Studi Analisis Karakteristik Arus Awal Penyalaan Lampu CFL, LED

Studi Analisis Karakteristik Arus Awal Penyalaan Lampu CFL, LED, dan TL
Muhammad Marudheni dan Amien Rahardjo
Fakultas Teknik, Departemen Teknik Elektro, Universitas
Indonesia
Abstrak
Inrush Current adalah suatu kondisi transien arus sewaktu dilakukan starting
dengan dihubungkan pada beban atau peralatan listrik. Dalam ilmu ketenagalistrikan, inrush
current ini selalu diperhitungkan untuk beban – beban besar ataupun peralatan listrik yang
mengkonsumsi daya listrik yang besar. Namun jarang sekali meneliti bagaimana inrush
current terjadi pada beban dengan konsumsi daya yang kecil, seperti pada lampu. Pengujian
terhadap karakteristik inrush current pada lampu CFL, lampu LED, dan Lampu TL pada saat
starting yang dilakukan untuk melihat lonjakan arus sesaat.
Karakteristik yang dimaksud adalah magnitude atau besar maksimum inrush
current dan waktu yang didaptakan respons arus ini. Daya lampu yang diuji pada lampu CFL
yaitu 11 Watt, 14 Watt, 18 Watt, lampu LED yaitu 6 Watt, 9 Watt, 9,5 Watt, dan Lampu TL
yaitu 8 Watt, 10 Watt, 15 Watt.
Dari hasil Pengujian didapatkan karakteristik inrush current pada lampu CFL,
lampu LED, dan Lampu TL, dimana besar inrush current akan lebih besar jika masing –
masing pada lampu memiliki daya yang lebih besar. Sedangkan untuk karakteristik waktu
yaitu Time Rise (Tr) akan semakin bertambah dengan variasi beban daya pada tiga jenis
lampu dan diberi tegangan yang semakin meningkat. Sedangkan nilai Time Rise Second (Tr’)
dan nilai Time Settling (Ts) akan menurun jika diberi variasi beban daya dan diberi sumber
tegangan yang semakin meningkat.
Pendahuluan
Gejala peralihan atau transien adalah periode peralihan selama arus cabang dan
tegangan elemen berubah dari nilai semula menjadi nilai baru akibat dari perubahan sumber
tegangan atau perubahan elemen-elemen rangkaian. Setelah transien berlalu, keadaan
rangkaian disebut tunak (steady state). Pada saat terjadi transien, komponen-komponen dalam
sistem tenaga listrik mengalami tekanan yang sangat besar berupa arus dan tegangan.
Tegangan yang ditimbulkan berupa tegangan lebih transien dan magnitudenya dapat
mengakibatkan kerusakan pada komponen sistem. Penyebabnya terdapat pada lingkungan
atau faktor eksternal seperti petir, dan dapat diakibatkan dari perlakuan sistem itu sendiri atau
faktor internal seperti pada pensklaran [1].
Transien banyak digunakan dalam istilah tenaga listrik sebagai sesuatu kejadian yang
sebenarnya tidak diinginkan dan sifatnya sangat cepat, namun merupakan suatu kejadian yang
alami sehingga tidak dapat dicegah. Kondisi transien ini dapat terjadi pada tegangan dan arus
dan untuk transien arus lebih banyak dikenal sebagai arus inrush.
Pada rangkaian listrik, transien adalah karakteristik dari respon tegangan dan arus dari
sistem yang terdiri dari komponen resistif (R), induktif (L), dan kapasitif (C). Ada 3 respon
yang dikenal yaitu kondisi kurang teredam (underdamped), teredam kritis (critically damped)
dan sangat teredam (overdamped). pada saat ini yang dibicarakan adalah arus maka yang
dimaksud respon arus, sehingga rangkaiannya adalah rangkaian RLC seri [2].
1
Studi analisis..., Muhammad Marudheni, FT UI, 2013.
Gambar 2.1 Rangakain Seri RLC
Secara matematis rangkaian listrik sederhana yang terdiri dari komponen aktif R,
komponen pasif L dan C dirangkain secara seri seperti pada gambar 2.1. dari gambar diatas
dengan mengunakan analisis mess dapat ditentukan persamaan tegangannya, yaitu[2]:
+ / = …………………………………………………………………….(2.1)
+
Dan dengan mengunakan persamaaan diferensial orde 2 dan pemisalan i = Aest, maka:
(
atau
,
=−
±
−
dengan
;
+
,
=
+
+
= −
;
+( )
+
+
=
/ )=
/ =
±
=
−
………………………………………............................................................................(2.2)

Untuk α > ω0, merupakan kondisi overdamped
i(t) = A1es1t + A2es2t………………………………………………………………...(2.3)

Untuk α = ω0, merupakan kondisi critically damped
i(t) = e-st(A1 t+ A2) …………………………………………………………………(2.4)

Untuk α < ω0, merupakan kondisi underdamped
i(t) = e- αt(B1cos ωdt + B2 sinωdt)…………………………………………………...(2.5)
=
−
Konstanta A1, A2, B1, dan B2 didapat dengan mengunakan kondisi awal (intial
condition)
Pada dasarnya, ada dua jenis transien yang dikenal dalam ilmu ketenagalistrik yaitu:
1. Oscillatory transient, memiliki respon transien sama seperti underdamped
2. Impulsive transient, yang merupakan perwakilan dari kondisi overdamped dan
critically damped.
2
Studi analisis..., Muhammad Marudheni, FT UI, 2013.
Transien Impulsif (Impulsive Transient)
Transien impulsif adalah suatu respon kondisi lonjakan sesaat karakteristik arus atau
tegangan tanpa mengubah mengubah frekuensi dari kondisi tunak dengan bentuk gelombang
yang memiliki polaritas searah. Bentuk gelombangnya sesuai dengan persamaan eksponensial
murni. Salah satu penyebab transien impulsif adalah sambaran petir.
Gambar 2.2 Transien Impulsif
Transien impulsif sering kali ditinjau dari beberapa karakteristik penting yang
menunjukkan kondisi respon impulsif tersebut, seperti besar respon maksimum (Imaks atau
Vmaks), waktu yang dibutuhkan untuk mencapai keadaan tunak. Karakteristik tersebut biasanya
dinyatakan oleh notasi, contohnya 1,2 x 50µs 2000 V. ini artinya transien impulsif nilainya
naik dari nol menuju nilai puncak 2000 V dalam 1,2 mikrodetik dan turun sampai
setengahnya dalam 50 mikrodetik.
Karena peralihan ini berada dalam frekuensi yang tinggi maka bentuk dari gelombang
peralihan dapat berubah secara cepat oleh komponen rangkaian dan akan mempunyai bentuk
gelombang yang berbeda bila dilihat pada komponen lain dari sistem daya [2].
Transien Osilasi (Oscillatory Transient)
Transien osilasi adalah suatu respon lonjakan sesaat dari karakteristik arus atau
tegangan tanpa mengubah frekuensi dari kondisi steady state dengan bentuk gelombang yang
memiliki polaritas bolak – balik (positif atau negatif). Transien osilasi ini dapat terjadi karena
adanya gangguan (fault) atau karena operasi pensaklaran (switching).
Gambar 2.3 Transien Osilasi
3
Studi analisis..., Muhammad Marudheni, FT UI, 2013.
Bentuk gelombang transien osilasi sesuai dengan persamaan eksponensial dengan
fungsi sinusoidal. Sama halnya dengan transien impulsif, transien osilasi juga ditinjau dari
respon maksimum (Imaks atau Vmaks), waktu yang dibutuhkan untuk mencapai kondisi
maksimum dan waktu yang dibutuhkan untuk mencapai keadaan tunak.
Dalam bidang ilmu ketenagalistrikan, transien osilasi dibagi 3, yaitu:
1. Transien osilasi tinggi, dengan frekuensi lebih besar dari 500kHz dan durasi
waktunya terukur dalam mikrodetik. Untuk beberapa siklus. Transien ini biasanya
terjadi karena respon dari sistem terhadap transien impulsif.
2. Transien osilasi frekuensi menengah, dengan frekuensi komponen diantaranya 5 –
500kHz dan durasi waktunya terukur dalam puluhan mikrodetik. Transien ini
terjadi karena penskalaran kapasitor ataupun pensklaran beban. Transien ini juga
dapat terjadi karena respon dari sistem terhadap transien impulsif.
3. Transien osilasi frekuensi rendah, dengan frekuensi dibawah 5 kHz dan durasi
waktunya 0,3 – 0,5 ms. Transien ini biasanya terjadi pada sistem substransmisi dan
distribusi, dan dapat disebabkan oleh beberapa kejadian. Paling sering adalah
karena pelepasan energi dari kapasitor bank yang menghasilkan transien dengan
frekuensi 300 – 900Hz.
Transien frekuensi rendah biasanya mempunyai frekuensi pokok kurang dari 300Hz
dan terjadi dalam sistem distribusi. Hal ini terkait dengan ferrosenansi dan pelepasan energi
transformator. Transien dikarenakan kapasitor terhubung seri juga masuk kategori ini [2].
Inrush Current Pada Operasi Pemutus Hubungan Lampu
Berdasarkan suatu teori yang didapat tentang karakteristik inrush current suatu
rangkaian listrik sederhana dapat dibuat beberapa persamaan matematis penting dalam
menghitung karakteristik inrush current yang terjadi, seperti:
1. Perbandingan puncak inrush current dengan pundak kondisi tunak
2. Selang waktu puncak inrush current
Inrush current adalah bentuk gelombang yang diukur dalam selang waktu yang cepat
setelah sakelar menghubungkan beban dengan sumber tegangan. Inrush current yang terjadi
pada operasi pemutus hubungan ini tergantung pada tegangan sumber input yang diberikan
(Vin max), impedansi eksternal yaitu impedansi sumber tegangan atau saklar yang terdiri dari
tahanan Rext dan Lext, dan impedansi internal yaitu impedansi dari beban itu sendiri, yaitu
Rin an Lin. Namun besar puncaknya inrush current dapat diperkirakan [8]:
Dimana
≤
……………………………(2.7)

I inrush max = besar magnitude puncak inrush current

Vin max = besar magnitud puncak tegangan input (sumber)

Rin = tahanan beban
4
Studi analisis..., Muhammad Marudheni, FT UI, 2013.

Rext = Tahanan luar (diluar beban) seperti sakelar, kabel, rumah lampu dan power
supply.
Gambar 2.8. Rangkaian listrik Sederhana
Gambar 2.9. Karakteristik Inrush Current operasi operasi Penyalaan rangkaian listrik
sederhana
Untuk karakteristik waktu dan energi yang dikonsumsi saat terjadi terjadi inrush current dapat
dinyatakan dengan persamaan dibawah ini [8].

=
................................................................(2.8)
tinr r : waktu yang dibutuhkan dari 0.1 besar puncak arus inrush current sampai
mencapai kondisi puncak magnitude inrush current.
Rangkaian Pengujian
Pada pengujian arus inrush ini terdiri dari dua bagian, yaitu pengujian dengan
menggunakan osiloskop dan pengujian parameter tiap lampu untuk digunakan pada
perhitungan matematis arus inrush yang berdasarkan teori. Hasil dari pengujian dengan
osiloskop dan perhitungan matematis nantinya akan dibandingkan. Dibawah ini adalah
software yang menghubungkan osiloskop untuk mendapatkan hasil gelombang
Gambar 3.1. Software yang digunakan pada osiloskop
5
Studi analisis..., Muhammad Marudheni, FT UI, 2013.
Untuk pengujian dengan menggunakan osiloskop, pengujian dilakukan untuk melihat
karakteristik dan arus inrush pada operasi penskalaran lampu TL, lampu CFL, dan lampu
LED. Selain itu juga dilakukan pengujian karakteristik arus steady state dari lampu TL, lampu
CFL, dan lampu LED itu sendiri, sehingga didapat perbandingan antara keduanya. Adapun
rangkaian pengujian dengan osiloskop ini dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 3.2. Gambar rangakaian pengujian.
Pengujian Karakteristik Arus Inrush
Pengujian karakteristik arus inrush ini dilakukan untuk melihat besarnya arus inrush
ketika dilakukan operasi penutupan saklar. Dalam pengaturan osiloskop kita menggunkan 2
Volt/div dalam 10 ms/div dengan arus 30 mA dibwah ini adalah tabel pengukurannya.
Tabel 4.1. Pengaturan tegangan dan waktu yang digunakan pada osiloskop.
Pengaturan
Tegangan
2 Volt/div
2 Volt/div
2 Volt/div
Pengaturan
Waktu
1 ms/ div
10 ms/ div
100 ms /div
Arus
0,3 mA
30 mA
3 mA
Untuk pengujian akan dilakukan variasi beban berdasarkan besarnya dayanya pada
masing – masing jenis lampu yaitu lampu CFL, lampu LED, dan lampu TL. Selain melihat
karakteristik nilai arus inrush, pada pengujian ini juga akan dilihat karakteristik waktunya.
Karakteristik waktu pada arus inrush dapat dibagi menjadi 3 bagian, yaitu:
1. Time Rise (Tr), yaitu selang waktu yang dibutuhkan untuk mencapai nilai puncak.
2. Time Rise Second (Tr’), yaitu selang waktu yang dibutuhkan setelah nilai puncak
kedua dari nilai puncak pertama.
3. Settling Time (Ts), yaitu selang waktu yang dibutuhkan untuk mencapai kondisi tunak.
6
Studi analisis..., Muhammad Marudheni, FT UI, 2013.
Lampu CFL
Dibawah ini adalah bentuk gelombang saat kondisi inrush yang terlihat pada layar
osiloskop, saat dilakukan penutupan saklar dengan beban yang digunakan adalah lampu CFL
11 Watt, 14 Watt, dan 18 Watt.
1. 11 Watt
Gambar 4.1. Bentuk gelombang kondisi inrush pada lampu CFL 11 Watt.
Plampu = V. I cos θ
11 watt = 220 volt . I. 0,989
I = 11watt / (220 volt. 0,989) = 50 mA
Iinrush = Vpuncak osiloskop * ( 30 mA / 2 V) = 10,16 V * (30 mA / 2 V) = 152,4 mA
Isteady-state = Vsteady-state * ( 30 mA / 2 V) = 3,3 V * (30 mA / 2 V) = 49,5 mA
Tr = 0,5 ms, Tr’= 4 ms, dan Ts =14 ms.
2. 14 Watt
Gambar 4.2. Bentuk gelombang kondisi inrush pada lampu CFL 14 Watt.
Plampu = V. I cos θ
14 watt = 220 volt . I. 0,991
I = 14watt / (220 volt. 0,991) = 64 mA
Iinrush = Vpuncak osiloskop * ( 30 mA / 2 V) = 23,6 V * (30 mA / 2 V) = 354 mA
Isteady-state = Vsteady-state * ( 30 mA / 2 V) = 4,2 V * (30 mA / 2 V) = 63 mA
Tr = 0,8 ms, Tr’= 2,5 ms, dan Ts =14,5 ms.
7
Studi analisis..., Muhammad Marudheni, FT UI, 2013.
3. 18 Watt
Gambar 4.3. Bentuk gelombang kondisi inrush pada lampu CFL 18 Watt.
Plampu = V. I cos θ
18 watt = 220 volt . I. 0,994
I = 18watt / (220 volt. 0,994) = 82 mA
Iinrush = Vpuncak osiloskop * ( 30 mA / 2 V) = 23,6 V * (30 mA / 2 V) = 354 mA
Isteady-state = Vsteady-state * ( 30 mA / 2 V) = 5.4 V * (30 mA / 2 V) = 81 mA
Tr = 1 ms, Tr’= 4 ms, dan Ts =16 ms.
Tabel 4.2. Data hasil pengujian karakteristik arus inrush pada variasi beban daya pada lampu
CFL.
Daya
Lampu
CFL
Arus
Inrush
Arus Steady
– state
Time Rise
(Tr)
Time Rise
Second
(Tr’)
Time Settling
(Ts)
11 Watt
152,4 mA
49,5 mA
0,5 ms
4 ms
14 ms
14 Watt
354 mA
63 mA
0,8 ms
2,5 ms
14,5 ms
18 Watt
354 mA
81 mA
1 ms
4 ms
16 ms
8
Studi analisis..., Muhammad Marudheni, FT UI, 2013.
Lampu LED
Dibawah ini adalah bentuk gelombang saat kondisi inrush yang terlihat pada layar
osiloskop, saat dilakukan penutupan saklar dengan beban yang digunakan adalah lampu LED
6 Watt, 9 Watt, dan 9,5 Watt.
1. 6 Watt
Gambar 4.4. Bentuk gelombang kondisi inrush pada lampu LED 6 Watt.
Plampu = V. I cos θ
6 watt = 220 volt . I. 0,997
I = 6 watt / (220 volt. 0,997) = 27 mA
Iinrush = Vpuncak osiloskop * ( 30 mA / 2 V) = 10,16 V * (30 mA / 2 V) = 152,4 mA
Isteady-state = Vsteady-state * ( 30 mA / 2 V) = 1,8 V * (30 mA / 2 V) = 27 mA
Tr = 0,3 ms, Tr’= 4,1 ms, Ts = 16 ms.
2. 9 Watt
Gambar 4.5. Bentuk gelombang kondisi inrush pada lampu LED 9 Watt.
Plampu = V. I cos θ
9 watt = 220 volt . I. 0,998
I = 9 watt / (220 volt. 0,998) = 40 mA
Iinrush = Vpuncak osiloskop * ( 30 mA / 2 V) = 10,16 V * (30 mA / 2 V) = 152,4 mA
Isteady-state = Vsteady-state * ( 30 mA / 2 V) = 2,6 V * (30 mA / 2 V) = 39 mA
Tr = 0,3 ms, Tr’= 4 ms, dan Ts = 18 ms.
9
Studi analisis..., Muhammad Marudheni, FT UI, 2013.
3. 9,5 Watt
Gambar 4.6. Bentuk gelombang kondisi inrush pada lampu LED 9,5 Watt.
Plampu = V. I cos θ
9,5 watt = 220 volt . I. 0,998
I = 9,5 watt / (220 volt. 0,998) = 40 mA
Iinrush = Vpuncak osiloskop * ( 30 mA / 2 V) = 10,16 V * (30 mA / 2 V) = 152,4 mA
Isteady-state = Vsteady-state * ( 30 mA / 2 V) = 2,6 V * (30 mA / 2 V) = 39 mA
Tr = 0,35 ms, Tr’= 3 ms, dan Ts = 16 ms.
Tabel 4.3. Data hasil pengujian karakteristik arus inrush pada variasi beban daya pada lampu
LED.
Daya
Lampu
LED
Arus Inrush
Arus Steady
– state
Time Rise
(Tr)
Time Rise
Second (Tr’)
Time Settling
(Ts)
6 Watt
152,4 mA
27 mA
0,3 ms
4,1 ms
16 ms
9 Watt
152,4 mA
39 mA
0,3 ms
4 ms
18 ms
9,5 Watt
152,4 mA
39 mA
0,35 ms
3ms
10
Studi analisis..., Muhammad Marudheni, FT UI, 2013.
16 ms
Lampu TL
Dibawah ini adalah bentuk gelombang saat kondisi inrush yang terlihat pada layar
osiloskop, saat dilakukan penutupan saklar dengan beban yang digunakan adalah lampu TL 8
Watt, 10 Watt, dan 15 Watt.
1. 8 Watt
Gambar 4.7. Bentuk gelombang kondisi inrush pada lampu TL 8 Watt.
Plampu = V. I cos θ
8 watt = 220 volt . I. 0,983
I = 8 watt / (220 volt. 0,983) = 37 mA
Iinrush = Vpuncak osiloskop * ( 30 mA / 2 V) = 23,6 V * (30 mA / 2 V) = 354 mA
Isteady-state = Vsteady-state * ( 30 mA / 2 V) = 2,4 V * (30 mA / 2 V) = 36 mA
Tr = 0,4 ms, Tr’= 4 ms, dan Ts = 16 ms.
2. 10 Watt
Gambar 4.8. Bentuk gelombang kondisi inrush pada lampu TL 10 Watt.
Plampu = V. I cos θ
10 watt = 220 volt . I. 0,987
I = 10 watt / (220 volt. 0,987) = 46 mA
Iinrush = Vpuncak osiloskop * ( 30 mA / 2 V) = 23,6 V * (30 mA / 2 V) = 354 mA
Isteady-state = Vsteady-state * ( 30 mA / 2 V) = 3 V * (30 mA / 2 V) = 45 mA
Tr = 0,45 ms, Tr’= 4 ms, dan Ts =16 ms.
11
Studi analisis..., Muhammad Marudheni, FT UI, 2013.
3. 15 Watt
Gambar 4.9. Bentuk gelombang kondisi inrush pada lampu TL 15 Watt.
Plampu = V. I cos θ
15 watt = 220 volt . I. 0,987
I = 15 watt / (220 volt. 0,987) = 69 mA
Iinrush = Vpuncak osiloskop * ( 30 mA / 2 V) = 10,16 V * (30 mA / 2 V) = 152,4 mA
Isteady-state = Vsteady-state * ( 30 mA / 2 V) = 4,5 V * (30 mA / 2 V) = 67,5 mA
Tr = 0,45 ms, Tr’= 2,5 ms, dan Ts = 14 ms.
Tabel 4.4. Data hasil pengujian karakteristik arus inrush pada variasi beban daya pada lampu
TL.
Daya
Lampu TL
Arus
Inrush
Arus Steady – Time Rise
state
(Tr)
Time Rise
Second
(Tr’)
Time
Settling
(Ts)
8 Watt
354 mA
36 mA
0,4 ms
4 ms
16 ms
10 Watt
354 mA
45 mA
0,45 ms
4 ms
16 ms
15 Watt
152,4 mA
67,5 mA
0,45 ms
2,5 ms
14 ms
PENGUJIAN KARAKTERISTIK ARUS INRUSH DENGAN VARIASI SUMBER
TEGANGAN
Pengujian karakteristik arus inrush dengan variasi sumber tegangan bertujuan untuk
melihat karakteristik arus inrush pada tiga jenis lampu yang berbeda. Dimana variasi yang
diberikan tegangan dari 180 Volt, 185 Volt, 190Volt, 195 Volt, 200 Volt, 205 Volt, 210 Volt,
215 Volt, 220 Volt, 225 Volt, 230 Volt, 235 Volt, 240 Volt, 245 Volt, dan 250 Volt karena
pada pengujian sebelumnya diberikan tegangan sebesar 220 Volt. Dengan begitu dapat dilihat
karakteristik arus inrush.
Lampu CFL 18 Watt
Tabel 4.5. Data hasil pengujian karakteristik arus inrush pada variasi sumber tegangan pada
lampu CFL.
12
Studi analisis..., Muhammad Marudheni, FT UI, 2013.
Tegangan Arus Inrush
180 V
152,4 mA
185 V
152,4 mA
190 V
152,4 mA
195 V
354 mA
200 V
354 mA
205 V
354 mA
210 V
354 mA
215 V
354 mA
220 V
354 mA
225 V
354 mA
230 V
354 mA
235 V
354 mA
240 V
152,4 mA
245 V
152,4 mA
250 V
152,4 mA
Arus Steadystate
72 mA
72,7 mA
75 mA
75 mA
78 mA
78 mA
79,5 mA
79,5 mA
81 mA
84 mA
84 mA
87 mA
88,5 mA
90 mA
90 mA
Time Rise
(Tr)
0,8 ms
0,8 ms
0,8 ms
0,9 ms
0,9 ms
0,9 ms
1 ms
1 ms
1 ms
1 ms
1 ms
1 ms
1 ms
1 ms
1 ms
1.
Time Rise Second Time Settling
(Tr')
(Ts)
3 ms
8 ms
3ms
8 ms
3,5 ms
8 ms
4 ms
10 ms
4 ms
10 ms
4 ms
9 ms
4 ms
9 ms
4 ms
9 ms
4 ms
10 ms
4 ms
8 ms
4 ms
8 ms
4 ms
7 ms
2 ms
6 ms
2 ms
5 ms
2 ms
5 ms
Lampu CFL 18 Watt
Tabel 4.6. Data hasil pengujian karakteristik arus inrush pada variasi sumber tegangan pada
lampu LED.
Tegangan
180 V
185 V
190 V
195 V
200 V
205 V
210 V
215 V
220 V
225 V
230 V
235 V
240 V
245 V
250 V
Arus
Inrush
152,4 mA
152,4 mA
152,4 mA
74,4 mA
74,4 mA
74,4 mA
74,4 mA
74,4 mA
152,4 mA
152,4 mA
152,4 mA
74,4 mA
74,4 mA
74,4 mA
74,4 mA
Arus Steadystate
18 mA
21 mA
24 mA
27 mA
27 mA
30 mA
33 mA
36 mA
39 mA
40,5 mA
43 mA
45 mA
48 mA
51 mA
52,5 mA
Time Rise
(Tr)
0,2 ms
0,2 ms
0,2 ms
0,2 ms
0,2 ms
0,2 ms
0,2 ms
0,3 ms
0,3 ms
0,4 ms
0,4 ms
0,5 ms
0,5 ms
0,5 ms
0,5 ms
Time Rise Second
(Tr')
2 ms
2 ms
2 ms
2 ms
2 ms
2 ms
2 ms
2 ms
4 ms
4 ms
4 ms
1 ms
1 ms
1 ms
1 ms
13
Studi analisis..., Muhammad Marudheni, FT UI, 2013.
Time
Settling (Ts)
30 ms
28 ms
25 ms
23 ms
22 ms
22 ms
20 ms
20 ms
18 ms
16 ms
16 ms
10 ms
9 ms
8 ms
8 ms
Lampu TL 15 Watt
Tabel 4.7. Data hasil pengujian karakteristik arus inrush pada variasi sumber tegangan pada
lampu TL.
Tegangan
180 V
185 V
190 V
195 V
200 V
205 V
210 V
215 V
220 V
225 V
230 V
235 V
240 V
245 V
250 V
Arus
Inrush
152,4 mA
152,4 mA
152,4 mA
152,4 mA
152,4 mA
152,4 mA
152,4 mA
152,4 mA
152,4 mA
152,4 mA
354 mA
354 mA
354 mA
152,4 mA
152,4 mA
Arus Steadystate
46,5 mA
49,5 mA
52,5 mA
54 mA
57 mA
60 mA
63 mA
66 mA
67,5 mA
69 mA
72 mA
75 mA
76,5 mA
76,5 mA
78 mA
Time Rise
(Tr)
0,3 ms
0,3 ms
0,3 ms
0,3 ms
0,4 ms
0,4 ms
0,4 ms
0,4 ms
0,45 ms
0,5 ms
0,5 ms
0,5 ms
0,5 ms
0,5 ms
0,5 ms
Time Rise Second
(Tr')
4 ms
4 ms
4 ms
2 ms
2 ms
2 ms
2,5 ms
2,5 ms
2,5 ms
2,5 ms
2 ms
2 ms
2 ms
2 ms
2 ms
Time
Settling (Ts)
8 ms
8 ms
8 ms
9 ms
10 ms
10 ms
12 ms
13 ms
14 ms
14 ms
8ms
8ms
8ms
8ms
8ms
ANALISA DATA HASIL PENGUJIAN
Analisa Hasil Pengujian Pada Variasi Beban
Gambar 4.55. Diagram puncak arus inrush dan puncak arus steady state terhadap variasi
beban daya lampu CFL.
14
Studi analisis..., Muhammad Marudheni, FT UI, 2013.
Gambar 4.56. Diagram puncak arus inrush dan puncak arus steady state terhadap variasi
beban daya lampu LED.
Gambar 4.57. Diagram puncak arus inrush dan puncak arus steady state terhadap variasi
beban daya lampu TL.
Gambar 4.58. Diagram karaktersitik waktu inrush terhadap variasi beban daya lampu CFL.
15
Studi analisis..., Muhammad Marudheni, FT UI, 2013.
Milisekon
Diagram Karakteristik Waktu Arus Inrush Terhadap Variasi
Beban Daya Lampu LED
20
15
10
5
0
6 Watt
0.3
9 Watt
0.3
9.5 Watt
0.35
Time Rise Second (Tr')
4.1
4
3
Time Settling (Ts)
16
18
16
Time Rise (Tr)
Gambar 4.59. Diagram karaktersitik waktu inrush terhadap variasi beban daya lampu LED.
Diagram Karakteristik Waktu Arus Inrush Terhadap Variasi
Beban Daya Lampu TL
20
Milisekon
15
10
5
0
8 Watt
0.4
Time Rise (Tr)
10 Watt
0.45
14 Watt
0.45
Time Rise Second (Tr')
4
4
2.5
Time Settling (Ts)
16
16
14
Gambar 4.60. Diagram karaktersitik waktu inrush terhadap variasi beban daya lampu TL.
Analisa Hasil Pengujian Pada Variasi Sumber Tegangan
Miliampere
Diagram Arus Inrush dan Arus Steady-state Terhadap Variasi Tegangan
Pada Lampu CFL 18 Watt
Arus Inrush
400
350
300
250
200
150
100
50
0
180 185 190 195 200 205 210 215 220 225 230 235 240 245 250
Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt
152 152 152 354 354 354 354 354 354 354 354 354 152 152 152
Arus Steady-State 72
73
75
75
78
78
80
80
81
84
84
87
89
90
90
Gambar 4.61. Diagram puncak arus inrush dan puncak arus steady state terhadap variasi
sumber tegangan pada lampu CFL 18 Watt.
16
Studi analisis..., Muhammad Marudheni, FT UI, 2013.
Gambar 4.62. Diagram puncak arus inrush dan puncak arus steady state terhadap variasi
sumber tegangan pada lampu LED 9 Watt.
Miliampere
Diagram Arus Inrush dan Arus Steady - state Terhadap Variasi Tegangan
Pada Lampu TL 15 Watt
400
Arus Inrush
350
300
250
200
150
100
50
0
180 185 190 195 200 205 210 215 220 225 230 235 240 245 250
Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt
152 152 152 152 152 152 152 152 152 354 354 354 152 152 152
Arus Steady-state 47
50
53
54
57
60
63
66
68
69
72
75
77
77
78
Gambar 4.63. Diagram puncak arus inrush dan puncak arus steady state terhadap variasi
sumber tegangan pada lampu TL 15 Watt.
Gambar 4.64. Diagram karaktersitik waktu inrush terhadap variasi sumber tegangan lampu
CFL 18 Watt.
17
Studi analisis..., Muhammad Marudheni, FT UI, 2013.
Diagram Karakteristik Waktu Arus Inrush Terhadap Variasi Tegangan Pada
Lampu LED 9 Watt
Milisekon
30
25
20
15
10
5
0
Time Rise (Tr)
180 185 190 195 200 205 210 215 220 225 230 235 240 245 250
Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt
0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.3 0.3 0.4 0.4 0.5 0.5 0.5 0.5
Time Rise Second (Tr')
2
2
2
2
2
2
2
2
4
4
4
1
1
1
1
Time Settling (Ts)
30
28
25
23
22
22
20
20
18
16
16
10
9
8
8
Gambar 4.65. Diagram karaktersitik waktu inrush terhadap variasi sumber tegangan lampu
LED 9 Watt.
Diagram Karakteristik Waktu Arus Inrush Terhadap Variasi Tegangan Pada
Lampu 15 Watt
14
MIlisekon
12
10
8
6
4
2
0
Time Rise (Tr)
180 185 190 195 200 205 210 215 220 225 230 235 240 245 250
Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt
0.3 0.3 0.3 0.3 0.4 0.4 0.4 0.4 0.45 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
Time Rise Second (Tr')
4
4
4
2
2
2
2.5 2.5 2.5 2.5
2
2
2
2
2
Time Settling (Ts)
8
8
8
9
10
10
12
8
8
8
8
8
13
14
14
Gambar 4.66. Diagram karaktersitik waktu inrush terhadap variasi sumber tegangan lampu
TL 15 Watt.
KESIMPULAN
Dari pengujian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut:
1. Jika semakin besar daya pada lampu CFL, lampu LED, dan Lampu TL maka semakin
besar nilai kapasitansi yang dibutuhkan untuk menyalakan lampu. Akibatnya semakin
tinggi nilai arus inrush yang terjadi.
2. Dengan variasi beban daya lampu yang semakin besar pada lampu CFL, lampu LED,
dan Lampu TL waktu yang dibutuhkan untuk mencapai nilai arus inrush saat kondisi
start lebih lama.
18
Studi analisis..., Muhammad Marudheni, FT UI, 2013.
3. Pemberian variasi tegangan dari 180 V – 250 V dapat menyebabkan arus inrush yang
tidak stabil atau nilai arus inrush yang lebih besar. Ini akibat adanya resonansi pada
hambatan dalam lampu CFL, lampu LED, dan Lampu TL.
4. Pemberian variasi tegangan dari 180 V – 250 V akan memperlama waktu yang
dibutuhkan untuk mencapai nilai arus inrush saat kondisi start.
5. Waktu yang sekian milidetik dengan lonjakan arus besar pada lampu CFL, lampu
LED, dan lampu LED belum bisa membuktikan ketiga jenis lampu rusak.
6. Perbandingan rata – rata arus inrush dan arus steady – state pada lampu CFL adalah
4,35, lampu LED adalah 4,48, dan lampu TL adalah 6,64.
DAFTAR ACUAN
[1] Marhunadi A.R, 1990,Teori Rangkaian ( Dasar ± Dasar ), Penerbit Erlangga, Jakarta.
[2] Van der Louis, Lou., "Transient in Power System", John Wiley & Sons Ltd, USA, 2001
[3] http://id.wikipedia.org/wiki/Lampu_pijar
[4] http://www.ustr.net/electronics/fluorescent.shtml
[5] http://en.wikipedia.org/wiki/Compact_fluorescent_lamp
[6] http://en.wikipedia.org/wiki/Light-emitting_diode
[7] Preve, Chrislope., "protection of Electrical Network", ISTE Ltd, USA, 2006
[8] Laporan skripsi Pengaruh operasi pemutus hubungan lampu pijar terhadap karakteristik
inrush current
19
Studi analisis..., Muhammad Marudheni, FT UI, 2013.