Download - TA Lukmanul Hakim Cs

PEMBUATAN ALAT PENGHEMAT ENERGI LISTRIK

PADA LAMPU HIGH PRESSURE LAMP ( HPL )

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Akhir Studi

Dan Memperoleh Sebutan Ahli Madya

Program Studi Teknik Konversi Energi

Jurusan Teknik Mesin

Oleh :

Lukmanul Khakim 3.22.07.3.14

Mochamad Alrizal Gunawan 3.22.07.3.15

Muh. Yanuar 3.22.07.3.16

POLITEKNIK NEGERI SEMARANG

SEMARANG

2010

ii



Oleh :

Lukmanul Khakim 3.22.07.3.14

Mochamad Alrizal Gunawan 3.22.07.3.15

Muh. Yanuar 3.22.07.3.16

Menyetujui

Dosen Pembimbing

1. Wiwik Purwati W, ST, M.Eng Pembimbing I (……………..)

NIP. 19631113.199003.2.002

2. Margana, ST, M.Eng Pembimbing II (……………..)

NIP. 19630922.198803.1.001

iii



Oleh :

Lukmanul Khakim

Mochamad Alrizal Gunawan

Muh. Yanuar

Tugas akhir ini telah diuji dan disyahkan oleh penguji pada

Hari :

Tanggal :

1. Ketua Penguji Wiwik Purwati W, ST, M.Eng (…………….)

NIP. 19631113.199003.2.002

2. Sekretaris Penguji Yusuf Dewantoro H, ST, MT (.....................)

NIP. 19780502.200112.1.003

3. Penguji I Drs. Teguh HM (.....................)

NIP. 19561027.198503.1.001

4. Penguji II Dwiana H, ST, MT (.....................)

NIP. 19690814.199802.2.001

5. Penguji III Ir. Slamet Priyoatmojo, MT (.....................)

NIP. 19610919.198903.1.003

Semarang, September 2010

Mengetahui

Ketua Jurusan Teknik Mesin

Politeknik Negeri Semarang

Adhy Purnomo, ST

NIP. 19621004.198803.1.003

iv

PEDOMAN PENGGUNAAN TUGAS AKHIR

Tugas akhir ahli madya yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di

perpustakaan Politeknik Negeri Semarang adalah terbuka untuk umum dengan

ketentuan bahwa hak cipta ada pada pengarang. Referensi kepustakaan

diperkenankan dicatat, tetapi pengutipan atau ringkasan hanya dapat dilakukan seizin

pengarang dan harus disertai dengan kebiasaan ilmiah untuk menyebutkan

sumbernya.

Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh tugas akhir haruslah

seizin pimpinan Politeknik Negeri Semarang.

Perpustakaan yang meminjam tugas akhir ini untuk keperluan anggotanya

diharapkan mengisi nama dan tanda tangan peminjam dan tanggal pinjam.

MOTTO DAN PERSEMBAHAN

“ Maka sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan, sesungguhnya bersama

kesulitan ada kemudahan. Maka apabila engkau telah selesai (dari sesuatu urusan)

tetaplah bekerja keras (untuk urusan lain) dan hanya pada Tuhanmulah engkau

berharap “

(Qs. Al-Insyirah : 5-7)

“ Sesungguhnya dibalik kesulitan itu ada kemudahan”

“ Kejarlah Akhirat, Maka dunia akan mengikutimu “

“ Berusahalah kamu dengan sungguh-sungguh dan berdo’alah kamu setelah berusaha

dengan menyerahkan segalanya pada Allah SWT “

Tugas Akhir kupersembahkan kepada :

1. Ayah, Ibu dan segenap keluarga

tercinta

2. Teman-teman seperjuangan KE 3D

3. Teman-teman HMM Polines

4. Almamaterku tercinta

v

vi

PERNYATAAN

Dengan ini kami menyatakan bahwa dalam Tugas Akhir ini tidak terdapat

karya yang pernah diajukan untuk memperoleh sebutan keahlian disuatu perguruan

tinggi dan sepanjang pengetahuan kami juga tidak terdapat karya atau pendapat yang

pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu

dalam naskah/karya tugas akhir ini, dan disebutkan dalam daftar pustaka.


Yang menyatakan :

Nama NIM

Lukmanul khakim 3.22.07.3.14 (………….)

Moch.Alrizal Gunawan 3.22.07.3.15 (………….)

Muh.yanuar 3.22.07.3.16 (………….)

ABSTRAK

Pemakaian energi listrik saat ini besar sekali bahkan permintaan energi listrik

mengalami kenaikan cukup tinggi begitu pula dengan tarif dasar listrik (TDL) juga

mengalami kenaikan. Untuk mengoptimalkan energi listrik diantaranya dengan

meningkatkan faktor daya atau disebut perbaikan faktor daya. Lampu high pressure

lamp (HPL) 250 Watt yang dijual dipasaran ternyata mempunyai daya nyata yang

lebih tinggi yakni 469,48 Watt. Kenaikan daya nyata tersebut disebabkan oleh ballast

high pressure lamp (HPL), karena dalam penyalaan lampu high pressure lamp

(HPL), ballast high pressure lamp (HPL) memerlukan daya yang besar. Pemasangan

kapasitor secara parallel (4 µF) dapat membuat daya nyata dari lampu high pressure

lamp (HPL) menjadi lebih kecil, yakni 326,7 Watt. Menurunnya daya nyata dari

469,48 Watt menjadi 326,7 Watt, Karena kapasitor menyebabkan arus yang mengalir

dari rangkaian menjadi kecil (2,2 amper menjadi 1,5 amper) sehingga faktor daya

menjadi lebih besar (0,97 menjadi 0,99). Hal ini jika dilakukan oleh setiap konsumen

tentunya akan menghemat energi yang cukup besar.

Kata kunci : Lampu high pressure lamp (HPL), Perbaikan Faktor Daya dan

Peghematan Energi

vii

viii

ABSTRACT

Usage of monstrous electrics energy in this time even natural electrics energy

of high increase enough so also with elementary tarif of electrics (Tarip Dasar

Listrik/TDL) also experience of increase. To be optimal of electrics energy, among

others by improving power factor or referred as repair of power factor. Lamp high

pressure lamp (HPL) 250 watt sold is marketing in the reality have high real energy

namely 469,48 watt. Increase of the real energy because of the high pressure lamp

(HPL) ballas, because in enkindling of high pressure lamp (HPL) lamp, ballast high

pressure lamp (HPL) needs big energy. Capasitor installation by parallel (4µF) can

make real energy from high pressure lamp (HPL) lamp become smaller, namely

326,7 Watt. Downhill of it real energy from 469,48 Watt become 326,7 watt, because

capasitor cause current emiting a stream of from network become smaller (2,0

amper become 1,2 amper), so that power factor become bigger (0,97 become 0,99).

This matter if done by every consumer it is of course will economize big enough

energy.

Keyword : Lamp high pressure lamp (HPL), Repair of Power Factor and Energy

Saving.

ix

PRAKATA

Alhamdulillah, hanya dengan rahmat dan hidayah Allah SWT, penulis dapat

menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “Pembuatan Alat Penghemat Energi

Listrik Pada Lampu High Pressure Lamp ( HPL )”.

Tugas Akhir ini disusun untuk melengkapi dan memenuhi persyaratan

kelulusan program diploma III Politeknik Negeri Semarang Jurusan Teknik Mesin

Program Studi Teknik Konversi Energi.

Pada penyusunan Tugas Akhir ini penulis banyak memperoleh bantuan dari

banyak pihak, sehingga dalam kesempatan ini, penulis menyampaikan banyak terima

kasih yang tulus kepada :

1. Bapak Dr. Totok Prasetyo, B.Eng, MT, selaku Direktur Politeknik Negeri

Semarang.

2. Bapak Adhy Purnomo, ST, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Politeknik

Negeri Semarang.

3. Bapak F.Gatot Sumarno, ST, MT, selaku Ketua Program Studi Teknik

Konversi Energi Politeknik Negeri Semarang.

4. Ibu Wiwik Purwati W, ST, M.Eng, selaku Dosen Pembimbing I yang telah

memberikan bimbingan serta pengarahan selama penulisan tugas akhir ini.

5. Bapak Margana ST, M.Eng, selaku Dosen Pembimbing II yang telah

memberikan bimbingan serta pengarahan selama penulisan tugas akhir ini.

6. Mas Adang dan mas Rudi selaku Toolkeeper Laboratorium Teknik Konversi

Energi, Politeknik Negeri Semarang yang telah membantu menyediakan

peralatan selama pembuatan tugas akhir.

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan Tugas akhir ini masih terdapat

banyak kekurangan dan kesalahan, kritik dan saran dari berbagai pihak akademis dan

umum penulis harapkan demi perkembangan didunia ilmu pengetehuan dan

teknologi.

x

Penulis mengharapkan semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi

pembaca yang berkepentingan.


Penulis

xi

DAFTAR NOTASI

S = Daya Semu (VA)

P = Daya Aktif (Watt)

Q = Daya Reaktif (VAR)

V = Tegangan Listrik (Volt)

I = Arus Listrik (Amper)

Cos φ = Faktor Daya

Xc = Reaktansi Kapasitif (Ohm)

C = Kapasitansi (Farad)

f = Frekuensi (Hz)

xii

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN SAMPUL i

HALAMAN PENGESAHAN ii

HALAMAN PEDOMAN PENGGUNAAN TUGAS AKHIR iv

HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN v

HALAMAN PERNYATAAN vi

ABSTRAK vii

ABSTRACT viii

PRAKATA ix

DAFTAR NOTASI xi

DAFTAR ISI xii

DAFTAR LAMPIRAN xv

DAFTAR GAMBAR xvi

DAFTAR TABEL xviii

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 Latar belakang masalah 1

1.2 Tujuan penulisan 2

1.3 Alasan pemilihan judul 2

1.4 Perumusan masalah 3.

1.5 Pembatasan masalah 3

1.6 Metodologi 3

1.7 Sistematika penulisan 5

xiii

BAB II PERTIMBANGAN DESAIN 6

2.1 Faktor Teknis Dan Non Teknis 6

2.1.1 Faktor Teknis 6

2.1.2 Faktor Non Teknis 7

2.2 Alternatif Rancangan 8

2.2.1 Rancangan Pertama 8

2.2.2 Rancangan Kedua 9

2.3 Pemilihan Rancangan 10

2.4 Penentuan Nilai Kapasitor 11

BAB III DASAR TEORI 14

3.1 Lampu High Pressure Lamp (HPL) 14

3.2 Tinjauan Pustaka 15

3.3 Kapasitor 16

3.3.1 Definisi Kapasitor 16

3.3.2 Rangkaian Kapasitor 18

3.4 Komponen-komponen Utama 18

3.5 Diagram Alir 23

3.6 Alat Ukur Faktor Daya ( Cos φ Meter ) 24

3.6.1 Konstruksi Cos φ Meter 24

3.6.2 Prinsip Kerja 24

3.7 Daya Listrik 25

3.8 Energi Listrik 28

3.9 Faktor Daya 30

xiv

BAB IV DATA HASIL PENGUJIAN 33

4.1 Prinsip Kerja Alat 33

4.2 Pengujian 34

4.2.1 Alat Yang Digunakan 34

4.2.2 Gambar Rangkaian Pengujian 36

4.2.3 Langkah Pengujian 36

4.3 Data Hasil Pengujian 37

BAB V ANALISA HASIL PENGUJIAN 39

5.1 Data-data 39

5.2 Perhitungan 40

5.2.1 Perhitungan Daya Semu 40

5.2.2 Perhitungan Daya Aktif (Nyata) 40

5.2.3 Perhitungan Daya Reaktif 41

5.2.4 Perhitungan Daya reaktif Kapasitif 41

5.2.5 Perhitungan Kapasitor 42

5.2.6 Perhitungan Arus 42

5.2.7 Perhitungan Cos φ 43

5.2.8 Perhitungan Pemakaian Energi Listrik 44

5.3 Grafik Pengujian 45

5.4 Analisa Data 47

BAB VI PENUTUP 49

6.1 Kesimpulan 49

DAFTAR PUSTAKA

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Data Pengujian Dan Perhitungan Lampu HPL Merk Philips.

Lampiran 2. Tabel Tarif Dasar Listrik 2010

Lampiran 3. Gambar Rangkaian Pengujian

Lampiran 4 Konfigurasi ATmega 8535

Lampiran 5. Listing Program Mikrokontroler

Lampiran 6. Mikrokontroller ATmega 8535

Lampiran 7. Spesifikasi Lampu HPL Merk Philips

Lampiran 8. Lembar Bimbingan Pembimbing I

Lampiran 9. Lembar Bimbingan Pembimbing II

xvi

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

2.1 Alternatif Rancangan Pertama 8

2.2 Alternatif Rancangan Kedua 9

3.1 Macam-macam simbol kapasitor 16

3.2 Rangkaian Kapasitor Seri 18

3.3 Rangkaian Kapasitor Paralel 18

3.4 Komponen Mini Circuit Breaker (MCB) 19

3.5 Bentuk Dan Skema Komponen Relay 20

3.6 Bentuk Komponen Kapasitor Bank 21

3.7 Komponen Trafo Step Down 21

3.8 Bentuk Lampu Indikator 22

3.9 Mikrokontroller ATMEL AVR8535 22

3.10 Konstruksi Cos φ Meter Tipe Elektrodinamis 24

3.11 Segitiga Daya 25

3.12 Beban Terbelakang (Lagging), Beban Mendaului (leading) 27

3.13 Gelombang Antara Arus Dan Tegangan Pada Rangkaian beban

Resistif, Induktif, Kapasitif 30

4.1 Rangkaian Pengujian Perbaikan Faktor Daya 36

5.1 Grafik Hubungan Antara Energi Dengan Arus Tanpa

Menggunakan Kapasitor 45

xvii

5.2 Grafik Hubungan Antara Energi Dengan Arus

Menggunakan Kapasitor Paralel 2 µF 46

5.3 Grafik Hubungan Antara Energi Dengan Arus

Menggunakan Kapasitor Paralel 4 µF 46

xviii

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

4.1 Data pengujian beban tanpa menggunakan kapasitor 37

4.2 Data pengujian beban dengan menggunakan kapasitor paralel 2 µF 38

4.3 Data pengujian beban dengan menggunakan kapasitor paralel 4 µF 38

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kapasitas listrik terpasang saat ini padat sekali dan cadangan akan listrik

sangat terbatas. Hal ini menyebabkan pembangunan pembangkit listrik semakin sulit

bahkan terhenti total. Sedangkan permintaan kebutuhan listrik mengalami kenaikan

cukup tinggi begitu pula tarif dasar listrik (TDL) juga mengalami kenaikan terus.

Oleh karena itu penghematan energi listrik sangat mendesak sekali.

Kehidupan modern salah satu cirinya adalah pemakaian energi listrik yang

besar. Besarnya energi atau beban listrik yang dipakai ditentukan oleh resistansi (R),

induktansi (L) dan kapasitansi (C). Besarnya pemakaian energi listrik itu disebabkan

karena banyak dan beraneka ragam peralatan (beban) listrik yang digunakan.

Sedangkan beban listrik yang digunakan umunya bersifat induktif, beban induktif

membutuhkan daya reaktif. Daya reaktif itu merupakan daya tidak berguna sehingga

tidak dapat dirubah menjadi tenaga. Penyebab pemborosan energi listrik adalah

banyaknya peralatan yang bersifat induktif.

Konsumen listrik tidak hanya dibebani daya aktif (kW) tetapi juga daya

reaktif (kVAR). Konsumen listrik terutama kalangan industri banyak menggunakan

beban induktif. Pelanggan industri biasanya memperbesar nilai daya untuk

memenuhi kebutuhan daya pada industri tersebut. Beban induktif menyebabkan

faktor daya rendah. Dengan adanya faktor daya rendah, maka banyak daya (VA)

yang tidak bisa dimanfaatkan. Misalkan daya yang disuplai dari PLN dapat

menghidupkan 10 buah lampu high pressure lamp (HPL). Dengan adanya penurunan

faktor daya lebih rendah, maka daya nyata hanya bisa digunakan untuk

menghidupkan 5 buah lampu high pressure lamp (HPL). Dengan demikian produksi

pada industri itu akan menurun, untuk itu suplai daya dari PLN harus ditambah.

2

Sehingga suplai daya dari PLN ditambah. Dengan menambah suplai daya akan

mengakibatkan penambahan biaya.

Sebagian besar beban bersifat induktif. Beban induktif menyebabkan faktor

daya menjadi rendah. Untuk mengatasi faktor daya rendah dapat menggunakan

kapasitor. Penghematan energi lebih baik jangan ditunda-tunda lagi, karena akan

mengakibatkan pemborosan energi yang besar.

1.2 Tujuan

1. Tujuan akademi

Sebagai syarat studi Diploma III program studi Konversi Energi jurusan Teknik

Mesin Politeknik Negeri Semarang.

2. Tujuan teknis

a. Membuat alat percobaan penghematan energi khususnya untuk lampu high

pressure lamp (HPL).

b. Menganalisa hal-hal yang berkaitan dengan penghematan energi sesuai dengan

judul.

c. Berharap alat yang dibuat dapat bermanfaat di laboratorium Teknik Mesin

program studi Konversi Energi.

1.3 Alasan Pemilihan Judul

Dasar dari pemilihan judul “Pembuatan Alat Penghemat Energi Listrik Pada

Lampu High Pressure Lamp (HPL), sebagai berikut :

1. Energi saat ini sangat penting, oleh karena itu penghematan energi tidak

dapat ditunda lagi. Adanya kenaikkan tarif dasar listrik (TDL) saat ini yang

cukup tinggi.

3

2. Beban-beban induktif termasuk lampu High Pressure Lamp (HPL), membuat

faktor daya rendah akibatnya daya semu menjadi besar hal tersebut tidak baik

bagi sistem. Selain itu membuat konsumen listrik mengalami kerugian daya.

1.4 Perumusan Masalah

Supaya pembahasan jelas, penulis merumuskan masalah sebagai berikut :

1. Menentukan besarnya kapasitansi pada kapasitor untuk beban 250 watt.

2. Menentukan bentuk rangkaian untuk pengujian penghematan energi listrik.

3. Melakukan penghematan energi dengan cara memasang kapasitor secara

parallel.

1.5 Pembatasan Masalah

Supaya pembahasan tidak meluas, maka pembatasan masalah dibatasi sebagai

berikut :

1. Hanya membahas tentang kompensator beban induktif yang dikompensasi

dengan kapasitor.

2. Pemasangan kapasitor hanya dilakukan secara parallel dengan nilai yang

bervariasi.

3. Kapasitor yang digunakan adalah kapasitor jenis elco (AC).

1.6 Metodologi

Sumber-sumber data didapat dalam penyusunan yang dilakukan dengan cara

sebagai berikut :

1. Persiapan

a. Penyusunan proposal

b. Observasi/Studi Lapangan

Studi lapangan dilaksanakan untuk mengetahui harga dari masing-masing

parameter.

4

c. Membuat urutan langkah pengerjaan

Metode ini dilakukan untuk mengetahui cara praktikum yang baik

sehingga memudahkan dalam pembuatan rangkaian pada saat perakitan.

d. Mempersiapkan gambar kerja

Metode ini dilakukan supaya perakitan nantinya dapat berjalan dengan

lancar.

2. Pelaksanaan

a. Penyediaan alat dan komponen-komponen yang diperlukan.

b. Pengerjaan dilaksanakan dengan langkah-langkah sebagai berikut :

1) Pembuatan rangka dan tiang penyangga untuk lampu HPL dengan

cara mengelas dan mengebor.

2) Mengebor bagian-bagian yang telah ditentukan untuk memasang

parameter yang telah ditentukan.

3) Kemudian memasang terminal-terminal.

4) Untuk selanjutnya dilanjutkan ke penginstalan.

3. Penginstalan (perakitan)

Metode ini dilakukan apabila dalam pembuatan tata letak dari masing-masing

parameter dan terminal sudah selesai dengan cara menghubungkan terminal

satu dengan yang lainnya menggunakan kabel sesuai dengan rangkaian.

4. Pengujian

Metode ini dilakukan apabila dalam perakitan sudah selesai, sehingga perakit

dapat menguji alat tersebut sekaligus untuk mencari data yang diperlukan.

5. Perbaikan

Metode ini digunakan apabila terjadi kerusakan atau tidak bekerjanya suatu

alat.

6. Penyerahan hasil pengujian

Penyerahan hasil pengujian dilakukan setelah pengujian diuji oleh penguji

dan dinyatakan berhasil.

5

1.7 Sistematika Penulisan

Secara sistematika penyusun akan menjelaskan secara global tentang isi dari

laporan tugas akhir seperti dibawah ini :

Bab I Pendahuluan

Pada bab ini berisi tentang latar belakang masalah, tujuan, alasan

pemilihan judul, perumusan masalah, pembatasan masalah,

metodologi dan sistematika penulisan.

Bab II Pertimbangan Desain

Pada bab ini akan membahas tentang desain dari pembuatan Tugas

Akhir. Membahas pertimbangan desain dan pemilihan rancangan

yang digunakan dalam pembuatan Tugas Akhir.

Bab III Landasan Teori

Berisi tentang teori-teori yang mendasari permasalahan dan teori

pendukung dalam menganalisis.

Bab IV Pengujian Dan Pengambilan Data

Pada bab ini membahas tentang prinsip kerja alat, pengujian alat,

spesifikasi alat yang digunakan, gambar rangkaian dan langkah-

langkah pengujian secara prosedur pengambilan data. Pengambilan

secara langsung diambil dari pembacaan alat ukur.

Bab V Analisa

Pada bab ini menguraikan tentang analisa perhitungan dan analisa

data serta pandangan penulis dari hasil percobaan.

Bab VI Penutup

Pada bab ini berisi kesimpulan yang berhubungan dengan pembuatan

tugas akhir.

6

BAB II

PERTIMBANGAN DESAIN

Setiap perencanaan harus mempertimbangkan desain yang terbaik, diantara

pilihan desain yang ada. Karena setiap desain mempunyai kelebihan dan kekurangan.

Dengan mempertimbangkan desain yang ada, diharapkan produk yang dihasilkan

mempunyai kualitas yang baik, praktis dan efektif serta mudah dalam

penggunaannya. Untuk itu perlu langkah-langkah yang harus dijalani untuk membuat

suatu alat yang paling ideal.

Faktor-faktor yang sangat menunjang dalam pembuatan simulasi harus benar-

benar diperhatikan dari segala kemungkinan yang ada. Faktor-faktor yang perlu

diperhatikan dalam pembuatan alat penghemat energi listrik pada lampu high

pressure lamp (HPL) ada 2 yaitu, faktor teknis dan non teknis.

2.1 Faktor Teknis Dan Non Teknis

2.1.1 Faktor Teknis

a. Pengoperasian

Pembuatan alat penghemat energi listrik pada lampu high pressure lamp

(HPL), menggunakan alat ukur dan bahan yang didesain sesederhana dan

sebaik mungkin, supaya lebih mudah penggunaannya dalam

pengambilan data.

b. Kekuatan Bahan

Bahan yang digunakan dalam pembuatan alat penghemat energi listrik

pada lampu high pressure lamp (HPL), harus mampu dan tahan lama

untuk mendukung proses pengambilan data.

c. Alat Ukur Dan Komponen Elektronika

Alat ukur dan komponen elektronika yang digunakan adalah standart alat

ukur yang dikeluarkan oleh suatu perusahaan. Tingkat toleransi alat ukur

dan komponen elektronika yang dipilih dan diusahakan yang rendah agar

7

perhitungan yang dihasilkan lebih akurat. Dalam pemakaian atau

pemasangan alat ukur perlu memperhatikan lambang-lambang yang ada,

karena hal tersebut sangat mempengaruhi dalam pengambilan data.

2.1.2 Faktor Non Teknis

a. Murah

Mendesain rangkaian sesederhana mungkin diharapkan dapat

menghemat bahan baku dan biaya yang dipakai dalam pembuatan suatu

simulasi.

b. Mudah

Mudah yang dimaksud adalah mudah dalam penyediaan bahan,

pemasangan komponen dan perakitannya.

c. Aman

Alat yang dibuat haruslah aman, supaya tidak terjadi hal-hal yang tidak

diinginkan. Baik itu dari segi peralatan maupun pemakainya.

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pengembangan lebih lanjut untuk

sebuah desain sampai kondisi tertentu, yaitu :

1. Hambatan yang akan muncul.

2. Bagaimana mengatasi hal-hal yang tak terduga.

3. Kemampuan alat untuk bekerja penuh.

4. Keakuratan alat untuk mendapatkan hasil yang baik.

8

2.2 Alternatif Rancangan

2.2.1 Rancangan Pertama

Gambar 2.1 Alternatif Rancangan 1

Komponen dan alat ukur yang dipergunakan pada alternatif rancangan pertama :

1. Dudukan lampu high pressure lamp (HPL) 250 Watt

2. Multiplek (panjang = 80 cm, lebar = 70 cm)

3. Cos φ meter (analog)

4. Voltmeter (analog)

5. Ampermeter (analog)

6. kWh

7. Box ILC

8. Besi penyangga (ukuran besi = 4 cm, 4 cm dan tinggi = 160 cm)

9. Roda penggerak

9

Keuntungan alternatif rancangan pertama :

1. Beban (lampu) terlindungi dari hujan dan panas, karena terdapat kap yang

terpasang pada lampu.

2. Operator dalam mengoperasikan alat lebih mudah, karena untuk mengubah

besaran dari kapasitor dilakukan dengan menekan tombol secara otomatis.

3. Pembacaan alat ukur lebih mudah, karena posisi alat ukur disesuaikan dengan

penglihatan operator dan diletakkan secara horizontal.

Kerugian alternatif rancangan pertama :

1. Biaya yang dikeluarkan lebih mahal dibandingkan dengan rancangan kedua.

2. Penempatan alat kurang efektif, karena menyebabkan banyak tempat yang

kosong.

2.2.2 Rancangan Kedua

Gambar 2.2 Alternatif Rancangan 2

10

Komponen dan alat ukur yang dipergunakan pada alternatif rancangan pertama :

1. Dudukan lampu high pressure lamp (HPL) 250 Watt

2. Multiplek (panjang = 80 cm, lebar = 70 cm)

3. Cos φ meter (analog)

4. Voltmeter (analog)

5. Ampermeter (analog)

6. kWh

7. Box ILC

8. Besi penyangga (ukuran besi = 4 cm, 4 cm dan tinggi = 160 cm)

9. Roda penggerak

Keuntungan alternatif rancangan kedua :

1. Biaya yang dikeluarkan lebih murah dibandingkan dengan rancangan

pertama.

2. Pemasangan beban (lampu) lebih mudah karena posisi lampu disesuaikan

dengan tinggi ideal dari operator.

3. Faktor keamanan lebih tinggi, karena operator tinggal menekan tombol untuk

mengubah posisi kapasitor.

4. Pembacaan alat ukur lebih mudah, karena posisi alat ukur disesuaikan dengan

penglihatan operator dan diletakkan secara horizontal.

Kerugian alternatif rancangan kedua :

1. Beban (lampu) tidak terlindung dari hujan ataupun panas.

2. Penunjukan alat ukur kurang akurat, karena menggunakan alat ukur analog.

2.3 Pemilihan Rancangan

Kedua alternatif desain diatas dipertimbangkan dan dipilih satu desain

berdasarkan kelebihan desain. Karena pertimbangan tersebut ada pada pilihan kedua,

maka desain yang dipilih adalah desain kedua dengan kelebihan sebagai berikut :

11

a. Biaya yang dikeluarkan lebih murah jika dibandingkan dengan rancangan

yang pertama.

b. Keuntungan yang dihasilkan desain kedua lebih besar jika dibandingkan

dengan rancangan yang pertama.

c. Desain lebih sederhana, pemasangan dan pengoperasiannya lebih mudah

jika dibandingkan dengan rancangan yang pertama.

d. Pembacaan alat ukur lebih mudah, karena semua alat ukur tersusun secara

horizontal.

e. Lebih aman dalam pengoperasiannya, karena dalam pemindahan

kapasitor tinggal menekan tombol.

f. Tidak banyak memakan tempat, sehingga papan yang digunakan untuk

panel lebih irit.

2.4 Penentuan Nilai Kapasitor

Penentuan nilai kapasitor adalah menentukan seberapa besar kapasitor

yang akan dipasang agar faktor daya lebih besar. Dalam pemasangan kapasitor,

faktor daya yang diinginkan adalah Cos φ = 1 (ideal). Dipilh kapasitor dengan

ukuran 2 µF dan 4 µF dengan pertimbangan secara teoritis dengan perhitungan

sebagai berikut :

Data yang diketahui :

P = 250 Watt (daya lampu HPL)

V = 220 V (tegangan sumber)

Cos φ = 0,97 (sebelum dipasang kapasitor)

f = 50 Hz

P = V . I . Cos φ

I = ϕCosV

P.

= 97,0220

250×

= 1,17 Ampere

12

S = V . I

= 220 . 1,17

= 257,4 VA

Q1 = V . I . Sin φ

= 220 . 1,17 . 0,243

= 62,548 VAR

Setelah dipasang kapasitor Cos φ = 0,99

P = V . I . Cos φ

I = ϕCosV .

P

= 99,0220

250×

= 1,14 Ampere

2θ = arc cos 0,99

= 8,10

tgθ = p

Q2

8,10 = 250

2Q

Q2 = P. tgθ

= 250.0,1424922826

= 35,623

Qc = Q1 – Q2

= 62,548 – 35,623

= 26,925

Xc = cQ

V 2

= 925,26

2202

= 1797,58 Ohm

13

Xc = cf ×××π2

1

C = Xcf ×××π2

1

= 58,17975014,32

1×××

= 1,77 µF ≈ 2 µF

Dengan perhitungan yang sama kompensasi yang dibutuhkan pada lampu HPL 250

Watt adalah 4 µF (Cos φ = 1).

14

BAB III

DASAR TEORI

3.1 Lampu high pressure lamp (HPL)

Lampu high pressure lamp (HPL) adalah jenis lampu merkuri fluoresen

bertekanan tinggi, dimana lampu jenis ini merupakan lampu tabung. High pressure

lamp (HPL) adalah nama produk dari lampu jenis merkuri fluoresen yang dikenal di

Eropa. Di Inggris dan Australia lampu merkuri fluoresen bertekanan tinggi dikenal

dengan nama MBF, di Amerika dikenal dengan nama HX dan DX, sedangkan di

Jepang lebih dikenal dengan nama HF.

Prinsip kerja lampu merkuri sama dengan prinsip kerja lampu tabung

fluoresen, dimana cahaya yang dihasilkan berdasarkan terjadinya lucutan electron

(electron discharge) di dalam tabung lampu. Konstruksi lampu merkuri berbeda

dengan konstruksi lampu fluoresen. Lampu merkuri terdiri dari dua tabung, yaitu

tabung dalam yang disebut Arc Tube dan tabung luar yang disebut bohlam (Bulb).

Tabung dalam diisi merkuri yang berguna untuk menghasilkan radiasi ultraviolet

dan gas argon yang berfungsi untuk keperluan starting. Sedangkan bohlam luar

berfungsi sebagai tabung dan menjaga kestabilan suhu disekitar tabung.

Lampu merkuri merupakan lampu tabung, sehingga pada lampu ini harus

dipergunakan ballast untuk membatasi arus listrik. Biasanya ballast lampu merkuri

berupa reactor autotrafo, tergantung dari karakteristiknya. Lampu merkuri bekerja

pada daya yang rendah. Pada dasarnya, jenis sinar yang dihasilkan oleh lampu

merkuri adalah dominan radiasi ultraviolet yang harus diubah menjadi cahaya

tampak (Visible Light) dengan cara melapisi dinding bagian dalam bohlam dengan

serbuk phosphor, sama halnya dengan lampu fluoresen.

Lampu merkuri membutuhkan 5 – 7 menit untuk dapat menyala normal, hal

ini disebabkan tekanan gas di dalam tabung membutuhkan waktu tertentu untuk

memungkinkan terjadinya pengionisasian merkuri untuk menghasilkan radiasi

15

ultraviolet. Apabila lampu dimatikan, kemudian dinyalakan kembali, akan

membutuhkan waktu lebih lama dari pada waktu yang dibutuhkan untuk penyalaan

normal, yaitu sekitar 5 – 10 menit. Hal ini disebabkan oleh adanya tekanan tinggi di

dalam tabung saat lampu dimatikan, sehingga tidak memungkinkan untuk starting

kembali. Apabila tekan gas sudah turun kembali dalam waktu tertentu, maka

starting mulai dapat berlangsung kembali.

Lampu high pressure lamp (HPL) atau lampu merkuri bertekanan tinggi

fluoresen mempunyai umur rata-rata 12.000 jam sampai 20.000 jam. Sedangkan

fluks cahaya yang dihasilkan berkisar antara 1.800 lumen sampai 54.200 lumen.

Karena colour renderingnya cukup baik, sehingga lampu ini baik digunakan untuk

penerangan jalan umum dan industri.

3.2 Tinjauan Pustaka

Manajemen sisi kebutuhan adalah rangkaian kegiatan institusi yang meliputi

perencanaan, pelaksanaan, dan pemantauan yang dilakukan oleh pengusaha untuk

mempengaruhi pola konsumsi pelanggan tenaga listrik yang menyangkut dan waktu

penggunaanya tanpa merugikan pengusaha atau konsumen. Dengan manajemen sisi

kebutuhan pengusaha dapat mengupaya pengurangan pertumbuhan beban puncak

sistem, menciptakan iklim yang kompetitif dalam meningkatkan efisiensi pemakaian

dan produktifitas, memberikan penghematan biaya konsumsi energi listrik, dan

melestarikan sumber daya alam serta mengurangi dampak lingkungan. Strategi

manajemen sisi kebutuhan terdiri dari peak cliping (pemangkasan beban puncak),

Valley Filling, load shifting, konservasi energi, startegi load growth, dan flexible

load shape. Peak Cliping adalah program untuk mengurangi beban pada saat Waktu

Beban Puncak (WBP). Valley Filling adalah program untuk menambah beban pada

saat luar waktu beban puncak (LWBP). Load shifting adalah penggeseran beban dari

beban puncak ke beban luar beban puncak. Konservasi energi adalah program untuk

menghemat pemakaian energi listrik. Load growth adalah program untuk menaikan

pemakaian energi listrik. Flexible load shape adalah program untuk memperbaiki

dan menjaga sistem dengan mengurangi pemadaman.

16

3.3 Kapasitor

3.3.1 Definisi kapasitor

Kapasitor adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi atau muatan listrik

di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari

muatan listrik. Dalam rangkaian elektronika dilambangkan dengan huruf "C",

kapasitor ditemukan oleh Michael Faraday (1791-1867). Satuan kapasitor disebut

Farad (F). Satu Farad = 9 x 1011 cm2 yang artinya luas permukaan kepingan

tersebut.

(a) (b) (c) (d) (e)

Gambar 3.1 Macam-macam simbol kapasitor

Keterangan :

a. Kapasitor polar

Kapasitor polar adalah kapasitor yang kedua kutubnya mempunyai polaritas

positif dan negatif, biasanya kapasitor polar bahan dielektriknya terbuat dari

elektrolit dan biasanya kapasitor ini mempunyai nilai kapasitansi yang besar

dibandingkan dengan kapasitor yang menggunakan bahan dielektrik kertas

atau mika atau keramik.

b. Kapasitor elektrolit

Kapasitor elektrolit pada umumnya dibuat dengan nilai kapasitas yang lebih

besar dan memiliki kehandalan yang tinggi dan awet dalam pemakaiannya.

Kelebihan kapasitor elektrolit dibanding dengan kapasitor lainnya terletak

pada kemampuan menerima pengisian muatan listrik dan juga memiliki

polaritas. Pada umumnya dipergunakan pada rangkaian power supply atau

catu daya.

17

c. Kapasitor trimmer

Kapasitor trimmer yaitu komponen elektonika yang dipergunakan untuk

mengatur besarnya kapasitas pengaturannya sendiri dapat dilakukan dengan

cara memutar poros dengan menggunakan obeng. Bahan dielektriknya

terbuat dari mika atau plastik.

d. Kapasitor variable

Kapasitor variable merupakan jenis kapasitor yang lebih besar dibandingkan

dengan kapasitor tetap dan memiliki kapasitansi yang besar. Kapasitor

variable terdiri dari dua plat daun yang saling mengisi dimana yang satu

diam dan yang lainnya dapat digerakkan. Bahan dielektrik menggunakan

udara, dipergunakan pada rangkaian penerima radio fungsinya adalah

sebagai panala atau pemilih gelombang.

e. Kapasitor non polar

Kapasitor non polar adalah kapasitor yang pada kutubnya tidak mempunyai

polaritas artinya pada kutub-kutubnya dapat dipakai secara berbalik.

Biasanya kapasitor ini mempunyai nilai kapasitansi yang kecil dan bahan

dielektriknya terbuat dari keramik, mika dll.

Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh

suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara

vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan

listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki

(elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul

pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung

kutub negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutub

positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik

ini tersimpan selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Di alam bebas,

phenomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positif dan

negatif di awan.

18

3.3.2 Rangkaian Kapasitor

Rangkaian kapasitor secara seri akan mengakibatkan nilai kapasitansi total

semakin kecil. Di bawah ini contoh kapasitor yang dirangkai secara seri.

C1 C2 C3

Gambar 3.2 Rangkaian Kapasitor Seri

Pada rangkaian kapasitor yang dirangkai secara seri berlaku rumus :

CTOTAL = C1 + C2 + C3 ( 3.1 )

Rangkaian kapasitor secara paralel akan mengakibatkan nilai kapasitansi

pengganti semakin besar. Di bawah ini contoh kapasitor yang dirangkai secara

paralel.

C1 C2 C3

Gambar 3.3 Rangkaian Kapasitor Paralel

Pada rangkaian kapasitor paralel berlaku rumus :

321

1111CCCCTOTAL

++= → CTOTAL = 313222

32.1

CCCCCCCCC

×+×+×××

( 3.2 )

3.4 Komponen – komponen Utama

Komponen-komponen utama dari ”Pembuatan Alat Penghemat Energi

Listrik Pada Lampu High Pressure Lamp (HPL) adalah :

19

1. Main Breaker

Gambar 3.4 Komponen Mini Circuit Breaker (MCB)

Main Breaker merupakan saklar (switch) berupa MCB yang digunakan untuk

menghidupkan atau mematikan peralatan Intelligent Lighting. Dengan kata lain,

komponen ini digunakan untuk menyambungkan peralatan Intelligent Lighting ke

sumber listrik PLN 220 Volt AC.

2. Relay

Relay adalah sebuah saklar elektronik yang dapat dikendalikan dari

rangkaian elektronik lainnya. Relay terdiri dari 3 bagian utama, yaitu:

1. Koil : Lilitan dari relay

2. Common : Bagian yang tersambung dengan NC (dalam keadaan normal)

3. Kontak : Terdiri dari NC dan NO

Relay dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

1. Berdasarkan prinsip kerjanya :

Relay elektro-magnetis ( tarikan dan induksi).

Relay thermis.

Relay elektronis.

2. Berdasarkan besaran yang diukur :

Relay tegangan.

Relay arus.

Relay impedans.

Relay frekuensi.

20

3. Berdasarkan besaran dan arah :

Over : bekerja jika besaran/ ukuran telah melampaui ketentuan.

Under : bekerja jika besaran/ ukuran kurang dari ketentuan.

Directional : bekerja jika ditentukan oleh arah aliran tenaga listrik.

Relay seperti ditunjukkan pada gambar di bawah ini, diperlukan sebagai

pemutus atau penyambung sumber listrik ke lampu indikator merah dan hijau yang

dikendalikan oleh unit pengolah terpusat (Central Processor Unit), pada saat sumber

listrik terhubung ke beban lampu indikator hijau dan lampu indikator merah untuk

menandakan waktu penyambungan bank kapasitor ke saluran listrik lampu

penerangan sehingga diharapkan terjadi peningkatan efisiensi karena beban induktif

(reaktif) dari beban lampu.

Gambar 3.5 Bentuk dan skema komponen relay

3. Kapasitor Bank

Kapasitor bank adalah komponen atau peralatan listrik yang mempunyai sifat

kapasitif yang akan berfungsi sebagai penyeimbang sifat induktif. Jadi, kapasitor

bank ini dapat juga berupa sekumpulan beberapa kapasitor yang disambung secara

parallel untuk mendapatkan kapasitas kapasitif tertentu. Besaran yang sering dipakai

adalah kVAR (kiloVolt Ampere Reaktif) meskipun pada label terkandung atau

21

tercantum besaran kapasitansi yaitu farad atau mikrofarad. Kapasitor ini mempunyai

sifat listrik yang kapasitif (leading). Sehingga mempunyai sifat mengurangi atau

menghilangkan terhadap sifat induktif (lagging).

Gambar 3.6 Bentuk komponen kapasitor bank

4. Trafo Step-Down

Komponen Trafo Step-Down adalah sebuah transformator penurun tegangan

AC 220 Volt ke 12 Volt AC yang akan disearahkan dan digunakan untuk mencatu

rangkaian pada mikrokontroller dan komponen lain pada unit kendali.

Gambar 3.7 Komponen trafo step-down

5. Lampu Indikator

Komponen lampu indikator terdiri dari dua buah lampu ( hijau dan merah )

adalah sebuah lampu yang digunakan untuk menandakan kondisi apakah bank

kapasitor terhubung secara parallel atau tidak dengan saluran listrik yang

tersambung ke beban lampu.

22

Gambar 3.8 Bentuk lampu indikator

6. Mikrokontroller

Mikrokontroller adalah bagian yang bertugas memproses atau

mengendalikan seluruh komponen atau unit lain bekerja. Jadi unit ini

mengendalikan waktu awal penyambungan arus listrik ke beban tanpa terhubung ke

bank kapasitor selama waktu tertentu dan menghidupkan lampu indikator merah,

yang selanjutnya menghubungkan kapasitor ke saluran listrik serta menghidupkan

lampu indikator hijau melalui relay. Unit ini menggunakan sistem minimum

prosesor dari ATMEL AVR8535.

Gambar 3.9 Mikrokontroller ATMEL AVR8535.

23

3.5 Diagram Alir

Y

N

Y

NDly 3 menit

tanpa kapasitor

Pengoperasian switch manual

dengan dly tertentu

Start

Inisialisasi Automanual

Pengoperasian

Automa

Pengoperasian Manual

tis

Dly 3 menit

Kapasitor parallel 2 µF

Dly 3 menit

Kapasitor parallel 4 µF

End

24

3.6 Alat Ukur Faktor Daya ( Cos φ Meter )

3.6.1 Konstruksi Cos φ Meter

Cos φ meter adalah suatu alat untuk mengetahui nilai perbandingan antara

daya nyata dengan daya semu pada suatu pembebanan AC. Salah satu jenis cos φ

meter adalah tipe elektrodinamis. Alat ukur ini bekerja berdasarkan Hukum Lorenzt

dan mempunyai sifat sebagai berikut :

a. Dapat digunakan untuk arus AC maupun DC.

b. Untuk pembentukan medan magnet listrik pada kumparan tetap diperlukan

arus besar.

c. Mudah terpengaruh medan magnet luar.

Gambar 3.10 Konstruksi Cos φ meter tipe elektrodinamis

3.6.2 Prinsip Kerja

Power faktor jika dianggap sama dengan satu (cos φ = 1), yaitu I sefase

dengan V. kemudian I1 sefase dengan I sedangkan I2 lagging 90o terhadap I.

akibatnya akan timbul sebuah kopel yang bekerja pada C1 yang akan menggerakkan

dengan mengarahkan bidangnya tegak lurus terhadap sumbu magnit coil-coil F1dan

F2, yaitu bersamaan dengan posisi pointer pada p.f. Sedangkan pada C2 tidak ada

kopel.

25

Power faktor jika dianggap sama dengan nol (cos φ = 0), yaitu I lagging 90o

terhadap V. dalam hal ini I2 dibuat sefase dengan I sedangkan I1 berbeda fase 90o

dengan I . sebagai akibatnya, tidak ada kopel pada C1 tetapi akan timbul kopel pada

C2 sehingga bidangnya tegak lurus terhadap sumbu magnetis F1 dan F2.

3.7 Daya Listrik

Daya listrik dapat diklasifikasikan menjadi tiga yaitu:

Daya aktif ( P ) : Daya yang dapat dimanfaatkan secara langsung.

Daya reaktif ( Q ) : Daya yang tidak dapat digunakan secara langsung

atau tidak dapat dinikmati.

Daya semu ( S ) : Daya yang disediakan pemasok (PLN)

Hubungan ketiga macam daya tersebut dijelaskan sebagai berikut :

Gambar 3.11 Segitiga Daya

S = V . I ( 3.3 )

P = V . I cos φ

= S . cos φ ( 3.4 )

Q = V . I sin φ

= S . sin φ ( 3.5 )

26

Hubungan antara daya nyata ( P ), daya semu ( S ) dan daya reaktif ( Q )

ditulis :

S2 = P2 + Q2 ( 3.6 )

Keterangan :

S = Daya semu ( kVA )

P = Daya aktif / rata – rata ( kW )

Q = Daya reaktif ( kVAR )

V = Tegangan efektif ( Volt )

I = Arus efektif ( Ampere )

Cos φ = Faktor daya

φ = beda sudut fase antara tegangan dan arus ( derajat )

+φ = beban bersifat kapasitif ( derajat )

φ = beban bersifat resistif ( derajat )

-φ = beban bersifat induktif ( derajat )

Sin φ = Faktor reaktif

Daya reaktif kapasitif ( Qc ) : Daya reaktif yang disebabkan oleh kapasitor

dan dibutuhkan untuk memperbaiki faktor daya.

Qc = Q1 – Q2 ( 3.7 )

Qc = P (tan φ1 – tan φ2)

Keterangan :

V = Tegangan (Volt)

I = Arus (Amper)

φ = Sudut beda fasa antara arus dan tegangan ( 0 )

27

Dengan demikian, tegangan, arus dan sifat beban dapat digambarkan

diagram vector :

Gambar 3.12 a. Beban terbelakang (lagging); b. Beban mendahului (leading)

Rangkaian bolak balik (AC), arus dapat bersifat mendahului sefase atau

terlambat terhadap tegangan, tergantung bebannya. Beban bersifat kapasitif, maka

arus akan mendahului tegangan, sedangkan beban bersifat induktif, maka arus akan

terlambat terhadap tegangan dan jika beban berupa tahanan murni, arus akan sefase

dengan tegangan.

Daya yang diserap oleh suatu beban ditentukan oleh sifat beban. Ditinjau

dari sifatnya beban dapat dibedakan menjadi :

28

1. Beban resistif

Beban resistif adalah beban yang hanya menyerap daya aktif saja,

mempunyai nilai faktor daya beban resistif sebesar satu (Cos φ = 1).

Contoh : beban lampu pijar dan pemanas

2. Beban induktif

Beban induktif adalah beban yang menyerap daya aktif dan daya reaktif

(induktif). Nilai faktor daya beban induktif adalah 0 < Cos φ < 1.

Contoh : motor induksi, transformator, ballast pada lampu TL

3. Beban kapasitif

Beban kapasitif adalah beban yang menyerap daya aktif dan daya reaktif

(kapasitif).

Contoh : kapasitor, mesin – mesin sinkron

Suatu beban jika terdapat dua macam beban induktif dan kapasitif, hanya

beban yang dominan yang mempunyai sifat beban tersebut. jadi tidak ada satu

sistem beban yang bersifat induktif dan kapasitif. Jika beban kapasitif lebih besar

dari beban induktif maka sifat beban tersebut adalah kapasitif, begitu sebaliknya.

3.8 Energi Listrik

Energi listrik adalah daya yang terpakai pada peralatan listrik yang

digunakan oleh konsumen dalam waktu tertentu. Dalam suatu rangkaian listrik,

hubungan antara daya listrik ( P ), tegangan ( V ) dan arus ( I ) adalah :

P = V. I Watt ( 3.8 )

Atau secara simbol :

Watt = Volt x Ampere

29

Banyak peralatan - peralatan listrik yang mempunyai beban induktif,

sehingga arus dan tegangan tidak sefase. Maka persamaan untuk daya diperoleh:

P = V. I . Cos φ ( 3.9 )

Persamaan energi listrik adalah :

W = P . t

= V. I . t ( 3.10 )

= I . R . I . t

= I2 . R . t

Atau

Energi listrik ( joule ) = daya ( watt ) x waktu ( detik ) ( 3.11 )

Satuan joule merupakan unit satuan kecil pada energi listrik, sedangkan pada

instalasi penyedia energi listrik seperti Perusahaan Listrik Negara ( PLN )

menggunakan Kilowatt jam (kWh), dimana dapat diperhitungkan secara teoritis

seperti :

Daya dalam kW 1000

cos.. ϕIV= ( 3.12 )

Energi listrik dalam kWh dapat dihitung dengan persamaan :

Energi listrik ( kWh ) = daya ( kW ) x waktu ( jam ) ( 3.13 )

Jadi untuk menentukan besarnya biaya operasi ( operating cost ) dapat dihitung

dengan persamaan sebagai berikut :

Biaya ( rupiah ) = kVARh

Rp x Pemakaian kVARh ( 3.14 )

30

3.9 Faktor Daya

Daya yang dibutuhkan pada suatu beban biasanya dikenal dengan satuan

Watt. Daya tersebut merupakan daya dari beban yang bersifat resistif dimana

tegangan dan arus sefase, dalam kenyataanya suatu beban tidak hanya bersifat

resistif saja tapi juga bersifat induktif. Motor - motor listrik, lampu TL,

transformator merupakan contoh beban yang bersifat induktif yang bekerja dengan

menggunakan efek dari medan elektromagnetik dan arus yang mengalir bersifat

tertinggal (lagging) terhadap tegangan.

Gambar 3.13 Bentuk gelombang antara arus dan tegangan pada rangkaian :

a. Beban resistif, b. Beban induktif, c. Beban kapasitif

Faktor daya dapat didefinisikan sebagai perbandingan arus yang dibutuhkan

untuk daya nyata (kW) terhadap arus total yang disupplai (kVA) atau dengan kata

lain, bahwa faktor daya adalah perbandingan daya nyata (kW) dengan daya semu

(kVA).

31

Dinyatakan dalam persamaan :

Cos φ = )()(

kVASkWP (3.15)

Atau

Cos φ = dayasemudayanyata (3.16)

Faktor daya rendah pada umumnya terjadi pada beban induktif karena sifat

induktif yang semakin besar pada suatu beban menyebabkan nilai faktor daya

semakin rendah. Beban induktif yang besar menyebabkan nilai daya semu semakin

besar sehingga sudut yang terbentuk antara daya nyata (P) dengan daya semu (S)

semakin besar.

Harga faktor daya tergantung pada besarnya beda fase antara arus dan

tegangan. Jika arus dan tegangan sefase, daya sama dengan I x V atau dengan

perkataan lain faktor dayanya satu. Bila arus dan tegangan berbeda fase 900 seperti

dalam rangkaian induktif dan kapasitif murni, faktor dayanya nol sehingga daya

nyata juga nol. Dalam rangkaian yang mengandung tahanan dan reaktansi, harga

faktor daya berkisar antara satu dan nol, tergantung pada harga relatif dari tahanan

dan reaktansi rangkaian. Faktor daya dapat dinyatakan sebagai bilangan desimal

maupun dalam persen.

Arus yang mengalir dalam rangkaian AC dapat dianggap terdiri dari dua

komponen yang sefase dengan tegangan dan komponen yang beda fase 900 dengan

tegangan seperti yang ditunjukan oleh gambar 3.14.

Komponen yang sefase disebut komponen aktif karena harga ini jika

dikalikan dengan tegangan memberikan daya yang berguna atau daya nyata

rangkaian. Komponen yang tidak sefase komponen reaktif atau komponen tanpa

daya, karena tidak ikut andil dalam daya nyata rangkaian.

32

Apabila suatu rangkaian dipasang kapasitor maka arus yang mengalir pada

rangkaian akan menurun. Hal ini disebabkan karena sifat arus yang timbul dari

beban kapasitif adalah mendahului (leading) terhadap tegangan, pengurangan arus

pada rangkaian ini akan memperkecil sudut yang terjadi antara daya semu dan daya

nyata.

Dengan demikian semakin besar nilai faktor daya (Cos φ) maka daya semu

yang digunakan akan mendekati nilai daya nyata serta arus yang mengalir dalam

rangkaian semakin kecil.

Bila faktor daya suatu rangkaian bebanya rendah akan mengakibatkan

beberapa kerugian :

1. Denga jumlah beban yang sama akan membutuhkan daya terpasang PLN

(Daya semu – kVA) yang lebih tinggi.

2. Pemakain daya semu yang relatif lebih besar dari daya yang berguna

bagi rangkaian.

3. Terdapat rugi daya yang tinggi.

4. Pemakain nilai pengaman yang tinggi.

5. Dengan jumlah beban yang sama akan membutuhkan penampang kawat

yang lebih besar karena arus yang mengalir akan lebih besar.

33

BAB IV

DATA HASIL PENGUJIAN

4.1 Prinsip Kerja Alat

Pembuatan alat penghemat energi listrik pada lampu high pressure lamp

(HPL), menggunakan sumber tegangan AC 1 phasa. Prinsip kerja dari rangkaian

perbaikan faktor daya adalah :

a. Jika rangkaian pada gambar 4.1 mendapatkan masukan tegangan 1 phasa

(220 V / AC), maka arus akan mengalir dalam rangkaian perbaikan faktor

daya.

b. Adanya arus yang mengalir dalam rangkaian, maka alat ukur (Cos φ meter,

Amperemeter, Voltmeter) menunjukkan besaran sesuai dengan fungsinya.

c. Sebelum rangkaian menggunakan kapasitor, cos φ akan menunjukkan beban

induktif dari lampu high pressure lamp (HPL).

d. Kemudian kapasitor dipasang parallel dengan lampu high pressure lamp

(HPL) dengan tujuan memperbaiki faktor daya pada lampu high pressure

lamp (HPL).

e. Dipasangnya kapasitor parallel maka nilai cos φ akan naik. Dengan adanya

kenaikkan cos φ maka arus yang mengalir dalam rangkaian akan turun. Arus

turun dikarenakan daya dari beban dan tegangan besarnya tetap.

f. Untuk memperbaiki faktor daya pada lampu high pressure lamp (HPL), nilai

kapasitor yang dibutuhkan juga berbeda. Sehingga untuk mengubah nilai

kapasitor dilakukan dengan tombol automanual.

g. Dengan adanya tombol automanual keamanan operator lebih terjamin.

34

4.2 Pengujian

Pengujian ( pengambilan data ) dilakukan di Laboratorium Teknik Konversi

Energi, Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Semarang dengan tujuan untuk

mengetahui besarnya faktor daya sebelum dan sesudah pemasangan kapasitor untuk

mendapatkan daya energi listrik yang dihemat pada lampu high pressure lamp (HPL)

sehingga besarnya efisiensi pada penggunaan lampu dapat diketahui.

4.2.1 Alat yang digunakan

Untuk melakukan pengujian diperlukan peralatan sebagai berikut :

a. Spesifikasi lampu high pressure lamp (HPL) yang digunakan adalah :

• Data ballast ;

Daya ballast : 250 Watt

Merk / Buatan : Philips

Tegangan : 220 Volt

Arus : 1,15 A

Cos φ : 0,55

Frekuensi : 50 Hz

• Data Lampu ;

Daya lampu : 250 Watt

Merk : Philips

b. Spesifikasi Ampere meter yang digunakan adalah :

Merk / buatan : Heles

Model : CR - 65

Range : 30 A

Kelas ketelitian : 2,5

c. Spesifikasi Volt meter yang digunakan adalah :

Merk / buatan : Heles

Model : CR – 65

Range : 300 V


35

d. Spesifikasi Cos φ meter yang digunakan adalah :

Merk / buatan : OTTO

Model : 96X96

Range tegangan : 220 V

Range arus : 5 A


e. Spesefikasi komponen-komponen alat penghemat energi listrik :

IC Mikrokontroller

Tipe : ATMEGA8535

Pabrik Pembuat : ATMEL

Tegangan Kerja : 4.5-5.5 VDC

Frekuensi Kerja : 0-16 MHZ

Kemasan : 40 PIN DIP

IC Relay Driver

Tipe : ULN 2003

Pabrik Pembuat : ALLEGRO

Tegangan Output Max : 50 VDC MAX

Arus Output Max : 500 mA

Kemasan : 16 PIN DIP

IC Regulator

Tipe : LM 7805

Pabrik Pembuat : NATIONAL SEMIKONDUKTOR

Tegangan Input Max : 35 VDC

Tegangan Output : 5 VDC

Kemasan : TO-220

36

4.2.2 Gambar Rangkaian Pengujian

AC 220 Volt Input Output

AkWh

V

Cos φ

Alat penghemat

Gambar 4.1 Rangkaian pengujian perbaikan faktor daya

4.2.3 Langkah Pengujian

Prosedur yang dilakukan dalam proses pengujian “Pembuatan Alat

Penghemat Energi Listrik Pada Lampu High Pressure Lamp (HPL)” adalah sebagai

berikut :

1. Menyiapkan peralatan dan komponen-komponen yang akan digunakan.

2. Mengecek setiap komponen-komponen yang akan digunakan sesuai pada

gambar rangkaian 4.1.

3. Merangkai peralatan dan komponen-komponen sesuai pada gambar rangkaian

4.1.

4. Mengecek terlebih dahulu sambungan dan rangkaian agar arus listrik bisa

benar-benar mengalir.

5. Menghubungkan rangkaian ke power supply dan hidupkan sumber tegangan

(mengON-kan MCB/F1).

6. a. Pengujian dengan cara manual :

- Menekan tombol automanual (memilih cara pengujian secara manual)

- Menekan tombol SW1 untuk memilih pengujian tanpa kapasitor.

- Menekan tombol SW4 untuk memilih pengujian dengan menggunakan

kapasitor parallel 2 µF.

- Menekan tombol SW5 untuk memilih pengujian dengan menggunakan

kapasitor parallel 4 µF.

37

- Setelah langkah 1 – 6 (a) terpenuhi selanjutnya adalah membuat tabel data

pengujian.

- Mengambil data dengan cara mencatat pada setiap parameter yang

terpasang ke dalam tabel 4.1 pada setiap pengujian..

b. Pengujian dengan cara otomatis :

- Menekan tombol auto manual (memilih cara pengujian secara otomatis).

- Kemudian pengujian tanpa kapasitor, pengujian dengan menggunakan

kapasitor parallel 2 µF dan 4 µF akan berjalan secara otomatis.

- Setelah langkah 1 - 6 (b) terpenuhi selanjutnya adalah membuat tabel data

pengujian.

- Mengambil data dengan cara mencatat pada setiap parameter yang

terpasang pada setiap pengujian.

4.3 Data Hasil Pengujian

Tabel 4.1 Data pengujian beban tanpa menggunakan kapasitor.

No Waktu (Menit)

Tegangan Pada

Voltmeter (Volt)

Arus Pada Ampermeter

(Ampere)

Cos φ Energi (kWh)

Keterangan Lampu 1 Lampu 2

1. 3 220 2,2 0,97 Lag 0,1 Terang Terang








38

Tabel 4.2 Data pengujian beban dengan menggunakan kapasitor paralel 2 µF

No Waktu (Menit)

Tegangan Pada

Voltmeter (Volt)


(Ampere)

Cos φ Energi (kWh)


1. 3 220 1,5 0,99 Lag 0,08 Terang Mati



4. 3 220 1,8 0,99 Lag 0,08 Redup Mati

5. 3 220 2,0 0,99 Lag 0,08 Redup Terang

6. 3 220 1,9 0,99 Lag 0,08 Terang Redup

7. 3 220 1,9 0,99 Lag 0,08 Terang Redup

8. 3 220 1,8 0,99 Lag 0,08 Terang Redup


No Waktu (Menit)

Tegangan Pada

Voltmeter (Volt)


(Ampere)

Cos φ Energi (kWh)



2. 3 220 2,0 0,99 Lag 0,08 Redup Terang

3. 3 220 1,9 1 0,08 Terang Terang

4. 3 220 1,7 1 0,08 Redup Terang

5. 3 220 1,6 1 0,08 Terang Redup

6. 3 220 1,5 1 0,08 Redup Terang

7. 3 220 1,4 1 0,08 Terang Redup

8. 3 220 1,3 1 0,08 Redup Terang

39

BAB V

ANALISA HASIL PENGUJIAN

Data hasil pengujian menunjukan bahwa lampu high pressure lamp (HPL)

bersifat induktif, arus tertinggal terhadap tegangan, karena faktor daya yang

dihasilkan bersifat tertinggal (lagging). Beban (lampu HPL) yang dirangkai dengan

kapasitor parallel menyebabkan penyalaan pada lampu high pressure lamp (HPL)

menjadi bervariasi, baik penyalaannya terang maupun redup.

5.1 Data-data :

Pengambilan data dilakukan saat pengujian perbaikan faktor daya dalam

rangka penghematan energi listrik pada lampu high pressure lamp (HPL).

Rangkaian pengujian pada gambar 4.1 halaman 36 sebelum diberi kapasitor

atau sebelum diperbaiki faktor dayanya dengan nilai rata-rata pada tabel 4.1

halaman 37 adalah sebagai berikut :

Data pengujian lampu high pressure lamp (HPL) 250 Watt :

Cos φ = 0,97

I = 2,2 ampere

V = 220 volt

Rangkaian pengujian pada gambar 4.1 halaman 36 setelah diberi kapasitor atau

sesudah diperbaiki faktor dayanya dengan nilai rata-rata pada tabel 4.3

halaman 38 adalah sebagai berikut :

Lampu high pressure lamp (HPL) 250 Watt dirangkai dengan kapasitor parallel

4 µF ;

Cos φ = 0,99

I = 1,5 ampere

V = 220 volt

40

5.2 Perhitungan

5.2.1 Perhitungan Daya Semu


atau sebelum diperbaiki faktor dayanya pada lampu high pressure lamp (HPL)

250 Watt dengan nilai rata-rata pada tabel 4.1 halaman 37, berdasarkan pada

persamaan 3.3 halaman 25 sebagai berikut :

S = V. I

= 220 . 2,2

= 484 VA

Rangkaian pengujian pada gambar 4.1 halaman 36 setelah diberi kapasitor

parallel 4 µF atau sesudah diperbaiki faktor dayanya pada lampu high pressure

lamp (HPL) 250 Watt dengan nilai rata-rata pada tabel 4.3 halaman 38,

berdasarkan pada persamaan 3.3 halaman 25 sebagai berikut :

S = V. I

= 220 . 1,5

= 330 VA

5.2.2 Perhitungan Daya Aktif (Nyata)



250 Watt dengan nilai rata-rata pada tabel 4.1 halaman 37, berdasarkan pada


P = V . I . Cos φ

= 220 . 2,2 . 0,97

= 469,48 Watt


parallel 4 µF atau sesudah diperbaiki faktor dayanya pada lampu high pressure


berdasarkan pada persamaan 3.4 halaman 25 sebagai berikut :

P = V . I . Cos φ

= 220. 1,5 . 0,99

= 326,7 Watt

41

5.2.3 Perhitungan Daya Reaktif



250 Watt dengan nilai rata-rata pada tabel 4.1 halaman 37, berdasarkan


Q1 = V . I . Sin φ

= 220 . 2,2 . 0,243

= 117,612 VAR


paralel 4 µF atau sesudah diperbaiki faktor dayanya pada lampu high pressure


berdasarkan persamaan 3.5 halaman 25 sebagai berikut :

Q2 = V . I . Sin φ

= 220 . 1,5 . 0,141

= 46,53 VAR

5.2.4 Perhitungan Daya reaktif Kapasitif

Daya reaktif kapasitif didapat dari perhitungan daya reaktif sebelum rangkaian

pengujian pada gambar 4.1 halaman 36 diberi kapasitor atau sebelum

diperbaiki faktor dayanya dikurangi dengan daya reaktif setelah rangkaian

pengujian pada gambar 4.1 halaman 36 diberi kapasitor atau setelah diperbaiki

faktor dayanya, berdasarkan pada persamaan 3.7 halaman 26 :

Qc = Q1 – Q2

= 117,612 – 46,53

= 71,082 VAR

Hasil perhitungan daya reaktif lampu high pressure lamp (HPL) 250 Watt

dapat dilihat pada lampiran 1 tabel 1.

42

5.2.5 Perhitungan Kapasitor

Kapasitor yang dibutuhkan untuk daya reaktif kapasitif sebesar 71,082 VAR

adalah :

Qc = cX

v 2

Xc = 082,71

2202

Xc = 082,71

48400

Xc = 680,9 ohm

Xc = fcπ2

1

C = 9,680.50.14,3.2

1

= 4,6 µF

5.2.6 Perhitungan Arus



250 Watt :

Ptotal = Pballast + Plampu HPL

Pballast = V . I . Cos φ

= 220 . 2,2 . 0,55

Pballast = 266,2 Watt

Ptotal = 266,2 + 250

Ptotal = 516,2 Watt

P = V . I . Cos φ

P = 220 . I . 0,97

I = 97,0.2202,516

= 2,4 A

43

Rangkaian pengujian pada gambar 4.1 halaman 36 sesudah diberi kapasitor

atau setelah diperbaiki faktor dayanya pada lampu high pressure lamp (HPL)

250 Watt :

P = V . I . Cos φ

516,2 = 220 . I . 0,99

I = 99,0.2202,516

= 2,37 A



5.2.7 Perhitungan Cos φ



250 Watt, berdasarkan pada persamaan 3.15 halaman 31 :

Cos φ = SP

Cos φ = 484

48,469

Cos φ = 0,97

Rangkaian pengujian pada gambar 4.1 halaman 36 setelah diberi kapasitor atau

sesudah diperbaiki faktor dayanya pada lampu high pressure lamp (HPL) 250

Watt :

Cos φ = SP

Cos φ = 330

7,326

Cos φ = 0,99



44

5.2.8 Perhitungan Pemakaian Energi Listrik

Perhitungan pemakaian energi pada lampu high pressure lamp (HPL) 250

Watt, sebelum dipasang kapasitor :

a. Daya nyata (P) = V . I . Cos φ

= 220 . 2,2 . 0,97

= 469,48 Watt

= 0,46948 kWatt

b. Besarnya energi listrik yang diperlukan dalam satu bulan ;

= 0,46948 kWatt × 12 jam × 30 hari

= 169,01 kWh

c. Besarnya biaya yang harus di bayar dalam satu bulan ;

= 169,01 kWh × Rp. 820,-

= Rp. 138.588,2,-

Perhitungan pemakaian energi pada lampu high pressure lamp (HPL) 250

Watt, setelah dipasang kapasitor :

a. Daya nyata (P) = V . I . Cos φ

= 220 . 1,5 . 0,99

= 326,7 Watt

= 0,3267 kWatt

b. Besarnya energi listrik yang diperlukan dalam satu bulan ;

= 0,3267 kWatt × 12 jam × 30 hari

= 117,612 kWh

c. Besarnya biaya yang harus di bayar dalam satu bulan ;

= 117,612 kWh × Rp. 820,-

= Rp. 96.441,84,-

45

Penghematan yang didapat dalam satu bulan :

a. Penghematan energi listrik sebesar :

= 169,01 kWh – 117,612 kWh

= 51,398 kWh / bulan

b. Penghematan biaya :

= Rp. 138.588,2 - Rp. 96.441,84

= Rp. 42.146,36 / bulan

c. Prosentase penghematan :

= 84,441.96.36,146.42

RpRp × 100 %

= 43,7%

5.3 Grafik Pengujian

Grafik 5.1 Hubungan antara energi dengan arus tanpa menggunakan kapasitor

46

Grafik 5.2 Hubungan antara energi dengan arus menggunakan kapasitor paralel 2µF

Grafik 5.3 Hubungan antara energi dengan arus menggunakan kapasitor paralel 4µF

47

5.4 Analisa Data

Berdasarkan data hasil pengujian dan data-data yang didapatkan dari

perhitungan dapat dianalisa bahwa :

1. Pengaruh penggunaan kapasitor paralel pada pemakaian energi listrik

dilihat dari hasil pengujian dan perhitungan kapasitor dengan rangkaian

paralel dapat menurunkan arus dan dapat menghemat energi listrik.

2. Daya 250 Watt pada name plate lampu high pressure lamp (HPL) adalah

daya dari lampu high pressure lamp (HPL). Data pengujian pada lampu

high pressure lamp (HPL) 250 Watt, ternyata daya aktif (Watt) mempunyai

daya yang lebih besar dari daya yang tertera pada lampu high pressure

lamp (HPL). Setiap pemakaian lampu high pressure lamp (HPL) pasti

menggunakan ballast high pressure lamp (HPL), sedangkan ballast high

pressure lamp (HPL) juga menyerap daya. Sehingga daya aktif (Watt) pada

lampu high pressure lamp (HPL) menjadi bertambah besar.

3. Faktor daya dari pengujian sebelum dipasang kapasitor memang sudah

baik, karena besar faktor dayanya kurang lebih 0,9. Tetapi ternyata arus

yang mengalir dalam rangkaian masih tinggi dan daya nyata pada lampu

high pressure lamp (HPL) 250 Watt besarnya mencapai 1,2 kalinya daya

yang tertera pada nameplate lampu HPL yakni 469,48 Watt. Berati pada

pengujian gambar rangkaian 4.1 masih terdapat pemborosan energi yang

sangat besar.

4. Pemasangan kapasitor parallel (2 dan 4 µF) pada lampu high pressure lamp

(HPL) 250 Watt ternyata dapat memperbaiki nilai faktor dayanya menjadi

lebih baik, yakni dari 0,97 naik menjadi 0,99. Naiknya nilai faktor daya

ternyata dapat mengurangi arus yang mengalir pada gambar rangkaian 4.1

menjadi lebih kecil. Kenaikan faktor daya dan menurunnya nilai arus yang

mengalir pada gambar rangkaian 4.1 ternyata menyebaban nilai daya aktif

(Watt) menjadi turun mendekati nilai daya yang tertera pada lampu high

pressure lamp (HPL). Dengan mengecilnya daya nyata mendekati nilai

daya yang tertera pada lampu high pressure lamp (HPL) berarti terjadi

penghematan energi.

48

5. Menurunnya daya nyata pada gambar rangkaian 4.1 setelah dipasang

kapasitor diikuti juga dengan menurunnya daya semu pada lampu high

pressure lamp (HPL). Dengan menurunnya daya semu menjadi kecil dan

menyamai daya nyata berati pada gambar rangkaian 4.1 sudah terjadi

penghematan energi.

6. Semakin besar daya lampu high pressure lamp (HPL), maka untuk

memperbaiki faktor dayanya memerlukan nilai kapasitor yang semakin

besar pula. Hal ini dikarenakan semakin besar daya lampu high pressure

lamp (HPL) daya semu yang ditimbulkan semakin besar sehingga

menyebabkan daya reaktif yang ditimbulkan juga semakin besar.

7. Pemakaian energi listrik dengan menggunakan lampu high pressure lamp

(HPL) 250 Watt selama 360 jam dalam satu bulan sebelum dipasang

kapasitor sebesar 169,01 kWh per bulan dengan biaya sebesar Rp

138.588,2,-. Sedangkan pemakaian energi listrik setelah menggunakan


96.441,84 ,-. Jadi, besar penghematan biaya Rp 42.146,36 .- per bulan.

49

BAB VI

PENUTUP

6.1 Kesimpulan

Setelah melampaui tahap awal pembuatan dan perakitan hingga akhir

pengujian serta menganalisa hasil pengolahan data Pembuatan Alat Penghemat

Energi Listrik Pada Lampu High Pressure Lamp (HPL), maka dapat diambil

kesimpulan sebagai berikut :

1. Daya aktif (Watt) pada lampu High Pressure Lamp (HPL) 250 Watt

besarnya bisa mencapai 1,2 sampai 2 kalinya nilai minimal yang tertera

pada lampu High Pressure Lamp (HPL) meskipun nilai faktor daya dalam

klasifikasi baik yakni 469,48 Watt. Hal ini disebabkan karena ballast

lampu High Pressure Lamp (HPL) memerlukan daya yang besar untuk

penyalaan lampu High Pressure Lamp (HPL).

2. Penyalaan dari lampu High Pressure Lamp (HPL) baik terang maupun

redup dikarenakan arus yang mengalir terbagi ke masing-masing lampu

(beban) dan membutuhkan waktu yang berbeda untuk tiap lampu (lampu 1

memerlukan waktu lebih cepat dibanding lampu 2).

3. Lampu High Pressure Lamp (HPL) termasuk jenis lampu mercury,

sehingga pertama penyalaan lampu tersebut memerlukan waktu untuk

penyalaan lama.

4. Dengan dipasangnya kapasitor parallel sebesar 2 µF dan 4 µF, faktor daya

dari lampu High Pressure Lamp (HPL) 250 Watt akan naik dari 0,97

menjadi 0,99 dan arus akan turun 2,2 ampere menjadi 1,4 ampere.

50

5. Pemakaian energi listrik dengan menggunakan lampu High Pressure Lamp

(HPL) 250 Watt selama 360 jam dalam satu bulan sebelum dipasang


138.588,2,-. Sedangkan pemakaian energi listrik setelah menggunakan


96.441,84,-. Jadi, besar penghematan biaya Rp 42.146,36,- per bulan

dengan prosentase penghematan 43,7 %.

DAFTAR PUSTAKA

HM, Teguh. Drs. 2001. Teknik Listrik Bagian B. Politeknik Negeri Semarang.

Hutahuruk, T.S., Prof. Ir. M.Sc. 1996. Transmisi Daya Listrik. Erlangga, Jakarta.

Marrapung, Muslimin. Ir. 1980. Alat-alat Ukur Listrik Dan Pengukuran Listrik.

Armico, Bandung.

Nugroho, Agung. Ir. Manfaat Pemasangan Kapasitor Shunt Pada Penyulang Dalam

Upaya Penghematan Energi Di Sisi Pembangkit Listrik. Semarang.

Ramdhani, Mohamad. 2008. Rangkaian Listrik. Erlangga, Jakarta.

Stevenson, Jr. William D. 1993. Analisis Sistem Tenaga Listrik. Erlangga, Jakarta.

Lampiran 1

Data Hasil Pengujian Intelligent Light Control ( ILC )

Hari / Tanggal : Jumat, 3 September 2010

Tempat Pengujian : Lab. Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Semarang

Waktu : 09.00 – 14.00 WIB

Tabel 4.1 Data pengujian beban tanpa menggunakan kapasitor

No Waktu

(Menit)

Tegangan

Pada

Voltmeter

(Volt)

Arus Pada

Amperemeter

(Ampere)

Cos φ Energi

(kWh)

Keterangan

Lampu 1 Lampu 2









Lampiran 1


No Waktu

(Menit)

Tegangan

Pada

Voltmeter

(Volt)

Arus Pada

Amperemeter

(Ampere)

Cos φ Energi

(kWh)

Keterangan

Lampu 1 Lampu 2

1. 3 220 1,5 0,99 Lag 0,08 Terang Mati



4. 3 220 1,8 0,99 Lag 0,08 Redup Mati

5. 3 220 2,0 0,99 Lag 0,08 Redup Terang

6. 3 220 1,9 0,99 Lag 0,08 Terang Redup

7. 3 220 1,9 0,99 Lag 0,08 Terang Redup

8. 3 220 1,8 0,99 Lag 0,08 Terang Redup

\

Lampiran 1


No Waktu (Menit)

Tegangan Pada

Volmeter (Volt)

Arus Pada Amperemeter

(Ampere)

Cos φ Energi (kWh)



2. 3 220 2,0 0,99 Lag 0,08 Redup Terang

3. 3 220 1,9 1 0,08 Terang Terang

4. 3 220 1,7 1 0,08 Redup Terang

5. 3 220 1,6 1 0,08 Terang Redup

6. 3 220 1,5 1 0,08 Redup Terang

7. 3 220 1,4 1 0,08 Terang Redup

8. 3 220 1,3 1 0,08 Redup Terang


Pembimbing I Pembimbing II

Wiwik Purwati W, ST, M.Eng Margana, ST, M.Eng

NIP. 19631113.199003.2.002 NIP. 19630922.198803.1.001

Tabel 4.1 Data perhitungan pengujian tanpa kapasitor

No

Data Pengujian Data Perhitungan

Waktu (Menit)

Tegangan Pada

Voltmeter (Volt)


(Ampere)

Cos φ Energi (kWh)

S (VA)

P (Watt)

Q (VAR)

Qc (VAR)

C (µF)

Penghematan Biaya /bulan

(Rp)

Prosentase Penghematan

(%)

1. 3 220 2,2 0,97 Lag 0,1 484 469,48 117,61 0 0 0 0

2. 3 220 2,2 0,97 Lag 0,1 484 469,48 117,61 0 0 0 0

3. 3 220 2,1 0,97 Lag 0,1 462 448,14 112,27 0 0 0 0

4. 3 220 2,3 0,97 Lag 0,1 506 490,82 122,96 0 0 0 0

5. 3 220 2,0 0,97 Lag 0,1 440 426,8 106,92 0 0 0 0

6. 3 220 2,4 0,97 Lag 0,1 528 512,16 128,30 0 0 0 0

7. 3 220 2,4 0,97 Lag 0,1 528 512,16 128,30 0 0 0 0

8. 3 220 2,5 0,97 Lag 0,1 550 533,5 133,65 0 0 0 0

Tabel 4.4 Data perhitungan pengujian dengan menggunakan kapasitor parallel 2 µF

No


Waktu (Menit)

Tegangan Pada

Voltmeter (Volt)


(Ampere)

Cos φ Energi (kWh)

S (VA)

P (Watt)

Q (VAR)

Qc (VAR)

C (µF)


(Rp)


(%)

1. 3 220 1,5 0,99 Lag 0,08 330 326,7 46,53 71,082 4,6 29.555,46 43,7

2. 3 220 1,7 0,99 Lag 0,08 374 370,26 52,73 64,882 4,2 20.538,54 26,8

3. 3 220 1,6 0,99 Lag 0,08 352 348,48 49,63 67,982 4,4 25.047 34,7

4. 3 220 1,8 0,99 Lag 0,08 396 392,04 55,84 61,772 4,1 16.030,08 19,7

5. 3 220 2,0 0,99 Lag 0,08 440 435,6 62,04 55,572 3,6 7.013,16 7,78

6. 3 220 1,9 0,99 Lag 0,08 418 413,82 58,94 58,672 3,8 11.521,62 13,4

7. 3 220 1,9 0,99 Lag 0,08 418 413,82 58,94 58,672 3,8 11.521,62 13,4

8. 3 220 1,8 0,99 Lag 0,08 396 392,04 55,84 61,772 4,1 16.030,08 19,7

Tabel 4.5 Data perhitungan pengujian dengan menggunakan kapasitor parallel 4 µF

No


Waktu (Menit)

Tegangan Pada

Voltmeter (Volt)


(Ampere)

Cos φ Energi (kWh)

S (VA)

P (Watt)

Q (VAR)

Qc (VAR)

C (µF)


(Rp)


(%)

1. 3 220 2,1 0,99 Lag 0,08 462 457,38 65,142 52,47 3,5 2.504,7 2,6

2. 3 220 2,0 0,99 Lag 0,08 440 435,6 62,04 55,57 3,7 7.013,16 7,7

3. 3 220 1,9 1 0,08 418 418 0 117,61 7,7 10.656,36 12,3

4. 3 220 1,7 1 0,08 374 374 0 117,61 7,7 19.764,36 25,5

5. 3 220 1,6 1 0,08 352 352 0 117,61 7,7 24.318,36 33,3

6. 3 220 1,5 1 0,08 330 330 0 117,61 7,7 28.872,36 42,2

7. 3 220 1,4 1 0,08 308 308 0 117,61 7,7 33.426,36 52,4

8. 3 220 1,3 1 0,08 286 286 0 117,61 7,7 37.980,36 64,1

Lampiran 2

Gambar Rangkaian Pengujian

Lampiran 4

Konfigurasi Pin ATmega 8535

menunjukkan susunan standart 40 pin DIP mikrokontroler AVR ATmega

8535. Berikut penjelasan umum susunan kaki ATmega 8535 :

PB0 = sebagai input untuk saklar pemilih auto manual

PB1 = Sebagai input untuk saklar pemilih tanpa kapasitor

PB2 = Sebagai input saklar pemilih kapasitor seri

PB3 = Sebagai input saklar pemilih kapasitor seri

PB4 = Sebagai input saklar pemilih kapasitor paralel

PB5 = Sebagai input saklar pemilih kapasitor paralel

PD1 = Sebagai output untuk menyalakan mematikan lampu merah

PD2 = Sebagai output untuk menyalakan mematikan lampu hijau

PD3 = Sebagai output untuk memilih relay tanpa kapasitor

PD4 = Sebagai output untuk memilih relay kapasitor seri

PD5 = Sebagai output untuk memilih relay kapasitor seri

PD6 = Sebagai output untuk memilih relay kapasitor paralel

PD7 = Sebagai output untuk memilih relay kapasitor paralel

PC0 = Sebagai output data control ke PIN RS LCD

PC2 = Sebagai output data control ke PIN LCD

PC4 = Sebagai output data 0 ke LCD




Lampiran 5

Listing Program Intelligent Light Control

$regfile = "m8535.dat" $crystal = 12000000 'Deklarasi Konfigurasi LCD Config Lcdpin = Pin , Db4 = Portc.4 , Db5 = Portc.5 , Db6 = Portc.6 , Db7 = Portc.7 , E = Portc.2 , Rs = Portc.0 Config Lcd = 16 * 2 Swautoman Alias Pinb.0 Switch1 Alias Pinb.1 Switch2 Alias Pinb.2 Switch3 Alias Pinb.3 Switch4 Alias Pinb.4 Switch5 Alias Pinb.5 Rp12 Alias Portd.7 Rp4 Alias Portd.6 Rsnkap Alias Portd.5 Lhijau Alias Portd.2 Lmerah Alias Portd.1 'Konfigurasi Interupsi Timer1 Config Timer1 = Timer Enable Interrupts Disable Timer1 Timer1 = 15000 On Timer1 Inttmr1 'Deklarasi Variabel Dim Dly As Byte , Idx As Byte , Automanual As Byte

Cls Upperline Lcd " INTELLEGENT "

Lampiran 5


Lowerline Lcd " LIGHT CONTROL " Rsnkap = 1 '------------------------------------------------------------------------------- Do Debounce Swautoman , 0 , Auto Awal: If Automanual = 0 Then Debounce Switch1 , 0 , Manual1 Two: Debounce Switch2 , 0 , Manual2 Three: Debounce Switch3 , 0 , Manual3 Four: Debounce Switch4 , 0 , Manual4 Five: Debounce Switch5 , 0 , Manual5 Six: End If Loop

Lampiran 5


End '---------------------------- Auto: If Automanual = 0 Then Automanual = 1 Idx = 1 Dly = 50 Upperline Lcd "-Otomatis- " Rp2 = 0 Rp4 = 0 Rsnkap = 1 Lowerline Lcd "Tanpa Kapasitor " Enable Timer1 Else Disable Timer1 Automanual = 0 Upperline Lcd " -- Manual -- " Lowerline Lcd "-Silahkan Tekan- " End If

Goto Awal '------------------------- Manual1: Gosub Disp Lowerline Lcd "Tanpa Kapasitor "

Lampiran 5


Rp2 = 0 Rp4 = 0 Rsnkap = 1

Goto Four '-------------------------------- Manual4: Gosub Disp Lowerline Lcd "Kap Paralel 2uF " Rp2 = 0 Rp4 = 1 Rsnkap = 1 Goto Five '------------------------------- Manual5: Gosub Disp Lowerline Lcd "KapParalel 4uF " Rp2 = 1 Rp4 = 0 Rsnkap = 1 Goto Six '-------------------------------- Disp: Upperline Lcd "-Tombol Manual- " Return '--------------------------------- Inttmr1:

Lampiran 5


Disable Timer1 Timer1 = 15000 Decr Dly Locate 1 , 13 Lcd "=>" Locate 1 , 15 Lcd " " Locate 1 , 15 Lcd Dly If Dly <= 0 Then Incr Idx If Idx = 2 Then Rp2 = 0 Rp4 = 0 Rsnkap = 0 If Idx = 3 Then Rp2 = 0 Rp4 = 0 Rsnkap = 0

If Idx = 4 Then Rp2 = 0 Rp4 = 0 Rsnkap = 1 Lowerline Lcd "Kap Paralel 2 uF " Dly = 180 End If If Idx = 5 Then Rp2 = 0 Rp4 = 1 Rs2 = 0 Rs4 = 0 Rsnkap = 1

Lampiran 5


Lowerline Lcd "KapParalel 4 uF " Dly = 180 End If If Idx = 6 Then Rp2 = 1 Rp4 = 0 Rsnkap = 1 Lowerline Lcd "Tanpa Kapasitor " Dly = 180 Idx = 1 End If End If Enable Timer1 Return '-------------------------------

Download - TA Lukmanul Hakim Cs

Top Related