41
Q
1
Q
2
∆Q Ø
2
Ø
1
P
S
1
S
2
Gambar 2.18. Diagram Phasor Faktor Daya Lagging
2.9. Filter Harmonisa
Pada dunia listrik, filter adalah rangkaian yang digunakan untuk mengalirkan frekuensi yang diinginkan dan menahan atau menghilangkan frekuensi yang tidak
diinginkan. Filter harmonisa berguna untuk meredam frekuensi harmonisa yang timbul pada jaringan listrik akibat penempatan beban non linier pada jaringan tersebut
hingga batas yang telah ditentukan [21][22][23][24]. Pada frekuensi fundamental filter dapat mengkompensasi daya reaktif dan memperbaiki faktor daya sistem.
Kemampuan filter dalam meredam dinyatakan dalam peredaman, dimana besarnya dapat dihitung berdasarkan rumus berikut:
� =
���
�
−���
� ℎ
���
�
х 100 ………….. 2.75
Universita Sumatera Utara
42
Dari segi jenis kerjanya, ada dua jenis filter yang dapat digunakan untuk mereduksi harmonisa pada penyearah, yaitu:
a. Filter pasif: Filter yang siap memfilter frekuensi tertentu dengan menggunakan variasi komponen R, L dan C pada rangkaian. Dari
segi harga lebih ekonomis dari filter aktif. b. Filter aktif: Filter yang menggunakan teknik elktronika daya yang canggih,
filter ini dapat bekerja secara independent dari karateristik impedansi sistem. Dapat bekerja pada konsdisi yang sulit dengan
meredam lebih dari satu frekuesi pada sebuah waktu dan mengatasi permasalahan kualitas daya lainnya, seperti flicker
sekaligus. Dan dari segi penempatan filter terdapat dua posisi penempatan filter, yaitu
pada posisi masukan sumber AC dan pada posisi keluaran tegangan DC. Dari segi fungsinya, filter dapat dibedakan menjadi empat jenis filter, yaitu:
a. Low pass filter LPF, filter yang melewatkan frekuensi rendah, dengan memperlemah tegangan pada frekuensi diatas frekuensi rendah yang diijinkan
seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2.19. Penguatan terjadi jika V
out
V
in
dan dB = + dan Pelemahan terjadi jika V
out
V
in
dan dB = - . Cut off
frekeunsi merupakan frekuensi pancung, peralihan antara pass band dan stop band, posisinya 3db dibawah penguatan maksimum.
Universita Sumatera Utara
43
Roll off adalah pelemahan yang terjadi akibat naik atau turunnya frekuensi. Dalam grafik terlihat pada kemiringan garis setelah cut off yaitu pada daerah
stop band. Satuan Roll off yang digunakan pada umumnya terdiri dari dua bagian, yaitu:
1. Octave: luang antara dua frekuensi dengan perbandingan 2:1, 1 oktave ke atas berarti melipat duakan frekuansi dan 1 oktave ke bawah berarti
membagi frekuensi dengan 2.
2. Dekade: dalam hal ini adalah luang antara dua frekuensi yang memiliki perbandingan 10:1
Gambar 2.19 Grafik cut off frequency low pass filter
Amplitude respon
= 20 log
10
�
�
�
�
dB deci Bell
Universita Sumatera Utara
44
Order dari suatu filter menyatakan tingkatan dari Roll off dari filter tersebut, biasanya ada tiga orde tingkatan dari roll off suatu filter, yaitu:
1. Orde I 1
st
order : roll off = -6dBoktaf atau -20dBdekade. 2. Orde II 2
nd
order : roll off = -12dBoktaf atau -40dBdekade. 3. Orde III 3
rd
order : roll off = -18 dBoktaf atau -60cBdekade.
b. High Pass Filter HPF, Kerja filter ini kebalikan dari low pass filter. Filter ini melewatkan frekuensi
tinggi dan menahan atau meredam frekuensi rendah, Gambar 2.20.
Gambar 2.20. Grafik 75 Hz high pass filter.
c. Band PassFilter BPF, filter yang melewatkan frekuensi dengan band range tertentu dan tidak melewatkan arus dengan frekuensi diluar batas frekuensi
yang telah diset, Gambar 2.21.
75 Hz Frekuensi Hz
Universita Sumatera Utara
45
Gambar 2.21. Grafik band pass filter Keterangan:
f
L
: Low frequency, frekuensi rendah, cut off frekuensi rendah. f
H
: Upper frequency, frekuensi atas, cut off frekuensi tinggi. f
O
: Centre frequency, frekuensi tengah, titik munculnya penguatan tegangan maksimum.
B : Bandwidth, lebar pita, dimana besarnya adalah =
�
−
�
. fo sebenarnya bukan frekuensi tengah centre frecuency, hanya terlihat di
tengah karena grafik digambar dengan skala log. Karena besar fo adalah rata-rata geometrik yang dapat ditulis dengan persamaan berikut:
=
�
.
� 1
2
……………………… 2.76
�
=
− +
2
+4
2 1
2
2
………………… 2.77
�
=
�
+
……………………………… 2.78
Universita Sumatera Utara
46
Faktor kualitas Q memperlihatkan hubungan f
O
dan B, dimana Q adalah:
= → =
�
.
� 1
2 �
−
�
……………………... 2.79
Nilai Q merupakan indeks ketajaman lengkungan tanggap amplitude dan frekuensi tengah. Penyempitan lebar pita meningkatkan nilai Q.
d. filter band stopband rejection filterband eliminasi filternotch filter, Kerja filter kebalikan dari filter band pass dengan melewatkan satu frekuensi
dan memperlemah frekuensi lainnya, Gambar 2.22.
Gambar 2.22. Grafik band stop filter Dari segi teknik penempatan filter terdapat dua jenis filter yaitu :
a. Shunt Filter Filter yang terpasang paralel dengan beban non linear pada saluran. Ada dua
jenis shunt filter, yaitu: H
S
f Hz
f
O
L f
O
C f
O
H
Universita Sumatera Utara
47
1. Tuned Filter, dimana komponen R, L dan C terpasang seri dan dipasang secara shunt ke beban. Ada beberapa jenis dari rangkaian tuned filter
seperti yang terlihat pada Gambar 2.23.
R L
C
a. Single Tuned filter
R L
C R
L
C
b. Two Single Tuned filter c. Double Tuned filter
R L
C
Gambar 2.23 Rangkaian tuned filter 2.
Damped Filter Gambar 2.24 berikut memberikan beberapa rangkaian damped filter.
v v
a b
c d
Gambar 2.24. Damped filter a first order b second order c third order d C-type. [22]
b. Series Filter, Filter yang terpasang seri dengan beban non linier pada saluran. Filter ini
biasa digunakan untuk memblok arus harmonisa tunggal, seperti harmonisa ke-3, dan
Universita Sumatera Utara
48
digunakan khusus pada rangkaian satu fasa karena tidak bisa mengatasi permasalahan karateristik urutan nol.
c. Kombinasi Shunt dan series filter Dengan kombinasi filter ini digunakan untuk mendapatkan hasil filter yang
lebih baik, pada Gambar 2.25.
a b
c d
Gambar 2.25. Filter Pasif Kombinasi shunt dan serie a Low Pass Filter b High Pass Filter c Band Pass Filter d Band EliminasiFilter
2.10. Karateristik Komponen Filter Pasif
Kategori