Feedback

Mengurangi Harmonisa Pada Penyearah Satu Fasa Dengan Filter Induktor

Informasi dokumen
MENGURANGI HARMONISA PADA PENYEARAH SATU FASA DENGAN FILTER INDUKTOR TESIS Oleh: SATRIA GINTING 087034018/MTE FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011 Universitas Sumatera Utara MENGURANGI HARMONISA PADA PENYEARAH SATU FASA DENGAN FILTER INDUKTOR TESIS Untuk Memperoleh Gelar Magister Teknik Dalam Program Studi Magister Teknik Elektro Pada Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara Oleh: SATRIA GINTING 087034018/MTE FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011 Universitas Sumatera Utara Judul Penelitian Nama Mahasiswa Nomor Induk Program Studi : MENGURANGI HARMONISA PADA PENYEARAH SATU FASA DENGAN FILTER INDUKTOR : Satria Ginting : 087034018 : Magister Teknik Elektro Menyetujui Komisi Pembimbing : ( Prof. Dr. Ir. Usman Baafai ) Ketua Ketua Program Studi, (Prof.Dr.Ir.Usman Baafai) ( Ir. Ashuri, MT ) Anggota Dekan, (Prof.Dr.Ir.Bustami Syam,MSME) Universitas Sumatera Utara Telah Diuji Pada Tanggal : 16 Juni 2011 PANITIA PENGUJI TESIS Ketua : Prof. Dr. Ir. Usman Baafai Anggota : 1. Ir. Ashuri, MT 2. Ir. Riswan Dinzi, MT 3. Ir. Suprapto, MT 4. Dr. Eng Ariadi Hazmi Universitas Sumatera Utara ABSTRAK Perkembangan elektronik yang dewasa ini cukup pesat telah menghasilkan banyak peralatan elektronik baik untuk kebutuhan rumah tangga, perkantoran maupun industri. Umumnya peralatan ini membutuhkan catu daya sumber tegangan arus searah, sementara catu daya yang tersedia merupakan sumber tegangan arus bolak balik. Oleh karena itu, dibutuhkan penyearah (rectifier) yang berfungsi mengubah sumber tegangan arus bolak balik yang ada menjadi sumber tegangan arus searah. Namun, pemakaian peralatan penyearah ini, menghasilkan distorsi pada bentuk gelombang arus, yang dikenal dengan harmonisa yang dapat mengganggu kerja peralatan listrik lainnya, yang terpasang pada sumber tegangan yang sama. Jadi, haruslah diupayakan agar harmonisa yang dibangkitkan oleh penyearah sekecil mungkin dibawah standar yang diizinkan. Banyak metoda yang dapat dilakukan untuk mengurangi harmonisa yang dibangkitkan oleh penyearah. Salah satu cara adalah dengan menggunakan filter induktor pada sisi inputnya. Pada penyearah dengan beban resistif sebesar 125Ω, dengan kapasitor perata sebesar 204 uF, menghasilkan arus harmonisa ke tiga sebesar 3,62 Amper. Setelah dipasang filter induktor sebesar 159 mH, menghasilkan arus harmonisa ke tiga sebesar 0,59 Amper. Sedang menurut standard IEC-1000-3-2, arus harmonisa ketiga yang diizinkan adalah sebesar 2,3 Amper. Kata kata kunci : penyearah, filter induktor, beban resistif Universitas Sumatera Utara ABSTRACT Electronics which is highly developed nowdays has produced numerous appliances for household, offices, and industry. Basically, these appliances need a direct current power supply although now only one alternating current power supply is available. Therefore, a rectifier which can convert an alternating current power supply to a direct current power supply will be needed. However, the use of this rectifier will cause distortion in the form of current waves which are called harmonics. This harmonics can hamper the work of the other electric devices which are attached to the same power source. Therefore, it is recommended that the harmonics generated by rectifiers should be as small as possible and should be under the legal standard. There are many methods to reduce the harmonics generated by rectifiers. One of them is by using inductor filter on its input side. The rectifiers with resistive load of 125 Ώ and the capacitor reducing ripples of 204 uF produce the third harmonics current of 3.62 amperes. The installed inductor filter of 159 mH produces the third harmonics current of 0.59 ampere. According to IEC-1000-3-2 standard, the allowed third harmonics current is 2.3 amperes. Keywords : rectifier, inductor filter, resistive load Universitas Sumatera Utara KATA PENGANTAR Alhamdulillah segala puji dan syukur bagi Allah SWT karena telah diberi izinNYA untuk menyelesaikan tesis ini dengan baik sekali dalam judul MENGURANGI HARMONISA PADA PENYEARAH SATU FASA DENGAN FILTER INDUKTOR Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Prof. Dr. Ir. Usman Baafai, selaku ketua komisi pembimbing, Bapak Ir. Ashuri, MT selaku anggota komisi pembimbing yang dengan penuh sabar, arif dan bijaksana memberikan bimbingan, petunjuk dan arahan serta dorongan kepada penulis. Bapak Ir. Riswan Dinzi, MT, Ir. Suprapto, MT dan Dr.Eng Ariadi Hazmi selaku pembanding utama tesis ini. Juga kepada semua rekan-rekan sesama siswa angkatan pertama tahun akademik 2008/2009 Program Studi Magister Teknik Elektro FT USU Medan, yang selama ini cukup lelah berdiskusi, saya haturkan terima kasih. Dan terima kasih juga kepada Siska Yana, yang turut berpartisipasi besar dan banyak memberi masukan dalam menyelesaikan penelitian tesis ini. Penulis menyadari masih ada kekurangan dalam tulisan ini, namun penulis mengharapkan tulisan ini dapat memenuhi persyaratan yang diperlukan untuk suatu tesis dalam Program Studi Magister Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Akhir kata penulis berharap tulisan ini dapat bermanfaat bagi yang membacanya, dan menambah pengetahuan dibidang harmonisa pada penyearah dan Universitas Sumatera Utara terimakasih saya kepada semua pihak yang dalam hal ini tidak mungkin saya sebutkan satu persatu. Semoga ALLAH SWT melimpahkan rahmat, taufiq dan hidayahnya kepada kita semua. Amin. Medan, Juni 2011 Hormat saya, Satria Ginting Universitas Sumatera Utara DAFTAR RIWAYAT HIDUP Saya yang bertanda tangan dibawah ini, Nama : Satria Ginting Tempat / Tanggal Lahir : Medan/ 14 Mei 1960. Jenis Kelamin : Laki - Laki Agama : Islam Bangsa : Indonesia Alamat : JL. Amaliun Gg. Perdamaian No. 1ª Medan. Menerangkan dengan sesungguhnya, bahwa : PENDIDIKAN 1. Tamatan SDN n0. 31, Medan Tahun 1972 2. Tamatan SMPN VI, Medan Tahun 1975 3. Tamatan SMAN IV, Medan Tahun 1979 4. Tamatan Teknik Elektro USU Tahun 1985. Universitas Sumatera Utara PEKERJAAN 1. Staf Pengajar pada Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik USU sejak 1 Maret 1989 sampai dengan sekarang. PENGHARGAAN 1. Tahun 2. Tahun Demikian riwayat hidup ini saya buat dengan sebenarnya untuk dapat dipergunakan sebagaimana mestinya. Medan, Juni 2011 Tertanda, Satria Ginting Universitas Sumatera Utara DAFTAR ISI Halaman ABSTRAK . i ABSTRACT . ii KATA PENGANTAR . iii DAFTAR RIWAYAT HIDUP . v DAFTAR ISI . vii DAFTAR TABEL . ix DAFTAR GAMBAR . x BAB 1 PENDAHULUAN . 1 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. Latar Belakang . Rumusan Masalah . Batasan Masalah . Tujuan Penelitian . Manfaat Penelitian . 1 9 10 10 10 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA . 12 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. Harmonisa . Sumber-Sumber Harmonisa . Batasan Harmonisa . Penyearah Dioda . 2.4.1. Karakteristik dioda . 2.4.2. Penyearah gelombang penuh . 2.4.3. Penyearah dengan kapasitor perata . 2.5. Filter Harmonisa . 2.6. Perhitungan Kapasitor . 2.7. Perhitungan Induktor . 12 13 14 19 20 25 29 31 33 36 Universitas Sumatera Utara 2.7.1. Mode konduksi yang tidak kontiniu . 2.7.2. Mode konduksi yang kontiniu . 2.8. Sudut Konduksi . 37 40 42 BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN . 44 3.1. Umum . 3.2. Menentukan Nilai Kapasitor C . 3.4. Menentukan Nilai Filter Induktor L . 44 47 50 BAB 4 HASIL SIMULASI DAN AALISIS. . 4.1. Hasil simulasi. 4.2. Analisis hasil. 54 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN . 58 5.1. Kesimpulan . 5.2. Saran . 58 59 DAFTAR PUSTAKA . 61 54 55 Universitas Sumatera Utara DAFTAR TABEL Nomor Judul Halaman 1.1. Besar THD hasil simulasi untuk harga L yang berbeda-beda . 5 2.1. Batasan arus harmonisa untuk peralatan kelas A . 16 2.2. Batasan arus harmonisa untuk peralatan kelas B . 17 2.3. Batasan arus harmonisa untuk peralatan kelas C . 17 2.4. Batasan arus harmonisa untuk peralatan kelas D . 18 2.5. Batas arus harmonisa untuk kelas A dan kelas D . 19 2.6. Pembangkitan harmonisa pada beberapa tipe penyearah . 24 3.1. Nilai arus harmonisa sebelum dipasang filter . 50 3.2. Nilai arus harmonisa setelah dipasang filter . 53 4.1. Perbandingan harmonisa sebelum dan sesudah dipasang filter . 56 Universitas Sumatera Utara DAFTAR GAMBAR Nomor Judul Halaman 1.1. Mengurangi harmonisa dengan control circuit . 2 1.2. Bentuk gelombang arus . 3 1.3. Bentuk spektrum arus . 4 1.4. Rangkaian simulasi penyearah satu fasa gelombang penuh dengan dioda . 5 1.5. Penyearah dengan kapasitor perata . 6 1.6. Penyearah dengan filter L-C paralel . 7 1.7. Penyearah dengan filter L-C seri . 7 1.8. Pennyearah dengan filter passive wave shapping methode . 8 1.9. Prinsip dari fiter daya aktif . 9 2.1. Bentuk gelombang arus dan tegangan . 12 2.2. Perubahan bentuk gelombang akibat adanya harmonisa . 14 2.3. Konstruksi bahan pada dioda . 19 2.4. Simbol dioda pada rangkaian . 20 2.5. Proses bias dari diode . 21 2.6. Karakteristik V-I dari dioda . 22 2.7. Penyearah satu fasa gelombang penuh dengan dioda . 25 2.8. Bentuk gelombang input penyearah . 25 Universitas Sumatera Utara 2.9. Bentuk gelombang tegangan output penyearah . 26 2.10. Penyearah dengan kapasitor perata C . 29 2.11. Bentuk gelombang arus dan tegangan . 29 2.12. Interval pengisian dan pengosongan kapasitor . 30 2.13. Filter harmonisa dengan L-C-R paralel pada sisi input . 32 2.14. Filter harmonisa dengan pemasangan L pada sisi input dan output . 32 2.15. Filter harmonisa dengan L-C-R seri pada sisi input . 32 2.16. Filter harmonisa dengan L seri pada sisi input . 33 2.17. Rangkaian ekivalen saat pengisian dan pengosongan . 34 2.18. Pemasangan Induktor pada sisi input penyearah . 36 2.19. Bentuk gelombang arus dan tegangan pada kondisi dcm . 37 2.20. Bentuk gelombang tegangan dan arus untuk mode ccm . 41 2.21. Turn on θ 1 dan . 43 turn off θ2 sebagai fungsi ρL 3.1. 44 Rangkaian penyearah untuk simulasi . 3.2. 46 Diagram alir pelaksanaan penelitian . 3.3. 48 Rangkaian simulasi penyearah dengan kapasitor perata . 3.4. 49 Bentuk gelombang arus pada sisi input penyearah tanpa filter induktor . 3.5. 49 Bentuk spektrum arus input . 3.6. 51 Rangkaian simulasi penyearah dengan filter induktor L=159,6mH . 3.7. 52 Bentuk gelombang arus pada sisi input penyearah . Universitas Sumatera Utara 3.8. 52 Bentuk spektrum arus input . 4.1. 55 Besar THDi sebelum dan sesudah dipasang filter . 4.2. 56 Perbandingan arus dalam bentuk spektrum . Universitas Sumatera Utara ABSTRAK Perkembangan elektronik yang dewasa ini cukup pesat telah menghasilkan banyak peralatan elektronik baik untuk kebutuhan rumah tangga, perkantoran maupun industri. Umumnya peralatan ini membutuhkan catu daya sumber tegangan arus searah, sementara catu daya yang tersedia merupakan sumber tegangan arus bolak balik. Oleh karena itu, dibutuhkan penyearah (rectifier) yang berfungsi mengubah sumber tegangan arus bolak balik yang ada menjadi sumber tegangan arus searah. Namun, pemakaian peralatan penyearah ini, menghasilkan distorsi pada bentuk gelombang arus, yang dikenal dengan harmonisa yang dapat mengganggu kerja peralatan listrik lainnya, yang terpasang pada sumber tegangan yang sama. Jadi, haruslah diupayakan agar harmonisa yang dibangkitkan oleh penyearah sekecil mungkin dibawah standar yang diizinkan. Banyak metoda yang dapat dilakukan untuk mengurangi harmonisa yang dibangkitkan oleh penyearah. Salah satu cara adalah dengan menggunakan filter induktor pada sisi inputnya. Pada penyearah dengan beban resistif sebesar 125Ω, dengan kapasitor perata sebesar 204 uF, menghasilkan arus harmonisa ke tiga sebesar 3,62 Amper. Setelah dipasang filter induktor sebesar 159 mH, menghasilkan arus harmonisa ke tiga sebesar 0,59 Amper. Sedang menurut standard IEC-1000-3-2, arus harmonisa ketiga yang diizinkan adalah sebesar 2,3 Amper. Kata kata kunci : penyearah, filter induktor, beban resistif Universitas Sumatera Utara ABSTRACT Electronics which is highly developed nowdays has produced numerous appliances for household, offices, and industry. Basically, these appliances need a direct current power supply although now only one alternating current power supply is available. Therefore, a rectifier which can convert an alternating current power supply to a direct current power supply will be needed. However, the use of this rectifier will cause distortion in the form of current waves which are called harmonics. This harmonics can hamper the work of the other electric devices which are attached to the same power source. Therefore, it is recommended that the harmonics generated by rectifiers should be as small as possible and should be under the legal standard. There are many methods to reduce the harmonics generated by rectifiers. One of them is by using inductor filter on its input side. The rectifiers with resistive load of 125 Ώ and the capacitor reducing ripples of 204 uF produce the third harmonics current of 3.62 amperes. The installed inductor filter of 159 mH produces the third harmonics current of 0.59 ampere. According to IEC-1000-3-2 standard, the allowed third harmonics current is 2.3 amperes. Keywords : rectifier, inductor filter, resistive load Universitas Sumatera Utara BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Dewasa ini peralatan elektronika daya cukup berkembang dengan pesat. Hal ini terlihat dengan semakin banyaknya penggunaan peralatan elektronik baik pada rumah tangga, perkantoran maupun industri. Seperti kita ketahui bahwa peralatan tersebut membutuhkan catu daya sumber tegangan arus searah sementara catu daya yang tersedia adalah sumber tegangan arus bolak balik. Oleh karena itu, dibutuhkan alat yang dapat mengkonversi sumber tegangan arus bolak balik menjadi sumber tegangan arus searah yang dikenal juga dengan Penyearah atau Rectifier. Khusus untuk peralatan rumah tangga maupun perkantoran umumnya menggunakan penyearah satu fasa gelombang penuh dengan dioda. Catu daya seperti ini umumnya menggunakan 4 (empat) buah dioda hubungan jembatan. Untuk mendapatkan bentuk gelombang searah yang lebih rata dengan nilai tegangan Catatan: Melalui Persamaan (2.38), dapat dilihat bahwa output penyearah satu fasa full bridge mengandung harmonisa genap dan harmonisa kedua lebih dominan dengan frekuensi 100 Hz. c. Penyearah satu fasa full bridge dengan tapis kapasitor [16] 1. Kerja penyearah satu fasa full bridge dengan kapasitor perata. Penyearah dengan kapasitor perata seperti pada Gambar 2.11 dikenal juga dengan penyearah pasif, dimana rangkaian penyearah hanya terdiri atas komponen pasif kapasitor dan dioda. Kapasitor perata sebenarnya lebih menghasilkan masalah daripada solusi, karena pada arus input dari filter banyak mengandung harmonisa. Pada masa lalu, penggunaan kapasitor perata pada penyearah satu fasa full bridge dibenarkan dalam perangkat yang beroperasi di kisaran daya rendah (sekitar beberapa ratus watt), karena jumlah perangkat tersebut tidak besar. Beberapa tahun terakhir, Universita Sumatera Utara 29 penggunaan kapasitor perata pada penyearah satu fasa full bridge dalam peralatan elektronik semakin berkembang dan beroperasi pada saluran listrik yang sama dan secara bersamaan. Oeh karena itu perlu dipertimbangkan kandungan harmonisa yang ditimbulkan pada arus input penyearah, bahkan untuk penggunaan perangkat dengan daya rendah. D4 D1 AC D3 D2 C1 R Gambar 2.11.Rangkaian Penyearah satu fasa full bridge dengan kapasitor perata. Dari Gambar 2.12 dapat dilihat perubahan yang terjadi pada sinyal keluaran setelah kapasitor, adapun yang terjadi pada penyearah jembatan gelombang penuh awalnya kapasitor tidak bermuatan, pengisian kapasitor (energized) pada 0 s/d t2 ( = /2) hingga mencapai Vm kemudian ketika tegangan sumber mulai turun, kapasitor melepas muatan (discharge) ke beban R dan saat bersamaan dioda D1 dan D3 juga off. Pada saat t2 s/d t3 semua dioda menjadi off. Pada waktu t3 s/d t4 D2 dan D4 on dan kembali kapasitor diberikan muatan hingga mencapai Vmpada t4 ( = 3 ) dan setelah itu kembali kapasitor melepas muatannya ke beban R. 2 Universita Sumatera Utara 30 p 2p Vm Vm DVR Gambar 2.12 Bentuk gelombang penyearah (a) Sinyal masukan tegangan penyearah (b) Sinyal keluaran sebelum kapasitor (c) sinyal keluaran setelah kapasitor. 2. Menentukan nilai kapasitas kapasitor perata. Proses pengisian dan pengosongan kapasitor pada penyearah jembatan gelombang penuh diatas sangat bergantung kepada besarnya nilai resistor dari beban dan kapasitansi kapasitor yang terpasang pada rangkaian. Tegangan charging kapasitor pada t1-t2: ℎ = sin ≈ 1 − − (2.39) Tegangan discharging kapasitor pada t2-t3: Universita Sumatera Utara 31 ℎ = − (2.40) ∆VR dikenal sebagai tegangan ripple atau komponen sinyal AC yang effective, besar ripple ∆VR dapat dihitung dengan estimasi Deret Taylor untuk tegangan kapasitor saat discharge (Vout R minimal setelah pengosongan kapasitor). Deret Taylor, untuk ≪ 1 → − ≈ 1 − . Bila nilai t (t3-t2) jauh lebih kecil dari RC maka nilai t/RC jauh lebih kecil dari 1 dan nilai Vdischarge menjadi: ℎ = 1 − (2.41) Bila besar t = t3 –t2 ≈ T/2 maka: ℎ = 1 − 2 → ℎ = 1 − 2 1 ℎ = 1 − 2 1 (2.42) Besarnya ∆adalah: ∆ = − ℎ → ∆ = − 1 − 2 1 ∆ = 2 → ∆ = 2 (2.43) Besarnya tegangan DC pada penyearah satu fasa full bridge dengan menggunakan tapis kapasitor sebesar tegangan rata-rata pada beban, yaitu: = = − ∆ 2 = 1 − 4 1 = = ∆ → 22 = 4 2 .. . (2.44) (2.45) Universita Sumatera Utara 32 = → = 4 2 .. 1 − 4 1 = 1 2 4 .. −1 (2.46) Nilai C yang digunakan dapat ditentukan dengan terlebih dahulu menentukan besar RF yang diharapkan dari penyearah dan besar R yang digunakan. 2 4 . . −1 1 = → 2 4 . . − 1 2 = 2 4 . . = 1 + 2→ = 1 + 2 2 4 . 12 = . 2 4 . + 2 4 . = 1 4 . 1+ 1 . 2 (2.47) 3. Hubungan kapasitas kapasitor perata dengan harmonisa pada penyearah satu fasa full bridge. Pada rangakaian penyearah satu fasa full bridge, besar ripple berbanding terbalik dengan harmonisa yang ditimbulkan pada saluran daya input. Bila ripple yang dihasilkan rendah dengan pemakaian kapasitas kapasitor yang tinggi akan menghasilkan kandungan harmonisa yang tinggi pada arus input. Hal ini dapat kita lihat pada Gambar 2.13, 2.14 dan 2.15, hasil simulasi penyearah satu fasa full bridge dengan menggunakan dua buah nilai kapasitas kapasitor yang berbeda dan daya beban konstan [17]. Universita Sumatera Utara 33 Gambar 2.13 Simulasi teganan input dan gelombang arus input dari penyearah satu fasa full bridge dengan kapasitas kapasitor perata CO = 68 µF dan CO = 470 µ F. Gambar 2.14 bentuk gelombang tegangan yang dihasilkan oleh kapasitor perata. Universita Sumatera Utara 34 (a) (b) Gambar 2.15 Spektrum arus pada saluran daya input penyearah satu fasa full bridge dengan nilai kapasitas kapasitor perata CO = 68 µ F dan CO = 470 µ F. e. Rangkaian full bridge dengan beban RL seri Pada Gambar 2.16.a. menunjukkan adanya beban motor DC dengan beban induktif yang sangat tinggi dan bekerja seperti sebuah filter dalam mengurangi arus ripple dari beban. Universita Sumatera Utara 35 D4 D1 AC D3 D2 L R Gambar 2.16 (a).Penyearah satu fasa full bridge dengan beban RL Seri (b). Bentuk gelombang tegangan dan arus Dari bentuk gelombang tegangan dan arus pada Gambar 2.16.b, dengan deret fourier persamaan arus input adalah: = + ∞=1,3, cos + sin . (2.48) dimana = 1 2 2 0 = 1 2 2 0 = 0 . 2 1 = 0 cos ∴ = 2 0 cos = 0 2 1 = 0 sin (2.49) (2.50) Universita Sumatera Utara 36 ∴ = 2 0 sin = 4 . (2.51) Substitusi Persamaan (2.50) dan Persamaan (2.51) ke dalam Persaman (2.48), untuk menghasilkan nilai arus input. = 4 ∞ sin =1,3,5,. . (2.52) Nilai RMS arus input, komponen fundamental adalah: Nilai RMS arus input adalah: 1 = 4 2 = 0,9 (2.53) = 4 2 ∞=1,3,5, 1 2 1 2 = . (2.54) = 2 1 2 2 1 2 −1 1 = 0,9 − 1 = 0,4843 THD = 48,43% . (2.55) merupakan displacement angle yang dibentuk antara komponen fundamental arus input dan tegangan. = 0, DF = Cos = 1 dan faktor daya besarnya adalah: = 1 cos = 0,9 = 0,9 ( ) . (2.56) Berdasarkan beban yang diterapkan pada output penyearah satu fasa full bridge baik adanya kapasitor perata maupun pemasangan beban RL Seri akan menghasilkan harmonisa pada sisi input. Dengan terjadinya distorsi harmonisa pada gelombang input maka diperlukan filter harmonisa untuk mereduksi harmonisa yang terjadi agar tidak mengganggu kualitas daya listrik input. Universita Sumatera Utara 37 2.7. Resonansi Pada rangkaian listrik, resonansi terjadi bila rangkaian mengandung L dan C, dimana besar reaktansi XL = XC [18]. = → = 1 . (2.57) Frekuensi resonansi besarnya dapat ditentukan berdasarkan Persamaan (2.58) berikut: 2 = 1 2 → = 1 2 . (2.58) Harmonisa pada frekuensi resonansi dibagi menjadi dua bagian, yaitu: a. Resonansi Seri Resonansi Seri untuk rangkaian RLC, dimana ketiga komponen terpasang seri. Impedansi seri adalah: =+ + 1 → =+ + 1 . (2.59) Pada saat resonansi: = 1 → 2 = 1 Frekuensi resonansi seri adalah: = 1 → = 1 2 . (2.60) b. Resonansi Paralel, Resonansi paralel pada rangkaian RLC, dimana ketiga komponen R,L dan C terpasang shunt pada jaringan. Impedansi paralel adalah: Universita Sumatera Utara 38 1 = 11 1 = + + = 1 + + 1 → = 1 + + 1 . (2,61) Frekuanesi pada saat resonansi: = 1 → = 1 2 . (2.62) Pada saat resonansi paralel, arus pada rangkaian minimum dan tegangannya akan maksimum. 2.8. Faktor Daya a. Faktor daya dalam sistem daya dengan harmonisa Konsep faktor daya berasal dari kebutuhan akan efisiensi beban menggunakan arus yang ditarik dari sistem listrik AC [19]. Bila beban induktif yang dipasang pada sistem listrik AC seperti pada Gambar 2.17. I rms R ` AC Vsin ωt Motor Load (Linear) Gambar 2.17.Sistem Daya dengan Beban RL Seri. Nilai tegangan dan arus beban pada frekuensi dasar adalah: = sin + 1 . (2.63) = sin + 1 Scope + - v V-DC Universitas Sumatera Utara o Tegangan output (Vdc) x 104Selected signal: 5 cycles. FFT window (in red): 3 cycles 6 4 2 0 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 Time (s) o Arus output (Idc) 20 15 10 5 0 Selected signal: 5 cycles. FFT window (in red): 3 cycles 0.02 0.04 0.06 Time (s) 0.08 0.1 Universitas Sumatera Utara Lampiran 7 Hasil simulasi menggunakan Matlab/simulink pada penyearah terkendali satu fasa full converter sebelum dipasang filter untuk beban R= 20 Ω, L=0,2 H. o Bentuk rangkaian Vs =220 V f = 50 Hz + - v Vs Vca + - v Vca1 + i - Is alpha_deg AB BC pulses signal_fulsa CA 0 Block alpha_deg AB BC pulses CA 0 Block 0.1 g + A B C g + A B C + i - IDC R=20 ohm L=0,2 H + - v VDC Scopepenuh Discrete, Ts = 5e-005 s. powergui o Arus input (is) Selected signal: 5 cycles. FFT window (in red): 3 cycles 10 0 -10 0 0.02 0.04 0.06 Time (s) 0.08 0.1 Universitas Sumatera Utara o Tegangan output (Vdc) 300 200 100 0 0 Selected signal: 5 cycles. FFT window (in red): 3 cycles 0.02 0.04 0.06 Time (s) 0.08 0.1 o Arus output (Idc) Selected signal: 5 cycles. FFT window (in red): 3 cycles 10 5 0 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 Time (s) Universitas Sumatera Utara Lampiran 8 Hasil simulasi menggunakan Matlab/simulink pada penyearah PWM satu fasa full bridge sebelum dipasang filter untuk beban R= 20 Ω, L=0,2 H. o Bentuk rangkaian R=0,01 Ohm, L=1 mH Vs= 220 V f = 50 Hz + i - I-AC [G1] [G3] gC E IGBT1 gC E IGBT3 + i - I-DC + - v Scope1 R=20 Ohm L=0,2 mH V IGBT [G4] [G2] gC E IGBT4 gC E IGBT2 [G1] Discrete PWM Generator [G3] 4 pulses Pulses [G2] [G4] o Arus input (is) 50 0 -50 0 Selected signal: 5 cycles. FFT window (in red): 3 cycles 0.02 0.04 0.06 Time (s) 0.08 0.1 + - v V-DC Scope Discret e, Ts = 2e- 006 s. powergui Universitas Sumatera Utara o Tegangan output (Vdc) x 104Selected signal: 5 cycles. FFT window (in red): 3 cycles 6 4 2 0 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 Time (s) o Arus output (Idc) 10 8 6 4 2 0 Selected signal: 5 cycles. FFT window (in red): 3 cycles 0.02 0.04 0.06 Time (s) 0.08 0.1 Universitas Sumatera Utara Lampiran 9 Hasil simulasi menggunakan Matlab/simulink pada penyearah terkendali satu fasa full converter setelah dipasang filter LCL untuk beban R= 5 Ω. o Bentuk rangkaian Vs=220 V f=50 Hz + - v Vca Vs + - v Vca1 + i - Is Rg=10 Ohm,Rg=0,127 H alpha_deg AB BC pulses CA 0 Block Cf=2,64 uF Rd=10 ohm R=10 Ohm, L=0,038 H alpha_deg AB BC pulses CA 0 Block 88 g A + + i - IDC B - C + - v VDC g + A B - C R=5 Ohm Scopepenuh Discrete, Ts = 5e-005 s. powergui o Arus input (is) 40 20 0 -20 0 Selected signal: 5 cycles. FFT window (in red): 3 cycles 0.02 0.04 0.06 Time (s) 0.08 0.1 Universitas Sumatera Utara o Tegangan output (Vdc) 200 150 100 50 0 Selected signal: 5 cycles. FFT window (in red): 3 cycles 0.02 0.04 0.06 Time (s) 0.08 0.1 o Arus output (Idc) 40 30 20 10 0 Selected signal: 5 cycles. FFT window (in red): 3 cycles 0.02 0.04 0.06 Time (s) 0.08 0.1 Universitas Sumatera Utara Lampiran 10 Hasil simulasi menggunakan Matlab/simulink pada penyearah PWM satu fasa full bridge setelah dipasang filter LCL untuk beban R= 5 Ω. o Bentuk rangkaian Vs= 220 V f = 50 Hz + i - I-AC [G1] Rg=10 Ohm,Lg=0,048 H R=10 Ohm,L=0,008H Cf=2,64 uF Rd=10 Ohm gC E [G3] IGBT1 gC E IGBT3 + - v V IGBT Scope1 + i - I-DC R=5 Ohm [G4] [G2] gC IGBT4 E gC IGBT2 E [G1] Discrete PWM Generator [G3] 4 pulses Pulses [G2] [G4] + - v V-DC Scope Discr et e, Ts = 2e- 006 s. powergui o Arus input (is) 50 0 -50 0 Selected signal: 5 cycles. FFT window (in red): 3 cycles 0.02 0.04 0.06 Time (s) 0.08 0.1 Universitas Sumatera Utara o Tegangan output (Vdc) 400 Selected signal: 5 cycles. FFT window (in red): 3 cycles 200 0 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 Time (s) o Arus output (Idc) 100 Selected signal: 5 cycles. FFT window (in red): 3 cycles 50 0 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 Time (s) Universitas Sumatera Utara Lampiran 11 Hasil simulasi menggunakan Matlab/simulink pada penyearah terkendali satu fasa full converter setelah dipasang filter LCL untuk beban R= 5 Ω, L=0,05 H. o Bentuk rangkaian Vs=220 V f=50 Hz + - v Vca Vs + - v Vca1 + i - Rg=10 Ohm,Lg=0,127 H R=10Ohm, L=0,318 H alpha_deg AB BC pulses CA 0 Block alpha_deg AB BC pulses CA 0 Block Cf=2,64uF Rd=10 Ohm 57 o Arus input (is) g + A B - C g + A B - C + i - IDC + - v VDC R=5 Ohm L=0,05 H 40 20 0 -20 0 Selected signal: 5 cycles. FFT window (in red): 3 cycles 0.02 0.04 0.06 Time (s) 0.08 0.1 Scopepenuh Discrete, Ts = 5e-005 s. powergui Universitas Sumatera Utara o Tegangan output (Vdc) 800 600 400 200 0 -200 -400 0 Selected signal: 5 cycles. FFT window (in red): 3 cycles 0.02 0.04 0.06 Time (s) 0.08 0.1 o Arus output (Idc) Selected signal: 5 cycles. FFT window (in red): 3 cycles 40 20 0 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 Time (s) Universitas Sumatera Utara Lampiran 12 Hasil simulasi menggunakan Matlab/simulink pada penyearah PWM satu fasa full bridge setelah dipasang filter LCL untuk beban R= 5 Ω, L=0,05 H. o Bentuk rangkaian + i - I-AC Vs= 220 V f = 50 Hz [G1] [G3] gC E IGBT1 gC E IGBT3 Rg=10 Ohm, Lg=0,048H Cf=2,64 uF Rd=10 Ohm R=10 Ohm, L=0,008H + - v V IGBT Scope1 + i - I-DC R=5 Ohm L=0,05H [G4] [G2] gC E IGBT4 gC IGBT2 E [G1] Discrete PWM Generator [G3] 4 pulses Pulses [G2] [G4] + - v V-DC Scope Discr et e, Ts = 2e- 006 s. powergui o Arus input (is) Selected signal: 5 cycles. FFT window (in red): 3 cycles 20 0 -20 0 0.02 0.04 0.06 Time (s) 0.08 0.1 Universitas Sumatera Utara o Tegangan output (Vdc) x 104Selected signal: 5 cycles. FFT window (in red): 3 cycles 6 4 2 0 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 Time (s) o Arus output (Idc) 25 20 15 10 5 0 Selected signal: 5 cycles. FFT window (in red): 3 cycles 0.02 0.04 0.06 Time (s) 0.08 0.1 Universitas Sumatera Utara Lampiran 13 Hasil simulasi menggunakan Matlab/simulink pada penyearah terkendali satu fasa full converter setelah dipasang filter LCL untuk beban R= 20 Ω, L=0,2 H. o Bentuk rangkaian Vs=220 V f=50 Hz + - v Vca Vs + - v Vca1 + i - Is alpha_deg AB BC pulses CA 0 Block alpha_deg AB BC pulses CA 0 Block Rg=10 Ohm,Lg=0,127H R=10 Ohm,L=0.0318H Cf=2,64 Uf Rd=10 Ohm 0.1 g + A B - C g + A B - C + i - IDC + - v VDC R=20 Ohm L=0,2 H o Arus input (is) Selected signal: 5 cycles. FFT window (in red): 3 cycles 10 0 -10 0 0.02 0.04 0.06 Time (s) 0.08 0.1 Scopepenuh Discrete, Ts = 5e-005 s. powergui Universitas Sumatera Utara o Tegangan output (Vdc) 800 600 400 200 0 0 Selected signal: 5 cycles. FFT window (in red): 3 cycles 0.02 0.04 0.06 Time (s) 0.08 0.1 o Arus output (Idc) Selected signal: 5 cycles. FFT window (in red): 3 cycles 10 8 6 4 2 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 Time (s) Universitas Sumatera Utara Lampiran 14 Hasil simulasi menggunakan Matlab/simulink pada penyearah PWM satu fasa full bridge setelah dipasang filter untuk beban R= 20 Ω, L= 0,2 H. o Bentuk rangkaian Vs= 220 V f = 50 Hz + i - I-AC Rg=10 Ohm,Rg=0,048H [G1] R=10 Ohm,L=0,008 H [G3] gC IGBT1 E Cf=2,64 uF Rd=10 Ohm gC IGBT3 E + i - I-DC + - v R=20 Ohm, V IGBT Scope1 L=0,2 H [G4] [G2] gC IGBT4 E gC IGBT2 E [G1] Discrete PWM Generator [G3] 4 pulses Pulses [G2] [G4] o Arus input (is) 10 0 -10 0 Selected signal: 5 cycles. FFT window (in red): 3 cycles 0.02 0.04 0.06 Time (s) 0.08 0.1 + - v V-DC Scope Discr et e, Ts = 2e- 006 s. powergui Universitas Sumatera Utara o Tegangan output (Vdc) x 104Selected signal: 5 cycles. FFT window (in red): 3 cycles 8 6 4 2 0 0 0.02 0.04 0.06 0.08 Time (s) 0.1 o Arus output (Idc) 10 8 6 4 2 0 Selected signal: 5 cycles. FFT window (in red): 3 cycles 0.02 0.04 0.06 Time (s) 0.08 0.1 Universitas Sumatera Utara
Mengurangi Harmonisa Pada Penyearah Satu Fasa Dengan Filter Induktor . Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Harmonisa Sumber-Sumber Harmonisa TINJAUAN PUSTAKA Hasil simulasi Analisis hasil Menentukan Nilai Kapasitor C Mengurangi Harmonisa Pada Penyearah Satu Fasa Dengan Filter Induktor
Aktifitas terbaru
Penulis
Dokumen yang terkait
Upload teratas

Mengurangi Harmonisa Pada Penyearah Satu Fasa Dengan Filter Induktor

Gratis