampu LED, rangkaian Drive lampu LED, harmonisa, perhitungan harmonisa, batasan harmonisa berdasarkan standar IEC61000-3-2, filter harmonisa, filter pasif LC, merancang filter LC.

IEC61000-3-2 kelas C, perhitungan nilai L, dan C dari filter LC, diagram simulasi MATLAB/Simulink.

Bab 4: Berisikan perhitungan rancang bangun filter pasif LC, hasil dan pembahasan yang berkaitan dengan harmonisa arus setelah penggunaan filter LC melalui pengujian alat, harmonisa tegangan setelah pemakaian filter LC, dan perbandingan arus harmonisa sebelum dan setelah pemakaian LC, perbandingan arus sebelum dan setelah pemakaian filter LC antara simulink MATLAB dan pengujian alat filter pasif LC.