Penelitian Efektifitas Penghemat Listrik pada Jaringan ...

16
Penelitian Efektifitas Penghemat Listrik pada Jaringan Listrik Rumah Tangga Oleh: Deni Kurniawan NIM: 612006003 Skripsi ini telah diterima dan disahkan sebagai salah satu persyaratan guna mencapai gelar SARJANA TEKNIK dalam Program Studi Teknik Elektro FAKULTAS TEKNIK ELEKTRONIKA DAN KOMPUTER UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA SALATIGA 2012

Transcript of Penelitian Efektifitas Penghemat Listrik pada Jaringan ...

Page 1: Penelitian Efektifitas Penghemat Listrik pada Jaringan ...

Penelitian Efektifitas Penghemat Listrik pada Jaringan

Listrik Rumah Tangga

Oleh:

Deni Kurniawan

NIM: 612006003

Skripsi ini telah diterima dan disahkan

sebagai salah satu persyaratan guna mencapai gelar

SARJANA TEKNIK

dalam

Program Studi Teknik Elektro

FAKULTAS TEKNIK ELEKTRONIKA DAN KOMPUTER

UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA

SALATIGA

2012

Page 2: Penelitian Efektifitas Penghemat Listrik pada Jaringan ...

Penelitian Efektifitas Penghemat Listrik pada Jaringan

Listrik Rumah Tangga

Oleh:

Deni Kurniawan

NIM: 612006003

Skripsi ini telah diterima dan disahkan

sebagai salah satu persyaratan guna mencapai gelar

SARJANA TEKNIK

dalam

Program Studi Teknik Elektro

FAKULTAS TEKNIK ELEKTRONIKA DAN KOMPUTER

UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA

SALATIGA

Disahkan oleh:

Pembimbing I Pembimbing II

Ir. F. Dalu Setiaji, MT. Daniel Santoso, M.S.

Tgl: ............................... Tgl: ....................................

Page 3: Penelitian Efektifitas Penghemat Listrik pada Jaringan ...

i

INTISARI

Dewasa ini, banyak produsen yang menjual alat penghemat listrik. Dari

kampanye atau iklan yang mereka sebarkan, mereka mengklaim bahwa produk mereka

dapat digunakan untuk menghemat biaya listrik rumah tangga dari 10% hingga 40%.

Namun demikian, banyak orang yang meragukan alat penghemat daya tersebut dapat

menghemat biaya listrik rumah tangga.

Penulis membandingkan empat penghemat daya yang ada dipasaran untuk

membuktikan apakah penghemat daya yang berisi kapasitor bank dapat digunakan

untuk menghemat biaya kWh meter yang ada dirumah atau ada keuntungan lain yang

didapat oleh konsumen rumah tangga. Penelitian ini mencakup pengukuran terhadap

arus (A), daya aktif (W), daya reaktif (VAR), daya sesaat (VA), konsumsi kWh meter,

faktor daya (cos 𝜑). Beban rumah tangga yang digunakan antara lain, kulkas, pompa air,

mixer, blender, TV, dispenser, mesi cuci, komputer dan kipas angin.

Umumnya, faktor daya menjadi rendah karena beban yang bersifat induktif.

Oleh karena itu untuk memperbaikinya dibutuhkan beban kapasitif. Karena setiap beban

membutuhkan nilai kapasitor yang berbeda, penulis merancang kapasitor bank variabel

yang dapat dipilih nilainya kapasitornya yaitu, 6µF, 10µF, 16µF ,25µF secara manual.

Kapasitor bank atau alat penghemat daya bekerja untuk mengurangi arus pada

beban, sedangkan biaya listrik yang dibayar oleh konsumen berdasarkan nilai yang

tertera pada kWh meter. KWh meter sebenarnya menghitung daya yang digunakan oleh

beban (daya aktif) dan daya yang ada pada kabel penghantar (daya losses). Karena daya

losses bernilai sangat kecil, maka penghematan dengan menggunakan kapasitor bank

tidak akan signifikan. Akan tetapi, kapasitor bank dapat digunakan untuk menambah

efisiensi daya yang didapatkan konsumen dari PLN, sehingga konsumen dapat

menggunakan daya yang didapat dari PLN secara maksimal.

Page 4: Penelitian Efektifitas Penghemat Listrik pada Jaringan ...

ii

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus karena

begitu besar kasih dan karunia-Nya dalam memberikan segala sesuatu yang sangat

berarti bagi penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini sebagai syarat

kelulusan dari Fakultas Teknik Elektro dan Sistem Komputer Program Studi Teknik

Elektro Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga.

Semua usaha yang penulis lakukan tentu saja tidak akan berarti tanpa bantuan,

dorongan, serta bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis

ingin mengucapkan terima kasih sebesar – besarnya kepada :

Tuhan Yesus Kristus atas kasih setia, penyertaan, hikmat, dan kesehatan yang telah

dianugerahkan kepada penulis.

1. Papi, Alm. Mami, Koh Adi, Ko Hwa, dan seluruh keluarga yang tiada henti

memberikan semangat, dukungan, doa, dan penghiburan kepada penulis.

Sehingga penulis terus dapat melangkah maju melalui berbagai cobaan untuk

menyelesaikan skripsi ini.

2. Bapak Ir. F. Dalu Setiaji M.T. sebagai pembimbing utama yang telah berkenan

menyediakan waktu untuk membimbing, mengarahkan dan memberikan saran

serta evaluasi pada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Penulis meminta

maaf jika selama bimbingan terjadi kesalahan yang tidak disengaja.

3. Bapak Daniel Santoso, M.S. sebagai pembimbing II yang telah berkenan

menyediakan waktu untuk membimbing, mengarahkan dan memberikan saran

Page 5: Penelitian Efektifitas Penghemat Listrik pada Jaringan ...

iii

serta evaluasi pada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Penulis meminta

maaf jika selama bimbingan terjadi kesalahan yang tidak disengaja.

4. Para dosen, pegawai dan staff yang telah membantu penulis dalam

menyelesaikan studi.

5. Kekasihku tercinta Septiana Theresiawati yang selalu mendukung, memberi

semangat, dukungan, dan doa kepada penulis untuk segera menyelesaikan

skripsi ini.

6. Adrian (Ian), Rudy (Om’e), Lukas yang selalu memberi semangat dan ide untuk

menyelesaikan skripsi ini.

7. Dede dan Sahat yang selalu memberi semangat dan mengajak bersenang-senang

sehingga lupa waktu dan tidak bisa bikin skripsi.

8. Juwita Natasia (Juju) yang memberi ransum berupa roti unyil untuk bekal

membuat skripsi

9. Arief, Gilbert, Ronny, Indra, Xin”, Voni, Atin, Pepe, Budi, Yoyo, Bo yang

kadang menghambat dengan segala bujuk rayuan untuk bersenang-senang, tetapi

selalu memberikan ide dan mengembalikan semangat serta keceriaan penulis.

10. Teman – temanku Elektro UKSW Salatiga seangkatan maupun beda angkatan

serta teman-teman dari fakultas lain yang banyak memberi dukungan, semangat,

doa dan bantuan kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.

11. Semua pihak yang berperan dalam kesuksesan skripsi ini, yang tidak dapat

penulis sebutkan namanya satu per satu.

Page 6: Penelitian Efektifitas Penghemat Listrik pada Jaringan ...

iv

Skripsi ini tentunya masih jauh dari sempurna, oleh karena itu segala kritik dan

saran terhadap skripsi ini akan sangat berharga demi pencapaian yang lebih baik di

masa mendatang. Akhir kata, penulis berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi pihak

yang membutuhkannya.

Salatiga, Januari 2012

Penulis

Deni Kurniawan

Page 7: Penelitian Efektifitas Penghemat Listrik pada Jaringan ...

v

DAFTAR ISI

HALAMAN

INTISARI …………………………………………………………………………. i

KATA PENGANTAR …………………………………………………………….. ii

DAFTAR ISI ………………………………………………………………………. v

DAFTAR GAMBAR ……………………………………………………………… x

DAFTAR TABEL ……………………………………………………………..… xiv

BAB I. PENDAHULUAN ……………………………………………….……... 1

1.1 Tujuan ……………………………………………………......…...... 1

1.2 Latar Belakang …………………………………………………….…… 1

1.3 Spesifikasi …………………………………………………………….... 3

1.4 Sistematika Penulisan ……………………………………………….….. 4

BAB II. DASAR TEORI ………………………………………………………… 6

2.1 Pengertian Daya ……………………………………………………. 6

2.1.1 Daya Sesaat …………………………………………………. 7

2.1.2 Daya Rata-Rata ……………………………………………... 7

2.1.3 Daya Reaktif ………………………………………………... 9

Page 8: Penelitian Efektifitas Penghemat Listrik pada Jaringan ...

vi

2.2 Segitiga Daya ………………………………………………...……. 10

2.3 Faktor Daya ………………………………………………………... 10

2.4 Sifat-Sifat Beban Listrik …………………………...……………… 13

2.4.1 Beban Resistif …………………………………………...… 13

2.4.2 Beban Induktif ……………………………………………. 14

2.4.3 Beban Kapsitif …………………………………………….. 14

2.5 Kapasitor Bank ……………………………………………………. 15

BAB III. METODE PENELITIAN, SIMULASI, RANCANGAN ALAT …… 24

3.1 Alat-Alat yang Digunakan ………………………………………… 24

3.1.1 Tang Ampere ……………………………………………… 24

3.1.2 Watt Meter ………………………………………………… 25

3.1.3 kWh Meter ……………………………………………….... 26

3.1.4 Watt Meter, VAR Meter, Cos 𝜑 Meter (Combined Meter) . 27

3.1.5 Distorsi Meter ……………………………………………... 28

3.1.6 RCL Meter …………………………………………....…… 30

3.2 Metode Pengukuran ……………………………………………….. 31

3.2.1 Pengukuran Arus (Ampere) ……………………………….. 31

3.2.2 Pengukuran Daya Aktif (Watt) …………………………… 32

3.2.3 Pengukuran Kilo Watt Hour (kWh Meter) …………….….. 34

3.2.4 Pengukuran Combined Meter (Watt, VAR, Cos 𝜑) ………. 34

3.2.5 Pengukuran Auto Distorsion Meter (Distorsi Meter) ……... 35

3.2.6 Pengukuran Menggunakan RCL Meter …………………… 36

3.3 Faktor Ketelitian ………………………………………...………… 37

Page 9: Penelitian Efektifitas Penghemat Listrik pada Jaringan ...

vii

3.3.1 Tang Ampere ……………………………………………… 38

3.3.2 Watt Meter ………………………………………………… 38

3.3.3 Kilo Watt Hour (kWh Meter) ……………………………… 38

3.3.4 Combined Meter (Watt Meter, VAR Meter, Cos 𝜑) ……… 39

3.4 Simulasi …………………………………………………………… 40

3.4.1 Simulasi Sebelum dan Sesudah Beban Induktif Diberi

Kapasitor Bank yang Menyebabkan Peningkatan Arus .….. 40

3.4.2 Simulasi Sebelum dan Sesudah Beban Induktif Diberi

Kapasitor Bank yang Menyebabkan Penurunan Arus …….. 42

3.4.3 Simulasi Dua Beban Induktor dan Kapasitor yang Dipasang

Pararel ……………………………………………….…….. 44

3.5 Perancangan Alat ………………………………………………….. 47

BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN ANALISIS ……………………………... 50

4.1 Hasil Penelitian Besarnya Kapasitor pada Alat Penghemat Daya … 51

4.2 Hasil Penelitian Tegangan, Arus, Daya Aktif, dan Perhitungan Daya

Reaktif, Daya Nyata, dan Faktor Daya …………………...……….. 53

4.2.1 Hasil Penelitian Tegangan, Arus, Daya Aktif, dan

Perhitungan Daya Reaktif, Daya Nyata, dan Faktor Daya… 53

4.2.2 Hasil Pengukuran Faktor Daya Setelah dan Sebelum

Menggunakan Alat Penghemat Daya ………………….…. 54

4.2.3 Analisis Pengaruh Kapasitor Bank Terhadap Faktor Daya .. 60

Page 10: Penelitian Efektifitas Penghemat Listrik pada Jaringan ...

viii

4.3 Hasil Penelitian Tegangan, Arus, Daya Aktif, Daya Reaktif, Daya

Nyata, Faktor Daya Serta kWh Meter pada Semua Beban Rumah

Tangga ……………………………………………………………... 65

4.3.1 Hasil Penelitian Tegangan, Arus, Daya Aktif, Daya Reaktif,

Daya Nyata, Faktor Daya pada Semua Beban Rumah Tangga

……………………………………………………………... 66

4.3.2 Analisis Hasil Penelitian Tegangan, Arus, Daya Aktif, Daya

Reaktif, Daya Nyata, Faktor Daya pada Semua Beban Rumah

Tangga …………………………………………………….. 67

4.3.3 Hasil Penelitian pada kWh Meter Menggunakan kWh Meter

Digital pada Semua Beban Rumah Tangga ……………….. 68

4.3.4 Analisis Pengaruh Kapasitor Bank Terhadap kWh Meter … 68

4.4 Hasil Penelitian untuk Beban Rumah Tangga yang Memiliki Faktor

Daya Rendah ……………………………………………………… 70

4.4.1 Analisis Hasil Penelitian untuk Beban Rumah Tangga yang

Memiliki Faktor Daya Rendah ……………………………. 71

4.4.2 Hasil Penelitian untuk Variabel Kapasitor ………………… 75

4.5 Hasil Penelitian Distorsi Sebelum dan Setelah Diberi Beban ……... 82

4.5.1 Analisis Pengaruh Kapasitor Bank pada Harmonisa Jaringan

Listrik ………………………………………………...……. 83

BAB V. KESIMPULAN ………………………………………………………….. 86

5.1 Kesimpulan ………………………………………………………... 86

5.2 Saran dan Pengembangan …………………………………………. 88

Page 11: Penelitian Efektifitas Penghemat Listrik pada Jaringan ...

ix

DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………………………... 90

LAMPIRAN A HASIL PENELITIAN …………………………………………..... 91

LAMPIRAN B DOKUMENTASI ALAT DAN PENELITIAN ………………… 102

LAMPIRAN C PANDUAN PEMAKAIAN ALAT ……………………………... 105

Page 12: Penelitian Efektifitas Penghemat Listrik pada Jaringan ...

x

DAFTAR GAMBAR

HALAMAN

Gambar 2.1. Segitiga Daya …………………………………………………………………... 10

Gambar 3.1. Tang Ampere …………………………………………………………………... 24

Gambar 3.2. Watt Meter ...…………………………………………………………………… 25

Gambar 3.3. Pemasangan Kabel pada Watt Meter …………………………………….…….. 25

Gambar 3.4. KWh Meter …………………………….………………………………….…… 26

Gambar 3.5. Digital Ammeter ……………………………………………………………….. 27

Gambar 3.6. Combined Meter ……………………………………………………………….. 28

Gambar 3.7. Wiring Combined Meter ……………………………………………………….. 28

Gambar 3.8. Automatic Distortion Meter ……………………………………………………. 29

Gambar 3.9. Pin-pin yang Digunakan pada Distorsi Meter ………………………..………… 29

Gambar 3.10. RCL meter …………………………………………………………………….... 30

Gambar 3.11. Pemasangan Tang Ampere …..…………………………………………….…... 31

Gambar 3.12. Pemasangan Watt Meter ……………………………………………………….. 32

Gambar 3.13. Contoh Hasil Pengukuran pasa Watt Meter ……………………………………. 33

Page 13: Penelitian Efektifitas Penghemat Listrik pada Jaringan ...

xi

Gambar 3.14. Pemasangan Combined Meter …………………………………………………. 34

Gambar 3.15. Contoh Hasil Pengukuran Distorsi Meter ………………………..…………….. 35

Gambar 3.16. Tombol-Tombol yang Digunakan pada RCL Meter ……………...……………. 36

Gambar 3.17. Simulasi Beban Induktif Sebelum dan Sesudah diparalel dengan Kapasitor ….. 40

Gambar 3.18. Grafik Hasil Simulasi Beban Induktif Sebelum dan Sesudah Diparalel dengan

Kapasitor ………………………………………………………………………. 41

Gambar 3.19. Simulasi Beban Induktif Sebelum dan Sesudah Diparalel dengan Kapasitor … 42

Gambar 3.20. Grafik Hasil Simulasi Beban Induktif Sebelum dan Sesudah Diparalel dengan

Kapasitor ……………………………………………………………………….. 43

Gambar 3.21. Simulasi Beban Induktif Sebelum dan Sesudah Diparalel dengan Kapasitor …. 44

Gambar 3.22. Grafik Hasil Simulasi Beban Induktif Sebelum dan Sesudah Diparalel dengan

Kapasitor ……………………………………………………………………….. 45

Gambar 3.23. Rancangan Alat Tampak Depan ……………………………………………….. 47

Gambar 3.24. Rancangan Alat Tampak Belakang …………………………………………….. 48

Gambar 3.25. Rancangan Kapasitor Variabel ………………………………………………… 49

Gambar 4.1. Alat Penghemat Pertama ……………………………………………………….. 51

Gambar 4.2. Alat Penghemat Kedua ………………………………………………………… 52

Gambar 4.3. Alat Penghemat Ketiga ………………………………………………………… 52

Page 14: Penelitian Efektifitas Penghemat Listrik pada Jaringan ...

xii

Gambar 4.4. Alat Penghemat Keempat ……………………………………………………… 52

Gambar 4.5. Grafik Faktor Daya pada Beban Kulkas ……………………………………….. 54

Gambar 4.6. Grafik Faktor Daya pada Beban Pompa Air ….……………………………….. 54

Gambar 4.7. Grafik Faktor Daya pada Beban Mixer …………..…………………………….. 55

Gambar 4.8. Grafik Faktor Daya pada Beban Blender ……...……………………………….. 55

Gambar 4.9. Grafik Faktor Daya pada Beban TV Flat 29” ………………………………….. 56

Gambar 4.10. Grafik Faktor Daya pada Beban Dispenser Hot & Cool ……………………….. 56

Gambar 4.11. Grafik Faktor Daya pada Beban Dispenser Cool …...………………………….. 57

Gambar 4.12. Grafik Faktor Daya pada Beban Dispenser Hot ……………………………….. 57

Gambar 4.13. Grafik Faktor Daya pada Beban Mesin Cuci (Wash Timer) .………………….. 58

Gambar 4.14. Grafik Faktor Daya pada Beban Mesin Cuci (Spin Timer) ……………...…….. 58

Gambar 4.15. Grafik Faktor Daya pada Beban Komputer ……………………………………. 59

Gambar 4.16. Grafik Faktor Daya pada Beban Kipas Angin ……………………………...….. 59

Gambar 4.17. Hasil Percobaan Pertama untuk Variabel Kapasitor “off” ……………….…….. 76

Gambar 4.18. Hasil Percobaan Pertama untuk Variabel Kapasitor “I” …………………….…. 76

Gambar 4.19. Hasil Percobaan Pertama untuk Variabel Kapasitor “II” …….………………… 76

Gambar 4.20. Hasil Percobaan Pertama untuk Variabel Kapasitor “III” ………………...…… 77

Page 15: Penelitian Efektifitas Penghemat Listrik pada Jaringan ...

xiii

Gambar 4.21. Hasil Percobaan Pertama untuk Variabel Kapasitor “IV” ……...……………… 77

Gambar 4.22. Hasil Percobaan Kedua untuk Variabel Kapasitor “off” …………..…….…….. 78

Gambar 4.23. Hasil Percobaan Kedua untuk Variabel Kapasitor “I” ……………..…….…….. 78

Gambar 4.24. Hasil Percobaan Kedua untuk Variabel Kapasitor “II” …………..…….…..….. 78

Gambar 4.25. Hasil Percobaan Kedua untuk Variabel Kapasitor “III” …………..…….….….. 79

Gambar 4.26. Hasil Percobaan Kedua untuk Variabel Kapasitor “IV” …………..…….….….. 79

Gambar 4.27. Rancangan Akhir Variabel Kapasitor Bank ……………………………………. 81

Gambar 4.28. Hasil Distorsi Meter pada PLN (Sumber Tanpa Beban) ………………………. 82

Gambar 4.29. Hasil Distorsi Meter pada PLN dengan Beban Kulkas …...……………………. 82

Gambar 4.30. Hasil Distorsi Meter pada PLN dengan Beban Kulkas dan Kapasitor Bank

…………………………………………………………………………………... 83

Gambar 3.31. Sinusoidal Murni dan Sinusoidal yang Terkena Distorsi ……………………… 83

Page 16: Penelitian Efektifitas Penghemat Listrik pada Jaringan ...

xiv

DAFTAR TABEL

HALAMAN

Tabel 3.1. Tabel Pengali Watt Meter……………………………………………..………... 33

Tabel 4.1. Hasil Pengukuran Alat Penghemat ...……………………………………...…… 51

Tabel 4.2. Hasil Penelitian untuk Beban Seluruh Rumah Tangga …………….…….…….. 66

Tabel 4.3. Hasil Penelitian Menggunakan KWh Meter ……….…………………………... 68

Tabel 4.4. Hasil Penelitian Beban Rumah Tangga yang Memiliki Faktor Daya Rendah

………………………………………………………….……………………….. 70