Perencannan Filter Pasif

download Perencannan Filter Pasif

of 118

Transcript of Perencannan Filter Pasif

i PROYEK AKHIR PENGGUNAAN FILTER PASIF UNTUK MEREDUKSIHARMONISA AKIBAT PEMAKAIANBEBAN NON LINEAR Andrias Ade Agustinus NRP. 7307.040.023 Dosen Pembimbing : Ir. Suryono, MT NIP. 19631123.198803.1.002 Ir. M. Zaenal Effendi, MT NIP. 19681208.199303.1.001 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO INDUSTRI POLITEKNIK ELEKTRONIKA NEGERI SURABAYA INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER 2011 PENGGUNAAN FILTER PASIF UNTUK MEREDUKSI HARMONISA AKIBAT PEMAKAIANBEBAN NON LINEAROleh:Andrias Ade Agustinus NRP. 7307.040.023 Proyek Akhir Ini Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Terapan (S.ST)Di Politeknik Elektronika Negeri Surabaya Institut Teknologi Sepuluh Nopember Disetujui oleh : Tim Penguji Proyek Akhir Dosen Pembimbing 1. Ir. Joke Pratilastiarso, MT1. Ir. Suryono, MT NIP.19620920.198803.1.002 NIP.19631123.198803.1.002 2. Drs. Irianto, MT 2. Ir. M. Zaenal Effendi, MT NIP. 19640522.199103.1.003NIP. 19681208.199303.1.001 3. Renny Rakhmawati, ST. MT NIP. 19721024.199903.2.001

Surabaya, 25 Juli 2011 Mengetahui,Ketua Jurusan Teknik Elektro Industri Ainur Rofiq Nansur, ST, MT NIP.19640713.198903.1.005 iii ABSTRAK Rangkaianpenyearahgelombangpenuhtakterkontroltiga fasadaninvertertigafasamenimbulkanharmonisayangbesar. Dengantimbulnyaharmonisapadasumber3fasatersebutmaka dilakukanpenguranganspektrumharmonisadengancara pemasanganfilterpasifmenggunakanmetodetunedfilterpada frekuensi250Hzdan350Hzkarenapadakeduafrekuensitersebut memilikispektrumharmonisayangpalingdominan.Transformator di fungsikan sebagai induktor filter. Pada sisi sekunder transformator mengalirarusdalambentuksinyalACyangkemudiandisearahkan menggunakanrectifier1fasadanteganganoutputhasilparalel rectifier1fasadiaturdenganbuck-boostconverteruntukpengisian ke accu. Darihasilpengujianalatyangdibuat,hasilnyasudah mendekatihasilyangdiharapkanyaitudapatmereduksiharmonisa namunbelumbisasesuaistandardyangditetapkandikarenakan kualitasdarikomponenyangdipakai.THDimengalamipenurunan dari20.71%menjadi11.92%untukpenggunaanbebankonverter 6pulsa dan untuk penggunaan beban inverter 3fasa THDi mengalami penurunan dari 163.43% menjadi 62.32%. Selain itu daya pada travo filter juga dapat digunakan sebagai penghasil sumber DC. Kata Kunci:konverter 6pulsa, inverter 3fasa, filter pasif, rectifier 1fasa, buck-boost converter ABSTRACT Full-wave rectifier circuit is not controlled three-phase and threephaseinverterharmonicscausemajor.With theemergence of harmonicsonthesource3fasatheharmonicspectrumofthe reductioniscarriedoutbyinstallationofapassivefilterusinga filtertunedatafrequencyof250Hzand350Hzbecauseatthese twofrequencieshas aspectrumofharmonicsof themostdominant. Functioned as a transformer in the filter inductor. On the side of the transformer secondary current flowing in the form of an AC signal is then rectified using rectifier 1fasa and output voltage of the rectifier 1fasaarrangedinparallelwiththebuck-boostconverterfor chargingthe batteries. Fromtheresultsoftestingtoolsthataremade,theresults arealreadyclosetotheexpectedoutcomeistoreduceharmonics, butcannotfitduetothequalitystandardsetofcomponentsused. THDidecreasedfrom20.71%to11.92%fortheuseofload converter 6pulsa and to use 3fasa THDi inverter load has decreased from163.43%to62.32%.Inadditiontothetravopowerfiltercan also be used as producer of DC source. Keywords:6pulsaconverters,inverters3fasa,passivefilters, rectifiers 1fasa, buck-boost converter v KATA PENGANTAR SegalapujidansyukurpenulispanjatkankehadiratAllah SWT yang telah memberikan rahmat dan ridho-Nya sehingga penulis dapatmenyelesaikanbukuproyekakhiryangberjudul PenggunaanFilterPasifuntukMereduksiHarmonisaAkibat Pemakaian Beban Non linear. Buku ini disusun sebagai gambaran proyek akhir yang akan kamikerjakan.Bukuiniberisitentangalasanpemilihanjuduldan prosespembuatanfilterpasifuntukmereduksidanmemanfaatkan harmonisaakibatpemakaianbebannonlinearberupakonverter6 pulsa dan inverter 3fasa. Selama pembuatan buku ini kami telah banyak memperoleh bimbingandanarahan.Olehkarenaitukamimengucapkanbanyak terima kasih kepada : 1.Ir. Suryono, MT selaku dosen pembimbing 1 Tugas Akhir. 2.Ir.M.ZaenalEfendi,MTselakudosenpembimbing2Tugas Akhir.3.Teman-teman,sertasemuapihakyangtidakdapatkami sebutkan satu per-satu. Denganmenyadariketerbatasanilmukami,tentubukuini masihjauhdarisempurna.Untukitukamiselakupenulisdengan senang hati menerima kritik dan saran yang bersifat membangun dari para pembaca buku ini. Surabaya, Juli 2011 Penyusun UCAPAN TERIMA KASIH Padakesempatanyangberbahagiaini,penulis menyampaikan rasa terima kasih kepada: 1.Ibudan Ayah tercinta dan keluarga yang telah memberikan dorongan semangat baik moral dan material. 2.BapakIr.DadetPramadihanto,M.Eng,Ph.Dselaku Direktur PENS-ITS. 3.BapakAinurRofiqNansur,ST.MT.selakuKetuaJurusan Teknik Elektro Industri. 4.BapakIr.Suryono,MT.danBapakIr.M.ZaenalE.,MT. selakuDosenPembimbingatassegalaperhatiandan bimbinganyangtelahdiberikansehinggaProyekAkhirini dapat terselesaikan. 5.Parastafperpustakaanyangtelahmengijinkanmeminjam buku walaupun telat berbulan-bulan. 6.BapakIsmail,BapakBahtiar,BapakSayudi,BapakGatot yangtelahmembantupenyelesaianProyekAkhirinidan peminjaman Ruang Proyek Akhir, Lab. Kualitas Daya, Lab. TST,Lab.PengemudianElektriksebagaitempat penyelesaian Proyek Akhir ini dan peminjaman alat. 7.SigitPrasetyaataskerjasamayangtelahdiberikan kepadaku, sehingga Proyek Akhir ini selesai. 8.Teman-temanJurusanTeknikElekroIndustriD4angkatan 2007. 9.Seluruhpihakyangtidakdapatkamisebutkansatu-persatu atas bantuan yang telah diberikan selama ini. Penulisberharapsemogabantuandankeikhlasan penyelesaian Proyek Akhir ini mendapat barokah dari Allah SWT. vii DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL...........................................................................i LEMBAR PENGESAHAN................................................................ii ABSTRAK.........................................................................................iii KATA PENGANTAR ...................................................................... .v UCAPAN TERIMA KASIH ............................................................ vi DAFTAR ISI .................................................................................... vii DAFTAR GAMBAR ....................................................................... ix DAFTAR TABEL ............................................................................ xii BAB IPENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ............................................................ 1 1.2. Tujuan ......................................................................... 2 1.3. Metodologi .................................................................. 2 1.4. Perumusan Masalah .................................................... 7 1.5. Batasan Masalah.......................................................... 7 1.6. Sistematika Pembahasan ............................................. 8 1.7. Tinjauan Pustaka ......................................................... 9 BAB II TEORI PENUNJANG 2.1. Rangkaian Penyearah (Rectifier)................................. 11 2.1.1. Penyearah Gelombang Penuh ........................... 12 2.1.2. Penyearah Tiga Fasa ......................................... 14 2.2. Inverter ........................................................................ 15 2.3. Motor Induksi .............................................................. 16 2.4. Buck-Boost Converter ................................................. 17 2.4.1. Teori operasi rangkaian.................................... 17 2.5. Karakteristik Beban Non-linear .................................. 19 2.6. Konsep Daya ............................................................... 21 2.7. Resonansi .................................................................... 24 2.8. Harmonisa ................................................................... 24 2.8.1. Konsep Dasar Analisa Harmonisa..................... 25 2.8.2. Sumber-sumber Harmonisa ............................... 26 2.8.3. Pengaruh Harmonisa Pada Jaringan .................. 27 2.9. Standard Harmonisa .................................................... 28 3.0. Induktor ....................................................................... 29 3.1. Capasitor ..................................................................... 32 3.2. Transformator .............................................................. 34 3.3. Filter Pasif ................................................................... 35 BAB III PERENCANAAN DAN PEMBUATANPERANGKAT KERAS 3.1. Blok Diagram .............................................................. 37 3.2. Perencanaan konverter 6pulsa ..................................... 38 3.3. Perencanaanfilter pasif .............................................. 40 3.4. Simulasi Rangkaian Menggunakan PSIM ................... 47 BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA 4.1. Metode Pengujian ........................................................ 61 4.1.1. Pengukuran Induktor ......................................... 61 4.2. Pengujian rangkaian dan sambungan........................... 63 4.2.1 Pengujian rangkaian sebelum dipasang filter. .... 64 4.2.2 Pengujian rangkaian setelah dipasang filter. ...... 66 4.2.3.Pengujian rangkaian sebelum dipasang filter. .... 68 4.2.4. Pengujian rangkaian setelah dipasang filter. ..... 71 4.2.5.Pengujian rangkaian sebelum dipasang filter. .... 75 4.2.6. Pengujian rangkaian setelah dipasang filter. ..... 78 4.3Pengujian pemanfaatan daya travo filter ..................... 84 4.3.1 Pengujian rectifier satu fasa................................ 84 4.3.2 Pengujian buck-boost converter. ........................ 86 4.3.3 Hasil pengisian accu ........................................... 87 4.3.4 Integrasi sistem. .................................................. 88 4.3.5 Analisa hasil pengujian. ..................................... 89 BAB VPENUTUP 5.1. Kesimpulan .................................................................. 95 5.2. Saran-saran .................................................................. 96 DAFTAR PUSTAKA ....................................................................... 97 LAMPIRAN ..................................................................................... 98 ix DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1. Rangkaian konverter 6 pulsa ................................ ..3 Gambar 1.2. Rangkaian inverter3fasa ...................................... ..3 Gambar 1.3. Pemasangan filter pasif pada sumber 3fasa.............4 Gambar 1.4. Rangkaian rectifier 1 fasa .................................... ..5 Gambar 1.5. Rangkaian buck-boost converter .............................5 Gambar 1.6. Pemasangan filter pasifuntuk pengambilan arus yang dipakai untuk charger accu......................6 Gambar 2.1. Rangkaian full wave rectifier ............................... 12 Gambar 2.2. ragkaian peyearahdenga filter C ........................ 12 Gambar 2.3. Penyearah jembatan gelombang penuh 3fasa ...... 14 Gambar 2.4. Motor Induksi 3fasa ............................................. 16 Gambar 2.5. Rangkaian Buck-Boost Converter ....................... 17 Gambar 2.6. Buck-boost converter dalam kondisi switch ON . 18 Gambar 2.7. Buck-boost converter dalam kondisi switch OFF 18 Gambar 2.8. Penggunaan beban linear ..................................... 19 Gambar 2.9. Gambar gelombang tegangan dan arus input ..... 20 Gambar 2.10. Penggunaan beban non linear .............................. 20 Gambar 2.11. Gambar gelombang tegangan dan arus input ..... 21 Gambar 2.12. Segitiga Daya ....................................................... 22 Gambar 2.13. Kurva arus dan teganga pada beban linear........... 23 Gambar 2.14. Gelombang sinus terdistorsi ................................. 24 Gambar 2.15. Bentuk Gelombang Fundamental............................25 Gambar 2.16. Bentuk inti EI dari besi laminasi.............................31 Gambar 2.17. Kapasitor keping sejajar..........................................32 Gambar 2.18. Kapasitor dipasang hubungan star ....................... 32 Gambar 2.19. Kapasitor dipasang hubungan delta ..................... 33 Gambar 2.20. Arus pada capasitor .............................................. 34 Gambar 2.21. Rangkaian Passive Filter dalam Sistem ............... 36 Gambar 3.1Blok diagram sistem ............................................ 37 Gambar 3.2Fluk 41B .............................................................. 38 Gambar 3.3. Rangkaian penggunaan beban konverter 6 pulsa . 39 Gambar 3.4. Gambar gelombangtegangan dan arus jala-jala . 39 Gambar 3.5. Gambar spektrum tegangan dan arus ................... 39 Gambar 3.6. Desain filter yang akan dibuat ............................. 40 Gambar 3.7. Gambar rangkaian tanpa filter pasif ..................... 47 Gambar 3.8. Gambar gelombang dan spektrum arus sumber ... 48Gambar 3.9. Gambar rangkaian denganfilter pasif ................. 49 Gambar 3.10. Gambar gelombang dan spektrum arus sumber ... 49 Gambar 3.11. Gambar rangkaian dengan filter pasif .................. 51 Gambar 3.12. Gambar gelombang dan spektrum arus sumber ... 52 Gambar 3.13. Grafik perbandingan ............................................ 54 Gambar 3.14. Gambar rangkaian tanpa filter pasif ..................... 55 Gambar 3.15. Gambar gelombang dan sektrum sebelum ........... 56 Gambar 3.16. Gambar rangkaian dengan filter pasif .................. 57 Gambar 3.17. Gambar gelombang dan spektrum setelah ........... 58 Gambar 3.18. Gambar gelombang output rectifier 1fasa........... 59 Gambar 4.1. Nilai induktor untuk filter harmonisa ke-5 ........... 62 Gambar 4.1. Nilai induktor untuk filter harmonisa ke-7 ........... 62 Gambar 4.3. Fluk 41B............................................................... 63 Gambar 4.4. Fluk 43B............................................................... 63 Gambar 4.5. PHA Hioki ........................................................... 63 Gambar 4.6. Rangkaian konverter 6 pulsa............................... 64 Gambar 4.7. Arus input sebelum difilter................................... 64 Gambar 4.8. Daya input sebelum difilter .................................. 65 Gambar 4.9. Arus input setelah difilter ..................................... 66 Gambar 4.10. Daya input setelah difilter .................................... 67 Gambar 4.11Arus input sebelum difilter................................... 69 Gambar 4.12. Teganganinput sebelum difilter .......................... 69 Gambar 4.13. Daya input sebelum difilter .................................. 70 Gambar 4.14. Daya input sebelum difilter .................................. 71 Gambar 4.15. Arus input setelah difilter ..................................... 71 Gambar 4.16. Teganganinput setelah difilter ............................ 72 Gambar 4.17. Daya input setelah difilter .................................... 72 Gambar 4.18. Daya input setelah difilter .................................... 73 Gambar 4.19. Arus input masuk ke filter .................................... 74 Gambar 4.20. Rangkaian filter L dan C untuk ............................ 75 Gambar 4.21. Panel pengaturan putaran motor induksi .............. 75 Gambar 4.22. Arus input sebelum difilter................................... 76 Gambar 4.23. Tegangan input sebelum difilter ........................... 76 Gambar 4.24. Daya input sebelum difilter................................. 77 Gambar 4.25. Arus input setelah difilter ..................................... 78 Gambar 4.26. Daya input setelah difilter .................................... 78 Gambar 4.27. Daya input setelah difilter .................................... 79 Gambar 4.28. Rangkaian filter L dan C ...................................... 84 xi Gambar 4.29. Rangkaian rectifier 1fasa ..................................... 85 Gambar 4.30. Tegangan sekunder travo ..................................... 85 Gambar 4.31. Tegangan input buck-boost .................................. 86 Gambar 4.32. Rangkaian buck-boost converter.......................... 86 Gambar 4.33. Vout dan Iout buck-boost .................................... 87 Gambar 4.34. Accu 12V 10AH .................................................. 87 Gambar 4.35. Integrasi keseluruhan sistem ................................ 88 DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Batas Distorsi Arus Harmonisauntuk Siste ............ 28 Tabel 2.2. Batas Distorsi Tegangan ........................................ 29 Tabel 2.3. Tipe inti yang biasa dipakai untuk induktor ............. 30 Tabel 3.1. Nilai arus sebelum pemasangan filter ...................... 50 Tabel 3.2. Nilai arus setelah pemasangan filter ........................ 50 Tabel 3.3. Nilai arus setelah pemasangan filter ........................ 52 Tabel 3.4. Nilai arus setelah pemasangan filter ........................ 53 Tabel 4.1. Pengamatan sisi primer travo ................................... 79 Tabel 4.2. Pengamatan sisi primer travo ................................... 80 Tabel 4.3. Pengamatan sisi sekunder travo ............................... 81 Tabel 4.4. Pengamatan sisi sekunder travo ............................... 81 Tabel 4.5. Pengukuran Vin dan Vout rectifier .......................... 85 Tabel 4.6. Pengukuran Vin dan Vout Buck-Boost .................... 87 Tabel 4.7. Hasil integrasi keseluruhan sistem ........................... 89 Tabel 4.8. Besar spektrum arus input tiap frekuensi ................. 91 Tabel 4.9. Besar spektrum arus input tiap frekuensi ................. 92

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1Latar Belakang Peralatanlistrikberbasiselektronikyangterhubungpada sistemdistribusitenagalistrikdapatmenyebabkanarusjala-jala sistemmenjadisangatterdistorsi,sehinggaarusjala-jalasistem banyakmengandungharmonisa.Tingginyatingkatkandunganarus harmonisayangterdapatpadasistemdistribusitenagalistrikdapat menimbulkan berbagai macam persoalan pada sistem tersebut, antara lainadalahfaktordayasistemmenjadirendah,arusnetralsistem meningkatdandapatmenimbulkankegagalaninstalasimeskipun dalamkondisibebansetimbang,rugi-rugidayasistembertambah, pemanasanlebihpadatrafodangenerator,kesalahanoperasipada sistemproteksi,penyimpanganpenunjukanpadaalatukur, kerusakan sejak dini pada peralatan-peralatan elektronik, interferensi padasistemtelekomunikasidanlainsebagainya.Untukmengatasi berbagaipersoalanyangditimbulkanolehadanyaarusharmonisa padasistemdistribusitenagalistrik,dapatdilakukandengancara menghilangkanataumengurangikandunganarusharmonisapada sistemtersebutsampaimemenuhisuatustandarisasibatasan harmonisa yang diijinkan. Sinyal harmonisa yang timbul berada pada daerah frekuensi diatasfrekuensiaslinya(fundamental).Dalampengambilan harmonisadibutuhkanfilterpasifLCdengannilaicapasitorrelatif konstandaninduktorberubah-ubah.Penggunaanfilterpasif merupakansolusiyangtepatuntukmengurangikadarharmonisa yangtimbulakibatpemakaianbebannonlinearberupakonverter 6pulsadaninverter3fasa.Pemakaianfilterpasifiniberfungsi sebagaipenyediajalurpadaimpedansirendahuntukfrekuensi resonansiyangdiinginkan.Setelahdidapatkannilaiinduktoryang sesuai maka induktor tersebut diganti dengan trafo yang mempunyai nilaiinduktifkumparanprimersamadenganinduktorhasil perhitungan.Outputdaritrafoyangdifungsikansebagaiinduktor yaituarusyangmengalirdisisisekundertravodimasukkanke 2 penyearahfullbridge1fasadanuntukselanjutnyateganganoutputpenyearahsebagaiinputankebuck-boostconverteruntukcharger accu. 1.2Tujuan Tujuan pembuatan Proyek Akhir ini adalah: 1.Mereduksi harmonisa (THDv dan THDi)yang ditimbulkan olehpemakaianbebannonlinear(konverter6pulsadan inverter3fasa)sehinggakerusakanperalatansejakdini dapat dihindari. 2.Merancangdanmerealisasikanpemanfaatandayapada travo filter sebagai sumber untuk pengisian accu. 3.Merancang dan merealisasikan rangkaian penyearah (bridge rectifier) satu fasa dan buck-boost converter. 1.3Metodologi UntukmengerjakanProyekAkhirinidiperlukan prosedurberupalangkah-langkahpengerjaansepertidibawah ini: 1.3.1Studi LiteraturPengambilandasarteoriyangdigunakansebagai acuandalampenyelesaianproyekakhirinimerujukke buku-bukuyangtelahdisebutkanpadadaftartinjauan pustakadandaribuku-bukusepertipowerquality,power elektronik,rangkaianlistrik,desainkomponenmagnetic dandielektrikdanteorilainyayangterkaitdalam penyelesaian proyek akhir ini. 1.3.2Perencanaan Perangkat Lunak (Simulasi PSIM) Untukmengetahuihasilperencanaandansupaya lebihmeyakinkandidalammengerjakanhardwaremaka dilakukansimulasi-simulasidenganbeberapasoftaware sepertiPSIM,Multsim,Matlebuntukmengetahuiapakah hasil perencanaan sudah sesuai dengan yang diharapkan. 1.3.3 Perencanaan Perangkat keras (Hardware) a. Perencanaan konverter 6pulsa Pemakaianbebannonlinearberupakonverter6 3 Source 3PhasaInverter 3PhasaRSTUVWA VMotor Induksi 3PhasaInput OutputV1 VU V WRSAEdy current- +- + - +Edy currentdynamometerCurrentcounterpulsamenghasilkan harmonisa dalam jumlah yang cukup besar yang selanjutnya dilakukan pengurangan harmonisa arus(THDi)maupuntegangan(THDv)padasistem. Karakteristik dari penyearah tiga fasa ini adalah:i. Harmonik ke 3 tidak adaii.Harmonik ke 6k 1 muncul, dimana 6k+1 membentuk urutan positif dan 6k-1 membentuk urutannegative Gambarrangkaiankonverter6pulsasepertipada Gambar 1.1 Gambar 1.1 Rangkaian konverter 6 pulsa b. Perencanaan inverter 3fasa Pemakaianbebannonlinearberupainverter3fasa menghasilkanharmonisaarusdalamjumlahyangsangat besar yang selanjutnya dilakukan pengambilan harmonisa yangmunculpadasistem.Inverter3fasainidigunakan untukmengaturkecepatanputarandarimotorinduksi tigafasa.Gambarrangkaianpercobaansepertiyang ditunjukan pada Gambar 1.2 Gambar 1.2 Rangkaian inverter3fasa dengan beban motor induksi 3fasa 4 c. Perencanaan filter pasif FilteryangdirancangdisiniadalahfilterpasifLC yangdigunakanuntukmereduksiharmonisayang dominanyaituharmonisake-5danke-7danselanjutnya dilakukanpemanfaatanharmonisake-5danke-7.Untuk tiapharmonisa,filterpasifinimenggunakantigabuah transformatorsatufasasebagaipenggantiinduktorfilter untukmelewatkanarusharmonisayangdiinginkandan tiga buah capasitor filter yang dipasang dengan hubungan starataudeltadimananilaicapasitorfilterdarihasil perencanaannantinyaakandisesuaikandenganyangada dipasaran.Dalampengambilanarusharmonisanya menggunkanmetodetunedfilter.Keluaran(belitan sekunder)padatravoinidihubungkanpadapenyearah gelombang penuh satu fasa. Gambar 1.3 Pemasangan filter pasif pada sumber 3fasa PadaGambar1.3dilakukanpemasanganfilter pasifpadasisisumberuntukmereduksiharmonisake-5 dan ke-7. 5 d. Perencanaan rectifier full bridge 1fasa Padaproyekakhirinirectifierdifungsikanuntuk menyearahkankeluarandaridaritransformatoryang masihmengalirkanarusdalambentuksignalAC,maka signalACtersebutterlebihdahuluharusdikonversi kedalamsignalDCyangselanjutnyaoutputdari penyearahinimasukkebuck-boostconverter. Perencanaan rectifier 1fasa seperti pada Gambar 1.4 Gambar 1.4 Rangkaian rectifier 1 fasa e. Perencanaan buck-boost converter Buck-boostconverterdigunakanuntukmengatur teganganoutputhasilparalel6buahrectifier1fasaagar didapatbesarteganganoutputyangsesuaiuntukpengisian accu.Perencanaanbuck-boostconvertersepertipada Gambar 1.5 Gambar 1.5 Rangkaian buck-boost converter 1.3.4Pengujian Perangkat Lunak dan Perangkat Keras Darihasilperancangan,dilakukanrealisasibaik perangkatkerasmaupunperangkatlunak.Sertadilakukan pengukurandanpengujiankinerjamasing-masingbagian (sub-sistem)dankemudiandilakukanintegrasi. 6 Permasalahanyangditelitipadaproyekakhiriniadalah mereduksiharmonisadanpemanfaatanharmonisasebagai sumberenergidenganmenggunakanfiterpasif.Dari harmonisayangmuncultersebutdigunakanfilterpasif untukmengambilharmonisanya.Induktorpadafilterpasif diganti dengan trafo inti kern yang nilai induktansinya sama denganinduktoryangtelahdirancangdengancara dilakukanpengukurandenganLCRmeter.Dankeluaran trafo tersebutyaitu pada sisi sekunder travo adalah sebagai inputanrectifierfullbridge1fasadanselanjutnyaoutput rectifiersebagaimasukanbuck-boostconverterdan outputnyadipakaiuntukpengisiankeaccuuntuk dimanfaatkan sebagai sumber energi listrik. 1.3.5Integrasi dan pengujian sistem Padatahapinidilakukanintegrasisistemdari bagian-bagianyangtelahdibuat.Dilakukanpengujian sistemyangtelahterintegrasidandilakukanperbaikanjika terjadi fault (kegagalan). Pada Gambar 1.6 induktor di ganti dengantravodanoutputrectifierterlebihdahuludiatur menggunakanbuck-boostconvertersehinggadapat digunakan untuk pengisian ke accu.

Gambar 1.6 Pemasangan filter pasifuntuk pengambilan arusyang dipakai untuk pengisian accu 7 1.3.6 Eksperimen dan analisa sistem Setelahdilakukanbeberapapengujiandan perbaikansistem,diperolehsistemyangmemilikiunjuk kerjayangdiinginkan.Dengandemikian,alatyangdibuat dapatberoperasidenganbaiksesuaidenganyang diinginkan. 1.3.7 Pembuatan laporan Proyek Akhir Pada tahap ini dilakukan pembuatan atau penulisan laporanproyekakhir.Padalaporantersebutdijelaskan mengenaitentangsemuahalyangberkaitantentang pengerjaanproyekakhir,sepertipenjelasantentang komponenyangdipakai,prosespembuatanalat,sistem kerjaalat,data-datahasilpengujianalat,sertamelakukan analisa dan memberi kesimpulan dan lain sebagainya. 1.4Perumusan Masalah Permasalahan yang dihadapi pada proyek akhir ini adalah : 1.Bagaimanacaramendesainfilterharmonisapadafrekuensi resonansi untuk harmonisa kelima dan harmonisa ketujuh? 2.Bagaimana caramendesain konverter 6pulsa dengan beban lampu pijar untuk menghasilkan daya besar? 3.Bagaimana caramenggunakan inverter 3fasa dengan beban motor induksi 3fasa untuk menghasilkan daya besar? 4.Bagaimanacaramendesaintransformatordenganintikern sebagai pengganti komponen induktor filter? 5.BagaimanacaramensimulasikandengansoftwarePSIM atauMatlabuntukpemasanganfilterpasifagardapat mereduksi harmonisa. 1.5Batasan Masalah Asumsi-asumsiberikutinisebagaibatasanmasalahyang dipakai dalam proyek akhir ini, yaitu : 1.Perencanaandanpembuatankonverter6pulsaserta perencanaan pemakaian inverter 3fasa. 2.PerencanaandanpembuatanfilterpasifLCuntuk mereduksi harmonisa yang ke-5 dan ke-7. 3.Perencanaan dan pembuatan transformator inti kern sebagai Induktorfilteryangmerupakansalahsatudarikomponen filter pasif. 8 4.Perencanaan dan pembuatan penyearah full bridge 1fasa. 5.Perencanaan dan penggunaan buck-boost converter. 6.Dalampengambilantegangansekundertrafofilter,tidak memperhatikan arus harmonisanya. 7.Penekananproyekakhiriniyaitupadadesainrangkaian filterpasifyangdigunakanuntukmereduksiharmonisa akibatpemakaianbebannonlinearkonverter6pulsadan inverter 3fasa. 1.6Sistematika Pembahasan SistematikapembahasanpenyusunanProyekAkhirini direncanakan sebagai berikut:BAB I : PENDAHULUANBabinimembahaspendahuluanyangterdiridarilatar belakang,tujuan,metodologi,batasandanperumusan masalah,sistematikapembahasanProyekAkhirdan tinjauan pustaka. BAB II : TEORI PENUNJANGBabinimembahasteori-teoriyangmenunjangdan berkaitandenganpenyelesaianProyekAkhir,antaralain teoritentangharmonisadanstandardharmonisa,rectifier, bebannonlinear(konverter6pulsadaninverter3fasa), konsepdaya,resonansi,induktordancapasitorfilter,serta rangkaian filter pasiv.BAB III: PERENCANAAN DAN PEMBUATANBabinimembahastahapperencanaandanproses pembuatan perangkat keras Proyek Akhir.BAB IV: PENGUJIAN DAN ANALISABabinimembahassecarakeseluruhandarisistemdan dilakukanpengujiansertaanalisapadasetiappercobaan perangkatkeras.Mengintegrasikanseluruhsistemdan pengujian,kemudianberdasarkandatahasilpengujiandan dilakukan analisa terhadap keseluruhan sistem.BAB V : KESIMPULAN DAN SARANBabinimembahaskesimpulandaripembahasan, perencanaan,pengujiandananalisaberdasarkandatahasil 9 pengujiansistem.Untukmeningkatkanhasilakhiryang lebihbaikdiberikansaran-saranterhadaphasilpembuatan ProyekAkhir. 1.7Tinjauan Pustaka Tinjauanpustakadibawahinimerupakanreferensiyang membantu dalam mengerjakan proyek akhir meliputi :Franciscoc.DeLarosa,HARMONICSANDPOWER SYSTEMSmenjelaskantentangteoridanperhitunganagar didapatkan kualitas dayayang baik yaitu mereduksi harmonisayang ditimbulkanolehpemakaianbebannonlineardengancara penggunaan filter harmonisa dan perbaikan power faktor. DalamBukuyangberjudulPowerElectronickarangan MuhammadRashid,menjelaskantentangteoridanperhitungandari rangkaian konverter 6pulsa dan rectifier full bridge 1fasa. StefanosManias,HARMONICTREATMENTIN INDUSTRIALPOWERSYSTEMSmenjelaskantentangberbagai macam jenisfilter pasif dan desainfilter pasifyang akan digunakan diindustriuntukmenurunkanTHDagardidapatkankualitasdaya yang lebih baik. Paper yang berjudul Capacitors for Power Factor Correction andFiltering(MKK)menjelaskantentangperbaikanfactordaya dan menjelaskan tentang beberapa cara pemasangan filter pasif yaitu pemasangan kapasitor dan inductor filter beserta perhitungannya. PaperyangberjudulPowerfactorcorrectionandharmonic flteringinelectricalplantsmenjelaskantentangcaramereduksi harmonisaagardidapatkannilaiTHDsesuaidenganstandarddan perbaikanfactordayadanjugamenjelaskantentangbeberapacara pemasanganfilterpasifyaitupemasangankapasitordaninductor filter beserta perhitungannya. Dari proyek akhir yang dikerjakan oleh saudara Choirul Huda yaituPemanfaatanharmonisasebagaisumberenergidengan menggunakanfilter.Dibukunyaberisiulasantentangcara mengurangikadarharmonisake-5yangdominanpadaconverter 6pulsadenganmeggunakanmetodetunefilter.Dariproyekakhir yangdikerjakanolehChoirulHudapenguranganharmonisamasih sebatas untuk harmonisa yang ke-5 saja dengan menggunkan sumber 3fasa160Vdanpengambilanharmonisabelumbisaoptimal dikarenakan desain filter pasif yang masih kurang tepat. Namun pada 10 proyekakhiriniakandikembangkanlagiyaitupengambilan harmonisanyadilakukanpadaharmonisake-5danke-7sehingga akandidapathasilperedamanyanglebihbesar,penggunaanbeban nonlinearinverter3fasa,pembuataninduktorfilterdengan pemberiansedikitairgap,menggunkantegangansumber3fasadan dayayanglebihbesar,mencobapemasangancapasitorsecaradelta danpenggunaanbuck-boostconverteruntukpengaturantegangan output yang dipakai untuk pengisian accu. 11 BAB II TEORI PENUNJANG Analisadanperhitungansangatpentingdilakukansebelum merencanakansuatusistem.Sehinggadiperlukanteoripenunjang sebagaipendukungkebenarandarianalisayangdilakukan.Teori dasarpadaproyekakhirinidiambildarimataperkuliahanPower Quality dan Elektronika Daya. Teoridananalisapenunjangyanglaindiambildarimata kuliahyangmasihberkaitandenganrangkaianElektronikaDaya antaralain:Matematika,KomponenListrik,RangkaianListrik, PirantiElektronikadanRangkaianElektronika,sertabukubuku literatur ( ada pada halaman Daftar Pustaka ). Setiappembahasanpembahasanpadasubbabsaling berkaitandenganteoridananalisayangpernahdiberikanpada perkuliahan yang pernah didapatkan. 2.1 Rangkaian Penyearah (Rectifier) Rectifieradalahalatyangdigunakanuntukmengubah sumberarusbolak-balik(AC)menjadisinyalsumberarussearah (DC). Gelombang AC yang berbentuk gelombang sinus hanya dapat dilihatdenganalatukurCRO.Rangkaianrectifierbanyak menggunakantransformatorstepdownyangdigunakanuntuk menurunkantegangansesuaidenganperbandingantransformasi transformator yang digunakan. Penyearah dibedakan menjadi 2 jenis, penyearahsetengahgelombangdanpenyearahgelombangpenuh, sedangkanuntukpenyearahgelombangpenuhdibedakanmenjadi penyearah gelombang penuh dengan center tap (CT), dan penyearah gelombang penuh dengan menggunakan dioda bridge. Bagianutamaataubolehdikatakanjantungsuatucatudaya adalahrangakaianpenyearahyangmengubahgelombangsinusAC menjadideretanpulsaDC.Inimerupakandasarataulangkahawal untukmemperoleharusDChalusyangdibutuhkanolehsuatu peralatan elektronik. 12 2.1.1 Penyearah Gelombang Penuh Rangkaianpenyearahsatufasagelombangpenuhdapat dibuatdenganmenggunakankonfigurasijembatan(bridge)ataupun denganmenggunakanCenter-TappedTransformer.Jikakedua metodeinidibandingkanmakaakanditemukankelebihandan kekurangan pada masing-masing metode. PadakonfigurasiCenter-TappedTransformeryang menggunakanduahbuahdioda,hanyaakanadasatupenjatuhan tegangan(voltagedrop)padadiodadisetiapjalurarusdari transformatorkebeban.Padarangkaianjembatanyang menggunakanempatbuahdioda,akanterdapatduavoltagedrop. MeskipundemikianpadaCenter-TappedTransformersetiapdioda palingtidakharusmenahanteganganbalik(reversevoltage)yang besarnyaduakalilipatdaripadasetiapdiodayangdigunakanpada konfigurasijembatan.Rangkaianpenyearahgelombangpenuh seperti pada Gambar 2.1 Gamba 2.1 Rangkaian full wave rectifier 1 PenyearahgelombangpenuhdenganfilterCdapatdibuatdengan menambahkan kapasitor pada rangkaian seperti pada Gambar 2.2 Gambar 2.2 ragkaian peyearah gelombang penuh denga filter C ___________________ 1 Tim Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta Teknik DasarRectifier dan Inverter , Modul Praktikum, 2003, hal.8 13 Untuk mencari nilai dari tegangan output, dapat menggunakan rumus seperti berikut: }= =Tdt t VsTVave Vdc0) (1 Dimana Vout untuk 0 = ...............(2.16) Menentukan jumlah belitan 4maxmax10 =Ac BI Lnnn...............................(2.17) Menentukan diameter email yang digunakan_________________________ 11 M. Zaenal Effendi, Desain Transformator Frekwensi Rendah (50 Hz). 32 sId =t4,dimana s adalah kerapatan arus........................(2.18) 3.1 Kapasitor Padadasarnyasebuahkapasitormerupakanduakeping konduktoryangdipisahkanolehsuatuinsulator(udara,hampaudaraatausuatumaterialtertentu).Secaraskematissebuah kapasitorkepingsejajardapatdigambarkansepertipadaGambar2.17 Gambar 2.17Kapasitor keping sejajar Pemasangankapasitoryangdigunkanuntukfilterpasif dapatdipasangdenganhubunganstaratauhubungandelta. Pemasangan capasitor secara star connection dapat dijelaskan seperti pada Gambar 2.18 Gambar 2.18Kapasitor dipasang hubungan star 12 Dan untuk perumusannya seperti di bawah ini, Besar daya reaktif yang di injeksikan adalah

....(2.19) Dari persamaan 2.19maka di dapat 33 ...(2.20) Dimana:P = Besar daya aktif (Watt) 1u = Besar sudut awal 2u = Besar sudut harapan Un= Tegangan line-line (Volt) Fn= Frekuensi jala-jala (50Hz) Pemasangancapasitorsecaradeltaconnectiondapatdijelaskan seperti pada Gambar 2.19 Gambar 2.19Kapasitor dipasang hubungan delta 13 Dan untuk perumusannya seperti di bawah ini, ..(2.21) Dari persamaan 2.21 maka di dapat (2.22) ..(2.23) ___________________ 12,13 Siemens Matsushita Components, Capacitors for Power Factor Correction and Filtering (MKK), Paper, 2010, hal.304 34 Perhitungan C star seperti pada persamaan 2.20 Dimana:P = Besar daya aktif (Watt)

1u = Besar sudut awal 2u = Besar sudut harapan Un= Tegangan line-line (Volt) Fn= Frekuensi jala-jala (50Hz) Besar arus yang mengalir di capasitor Gambar 2.20 Arus pada capasitor 3.2 Transformator 14 Transformatoradalahsuatualatlistrikyangdapat memindahkandanmengubahenergilistrikdarisatuataulebih rangkaianlistrikkerangkaianlistrikyanglain.Melaluisuatu gandenganmagnetdanberdasarkanprinsipinduksi-elektromagnet. Trnsformator digunakan secara luas,baik dalam bidang tenaga listrik maupun elektronika. Penggunaan transformator dalam sistem tenaga memungkinkanterpilihnyateganganyangsesuaidanekonomis untuktiap-tiapkeperluanmisalnyakebutuhanakantegangantinggi dalam pengiriman daya listrik jarak jauh. Dalambidangelektronika,tranformatordigunakanantara lainsebagaigandenganimpedansiantarasumberdanbeban;untuk memisahkansaturangkaiandarirangkaianyanglain;danuntuk ______________________ 14 http://Transformator-Wikipedia Bahasa Indonesia, pada tanggal 1 Januari 2011 35 menghambatarussearahsambiltetapmelakukanataumengalirkan arus bolak-balik antara rangkaian. Padaperencanaandanpembuatanproyekakhirini transformatordidesainsebagairangkaianfilterpasifuntuk melewatkanarusharmonisake-5danke-7padafrekuensiresonansi yangdiinginkan,dimanaarusyangmengalirpadasisisekunder memilikifrekuensi250Hzuntukharmonisake-5dan350Hzuntuk harmonisa ke-7. 3.3 Filter Pasif 15 Dengansemakinmeningkatnyapermasalahanmengenaiharmonisayangdisebabkansemankinbanyaknyapenggunaanperalatanelektronikayangnonlinier,sepertikomputer,printerdanlain-lain.Sehinggaperludibuatsuatualatuntukdapat mengatasipermasalahantersebut,karenaharmonisapadasuatusistemdistribusidapatmenyebabkanmenurunnyamasapakaidari peralatan listrik dan dapatmengganggu jalurkomunikasi dan akibat buruk lainnya. Tujuan pokok dari filter harmonisa adalah untuk mereduksi amplitudefrekuensi-frekuensitertentudarisebuahteganganatau arus.Denganpenambahanfilterharmonisapadasuatusistemtenagalistrikyangmengandungsumber-sumberharmonisa,maka penyebaran arusharmonisa keseluruhjaringan dapat ditekansekecilmungkin.Selainitufilterharmonisapadafrekuensi fundamentaldapatmengkompensasidayareaktifdandipergunakan untuk memperbaiki faktor daya sistem. Filterpasifbanyakdigunakanuntukmengkompensasi kerugian daya reaktif akibat adanya harmonisa pada sistem instalasi. Rangkaian filter pasif terdiri dari komponen R, L, dan C. Komponen utama yang terdapat pada filter pasifadalah:1.Kapasitor.Kapasitordihubungkanseriatauparaleluntukmemperoleh sebuah total rating tegangan dan kVar yang diinginkan. 2.Induktor.Induktordigunakandalamrangkaianfilterdirancang mampumenahanselubungfrekuensitinggiyaituefekkulit(skin effect). ______________________ 15 Limboto Limantara, Analisa Simulasi Filter Pasif dan Perbandingan Unjuk Kerjanya dengan Filter Aktif dan Filter Aktif Hibrid dalam Meredam Harmonisapada Induction Furnace,Paper, 2010, hal.54 36 Gambar 2.21 Rangkaian filter pasif dalam Sistem16 DariGambar2.21filterpasifdipasangpadasisisumber yang dipakai untuk melewatkan arus harmonisa agar tidak menuju ke sumber.Filter Pasif tersusun dari kapasitor dan induktor dengan satu frekuensiyangdisettingpadafrekuensiteganganharmonisayang akan dihilangkan. ........................................................................(2.24) Dimana:fr = Frekuensi setting.L = Induktansi.C = Kapasitansi. Karakteristik susunan frekuensi setting filter: ...............................................................................(2.25) Dimana:nr = Orde dari resonansi.fr = Frekuensi setting.f1 = Frekuensi fundamental. 37 BAB III PERENCANAAN DAN PEMBUATANPERANGKAT KERAS 3.1 Blok DiagramPerencanaansistemsecarakeseluruhandapatdijelaskan seperti pada Gambar 3.1 Pemakaian beban non linear berupa konverter 6pulsa SOURCE 3PNONLINEARLOAD(Converter 6 pulsa)FILTER PASIF 1CAPASIITORInduktorCAPASIITORInduktorCAPASIITORInduktorFILTER PASIF 2CAPASIITORInduktorCAPASIITORInduktorCAPASIITORInduktorArus harmonisaRTSHarmonisa ke- 5Harmonisa ke- 7 Pemakaian beban non linear berupa inverter 3fasa Source 3fasaInverter 3fasaMotor Induksi3fasaFilter Pasif LCRectifier 1FasaAccuBuck-Boost Converter Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem DariGambar3.1Pemakaiankonverter6pulsa mengakibatkantimbulnyaharmonisacukupbesar,danuntuk mengatasinyamakadipasangfilterpasifharmonisake-5danke-7 padasisisumberuntukmereduksiharmonisatersebut.Danuntuk pemakaian inverter 3fasamengakibatkan timbulnyaharmonisayang sangatbesar,danuntukmengatasinyamakadipasangfilterpasif harmonisapadasisisumberuntukmereduksiharmonisatersebut, 38 dan selanjutnya dilakukanpemanfaatan daya pada travo filter untuk pengisian accu. Sebelummendesainfilterpasif,kamiterlebihdahulu melakukanpengambilandataawal,yaitumengamatibentuk harmonisapadaplansebelumdipasangfilter.Scopeyangkami gunakan yaitu Fluke tipe 41B (Gambar 3.2). Gambar 3.2 Fluk 41B 3.2 Perencanaan Rangkaian Penyearah Tiga Phasa Pemakaianbebannonlinearberupakonverter6pulsa menghasilkanharmonisadalamjumlahyangcukupbesaryang selanjutnyadilakukanpengambilandanpemanfaatanharmonisa yangmunculyaituharmonisake-5danke-7padasistem. Karakteristik dari penyearah tiga fasa ini adalah:i. Harmonik ke 3 tidak adaii.Harmonik ke 6k 1 muncul, dimana 6k+1 membentukurutanpositif dan 6k-1 membentuk urutannegative Penggunaan konverter 6 pulsa seprti pada Gambar 3.3 39 Gambar 3.3 Rangkaian penggunaan beban konverter 6 pulsa Gambar 3.4 Gambar gelombangtegangan dan arus jala-jala akibat Penggunaan beban nonlinear ( konverter 6 pulsa) Gambar 3.5 Gambar spektrum tegangan dan arus 40 Akibatpenggunaanbebannonlinearberupakonverter6 pulsamakamenyebabkanbentukgelombangarusjala-jalamenjadi tidaksinusoidallagi(mengalamidistorsi)sedangkanpadabentuk gelombangteganganjala-jalatetapsinusoidalsepertiyangterlihat pada Gambar 3.4. Dari Gambar 3.5 yaitu gambar spektrum tegangan danarus,padakonverter6pulsaakanmunculharmonisake-5 (F=250Hz),ke-7(F=350Hz),ke-11(F=550Hz),ke-13(F=650Hz) dan seterusnya. 3.3 Perencanaan Filter Pasif FilteryangdirancangdisiniadalahfilterpasifLCyang digunakanuntukmereduksiharmonisayangdominanyaitu harmonisake-5danke-7.Untuktiapharmonisa,filterpasifini menggunakantigabuahtransformatorsatufasasebagaipengganti induktorfilteruntukmelewatkanarusharmonisayangdiinginkan dantigabuahcapasitorfilteryangdipasangdenganhubunganstar ataudeltadimananilaicapasitorfilterdarihasilperencanaan nantinyaakandisesuaikandenganyangadadipasaran.Dalam pengambilanarusharmonisanyamenggunkanmetodesedikit pergeseranfrekuensi,halinidimaksudkanuntukmenghindari kemungkinanterjadinyaresonansipadasistem.Keluaran(belitan sekunder)padatravoinidihubungkanpadapenyearahgelombang penuh satu fasa. Pemasangannya seperti pada Gambar 3.6 Gambar 3.6 Desain Filter yang akan dibuat 41 Desain Filter Pasif untuk beban converter 6 pulsa Load converter : 4buah lampu pijar 250W diparalel seri 4buah lampu pijar 250W diparalel Vs/VLL = 215V V Vph28 . 1243215= = Is= 2.7A P= 980W PF1= 0.96 = 26 . 161uPF2= 0.99 = 11 . 82u uFudelta CmHuLmHuLC FLuF CVQstar CVAR QQtg tg Qtg tg P Qnnllccccc4 . 3313 . 10_3 . 2213 . 10 335 14 . 3 4132 . 4513 . 10 235 14 . 3 414113 . 1050 28 . 6 215147_147) 14 . 0 29 . 0 ( 980) 11 . 8 26 . 16 ( 980) (2 272 252 2222 1= == == === === = = =t=u u 42 Desain Induktor tan 53 105 . 9 2 . 17 . 2 10 3 . 22tan 108 105 . 9 2 . 17 . 2 10 32 . 45tan 26 108 . 19 2 . 17 . 2 10 3 . 22tan 52 108 . 19 2 . 17 . 2 10 32 . 45105 . 9 8 . 3 5 . 28 . 19 5 . 5 6 . 38 . 3 5 . 56561 . 06 . 35 . 2 6 . 39 . 92 . 48313 . 322 96 . 0 7 . 2 28 . 124cos9 . 95 . 13 . 2232 . 454374354374358maxmax223375beli nbeli nbeli nbeli nAc BI Lncm Accm Ach b Accm cm hcm cm bW PI V PPbmH LmH Lnnpph ph pp= == == == === == = =~ = =~ = == = ====u 43 mm mm dsId9 . 0 / 7 . 0 88 . 057 . 214 . 344~ = = =t Desain Filter Pasif untuk beban Inverter 3fasa Daridatapengukuranawaldidapatkanhasilpengukuranparameter-parameter seperti di bawah ini Dengan pembebanan V= 366V F= 49.8Hz I= 2.05A P= 0.62 kw S= 1.3 kva Q= 0.08kvar PF= 0.47 DPF= 0.99 THDv= 1.6% THDi= 86.7% THD-r THDi= 174.2%THD-f I load= 0.5A Rpm= 1479 Tanpa pembebanan V= 365V F= 49.8Hz I= 0.69A P= 0.16 kw S= 0.44kva Q= 0.07kvar PF= 0.37 DPF= 0.92 THDv= 1.7% THDi= 88.4% THD-r THDi= 189.2%THD-f I load= 0A 44 Desain Filter Pasif (Menggunakan data yang dengan pembebanan) Vs/VLL = 366V V Vph56 . 2113366= = Is= 2.05A P= 620W PF1= 0.47 = 96 . 611uPF2= 0.9 = 84 . 252u uFudelta CmHuLmHuLC FLuF CVQstar CVAR QQtg tg Qtg tg P Qnnllccccc8 . 6354 . 20_99 . 1054 . 20 335 14 . 3 4135 . 2254 . 20 235 14 . 3 414154 . 2050 28 . 6 36628 . 864_28 . 864) 484 . 0 878 . 1 ( 620) 84 . 25 96 . 61 ( 620) (2 272 252 2222 1= == == === === = = =t=u u 45 Desain Induktor tan 12 1016 2 . 105 . 2 10 99 . 10tan 24 1016 2 . 105 . 2 10 35 . 221016 5 2 . 304 . 15 79 . 4 14 . 35 79 . 46561 . 014 . 32 . 3 14 . 39 . 976 . 30584 . 203 47 . 0 05 . 2 56 . 211cos9 . 95 . 199 . 1035 . 224374354maxmax223375beli nbeli nAc BI Lncm Accm Ach b Accm cm hcm cm bW PI V PPbmH LmH Lnnpph ph pp= == === == = =~ = =~ = == = ====u mm mm dsId9 . 0 73 . 0505 . 214 . 344~ = = =t 46 Airgap yang muncul mm LgLgAc BI LLgmm LgLgAc BI LLg025 . 01016 2 . 105 . 2 10 99 . 10 ) 10 14 . 3 4 (10maxmax05 . 01016 2 . 105 . 2 10 35 . 22 ) 10 14 . 3 4 (10maxmax7422 3 774227 075422 3 754225 05= = == = = Kapasitor Kapasitorbiasatersediadalamukuranukuranyang standartsehinggauntukdapatmengatasiteganganlebihdanuntuk memperolehkapasitasyang diharapkanmaka disusun secaraparalel atau seri. Pertimbangan pemilihan kapasitor adalah sebagai berikut :1.Koefisien temperatur terhadap kapasitansi2.Daya reaktif per unit volume3.Rugi daya4.Kelayakan dan daya tahan5.Harga Hal yang perlu diperhatikan bahwa pengoperasian sedikit di atastegangankerjayangdiijinkanpadajangkawaktuyanglama harusdihindarkankerusakandielektrkakibatpanas.Pengoperasian padateganganyanglebihtinggilagi,walaupundalamwaktuyang singkatdapatmengakibatkankerusakanpadaelektriksehinggga terjadiionisasi.Sesuaidengankapasitoryangtersediadipasaran maka pada proyek akhir in digunakan :Kapasitansi: 3.5 F, 10 F, 20 F merk MC Tegangan : 400-450 VacTemperatur: 90C 47 InduktorUkuran dari induktor tergantung pada arus rms maksimum, padaproyekakhirkaliininilaiinduktormengikutinilaidari kapasitoryakniuntukharmonisakelimaadalah45mHdan22mH, sedangkan untuk harmonisa ke tujuh adalah 22 mH dan 11mH.Tipeintiyangdigunakanadalahintibesilaminasi (laminationiron)ataubiasadisebutkern.Dipilihbahantersebut karena inductor ini dipasang pada frekuensi rendah (low frequency ). 3.4 Simulasi Rangkaian Menggunakan PSIM 1. Penggunaan beban converter 6pulsa Sebelum Pemasangan Filter Pasif Untuklangkahawaldilakukansimulasitanpapemasangan filter pasif pada sisi sumber 3fasa untuk mengetahui besar harmonisa arus dan tegangan, daya, dan power faktor. Gambar 3.7 Gambar rangkaian tanpa filter pasif PadaGambar3.7dilakukansimulasipemakaianbeban nonlinear berupa konverter 6pulsa tanpa pemasangan filter 48 Gambar 3.8 Gambar gelombang dan spektrum arus sumber sebelum pemasangan filter pasif DariGambar3.8bentukgelombangarusmengalami distorsi cukup besar hal ini dapat diamati dari gambar spektrumnya. Setelah Pemasangan Filter Pasif Untuklangkahselanjutnyadilakukansimulasidengan pemasanganfilterpasifpadasisisumber3fasauntukmengetahui besarharmonisaarusdantegangan,daya,danpowerfaktorsetelah terpasang filter. 49 Gambar 3.9 Gambar rangkaian denganfilter pasif Gambar 3.10 Gambar gelombang dan spektrum arus sumber setelah pemasangan filter pasif 50 Berdasarkansimulasiyangtelahdilakukan,bahwa penggunaanfilterpasifdapatmemperbaikibentukgelombangarus sumberyangsebelumnyasepertipadaGambar3.8menjadilebih sinusoidal seperti yang terlihat pada Gambar 3.10. Menghitung THDi pada converter 6 Pulsa dari simulasi Tabel 3.1 Nilai arus sebelum pemasangan filter Fundamental (A) Harmonisa (A) 1571113 3.7120.8390.419 % 41 . 25% 10061 . 209 . 0 35 . 0% 10027 . 3242 . 0284 . 0% 1002 2122=+=|.|

\|+ |.|

\|= = =THDix THDix THDiIITHDihh THDi setelah pemasangan filterMenghitung THDi pada converter 6Pulsa dari simulasi Tabel 3.2 Nilai arus setelah pemasangan filter Fundamental (A) Harmonisa (A) 1571113 3.870.390.20 51 % 92 . 10% 10073 . 2019 . 0 07 . 0% 100287 . 3220 . 0239 . 0% 1002 2122=+=|.|

\|+ |.|

\|= = =THDix THDix THDiIITHDihh Berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan dari nilai yang ada di Tabel, bahwa penggunaan filter pasif dapat mengurangi THDi pada harmonisa akibat beban non-linier yaitu rectifier 6 pulsa. THDi mengalami perubahan dari 25.41% menjadi 10.92%. Setelah Pemasangan Filter Pasif (C dipasang delta) Untuklangkahselanjutnyadicobadilakukansimulasi denganpemasanganfilterpasifdimanacapasitordipasangdelta sepertipadaGambar3.11dandilhathasilnyadankemudian dilakukanperbandingandenganpemasanganfilterpasifyang capasitornya dipasang star. Gambar 3.11 Gambar rangkaian denganfilter pasif 52 Gambar 3.12 Gambar gelombang dan spektrum arus sumber setelah pemasangan filter pasif Berdasarkansimulasiyangtelahdilakukan,bahwa penggunaanfilterpasifdapatmemperbaikibentukgelombangarus sumberyangsebelumnyasepertipadaGambar3.8menjadilebih sinusoidal seperti yang terlihat pada Gambar 3.12. Tabel 3.3 Nilai arus setelah pemasangan filter Fundamental (A) Harmonisa (A) 1571113 3.870.2850.08 53 % 5 . 7% 10074 . 2003 . 0 04 . 0% 100287 . 3208 . 02285 . 0% 1002 2122=+=||.|

\|+||.|

\|= = =THDix THDix THDiIITHDihh Berdasarkanperhitunganyangtelahdilakukan,bahwa penggunaanfilterpasifdimanacapasitornyadipasangdeltadapat mengurangiTHDipadaharmonisaakibatbebannon-linieryaitu rectifier6pulsa.THDimengalamiperubahandari25.41%menjadi 7.5%. Hasil ini ternyata lebih baik dari pada pemasangan filter pasif yang capasitornya dipasang star. Darisimulasi-simulasiyangtelahdilakukanmakadapat dibuattabelperbandingansebelumdansetelahpemasanganfilter seperti pada Tabel 3.4 di bawah ini Tabel 3.4 Perbandingan nilai arus sebelum dan setelah pemasangan filter Sehinggadaritabeldiatasmakadapatdibuatgrafiknya seperti pada Gambar3.13 54 Gambar 3.13 Grafik Perbandingan nilai arus sebelum dan setelah pemasangan filter Darigambargrafikdiatasdapatdiketahuibahwa pemasanganfilterpasifharmonisake-5danke-7dimana capasitornyadipasangstarmempunyaihasilyanglebihbaikdari padapemasanganfilterpasifharmonisake-5saja,danakan didapatkanhasilyanglebihbaiklagijikacapasitordipasangdelta. Filterinibekerjamereduksiharmonisapadafrekuensiyangdi inginkan. 00, 511, 522, 533, 544, 5 I3 I9 I11 I13sebelum filtersetelah filter (c star 5)setelah filter (c star 5 7)setelah filter (c delta 5 7)55 2. Penggunaan beban Inverter 3fasa Gambarrangkaiansebelumpemasanganfilterpasifseperti pada Gambar 3.14 Gambar 3.14 Gambar rangkaian tanpafilter pasif Bentukgelombangarussumberdanspektrumharmonisa arussumbersebelumpemasanganfilterpasifsepertiyang dutunjukan pada Gambar 3.15 56 Gambar 3.15 Gambar gelombang dan spektrum arus sumber sebelumpemasangan filter pasif DariGambar3.15bentukgelombangarussumber mengalamidistorsibesarsehinggabentuknyatidaksinusoidal,hal inidapatdiamatidarigambarspektrumarussumberyang mengandung banyak komponen harmonisa. Danuntukselanjutnyamencobadilakukansimulasisecara keseluruhanyaitumereduksiharmonisadankemudiandilakukan pemanfaatandayatravofilterdengancaramelakukanpengisianke accu. Perencanaannya seperti pada Gambar 3.16 57 Gambar 3.16 Gambar rangkaian denganfilter pasif dan Simulasi Filter Harmonisa Sebagai Sumber DC Bentukgelombangarussumberdanspektrumharmonisa setelahpemasanganfilterpasifsepertipadaGambar3.17.Setelah dilakukanpemasanganfilterpasifpadasisisumberbentuk gelombangarussumbermenjadilebihmendekatibentuksinusoidal, hal ini dapat juga diamati dari gambar spektrum arus sumber dimana komponen-komponen harmonisanya menjadi berkurang. 58 Gambar 3.17 Gambar gelombang dan spektrum arus sumber setelah pemasangan filter pasif DariGambar3.16teganganoutputhasilparalelrectifier satu fasa adalah sebagai inputan ke buck-boost converter.Selanjutnya teganganoutputdanarusoutputtersebutdigunakanuntukproses pengisian accu. Dari simulasi didapat tegangan output sebesar 14.7V dan arus output sebesar 1.34Aseperti pada Gambar 3.18 59 Gambar 3.18 Gambar gelombang serta besar tegangan dan arus DC output buck-boost converter 60 Halaman Sengaja Dikosongkan 61 BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA PadababIVdibahastentangpengujianterhadapsistem yang dibangun disertai dengan analisa. Pengujian sistem menyangkut beberapa hal sebagai berikut: 1.Pengukuran Induktor2.Pengujian rangkaian dan sambungan3.Pengujianrangkaiansebelumdipasangfilteruntukbeban konverter 6pulsa 4.Pengujianrangkaiansetelahdipasangfilteruntukbeban konverter 6pulsa 5.Pengujianrangkaiansebelumdipasangfilteruntukbeban inverter3fasa 6.Pengujianrangkaiansetelahdipasangfilteruntukbeban inverter3fasa 7.Pengujian rectifier satu fasa 8.Pengujian buck-boost converter 9.Pengujian pengisian accu 10.Integrasi keseluruhan sistem sampai ke pengisian accu 4.1 Metode Pengujian Metodepengujianpadaproyekakhirinidilakukanuntuk mengetahuiprinsipkerjadarialatyangdirancang,sertauntuk mengetahuihasilpengukuranarus,tegangandandayapada pemakaianconverter6pulsadaninverter3fasabaiksebelumatau sesudahdipasangfilterpasif.Kemudiansetelahituhasilnya dibandingkan dengan teori yang telah dipelajari. 4.1.1 Pengukuran Induktor Pengukuran nilai induktor dilakukan untuk mengetahui nilai induktansidariinduktoryangsudahdibuatapakahnilainyasudah sesuaidengannilaiinduktorhasilperhitungandanpengukurannya dilakukandenganmenggunakanLCRmeterdenganmenggunakanfrekuensi pengukuran 120Hz.Induktoruntukfilterpasifharmonisake-5darihasil perhitungan adalah sebesar 45mH untuk beban converter 6 pulsa dan 22mHuntukbebaninverter3fasasehinggadibuatinduktordengan 62 menggunakanintikernsebanyak3buahyangakandipasangpada tiap fasanya dengan nilai induktansi seperti pada Gambar 4.1 Gambar 4.1 Nilai induktor untuk filter harmonisa ke-5 Dari hasil pengukuransudahdi dapatnilai induktansiyang sesuai, dengan nilai faktor kualitas (Q) di atas 10 yaitu Q=18.8 dan nilaitahanandalaminduktor(R)yangcukupkecilyaitusebesar 2.57Ohm.Daninduktoruntukfilterpasifharmonisake-7darihasil perhitungan adalah sebesar 22mH untuk beban converter 6pulsa dan 11mHuntukbebaninverter3fasasehinggadibuatinduktordengan menggunakanintikernsebanyak3buahyangakandipasangpada tiap fasanya dengan nilai induktansiseperti pada Gambar 4.2 Gambar4.2 Nilai induktor untuk filter harmonisa ke-7 mH Q R RQ mH 63 Dari hasil pengukuransudahdi dapatnilai induktansiyang sesuai dengan nilai Q di atas 10 dan nilai R sebesar 0.79Ohm untuk nilai L=11mH. Untuk mendapatkan kualitas induktor yang bagus yaitu nilai Q > 10 dan nilai R yang sekecil mungkin serta untuk membuat nilai L agar lebih stabil dan tidak mudah saturasi maka dilakukan dengan pemberiansedikitairgappadainduktoryaitudengancaramemberi sedikitcelahantaraEdanIkern,halinibisadilihatdarihasil pengukurantanpaadanyaairgap padainduktoryanghasilnyanilai Q