Pengaruh Filter Pasif Double Tuned Pada Motor Induksi 3 Phasa
i
Universitas Sumatera Utara
ii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Harmonisa adalah suatu gelombang sinusoidal tegangan atau arus yang
berfrekuensi tinggi. Dimana frekuensinya merupakan kelipatan di luar bilangan
satu terhadap frekuensi fundamental (Frekuensi 50 Hz). Nilai frekuensi dari
gelombang harmonisa yang terbentuk merupakan hasil kali antara frekuensi
fundamental dan bilangan harmonisanya. Bentuk gelombang yang terdistorsi
merupakan penjumlahan dari gelombang fundamental dan gelombang harmonisa
pada frekuensi kelipatannya.
Pada motor Induksi tiga phasa harmonisa akan menambah rugi-rugi, yaitu rugirugi panas (I2R). Untuk itu dilakukan upaya-upaya untuk mengurangi harmonisa, salah satu
upaya yang dilakukan adalah dengan menambahkan filter pasif, filter pasif mampu
mereduksi harmonisa pada orde yang telah ditentukan. Dan pada penilitian ini filter pasif
yang digunakan adalah filter pasif Double Tuned.
Berdasarkan hasil simulasi yang telah dilakukan, filter pasif yang digunakan
pada orde 3,5 dan 7 mampu mengurangi harmonisa yang terjadi. Hal ini dapat
dilihat dari %THDi dan %THDv yang diperoleh. Filter pasif orde 3,5 dan7 mampu
mereduksi %THDi dari 68,27% menjadi 1,46%.dan %THDv dari 6,01% menjadi
0,88%. Dan mampu meningkatkan effisiensi motor induksi tiga phasa dari 76,99%
menjadi 86,36%
Kata Kunci : Motor Induksi Tiga Phasa, Harmonisa, Filter Pasif.
i
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan Syukur penulis panjatkan kepada ALLAH SWT atas berkat dan
rahmatNya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.
Adapun judul Tugas Akhir ini adalah:
“PENGARUH FILTER PASIF DOUBLE TUNED PADA MOTOR
INDUKSI 3 PHASA “
Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan
untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di
Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Selama menjalani proses pendidikan dan menyelesaikan Tugas Akhir
ini,penulis mnenerima bantuan, bimbingan serta dukungan dari berbagai pihak.
Untuk itu, dengan ketulusan dan kerendahan hati, penulis ingin menyampaikan
terima kasih kepada:
1.
Kedua orangtua tercinta, kakak dan abang keluarga tersayang, yang telah
memberi dukungan dalam segala hal kepada penulis.
2.
Bapak Ir. Eddy Warman, MT, sebagai Dosen Pembimbing saya, yang atas
bantuan, dukungan dan arahan beliau saya dapat menyelesaikan Tugas
Akhir ini.
3.
Bapak Ir. Masykur Sjani, MT, selaku dosen wali penulis, atas bimbingan
dan arahannya selama menyelesaikan perkuliahan.
4.
Bapak Ir.Surya Tarmizi Kasim, M.Si dan Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT
selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
5.
Bapak Ir. Raja Harahap, MT dan Bapak Ir. Syamsul Amien, MS, selaku
dosen penguji Tugas Akhir yang telah memberi masukan dalam
penyempurnaan Tugas Akhir ini.
6.
Seluruh staf pengajar yang telah memberi bekal ilmu kepada penulis dan
seluruh pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas
Sumatera Utara, atas segala bantuannya.
ii
Universitas Sumatera Utara
7.
Teman-teman kos darmin dan semua asisten laboratorium, atas
dukungannya selama ini yang selalu menguatkan penulis.
8.
Seluruh teman seperjuangan di program regular S-1 Teknik Elektro FTUSU angkatan 2012, abang dan kakak senior/alumni, dan adik-adik junior
yang telah ikut memberikan masukan dalam penulisan Tugas Akhir ini.
9.
Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu.
Penulis Menyadari behwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan baik
dari materi maupun penyajiannya, Oleh karena itu, saran dan kritik dengan tujuan
menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang ini sangat penulis
harapkan.
Akhir kata penulis berharap semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi
pembaca, terutama bagi penulis sendiri.
Medan, 31 Januari 2017
Penulis
Fauzi Arif Pratama
NIM. 120402063
iii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK ......................................................................................................... i
KATA PENGANTAR ....................................................................................... ii
DAFTAR ISI ...................................................................................................... iv
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... vi
DAFTAR TABEL.............................................................................................. vii
BAB I Pendahuluan
1.1 Latar Belakang ..................................................................................... 1
1.2 Perumusan Masalah ............................................................................. 2
1.3 Tujuan Penulisan ................................................................................. 2
1.4 Batasan Masalah .................................................................................. 2
1.5 Metode Penelitian ................................................................................ 2
1.6 Metode Penulisan ................................................................................ 3
1.7 Metode penelitian............................................................................... . 3
BAB II Dasar Teori
2.1 Motor Induksi Tiga Phasa .................................................................... 5
2.2 Harmonisa ............................................................................................ 7
2.3 Batasan Harmonisa .............................................................................. 9
2.4 Harmonisa Pada Motor Induksi 3 Phasa .............................................. 10
2.5 Filter Pasif............................................................................................ 11
2.6 Filter Double Tuned ............................................................................. 14
2.7 Merancang Double Tuned Passive Filter....................................... ..... 16
BAB III Metode Penelitian
3.1 Umum .................................................................................................. 19
3.2 Menentukan Parameter-Parameter Simulasi ....................................... 20
3.2.1 Data Harmonisa........................................................................... 20
3.2.2 Perancangan Simulasi....................................................................21
3.3 Perancangan Filter Pasif Double Tuned .............................................. 22
3.3.1 Perhitungan Komponen R,L,C dari Double Tuned Filter.............22
3.4 Simulasi Sistem tanpa filter ................................................................ 29
3.5 Simulasi dengan penambahan filter pada orde 5 dan orde 7 ............... 33
iv
Universitas Sumatera Utara
3.6 Simulasi Dengan Penambahan Filter Pada Orde 3,5 Dan 7 ................ 37
BAB IV Analisis dan Pembahasan
4.1 Pendahuluan......................................................................................... 42
4.2 Hasil rancangan filter pasif double tuned ............................................ 42
4.3 Hasil simulasi tanpa filter .................................................................... 42
4.4 Hasil simulasi dengan penambahan filter pada orde 5 dan 7............... 43
4.5 Hasil simulasi dengan penambahan filter pada orde 3,5 dan 7............ 43
4.6 Analisis Pada Motor Induksi 3 Phasa .................................................. 44
4.7 Pembahasan......................................................................................... 48
BAB V Penutup
5.1 Kesimpulan .......................................................................................... 49
5.2 Saran .................................................................................................... 49
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 50
LAMPIRAN............................................ ........................................................... 52
v
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Harmonic Voltage Distortion Limits in Percent of Nominal
Fundamental Frequency Voltage ..................................................... 10
Tabel 2.2 Harmonic Current Distortion Limits (Ih) in percent of IL.................. 11
Tabel 3.1 Hasil Pengukuran Tegangan Harmonisa, Arus Harmonisa Dan THD
............................................................................................................................. 20
Tabel 3.2 Data Sistem Tenaga PT. Growth Sumatera Industry Ltd. .................. 21
Tabel 4.1 Data Komponen Filter Pasif Orde 5 Dan 7 ...................................... 41
Tabel 4.2 Data Komponen Filter Pasif Orde 3 Dan 5 ........................................ 41
Tabel 4.3 Hasil Simulasi Tanpa Filter ................................................................ 41
Tabel 4.4 Hasil simulasi dengan penambahan filter orde 5 dan 7 ...................... 42
Tabel 4.5 Hasil simulasi dengan penambahan filter orde 3,5 dan 7 ................... 42
Tabel 4.6 Hasil analisis pada motor induksi 3 phasa.......................................... 48
vi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Motor Induksi Tiga Phasa .............................................................. 6
Gambar 2.2 Gelombang tegangan fundamental, harmonisa ke-3, dan hasil
penjumlahannya ............................................................................. 9
Gambar 2.3 Double tuned passive filter ............................................................ 16
Gambar 3.1 Flowchart simulasi ......................................................................... 19
Gambar 3.2 Rangkaian Ekivalen Filter Pasif Double Tuned ............................ 27
Gambar 3.3 Rangkaian Simulasi Tanpa Filter .................................................. 29
Gambar 3.4 (a) Gelombang arus harmonisa, (b) spektrum arus harmonisa ...... 30
Gambar 3.5 (c) Gelombang arus sumber, (d) spektrum arus sumber ................ 31
Gambar 3.6 (e) gelombang tegangan,(f) spektrum tegangan ........................... 32
Gambar 3.7 rangkaian simulasi dengan filter pada orde 5 dan7 ...................... 33
Gambar 3.8 (a) gelombang arus harmonisa, (b) spektrum arus harmonisa ....... 34
Gambar 3.9 (c) gelombang arus sumber, (d) spektrum arus sumber................. 35
Gambar 3.10 (e) gelombang tagangan, (f) spektrum tegangan ......................... 36
Gambar 3.11 rangkaian simulasi dengan filter pada orde 3,5,dan7 ..................37
Gambar 3.12 (a) gelombang arus harmonisa, (b) spektrum arus harmonisa .... 38
Gambar 3.13 (c) gelombang arus sumber, (d) spektrum arus sumber ............... 39
Gambar 3.14 (e) gelombang tagangan, (f) spektrum tegangan ........................ 40
vii
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
ii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Harmonisa adalah suatu gelombang sinusoidal tegangan atau arus yang
berfrekuensi tinggi. Dimana frekuensinya merupakan kelipatan di luar bilangan
satu terhadap frekuensi fundamental (Frekuensi 50 Hz). Nilai frekuensi dari
gelombang harmonisa yang terbentuk merupakan hasil kali antara frekuensi
fundamental dan bilangan harmonisanya. Bentuk gelombang yang terdistorsi
merupakan penjumlahan dari gelombang fundamental dan gelombang harmonisa
pada frekuensi kelipatannya.
Pada motor Induksi tiga phasa harmonisa akan menambah rugi-rugi, yaitu rugirugi panas (I2R). Untuk itu dilakukan upaya-upaya untuk mengurangi harmonisa, salah satu
upaya yang dilakukan adalah dengan menambahkan filter pasif, filter pasif mampu
mereduksi harmonisa pada orde yang telah ditentukan. Dan pada penilitian ini filter pasif
yang digunakan adalah filter pasif Double Tuned.
Berdasarkan hasil simulasi yang telah dilakukan, filter pasif yang digunakan
pada orde 3,5 dan 7 mampu mengurangi harmonisa yang terjadi. Hal ini dapat
dilihat dari %THDi dan %THDv yang diperoleh. Filter pasif orde 3,5 dan7 mampu
mereduksi %THDi dari 68,27% menjadi 1,46%.dan %THDv dari 6,01% menjadi
0,88%. Dan mampu meningkatkan effisiensi motor induksi tiga phasa dari 76,99%
menjadi 86,36%
Kata Kunci : Motor Induksi Tiga Phasa, Harmonisa, Filter Pasif.
i
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan Syukur penulis panjatkan kepada ALLAH SWT atas berkat dan
rahmatNya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.
Adapun judul Tugas Akhir ini adalah:
“PENGARUH FILTER PASIF DOUBLE TUNED PADA MOTOR
INDUKSI 3 PHASA “
Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan
untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di
Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Selama menjalani proses pendidikan dan menyelesaikan Tugas Akhir
ini,penulis mnenerima bantuan, bimbingan serta dukungan dari berbagai pihak.
Untuk itu, dengan ketulusan dan kerendahan hati, penulis ingin menyampaikan
terima kasih kepada:
1.
Kedua orangtua tercinta, kakak dan abang keluarga tersayang, yang telah
memberi dukungan dalam segala hal kepada penulis.
2.
Bapak Ir. Eddy Warman, MT, sebagai Dosen Pembimbing saya, yang atas
bantuan, dukungan dan arahan beliau saya dapat menyelesaikan Tugas
Akhir ini.
3.
Bapak Ir. Masykur Sjani, MT, selaku dosen wali penulis, atas bimbingan
dan arahannya selama menyelesaikan perkuliahan.
4.
Bapak Ir.Surya Tarmizi Kasim, M.Si dan Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT
selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
5.
Bapak Ir. Raja Harahap, MT dan Bapak Ir. Syamsul Amien, MS, selaku
dosen penguji Tugas Akhir yang telah memberi masukan dalam
penyempurnaan Tugas Akhir ini.
6.
Seluruh staf pengajar yang telah memberi bekal ilmu kepada penulis dan
seluruh pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas
Sumatera Utara, atas segala bantuannya.
ii
Universitas Sumatera Utara
7.
Teman-teman kos darmin dan semua asisten laboratorium, atas
dukungannya selama ini yang selalu menguatkan penulis.
8.
Seluruh teman seperjuangan di program regular S-1 Teknik Elektro FTUSU angkatan 2012, abang dan kakak senior/alumni, dan adik-adik junior
yang telah ikut memberikan masukan dalam penulisan Tugas Akhir ini.
9.
Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu.
Penulis Menyadari behwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan baik
dari materi maupun penyajiannya, Oleh karena itu, saran dan kritik dengan tujuan
menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang ini sangat penulis
harapkan.
Akhir kata penulis berharap semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi
pembaca, terutama bagi penulis sendiri.
Medan, 31 Januari 2017
Penulis
Fauzi Arif Pratama
NIM. 120402063
iii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK ......................................................................................................... i
KATA PENGANTAR ....................................................................................... ii
DAFTAR ISI ...................................................................................................... iv
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... vi
DAFTAR TABEL.............................................................................................. vii
BAB I Pendahuluan
1.1 Latar Belakang ..................................................................................... 1
1.2 Perumusan Masalah ............................................................................. 2
1.3 Tujuan Penulisan ................................................................................. 2
1.4 Batasan Masalah .................................................................................. 2
1.5 Metode Penelitian ................................................................................ 2
1.6 Metode Penulisan ................................................................................ 3
1.7 Metode penelitian............................................................................... . 3
BAB II Dasar Teori
2.1 Motor Induksi Tiga Phasa .................................................................... 5
2.2 Harmonisa ............................................................................................ 7
2.3 Batasan Harmonisa .............................................................................. 9
2.4 Harmonisa Pada Motor Induksi 3 Phasa .............................................. 10
2.5 Filter Pasif............................................................................................ 11
2.6 Filter Double Tuned ............................................................................. 14
2.7 Merancang Double Tuned Passive Filter....................................... ..... 16
BAB III Metode Penelitian
3.1 Umum .................................................................................................. 19
3.2 Menentukan Parameter-Parameter Simulasi ....................................... 20
3.2.1 Data Harmonisa........................................................................... 20
3.2.2 Perancangan Simulasi....................................................................21
3.3 Perancangan Filter Pasif Double Tuned .............................................. 22
3.3.1 Perhitungan Komponen R,L,C dari Double Tuned Filter.............22
3.4 Simulasi Sistem tanpa filter ................................................................ 29
3.5 Simulasi dengan penambahan filter pada orde 5 dan orde 7 ............... 33
iv
Universitas Sumatera Utara
3.6 Simulasi Dengan Penambahan Filter Pada Orde 3,5 Dan 7 ................ 37
BAB IV Analisis dan Pembahasan
4.1 Pendahuluan......................................................................................... 42
4.2 Hasil rancangan filter pasif double tuned ............................................ 42
4.3 Hasil simulasi tanpa filter .................................................................... 42
4.4 Hasil simulasi dengan penambahan filter pada orde 5 dan 7............... 43
4.5 Hasil simulasi dengan penambahan filter pada orde 3,5 dan 7............ 43
4.6 Analisis Pada Motor Induksi 3 Phasa .................................................. 44
4.7 Pembahasan......................................................................................... 48
BAB V Penutup
5.1 Kesimpulan .......................................................................................... 49
5.2 Saran .................................................................................................... 49
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 50
LAMPIRAN............................................ ........................................................... 52
v
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Harmonic Voltage Distortion Limits in Percent of Nominal
Fundamental Frequency Voltage ..................................................... 10
Tabel 2.2 Harmonic Current Distortion Limits (Ih) in percent of IL.................. 11
Tabel 3.1 Hasil Pengukuran Tegangan Harmonisa, Arus Harmonisa Dan THD
............................................................................................................................. 20
Tabel 3.2 Data Sistem Tenaga PT. Growth Sumatera Industry Ltd. .................. 21
Tabel 4.1 Data Komponen Filter Pasif Orde 5 Dan 7 ...................................... 41
Tabel 4.2 Data Komponen Filter Pasif Orde 3 Dan 5 ........................................ 41
Tabel 4.3 Hasil Simulasi Tanpa Filter ................................................................ 41
Tabel 4.4 Hasil simulasi dengan penambahan filter orde 5 dan 7 ...................... 42
Tabel 4.5 Hasil simulasi dengan penambahan filter orde 3,5 dan 7 ................... 42
Tabel 4.6 Hasil analisis pada motor induksi 3 phasa.......................................... 48
vi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Motor Induksi Tiga Phasa .............................................................. 6
Gambar 2.2 Gelombang tegangan fundamental, harmonisa ke-3, dan hasil
penjumlahannya ............................................................................. 9
Gambar 2.3 Double tuned passive filter ............................................................ 16
Gambar 3.1 Flowchart simulasi ......................................................................... 19
Gambar 3.2 Rangkaian Ekivalen Filter Pasif Double Tuned ............................ 27
Gambar 3.3 Rangkaian Simulasi Tanpa Filter .................................................. 29
Gambar 3.4 (a) Gelombang arus harmonisa, (b) spektrum arus harmonisa ...... 30
Gambar 3.5 (c) Gelombang arus sumber, (d) spektrum arus sumber ................ 31
Gambar 3.6 (e) gelombang tegangan,(f) spektrum tegangan ........................... 32
Gambar 3.7 rangkaian simulasi dengan filter pada orde 5 dan7 ...................... 33
Gambar 3.8 (a) gelombang arus harmonisa, (b) spektrum arus harmonisa ....... 34
Gambar 3.9 (c) gelombang arus sumber, (d) spektrum arus sumber................. 35
Gambar 3.10 (e) gelombang tagangan, (f) spektrum tegangan ......................... 36
Gambar 3.11 rangkaian simulasi dengan filter pada orde 3,5,dan7 ..................37
Gambar 3.12 (a) gelombang arus harmonisa, (b) spektrum arus harmonisa .... 38
Gambar 3.13 (c) gelombang arus sumber, (d) spektrum arus sumber ............... 39
Gambar 3.14 (e) gelombang tagangan, (f) spektrum tegangan ........................ 40
vii
Universitas Sumatera Utara