BAB 1 PENDAHULUAN. Perkembangan pemakaian peralatan elektronika dengan sumber DC satu fasa

Transkripsi

1 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Perkembangan pemakaian peralatan elektronika dengan sumber DC satu fasa saat ini sudah sangat pesat, seperti Note Book, printer, Hand Phone, radio, tape dan lainnya. Sumber daya listrik yang tersedia dalam jaringan listrik gedung kantor dan perumahan merupakan sumber daya listrik AC satu fasa. Oleh karena itu rangkaian penyearah satu fasa sangat dibutuhkan untuk mengkonversi sumber daya listrik AC menjadi sumber daya listrik DC. Penyearah satu fasa full bridge dengan beban R dan RL Seri tanpa kapasitor perata menghasilkan arus dengan THD sekitar 48,32% dan PF = 0,9 pada sisi AC dimana penyearah terhubung [1][2]. Penyearah satu fasa full bridge dengan kapasitor perata untuk menghasilkan keluaran DC yang lebih rata dan pemakaian beban R atau RL seri dapat menghasilkan arus dengan THD sekitar 136% pada sisi AC penyearah dan faktor daya sebesar 0,4 hingga 0,6 tergantung nilai kapasitor yang digunakan [3]. Distorsi harmonisa yang timbul pada jaringan listrik sumber AC menyebabkan factor daya juga menurun [4][5]. Untuk mengurangi distorsi harmonisa (sesuai standar) yang diakibatkan pemakaian penyearah satu fasa full bridge pada jaringan listrik terutama pemakaian dalam jumlah banyak, diperlukan pemasangan filter pada setiap penyearah tersebut. Melalui tesis ini dipelajari variasi lain dari penggunaan kombinasi resistor, induktor 1

2 2 dan kapasitor sebagai filter. Tabel 1.1. memperlihatkan perbandingan penelitian yang telah dilakukan dan yang akan digunakan penulis. Tabel 1.1. Daftar Filter Pasif LC pada sisi input penyearah yang telah dilakukan. No. Peneliti Judul Tahun Jenis Filter yang Dirancang Hasil yang Dicapai 1 YanchaoJi. Single Phase Diode 1998 Penyearah Full Sebelum difilter : Fei Wang [6] Rectifier with Novel Bridge dengan THD arus input = 20% Passive Filter Novel Passive Filter PF = 0,97 Paralel L dan C1 Setelah difilter : dipasang seri pada THD arus input = 14,9% sisi input dan C2 PF = dipasang paralel dengan penyearah 2 Pranavi The Study of Single 2008 a. novel passive wave Sebelum difilter : Chowdari Phase Diode shaping method filter PF = 0,407; THD = 169% Tella [7] Rectifiers with Komponen L dan C High Power Factor terpasang paralel setelah novel passive wave and Low Total dan dipasang seri shaping method filter Harmonic Distortion pada sisi input PF = 0,63; THD = 43,6% penyearah b. series input Setelah series input resonant filter resonant filter Komponen L dan C PF = 0,948; THD = 10% terpasang seri pada sisi input penyearah Setelah Improved passive c. Improved passive wave shaping method wave shaping method PF = 0,996; THD = 2,62% Paralel L dan C1 dipasang seri pada sisi input dan C2 dipasang paralel dengan penyearah

3 3 Tabel 1.1. (Sambungan) 3 H.Z.Azazi Review of Passive 2010 Rangkaian Penyearah C f = 470 μf dan R = 500 Ω E. E. EL-Kholy and Active Circuits satu fasa dengan filter hasil pengukuran : S.A.Mahmoud for Power Factor kapasitor dan beban R PF = 0,6 and S.S.Shokralla Correction in Single a. Filter Induktor Seri Is = 130 mh [8] Phase, Low Power pada Sisi AC hasil pengukuran : AC-DC Converter Kd = 0,888; PF = 0,759 Cos φ = 0,855 b. Resonansi Seri Ls = 1,5H; Cs = 6,75μF band pass filter hasil pengukuran : Kd = 0,993; PF = 0,969 Cos φ = 0,976 c. Resonansi Paralel Lp = 240 mh; Cp = 4,7μF band stop Filter hasil pengukuran : Kd = 0,919; PF = 0,918 Cos φ = 0,999 d. Harmonic Trap Filter L1 seri = 400 mh Komponen Harmonic ke-3 L3 = 200 mh; C3 = 5,6µF R3 = 0,1 Ω Komponen Harmonic ke-5 L5 = 100 mh; C5 = 4,04µF R3 = 0,1 Ω hasil pengukuran : Kd = 0,999; PF = 0,998 Cos φ = 0,999 Tabel 1.1 memperlihatkan beberapa kombinasi rangkaian filter pasif dengan menggunakan komponen L dan C yang telah dilakukan untuk mereduksi harmonisa pada sisi input penyearah satu fasa full bridge. Filter tersebut tidak memanfaatkan komponen R dan menggunakan teknik high pass filter pada frekuensi harmonik ke-3 untuk mereduksi harmonisa. Pada tesis ini, direncanakan filter pasif RLC dengan teknik band pass filter dan menggunakan komponen R, L dan C pada rangkaian filter. Nilai R yang digunakan mempengarahui faktor Q dari filter. Dengan teknik band pass filter diharapkan dapat memfilter frekuensi rendah dan tinggi yang tidak diharapkan dan hanya mengijinkan frekuensi fundamental. Filter pasif RLC ditempatkan pada sisi

4 4 input penyearah satu fasa full bridge untuk mereduksi harmonisa yang dihasilkan oleh penyearah tersebut. Melalui tesis ini diperlihatkan bagaimana kerja filter pasif RLC pada penyearah satu fasa full bridge dengan menggunakan: 1. kapasitor perata yang dipasang secara paralel dengan beban R (Resistor) dan 2. kapasitor perata yang dipasang secara paralel dengan beban RL (Resistor- Induktor) Seri. 1.2 Perumusan Masalah Dari uraian Latar Belakang Masalah, dirumuskan masalah sebagai berikut: 1. Penyearah satu fasa full bridge menggunakan kapasitor perata dengan beban resistor ataupun induktor akan menghasilkan arus harmonisa pada sisi input penyearah. Berdasarkan percobaan sebelumnya diketahui THD arus input dapat mencapai 169% dengan PF sebesar 0, Distorsi harmonisa yang terjadi melebihi standar IEC atau EN , maka distorsi tersebut harus dikurangi agar tidak mempengaruhi kualitas daya pada sumber AC yang menjadi input dari penyearah. 3. Untuk mereduksi harmonisa pada sisi input penyearah satu fasa full bridge dapat digunakan filter pasif RLC pada sisi input penyearah tersebut. 1.3 Batasan Masalah Sehubungan dengan banyaknya perhitungan dan teknik yang dapat digunakan untuk mereduksi harmonisa pada penyearah satu fasa full bridge, maka untuk mempermudah pembahasan dalam tesis ini, perlu dibuat batasan sebagai berikut:

5 5 1. Penyearah satu fasa full bridge tidak menggunakan trafo step down, langsung terhubung ke sumber AC. 2. Analisa harmonisa pada sisi input penyearah satu fasa full bridge. 3. Tidak membahas kualitas output dari penyearah. 4. Filter yang digunakan adalah filter pasif RLC dengan teknik band pass filter. 5. Beban penyearah satu fasa full bridge yang digunakan adalah: a. Penyearah satu fasa full bridge dengan beban R. b. Penyearah satu fasa full bridge dengan beban RL Seri. 1.4 Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui bagaimana merancang dan menganalisis teknik band pass pada filter pasif RLC dalam mengurangi harmonisa pada sisi input penyearah satu fasa full bridge. 1.5 Manfaat Penelitian 1. Melalui penelitian ini diharapkan dapat memberikan kontribusi dalam mengurangi harmonisa pada jaringan listrik AC satu fasa akibat pemakaian penyearah satu fasa full bridge. 2. Melalui simulasi pemasangan filter pasif RLC pada sisi input penyearah satu fasa full bridge, para engineer dapat mengetahui besar nilai R, L dan C yang efektif dari filter pasif RLC dalam mereduksi harmonisa pada sisi input penyearah satu fasa full bridge.