PENGGUNAAN FILTER PASIF SINGLE TUNED UNTUK MEREDUKSI HARMONISA AKIBAT BEBAN NON LINIER.

(1)

SKRIPSI

Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Syarat untuk Memperoleh Gelar SarjanaTeknik Konsentrasi Teknik Elektro Fakultas Pendidikan Teknologi dan

Kejuruan

Oleh

Agung AdhiNugroho NIM 1002558

(2)

PENGGUNAAN FILTER PASIF SINGLE TUNED UNTUK MEREDUKSI

HARMONISA AKIBAT BEBAN NON LINIER

Oleh

Agung Adhi Nugroho

Sebuah skripsi yang diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana pada Fakultas Pendidikan Teknologi dan Kejuruan

Universitas Pendidikan Indonesia

Agustus 2015

Hak Cipta dilindungi undang-undang.

Skripsi ini tidak boleh diperbanyak seluruhya atau sebagian,

(3)

(4)

Agung AdhiNugroho, 2015

Beban listrik terdiri dari beban linier dan beban non linier. Pengaruh penggunaan beban-beban non linier mengakibatkan gangguan yang disebut harmonisa. Harmonisa merupakan salah satu dari sekian banyak permasalahan yang menyangkut kualitas daya listrik. Keberadaan harmonisa ini sangat mengganggu bahkan sangat merugikan pada sistem apabila melebihi batas standar yang ditetapkan, dalam hal standar yang digunakan adalah standar IEEE 519-1992. Harmonisa didefinisikan sebagai cacat gelombang sinus yang disebabkan oleh interaksi antara bentuk gelombang sinus sistem dengan gelombang lain yang mempunyai frekuensi keliapatan dari frekuensi fundamentalnya.

Pada penelitian ini rangkaian listrik dan beban listrik yang digunakan adalah rangkaian simulasi yang dianggap dapat mewakili beban non linier. Tujuannya adalah untuk mengetahui tingkat harmonisa yang diakibatkan oleh beban listrik.

Kinerja filter pasif single tuned pada penelitian ini dapat menurunkan THDi. Penggabungan ketiga filter phasa R S Tmengalami penurunan tingkat kandungan harmonisa. Penggunaan filter pada phasa R THDi tidak terbaca atau terdeteksi oleh alat ukur untuk phasa S THDi mengalami penurunan dari 72% menjadi 15,4% sedangkan pada phasa T THDi mengalami penurunan dari 21,8% menjadi 10,1%. Dari hasil penelitian tersebut berdasarkan standar IEEE 519-1992 sudah memenuhi standar yang ditetapkan yaitu sebesar 15%. Walaupun untuk phasa R THDi tidak terdeteksi oleh alat ukur.

Kata kunci: Beban non linier, THDi, IEEE 519-1992, single tuned filter

ABSTRACT

Electric load consists of a linear load and non-linear load. Effect of non-linear loads cause disturbances called harmonics. Harmonics are one of the many problems related to power quality. The existence of harmonics is very disturbing even if the system is very detrimental to exceed the limit established standards, in which case it uses the standard IEEE 519-1992. Harmonic sine wave is defined as defects caused by the interaction between the shape of a sine wave with another wave system having keliapatan frequency of the fundamental frequency.

In the study of electrical circuits and electrical load used is a series of simulations that are considered to represent the non-linear load. The goal is to determine what loads a major contribution to the levels of harmonics. Furthermore, the electrical load used was made into 6 models and 2 models with the highest harmonic content to be merging with 3-phase induction motors.

The results of measurements on a series of studies showed that passive filter tuned singles managed to lose THDi. For the third merger harmonics filter phase RST rate has decreased. To use the filter on the phase R THDi illegible or detected by measuring instrument for THDi S phase decreased from 72% to 15.4% while the phase T THDi decreased from 21.8% to 10.1%. From the results of these studies is based on the IEEE 519-1992 standard already meet the standards set in the amount of 15%. Although for phase R THDi not detected by the measuring instrument.

(5)

Halaman Pengesahan... i

Halaman Pernyataan Keaslian Skripsi... ii

Ucapan Terima Kasih ... iii

Abstrak... v

Daftar Isi... vi

Daftar Tabel ... ix

Daftar Gambar... xv

Daftar Lampiran... xiii

BAB I Pendahuluan ... 1

1.1 Latar Belakang Penelitian... 1

1.2 Rumusan Masalah Penelitian... 2

1.3Tujuan Penelitian... 3

1.4Manfaat Tugas Akhir Skripsi... . 3

1.5 Sistematika Penulisan Tugas Akhir Skripsi ... 3

BAB II Kajian Pustaka... 5

2.1 Gambaran Umum... 5

2.2 Harmonisa... 6

2.3 Beban yang Digunakan... 8

2.4 Beban Non Linier ... 17

2.5 Konsep Daya... . 19

2.6 Perbaikan Faktor Daya... 20

2.7 Sumber-Sumber Harmonisa... 20

2.8 Pengaruh Harmonisa Pada Jaringan... 21

2.9 Standar Harmonisa ... 25

2.10 Penentuan Arus Short Cicuit dan Arus Beban... 27

2.11 Filter Pasif ... 27

(6)

3.2 Partisipan dan Tempat Penelitian... 38

3.3 Tujuan Pengukuran ... 38

3.4 Instrumen Penelitian... 39

3.4.1 Beban Listrik yang Digunakan ... 40

3.4.2 Alat Ukur ... 40

3.5 Pengumpulan Data... 42

3.6 Analisis Data ... 45

3.6.1 Model I Beban Tidak Seimbang... 45

3.6.2 Model II Beban Tidak Seimbang... 46

3.6.3 Model III Beban Tidak Seimbang ... 48

3.6.4 Model IV Beban Tidak Seimbang ... 50

3.6.5 Model V Beban Seimbang ... 52

3.6.6 Model VI Beban Seimbang ... 55

3.6.7 Model VII Beban Tidak Seimbang ... 57

3.6.8 Model VIII Beban Seimbang ... 59

3.7 Pengukuran Beban dan Kandungan Harmonisa ... 62

3.8 Perencanaan Filter Pasif ... 63

BAB IV Temuan dan Pembahasan... 76

4.1 Hasil Pengukuran Tingkat Harmonisa Pada Beberapa Beban Listrik... 76

4.1.1 Model I Beban Tidak Seimbang ... 72

4.1.2 Model II Beban Tidak Seimbang ... 85

4.1.3 Model III Beban Tidak Seimbang ... 94

4.1.4 Model IV Beban Tidak Seimbang ... 103

4.1.5 Model V Beban Seimbang ... 112

4.1.6 Model VI beban Seimbang ... 122

4.1.7 Model VII beban Tidak Seimbang ... 131

4.1.8 Model VIII Beban Seimbang ... 140

(7)

4.4 Pembahasan Hasil Penelitian ... 167

4.4.1 Karakteristik Tingkat Harmonisa Pada Beberapa jenis Beban Listrik 167 4.4.2 Perancangan Filter Pasif Single Tuned ... 174

4.4.3 Kinerja Filter Pasif Dalam Mereduksi Harmonisa ... 176

4.4.4 Kinerja Filter Pasif Single Tuned Untuk Keperluan Rumah Tangga .. 178

BAB V Simpulan, Implikasidan Rekomendasi... 179

5.1 Simpulan... 179

5.2 Implikasi ... 180

5.3 Rekomendasi... 180

(8)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Penelitian

Pada era modern seperti sekarang, energi listrik sudah menjadi kebutuhan primer bagi masyarakat. Hal ini di tandai dengan tingginya intensitas penggunaan listrik untuk berbagai keperluan dalam kehidupan sehari-hari. Semakin tinggi intensitas penggunaan listrik maka semakin besar konsumsi energi listrik. Meningkatnya kebutuhan energi listrik harus ditunjang dengan kehandalan sistem tenaga listrik itu sendiri. Kehandalan sistem tenaga listrik merupakan hal utama dalam hal penyediaan energi listrik tersebut.

Harmonisa merupakan salah satu dari sekian banyak acuan dalam menilai sebuah sistem tenaga listrik yang memiliki kualitas baik atau buruk. Peralatan listrik berbasis elektronik yang terhubung pada sistem distribusi tenaga listrik dapat menyebabkan arus jala-jala sistem menjadi sangat terdistorsi, sehingga arus jala-jala sistem banyak mengandung harmonisa. Tingginya tingkat kandungan harmonisa yang terdapat pada sistem tenaga listrik dapat menimbulkan berbagai macam permasalahan pada sistem tenaga listrik, seperti faktor daya sistem menjadi rendah, arus netral sistem meningkat, dapat menimbulkan kegagalan instalasi meskipun dalam kondisi seimbang, rugi-rugi daya sistem bertambah, pemanasan berlebih pada trafo dan generator. Efek lain diantaranya kesalahan operasi pada sistem proteksi, penyimpangan penunjukan pada alat ukur, kerusakan sejak dini pada peralatan-peralatan elektronik atau lifetime paralatan elektronik berkurang, interferensi pada sistem telekomunikasi, serta efisiensi sistem menjadi rendah dan biaya operasi pemakaian energi listrik menjadi tinggi. Hal ini disebabkan semakin banyaknya beban non linier yang digunakan.

(9)

tersebut sampai memenuhi standar harmonisa yang diizinkan

Beban non linear adalah beban yang impedansinya tidak konstan dalam setiap periode tegangan masukan. Dengan impedansinya yang tidak konstan, maka arus yang dihasilkan tidaklah berbanding lurus dengan tegangan yang diberikan, sehingga beban non linear tidak memenuhi Hukum Ohm yang menyatakan arus berbanding lurus dengan tegangan. Gelombang arus yang dihasilkan oleh beban nonlinear tidak sama dengan bentuk gelombang tegangan sehingga terjadi cacat (distorsi). Dengan meluasnya pemakaian beban non linear, gelombang sinusoidal ini dapat mengalami distorsi.

Kecenderungan penggunaan beban-beban elektronika dalam jumlah besar akan menimbulkan masalah yang tidak terelakkan sebelumnya. Berbeda dengan beban-beban listrik yang menarik arus sinusoidal (sebentuk dengan tegangan yang menyuplainya), beban-beban elektronika menarik arus dengan bentuk non sinusoidal walaupun disuplai oleh teganga sinusoidal. Beban yang memiliki sifat ini disebut sebagai beban non linear.

Salah satu cara untuk mengatasi masalah harmonisa ini ialah dengan menggunakan filter pasif LC dengan nilai kapasitor relatif konstan dan induktor berubah-berubah. Penggunaan filter pasif merupakan salah satu solusi untuk mengurangi kandungan harmonisa yang ditimbulkan akibat pemakaian beban non linier berupa peralatan elektronik dan lampu hemat energi. Maka filter ini diharapkan dapat meredam distorsi harmonisa sampai mencapai batas toleransi yang diizinkan sehingga sistem tenaga listrik dapat tetap bekerja dengan baik.

1.2 Rumusan Masalah Penelitian

Dari latar belakang masalah diatas, maka dapat disusun rumusan masalah yang berkaitan dengan perancangan filter pasif single tuned. Berikut adalah rumusan masalah tersebut:

a. Bagaimana hasil pengukuran tingkat harmonisa pada beberapa jenis beban listrik?

(10)

harmonisa?

1.3 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan yang ingin dicapai pada penelitian ini adalah untuk mengetahui karakteristik harmonisa pada sistem tenaga listrik dan perancangan filter pasif single tuned. Berikut adalah tujuan yang ingin dicapai secara lebih rinci antara lain:

a. Mengetahui tingkat harmonisa yang diakibatkan oleh beban listrik.

b. Merancang desain filter pasif single tuned yang efektif untuk mereduksi harmonisa akibat beban non-linier.

c. Mengetahui kinerja filter pasif single tuned dalam mereduksi tingkat harmonisa

1.4 Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini dapat diklasifikasikan menjadi 3 kategori utam, diantaranya adalah:

a. Bagi penulis: Dapat menambah ilmu pengetahuan, pemahaman, dan keterampilan di dunia kelistrikan terutama dalam perancangan filter pasif single tuned di jaringan sistem tenaga listrik.

b. Bagi Industri: Dapat meminimalisir harmonisa yang disebabkan oleh beban non linier sehingga efisiensi semakin meningkat dan menguntungkan perusahaan.

(11)

1.5 Struktur Organisasi Skripsi

Laporan penelitian ini terdiri dari lima bab. Sistematika penulisan ini bertujuan untuk memudahkan pembaca mengenai rincian setiap babnya. Berikut ini penjelasan mengenai sistematika penulisan laporan tugas akhir ini

BAB I Pendahuluan

Memaparkan tentang latar belakang masalah, perumusan masalah, pembatasan masalah, tujuan penulisan, manfaat tugas akhir, dan sistematika penulisan.

BAB II Kajian Pustaka

Memaparkan tentang segala sesuatu yang berkaitan dengan harmonisa baik dari pengertian , penyebab, akibat, dan solusi.

BAB III Metode Penelitian

Memaparkan tentang lokasi, prosedur pengukuran, peralatan yang digunakan dalam pengukuran dan perancangan filter pasif single tuned

BAB IV Temuan dan Pembahasan

Memaparkan tentang pembahasan analisis dari hasil pengukuran yang telah dilakukan.

BAB V Simpulan, Implikasi dan Rekomendasi

(12)

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Desain Penelitian

Pada penelitian ini rangkaian listrik dan beban listrik yang digunakan adalah rangkaian simulasi yang dianggap dapat mewakili beban non linier. Rangkaian ini digunakan dalam pengukuran awal untuk mengetahui karakteristik tingkat harmonisa pada beban listrik yang telah ditentukan. Pada awal pengukuran tingkat harmonisa terdapat 6 model beban listrik lalu untuk mendapatkan hasil yang akan diteliti dilakukan penyeleksian pada beban-beban listrik tersebut. Setelah dilakukannya pengukuran terhadap 6 model yang di anggap dapat mewakili beban non linier maka diperoleh 2 model yang memiliki tingkat harmonisa terbesar. Model yang memliki harmonisa terbesar yaitu model III dan model VI. Kemudian, pada kedua model tersebut yang memiliki tingkat harmonisa tersebesar akan dilakukan penambahan beban dengan menggunakan motor induksi 3 phasa. Dilakukannya proses ini bertujuan untuk mengetahui tingkat harmonisa beban motor 3 phasa terhadap kedua model tersebut.

(13)

motor induksi 3 phasa tersebut dapat dikatakan filter karena terdiri dari induktor yang termasuk komponen linier.

Pada penelitian ini, akan dilakukan perancangan filter pasif single tuned pada salah satu model yang dianggap mewakili tingkat harmonisa terbesar yaitu model III tanpa penggabungan dengan motor induksi 3 phasa yang bertujuan untuk mengurangi tingkat harmonisa pada model III. Adapun tingkat harmonisa yang akan direduksi atau dikurangi pada penelitian ini adalah hanya harmonisa orde ke-3. Dengan menggunakan filter pasif single tuned yang terdiri dari komponen pasif berupa kapasitor dan induktor yang bertujuan untuk mereduksi atau mengurangi tingkat harmonisa pada orde 3.

3.2 Partisipan dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilakukan di laboratorium Teknik Tegangan Tinggi Departemen Pendidikan Teknik Elektro FPTK UPI. Pemilihan laboratorium Teknik Tegangan Tinggi Departemen Pendidikan Teknik Elektro FPTK UPI sebagai tempat dari penelitian ini karena seluruh sumber tegangan 3 phasa dan peralatan yang digunakan untuk penelitian hanya dimiliki oleh laboratorium Teknik Tegangan Tinggi Departemen Pendidikan Teknik Elektro FPTK UPI.

3.3. Tujuan Pengukuran

(14)

3.4 Instrumen Penelitian

Pada penelitian ini digunakan beberapa instrument yang terdiri dari rangkaian listrik, beban-beban listrik dan alat ukur yang digunakan untuk mengetahui tingkat kandungan harmonisa. Gambar rangkaian listrik dan beban listrik yang akan digunakan dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Gambar 3.1Rangkaian Listrik dan Beban Listrik

R

S

T

Beban Motor Induksi 1 Phasa

Lampu Hemat Energi

Saklar

Beban Peralatan Elektronik

Lampu Hemat Energi Saklar

Motor Induksi + Setrika

Lampu Hemat Energi

Dispenser + Rice Cooker + Lampu Hemat Energi 1050 watt

180 watt

825 watt

10 buah - Parallel

5 buah - Parallel

M

(15)

3.4.1 Beban Listrik yang Digunakan

Pada penelitian ini penulis memilih beberapa model beban listrik yang akan digunakan, beban yang dipakai pada penelitian ini cukup mewakili beban listrik pada rumah tangga.

1. Komponen Pada Rangkaian

Tabel 3.1 Komponen Pada Rangkaian

MCB Merk BBC (BS 3871) G 6 A 220/380 volt

Kabel Merk Supreme NYA 2,5 mm 450/760 volt

2. Peralatan Elektronik

Tabel 3.2 Spesifikais Peralatan Elektronik

Spesifikasi Peralatan Elektronik

Setrika Merk Philips 3 buah

Laptop Merk Asus 3 buah

Dispenser Merk Miyako 1 buah

Rice cooker Merk Miyako 1 buah

3. Lampu Hemat Energi

Tabel 3.3 Spesifikasi Lampu Hemat Energi

Spesifikasi Lampu Hemat Energi

Lampu LHE Merk Philips Jumlah Lampu Total Beban Lampu

11 watt 10 110 watt

18 watt 15 270 watt

4. Lampu Pijar

Tabel 3.4 Spesifikasi Lampu Pijar

Spesifikasi Lampu Pijar

Lampu Pijar Merk Philips Jumlah Lampu Total Beban Lampu

(16)

5. Lampu LED

Tabel 3.5 Spesifikasi Lampu LED

Spesifikasi Lampu LED

Lampu LED Merk Philips Jumlah Lampu Total Beban Lampu

12,5 watt 15 187,5 watt

6. Motor Induksi 1 Phase

Tabel 3.6 Spesifikasi Motor 1 Phase

Spesifikasi Motor 1 Phase Tipe 080-4

P 0,75 kW

V 220 volt

I 4,8 ampere

Cos φ 0,95

Rpm 1410

7. Motor Induksi 3 Phase

Tabel 3.7 Spesifikasi Motor 3 Phase

Spesifikasi Motor 3 Phase Tipe C 90L - 4

P 5 kW

V 220 / 380 volt

I 6,47 / 3,8 ampere

Rpm 1450

3.4.2 Alat Ukur

1. 1 buah multimeter

(17)

Gambar 3.3. Tang Ampere

3.5 Pengumpulan Data

Pada penelitian ini teknik pengumpulan data yang diperlukan untuk perancangan filter pasif adalah sebagai berikut

a. Perancangan rangkaian listrik menggunakan papan rangkaian untuk masing-masing phasa.

b. Pemilihan beban rumah tangga yang termasuk ke dalam beban non linier. c. Pengujian besaran harmonisa menggunakan hioki 3286-20.

d. Data hasil pengukuran yaitu untuk mengetahui besarnya tingkat harmonisa yang akan dijadikan bahan penelitian untuk perancangan filter fasif single tuned, data tersebut dapat berupa faktor daya, frekuensi, dan tegangan. Keempat tahapan diatas digunakan untuk perancangan filter pasif single tuned. Pada perancangan filter pasif ini dapat dilakukan untuk mereduksi harmonisa pada orde ke-3.

(18)

Mulai

Perencanaan Model Rangkaian Beban

Pengukuran Beban Listrik dan Kandungan Harmonisa Beban Seimbang

Pengujian

Pengujian Sesuai Dengan

Design

Data Beban Model Seimbang

Data Beban Model Tidak Seimbang

Analisis Data Harmonisa Tertinggi dari Beberapa

Model Beban

Penggabungan Masing-Masing Model Dengan Motor Induksi 3

Phasa

A

Rekonstruksi Rangkaian Beban Tidak

Seimbang

Ya

(19)

A

Data Hasil Pengujian

Seimbang Tidak

Seimbang

Analisis Data Terbesar dan Pemilihan Harmonisa Beban

yang Akan di Filter

Perancangan Filter

Pemasangan Filter Dengan Beban dan Pengujian

Analisis Data Pengujian

Harmonisa Tereduksi

Selesai

(20)

3.6 Analisis data

Analisis data ini membahas mengenai model rangkaian, pengukuran beban dan kandungan harmonisa dan perencanaan filter pasif. Pada model rangkaian ini terdiri dari 6 model dan 2 model penggabungan dengan motor induksi 3 phasa.Berikut adalah model rangkaian yang digunakan pada penelitian ini.

3.6.1 Model I Beban Tidak Seimbang

M

S

T

Motor 1 Phasa

Lampu Hemat Energi

Saklar

Peralatan Elektronik

Motor Induksi

Lampu LED

Setrika + Dispenser + Rice Cooker 750 Watt

125 Watt

1070 Watt

10 buah - parallel

R

Gambar 3.5 Model I

Phasa R

Motor Induksi

Tabel 3.8 Spesifikasi Motor

Spesifikasi Motor Tipe 080-4

P 0,75 KW

(21)

Cos φ 0,95

Rpm 1410

Phasa S

Lampu LED

Lampu LED Merk Philips Jumlah

Lampu Total Beban Lampu

12,5 watt 10 buah 125 watt

Phasa T

Tabel 3.10 Spesifikasi Peralatan Elektronik

Spesifikasi Peralatan Elektronik

(22)

R

S

T

Motor 1 Phasa

Lampu Hemat Energi Saklar

Lampu Hemat Energi

Setrika + Dispenser + Rice Cooker 180 Watt

1070 Watt

10 buah - Parallel

M

Gambar 3.6 Model II

Phasa R

Motor Induksi

Spesifikasi Motor

Tipe 080-4

P 0,75 KW

V 220 volt

I 4,8 ampere

Cos φ 0,95

Rpm 1410

Phasa S

Lampu Hemat Energi

(23)

Spesifikasi Lampu LHE

18 watt 10 buah 180 watt

Phasa T

Spesifikasi Peralatan Elektronik

(24)

R

S

T

Beban Motor Induksi 1 Phasa Lampu Hemat Energi Saklar Beban Peralatan Elektronik Beban Peralatan Elektronik Lampu Hemat Energi Saklar

Lampu Hemat Energi

Dispenser + Rice Cooker + Lampu Hemat Energi 180 watt

825 watt

10 buah - Parallel

5 buah - Parallel

M

Gambar 3.7 Model III

Phasa R

Motor Induksi

Spesifikasi Motor

Tipe 080-4

P 0,75 KW

V 220 volt

I 4,8 ampere

Cos φ 0,95

Rpm 1410

(25)

Tabel 3.16 Spesifikasi Lampu Hemat Energi

Lampu LHE Merk Philips Jumlah Lampu Total Beban Lampu

Phasa T

Lampu Hemat Energi

Tabel 3.18Spesifikasi Lampu Hemat Energi

Spesifikasi Lampu Hemat Energi

Lampu LHE Merk Philips Jumlah Lampu Total Beban Lampu

(26)

R

S

T

Lampu Hemat Energi Saklar Beban Peralatan Elektronik Lampu pijar Saklar Beban Peralatan elektronik Lampu Hemat Energi Lampu pijar Beban Peralatan elektronik saklar

Motor Induksi + Lampu Hemat Energi

Dispenser + Lampu LED + Lampu Pijar

Rice Cooker + Lampu LED + Lampu Pijar 805 Watt

587,5 Watt

457,5 Watt

Lampu Hemat Energi

5 buah - Pralallel

5 buah Pralallel

Gambar 3.8 Model IV

Phasa R

Motor Induksi

Spesifikasi Motor

Tipe 080-4

P 0,75 KW

V 220 volt

I 4,8 ampere

Cos φ 0,95

(27)

Tabel 3.20 Spesifikasi Lampu LHE

Phasa S

Spesifikasi Peralatan Elektronik

Lampu LED

12,5 watt 5 62,5 watt

Lampu Pijar

Spesifikasi Lampu Pijar

15 watt 5 75 watt

Phasa T

(28)

12,5 watt 5 62,5 watt

Lampu Pijar

Spesifikasi Lampu Pijar

Lampu Pijar Merk Philips Jumlah Lampu Total Beban Lampu

15 watt 5 75 watt

3.6.5 Model V Beban Seimbang

R

S

T

Lampu LED Saklar Beban Peralatan elektronik Beban Peralatan elektronik saklar

Setrika + Laptop + Lampu LED + Lampu Hemat Energi 602,5 Watt 602,5 watt Lampu Hemat Energi Lampu Hemat Energi 602,5watt Setrika + Laptop + Lampu LED + Lampu Hemat Energi

Lampu LED 3 buah –

Parallel

3 buah – Parallel 5 buah –

Parallel

5 buah – Parallel Setrika + Laptop + Lampu LED + Lampu Hemat Energi

Lampu LED Lampu Hemat Energi Beban Peralatan elektronik 5 buah –

Parallel

3 buah – Parallel Saklar

(29)

Spesifikasi Peralatan Elektronik

Lampu LED

12,5 watt 5 buah 62,5 watt

Lampu LHE

Spesifikasi Lampu LHE

Phasa S

Lampu LED

Spesifikasi Lampu LED

(30)

[image:30.595.110.489.62.619.2]

Lampu LHE

Spesifikasi Lampu Pijar

Phasa T

Spesifikasi Peralatan Elektronik

Lampu LED

12,5 watt 5 buah 62,5 watt

Lampu LHE

Spesifikasi Lampu Pijar

[image:30.595.125.489.145.199.2]

(31)

3.6.6 Model VI Beban Seimbang

R

S

T

Lampu Hemat Energi Saklar Beban peralatan elektronik Beban Peralatan elektronik Lampu Hemat Energi Beban Peralatan elektronik saklar

Setrika + Laptop + Lampu Hemat Energi + Lampu Hemat Energi 595 watt

Setrika + Laptop +Lampu Hemat Energi + Lampu Hemat Energi

Saklar

10 buah - Parallel

10 buah - Parallel Setrika + Laptop + Lampu Hemat Energi + Lampu Hemat Energi

10 buah Parallel

Lampu Hemat Energi 595 watt

[image:31.595.110.506.134.438.2]

595 watt

Gambar 3.10 Model VI

Phasa R

[image:31.595.126.491.663.733.2]

Lampu Hemat Energi

(32)

Phasa S

Lampu Hemat Energi

Phasa T

[image:32.595.132.493.576.644.2]

Lampu Hemat Energi

(33)

3.6.7 Model VII Beban Tidak Seimbang

R

S

T

Beban Motor Induksi 1 Phasa Lampu Hemat Energi Saklar Beban Peralatan Elektronik Beban Peralatan Elektronik Lampu Hemat Energi Saklar Motor Induksi + Setrika

Lampu Hemat Energi

Dispenser + Magic Com + Lampu Hemat Energi

10 buah - Parallel

5 buah - Parallel

motor induksi tiga phasa

M

[image:33.595.108.511.159.419.2]

M

Gambar 3.11 Model VII

Motor induksi 3 phasa

Spesifikasi Motor

Tipe C 90L - 4

P 5 kW

V 220 / 380 volt

I 6,47 / 3,8

Rpm 1450

Phasa R

Spesifikasi Motor Tipe 080-4

P 0,75 KW

V 220 volt

(34)

[image:34.595.112.493.55.659.2]

Phasa S

Lampu Hemat Energi

Spesifikasi Lampu LHE

Phasa T

Lampu Hemat Energi

Spesifikasi Lampu LHE

[image:34.595.128.496.534.592.2]

(35)

3.6.8 Model VIII Beban Seimbang

R

S

T

Lampu Hemat Energi Saklar Beban peralatan elektronik Beban Peralatan elektronik Lampu Hemat Energi Beban Peralatan elektronik saklar

Setrika + Laptop + Lampu Hemat Energi + Lampu Hemat Energi Setrika + Laptop +Lampu Hemat Energi + Lampu Hemat Energi

Saklar

10 buah - Parallel 10 buah - Parallel

motor induksi tiga phasa

Setrika + Laptop + Lampu Hemat Energi + Lampu Hemat Energi

Lampu Hemat Energi

10 buah Parallel

[image:35.595.98.510.98.776.2]

M

Gambar 3.12 Model VIII

Spesifikasi Motor 3 Phase

Tipe C 90L - 4

P 5 kW

V 220 / 380 volt

I 6,47 / 3,8 ampere

Rpm 1450

Phasa R

Tabel 3.49 Peralatan Elektronik

[image:35.595.109.508.117.387.2]

(36)

[image:36.595.108.494.42.810.2]

Lampu Hemat Energi

Phasa S

Lampu Hemat Energi

Phasa T

Lampu Hemat Energi

[image:36.595.131.488.153.233.2]

(37)

[image:37.595.131.504.81.124.2]

Berikut adalah parameter-parameter beban yang akan diukur dapat dilihat pada tabel 3.55.

Tabel 3.55 Form Pengukuran Beban Listrik dan Kandungan Harmonisa

Besaran R S T Keterangan

V (Volt)

I (Ampere)

S (kVA)

P (kW)

Cos ϕ

F (Hz)

THD Arus

1

2

3

..

20

THD Tegangan

1

2

3

..

20

Seperti yang dapat dilihat pada tabel diatas parameter yang akan diukur berupa tegangan, arus, daya semu, daya nyata, faktor daya, frekuensi, THD arus dan THD tegangan. Pengukuran dilakukan pada beberapa jenis beban listrik yang berbeda untuk memperoleh data pengukuran masing-masing jenis beban. Pengukuran juga dilakukan untuk mendapatkan hasil sebelum dan sesudah pemasangan filter pasif harmonisa.

(38)

[image:38.595.210.425.105.238.2]

Gambar 3.13 Hioki 3286-20(Sumber: Hioki3286-20 E.E Coorporation, 2010:7)

3.7 Pengukuran Beban dan Kandungan Harmonisa

Pengukuran beban pada penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 3.4.

Gambar 3.14 Hioki 3286-20(Sumber: Hioki3286-20 E.E Coorporation, 2010:15)

Berikut adalah prosedur penggunaan hioki 3286-20.

1. Kabel kuning dan hitam dipasang pada kawat netral sedangkan kabel merah dipasang pada kawat phase

2. Tekan tombol power 1 kali pada alat hioki 3286-20 maka pada display akan terukur tegangan, arus, daya nyata kemudian tekan tombol hold 1 kali

3. Untuk mengukur daya semu tekan tombol watt 1 kali

[image:38.595.183.468.365.511.2]

(39)

frekuensi dan tegangan puncak tekan U/▼ 1 kali

6. Untuk mengukur arus puncak tekan I/▲1 kali

7. Untuk mengukur harmonisa masih pada langkah sebelumnya yaitu tekan tombol hold 1 kali sampai tulisan hold hilang

8. Tekan tombol line harm atau LHE 2 kali sampai muncul tulisan “harm 1” kemudian tekan tombol hold

9. Tekan tombol mode 2 kali sampai tulisan r dan F hilang maka akan

muncul nilai THDi, gunakan tombol I/▲1 kali untuk menghitung

harmonisa 1 – 20

10. Untuk mengetahui THDv tekan tombol LHE 1 kali gunakan tombol U/▼ untuk mengetahui harmonisa 20 – 1

11. Kerja langkah yang sama seperti diatas untuk melanjutkan pengukuran pada kawat atau phase yang lainnya

3.8 Perencanaan Filter Pasif

Sebelum perancangan filter pasif ini maka perlu diketahui besarnya kebutuhan daya reaktif pada sistem dan beban yang menjadi penyumbang harmonisa terbesar. Daya reaktif pada sistem ini diperlukan untuk memperbaiki sistem tersebut. Beban yang menjadi penyumbang harmonisa terbesar telah diketahui melalui pengukuran awal yang telah dilakukan. Hasil pengukuran beban yang akan di filter terdiri atas:

 Phasa R

Phasa R terdiri dari motor induksi dan peralatan elektronik yaitu setrika  Phasa S

Phasa S terdiri dari 10 lampu hemat energi merk Philips  Phasa T

Phasa T terdiri dari peralatan elektronik yaitu dispenser dan rice cooker dan 5 buah lampu hemat energi merk Philips

Tabel 3.56 Data Beban Listrik yang Akan Difilter

(40)

S (kVA) 0,744 0,263 0,848

P (kW) 0,683 0,173 0,838 Cos ϕ 0,824 0,657 0,985

F (Hz) 50 50 50

Untuk Phasa R

Perencanaan filter pasif harmonisa

Menentukan besarnya daya reaktif yang diperlukan Faktor Daya

Cos φ = 0,824 Diperbaiki menjadi

φ =34,51 Tan φ = 0,68

Maka dicari daya reaktif

Qc = P (tan φ awal –tan φ akhir)

= 644 (0,68 – 0,48) = 128,8 VAR Menentukan nilai kapasitor

C =

2��.�2

= 128,8

(2 � 3,14 � 50) � (220)2

C = 128,8

314 � 48400

= 128,8 15197600

C = 8,475022372 x 10−6 C = 8,47 µF

Menentukan nilai induktor Pada harmonisa ke-3 Dengan

F3 = ₃

x

�

₁

(41)

= 150 Hz Pada harmonisa ke-5 F5 = ₅

x

�

₁

= 5 x 50 = 250 Hz Pada harmonisa ke-7 F7 = ₇

x

�

₁

= 7 x 50 = 350 Hz Pada harmonisa ke-9 F9 = ₉

x

�

₁

= 9 x 50 = 450 Hz Maka,

L3 = 1

(2�.�₃)2.

= 1

(2 � 3,14 � 150)2. 8,47 � 10−6

= 0,133049971 = 133,049 mH

L5 = 1

(2�.�₅)2.

= 1

(2 � 3,14 � 250)2. 8,47 � 10−6

= 0,04789798954 L5 = 47,897 mH

(42)

L7 = 24,437 mH

L9 = 1

(2 � 3,14 � 450)2. 8,47 � 10−6

= 0,01478333011 L9 = 14,783 mH Perencanaan induktor

b = 1,5 � 9,9 3

= 1,5 � 644 9,9 3

= 4,6 ≈ 2,5 cm (Sesuai di pasaran)

Luas penampang kern AC = b x h

= 4,6 x 7,011 = 32,2506 2 Panjang kawat

3 =

�

3

�

� max �

x 104

= 0,133 � 3,4

1,2 � 32,2506

x

10 4

= 116,845 lilitan

7 = �7 � � �

max �

x 104

h =

0,6561

= 4,6 0,6561

= 7,011 ≈ 4 cm (Sesuai di pasaran)

5 =

�5 � � _�

max �

x 104

= 0,047 � 3,4

1,2 � 32,2506

x

10 4

= 41,291 lilitan

9 =

�9 � � _�

max �

x 104

= 0,014 � 3,4

(43)

=

1,2 � 32,2506

x

10 4

= 21,084 lilitan

Diameter Kawat

d = 4



� �

=

4



3,37 5

=

1,27 � 0,674

= 0,8559 ≈disesuaikan dipasaran

Untuk Phasa S

Cos φ = 0,657

φ = 48,92

Tan φ = 1,14

Diperbaiki menjadi

Cos φ = 0,90

φ = 25,84

Tan φ = 0,48

Qc = P (tan φ awal –tan φ akhir)

= 173 (1,14 – 0,48) = 114,18 VAR Menentukan nilai kapasitor

C =

(44)

=

(2 � 3,14 � 50) � (220)2

C = 114,18

314 � 48400

= 114,18 15197600

C = 7,513028373 x 10−6 C = 7,513 µF

Menentukan nilai induktor Pada harmonisa ke-3 Dengan

F3 = ₃

x

�

₁

= 3 x 50 = 150 Hz Pada harmonisa ke-5 F5 = ₅

x

�

₁

x

�

₁

x

�

₁

= 9 x 50 = 450 Hz Maka,

L3 = 1

(45)

=

(2 � 3,14 � 150)2. 7,51 � 10−6

= 0,1500576903 = 150,0576903 mH

L5 = 1

(2�.�₅)2.

= 1

(2 � 3,14 � 250)2. 7,51 � 10−6

= 0,0540207685 = 54,02076855 mH

L7 = 1

(2 � 3,14 � 350)2. 7,51 � 10−6

= 0,02756161658 L7 = 27,56161658 mH

L9 = 1

(2 � 3,14 � 450)2. 7,51 � 10−6

= 0,0166730767 L9 = 16,6730767 mH Perencanaan inductor

b = 1,5 � 9,9 3

= 1,5 � 173 9,9 3

h =

0,6561

(46)

= 2,5 x 4 = 10 2 Panjang kawat

3 =

�

3

�

� max �

x 104

= 0,150 � 1,2 1,2 � 10

x

10

4

= 150 lilitan

5 = �5 � � �

max �

x 104

= 0,054 � 1,2 1,2 � 10

x

10

4

= 54 lilitan

7 = �7 � � �

max �

x 104

= 0,027 � 1,2

1,2 � 10

x

10 4

= 27 lilitan

9 = �9 � � �

max �

x 104

= 0,016 � 1,2 1,2 � 10

x

10

4

= 16 lilitan

Diameter Kawat

d = 4



(47)

=

4



1,2 5

=

1,27 � 0,24

= 0,55 ≈disesuaikan dipasaran

Untuk Phasa T

Cos φ = 0,985

φ = 9,93

Tan φ = 0,17

Diperbaiki menjadi

Cos φ = 0,99

φ = 8,10 Tan φ = 0,14

Qc = P (tan φ awal –tan φ akhir) =835 (0,17 – 0,14)

= 25,05 VAR Menentukan nilai kapasitor

C =

2��.�2

= 25,05

(2 � 3,14 � 50) � (220)2

C = 25,05

314 � 48400

= 25,05 15197600

(48)

Pada harmonisa ke-3 Dengan

F3 = ₃

x

�

₁

= 3 x 50 = 150 Hz Pada harmonisa ke-5 F5 = ₅

x

�

₁

x

�

₁

x

�

₁

= 9 x 50 = 450 Hz Maka,

L3 = 1

(2�.�₃)2.

= 1

(2 � 3,14 � 150)2. 1,648 � 10−6

= 0,6838187221 = 683,818 mH

L5 = 1

(2�.�₅)2.

= 1

(2 � 3,14 � 250)2. 1,648 � 10−6

(49)

L7 = 1

(2 � 3,14 � 350)2. 1,648 � 10−6

= 0,1255993571 L7 = 125,599 mH

L9 = 1

(2 � 3,14 � 450)2. 1,648 � 10−6

= 0,07597985801 L9 = 75,979 mH

Perencanaan induktor

b = 1,5 � 9,9 3

= 1,5 � 835 9,9 3

h =

0,6561

= 5,020 0,6561

(50)

Panjang kawat

3 =

�

3

�

� max �

x 104

= 0,683 � 3,79

1,2 � 38,40802

x

10 4

= 561,638 lilitan

5 = �5 � � �

max �

x 104

= 0,246 � 3,79

1,2 � 38,40802

x

10 4

= 202,288 lilitan

7 = �7 � � �

max �

x 104

= 0,125 � 3,79

1,2 � 38,40802

x

10 4

= 102,788 lilitan

9 = �9 � � �

max �

x 104

= 0,075 � 3,79

1,2 � 38,40802

x

10 4

= 61,673 lilitan Diameter Kawat

d = 4



� �

=

4



3,79 5

=

1,27 � 0,758

(51)

pemasangan filter dan sesudah pemasangan filter. Untuk pemasangan filter dipakai tiga buah filter pasif single tuned. Satu buah filter pada phasa R, phasa S, dan phasa T. Ketiga buah filter tersebut didesain hanya pada orde ketiga. Filter terdiri dari rangkaian seri induktor dan kapasitor yang dipasang secara paralel dengan beban. Rangkaian dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

S

L

C

L

L C

C

3

3 3

3

Motor Induksi

Lampu Hemat Energi

N

R

[image:51.595.127.532.217.493.2]

T

Gambar 3.15 Pemasangan Filter Pasif Pada Orde 3 Untuk Phasa R S T

Keterangan Gambar:

C3 = Kapasitor pada filter orde 3 L5 = Induktor pada filter orde 3

(52)

(53)

BAB V

SIMPULAN, IMPLIKASI, DAN REKOMENDASI

5.1Simpulan

1.Hasil pengukuran kandungan harmonisa terhadap beberapa beban listrik rumah tangga menunjukkan bahwa THDv semua model masih berada dalam batas-batas standart IEEE 512-1992. Untuk THDi ada beberapa model yang berada dibawah batas IEEE 512-1992 yaitu 15% dan ada pula beberapa model yang berada di atas batas standar IEEE 512-1992.

2. Pada perancangan filter pasif untuk model 3 pada orde-3 diperoleh data:  Untuk phasa R nilai kapasitor sebesar 8,47 µF dan induktor sebesar 133 mH  Untuk phasa S nilai kapasitor sebesar 7,5 µF dan induktor sebesar 150 mH  Untuk phasa T nilai kapasitor sebesar 1,6 µF dan induktor sebesar 683 mH

(54)

1.Penggunaan beban non-linier seperti motor induksi, peralatan elektronik, dan LHE (lampu hemat energi) mengakibatkan tingginya tingkat harmonisa.

2. Tingginya tingkat harmonisa berdampak buruk pada peralatan seperti pada konduktor kabel, sistem proteksi, transformator, dan generator sinkron.

5.3Rekomendasi

1. Pada penelitian ini terdapat kekurangan pada perancangan filter pasifuntuk

phasa R yang tingkat kandugan harmonisa arus tidak terbaca oleh alat ukur, maka sebaiknya untuk penelitian lebih lanjut dilakukan perancangan filter yang lebih akurat dalam mereduksi tingkat harmonisa.

2. Penambahan beban seperti mesin cuci,televisi, komputer, printer dan tape serta alat ukur yang lebih baik dan lengkap untuk mendapatkan hasil pengukuran yang lebih baik dan akurat.

3. Dilakukan perbaikan faktor daya, karena pada penelitian ini filter pasif single

(55)

Abdul Karim, Wirawan. 2013. Setrika Listrik. Diakses dari: http://www.academia.edu/5201930/SETRIKA_LISTRIK

Ade Agustinus, Andrias. 2011. Penggunaan Filter Pasif Untuk Mereduksi Harmonisa Akibat Pemakaian Beban Non Linier. (Skripsi). Institut Teknologi Sepuluh Nopemeber, Surabaya.

Anthony, Zuriman. 2014. Motor Induksi. Diakses dari: http://sisfo.itp.ac.id/bahanajar/BahanAjar/ZurimanAnthony/Mesin%20List rik%20AC/Bab%20III.pdf

Ariatmancool. 2010. Alat Rumah Tangga Rice Cooker. Diakses dari: http://ariatmancool.blogspot.com/2010/11/artl.html)

Aris Darmawan, Muhammad dkk. 2014. Pengaruh Harmonisa Pada Sistem Tenaga Listrik. Diakses dari: https://konversi.wordpress.com/

Gugun. 2014. Cara Kerja Dispenser. Diakses dari: http://www.prinsipkerja.com/perangkat-elektronik/cara-kerja-dispenser/ Juliono. 2013. Cara Kerja dan Jenis Dispenser. Diakses dari:

http://juliono.blogdetik.com/2013/08/26/cara-kerja-dispenser/

Muhammad Hanafiyah, Ali. 2013. Penyarah (Rectifier). Diakses dari: electrozone94.blogspot.com/2013/10/penyeraha-rectifier.html

Mulyana, Elih dkk. (2008), Analisis Harmonisa Arus dan Tegangan di Gedung TIK UPI. Penelitian Kompettitif. Universitas Pendidikan Indonesia, Bandung.

Pratama, Andhika. (2014). Perancangan dan pengujian Filter Pasif Untuk

Mereduksi Harmonisa. (Skripsi). Universitas Pendidikan Indonesia,

Bandung.

(56)

Listrik. Skripsi. Politeknik Negeri Malang, Malang.

Sungkowo, Heri. (2013). Perancangan Filter Pasif Single Tuned Filter Untuk

Mereduksi Harmonisa Pada Beban Non Linier. Skripsi, Politeknik Negeri

Malang.

Surya, Tata. 2011. Prinsip Kerja dan Jenis-jenis Dispenser. Diakses dari: http://www.kaskus.co.id/thread/50c274f67c12431531000037/prinsip-kerja-dispenser-dan-jenis-jenis-dispenser

Wikipedia. 2010. Komputer Jinjing. Diakses dari: http://id.wikipedia.org/wiki/Komputer_jinjing

Wikipedia. 2010. Lampu Pijar. Diakses dari:

http://id.wikipedia.org/wiki/Lampu_Pijar