Analisis Pengaruh Peralatan Laboratorium Terhadap Kualitas Daya Pada Laboratorium Elektroteknika Dasar

Transkripsi

1 3 Analisis Pengaruh Peralatan Laboratorium Terhadap Kualitas Daya Pada Laboratorium Eletrotenia Dasar Jamhir slami Pranata Laboratorium Pendidian (PLP) Ahli Muda Laboratorium Eletrotenia Dasar Faaultas Teni Untan anon_@yahoo.com Abstract Meningatnya penggunaan beban non-linier pada pada laboratorium dapat menyebaban munculnya harmonisa yang dapat mengganggu sistem distribusi energi listri. Dengan melauan penguuran secara langsung menggunaan Flue 43B Power Quality Analyzer pada beberapa peralatan laboratorium, maa dapat dietahui bahwa harmonisa dapat memperburu ualitas daya yang dapat meningatan rugi-rugi pada sistem distribusi energi listri, sehingga terjadinya pemborosan energi. Dalam penelitian ini penguuran dilauan pada beberapa jenis peralatan laboratorium seperti osilosop, omputer, catu daya DC, dan sebagainya. Setelah diteliti, maa beban lampu hemat energi (LHE) dan omputer (PC) merupaan beban listri dengan andungan harmonisa tertinggi yaitu sebesar 8, % dan 7, %. Dengan memperecil nilai andungan arus harmonisa yang disebaban oleh beban non-linier maa aan menyebaban nilai THDi menjadi lebih ecil sehingga rugi-rugi pemaaian energi listri dapat dihindari. Keywords- harmonisa, THDi, rugi-rugi. Pendahuluan Meningatnya pertumbuhan eonomi seiring dengan semain banyanya peralatan-peralatan eletroni yang dimilii oleh suatu instansi swasta maupun mili pemerintah dalam melauan egiatan sehari-hari seperti omputer, printer, motor-listri, catu daya, maupun lampu-lampu penerangan. Peralatan laboratorium merupaan jenis beban nonlinier yang dapat menyebaban munculnya harmonisa yang dapat mengganggu sistem distribusi listri. Adanya harmonisa ini menyebaban gelombang arus dan tegangan menjadi cacat dan tida sinusoidal lagi sehingga aan beraibat pada bertambahnya rugi-rugi beban, rugi-rugi daya, serta dapat menyebaban pembebanan lebih pada awat netral. Harmonisa juga merambat e seluruh jaringan instalasi, membuat abel lebih panas, emampuan mesin/motor listri menurun, sambungan abel dan trafo menjadi lebih panas dan bisa mengaibatan ebaaran []. Oleh arena itu penggunaan peralatan laboratorium dapat menyebaban ualitas daya listri aan menjadi lebih buru aibat adanya harmonisa yang timbul dari peralatan-peralatan tersebut, sehingga pada ahirnya aan menyebaban erugian pada pemanfaatan energi listri serta dapat menyebaban rusanya peralatanperalatan yang digunaan.. Dasar Teori Distorsi harmonisa merupaan suatu fenomena yang timbul aibat terdistorsinya gelombang sinusiodal secara periodi aibat adanya beban non-linear. Beban linear adalah beban yang impedansinya selalu onstan sehingga arus selalu berbanding lurus dengan tegangan setiap watu. Beberapa contoh beban linear adalah lampu pijar, pemanas, resistor, dan lain-lain. Sedangan beban non linear adalah beban yang impedansinya tida onstan dalam setiap periode tegangan masuan, sehingga arus yang dihasilan tida berbanding lurus dengan tegangan yang diberian. Gelombang arus yang dihasilan oleh beban non linear tida sama dengan bentu gelombang tegangan sehingga terjadi cacat (distorsi)[]. Dalam sistem tenaga listri yang ideal, bentu gelombang tegangan yang disaluran e peralatan onsumen dan bentu gelombang arus yang dihasilan adalah gelombang sinus murni. Sebagai contoh freuensi dasar dari sistem elistrian di ndonesia adalah 50 Hz, maa urutan harmonisa eduanya adalah gelombang dengan freuensi 00 Hz, harmonisa etiga dengan freuensi 50 Hz dan seterusnya. Gelombang harmonisa ini aan berombinasi dengan gelombang dasarnya, sehingga terbentu gelombang cacat yang merupaan penjumlahan antara gelombang dasar dengan gelombang harmoninya [3]. Gambar. Bentu Gelombang Terdistorsi Harmonisa Standar harmonisa berdasaran standar EEE Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Electrical Power Systems.Ada dua riteria yang digunaan untu mengevaluasi distorsi harmonisa. Yaitu batasan untu harmonisa arus, dan Jurnal ELKHA Vol. 9, No, Maret 07

2 4 batasan untu harmonisa tegangan. Untu standard harmonisa arus, ditentuan oleh rasio sc / L. sc adalah arus hubung singat yang ada pada PCC (Point of Common Coupling), sedangan L adalah arus beban fundamental nominal. Sedangan untu standard harmonisa tegangan ditentuan oleh tegangan sistem yang dipaai [4]. Untu menentuan THD (total harmonic distortion) arusmenggunaanpersamaan: THD h h...() dimana : THD = THD (total harmonic distortion) arus h = arus harmonisa e-h = arus beban pada freuensi fundamental 3. Perhitungan Daya Pada Beban Non-Sinusiodal [] Di dalam sistem tenaga yang mengandung distorsi harmonisa mempunyai bentu gelombang yang nonsinusoidal dan mengalami penjumlahan freuensi dari freuensi fundamentalnya. Persamaan daya nyata S untu tegangan dan arus sinusoidal dan non-sinusoidal dapat dinyataan sebagai beriut : S V rms rms...() dimana : V rms = nilai tegangan dalam rms rms =nilaiarusdalamrms Untu beban sinusoidal, arus dan tegangan hanya mengandung freuensi fundamental saja sehingga : V rms...(3) Vrms dan dimana V dan merupaan amplitudo gelombang tegangan dan arus. Untu beban non-sinusoidal yang mengandung distorsi harmonisa persamaan (3) menjadi : hmax V rms V h...(4) h hmax rms h...(5) h dimana V h dan h merupaan amplitudo tegangan dan arus harmonisa e-h. Daya atif P dinyataan pada persamaan beriut : P T T 0 v( t) i( t) dt...(6) Persamaan (6) di atas dapat digunaan untu beban sinusoidal dan non-sinusoidal. Pada beban non-sinusoidal, perhitungan daya atif harus mengandung semua omponen harmonisa yang merupaan penjumlahan daya atif pada masing-masing harmonisa.daya reatif Q pada beban sinusoidal dinyataan pada persamaaa (7) V Q S sin sin...(7) Untu beban yang mengandung distorsi harmonisa, daya reatif Q merupaan penjumlahan dari nilai daya reatif pada masing-masing freuensi sehingga : Q V sin...(8) 4. Hasil dan Pembahasan 4.. Penguuran Daya, Cos ϕ, dan THD untu mengetahui berapa besar andungan harmonisa tegangan dan arus yang ditimbulan oleh peralatan listri pada laboratorium, maa dilauan penguuran pada bebarapa jenis peralatan seperti pada tabel beriut : Tabel. Hasil Penguuran Peralatan Laboratorium Nama Alat Daya Atif (W) Daya Nyata (VA) Cos ϕ VTHD (%) THD (%) Osilosop Komputer UPS Catu Daya DC Water Dispenser Mesin Bor LHE 40W Fluoresen 40W Pijar 40W Metode Penguuran Penguuran dilauan secara langsung pada beberapa peralatan laboratorim dengan menggunaan alat uur Flue 43B Power Quality Analyzer yang dilauan di laboratorium seperti pada gambar beriut : Gambar. Penguuran Osilsop Gambar. Penguuran Komputer (PC) Jurnal ELKHA Vol. 9, No, Maret 07

3 5 Gambar 3. Penguuran UPS Gambar 9. Penguuran Lampu Pijar 40W 4.3. Analisis Harmonisa Peralatan Laboratorium Hasil analisis terhadap hasil penguuran peralatanperalatan laboratorium dapat dijelasan seperti beriut ini. a. Peralatan Osilosop Gambar 4. Penguuran Catu Daya DC Gambar 5. Penguuran Water Dispenser Gambar 0. Daya dan Spetrum Harmonisa Osilosop Pada beban osilosop menghasilan THDi sebesar 53,7 % dan arus 0,55 A yang menghasilan spetrum harmonisa dengan harmonisa etiga yang dominan emudian terus turun untu harmonisa selanjutnya. b. Peralatan Komputer Gambar 6. Penguuran Mesin Bor Gambar. Daya dan Spetrum Harmonisa Komputer Pada beban omputer yang terdiri atas CPU, monitor dan UPS menghasilan THDi sebesar 7, % dengan arus,06 A yang menghasilan spectrum harmonisa dengan harmonisa etiga yang dominan emudian terus turun untu harmonisa selanjutnya. c. Peralatan UPS Gambar 7. Penguuran LHE 40W Gambar.DayadanSpetrumHarmonisa UPS Pada beban UPS menghasilan THDisebesar 5,6 % dengan arus 0,33 A yang menghasilan spectrum harmonisa dengan harmonisa etiga yang dominan emudian terus turun untu harmonisa selanjutnya. Gambar 8. Penguuran Fluoresen 40W Jurnal ELKHA Vol. 9, No, Maret 07

4 6 d. Peralatan Catu Daya DC h. Lampu Fluoresen 40W Gambar3.Daya dan Spetrum Harmonisa Catu Daya DC Pada beban catu daya DC menghasilan THDi sebesar 38,0 % dengan arus 0,99 A yang menghasilan spectrum harmonisa dengan harmonisa etiga yang dominan emudian terus turun untu harmonisa selanjutnya. e. Peralatan Water Dispenser Gambar7.Daya dan Spetrum Harmonisa Lampu Fluoresen 40W Pada beban lampu fluoresen menghasilan THDi sebesar 7,0 % dengan arus0,38 A dimana beban ini termasu beban dengan bentu gelombang arusnya hamper tida mengalami distorsi (sinusoidal) sehingga hamper tanpa harmonisa (THDi mendeati nol). Hal ini disebaban arena lampu fluoresen jenis ini menggunaan ballas onvensional, sehingga hanya aan mengaibatan fator daya menjadi rendah aibat adanya pergeseran fasa antara arus dan tegangan aibat indutor ballas dan buan arena harmonisa. i. Lampu Pijar 40W Gambar 4. Daya dan Spetrum Harmonisa Dispenser Pada beban dispenser menghasilan THDi sebesar 9,8 % dengan arus,54 A dimana beban ini termasu beban dengan bentu gelombang arusnya hampir tida mengalami distorsi (sinusoidal) sehingga hampir tanpa harmonisa (THDi mendeati nol) dengan fator daya. f. Peralatan Mesin Bor Gambar5. Daya dan Spetrum Harmonisa MesinBor Pada beban mesin bor menghasilan THDi sebesar 3,9 % denganarus,3 A dimana beban ini termasu beban dengan bentu gelombang arusnya hamper tida mengalami distorsi (sinusoidal) sehingga hamper tanpa harmonisa (THDi mendeati nol). Beban ini mempunyai fator daya yang rendah aibat dari beban indutor yang menyebaban terjadinya pergeseran fasa antara arus dan tegangan. g. Lampu Hemat Energi (LHE) 40W Gambar6. Daya dan Spetrum Harmonisa LHE 40W Pada beban lampu hemat energy menghasilan THDi sebesar 8, % dengan arus,54 A yang menghasilan spectrum harmonisa dengan harmonisa etiga yang dominan emudian terus turun untu harmonisa selanjutnya. Gambar8. Daya dan Spetrum Harmonisa Lampu Pijar 40W Pada beban lampu pijar menghasilan THDi sebesar,7 % dengan arus 0,59 A dimana beban ini mempunyai bentu gelombang yang tida mengalami distorsi (sinusoidal) dengan factor daya, sehingga dapat dianggap sebagai beban tanpa harmonisa (THDi sama dengan nol). 5. Kesimpulan Berdasaran hasil dari penelitian yang telah dilauan pada beberapa jenis peralatan laboratorium maa dapat diambil beberapa esimpulan sebagai beriut :. Sebagian besar peralatan laboratorium merupaan beban non-linear dengan sistem SMPS (switch mode power supply) seperti osilosop, omputer, catu daya DC, dan beban sejenisnya yang dapat menimbulan harmonisa yang dapat memperburu ualitas daya, yaitu menimbulan rugi-rugi pada sistem distribusi energi listri.. Harmonisa arus pada lampu hemat energi (LHE) didominasi oleh harmonisa arus orde e-3 yaitu sebesar 3x50 Hz = 50 Hz dengan arus harmonisa paling besar yaitu sebesar 8,%. 3. Dengan memperecil andungan arus harmonisa yang disebaban oleh beban non-liner ( h ) aan menyebaban nilai THD menjadi lebih ecil sehingga rugi-rugi pemaaian daya listri dapat diurangi sehingga dapat menghemat penggunaan energi listri. Jurnal ELKHA Vol. 9, No, Maret 07

5 7 Referensi [] Roger, C.D., McGranaghan, MF., Beaty, H.W., Santoso, S., (00) : Electrical Power System Quality, Hal : 73, NewYor, McGraw-Hill. [] Diy,.N., Amien, S., (05) : Studi Perbandingan Beban Linear dan Non Linear Terhadap Kinerja Generator Sinron Tiga Phasa, Singuda EnsiomVol. No. 3, DTE FT, Universitas Sumatera Utara (USU). [3] rman, (04) : Penurunan Konsumsi Daya (VA) Peralatan Listri Rumah Tangga Dengan Meredusi Distorsi Harmonisa Menggunaan Single Tuned Filter, Tesis Program Magister Teni Eletro, Universitas Tanjungpura, Pontiana. [4] EEE Std (99) : EEE Recommended Practices and Requerements for Harmonic Control in Electrical Power Systems, EEE, New Yor. [5] Jos Arrillaga., Watson, N.R., ((003) : Power System Harmonics, University of Canterbury, Christchurch, New Zealand. [6] Syafrudin Masri, (004) : Analisa Kualitas Daya Sistem Distribusi Tenaga Listri Perumahan Modern, Jurnal Reayasa Eletria Vol. 3 No., Universiti Sains Malaysia. Biografi Jamhir slami, lahir di Singawang pada tanggal Juni 97.Gelar S- diperoleh dari Universitas Tanjungpura (Untan) Pontiana pada tahun 005. Tahun 009 menyelesaian program Magister (S-) dalam bidang Manajemen Energi dari Universitas Tanjungpura Pontiana. Seja tahun 996 hingga searang menjadi pranata laboratorium pendidian (PLP) pada laboratorium Eletrotenia Dasar Jurusan Teni Eletro Faultas Teni Untan. Bidang eahlian yang diminati nstalasi Listri dan Eletronia. Jurnal ELKHA Vol. 9, No, Maret 07