BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Motor induksi tiga fasa cukup banyak digunakan sebagai penggerak utama mesin-mesin di dunia industri. Hal ini dikarenakan motor induksi mempunyai beberapa keuntungan antara lain, bentuknya yang sederhana, konstruksinya cukup kuat, harganya relatif murah dan kehandalannya tinggi. Efisiensi tinggi pada keadaan normal, tidak menggunakan sikat sehingga rugi-rugi gesekan dapat dikurangi dan perawatannya yang minimum. Pada waktu mulai beroperasi tidak memerlukan tambahan peralatan khusus, sehingga motor induksi mulai menggeser pemasangan motor DC pada industri. Namun yang menjadi kelemahan dari motor induksi salah satunya adalah tidak mampu mempertahankan kecepatannya dengan konstan bila terjadi perubahan beban. Motor induksi memiliki beberapa karakteristik parameter yang tidak linier, terutama resistansi rotor yang memiliki nilai yang bervariasi untuk kondisi operasi yang berbeda, sehingga tidak dapat mempertahankan kecepatannya secara konstan bila terjadi perubahan beban. Apabila terjadi perubahan beban maka kecepatan motor induksi akan menurun. Untuk mendapatkan kecepatan konstan serta memperbaiki kinerja motor induksi terhadap perubahan beban, maka dibutuhkan suatu pengaturan. Kemampuan pengaturan kecepatan putaran motor tergantung pada jenis motor serta sistem pengendalinya. Sebagian besar alat yang digunakan sebagai pengatur kecepatan putaran motor induksi tiga fasa adalah Variable Speed Drive
VSD merupakan suatu peralatan di mana komponen yang ada di dalamnya merupakan beban non linear. Pada beban non linear, beban tidak lagi menggambarkan bentuk gelombang arus dan tegangan yang proporsional. Pemakaian beban non linear akan menghasilkan bentuk gelombang arus dan tegangan sinusoidal yang tidak murni. Akibatnya akan terbentuk gelombang sinusoidal terdistorsi yang akan menghasilkan harmonisa sehingga akan dapat menimbulkan beberapa kerugian, seperti: menurunkan kualitas sistem tenaga listrik yang mengakibatkan pemanasan pada peralatan, penurunan faktor daya, naiknya distorsi terhadap input, kegagalan fungsi dari peralatan elektronik yang sensitif, menurunkan efisiensi. [1]. Banyaknya pemasangan VSD sebagai alat pengatur kecepatan putaran motor induksi tiga fasa pada suatu sistem tenaga, maka akan menyebabkan timbulnya harmonisa pada keseluruhan sistem. Munculnya harmonisa pada sistem akan menyebabkan kerusakan pada peralatan-peralatan lain yang tersambung pada sumber yang sama. Untuk menurunkan harmonisa dapat dilakukan dengan menggunakan filter pasif seperti
passive LC filter maupun passive single tuned filter.
Dari pengukuran yang telah dilakukan dengan menggunakan alat ukur Power Q Fluke 435 pada VSD pada beban motor induksi tiga fasa dengan daya 750 watt di PLN Wilayah II Sumatera Utara. Besar harmonisa (THDi) yang dibangkitkan adalah 102.9% sedangkan harmonisa (THDv) sebesar 3.5%. Berdasarkan standar International Electrotechnical commision (IEC) 61000-3-2 kelas A yang mengatur batasan harmonisa untuk konsumen batasan harmonisanya harus disesuaikan [4],[5].
filter pasif [6],[7]. Dengan menggabungkan antara komponen R, L, dan C akan berbentuk filter yang disebut dengan filter pasif. Pemasangan filter pasif merupakan solusi yang tepat untuk mengurangi kadar harmonisa yang timbul akibat pemakaian beban non linear. Filter pasif mempunyai berbagai tipe. Pada umumnya tipe dari rangkaian filter pasif adalah, passive LC filter , single tuned filter, filter orde dua, filter orde tiga, serta filter tipe C. Penelitian ini menganalisa pemasangan perbandingan passive LC filter dan single tuned filter. Pemakaian filter pasif ini berfungsi sebagai penyedia jalur pada impedansi rendah untuk frekuensi resonansi yang diinginkan [8].
Penelitian ini bermaksud menganalisis perbandingan passive LC filter dan
Passive single tuned filter seberapa besar dapat mereduksi atau mengurangi harmonisa pada sisi input Variable Speed Drive pada beban motor induksi tiga fasa dengan daya 750 watt. Banyak metode yang telah dilakukan oleh peneliti sebelumnya dalam hal meredam harmonisa dan sekaligus memperbaiki factor daya. Penelitian yang sudah dilakukan sebelumnya berkaitan dengan model filter untuk meredam harmonisa dengan berbagai teknologi seperti pada Tabel 1.1.
Tabel 1.1 Penelitian mengenai model filter harmonisa yang telah dilakukan
No Nama Judul Penelitian Identifikasi Metode Harmonisa
Jenis Filter yang
Dirancang Hasil yang Diperoleh
1. Dahono Pekik A., Purwandi, Qamaruzza man, IEEE, 1995 [6]
An LC Filter Design Method
for
single-Phase PWM
Inverter
Simulasi percobaan dan
perhitungan.
Filter Pasif
Tabel 1.1 (Sambungan)
No Nama Judul Penelitian Identifikasi Metode Harmonisa
Jenis Filter yang
Dirancang Hasil yang Diperoleh
2. Zargari,
percobaan Pasif Filter Pemasangan filter untuk mereduksi harmonisa yang ditimbulkan oleh lampu hemat energi, dari hasil pengujian %THDi sebelum pemasangan filter adalah sebesar R =15.9%, S=10.9%, T=12.1%, setelah pemasangan filter %THDi tereduksi yaitu menjadi R=2.7%,
Program Filter Pasif LCL
Dengan menggunakan metode yang berbeda pada setiap aplikasi mempengaruhi nilai duksi harmonisa yang dihasilkan pada inverter yang terhubung grid pada sistem generator distribusi, tetapi nilai yang dihasilkan tetap sesuai di bawah standar
Tabel 1.1 (Sambungan)
No Nama Penelitian Judul Identifikasi Metode Harmonisa
Jenis Filter yang
Dirancang Hasil yang Diperoleh 6 G. W.
program Single Tuned Filter
Nilai IHD mengalami penurunan dari awal > 3%
program Single Tuned Filter
Nilai THDi yang terdapat pada harmonisa ke-5, 7, 11, dan 13 berkurang yaitu untuk harmonisa ke-5 dari 72.6% menjadi 7.9%, harmonisa ke-7 dari 61.8% menjadi 11.2%, harmonisa ke-11 dari 20.9% menjadi 4.5% dan harmonisa ke-13 dari 13.2% menjadi
Dari 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 pemasangan passive LC filter atau passive single tuned filter di sisi input pada
Variable Speed Drive (VSD) dengan beban motor induksi tiga fasa, sementara penelitian yang sudah dilakukan oleh Pekik A. Dahono pada tahun 1995 menggunakan passive LC filter di sisi keluaran pada inverter PWM satu fasa [6] , yang sudah dilakukan oleh Navid R Zargari pada tahun 1994 menggunakan passive LC filter di sisi masukan pada inverter PWM tiga fasa [7] dan yang sudah dilakukan Sofyandi Endi pada tahun 2010 menggunakan single tuned filter pada setiap beban rumah tangga [14].
Perbedaannya adalah di mana pengunaan Variable Speed Drive (VSD) khusus untuk beban non linear yaitu motor induksi dan input dari Variable Speed Drive
(VSD) pada penelitian ini adalah satu fasa sedangkan outputnya tiga fasa [15]. Sementara pemasangan inverter PWM bisa pada beban non linear selain dari motor induksi seperti transformator, peralatan elektronik dan lain-lain. Pada penelitian sebelumnya oleh Pekik A. Dahono pada tahun 1995 pemasangan inverter PWM memilik masukan satu fasa dan keluarannya satu fasa [6], sedangkan Navid R. Zargari pada tahun 1994 pemasangan inverter PWM memiliki masukan tiga fasa dan keluarannya tiga fasa [7].
Pada tesis ini membahas mengenai besarnya harmonisa baik harmonisa arus maupun harmonisa tegangan yang dihasilkan oleh Variable Speed Drive tipe
perbandingan pemasangan passive LC filter dan passive single tuned filter pada sisi
input VSD tipe ATV12H075 dengan daya 750 Watt seberapa besar dapat mengurangi harmonisa baik harmonisa arus maupun harmonisa tegangan. Untuk membandingkan hasil kedua filter ini dilakukan dengan program simulasi menggunakan software MATLAB/Simulink.
1.2. Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang diuraikan di atas peneliti dapat merumuskan masalah sebagai berikut :
1. Bagaimana mengidentifikasi harmonisa pada Variable Speed Drive dalam pengaturan kecepatan motor induksi 3 fasa
2. Bagaimana merancang simulasi passive LC filter dan passive single tuned filter menggunakan Matlab / Simulink untuk mereduksi harmonisa pada
Variable Speed Drive
3. Bagaimana perbandingan harmonisa setelah filterisasi dengan menggunakan
passive LC filter dan passive single tuned filter pada Variable Speed Drive.
1.3. Batasan Masalah
Adapun batasan masalah pada penelitian ini adalah : 1. Beban berupa motor Induksi tiga fasa
2. Motor Induksi dianggap stabil.
4. Hanya menngalisis besarnya Individual Harmonic Distortion (IHD) yang dihasilkan Variable Speed Drive setelah pemasangan passive LC filter dan
passive single tuned filter.
5. Harmonisa pada Variable Speed Drive dan filter akan dimodelkan dan disimulasikan menggunakan MATLAB/Simulink.
6. Mengenai resonansi dan pengaruh terhadap sistem lain yang ditimbulkan oleh pemakaian passive LC filter dan passive single tuned filter merupakan persoalan tersendiri dan tidak dibahas.
7. Tidak memperhitungkan nilai ekonomis.
8. Standar harmonisa yang digunakan mengikuti standar IEC61000-3-2 kelas A.
1.4. Tujuan Penelitian
Adapun yang menjadi tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Merancang simulasi passive LC filter dan Passive single tuned filter
menggunakan Matlab / Simulink untuk mereduksi harmonisa pada Variable Speed Drive
2. Untuk mengidentifikasi dan menganalisis sejauh mana pengaruh pemasangan
passive LC filter dan passive single tuned filter sebagai pereduksi akibat munculnya harmonisa pada Variable Speed Drive.
1.5. Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah :
1. Mendapatkan kualitas daya listrik yang lebih baik dengan harmonisa yang rendah dan faktor daya yang tinggi.
2. Mampu mengurangi harmonisa untuk keseluruhan sistem.
Dengan demikian diharapkan dimasa yang akan datang pemakaian
Variable Speed Drive 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 motor induksi tiga fasa,
Variable Speed Drive, harmonisa, perhitungan harmonisa, batasan harmonisa berdasarkan standar IEC61000-3-2, filter harmonisa, passive LC filter , prinsip pereduksian harmonisa dari passive LC filter , merancang
passive LC filter , passive single tuned filter, prinsip pereduksian harmonisa dari passive single tuned filter dan merancang passivesingle tuned filter .
pada Variable Speed Drive berdasarkan standar IEC61000-3-2 kelas A, perhitungan nilai L, dan C dari passive LC filter , perhitungan nilai L, C dan R dari passive single tuned filter, diagram simulasi MATLAB/ Simulink.
Bab 4: Berisikan hasil dan pembahasan yang berkaitan dengan harmonisa arus dan harmonisa tegangan setelah pemakaian passive LC filter maupun passive single tuned filter , dan perbandingan arus harmonisa kedua filter yaitu
passive LC filter dan passive single tuned filter sebelum dan setelah pemakaian filter.
