Analisa Single Tune Filter Pada Power Supply Dc (Studi Kasus Multiplier Dc 20 Kv)
8
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1.
Pembangkit Tegangan Tinggi DC
Pembangkit tegangan tinggi DC sangat diperlukan pada riset dibidang fisika
terapan dan tes instalasi kabel pada aplikasi industri. Unit pembangkit muatan
impulse juga memerlukan tegangan tinggi DC sekitar 5 sampai 200 kV. Normalnya
tegangan pembangkit sampai 100 kV, penyearah elektronik digunakan dan arus
output kira-kira 100 mA. Penyearah membutuhkan konstruksi khusus untuk katoda
dan filament selama medan listrik tinggi dari beberapa kV/cm terjadi diantara anoda
dan katoda pada periode non-conduction [9].
Selain aplikasi diatas, tegangan tinggi DC juga bisa digunakan untuk tujuan
lain seperti yang telah dijelaskan sebelumnya. Tegangan tinggi DC boleh
dibangkitkan dengan menggunakan rangkaian multipliers, multipliers transformer
bertingkat, electrostatic generator ( Vande Graaff Generator ) dan kumparan induksi
[10].
2.2.
Prinsip Tegangan Doubler
Gambar 2.1 menampilkan skema setengah gelombang tegangan doubler
[11][12]. Pada kenyataannya, doubler yang ditampilkan terbuat dari dua setengah
9
gelombang penyearah tegangan, dimana C1 , D1 membuat satu setengah gelombang
penyearah dan C 2 , D2 membuat penyearah yang lainnya.
R1
100
C1
5uf
TX1
V1
D1
D2
D1N4005
D1N4005
C2
5uf
Gambar 2.1. Diagram koneksi setengah gelombang tegangan doubler
Skema dari penyerah setengah gelombang ditunjukkan oleh garis arah panah
pada Gambar 2.2. Sedangkan garis putus-putus mempresentasikan penyearah
setengah gelombang yang lain. Catatan bahwa C 1 dan D 1 bekerja seperti penyearah
setengah gelombang. Selama siklus positif dari input pada Gambar 2.2, polaritas yang
melalui lilitan sekunder dari transformer ditampilkan. Catatan bahwa puncak dari
sekunder adalah negatif. Pada saat itu D 1 dibias maju (katoda negatif sama dengan
anoda).
C1
TX1
D1
D2
Output
C2
Gambar 2.2. Tegangan doubler pada siklus positif
10
Bias maju menyebabkan D 1 berfungsi seperti sakelar tertutup, contohnya
rangkaian hubung singkat dan mengijinkan arus mengikuti jalur yang ditunjukkan
dengan arah panah. Pada saat itu, C 1 diisi sampai puncak dari tegangan input sebesar
220 volt, dengan polaritas yang ditunjukkan sebagai arah tegangan. Itu artinya bahwa
arah tegangan negatif menjadi arah positif.
Selama periode ini, ketika siklus masukan adalah negatif, seperti ditampilkan
pada Gambar 2.3, polaritas yang melalui transformer sekunder adalah terbalik.
Catatan bahwa puncak dari lilitan sekunder sekarang menjadi positif.
C1
TX1
D1
D2
C2
OUTPUT
Gambar 2.3. Tegangan doubler pada siklus negatif
Pada kondisi sekarang D 2 dibias maju dan D 1 dibias mundur. Sebuah
rangkaian seri sekarang terdiri dari C 1 ,D 2 ,C 2 dan transformer sekunder. Aliran arus
ditunjukkan oleh arah panah seperti pada Gambar 2.3. Tegangan sekunder dari
transformer sekarang melalui C1.
Hasilnya meningkatnya tegangan 440 volt. Akhirnya efek arah penggandaan
tegangan akan menjadi positif ke negatif seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.3
[13].
11
2.3.
Prinsip Tegangan Tripling
Gambar 2.4 mengilustrasikan setengah gelombang tegangan triplier [11][12].
R1
100
TX1
R2
C1
C3
100
5uf
5uf
V1
D1
D2
D1N4005
D3
D1N4005
D1N4005
C2
5uf
Gambar 2.4. Diagram koneksi setengah gelombang tegangan triplier
Gambar 2.5 menampilkan skema siklus positif untuk tegangan triplier.
Selama periode siklus positif, polaritas yang melewati lilitan sekunder dari
transformer seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2.5. Catatan bahwa puncak
dari secondarynya adalah negatif. Pada saat dioda D 3 dibias maju (katoda negatif
sama dengan anoda) dan berfungsi seperti saklar tertutup. Dengan ini mengizinkan
C 3 diisi sampai teganggan puncak 220 volt dan pada saat yang sama C 1 juga mengisi
220 volt.
C1
D2
TX1
D1
R1
C2
Output
R2
D3
C3
Gambar 2.5. Tegangan tripler pada siklus positif [11][12]
12
Gambar 2.6 menampilkan periode ketika siklus masukannya negatif. Disini C2
diisi dua kali dari tegangan input atau 440 volt, sebagai hasil tegangan doubling dari
transformer dan C 1 . Pada saat itu, C 2 dan C 3 digunakan sebagai perangkat seri dan
output tegangan meningkat menjadi 660 volt. R 1 dan R 2 adalah berbanding lurus
berdasarkan tegangan yang melalui C 2 dan C 3 [13].
D2
C1
TX1
D1
R1
C2
Output
R2
D3
C3
Gambar 2.6. Tegangan tripler pada siklus negative [13]
2.4. Tegangan Multiplier
Sementara kita ketahui bahwa fungsi transformer meningkatkan atau
menurunkan tegangan. Sedangkan transformer sekunder bisa menyediakan satu atau
lebih output tegangan AC yang lebih besar atau kurang dari tegangan input. Ketika
tegangan meningkat, arus menurun dan ketika tegangan turun arus meningkat.
Ada metode lain untuk meningkatkan tegangan yang dikenal dengan tegangan
multiplication. Tegangan multiplier umumnya digunakan untuk meningkatkan
tegangan tinggi dimana arus yang rendah dibutuhkan. Pengukuran tegangan output
13
dari sebuah tegangan multiplier bisa beberapa kali lebih besar dari tegangan input.
Untuk alasan ini, tegangan multiplier digunakan hanya untuk aplikasi yang khusus
dimana bebannya adalah konstan dan mempunyai impedansi tinggi atau dimana
stabilitas input tegangan tidak mencapai titik kritis. Tegangan multiplier dapat
diklasifikasikan seperti tegangan doubler, tripler dan quadrupler.
Klasifikasi tersebut tergantung pada ratio dari tegangan output ke tegangan
input. Sebagai contoh, sebuah tegangan multiplier yang meningkatkan tegangan
puncak input dua kali disebut voltage doubler gambar yang digunakan untuk
penjelasan dari voltage multiplier dalam tesis ini menampilkan sebuah transformer
input walaupun untuk beberapa aplikasi sebuah transfomer tidak diperlukan. Input
dapat secara langsung dari sumber daya atau saluran tegangan. Tentunya ini tidak
memisahkan peralatan dari saluran dan menghasilkan kondisi yang berbahaya.
Banyak peralatan militer yang menggunakan transformer untuk mengurangi resiko ini
[13].
2.5.
Harmonisa
Ada dua jenis beban dalam sistem tenaga listrik yaitu beban linier dan beban
non linier. Beban yang menghasilkan bentuk gelombang keluaran dengan arus yang
mengalir sebanding dengan impedansi dan perubahan tegangan disebut beban linier,
dimana gelombang yang dihasilkan bersih dan tidak terdistorsi. Pada kenyataanya
tidak semua beban yang terpasang merupakan beban linier melainkan sebagian besar
14
beban yang terpasang merupakan beban non linier. Pada beban non linier , beban
tidak lagi menggambarkan bentuk gelombang arus dan tegangan yang proporsional.
Pemakaian beban non linier akan menghasilkan bentuk gelombang arus dan tegangan
yang tidak sinusoidal. Sehingga dapat mengakibatkan terbentuknya gelombang
terdistorsi yang akan menghasilkan harmonisa. Perbedaan dari dua bentuk gelombang
arus dan tegangan dari beban linier dan beban non linier dapat dilihat pada Gambar
2.7.
(a) Beban linier
(b) Beban non linier
Gambar 2.7. Bentuk gelombang arus dan tegangan [14]
15
2.6.
Sumber-Sumber Harmonisa
IEC61000 (Standar Internasional Harmonisa) mengidentifikasi sumber utama
dari harmonisa pada sistem tenaga adalah meliputi konverter daya, busur peleburan,
statik VAR kompensator, inverters, kendali phasa elektronika daya, cycloconverters,
power supply DC dan PWM.
Beban non linier umumnya merupakan peralatan elektronik yang di dalamnya
banyak terdapat komponen semi konduktor seperti switching power supplies, UPS,
komputer, printer, LHE, DC drive, AC drive, welding arc, battery charger, dll. Proses
kerja peralatan atau beban non linier ini akan menghasilkan gangguan atau distorsi
gelombang arus yang tidak sinusoidal.
2.7.
Perhitungan Harmonisa
Harmonisa diproduksi oleh beberapa beban non linier atau alat yang
mengakibatkan arus tidak sinusoidal. Untuk menentukan besar Total Distortation
Harmonic (THD) dari perumusan analisa deret fourier untuk tegangan dan arus dalam
fungsi waktu yaitu [15]:
.............................
Dimana:
16
...................................
Dimana:
Tegangan dan arus RMS dari gelombang sinusoidal yaitu nilai puncak
gelombang dibagi
dan secara deret fourier untuk tegangan dan arus yaitu:
.................................................
..................................................
Total Distortion Harmonisa (THD) untuk tegangan THD untuk arus
didefinisikan sebagai nilai RMS harmonisa diatas frekuensi fundamental dibagi
dengan nilai RMS fundamentalnya, dengan tegangan DC nya diabaikan. Total
Distorsi Harmonisa atau Total Harmonic Distortation (THD) tegangan sebagai
berikut:
..........................................................
17
Dengan mengabaikan tegangan dc
dan nilai
digantikan dengan
pada Persamaan (2.5), sehingga THD dapat dituliskan dalam Persamaan
berikut:
.............................................................
Total Harmonic Distortion (THD) arus sebagai berikut:
...........................................................
Dengan mengabaikan arus dc
dan nilai
digantikan dengan
pada
Persamaan (2.7), sehingga THD dapat dituliskan dalam Persamaan berikut:
.......................................
2.8.
Batasan Harmonisa
Untuk mengurangi harmoisa pada suatu sistem secara umum tidaklah harus
mengeliminasi semua harmonisa yang ada tetapi cukup dengan mereduksi sebagian
harmonisa tersebut sehingga diperoleh nilai dibawah standar yang diizinkan. Hal ini
18
berkaitan dengan analisa secara teknis dan ekonomis dimana dalam mereduksi
harmonisa secara teknis dibawah standar yang diizinkan sementara dari sisi ekonomis
tidak membutuhkan biaya yang besar. Standar sebagai batasan harmonisa adalah yang
dikeluarkan oleh International Electrotechnical Commission (IEC) yang mengatur
batasan harmonisa pada beban beban kecil satu phasa ataupun tiga phasa. Untuk
beban tersebut umumnya digunakan standar IEC 61000-3-2. Hal ini disebabkan
karena belum adanya standar baku yang dihasilkan IEEE.
Pada standar IEC 61000-3-2, beban beban kecil tersebut diklasifikasikan
dalam kelas A, B, C, dan D, dimana masing-masing kelas mempunyai batasan
harmonisa yang berbeda beda yang dijelaskan sebagai berikut [16][17].
1). Klas A
Kelas ini merupakan semua kategori beban termasuk didalamnya peralatan
penggerak motor dan semua peralatan 3 phasa yang arusnya tidak lebih dari 16
ampere per phasanya. Semua peralatan yang tidak termasuk dalam 3 kelas yang lain
dimasukkan dalam kategori kelas A. Batasan harmonisanya hanya didefinisikan
untuk peralatan satu phasa (tegangan kerja 230V)) dan tiga phasa (230/400V) dimana
batas arus harmonisanya seperti yang diperlihatkan Tabel 2.1.
Tabel 2.1. Batasan arus harmonisa untuk peralatan kelas A
Harmonisa ke-n
Arus harmonisa maksimum yang diizinkan (A)
Harmonisa Ganjil
19
3
5
7
9
11
13
15≤n≤39
2,30
1,44
0,77
0,40
0,33
0,21
2,25/n
Harmonisa Genap
2
4
6
8 ≤ n ≤ 40
1,88
0,43
0,30
1,84/n
Sumber: IEC 61000-3-2
2). Kelas B
Kelas ini meliputi semua peralatan tool portable yang batasan arus
harmonisanya merupakan harga absolut maksimum dengan waktu kerja yang singkat.
Batasan harmonisanya diperlihatkan pada Tabel 2.2.
Tabel 2.2 Batasan arus harmonisa untuk peralatan kelas B
Harmonisa ke-n
Arus harmonisa maksimum yang diizinkan (A)
Harmonisa Ganjil
3
3,45
5
1,71
7
1,155
9
0,60
11
0,495
20
13
0,315
3,375/n
15≤n≤39
Harmonisa Genap
2
1,62
4
0,645
6
0,45
2,76/n
8≤n≤40
Sumber: IEC 61000-3-2
3). Kelas C
Kelas C termasuk didalamnya semua peralatan penerangan dengan daya input
aktifnya lebih dari 25 watt. Batasan arusnya diespresikan dalam bentuk persentase
arus fundamental. Persentase arus maksimum yang diperbolehkan untuk masingmasing harmonisa diperlihatkan pada Tabel 2.3.
Tabel 2.3. Batasan arus harmonisa untuk peralatan kelas C
Harmonisa ke-n
Arus harmonisa maksimum yang diizinkan (A)
Harmonisa Ganjil
21
2
2
3
30xPF rangkaian
5
10
7
7
9
5
11≤n≤39
3
Sumber: IEC 61000-3-2
4) Kelas D
Termasuk semua jenis peralatan yang dayanya 600 watt khususnya personal
komputer, monitor, TV. Batasan arusnya diekspresikan dalam bentuk mA/W dan
dibatasi pada harga absolut yang nilainya diperlihatkan oleh Tabel 2.4.
Tabel 2.4 Batas arus harmonisa untuk peralatan kelas D [18].
Harmonisa ke-n
Arus harmonisa maksimum
Arus harmonisa
maksimum
yang diizinkan (mA/W)
yang diizinkan (A)
75
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1.
Pembangkit Tegangan Tinggi DC
Pembangkit tegangan tinggi DC sangat diperlukan pada riset dibidang fisika
terapan dan tes instalasi kabel pada aplikasi industri. Unit pembangkit muatan
impulse juga memerlukan tegangan tinggi DC sekitar 5 sampai 200 kV. Normalnya
tegangan pembangkit sampai 100 kV, penyearah elektronik digunakan dan arus
output kira-kira 100 mA. Penyearah membutuhkan konstruksi khusus untuk katoda
dan filament selama medan listrik tinggi dari beberapa kV/cm terjadi diantara anoda
dan katoda pada periode non-conduction [9].
Selain aplikasi diatas, tegangan tinggi DC juga bisa digunakan untuk tujuan
lain seperti yang telah dijelaskan sebelumnya. Tegangan tinggi DC boleh
dibangkitkan dengan menggunakan rangkaian multipliers, multipliers transformer
bertingkat, electrostatic generator ( Vande Graaff Generator ) dan kumparan induksi
[10].
2.2.
Prinsip Tegangan Doubler
Gambar 2.1 menampilkan skema setengah gelombang tegangan doubler
[11][12]. Pada kenyataannya, doubler yang ditampilkan terbuat dari dua setengah
9
gelombang penyearah tegangan, dimana C1 , D1 membuat satu setengah gelombang
penyearah dan C 2 , D2 membuat penyearah yang lainnya.
R1
100
C1
5uf
TX1
V1
D1
D2
D1N4005
D1N4005
C2
5uf
Gambar 2.1. Diagram koneksi setengah gelombang tegangan doubler
Skema dari penyerah setengah gelombang ditunjukkan oleh garis arah panah
pada Gambar 2.2. Sedangkan garis putus-putus mempresentasikan penyearah
setengah gelombang yang lain. Catatan bahwa C 1 dan D 1 bekerja seperti penyearah
setengah gelombang. Selama siklus positif dari input pada Gambar 2.2, polaritas yang
melalui lilitan sekunder dari transformer ditampilkan. Catatan bahwa puncak dari
sekunder adalah negatif. Pada saat itu D 1 dibias maju (katoda negatif sama dengan
anoda).
C1
TX1
D1
D2
Output
C2
Gambar 2.2. Tegangan doubler pada siklus positif
10
Bias maju menyebabkan D 1 berfungsi seperti sakelar tertutup, contohnya
rangkaian hubung singkat dan mengijinkan arus mengikuti jalur yang ditunjukkan
dengan arah panah. Pada saat itu, C 1 diisi sampai puncak dari tegangan input sebesar
220 volt, dengan polaritas yang ditunjukkan sebagai arah tegangan. Itu artinya bahwa
arah tegangan negatif menjadi arah positif.
Selama periode ini, ketika siklus masukan adalah negatif, seperti ditampilkan
pada Gambar 2.3, polaritas yang melalui transformer sekunder adalah terbalik.
Catatan bahwa puncak dari lilitan sekunder sekarang menjadi positif.
C1
TX1
D1
D2
C2
OUTPUT
Gambar 2.3. Tegangan doubler pada siklus negatif
Pada kondisi sekarang D 2 dibias maju dan D 1 dibias mundur. Sebuah
rangkaian seri sekarang terdiri dari C 1 ,D 2 ,C 2 dan transformer sekunder. Aliran arus
ditunjukkan oleh arah panah seperti pada Gambar 2.3. Tegangan sekunder dari
transformer sekarang melalui C1.
Hasilnya meningkatnya tegangan 440 volt. Akhirnya efek arah penggandaan
tegangan akan menjadi positif ke negatif seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.3
[13].
11
2.3.
Prinsip Tegangan Tripling
Gambar 2.4 mengilustrasikan setengah gelombang tegangan triplier [11][12].
R1
100
TX1
R2
C1
C3
100
5uf
5uf
V1
D1
D2
D1N4005
D3
D1N4005
D1N4005
C2
5uf
Gambar 2.4. Diagram koneksi setengah gelombang tegangan triplier
Gambar 2.5 menampilkan skema siklus positif untuk tegangan triplier.
Selama periode siklus positif, polaritas yang melewati lilitan sekunder dari
transformer seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2.5. Catatan bahwa puncak
dari secondarynya adalah negatif. Pada saat dioda D 3 dibias maju (katoda negatif
sama dengan anoda) dan berfungsi seperti saklar tertutup. Dengan ini mengizinkan
C 3 diisi sampai teganggan puncak 220 volt dan pada saat yang sama C 1 juga mengisi
220 volt.
C1
D2
TX1
D1
R1
C2
Output
R2
D3
C3
Gambar 2.5. Tegangan tripler pada siklus positif [11][12]
12
Gambar 2.6 menampilkan periode ketika siklus masukannya negatif. Disini C2
diisi dua kali dari tegangan input atau 440 volt, sebagai hasil tegangan doubling dari
transformer dan C 1 . Pada saat itu, C 2 dan C 3 digunakan sebagai perangkat seri dan
output tegangan meningkat menjadi 660 volt. R 1 dan R 2 adalah berbanding lurus
berdasarkan tegangan yang melalui C 2 dan C 3 [13].
D2
C1
TX1
D1
R1
C2
Output
R2
D3
C3
Gambar 2.6. Tegangan tripler pada siklus negative [13]
2.4. Tegangan Multiplier
Sementara kita ketahui bahwa fungsi transformer meningkatkan atau
menurunkan tegangan. Sedangkan transformer sekunder bisa menyediakan satu atau
lebih output tegangan AC yang lebih besar atau kurang dari tegangan input. Ketika
tegangan meningkat, arus menurun dan ketika tegangan turun arus meningkat.
Ada metode lain untuk meningkatkan tegangan yang dikenal dengan tegangan
multiplication. Tegangan multiplier umumnya digunakan untuk meningkatkan
tegangan tinggi dimana arus yang rendah dibutuhkan. Pengukuran tegangan output
13
dari sebuah tegangan multiplier bisa beberapa kali lebih besar dari tegangan input.
Untuk alasan ini, tegangan multiplier digunakan hanya untuk aplikasi yang khusus
dimana bebannya adalah konstan dan mempunyai impedansi tinggi atau dimana
stabilitas input tegangan tidak mencapai titik kritis. Tegangan multiplier dapat
diklasifikasikan seperti tegangan doubler, tripler dan quadrupler.
Klasifikasi tersebut tergantung pada ratio dari tegangan output ke tegangan
input. Sebagai contoh, sebuah tegangan multiplier yang meningkatkan tegangan
puncak input dua kali disebut voltage doubler gambar yang digunakan untuk
penjelasan dari voltage multiplier dalam tesis ini menampilkan sebuah transformer
input walaupun untuk beberapa aplikasi sebuah transfomer tidak diperlukan. Input
dapat secara langsung dari sumber daya atau saluran tegangan. Tentunya ini tidak
memisahkan peralatan dari saluran dan menghasilkan kondisi yang berbahaya.
Banyak peralatan militer yang menggunakan transformer untuk mengurangi resiko ini
[13].
2.5.
Harmonisa
Ada dua jenis beban dalam sistem tenaga listrik yaitu beban linier dan beban
non linier. Beban yang menghasilkan bentuk gelombang keluaran dengan arus yang
mengalir sebanding dengan impedansi dan perubahan tegangan disebut beban linier,
dimana gelombang yang dihasilkan bersih dan tidak terdistorsi. Pada kenyataanya
tidak semua beban yang terpasang merupakan beban linier melainkan sebagian besar
14
beban yang terpasang merupakan beban non linier. Pada beban non linier , beban
tidak lagi menggambarkan bentuk gelombang arus dan tegangan yang proporsional.
Pemakaian beban non linier akan menghasilkan bentuk gelombang arus dan tegangan
yang tidak sinusoidal. Sehingga dapat mengakibatkan terbentuknya gelombang
terdistorsi yang akan menghasilkan harmonisa. Perbedaan dari dua bentuk gelombang
arus dan tegangan dari beban linier dan beban non linier dapat dilihat pada Gambar
2.7.
(a) Beban linier
(b) Beban non linier
Gambar 2.7. Bentuk gelombang arus dan tegangan [14]
15
2.6.
Sumber-Sumber Harmonisa
IEC61000 (Standar Internasional Harmonisa) mengidentifikasi sumber utama
dari harmonisa pada sistem tenaga adalah meliputi konverter daya, busur peleburan,
statik VAR kompensator, inverters, kendali phasa elektronika daya, cycloconverters,
power supply DC dan PWM.
Beban non linier umumnya merupakan peralatan elektronik yang di dalamnya
banyak terdapat komponen semi konduktor seperti switching power supplies, UPS,
komputer, printer, LHE, DC drive, AC drive, welding arc, battery charger, dll. Proses
kerja peralatan atau beban non linier ini akan menghasilkan gangguan atau distorsi
gelombang arus yang tidak sinusoidal.
2.7.
Perhitungan Harmonisa
Harmonisa diproduksi oleh beberapa beban non linier atau alat yang
mengakibatkan arus tidak sinusoidal. Untuk menentukan besar Total Distortation
Harmonic (THD) dari perumusan analisa deret fourier untuk tegangan dan arus dalam
fungsi waktu yaitu [15]:
.............................
Dimana:
16
...................................
Dimana:
Tegangan dan arus RMS dari gelombang sinusoidal yaitu nilai puncak
gelombang dibagi
dan secara deret fourier untuk tegangan dan arus yaitu:
.................................................
..................................................
Total Distortion Harmonisa (THD) untuk tegangan THD untuk arus
didefinisikan sebagai nilai RMS harmonisa diatas frekuensi fundamental dibagi
dengan nilai RMS fundamentalnya, dengan tegangan DC nya diabaikan. Total
Distorsi Harmonisa atau Total Harmonic Distortation (THD) tegangan sebagai
berikut:
..........................................................
17
Dengan mengabaikan tegangan dc
dan nilai
digantikan dengan
pada Persamaan (2.5), sehingga THD dapat dituliskan dalam Persamaan
berikut:
.............................................................
Total Harmonic Distortion (THD) arus sebagai berikut:
...........................................................
Dengan mengabaikan arus dc
dan nilai
digantikan dengan
pada
Persamaan (2.7), sehingga THD dapat dituliskan dalam Persamaan berikut:
.......................................
2.8.
Batasan Harmonisa
Untuk mengurangi harmoisa pada suatu sistem secara umum tidaklah harus
mengeliminasi semua harmonisa yang ada tetapi cukup dengan mereduksi sebagian
harmonisa tersebut sehingga diperoleh nilai dibawah standar yang diizinkan. Hal ini
18
berkaitan dengan analisa secara teknis dan ekonomis dimana dalam mereduksi
harmonisa secara teknis dibawah standar yang diizinkan sementara dari sisi ekonomis
tidak membutuhkan biaya yang besar. Standar sebagai batasan harmonisa adalah yang
dikeluarkan oleh International Electrotechnical Commission (IEC) yang mengatur
batasan harmonisa pada beban beban kecil satu phasa ataupun tiga phasa. Untuk
beban tersebut umumnya digunakan standar IEC 61000-3-2. Hal ini disebabkan
karena belum adanya standar baku yang dihasilkan IEEE.
Pada standar IEC 61000-3-2, beban beban kecil tersebut diklasifikasikan
dalam kelas A, B, C, dan D, dimana masing-masing kelas mempunyai batasan
harmonisa yang berbeda beda yang dijelaskan sebagai berikut [16][17].
1). Klas A
Kelas ini merupakan semua kategori beban termasuk didalamnya peralatan
penggerak motor dan semua peralatan 3 phasa yang arusnya tidak lebih dari 16
ampere per phasanya. Semua peralatan yang tidak termasuk dalam 3 kelas yang lain
dimasukkan dalam kategori kelas A. Batasan harmonisanya hanya didefinisikan
untuk peralatan satu phasa (tegangan kerja 230V)) dan tiga phasa (230/400V) dimana
batas arus harmonisanya seperti yang diperlihatkan Tabel 2.1.
Tabel 2.1. Batasan arus harmonisa untuk peralatan kelas A
Harmonisa ke-n
Arus harmonisa maksimum yang diizinkan (A)
Harmonisa Ganjil
19
3
5
7
9
11
13
15≤n≤39
2,30
1,44
0,77
0,40
0,33
0,21
2,25/n
Harmonisa Genap
2
4
6
8 ≤ n ≤ 40
1,88
0,43
0,30
1,84/n
Sumber: IEC 61000-3-2
2). Kelas B
Kelas ini meliputi semua peralatan tool portable yang batasan arus
harmonisanya merupakan harga absolut maksimum dengan waktu kerja yang singkat.
Batasan harmonisanya diperlihatkan pada Tabel 2.2.
Tabel 2.2 Batasan arus harmonisa untuk peralatan kelas B
Harmonisa ke-n
Arus harmonisa maksimum yang diizinkan (A)
Harmonisa Ganjil
3
3,45
5
1,71
7
1,155
9
0,60
11
0,495
20
13
0,315
3,375/n
15≤n≤39
Harmonisa Genap
2
1,62
4
0,645
6
0,45
2,76/n
8≤n≤40
Sumber: IEC 61000-3-2
3). Kelas C
Kelas C termasuk didalamnya semua peralatan penerangan dengan daya input
aktifnya lebih dari 25 watt. Batasan arusnya diespresikan dalam bentuk persentase
arus fundamental. Persentase arus maksimum yang diperbolehkan untuk masingmasing harmonisa diperlihatkan pada Tabel 2.3.
Tabel 2.3. Batasan arus harmonisa untuk peralatan kelas C
Harmonisa ke-n
Arus harmonisa maksimum yang diizinkan (A)
Harmonisa Ganjil
21
2
2
3
30xPF rangkaian
5
10
7
7
9
5
11≤n≤39
3
Sumber: IEC 61000-3-2
4) Kelas D
Termasuk semua jenis peralatan yang dayanya 600 watt khususnya personal
komputer, monitor, TV. Batasan arusnya diekspresikan dalam bentuk mA/W dan
dibatasi pada harga absolut yang nilainya diperlihatkan oleh Tabel 2.4.
Tabel 2.4 Batas arus harmonisa untuk peralatan kelas D [18].
Harmonisa ke-n
Arus harmonisa maksimum
Arus harmonisa
maksimum
yang diizinkan (mA/W)
yang diizinkan (A)
75