RANCANG BANGUN FILTER PASIF PEREDUKSI...
Transcript of RANCANG BANGUN FILTER PASIF PEREDUKSI...
RANCANG BANGUN FILTER PASIF PEREDUKSI
HARMONISA PADA BEBAN MOTOR INDUKSI TIGA
FASA UNTUK PRAKTIKUM DISTRIBUSI TENAGA
LISTRIK
DESIGN AND BUILD OF A HARMONIC REDUCING PASSIVE FILTER
ON A THREE-PHASE INDUCTION MOTOR LOAD FOR THE
ELECTRICAL POWER DISTRIBUTION PRACTICUM
TUGAS AKHIR
Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan
Diploma III Program Studi Teknik Listrik
Jurusan Teknik Elektro
Oleh:
REVA TIARA SINDI
151321055
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
iii
iv
v
Halaman Persembahan
Kumulai lembar persembahan ini dengan nama Allah Yang Maha Pengasih Lagi Maha Penyayang. Segala puji bagiMu untuk segala karunia, kasih sayang dan ridha untuk memberikan saya kesempatan dan kemudahan untuk menyelesaikan tugas akhir ini. Terima kasih kepada kedua orang tua saya tercinta yang selalu memberikan dukungan moril maupun materi, serta doa dan cinta yang tiada pernah putus. Terima kasih kepada adik saya tersayang dan keluarga besar saya yang selalu memberikan semangat, doa, dan dukungan. Terima kasih kepada dosen-dosen pembimbing, penguji dan pengajar yang telah tulus dan ikhlas untuk selalu meluangkan waktunya untuk menuntun dan membimbing kami. Terima kasih kepada sahabat dan teman tersayang yang selalu membantu, menyemangati, dan menyelesaikan bersama-sama tugas akhir ini dalam suka maupun duka. Dan terima kasih untuk semua hari-hari yang telah kita lewati yang akan menjadi kenangan manis. Terima kasih untuk LISTRIK 2015! Terima kasih untuk segalanya saya persembahkan untuk kalian semua..
vi
ABSTRAK
Motor induksi tiga fasa semakin banyak digunakan baik di industri maupun non
industri. Motor induksi tiga fasa digolongkan menjadi salah satu beban nonlinier
karena mempunyai sifat kejenuhan magnetisasi sebagai akibat dari penggunaan
tipe material magnetnya. Beban nonlinier akan menghasilkan suatu polutan daya
listrik yang disebut dengan harmonisa. Harmonisa diukur dengan suatu tingkatan
yang disebut Total Harmonics Distortion (THD). Dengan timbulnya harmonisa
tersebut maka dibuatlah rancang bangun filter harmonik untuk mengurangi THD
pada motor induksi tersebut. Perancangan filter harmonik ini menggunakan
komponen pasif (R, L, dan C) atau di sebut dengan filter pasif. Selain mengurangi
harmonisa, filter pasif dapat memperbaiki cos phi sehingga dengan kata lain filter
pasif dirancang untuk memperbaiki cos phi tanpa memperbesar harmonisa.
Pemasangan filter pasif pada beban motor induksi ini telah mereduksi harmonisa
dari THDi R = 72,8 (%), S = 85,7 (%), dan T = 208,1 (%), menjadi THDi
R=8,64 % S= 13,2% dan T=14,14 % dan filter pasif mempengaruhi nilai faktor
daya dari 0,83 menjadi 0,98.
Kata Kunci : Motor induksi tiga fasa, harmonisa, Total Harmonics Distortion
vii
ABSTRACT
Three-phase induction motors are increasingly used both in industry and non-
industry. The three-phase induction motor is classified into one nonlinear load
because it has the saturation properties of magnetization as a result of the use of
its magnetic material type. Nonlinear loads will produce an electric power
pollutant called harmonics. Harmonics are measured by a level called Total
Harmonics Distortion (THD). With the emergence of these harmonics then
created a harmonic filter design to reduce THD on the induction motor. The
design of this harmonic filter uses passive components (R, L, and C) or called
passive filters. In addition to reducing the harmonics, passive filters can fix cos
phi so that in other words passive filters are designed to fix cos phi without
increasing harmonics. Installation of a passive filters on the induction motor load
has reduced harmonics from THDi R = 72.8 (%), S = 85.7 (%), and T = 208.1 (%),
to THDi R = 8.64% S = 13.2% and T = 14.14% and the passive filter affects the
power factor value from 0.83 to 0.98.
Keywords: Three phase induction motor, harmonics, Total Harmonics Distortion
viii
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, segala puji bagi Allah SWT, Tuhan semesta alam. Karena
berkat rahmat dan karunia-Nya penulis akhirnya dapat menyelesaikan Tugas
Akhir dengan judul “RANCANG BANGUN FILTER PASIF PEREDUKSI
HARMONISA UNTUK PRAKTIKUM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK”.
sebagai salah satu syarat menyelesaikan pendidikan diploma III di Program Studi
Teknik Listrik, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Bandung.
Dalam Penulisan laporan tugas akhir ini, penulis menemui berbagai
kesulitan dan kendala dalam penyelesaianya, oleh karena itu penulis menyadari
sepenuhnya bahwa tanpa adanya bimbingan, dukungan, dan inspirasi dari
berbagai pihak, maka laporan ini tidak dapat diselesaikan sesuai dengan harapan
penulis. Pada kesempatan ini penulis ucapkan terima kasih dan memberikan
penghargaan sebesar-besarmya kepada:
1. Bapak Malayusfi, BSSE., M.Eng selaku Ketua Jurusan Elektro Politeknik
Negeri Bandung.
2. Bapak Supriyanto ST., MT. selaku Ketua Program Studi D3 Teknik
Listrik sekaligus sebagai dosen pembimbing pendamping yang senantiasa
memberikan pengarahan terhadap tugas akhir penulis.
3. Bapak Heri Budi Utomo selaku pembimbing utama yang selalu
memberikan arahan dan bimbingan sehingga penulis dapat menyelesaikan
tugas akhir ini.
4. Seluruh Staff pengajar dan teknisi laboratorium untuk ilmu yang sudah
diberikan selama 3 tahun.
5. Kedua orang tua tercinta, Mamah dan Aping beserta keluarga besar yang
selalu memberikan doa, nasehat dan dukungannya baik moril maupun
materil.
6. Tim TA sukses, Firhan Ali, Pungky Ario Prabowo dan Rizky Alif
Ramdhani yang selalu menjadi rekan terbaik dalam suka maupun duka
untuk membantu penulis menyelesaikan tugas akhir ini.
ix
7. Rekan-rekan TA SDTL dan rekan-rekan TA harmonisa yang selalu
menjadi penyemangat penulis.
8. Rekan-rekan Listrik 2015 yang selalu membantu dan memberikan
dorongan semangat kepada penulis.
9. Jeni Fitria Hastuti, Mia Sukmawati, Pingkan Aryani, Riza Fajri, Ismiatin
Salamah dan Salwa Muzainab Ma’ruf yang selalu menyemangati dan
membantu penulis.
10. Rekan-rekan dan semua pihak yang telah membantu serta memberikan
dukungan yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Semoga amal baiknya mendapat imbalan dari Allah SWT.
Penulis menyadari sepenuhnya, dalam penulisan dan penyusunan laporan
ini belum sempurna, baik dalam penulisan maupun isi laporan. Dengan rendah
hati penulis menerima kritik dan saran dari semua pihak yang bersifat
membangun. Harapan penulis semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat
bagi penulis khususnya dan bagi pembaca pada umumnya.
Bandung, 20 Juli 2018
x
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN .............................................................................. iii
HALAMAN PERNYATAAN PENULIS ........................................................ iv
HALAMAN PERSEMBAHAN........................................................................ v
ABSTRAK ......................................................................................................... vi
ABSTRACT ........................................................................................................ vii
KATA PENGANTAR ....................................................................................... viii
DAFTAR ISI ...................................................................................................... x
DAFTAR TABEL.............................................................................................. xii
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xiv
DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................... xv
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................... I-1
1.1 Latar Belakang ........................................................................................... I-1
1.2 Rumusan Masalah ...................................................................................... I-2
1.3 Tujuan Masalah .......................................................................................... I-2
1.4 Ruang Lingkup Batasan Masalah............................................................... I-2
1.5 Sistematika Penulisan................................................................................. I-3
BAB II LANDASAN TEORI ........................................................................ II-1
2.1 Motor Induksi ............................................................................................. ..II-1
2.2 Beban Linier dan Beban Non-Linier .................................................. ........II-2
2.2.1 Beban Linier...............................................................................................II-2
2.2.2 Beban Non Linier.......................................................................................II-3
2.3 Harmonisa.....................................................................................................II-4
2.4 Penyebab Timbulnya Harmonisa...................................................................II-5
2.5 Deret Fourier...............................................................................................II-6
2.6 Istilah Harmonisa........................................................................................II-7
2.6.1 Orde Harmonisa.......................................................................................II-7
xi
2.6.2 Spektrum Harmonisa...............................................................................II-8
2.6.3 Nilai rms....................................................................................................II-8
2.6.4 Total Demand Distortion (TDD) ..............................................................II-9
2.6.5 Total Harmonics Distortion (THD) .........................................................II-9
2.6.6 Faktor Daya Sebenarnya (True Power Factor) ........................................II-12
2.7 Daya Listrik ................................................................................................II-14
2.7.1 Daya Listrik..............................................................................................II-14
2.7.2 Faktor Daya..............................................................................................II-15
2.7.3 Perbaikan Faktor Daya ............................................................................II-16
2.8 Standar Harmonisa .................................................................................... II-18
2.9 Akibat Harmonisa ..................................................................................... II-19
2.9.1 Pengaruh pada Motor Listrik ................................................................. II-19
2.9.2 Pengaruh pada Transformator ................................................................II-19
2.9.3 Pengaruh tehadap Konduktor .................................................................II-20
2.9.4 Pengaruh pada Kapasitor .......................................................................II-20
2.9.5 Pengaruh Terlendali .............................................................................. II-20
2.10 Identifikasi Harmonisa ............................................................................II-21
2.11 Filter Harmonisa .....................................................................................II-24
2.11.1 Karakteristik Single Tuned Filter ........................................................II-26
2.11.2 Komponen Filter ...................................................................................II-33
BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI ........................................... II-1
3.1 Perancangan................................................................................................ III-1
3.2 Tujuan Perancangan.................................................................................... III-1
3.3 Tahapan Perancangan.................................................................................. III-1
3.3.1 Identifikasi Jenis Beban........................................................................... III-2
3.3.2 Pengukuran Harmonisa............................................................................ III-4
3.3.3 Perancangan Fungsional........................................................................... III-9
3.3.4 Perancangan Fisik dan Konstruksi......................................................... III-10
3.3.5 Daftar Komponen Yang dibutuhkan...................................................... III-15
xii
3.3.6 Deskripsi Cara Kerja Alat...................................................................... III-18
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN........................................................ IV-1
4.1 Ruang Lingkup dan Tujuan Pengujian Filter Pasif..................................... IV-1
4.2 Pengujian Filter Pasif.................................................................................. IV-1
4.2.1 Analisa Harmonik Arus........................................................................... IV-3
4.2.2 Analisa Harmonik Tegangan................................................................... IV-6
4.2.3 Analisa Faktor Daya................................................................................. IV-8
4.2.4 Analisa Loses Daya.................................................................................. IV-9
4.2.5 Kerja Filter............................................................................................. IV-11
BAB V PENUTUP .......................................................................................... V-1
5.1 Kesimpulan................................................................................................. IV-1
5.2 Saran........................................................................................................... IV-1
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel II. 1 Perbandingan TPF fungsi THD1 (%) ............................................. II-14
Tabel II. 2 Standar Batas Distorsi Tegangan Harmonisa Maksimum .............. II-18
Tabel II. 3 Standar Batas Distorsi Arus Harmonisa Maksimum ...................... II-19
Tabel II. 4 Perekam besaran listrik pada Metrel Power Q4 Plus MI2792A .... II-22
Tabel II. 5 Instrumentasi meteran listrik PM 800 Schneider ........................... II-24
Tabel II. 6 Tipe inti yang biasa dipakai untuk induktor ................................... II-31
Tabel III. 1 Spesifikasi Motor Induksi ............................................................. III-2
Tabel III. 2 Tabel Besaran Listrik yang Terukur Pada Motor Induksi............. III-4
Tabel III. 3 Hasil Pengukuran Harmonik Tegangan Pada Motor Induksi ....... III-5
Tabel III. 4 Hasil Pengukuran Harmonik Arus Pada Motor Induksi ............... III-5
Tabel III. 5 Daftar Komponen ........................................................................ III-15
Tabel IV. 1 Hasil Pengukuran Sebelum dan Sesudah Dipasang Filter ............ IV-1
Tabel IV. 2 Pengukuran THD I Sebelum Dan Sesudah Dipasang Filter ......... IV-4
Tabel IV. 3 Nilai THD I hasil perhitungan ...................................................... IV-4
Tabel IV. 4 Hasil Pengukuran THDv Sesudah Di Pasang Single tuned filter . IV-6
Tabel IV. 5 Nilai THD U hasil perhitungan ..................................................... IV-7
Tabel IV. 6 Sebelum Di Pasang Single tuned filter ....................................... IV-10
Tabel IV. 7 Sesudah Di Pasang Single tuned filter ........................................ IV-10
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar II. 1 Motor Induksi.................................................................................II-1
Gambar II. 2 Beban Linier...................................................................................II-3
Gambar II. 3 Beban Non Linier...........................................................................II-3
Gambar II. 4 Bentuk-bentuk gelombang listrik (Electrical Waveform) .............II-4
Gambar II. 5 Pecahnya bentuk gelombang terdistorsi.........................................II-5
Gambar II. 6 Bentuk spektrum harmonik............................................................II-8
Gambar II. 7 THD dengan 3 harmonik tergantung pada perbedaan fasa..........II-10
Gambar II. 8 Grafik TPF fungsi THD1 (%)......................................................II-13
Gambar II. 9 Segitiga Daya...............................................................................II-15
Gambar II. 10 Pemasangan Kapasitor...............................................................II-17
Gambar II. 11 Analisis Daya dengan adanya Kapasitor Paralel........................II-17
Gambar II. 12 Metrel PowerQ4 Plus MI2792A................................................II-21
Gambar II. 13 Empat Kawat 3 Fasa..................................................................II-22
Gambar II. 14 PM 800 Schneider.....................................................................II-23
Gambar II. 15 Filter Pasif.................................................................................II-25
Gambar II. 16 Jenis-Jenis Filter Pasif...............................................................II-25
Gambar II. 17 Single tuned filter......................................................................II-26
Gambar II. 18 Konstruksi kapasitor.................................................................II-28
Gambar II. 19 Kapasitor dipasang hubungan star............................................II-29
Gambar II. 20 Kapasitor dipasang hubungan delta..........................................II-30
Gambar II. 21 Bentuk Inti EI Terbuat Dari Besi Laminasi (Kern ) .................II-32
Gambar III. 1 Motor Induksi 3 fasa....................................................................II-2
Gambar III. 2 Flowchart Pengerjaan Tugas Akhir............................................II-3
Gambar III. 3 Wiring Panel Simulator..............................................................II-9
Gambar III. 4 Desain Panel...............................................................................II-11
Gambar III. 5 Gambar Realisasi Panel.............................................................II-12
Gambar III. 6 Panel..........................................................................................II-13
Gambar III. 7 Sistem Pembebanan..................................................................II-14
Gambar III. 8 Sistem Pembebanan..................................................................II-14
xv
Gambar III. 9 MCB..........................................................................................II-17
Gambar III. 10 Wiring PM 800 Schneider.......................................................II-17
Gambar IV. 1 pengukuran pada PM 800 Schneider.........................................IV-2
Gambar IV. 2 THD dan Orde Yang Terukur Pada PM 800 Schneider............IV-3
Gambar IV. 3 Spektrum Harmonisa Sebelum Dipasang Single tuned filter... IV-7
Gambar IV. 4 Spektrum Harmonisa Setelah Dipasang Single tuned filter..... IV-8
Gambar IV. 5 Spektrum Harmonisa Sebelum Dipasang Single tuned filter... IV-5
Gambar IV. 6 Spektrum Harmonisa Setelah Dipasang Single tuned filter. ....IV-5
Gambar IV. 7 Model Filter.............. .............................................................. IV-11
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN A : DATA DIRI
LAMPIRAN B : JOBSHEET
LAMPIRAN C : SPESIFIKASI TRAFO
LAMPIRAN D : MANUAL BOOK PM 800 SCHNEIDER
LAMPIRAN E : DESAIN PANEL
LAMPIRAN F : TURNITIN
xvii
DAFTAR PUSTAKA
[1] I. W. Rinas, “Analisis Perbandingan Penggunaan Filter Pasif Dan Filter
Aktif,” 2011.
[2] H. Sungkowo, “Perancangan Filter Pasif Single Tuned Filter Untuk
Mereduksi Harmonisa Pada Beban Non Linier,” 2013.
[3] R. P. Deshpande, Capacitors, India: United State of America, 2015.
[4] V. Baioni, Power Factor Correction and Harmonic Filtering in Electrical
Plants, Bergamo, 2008.
[5] A. D. H. C. A. B. L. Alto Belly, “DAYA AKTIF, REAKTIF & NYATA,”
Universitas Indonesia, 2010.
[6] F. D. W. B. S. Fauzan1, “Studi Perbaikan Faktor Daya Beban Induktif
Dengan Kompensator Reaktif Seri Menggunakan Sakelar Pemulih Energi
Magnetik,” p. 127.
[7] N. Anggoro Arso Pambudi, “Rancang Bangun Filter Harmonik Untuk
Perbaikan Kualitas Daya Pada Pembangkit Listrik Tenaga Surya 320 WP,”
Jom FTEKNIK Volume 3 No. 2 Oktober 2016, 2016.
[8] B. Alzari, Rancang Bangun Single Tuned Filter sebagai alat pereduksi
Distorsi Harmonik untuk Karakterstik Beban Rumah Tangga 2200 VA,
Depok, 2011.
[9] A. Hamonangan, “Resistor,” 2008.
[10] N. Harpawi, “Analisis Pengaruh Pemasangan Mini Capacitor Bank Terhadap
Kualitas Listrik Di Rumah Tangga Serta Perancangan Filter Aktif
Menggunakan Kontroler Pi Sebagai Pelindung Kapasitor Dari Harmonisa”.
[11] K. H. M. Sidik, “Rancang Bangun Modul Praktikum Filter Pasif pada Beban
Rumah Tinggal Daya 2200 VA,” Bandung, 2013.
[12] A. Kasim, “Pengaruh Harmonisa Motor Induksi Rotor Belitan Slip
Recovery,” Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Palembang, p. 270,
2013.
[13] L. Assaffat, “Analisa Faktor-faktor yang Mempengaruhi Tingkat Harmonisa
pada Motor Induksi Tiga Fasa Tipe Rotor Sangkar Tupai,” p. 438, 2010.
xviii
[14] A. Pramnamto, “Analisis penggunaan Single Tunned Filter,” 2008.
[15] M. U. Nuha, Rancang Bangun Kompensator Faktor Daya Otomatis Sebagai
Upaya Efisiensi Tenaga Listrik, Malang, 2016.
[16] F. C. Nugroho, “Penggunaan Filter Pasif untuk Mereduksi Harmonisa Akibat
Penggunaan Mesin Las Listrik,” 2017.
[17] A. A. Agustinus, “Penggunaan Filter Pasif Untuk Mereduksi Harmonisa
Akibat Pemakaian Beban Non Linear,” 2011.
[18] D. T. M. A. P. Benny MM. Marbun, “Efek Harmonisa Peralatan Elektronik”.
[19] Persyaratan Umum Instalasi Listrik (PUIL). Standar Nasional Indonesia.
2011.
[20] Bandung, P. N. (2014). Panduan Tugas Akhir dan Praktik Kerja Lapangan.
[21] PLN, P. (2012). POWER QUALITY. Jakarta Selatan.
[22] PowerQ4 Plus. (t.thn.). Slovenia.
xix
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama : Reva Tiara Sindi
NIM : 151321055
Jenis kelamin : Perempuan
Alamat : Kp. Manglid RT 04 RW 04
Desa Sukalarang, Kec. Sukalarang, Kab. Sukabumi, Kode pos
43191
Nomor Telepon : 085694948643
Email : [email protected]
PENDIDIKAN
Periode Sekolah/Institusi
2015-2018 Politenik Negeri Bandung
2012-2015 SMAN 4 Kota Sukabumi
2009-2012 SMPN 1 Sukaraja
2003-2009 SDN Sukalarang
PENGALAMAN ORGANISASI
Anggota Himpunan Mahasiswa Listrik POLBAN