HALAMAN JUDUL PENGEMBANGAN KOMPENSATOR DAYA REAKTIF VARIABEL UNTUK MEMPERBAIKI FAKTOR DAYA PADA BEBAN STATIS SKRIPSI

(1)

HALAMAN JUDUL

PENGEMBANGAN KOMPENSATOR DAYA REAKTIF VARIABEL UNTUK MEMPERBAIKI FAKTOR DAYA PADA

BEBAN STATIS

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh :

RIO YUAN PALLAFINE I0714029

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA

2018

(2)

library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

ii

SURAT PERNYATAAN ORISINALITAS KARYA ILMIAH Saya mahasiswa Program Studi Sarjana Teknik Elektro Universitas Sebelas Maret yang bertanda tangan di bawah ini:

Nama : Rio Yuan Pallafine

NIM : I0714029

Judul tugas akhir : Pengembangan Kompensator Daya Reaktif Variabel untuk Memperbaiki Faktor Daya Pada Beban Statis

Dengan ini menyatakan bahwa Tugas Akhir atau Skripsi yang saya susun tidak mencontoh atau melakukan plagiat dari karya tulis orang lain. Jika terbukti Tugas Akhir yang saya susun tersebut merupakan hasil plagiat dari karya orang lain maka Tugas Akhir yang saya susun tersebut dinyatakan batal dan gelar sarjana yang saya peroleh dengan sendirinya dibatalkan atau dicabut.

Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya dan apabila di kemudian hari terbukti melakukan kebohongan maka saya sanggup menanggung segala konsekuensinya.

Surakarta, Juni 2018

Rio Yuan Pallafine NIM. I0714029

(3)

HALAMAN PENGESAHAN

(4)

iv ABSTRAK

Rio Yuan Pallafine

Pengembangan Kompensator Daya Reaktif Variabel Untuk Memperbaiki Faktor Daya Pada Beban Statis

Penggunaan energi listrik pada beban di industri sering menimbulkan masalah konsumsi daya yang kurang sesuai dengan daya yang dibutuhkan oleh beban.

Masalah tersebut disebabkan karena tingkat faktor daya pada beban yang terpasang rendah. Oleh karena itu, perlu dilakukan perbaikan faktor daya pada instalasi dengan memperhitungkan kapasitas beban yang terpasang dengan faktor daya yang dihasilkan. Perbaikan faktor daya dilakukan dengan menggunakan Magnetic Energy Recovery Switch (MERS). MERS merupakan rangkaian yang terletak diantara sumber dan beban yang bekerja mengatur proses switching pada kapasitor. Penelitian dilakukan untuk mengetahui karakteristik MERS dan simulasi MERS untuk memperbaiki faktor daya beban statis. Kemudian mengimplementasikan MERS pada sumber renewable energy. Hasil dari penelitian ini terbukti bahwa MERS dapat memperbaiki faktor daya beban statis bernilai 0,47 menjadi 0,98. Implementasi pada sumber renewable energy menunjukkan MERS mampu meningkatkan faktor daya pada beban.

Kata kunci: Magnetic energy recovery switch (MERS), Perbaikan faktor daya, renewable energy

Design of Variable Reactive Power Compensator to Improve the Power Factor Correction of a Static Load

The usage of electrical energy on industrial loads often cause energy consumption problem which is not in accordance with the power needed by loads.

The problem is caused by low loads power factor rating. Therefore, power factor correction is required by calculating installed loads capacity with the resulted power factor. Power factor correction can be done by using Magnetic Energy Recovery Switch (MERS). MERS is a circuit located between source and load which control switching process on capacitor. This research is done to know characteristics of MERS and simulate it to correct power factor of static loads. Then implement MERS on a renewable energy source. The result of this research prove that MERS can correct static loads power factor from 0.47 to 0.98. The implementation on a renewable energy source showed if MERS is able to increase the value of static loads power factor.

Keywords: magnetic energy recovery switch (MERS), power factor correction, renewable energy

(5)

v

KATA PENGANTAR

Dengan mengucap puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan karunianya, sehingga dapat menyelesaikan proyek tugas akhir hingga terselesaikan penulisan laporan Tugas Akhir ini dengan judul

‘PENGEMBANGAN KOMPENSATOR DAYA REAKTIF UNTUK MEMPERBAIKI FAKTOR DAYA PADA BEBAN STATIS’’.

Laporan tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan menerapkan ilmu studi di perkuliahan teknik elektro serta bimbingan dari berbagai pihak sehingga laporan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan mata kuliah Skripsi/Tugas Akhir pada Program Studi Teknik Elektro Universitas Negeri Sebelas Maret Surakarta.

Terlaksananya Tugas Akhir hingga sampai tersusunnya laporan ini berkat bantuan dari berbagai pihak. Dengan ini diucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah membantu antara lain:

1. Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan kesempatan sehingga dapat menyelesaikan laporan hasil tugas akhir.

2. Segenap keluarga yang telah memberikan do’a dan dukungan.

3. Bapak Irwan Iftadi S.T., M.Eng. selaku Kepala Prodi Teknik Elektro Universitas Sebelas Maret Surakarta .

4. Bapak Jaka Sulistya Budi, S.T. selaku Koordinator Tugas Akhir.

5. Bapak Feri Adriyanto Ph.D. selaku Pembimbing Akademik sekaligus Pembimbing Pendamping Tugas Akhir.

6. Bapak Chico Hermanu BA S.T., M.Eng. selaku Pembimbing Utama proyek Tugas Akhir yang telah membimbing dalam penyelesaian tugas akhir ini dengan penuh keuletan dan kesabaran.

7. Kepada seluruh teman-teman Teknik Elektro Universitas Sebelas Maret Surakarta terutama angkatan 2014 yang terus membantu dan memberikan dukungan.

(6)

vi

Disadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penyusunan laporan tugas akhir ini. Oleh karena itu diharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun sebagai bekal dan koreksi untuk menyelesaikan hal-hal serupa dimasa yang akan datang.

Semoga laporan ini dapat memberi manfaat bagi penulis dan pembaca. Akhir kata, diucapkan terima kasih.

Surakarta, Juni 2018

Rio Yuan Pallafine NIM. I0714029

(7)

vii DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

SURAT PERNYATAAN ORISINALITAS KARYA ILMIAH ... ii

HALAMAN PENGESAHAN ...iii

ABSTRAK ... iv

KATA PENGANTAR ... v

DAFTAR ISI... vii

DAFTAR GAMBAR ... ix

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 3

1.3 Tujuan ... 3

1.4 Manfaat Penelitian ... 4

1.5 Sistematika Penulisan ... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 5

2.1 Daya Litrik ... 5

2.2 Faktor Daya ... 6

2.3 Perbaikan Faktor Daya ... 6

2.4 Magnetic Energy Recovery Switch (MERS) ... 7

2.4.1 Mode Operasi MERS ... 8

2.4.2 Penelitian Sebelumnya ... 10

2.5 Beban-beban Listrik ... 12

2.6 Sistem Pencahayaan ... 13

2.7 Inverter Satu Fasa ... 14

2.8 Baterai ... 14

2.9.1 Baterai Pada PLTS ... 14

2.9.2 Parameter Baterai ... 15

BAB III METODE PENELITIAN ... 17

3.1 Diagram Alir Penelitian... 17

3.2 Prosedur Penelitian ... 18

(8)

viii

3.3 Rangkaian MERS ... 18

3.4 Power Simulator (PSIM) ... 19

3.5 Simulasi MERS ... 20

3.5.1 Rangkaian Komparator ... 20

3.5.2 MERS ... 20

3.6 Kondisi Beban ... 21

3.7 Simulasi MERS Sebelumnya... 21

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 23

4.1 Hasil ... 23

4.1.1 Simulasi Rangkaian Tanpa MERS ... 23

4.1.2 Simulasi Menggunakan MERS ... 25

4.1.3 Implementasi Sumber Renewable Energy Pada Rangkaian MERS ... 27

4.2 Pembahasan ... 27

4.2.1 Simulasi Tanpa MERS ... 27

4.2.2 Simulasi Menggunakan MERS ... 29

4.2.1 Implementasi Renewable Energy ... 31

BAB V PENUTUP ... 33

5.1 Kesimpulan ... 33

5.2 Saran ... 33

DAFTAR PUSTAKA ... 34

(9)

ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Segitiga daya ... 5

Gambar 2.2 Perbandingan vektor diagram daya ... 7

Gambar 2.3 Segitiga daya setelah kapasitor ... 7

Gambar 2.4 Konfigurasi dasar MERS ... 8

Gambar 2.5 Operasi MERS ... 9

Gambar 2.6 Mode operasi balance ... 9

Gambar 2.7 Mode operasi dc-offset ... 10

Gambar 2.8 Mode operasi discontinuous ... 10

Gambar 3.1 Diagram alir penelitian ... 18

Gambar 3.2 Power simulator 9.03.464 ...19 Gambar 3.3 Rangkaian simulasi komparator ... 20

Gambar 3.4 Rangkaian MERS ... 20

Gambar 3.5 Kondisi beban ... 21

Gambar 3.6 Simulasi MERS motor induksi sangkar tupai ... 22

Gambar 4.1 Rangkaian simulasi tanpa MERS ... 23

Gambar 4.2 Faktor daya beban RL ... 24

Gambar 4.3 Tegangan keluaran ... 24

Gambar 4.4 Tegangan kapasitor ... 24

Gambar 4.5 Rangkaian simulasi penerapan MERS ... 25

Gambar 4.6 Tegangan kapasitor setelah MERS ... 26

Gambar 4.7 Tegangan keluaran setelah MERS ... 26

Gambar 4.8 Tegangan MERS ... 26

(10)

x

Gambar 4.9 Faktor daya setelah MERS ... 26

Gambar 4.10 Implementasi MERS dengan renewable energy ... 27

Gambar 4.11 Tegangan masukan dan keluaran tanpa MERS ... 28

Gambar 4.12 Tegangan kapasitor tanpa MERS ... 28

Gambar 4.13 Faktor daya beban tanpa MERS ... 28

Gambar 4.14 Tegangan keluaran vmers dan vcap ... 29

Gambar 4.15 Hasil simulasi sudut penyulutan ... 29

Gambar 4.16 Lebar pulsa picuan ... 30

Gambar 4.17 Faktor daya setelah MERS ... 31

Gambar 4.18 Tegangan keluaran MERS pada renewable energy... 31

Gambar 4.19 Faktor daya penerapan MERS ... 31