Dimana Xs = impedansi reaktansi sumber Gambar 2.12. Sistem distribusi tenaga listrik tenaga listrik yang berpotensi resonansi
paralel.
2.6. Single Tuned Filter
Single tuned filter merupakan salah satu filter pasif yang terdiri dari komponen- komponen pasif yaitu R, L dan C yang terhubung secara seri. Gambar 2.13
merupakan skema dari single tuned filter, dimana filter ini paling banyak digunakan dalam sistem tenaga listrik industri dalam hal mengatasi harmonisa, hal ini
dikarenakan single tuned filter lebih efisien [1].
Gambar 2.13. Single Tuned Filter Single tuned filter mempunyai impedansi yang kecil pada frekuensi resonansi,
sehingga arus yang mempunyai frekuensi sama dengan frekuensi resonansi akan dibelokkan melalui filter. Dari Gambar 2.13 besarnya impedansi single tuned filter
pada frekuensi fundamental dapat dilihat pada Persamaan 2.19 dibawah ini:
…………………...………2.19
Universitas Sumatera Utara
Sedangkan besarnya impedansi single tuned filter pada frekuensi resonansi dari Persamaan 2.19 menjadi:
Jika frekuensi sudut saat resonansi adalah:
..…………………………………2.21 Persamaan dari impedansi filter sebagai berikut:
Nilai reaktansi induktif dan reaktansi kapasitif saat resonansi sama besar maka impendansi filter akan diperoleh:
………………………………………...…2.23 Dari Persamaan 2.22 terlihat bahwa pada frekuensi resonansi, filter akan
mempunyai impedansi yang sangat kecil, lebih kecil dari impedansi beban yaitu sama dengan tahanan induktor R, sehingga arus harmonisa yang mempunyai frekuensi
sama dengan frekuensi resonansi yang akan dialirkan atau dibelokkan melalui filter dan tidak mengalir ke sistem. Pada dasarnya sebuah single tuned filter dipasang untuk
Universitas Sumatera Utara
setiap harmonisa yang akan dihilangkan. Filter ini dihubungkan pada busbar dimana pengurangan tegangan harmonisa ditentukan.
Besarnya tahanan induktor R dari bisa ditentukan oleh Quality factor Q. Quality factor Q adalah kualitas listrik dari suatu induktor. Dimana secara
matematis Q adalah perbandingan nilai reaktansi induktif atau reaktansi kapasitif pada frekuensi resonansi dengan tahanan R. Jika nilai Q yang dipilih besar maka nilai
R kecil dan kualitas filter semakin bagus karena energi yang dipakai oleh filter semakin kecil yang artinya rugi-rugi panas filter kecil dan nilai Quality factor
berkisar antara 30 Q 100 [1].
Pada frekuensi tuning:
Quality Factor:
Tahanan induktor akan diperoleh berdasarkan Persamaan 2.25, yaitu:
2.6.1. Faktor detuning Faktor
detuning atau relative frequency deviation δ menyatakan perubahan
frekuensi dari frekuensi nominal penyetelannya. Faktor detuning berkisar antara 3 –
Universitas Sumatera Utara
10 dari resonansi harmonisa [4,16]. Faktor detuning dapat dinyatakan sebagai berikut:
Bila temperatur menyebabkan perubahan induktansi dari inductor dan perubahan kapasintasi dari kapasitor maka faktor detuning menjadi [1,5]:
Dari Persamaan 2.27 maka diperoleh frekuensi tuning:
Atau order tuning adalah:
Dimana:
= 2 = frekuensi sudut dimana filter di tuning.
Universitas Sumatera Utara
= 2 = frekuensi sudut saat resonansi.
= orde harmonisa saat resonansi.
order tuning. Setiap filter mempunyai kelebihan dan kelemahan dalam meminimalisasi harmonisa.
Kelebihan dari single tuned filter adalah: a.
Tahanan R pada filter harmonisa single tuned filter adalah nilai adalah nilai tahanan dari kumparan reaktor.
b. Tahanan R dapat juga digunakan untuk setiap faktor kualitas dari filter dan
menyediakan suatu cara untuk mengendalikan jumlah arus harmonisa yang diinginkan yang melaluinya.
c. Besar nilai Q menunjukkan nilai frekuensi resonansi filter dan oleh karena itu
filter dilakukan pada nilai paling besar dari frekuensi harmonisa. d.
Single tuned filter secara normal mampu meminimalisasi frekuensi harmonisa yang besar yaitu harmonisa ke 11 dan 13.
Sedangkan kelemahan dari single tuned filter adalah: a.
Single tuned filter digunakan untuk mengurangi harmonisa 1 buah orde harmonisa saja diantara order harmonisa yang ada.
2.6.2. Perancangan Single Tuned Filter
Universitas Sumatera Utara
Perancangan single tuned filter untuk menentukan besarnya komponen- komponen dari single tuned filter tersebut, dimana single tuned filter terdiri dari
hubungan seri komponen-komponen pasif induktor, kapasitor dan tahanan [1,4,16]. Adapun langkah-langkah dalam merancang single tuned filter untuk orde
harmonisa ke h: a.
Menentukan ukuran kapasitor berdasarkan kebutuhan daya reaktif untuk perbaikan faktor daya. Dimana daya reaktif kapasitor dapat ditentukan
dengan Persamaan 2.32.
b. Menentukan reaktansi kapasitor.
c. Menentukan kapasitansi kapasitor.
C
X f
C 2
1
π
=
………………………..………2.34
d. Menentukan reaktansi induktif.
2 n
C L
h X
X =
…………………………………….2.35
e. Menentukan induktansi.
Universitas Sumatera Utara
2 f
X L
L
π =
……………………..…………….2.36 f.
Menentukan tahanan R dari induktor.
Q X
R
n
=
………………………………………2.37
2.7. Filter Pasif Orde Tiga
