transfomator. Ada beberapa pengaruh yang menimbulkan panas lebih pada transformator ketika arus beban mengandung komponen harmonisa yaitu:
a. Harmonisa arus menyebabkan meningkatnya rugi-rugi tembaga yang
dinyatakan dengan persamaan berikut:
Rugi tembaga b.
Harmonisa tegangan menyebabkan meningkatnya rugi-rugi besi seperti Eddy Current dan rugi–rugi hysteresis. Eddy current arus pusar terjadi bila inti
dari sebuah material jenis ferromagnetic besi secara elektrik bersifat konduktif. Konsentrasi Eddy Current lebih tinggi pada ujung–ujung belitan
transformator karena efek kerapatan medan magnet bocor pada kumparan menyebabkan fenomena terjadinya arus pusar arus yang bergerak melingkar.
Bertambahnya rugi–rugi Eddy Current karena harmonisa berpengaruh pada temperatur kerja transformator yang terlihat pada besar rugi-rugi daya nyata
Watt akibat Eddy Current ini.
2.4. Filter Pasif
Salah satu alat yang dapat digunakan untuk mengatasi harmonisa dalam memperbaiki faktor daya adalah filter pasif. Filter pasif terdiri dari komponen seperti
Universitas Sumatera Utara
Kapasitor C, Induktor L dan Resistor R [2,5,15]. Pada umumnya tipe dari rangkaian filter pasif adalah single tuned filter, filter orde dua, filter orde tiga dan
filter tipe C, seperti Gambar 2.4.
Gambar 2.4. Tipe dari rangkaian filter pasif
2.5. Resonansi
Keadaan dimana reaktansi induktif dari sistem dan reaktansi kapasitif
dari kapasitor untuk perbaikan faktor daya sama besar pada satu frekuensi harmonisa tertentu disebut resonansi. Rangkaian sistem distribusi pada umumnya adalah elemen
induktif, maka adanya kapasitor yang digunakan untuk perbaikan faktor daya dapat menyebabkan siklus transfer energi antara elemen induktif dan kapasitif pada
frekuensi resonansi, dimana pada frekuensi resonansi ini besarnya reaktansi induktif dan reaktansi kapasitif sama besar. Kombinasi elemen induktif L dan kapasitif C
dilihat dari suatu rel dimana arus harmonisa diinjeksikan oleh beban non linear, interaksi antara arus harmonisa dengan impedansi sistem yang terdiri dari L dan C
Universitas Sumatera Utara
dapat menghasilkan resonansi seri L dan C seri dimana resonansi seri akan menghasilkan arus harmonisa yang besar melalui elemen tertentu dari rangkaian.
Selain menghasilkan resonansi seri bisa juga menghasilkan resonansi paralel. Resonansi paralel ini menghasilkan tegangan yang besar pada elemen tertentu dari
rangkaian. Arus harmonisa mengalir menuju sumber tegangan, hal ini terjadi pada
sumber distribusi dimana arus harmonisa yang dibangkitkan sumber harmonisa akan mengalir menuju ke sumber daya sistem distribusi, karena impedansi dari sistem
adalah sangat kecil jika dilihat dari rel dimana arus harmonisa diinjeksikan sehingga menyebabkan arus harmonisa mengalir menuju sumber tegangan seperti terlihat
dalam Gambar 2.5.
Gambar 2.5. Arus harmonisa mengalir menuju sumber tegangan Untuk memperbaiki faktor daya dapat mengubah pola aliran arus harmonisa
bisa digunakan kapasitor [2], sebab arus harmonisa akan mengalir menuju impedansi terkecil dan karena pada frekuensi harmonisa reaktansi kapasitor adalah kecil dan
Universitas Sumatera Utara
dapat lebih kecil dari impedansi sistem, sehingga sebagian aliran arus harmonisa akan menuju kapasitor seperti Gambar 2.6.
Gambar 2.6. Arus harmonisa sebagian mengalir menuju kapasitor Arus harmonisa yang sebagian mengalir menuju kapasitor seperti Gambar 2.6, akan
menyebabkan terjadinya panas berlebihan pada kapasitor dan bisa merusak unit kapasitornya.
2.5.1. Resonansi seri Rangkaian resonansi seri terdiri dari elemen elemen R, L dan C yang terhubung
secara seri seperti Gambar 2.7 [16].
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.7. Rangkaian resonansi seri Dari Gambar 2.7 dapat ditentukan impedansi seri seperti Persamaan 2.10.
…………….…………………..2.10 Arus dalam rangkaian:
C L
X X
j R
V Z
V I
− +
= =
……………………………..2.11
Jika reaktansi maka rangkaian dikatakan mengalami resonansi, sehingga
Persamaan 2.11 menjadi:
R V
I =
……………………………..……………….....2.12
Pada saat resonansi :
C L
X X
=
C L
r r
ω ω
1 =
Universitas Sumatera Utara
LC
r
1
2
=
ω
LC
r
1 =
ω …………………………………..………….2.13
Frekuensi resonansi adalah:
LC f
r
π
2 1
=
………………………………..………….2.14
Persamaan 2.12 menjelaskan bahwa impedansi total rangkaian hanya terdiri dari R saja yang relatif kecil, sehingga arus yang mengalir menjadi besar pada kondisi
resonansi seri ini. Dimana jika digambarkan impedansi rangkaian terhadap frekuensi akan diperoleh bentuknya seperti Gambar 2.8.
Gambar 2.8. Impedansi vs frekuensi untuk resonansi seri
Universitas Sumatera Utara
Sistem distribusi tenaga listrik yang berpotensi terjadi resonansi seri, dimana kapasitor bank dipasang terhubung seri dengan transformator dapat dilihat pada
Gambar 2.9.
Gambar 2.9. Sistem distribusi tenaga listrik yang berpotensi resonansi seri.
2.5.2. Resonansi paralel Rangkaian resonansi paralel terdiri dari elemen induktor dan kapasitor yang
terhubung paralel, seperti yang terlihat pada Gambar 2.10 [4,15].
Gambar 2.10. Rangakaian resonansi paralel
Universitas Sumatera Utara
Dari Gambar 2.10 rangkaian resonansi paralel besarnya impedansi total rangkaian adalah:
C L
L C
X X
j R
jX R
jX Z
− +
+ −
= ………………………………..2.15
Dalam keadaan resonansi:
Maka:
R jX
R jX
Z
L C
+ −
= …………………….………….2.16
Tegangan adalah:
⎥⎦ ⎤
⎢⎣ ⎡
+ −
= =
R jX
R jX
I IZ
V
L C
…………………….…2.17
Pada Persamaan 2.17 jika impedansi Z atau
, maka tegangan V akan menjadi sangat besar. Untuk menentukan frekuensi resonansi paralel sama
dengan menentukan harga dari frekuensi resonansi seri, yaitu:
LC f
r
π
2 1
=
.……………………………………..…2.18
Universitas Sumatera Utara
Frekuensi response atau impedansi total rangkaian terhadap frekuensi. Impedansi terbesar dari gambar tersebut terdapat pada frekuensi resonansi
artinya terjadi peningkatan tegangan pada frekuensi resonansi paralel
Gambar 2. 11. Impedansi vs frekuensi untuk resonansi paralel
Sistem distribusi tenaga listrik industri yang berpotensi terjadi resonansi paralel ditunjukkan pada Gambar 2.12.
Universitas Sumatera Utara
Dimana Xs = impedansi reaktansi sumber Gambar 2.12. Sistem distribusi tenaga listrik tenaga listrik yang berpotensi resonansi
paralel.
2.6. Single Tuned Filter
