Beban non linier dan akibatnya pada jaringan distribusi listrik Faktor daya sumber AC

Malum Ambarita : Studi Dan Simulasi Perbaikan Faktor Daya Pada Masukan Penyearah Satu Fasa Dioda Jembatan Dengan Memakai Filter Parallel-Resonant, 2008. USU Repository © 2009

II.4 Beban non linier dan akibatnya pada jaringan distribusi listrik

Penyearah dioda frekuensi jala-jala line frequency mengubah tegangan masukan bolak-balik menjadi tegangan keluaran searah. Bentuk gelombang arus jala- jala tergantung pada jenis beban yang dicatu penyearah. Beban penyearah satu fasa umumnya adalah peralatan elektronik seperti televisi, peralatan kantor, battery charger, electronic ballasts sampai pemakaian di industri untuk tingkatan daya rendah. Secara umum beban adalah bersifat non linier, sehingga akan menghasilkan bentuk gelombang arus jala-jala yang tidak sinusoidal, sedangkan beban membutuhkan suatu catu tegangan dengan kandungan riak ripple yang rendah. Bentuk gelombang yang tajam narrow dari arus jala-jala akan mengurangi unjuk kerja dari penyearah. Beberapa akibatnya adalah kandungan harmonisa yang tinggi, faktor daya yang rendah, pemanasan berlebihan pada peralatan, rugi-rugi bertambah, dan distorsi tegangan jala- jala melalui impedansi jala-jala. Adanya distorsi tegangan jala-jala akan mempengaruhi beban lain yang terhubung ke jaringan distribusi listrik.

II.5 Faktor daya sumber AC

Memperbaiki bentuk gelombang dari arus jala-jala dibutuhkan untuk mengurangi harmonisa arus jala-jala, dengan demikian akan memperbaiki faktor daya masukan penyearah. Ada beberapa cara untuk memperbaiki faktor daya penyearah satu fasa dioda jembatan, yaitu metode pasif dan metode aktif. Metode aktif adalah memakai saklar aktif yang diatur dengan pengendali luar bersamaan dengan komponen reaktif untuk meningkatkan keefektipan bentuk gelombang arus jala-jala dan menghasilkan tegangan keluaran yang dapat dikendalikan. Metode pasif adalah penambahan elemen Malum Ambarita : Studi Dan Simulasi Perbaikan Faktor Daya Pada Masukan Penyearah Satu Fasa Dioda Jembatan Dengan Memakai Filter Parallel-Resonant, 2008. USU Repository © 2009 pasif kapasitor dan induktor pada rangkaian dioda penyearah jembatan untuk memperbaiki bentuk gelombang arus jala-jala tanpa dapat mengatur nilai tegangan keluaran penyearah. Faktor daya, PF, diartikan sebagai perbandingan antara daya aktif active power P dengan daya semu apparent power S. PF = S P = VA Watt pers.2.2 Arus dan tegangan pada masukan penyearah diharapkan sefasa untuk mendapatkan faktor daya satu unity power factor. Induktor dengan nilai tertentu yang dipasang pada masukan penyearah diperlukan untuk memperbaiki bentuk gelombang arus masukan penyearah, namun induktor ini akan menyebabkan arus tertinggal lagging terhadap tegangan. Induktor akan menyebabkan daya reaktif tertinggal lagging VAR seperti ditunjukkan pada Gambar 2.7a. Semakin besar daya reaktif tertinggal akan menyebabkan sudut L semakin besar sehingga VA masukan penyearah juga bertambah besar. Dari pers. 2.2 diatas semakin besar VA masukan penyearah maka faktor daya masukan penyearah akan semakin kecil. VA V Watt f L f C VAR VAR Watt VA V I I a b Gambar 2.7 Vektor diagram a VAR tertinggal dan b VAR mendahului Malum Ambarita : Studi Dan Simulasi Perbaikan Faktor Daya Pada Masukan Penyearah Satu Fasa Dioda Jembatan Dengan Memakai Filter Parallel-Resonant, 2008. USU Repository © 2009 Untuk memperkecil VA maka daya reaktif tertinggal harus dikurangi dengan memasang kapasitor pada masukan penyearah. Suatu kapasitor akan menyebabkan daya reaktif mendahului leading VAR seperti pada Gambar 2.7b. Semakin besar sudut C maka semakin besar pula daya reaktif mendahului. Jadi, pada masukan penyearah dengan memasang induktor akan memperbaiki bentuk gelombang arus masukan dan pemasangan kapasitor akan mengurangi daya reaktif tertinggal sebagai akibat pemasangan induktor tersebut seperti tampak pada Gambar 2.8 berikut. VAR Capasitive VA 1 VA 2 VAR 1 VAR 2 f 1 f 2 Gambar 2.8 Vektor diagram untuk perbaikan faktor daya. Dari Gambar 2.8 tampak bahwa VA 1 akan lebih kecil dari VA 2 karena VAR 1 sudah berkurang sebesar VAR capasitive menjadi VAR 2 setelah pemasangan kapasitor. Dengan demikian akan memperbesar faktor daya PF masukan penyearah.

II.6 Parameter Unjuk Kerja Penyearah