STUDI PENGGUNAAN RANGKAIAN FILTER UNTUK MENGURANGI EFEK HARMONISA PADA LAMPU HEMAT ENERGI - UNIB Scholar Repository

o l

e 6. Nomor 2 Juli 2011

MA

B-5

ISSN 1907 - 3348

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS PROF. DR. HAZAIRIN, SH

Jl.

Jenderal Sudirman No. 185 Bengkulu

JURNAL TEKNIK SIMES

Volume 6, Nomor 2, Juli 2011

IS~.

1907 -3348

Pelindung:

Pakri F

ahmi

E._

Dewan Redaks' :

Dr. Ir. Riman Sipahutar, M .Eng.

Dr.

lr.

K.ap:rav.i

DEA

Ir. Chaidir, MT. Elly Tri Pujiastuti,

MT.

lr. Aminudin, S. ·SP. IPP

Ir. ElnadiSoa, Msi.IPM.

Ir.

Natsir,

MT

Edito, ST. MT. Ir. Syahirman Suryadi, MT. IPP. Ir Lelawati, MT

Sekretaris Redaksi :

M.Halil, ST

Staf Redaksi :

Fenty Wisnuwardahani,ST,MT.

Antonius FAS. ST. lstiqomah, ST. Ir. Erizal

Staf AdmiDistra.si dan Distribusi :

Sri Hartati, SE. Rofiqoh, S.Sos.

Alamat Sekretariat

I

Redaksi :

Fakultas Teknik - Universitas Prof.

Dr.

Hazairin, SH

Jl. Jendral Sudirman No. 185 Bengkulu 38

Telp.

(0736)-7008640 Fax. (0736)-20956

Penerbit:

Fakultas Teknik

Universitas Prof. Dr. Hazairin, SH

Bengkulu

Daftarlsi

Halaman

Karakteristik

Pengamh Konsentntsi

Pelarot

Etanol Terbadap

Rendemea

Hasil

Eks.mksi

Dedak:

Padi

... ... ... .... ---· ·-··· ·-···. ..

1 - 6

Oleh : Lelawati, Niharman.

Identifikasi Potensi Su.mber

Energi

Untuk

Listrik Pedesaan

Oleh : Antonius Silaen

Faktor intensitas tegangan

Kritis

Pada

R.etak

Yang Terbentuk

Dari

Sambungan

Cas

···

15 - 22

Sistem Pendukung Keputusan Calon

Mahasiswa

dalam Memilih Jurusan Berbasis

Aptitude Testing

dan

Nilai

Rapor

Menggunakan Metode IRT3 dan AHP

(Studi

Kasus

Universitas

Bengkulu) ... ;. . .. ... ...

23- 30

Oleh : Desi Andreswari

Waktu Penjejakan Pada Isolator Resin Epoksi Yang

Dikomposisikan

Dengan

Silicone Rubl>er

. . . • . . . •. . . • . . . •. . . .• . . . ...

31 - 36

Oleh :

Ika

Novia Anggraini

Perancangan Summ

Resapan

Sebagai

Altematif

Penauggulangaii

Kekeringan

Di

K.ota

Bengkulu(Studi

Kasus:

Air

SebakW) ...

37-42

Oleh : Meilani Belladona

Analisa K.orosi Galvanis Terjadi

Pada

Dua Logam Berbeda

Jenis Antara

Baja

Dan

Tembaga . . . .. . . ..

43 - 46

Oleh. M.Halil .

Studi

penggunaan

Rangkaian Filter Untuk

Mengu:rangi

Efek

barmonika

Pada lampu

Hemat Energi . . . .. . . ...

47 - 52

ISSN.l907- 3348

STUDI PENGGUNAAN RANGKAIAN FILTER

UNTUK MENGURANGI EFEK HARMONISA

PADA LAMPU HEMAT ENERGI

*

Irnanda Priyadi

Abstract

is a phenomenon in po er system that the content of the signal whose frequency is an integer multiple of

fundamental system frequency. The presence of harmonics distorts the waveform shape _of the vol~age and

increase the cmrent leYet changes power level supply, which in turn can affect the lifetime of dev1ces. The

of harmonics in a po\Yer system are from highly nonlinear devices. Energy saving lamp (LHE) is one of rhe

or of harmonics causes in po ;ver systems. Nowadays, the using of energy saving lamp (LHE) in our society is more increase day after day since energy crisis. Based on industrial departinent as mentioned in Republika

the need of LHE in Indonesia on 2009 will be increased until 60%. This paper focus on study of filter

using to minimize harm nics affect's in LHE.

.-I. Latar Belakang

Harmonisa me pakan gejala pada pada

t~naga

listrik yang ·sa menimbulkan bahaya

peralatan listrik.. Salah satu contoh peralatan

yang masih c banyak digunaimn

saat ini dan isa menimbulkan efek

•u "'"•c•~ adalah peng,ounaan lampu hemat energi

Berdasarkan data etua Umum Asosiasi

Indone ia A.spelindo) perkiraan

...., .. ,, ... ,""" LHE talmn _ 0 biia mencapai 200-juta

atau naik dari tahun _ lalu yang hanya 160

unit. Dari 160 jura unit tersebut, sekitar 13 5 juta merupakan LHE impor. dan sisanya domestik.

Dalain paper Ljem Ek Bien dan Sudarno,

Ll"'-•vu ... L ... bahwa timbuln_ a hannonisa pada sistem

listrik salah satun_ ·a djsebabkan oleh adanya

... a •. -a••"-• yang mempunyai impedansi tidak linier dan

satu contoh peralatan dengan impedansi tidak adalah LHE. Efek harmonisa yang timbul pada

listrik dapat memperpendek umur

Paper ini rnembahas studi penggunaan filter untuk mengurangi efek harmonisa

II. Tinjauan Pustaka

. Lampu Hemat Energi (LHE)

*) Dosen FT.Unib .

. 1ajalah Teknik Simes Vol.6 No.2 Juli 2011

Lampu Hemat Energi adalah j enis lampu fluorescent yang menggunakan ballast elektronik. Prinsip kerja lampu LHE berdasarkan p~lepasan

muatan listrik (emisi), pelepasan elektron dari kutub negatif ke kutub positif. Elektron yang terlepas ini akan bertabrakan dengan atom gas yang diisikan ke dalam tabung tersebut. Tumbukan elektron dan atom gas ini akan menghasilkan elektron yang akan menabrak atom berikut, dan seterusnya. Perpindahan elektron yang akan menabrak atom berikutnya inilah yang akan menghasilkan energi listri.l,:.

11.2. Harmonisa

Harmonisa adalah sebuah fenomena pada

sistem tenaga listrik yang menimbulkan

permasalahan kualitas dimana bentuk gelombang arus atau tegangan dari suplai akan menjad~

terdistorsi sehingga bisa menimbulkan bahaya pada peralatan listrik. Dalam definisi lain harmonisa juga diartikan sebagai gejala pembentukan

gelombang-gelombang dengan frekuensi berbeda yang

merupakan perkalian bilangan bulat dengan

frekuensi dasarnya.

Frekuensi dasar suatu sistem tenaga listrik

adalah 50 Hz, maka harmonik keduanya adalah

gelombang dengan frekuensi sebesar 100 Hz,

harmonik ketiga adalah gelombang dengan frekuensi

sebesar 150 Hz dan seterusnya.

Gelornbang-gelombang 1m kemudian menumpang pada

= om ang murni atau aslinya sehingga terbentuk ge ombang cacat yang merupakan jumlah antara

gelombang mumi sesaat dengan gelombang

harmoniknya, seperti pada Gambar 2.1.

Fundamental

I _{Gelombang terdistorsi}

Harmonisa

t

Gambar 2.1. Bentuk Gelombang Fundamental, Gelombang Hannonik dan Gelombang Fundamental

yang Terdistorsi

II.3. Penyebab Timbulnya Harmonisa

Dalarn sistem tenaga listrik dikenal dua jenis beban yaitu beban linier dan behan non tinier. Behan

ISSN.l907- 3348 harmonisa tegangan ditentukan oleh tegangan sistem yang dipakai. [5]

Tabell. Standard Hannonisa Arus

<211 21J.-5G

~-!00

t00..1COO

~ · \000

WhaNl'sc.

Mclf\.. lilaiiiiiiUII

.a...-'1'00 11-22 .5 u

~·

a.e 1.0 1.5 2.0 2.5

0 . ~ 5.11

o.s &(I

IJ.7 12.G

l.ll 1;5.0

l.4 :I!HJ

Tabel2. onisa Teg~gan

u

1.0

a

t.s

--~ - ·

-linier adalah beban yang rnemberikan bentuk llA . .LDcJc•;.:, _onisa

gelombang keluara11 yang linier artinya arus yang

mengalir sebanding dengan impedensi dan a.

perubahan tegangan. Sedangkan behan non linier

adalah bentuk gelombang keluarannya tidak

sebanding dengan tegangan dalam setiap setengan sikius sehingga bentuk gelombang arus maupun tegangan keluarannya tidak sam a .dengan gelombang

masukannya (mengalami distorsi). Fenomena ini

disebut sebagai hannonisa. Timbulnya hannonisa pada sistem tenaga listrik salah satunya disebabkan oleh adanya alat-alat yang mempunyai impedansi tidak tinier. Contoh peralatan dengan impedansi tidak linier yang sekarang pemakaiannya sangat berkembang adalah lampu hemat energi.

Standar harmonisa diukur berdasarkan

standar IEEE 519. Ada dua kriteria yang digunakan

untuk mengevaluasi distorsi harmonisa. Yairu batasan untuk harmonisa arus, dan batasan un harmonisa tegangan. Untuk standard harmonisa arus. ditentukan oleh rasio lscllL. lsc adalah arus hubung

sing..i(at yang ada pada PCC (Point of Common

Coupling), sedangkan IL adalah arus beban

fundamental nominaL Sedangkan untuk standard

*) Dosen FT.Unib.

Majalah Teknik Simes Vol.6 No.2 Juli 2011

Harmonic Distortion (IHD)

:tara nilai rms dari harmonik 'lai nns dari fundamental.

.. . (TI-l)

·. ·Harmonic Distrotion (%)

· pada orde ke~h (A) ,.,...,., .. ~ ... e tal (A)

.:c Distortion (THD)

~ :rmonic Distortion (THD) adalah

rms dari komponen harmonik dan

· - damental.

s \

~)

:::i 1 /

.. (Il-2)

- harmonik pada orde ke-h (A)

• 1 , fundamental (A)

THO : Toral Harmonic Distrotion (%)

Hubungan antara THD

• at dari persamaan berikut :

~:rD

=

dengan IHD dapat

ISSN.1907- 3348

Filter pasif didesain untuk memperbaiki faktor daya. Daya reaktif kompensasi dapat dihitung dengan menggunakan, persamaan :

HD/..:.. IHD;12

+

_{lHD,w ~ ~ ... JHD::"J::}

. . (II-3)

::;: 1oown

.5. Filter Harmonisa

Tujuan utama dari filter harmonisa adalah tuk mengurangi amplitudo frekuensi tertentu dari

~eb uah tegangan atau arus. Dengan penambahan

- ter harmonisa pada suatu sistem tenaga listrik m g mengandung sumber-sumber harmonisa, maka :-enyebaran arus harmonisa keseluruh jaringan dapat "':tekan sekecil mungkin . Selain itu filter harmonisa Dada frekuensi fundamental dapat mengkompensasi i!:lya reaktif dan dipergunakan untuk memperbaiki "':ilior daya sistem.

Filter harmonisa dipasang secara paralel "'engan peralatan yang merupakan beb~m non linier

• sumber harmonisa. Cara pemasangan filter

::sebut dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

I

Jadng.an AC

J

Gambar 2:2. Rangkaian Filter Harmonisa Komponen utama yang terdapat pada filter

pasif adalah : Kapasitor, Induktor dan Resistor dan

s.ecara umum filter pasif barmonik dapat dibedakan

1 'Tienjadi 3 jenis yaitu:

Q =

I [P~]::

-P:c- /P\·12 -P 2 ...

(1I-4)

~ .PF D· l .\J

l.PF-

l

dimana:

Q

= daya reaktif (V AR)

P1

=

daya nyata (W)

PF0 = faktor daya mula-mula

PF .. = faktor day a kompensasi .

' . . . . ;·· . . • - ~-.. i t ••

.

.. _.:

~

... :

..

'.. . ...

~·:~>

).

'

-~ - -

':

.

,_,.:::.'

. ;~

..

;··_)

~ -· ; :._ :~ -~

:-. ___

:_ ~

·.

~- --

.. _. -· ':.

-~;

.. ,.

-,.: .

... :

· ·· · ·· ' Keinud.iaii

dapat

dihitung hilai ·l<omiJonen R, L dan C yang akan digunakan sebagai filter. Nilai impedansi kapasitor dihitung dengan menggunakan persamaan:

:r kv~

-·\. = - - (II 5)

"··C kVAR . . .

-Nilai reaktansi filter dihitung menggunakan persamaan :

X

"It

=

~ (II 6)

""1. ~~ . . . .

-dengan

dimana n = orde harmonik tegangan yang akan

difilter (disetel se.dikit dibawah ordenya).

Sedangk~h kapasitansi kapasitor dihitung dengan menggunakan persamaan :

C: = : _ j _ . . · . . . (II-7)

:c"'f.Xc

dimana: f = frekuensi fundamental 50 Hz.

Nilai induktansi induktor dihitung dengan inenggunakan persamaan :

Xy

L

= ., -; ...

(II-8)

~';!!

Untuk nilai resistansi dihitung dengan

a. Filter dengan penalaan tunggal (single tuned inenggunakan persamaan:

filter)

I

.J. Filter

filter)

R = l)Xt . . . (Il-9)

dengan penalaan ganda (double tuned q

~. Highpass filter

I

I

=

1

~ ~

' I

T

1

L

~

/

?

~<

r~r u=r

I

Glbar

2.3. DiL am Raogkaian

Beberapa Jenis Filter Pasif

:o~o· Dosen FT.Unib.

Majalah Teknik Simes Vol.6 No.2 Juli 2011

dimana: n

=

orde harmonik yang direduksi

q

=

faktor kualitas (80)

ill. Metode Penelitian

Peralatan ukur yang digunakan muJtimeter digital dan KWH meter. Peralatan lampu yang akan diuji :

Osiloskop,

• LHE 15 watt merek X yang harganya Rp.

7.000,- sebagai LHE tanpa SNI

• Lampu pijar 15 watt merek Y sebagai

pembanding

Rangkaian penelitian dirangkai seperti pada gambar

_)" l. berikut :

Setelah rangkaian pengujian disusun seperti gambar 3.1, pengujian pertama dilakukan dengan

mengukur tegangan sumber sebelum LHE

dihidupkan. Pengujian selanjutnya dilakukan dengan menghidupkan LHE. Lalu mengukur arus yang mengalir. Lalu keluaran gelombang tegangan diukur menggunakan osiloskop. Selanjutnya pengujian ditakukan dengan menggunakan LHE 15 watt lampu pijar 15 watt merek Y.

IV; Basil dan Pembahasan

Dengan menggunakan mul · er

didapat besar tegangan su:rnber berkisar

21 0 volt Dan arus 4-0 m...\.

mengasumsikan cos 6 = PF = 0,8 - dan PF · = maka didapat :

P =VI cos e = 0,62 kW

Q

= VI sine = 0,39 KVar

Dari hasil perhitungan menggunakan persamaan (ll-4) diperoleh perhitungan kompensasi daya reaktif = 259,3 Var.

Dengan menggunakan model pengujian gambar 3.1

diperoleh output harmonisa dan besar nilai

komponen filter pada gambar 4.6, gambar 4.6 dam gambar 4.7.

ISSN.l907- 3348

Gambar 4.1. Resistor Keramik Swart 5QJ

..

Gambar 4.4. Harmonisa yang dihasilkan LHE 15

watt sebelum men&,aunakan Rangkaian Filter

nmedfilter)

ISSN.l907- 3348 . nilai induktor yang digunakan 120 mH, resistor 100

.0 dan kapasitor 2J.!F. Tegangan sumber 210 VAC,

osiloskop diatur pada 50 mV/div.

setelah menggunakan .Ra.!lgkaian Filter RLC

.1. menunjukkan gambar ·

r Keramik yang digunakan

menampilkan gambar output skop. Dalam pemasangannya bungkan secara seri ke beban ubungkan secara paralel ke

4.2. menunjukkan output

lum dihubungkan ke beban -il gambar output gelombang

-- gelombang (harmonisa).

mempwm output gelombang arus dari - \vatt. Output gelombang erj adi distorsi gelombang

pijar. Gambar 4.4.

~fi!OOJ.lban g lampu LHE 15 watt,

Distorsi

diminimalkan dengan

- er pasif R, L dan C.

baii'IDC~ isa yang ditimbulkan

setelah menggunakan Rangkaian Filter RLC

Pada gambar 4. 7 ., · besar nilai induktor yang

digunakan 120 mH, resistor 300 .0 dan kapasitor

2}lF. Tegangan sumber 210 VAC, osiloskop diatur pada 50 mV/div.

V. Kesimpulan dan Saran Kesimpulan

1. Penggunaan beban lampu hemat energi (LHE)

dengan menggunakan C dapat dilihat pada 2 ·

akan menimbulkan efek distorsi gelombang (harmonisa) dari gelombang fundamentalnya. Efek harmonisa yang ditimbulkan oleh beban

lampu LHE dapat diminimalkan dengan

menggunakan rangkaian filter pasif R, L dan C.

Efek harmonisa tidak ditimbulkan dari

penggunaan beban lampu pijar. Pada gambar .,. : _

sebesar 12()

tegangan sumber _

*) Dosen IT. -Majalah Tekn·

ctor yang digunakan 3 ·

~JaSito1 mya 2 }lf, dengan

gambar 4.6., besar

4. Dari studi literatur, penggunaan lampu LHE

mempunyai efisiensi yang lebih tinggi

dibandingkan dengan lampu pijar yaitu dengan

besar daya yang sama, diperoleh kuat

penerangan yang lebih besar, selain itu pada lampu jenis pijar, banyak energi listrik yang diubah menjadi energi panas.

Saran

Untuk mengetahui seberapa besar penurunan efek harmonisa yang ditimbulkan oleh LHE dengan menggunakan rangkaian filter maka dilakukan pengujian lanjutan mengikuti bentuk kombinasi rangkaian filter yang diberikan dalam referensi.

Daftar Pustaka

1. Djiteng Marsudi, Ir., 2002, Pengaruh

Harmonisa Dalam Pasokan Tenaga Listrik. Prosiding Seminar Kiat Menghadapi Krisis

Energi Listrik, Univers.itas Trisakti, Jakarta.

2. James J.Burke, Power Distribution

Engineering Fwulamentals And

Applications, Nt:W York : Marcel Dek.~er

Inc., 1994.

3. Liem Ek Bien & Sudarno, Pengr4ian

Harmonisa Dan Upaya Pengurangan

Gangguan Harmonisa Pada Lampu Hemat

Energi, JETri, Volume 4, Nomor 1, Agustus

2004, Halaman 53-64, ISSN 1412-0372 4. I Nengah Suweden & I Wayan Rinas,

Analisa Penanggulangan THD Dengan Filter Pasif Pada Sistem Kelistrikan Di

R5lUP Sanglah, Jurnal Teknologi Elektro

Vol. 8 No.2 Juli- Desember 2009

5. I Wayan Rinas dkk, Analisa Penggunaan

Filter Aktif Shunt Untuk Menanggulangi

THD Di RSUP Sanglah, Jurnal Teknologi

Elektro Vol. 8 No.2 Juli - Desember 2009

6. M. Dahlan, Desain Konfigurasi Paralel

Filter Hybrid Untuk Meminimalis Ukuran

Filter Aktif, jumal ISSN : 1979-6870

7. · Bambang Purwahyudi, Pembandingan

Kendali Arus Puncak dan Histerisis pada Rangkaian Koreksi Faktor Daya ACIDC

Boost Converter, -hal 107-114

*) Dosen FT.Unib.

Majalah Teknik Simes Vol.6 No.2 Juli 2011

ISSN .1907 - 3348 8. Julius Sentosa Setiadji dkk, Penga.

Harmonisa Pada Gardu Trafo Tiang 100 KVA Di PLN APJ Surabaya Se paper.

9. http://www.aperlindo.com

b.

c.

PEDOMAN PENULISAN ARTIKEL

i u likasikan oleb majalah ini berbubungan dengan basil penelitian, teknologi serta pengembangan teknologi.

a penyunting ditulis dalam bahasa Indonesia atau babasa inggris dan

computer menggunakan Microsoft Word, diatas kertas A4, 2

."e

i- hurup Times New Roman dengan ukuran 11 point, naskah dapat

file. Banyaknya naskab minimal 5 halaman dan maksimal 10 erminkan dengan tepat masalah yang dibahas di artikel, dengan

.tli.3ta-i~;a:a • :-ang tepat, jelas dan mengandung unsur-unsur yang akan dibabas.

adalah Times New Riman 14 point bold ( Huruf Besar Kecil:- ).

· bawah judul sebelum abstrak tanpa disertai gelar akademik

ringkasan memuat secara ringkas gambaran umum dari masahih dalam penelitian, terutama pembahasan analisis tentang

pcr~csoL:Jt_.;:m • ang diangkat. Abstrak ditulis maksimal 200 kata yang disusun

paragraph dengan ukuran hurup 10 point Times New Roman. · kata kunci.

· -i Latar Belakang, Permasalahan dan Tujuan.

,... - atau landasan teori yang berkaitan dengan maslaah yang

peralatan metode yang digunakan dalam penelitian.

dan pembahasan

ta penelitian yang telah diolah dan dituangkan dalam bentuk

atau gambar. Pembahasan berisi basil analisis dan basil

, dikaitkan dengan struktur pengetahuan yang telab mapan

:::!:!Ja::i!ll:l f"' ... -....a. ;ang diacu oleb penulis), dan memunculkan teori-teori baru

dap teori-teori yang telah ada. ran

egasan penulis mengenai basil penelitian dan pembahasan . ... ~ praktis, pengembangan teori baru dan penelitian lanjutan.