Harmonic

25 01 2010

Kualitas Daya

Tegangan yang dihasilkan oleh generator listrik di negara kita umumnya mempunyai bentuk sinusoida dengan frekuensi 50 siklus per detik atau 50 Hz, setiap variasi dari bentuk gelombang tegangan dalam magnitude atau frekuensi dapat menimbulkan masalah pada pengoperasian peralatan listrik. Pada situasi bervariasi tersebut disebut gangguan saluran daya.

Sumber gangguan listrik dapat dikopel dengan rangkaian lain dengan berbagai cara

  1. Kopling konduktif langsung melalui penghantar.

  2. Kopling kapasitif melalui medan listrik.

  3. Kopling induktif melalui medan magnet.

  4. Radiasi melalui medan elektromagnetik.

Interferensi Elektromagnetik (Elecromagnetic Interference, EMI) dan Interferensi Frekuensi Radio (Radio Frequency Interference,RFI) adalah istilah yang digunakan untuk menyebutkan jenis gangguan saluran daya.


Perlunya peningkatan kualitas daya adalah karena adanya efek harmonisa yang merusak disepanjang pendistribusian daya listrik baik dari sisi penyuplai maupun di sisi pemakai, sebagian besar harmonisa adalah produk dari peralatan elektronika modern sehingga adalah wajar apabila ada sejumlah interferensi yang timbul sepanjang pencatuan daya apabila disekitar kita ada sejumlah besar perangkat modern seperti computer, ups, ballas elektronik, charger, penggerak yang dapat diubah-ubah kecepatannnya dan atau jenis beban tak linear yang menarik arus pada denyut singkat.


Harmonisa adalah energi listrik yang bergerak pada frekuensi kelipatan dari frekuensi awal (fO), sehingga frekuensi harmonisa kedua adalah 100 Hz, ketiga 150 Hz, kelima 250 Hz, ketujuh 350 Hz, kesebelas 550 Hz dan seterusnya, harmonisa tersebut timbul akibat beban pemakaian dari peralatan-peralatan listrik yang mana kontribusi terbesarnya adalah beban-beban tidak linear.


Harmonisa yang timbul sebab beban tak linear ialah karena dia menarik arus pada denyut pulsa curam sehingga gelombang arus terpotong atau tidak berbentuk sinusoida yang lembut. Denyut gelombang arus yang terpotong tersebut kemudian menyebabkan arus harmonik mengalir lagi pada bagian lain dari sistem daya.

Ada tiga element utama yang mengakibatkan gangguan harmonisa pada line distribusi daya yaitu: Sumber gangguan, distribusi (saluran perangkai) dan Reseptor dan jika di gambarkan sebagai blok maka seperti pada Gbr.3 dibawah ini, masing-masing blok dapat saja menjadi penyebab gangguan dan atau penerima gangguan.


Catu daya pada komputer atau elektronika daya yang memiliki dioda dan kapasitor adalah contoh umum beban tak linear, dimana tegangan yang masuk disearahkan oleh dioda dan kemudian kapasitor filter kapasitas besar yang menarik arus dimuati selama puncak gelombang dan ketika tegangan turun dibawah tegangan kapasitor, kapasitor tidak menarik arus sehingga gelombang arus terpotong seketika, siklus tersebut terus terjadi berulang-ulang selama peralatan tersebut aktif.

Dalam banyak hal harmonisa tidak mempunyai efek mengganggu pada operasi atau kerja peralatan karena harmonik tidak seperti transien, tapi meskipun demikian jika harmonisa sangat hebat atau jika beban sangat sensitive maka sejumlah masalah dapat timbul.

Dibawah ini akan dicoba uraikan sebagian masalah yang timbul dan akibatnya karena efek harmonisa pada beberapa peralatan elektrik, diuraikan pada tabel dibawah ini.

No.

Peralatan

Efek Harmonisa

Akibat

1.

Transformator

Harmonisa tegangan menyebabkan naiknya tegangan transformator, tegangan isolasi umumnya tidak menjadi masalah besar.

Pemanasan transformator, Umur transformator jadi berkurang, Menambah rugi tembaga dan rugi inti besi, Ketegangan isolasi, Suara berisik, dll.

2

Kapasitor

Menurunkan impedansi kapasitor dengan kenaikan frekuensi, sehingga kapasitor berperan sebagai bak dimana harmonisa dijadikan satu.

Induktansi system suplai dapat beresonansi dengan kapasitor pada beberapa frekuensi harmonisa menyebabkan timbulnya arus dan tegangan yang besar.

Pemanasan pada kapasitor karena bertambah cepatnya kehilangan dielektrik, Hubungan singkat, Kegagalan sekering, Ledakan kapasitor, dll.

3

Mesin Listrik

Bertambahnya rugi-rugi pada mesin listrik.

Pemanasan pada mesin listrik, Efisiensi berkurang, Getaran mekanis dan suara bising, Memperpendek umur, Tekanan isolasi, dll.

4

Pemutus Rangkaian

Tidak dapat beroperasi secara benar dengan adanya arus harmonisa.

Sensor puncak eletronik melepaskan kaitan pemutus rangkaian karena merespon pada puncak bentuk gelombang arus. Akibatnya pemutus rangkaian tidak selalu merespon dengan benar karena arus harmonik biasanya lebih tinggi dibanding normal, jenis pemutus rangkaian ini dapat memutus kaitan lebih awal pada arus rendah. Jika puncak gelombang arus lebih rendah dari normal, pemutus tidak bisa bekerja ketika seharusnya memutus.

5

Penghantar Netral

Pada system tiga phasa empat-kawat, harmonisa kelipatan ganjil atau ketiga disebut triplens, dijumlahkan bersama pada konduktor netral.

Pada system dengan beberapa phasa tunggal beban tidak linear, arus netral sebenarnya dapat melampui arus phasa.

Pemanasan lebih pada penghantar netral, Teganagan lebih tinggi dari tegangan normal antara penghantar netral dan tanah, Pemanasan lebih pada rel netral dan terminal penghubung.

6

Peralatan elektronika dan computer yang dikendalikan

Pengendalian elektronika tergantung pada zero crossing atau pada puncak tegangan untuk control yang benar, meskipun demikian harmonisa dapat merubah secara nyata parameter-parameter tersebut, sehingga mempengaruhi operasi secara terbalik.

Tidak berfungsinya pengendali dan peralalatan pelindung, Kegagalan peralatan lebih awal,

Operasi yang tidak menentu dari penggerak statis dan robot.

Source: Frank D. Petruzella – Electronics Industry.


Untuk mencegah arus harmonisa yang menyebabkan kerusakan (Outages) perlu melakukan survey pada pendistribusian daya listrik untuk menentukan ada atau tidaknya harmonisa dalam system atau efek apa yang ditimbulkannya dan apabila masalah sudah diidentifikasi maka dapat diambil dan ditentukan beberapa tindakan alternative perbaikan.


Filter khusus dapat dipasang untuk menyaring gelombang harmonisa tergantung pada sumber dan sifat asli dari arus harmonisa itu, sehingga penyelesaian dengan cara itu mengoreksi persoalan harmonic tersebut. Tindakan pencegahan yang lain adalah dengan penyeimbangkan beban (balancing) pada masing-masing phasa dari sistem tiga phasa empat kawat ataupun pada sistem pembebanan daya lainnya (keseimbangan pembebanan pada line distribusi daya multi phasa adalah suatu keharusan), menambahkan kawat netral ekstra pada masing-masing phasa, mengubah ukuran dan penggantian transformator yang lebih baik.


Kesimpulan:

Setiap gerak partikel listrik yang terjadi secara berulang dalam selang waktu yang sama (periodik) dan teratur disebut gerak listrik harmonis, Apabila suatu partikel listrik melakukan gerak periodik pada lintasan yang sama maka geraknya disebut gerak osilasi listrik. Dan apabila getaran listrik (osilasi) tersebut membuat partikel listrik lain ikut bergetar maka disebut partikel tersebut beresonansi.


Getaran dan gelombang merupakan dua hal yang saling berkaitan, gelombang semuanya bersumber pada getaran, dengan kata lain getaran adalah penyebab adanya gelombang.


Berdasarkan kutipan tersebut diatas dapat disimpulkan bahwa apabila induktasi dan kapasitansi bertemu di dalam suatu rangkaian listrik arus bolak-balik pada frekuensi-frekuensi tertentu dapat beresonansi dan apa bila terjadi pada sumber tegangan atau sistem distribusi daya listrik maka dapat berakibat kegagalan daya serius dan lebih lanjut blackout.


Dalam sistem tenaga listrik dikenal dua jenis beban yaitu beban linier dan beban tak linier. Beban linier adalah beban yang bentuk gelombang keluarannya linier artinya arus yang mengalir berbanding lurus dengan perubahan tegangan dan berbanding terbalik dengan impedansinya. Sedangkan beban tak linier adalah yang memberikan bentuk gelombang keluaran yang tidak sebanding dengan tegangan dalam setiap setengah siklus sehingga bentuk gelombang arus maupun tegangan keluarannya tidak sama dengan gelombang inputnya atau mengalami distorsi.


Actions

Information

2 responses

9 12 2010
remon

mas, kalo alat2 elektronik, janis apa aja yang masuk beban linier… yg mana yang tidak?? mohon di bales

10 12 2010
jon purba

Resistor dan induktansi murni termasuk komponen linear karena outputnya merupakan fungsi input dan tidak merubah bentuk gelombang frekuensinya. Umumnya semua peralatan elektronika aktif adalah termasuk beban tak linear seperti dioda, scr, transistor dll, kecuali kapasitor.

Dioda penyearah dalam regulator power supply misalnya akan memotong gelombang fundamental (sinusoida) dalam setengah periode gelombang dan memaksa setengah periode gelombang lagi tetap berada pada sumbernya sehingga dpt menyebabkan gangguan dan distorsi gelombang pada inputnya (jala-jala listrik). Demikian juga dengan kapasitor, setengah siklus gelombang arus listrik akan dimuati dan setengah siklus kemudian tidak menarik arus, serta merta memutus aliran gelombang arus pada sumber sehingga terjadi distorsi.

Menurut pemahaman saya penyearah gelombang penuh dan simetris juga merupakan salah satu peralatan elektronika linear jika dilihat dari fungsi input, trims

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s




%d bloggers like this: