Perencanaan dan Pembuatan Static Var Compensator
advertisement
PERBAIKAN FAKTOR DAYA PADA INSTALASI RUMAH TANGGA 2200 VA DILENGKAPI DENGAN DISPLAY DAN PENSTABIL TEGANGAN ( Sub Judul : Perbaikan Faktor Daya ) Herman Filani1, Ir.Abdul Nasir2 , Epyk Sunarno. SST,MT.3 Mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Industri, PENS-ITS, Surabaya ,Indonesia, 1 e-mail: [email protected] 2 Dosen Jurusan Teknik Elektro Industri, PENS-ITS,Surabaya ,Indonesia. 3 Dosen Jurusan Teknik Elektro Industri, PENS-ITS,Surabaya ,Indonesia. Abstrak Pemakaian daya listrik untuk kebutuhan rumah tangga umumnya mempunyai beban bersifat reaktif induktif yang menyebabkan gelombang arus tertinggal dari gelombang tegangan. Pada umumnya yang dimaksud dengan daya listrik dengan kualitas baik adalah bila Power Factor >0,85. Sedangkan kita tahu bahwa sebagian besar beban dari PLN adalah bersifat induktif, hal ini menyebabkan rendahnya nilai faktor daya (Cos φ). Untuk mengetahui persoalan tersebut diatas maka perlu dipasang Capacitor Bank yang bekerja secara otomatis.Dengan kombinasi rangkaian kapasitor ini diharapkan akan didapatkan nilai faktor daya yang maksimal. Power Factor Regulator yang digunakan dalam penelitian ini menggunakan Mikrokontroller AT Mega 16 yang berfungsi sebagai controller. Permasalah selanjutnya adalah sumber PLN 220 volt sering tidak stabil, terjadi penurunan atau kenaikan sehingga mengurangi usia peralatan. Hal itulah yang menyebabkan kami membuat alat perbaikan faktor daya yang dilengkapi dengan penyetabil tegangan. Prinsip kerja dari penyetabil tegangan ini adalah pengaturan putaran motor servo oleh mikokontroler untuk memutar variable transformer sesuai dengan setting point yang diinginkan. Dengan Alat ini dapat mengatasi permasalahan mengenai power factor yang jelek dan tegangan yang tidak stabil. Dengan demikian Power factor bisa lebih baik ( > 0,85 ) dan tegangan sumber dari PLN akan stabil 220 volt Sehingga daya terpasang lebih efisien dan resiko kerusakan alat akan lebih bisa diminimalisir.. Kata Kunci : faktor daya, induktif, power faktor regulator, phase detector, capacitor bank. Abstract Power consumption for household generally has inductive reactive loads that cause the current wave lags behind the voltage wave. In general, the meaning of power with good quality is when Power Factor> 0.85. While we know that the vast majority of the PLN's load is inductive in nature, this causes the low value of power factor (Cos φ). To find these problems need to be installed above the Capacitor Bank that works otomatis. With series combination of capacitors is expected to get the maximum value of power factor. Power Factor Regulator used in this study using Microcontroller AT Mega 16 which serves as a controller. The next problems are the source of PLN 220 volts are often unstable, there is a decrease or increase, thereby reducing the life of the equipment. That's what causes us to make a repair tool that comes with a power factor of a voltage stabilizer so that the source voltage of 220 volts PLN will be stable and the risk of further damage to the equipment will be minimized. The working principle of a voltage stabilizer is a setting a servo motor rotation by mikokontroler to rotate the variable transformers in accordance with the desired setting point.With this tool can solve the problems of poor power factor and voltage fluctuation. Thus the power factor could be better ( > 0.85) and the source voltage from 220 volts to be stable PLN So the installed power more efficiently and the risk of further damage to the equipment will be minimized. Key words: power factor, inductive, power factor regulator, phase detector, capacitor bank. kombinasi kapasitor yang masing-masing kapasitornya bisa terangkai seri maupun paralel. Dengan kombinasi ini diharapkan nilai faktor daya yang telah diperbaiki mampu mendekati nilai maksimumnya. Permasalahan yang kedua adalah tegangan jalajala pada sambungan rumah 2200 VA tidak stabil 220 volt, tetapi terjadi fluktuasi tegangan. Hal ini mengakibatkan resiko rusaknya peralatan rumah tangga. Sehingga alat ini dilengkapi juga dengan rangkaian penstabil tegangan. Apabila tegangan mengalami penurunan atau kenaikan alat ini secara otomatis akan menstabilkan tegangan, sehingga resiko rusaknya peralatan rumah tangga bisa lebih diminimalisir lagi. 1. PENDAHULUAN Permasalahan yang ada pada konsumen PLN, terutama pada sambungan rumah tangga adalah rendahnya kualitas daya yang disebabkan beban induktif. Kualitas daya yang baik akan memperbaiki drop tegangan, faktor daya, rugi–rugi daya, kapasitas daya dan efisiensi energi listrik. Perbandingan antara daya aktif (kVA) dan daya nyata (kW) akan menghasilkan power factor (Cos φ). Beban dengan jenis induktif ini menyebabkan rendahnya power factor (Cos φ). Untuk memperbaiki power factor (Cos φ) pada sistem tenaga listrik dengan beban induktif diperlukan suatu kompensator daya reaktif dengan menggunakan mikrokontroler sebagai kontroler otomatis. Sistem yang akan dirancang ini adalah sistem yang menghubungkan rangkaian yang diukur faktor dayanya dengan suatu 2. DASAR TEORI 1 Teori yang digunakan sebagai dasar pelaksanaan tugas akhir ini adalah: 2.1 Kualitas Daya Daya listrik didefinisikan sebagai laju hantaran energi listrik dalam sirkuit listrik. Satuan SI daya listrik adalah watt yang menyatakan banyaknya tenaga listrik yang mengalir per satuan waktu (joule/detik). Arus listrik yang mengalir dalam rangkaian dengan hambatan listrik menimbulkan kerja. Peranti mengkonversi kerja ini ke dalam berbagai bentuk yang berguna, seperti panas (seperti pada pemanas listrik), cahaya (seperti pada bola lampu), energi kinetik (motor listrik), dan suara (loudspeaker). Listrik dapat diperoleh dari pembangkit listrik atau penyimpan energi seperti baterai Perkalian arus dan tegangan efektif dalam rangkaian AC dinyatakan dalam voltampere (VA) atau kilovoltampere (KVA). Satu KVA sama dengan 1.000 VA. Daya yang berguna atau daya nyata diukur dalam watt dan diperoleh jika voltampere dari rangkaian dikalikan dengan faktor yang disebut dengan faktor daya. Maka dalam rangkaian AC satu phase adalah: Gambar 2.2 Beban Resistif Beban yang bersifat induktif atau kapasitif dapat menggeser titik persilangan nol antara tegangan dan arus. Bila bebannya merupakan beban induktif persilangan nol gelombang arus muncul beberapa saat setelah persilangan nol gelombang tegangan muncul. Hal ini biasa dikatakan sebagai arus tertinggal. Gambar 2.3 Beban Induktif Sebaliknya untuk arus beban yang bersifat kapasitif, persilangan nol gelombang arus akan muncul beberapa saat sebelum persilangan nol gelombang tegangan. Hal ini biasa dikatakan sebagai arus mendahului. P(dalam watt) = V x I x faktor daya Faktor daya = P(dalam watt) VxI P = V × Iaktif P = VI Cos θ Oleh karena daya adalah EI dikalikan dengan faktor daya, maka faktor daya suatu rangakaian AC sama dengan kosinus dari sudut phase. Hubungan antara daya dalam watt (P), voltampere (VA) dan voltampere reaktif (VAR) dapat dinyatakan dengan segitiga seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 2.1. sudut θ adalah sudut phase rangkaian. Alas segitiga menyatakan daya nyata (VA), tingginya menyatakan daya reaktif (VAR), dan hipotunosa menyatakan daya aktif (W). Gambar 2.4 Beban Kapasitif Sebuah kapasitor daya atau yang dikenal dengan nama kapasitor bank harus mempunyai daya Qc yang sama dengan daya reaktif dari sistem yang akan diperbaiki factor dayanya. Jika keadaan ini dipenuhi, kapasitor bank akan memperbaiki faktor daya menjadi bernilai maksimum (factor daya = 1). Besarnya daya reaktif yang diperlukan untuk mengubah faktor daya dari cos ο±1 menjadi cos ο±2 dapat ditentukan dengan : Qc = P ( tan ο±1 - tanο±2 ) daya nyata ( VI cos θ ) θ daya reaktif ( VI sin θ ) daya aktif (VI ) Gambar 2. 1 Hubungan antara daya, voltampere dan voltampere reaktif Oleh karena Voltampere sama dengan VI daya nyatanya adalah VI Cos θ, dan voltampere reaktifnya VI Sin θ. Juga terjadi hubungan sebagai berikut. πππ¦π πππ‘ππ = πππ¦π ππ¦ππ‘π 2 + πππ¦π πππππ‘ππ 2 Gambar 2.5 Prinsip Perbaikan Faktor Daya 2.2 Perbaikan Faktor Daya 2.3 Sensor tegangan Untuk mengambil sinyal tegangan agar bisa dibaca oleh rangkaian phasa detector digunakan resistor pembagi tegangan dipasang secara paralel antara phasa dengan netral. Fungsi resistor ini adalah untuk menurunkan tegangan dari tegangan sumber menjadi tegangan yang dikehendaki. Selain itu juga penggunaan resistor tidak merubah harga beda phasa yang terjadi pada beban induktif yang terpasang. Dalam sebuah sumber arus bolak-balik, bila beban yang diaplikasikan bersifat resistif murni, maka gelombang tegangan dan arus adalah sefasa seperti diperlihatkan pada Gambar 2.2. 2 Gambar 2. 6 Rangkaian resistor pembagi tegangan Vout = π 2 π 1+π 2+π 3 × πππ 2.4 Sensor arus ACS712 Sensor arus ini adalah salah satu produk dari allegro untuk solusi ekonomis dan presisi dalam pengukuran arus AC maupun DC. Sensor ini memiliki presisi, low-offset, dan rangkaian sensor linier hall dengan konduksi tembaga yang ditempatkan dengan permukaan dari aliran arus yang disensor. Ketika arus mengalir pada permukaan konduktor maka akan menghasilkan medan magnet yang dirasakan oleh IC hall efect yang terintegrasi kemudian oleh piranti tersebut dapat dirubah ke tegangan. Sensor ini memungkinkan untuk tidak menggunakan optoisolator karena antara terminal input arus dengan outputnya sudah terisolasi secara kelistrikannya. Hal ini karena yang dirasakan atau yang disensor adalah efek hall dari arus input yang disensor. Berikut adalah gambar aplikasi, blok diagram dan karakteristik input outputnya. Gambar 2.9 Input dan output pada rangkaian phasa detector 2.6 Kapasitansi Kapasitor Bank Perhitungan nilai capasitor digunakan untuk setiap beban yang terpasang pada sistem, sehingga dapat memperbaiki power faktor dengan maksimal. Dalam menentukan kapasitansi capasitor bank dilakukan terlebih dahulu perhitungan daya reaktif kompensator. Daya reaktif konpensator dibagi dengan banyaknya step VAR kompensator. Daya reaktif kompensator tiap step VAR kompensator digunakan untuk perhitungan kapasitansi capasitor bank tiap step VAR kompensator. Dengan demikian akan didapatkan kapasitansi capasitor untuk tiap step VAR kompensator yang digunakan. Daya reaktif konpensator: Qcap = P × (tanβ‘θ1 − tanβ‘θ2 ) Keterangan: P : Daya Aktif (watt) Qcap : Daya Reaktif Konpensator(VAR) θ1 : sudut sebelum diperbaiki θ2 : sudut setelah diperbaiki Gambar 2. 7 Contoh aplikasi dari rangkaian sensor arus ACS712 3. KONFIGURASI SISTEM Pada perencanaan dan pembuatan perangkat keras, rangkaian perbaikan faktor daya pada saluran rumah tangga 2200 VA dilengkapi dengan display dan penstabil tegangan mengacu pada blok diagram yang ditunjukkan pada gambar berikut ini. 2.5 Zero Crossing dan Phase Detector (Detektor Phasa) Rangkaian ini berfungsi untuk mendeteksi perbedaan sudut phasa yang mengalir ke beban. Detektor Phasa dibuat menggunakan komparator dan gerbang logika XOR. Komparator digunakan untuk mendapatkan informasi saat nilai tegangan dan nilai arus tepat melewati titik nol. Gerbang logika XOR digunakan untuk mengetahui nilai beda sudut phasa. Nilai perbedaan sudut phasa didapat dengan menghitung selang waktu antara tegangan naik dan tegangan turun pada keluaran gerbang logika XOR. Rangkaian detektor phasa ini ditunjukkan pada Gambar 2.8, serta sinyal input dan output pada rangkaian zero crossing detector dapat dilihat pada Gambar 2.9. Gambar 3.1. Blok diagram rangkaian Perbaikan Faktor Daya Pada Beban Rumah Tangga 2200VA dilengkapi dengan display dan Penstabil Tegangan . Tugas Akhir rancang bangun rangkaian perbaikan faktor daya untuk beban rumah tangga secara otomatis adalah memperbaiki power faktor (Cos θ) pada sistem kelistrikan pada suatu rumah.. Berdasarkan Gambar 3.1 perencanaan dan pembuatan perangkat keras pada Tugas Akhir ini meliputi: Gambar 2.8 Rangkaian Detektor Phasa 3 1) 2) Perencanaan dan pembuatan sensor. Perencanaan dan pembuatan mikrokontroller dan display. 3) Perencanaan dan pembuatan kontrol soft switch capasitor bank. 3.1 Sensor Tegangan Sensor tegangan menggunakan resistor pembagi tegangan dipasang secara paralel antara phasa dengan netral. Fungsi resistor ini adalah untuk menurunkan tegangan dari tegangan sumber menjadi tegangan yang dikehendaki. Selain itu juga penggunaan resistor tidak merubah harga beda phasa yang terjadi pada beban induktif yang terpasang. R2 Vout = × Vin R1 + R2 + R3 Dalam perhitungan Vin yang digunakan 220 volt dan Vout yang diharapkan adalah 3 volt, sehingga: R2 Vout = × Vin R1 + R2 + R3 R2 3= × 220 R1 + R2 + R3 Dimana R1 = R3, maka: R2 3= × 220 2R1 + R2 6R1 + 3R2 = 220R2 217R2 = 6R1 6 R2 = × R1 217 R2 = 0.028 × R1 Ditetapkan terlebih dahulu R1dan R3=390Kο, maka: R2 = 0.028 × 390Kο R2 = 10,78 Kο Maka R2 yang digunakan adalah 10Kο karena keterbatasan variasi nilai komponen. Gambar 3.2. Rangkaian aplikasi sensor arus ACS 712 yang baru Dari rangkaian aplikasi IC ACS 712 diatas, didapatkan hasil output berupa tegangan AC tanpa komponen DC. Setiap perubahan 1 ampere arus input maka hasil output berupa tegangan AC akan berubah tiap 100 mV. Gambar 3.3. Gelombang tegangan output sensor arus ACS 712 yang baru Tegangan AC hasil output sensor terlalu kecil, maka diperlukan penguatan agar hasil output sensor menjadi lebih besar. Rangkaian penguatan berupa OpAmp µA 741. Daya resistor pembagi tegangan: R tot = R1 + R2 + R3 20kΩ = 390Kο + 10Kο + 390Kο = 790Kο 1 Vout dc 1kΩ Vin I= R tot 2 3 uA 741 _ + 4 = 220V = 0.278mA 790Kο +Vcc 12 V 7 Vout dc 6 5 4700µF 16V 1kΩ -Vcc 12 V Gambar 3.4. Konfigurasi pin Op-Amp µA 741 dan rangkaian inverting amplifier P = I2 × R = 0.278mA Vout ac 8 2 × 390Kο = 0.03watt Karena siyal tegangan output dari IC ACS 712 inverting maka menggunakan rangkaian inverting amplifier dengan gain 20 kali. Maka dalam perhitungan Rf dan Ri sebagai berikut: Rf Vout = × Vin Ri Jika penguatan (gain) sebesar 20 kali, maka: Vout = 20 Vin Sehingga, Rf Vout = Ri Vin Rf = 20 Ri Rf = 20 Ri Ditetapkan terlebih dahulu R1=1Kο, maka: Rf = 20 × 1000ο Rf = 20Kο Daya resistor yang digunakan 1 4 watt. 3.2 Sensor Arus Agar ouput sensor berupa tegangan AC tanpa komponen DC 2,5 volt, maka digunakan rangkaian yang baru setelah dilakukan beberapa percobaan. Menggunakan power supply yang dimodifikasi untuk menghasilkan tegangan ± 2,5 volt dan ground. Power supply menggunakan trafo CT yang dicontrol dengan transistor agar menghasilkan tegangan ± 2,5 volt dan ground. Dengan demikian maka tegangan input sensor VCC-GND tetap 5 volt dan output sensor hanya berupa tegangan AC tanpa komponen DC. 4 3.4 Kapasitor Bank Kapasitor Bank yang dipakai untuk perbaikan factor daya ini adalah Kapasitor AC yang tegangan kerjanya 220 V. Pada saluran rumah tangga dengan daya terpasang 2200VA,f = 50Hz, cosφ1 = 0,7 dan diinginkan cosφ2 = 1Maka: Rf berupa resistor variabel. Nilai yang digunakan adalah 20Kο agar bisa menghasilkan penguatan sebesar 20 kali. 3.3 Zero Crossing Detector (Detektor Phasa) Untuk membaca nilai frekuensi, digunakan rangkaian zero crossing detector yang berfungsi untuk merubah gelombang sinus menjadi gelombang kotak, namun frekuensi dari gelombang tersebut masih tetap sama. Untuk membuat sebuah zero crossing detector, digunakan komparator LM339 yang outputnya diberi pull up. Dari gelombang kotak ini, kita bisa menghitung frekuensi yang ada. Seperti ditunjukkan pada gambar 3.5. Sedangkan untuk mendeteksi beda phase, kita dapat menggunakan EXOR yang masukkan nya berupa gelombang kotak dari sinyal arus dan tegangan, seperti ditunjukkan pada gambar 3.6. diketahui Cos θ1 = 0,6 Cos θ2 = 1 P = S x Cos phi = 2200 x 0,6 = 1540 Watt -1 -1 Qc = P x tan(cos θ1 – cos θ2) -1 -1 = 1540 x tan (cos 0,7 – cos 1) = 1540 (tan 45,57 – tan 0) = 1540( 1.02 – 0) = 1571 VAR 2 C = Qc / V ω 2 = Qc / V 2ππ 2 = 1571/( 220 x2x3,14x50) = 103,37 uF ο¨100uF / 4kapasitor = 25uF οΌ Relay aktif : 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 3.5 Flowchart Program Flowchart pemrograman memegang peranan yang sangat penting dalam pembuatan tugas akhir ini. Flowchart pemrograman ini merupakan urut-urutan perintah dalam bahasa mesin yang yang membuat sistem bekerja sesuai dengan perintah tersebut. Bahasa yang digunakan dalam perancangan alat ini adalah bahasa C mikrokontroller AT Mega16. Flowchart dari pemrogaman adalah sebagai berikut. Gambar 3.5. Zero Crossing Detector (Detektor Phasa) START Gambar 3.6. Rangkaian zero crossing dan EXOR untuk mendapatkan nilai beda phase Inisialisasi SP 3.4 Rangkaian control switch kapasitor Switch kapasitor mengggunakan relay sebanyak tujuh buah yang dipasang sedimikian rupa sehingga membentuk rangkaian kombinasi dari empat buah kapasitor .Bentuk dari rangkaian switch kapasitor dapat dilihat pada gambar dibawah ini : Baca Zero Crossing Beda Fasa (PF), DFF PF = SP ? N Kombinasi Kapasitor ++ Y Delay DelaySwitch Switch PF>SP&&DFF=1 N Delay Switch Gambar 3.7 Rangkaian control switch kapasitor Kombinasi Kapasitor - - Dari gambar diatas dapat dilihat bahwasannya dalam proyek akhir ini menggunakan empat buah kapasitor yang dikombinasikan oleh tujuh buah relay. Dengan tujuh relay tersebut, maka empat kapasitor ini akan mempunyai banyak kondisi rangkaian baik seri maupun paralel. Dengan demikian, nilai dari kapasitor bisa variabel.: Tampilkan Cosphi End 5 Y 4. PENGUJIAN DAN ANALISIS Pengujian rangkaian sensor digunakan untuk melihat dan membandingkan apakah output dari sensor sesuai dengan yang diharapkan. Hasil sensing diharapkan dapat sesuai dengan alat ukur terutama berkaitan dengan cos pi. 4.1 Pengujan Sensor tegangan Sensor tegangan menggunakan rangkaian pembagi tegangan sesuai dengan harapan. Hasil rangkaian sensor tegangan tidak menimbulkan pergeseran fasa yang biasa terjadi pada sensor tegangan dengan rangkaian perbandingan trafo. Hasil sensor tegangan akan digunakan untuk mendeteksi beda phase di rangkaian zero crossing Gambar 4.3 Gelombang tegangan keluaran sensor arus ASC 712 4.2 Pengujian Zero Crossing Detector Rangkaian zero crossing dan phase detector merupakan kelanjutan sensor arus dan sensor tegangan, sinyal output yang dihasilkan sensor tegangan dan sensor arus kemudian diolah oleh rangkaian zero crossing dan kemudian diolah oleh ICXOR dan kemudian menghasilkan sinya step yang menginformasikan data beda fasa antara tegangan dan arus. IC-XOR digunakan sebagai penjumlah dari 2 sinyal input yaitu sinyal arus dan tegangan yang merupakan keluaran dari zero crossing yang mempunyai beda phase, seperti yang kita ketahui bahwa IC-XOR memiliki cara kerja sebagai berikut: 1. Jika kedua input berlogika sama maka output akan bernilai logika "0". Gambar 4.1. Sinyal keluaran sensor tegangan 4.2 Pengujan Sensor Arus Dari rangkaian aplikasi IC ACS 712 diatas, didapatkan hasil output berupa tegangan AC tanpa komponen DC. Setiap perubahan 1 ampere arus input maka hasil output berupa tegangan AC akan berubah tiap 100 mV. Sinyal output yang dihasilkan IC ACS 712 merupakan inverting dari sinyal input. Sehingga diperlukan inverting amplifier agar sinyal output sama dengan sinyal input IC ACS 712. No. 1 2 3 4 5 2. Jika kedua input berlogika tidak sama maka output akan bernilai logika "1". Sinyal gelombang kotak yang keluar dari zero crossing arus dan tegangan masuk ke rangkaian komparator untuk dibandingkan dengan menggunakan IC TTL XOR 74LS86 sehingga diketahui perbedaan sudut phase antara tegangan dan arus mengalir pada beban. Arus AC (Ammeter) Tegangan Sensing Out ACS (Vac) 1A 91 mV 2A 195 mV 3A 293 mV 4A 394 mV 5A 495 mV Tabel 4.1 Data percobaan ACS Gambar 4.4 Gelombang sensor tegangan dan sensor arus beban lampu pijar Salah satu hasil dari pengujian sensor arus ACS 712, arus yang disensor berupa arus AC sebesar 4 ampere dan hasil tegangan sensing keluaran ACS sebesar 394 mV berupa tegangan AC. Hal tersebut terlihat dari hasil keluaran sensor arus ACS 712 pada oscilloscope. Gambar 4.5 Gelombang output pembagi tegangan sensor tegangan dan sensor arus Gambar 4.2. Arus masukan sensor arus ACS 712 dan tegangan keluaran sensor arus ACS 712 Gambar 4.6 Gelombang output EX-OR 74ls86 beban lampu pijar 6 Dari gambar diatas dapat kita amati untuk beban lampu pijar hampir tidak ada perbedaan phase antara sinyal arus dan sinyal tegangan ( gambar 4.4. ) . Dari gelombang sinus sinyal arus dan tegangan diubah oleh komparator LM 339 sehingga menjadi sinyal kotak seperti yang terlihat pada gambar 4.5. Dengan sedikitnya perbedaan phase antara sinyal arus dan tegangan maka exor 74LS86 menghasilkan gelombang output yang lebar periodenya sangat kecil. 4.4 Pengujian Rangkaian Driver Relay 4.3 4.4.1 PIND.7 berlogika 0 Pada pengujian ini dilakukan pengetesan terhadap rangkaian driver relay yang akan mengkombinasikan empat kapasitor. Driver relay dikontrol dari PORT mikro, sehingga ketika PORT mikro diberi logika 0 , mka Relay akan aktif dan mengkombinasikan kapasitor sesuai dengan data yang ada pada tabel3.2. Berikut ini adalah data dari pengujian driver relay yang telah dilakukan. Pengujian Output ex-or 74ls86 dengan Cos phi Meter Menggunakan beban TL 1x18W Pada pengujian kali ini membandingkan pembacaan gelombang keluaran sinyal XOR melalui pembacaan osiloskop dengan menggunakan Cosphi Meter. C1 C2 C3 C4 Gambar 4.9 nilai kapasitor , relay aktif ,dan kombinasi kapasitor saat PIND.7=0 Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa ketika PIND.7 berlogika 0, maka hanya relay 7 yang aktif . Karena hanya relay 7 saja yang aktif maka empat kapasitor yang dipakai dikombinasikan seri semuanya,dan nilai kapasitor yang terbaca sebesar 5,01uF. Gambar 4.7 Gelombang output LM339 antara tegangan dan arus Dari gambar diatas dapat dihitung besarnya cosphi untuk beban TL1x18W. Diketahui : ο· Time/div = 2 ms ο· Lebar pulsa= 1,3 div Maka : ton = lebar pulsa x Time/div = 1,4 x 2 ms = 2,6 ms 4.4.2 PIND.1, PIND.2, PIND.3, PIND.4, PIND.5, PIND.6, PIND.7 berlogika 0 Φ = [ton / periode (ms)] x periode(sudut)] Φ = ( 2,6 / 20 ) x 360° Φ = 0,13 x 360° = 46,8° ο¨Cos Φ = 0,68 C1 C2 C3 C4 Gambar 4.10 nilai kapasitor , relay aktif ,dan kombinasi kapasitor saat PORTD=0 Gambar 4.8 Pembacaan cos pi menggunakan cosphi meter Ketika PORTD berlogika 0, maka semua relay akan aktif. Dengan demikian, maka empat kapasitor yang dipakai dikombinasikan secara paralel semuanya,dan nilai kapasitor yang terbaca sebesar 80,6uF. Dari pengambilan data sensor beda phasa dibandingkan dengan pembacaan cos θ melalui Cosphi Meter didapatkan error yang dapat dilihat pada perhitungan dibawah ini. % error cos Φ = pembacaan cosphi meter – osiloskop pembacaan cosphi meter x 100% = 0,71 – 0,68 0,71 = 0,03 x 100% 0,71 % error cos Φ = 4,22% x 100% 7 7. DAFTAR PUSTAKA 4.4.3 Data Pengujian Alat Secara Keseluruhan Pengujian kali ini dilakukan dalam dua tahap, yaitu pengujian sebelum dipasang alat dan pengujian setelah dipasang alat (pengujian alat tanpa beban dan pengujian alat dengan beban). Dari hasil pengujian tersebut, diperoleh data sebagai berikut a.Data sebelum dipasang alat dengan beban= 2xTL 18W, 1 lampu pijar 100W, dan motor induksi 1 phase 125W V= 211,3 Volt P= 260 Watt πππ π= 0.76 1. Abdul Hadi Ir,1994,”Sistim Distribusi Daya Listrik”, Penerbit Erlangga, Jakarta. 2. Indhana Sudiharto,2006,”Desain Soft Switched Static Var Compensator Untuk Mengurangi Inrush Current Pada Capacitor Bank”, Jurusan Teknik Elektro, ITS, Surabaya. 2. Malvino Albert Paul,1996,”Prinsip–Prinsip Elektronika Edisi ketiga Jilid 2”, Penerbit Erlangga, Jakarta. 3. Coughlin Roberet F,1987,”Operational Amplifiers And Integrated Circuit Third Edition”. 4. Grob Bernard,1985,” Basic Electronic Fifth Edition”. b.Data setelah dipasang alat dengan beban= 2xTL 18W, 1 lampu pijar 100W, dan motor induksi 1 phase 125W Vin= 209,7 Volt Vout= 220,7 Volt P= 318 Watt πππ π= 0.93 5. Epcos,2003,”Power Quality”. 6. Epcos,2005,”Power Factor Correction”. 7. c. Data setelah dipasang alat perbaikan faktor daya dan penstabil tegangan, tanpa beban Vin= 213,9 Volt Vout= 220,6 Volt P= 50 Watt πππ π= 0.79 5. Kesimpulan Setelah dilakukan proses perencanaan, pembuatan dan pengujian alat serta dengan membandingkan dengan teori-teori penunjang, dan dari data yang didapat maka dapat kami simpulkan mengenai rancang bangun 1. Kapasitor bank dapat dikombinasikan secara seri maupun paralel untuk mendapatkan hasil kompensasi faktor daya yang lebih optimal. 2. Sensing arus dan tegangan haruslah valid agar didapatkan nilai beda fasa yang benar. Sehingga didapatkan nilai cos pi yang sesuai dengan pembacaan alat ukur. 3. Kelemahan dari alat ini adalah pada saat beban nol, alat ini menyerap daya sekitar 50 watt dan Power Faktor turun menjadi 0,79. 6. Saran-saran Pada pengerjaan Tugas Akhir ini tentu tidak lepas dari berbagai macam kekurangan dan kelemahan, baik itu pada sistem maupun pada peralatan yang telah dibuat. Untuk memperbaiki kekurangan-kekurangan dari peralatan, saran kami adalah : 1. Diperlukan rangkaian kombinasi kapasitor yang lebih bervariasi lagi dengan selisih yang lebih kecil agar bisa memperbaiki power faktor beban dengan daya kecil. 2. Sebaiknya digunakan kontrol otomatis agar pada saat beban nol alat ini secara otomatis tidak bekerja, sehingga tidak menyerap daya. 8 Indhana Sudiharto dan Yahya Chusna Arif,2001,”Power Factor Regulator (PFR) menggunakan PLC”,EEPIS Journal,Volume 6,Surabaya.
