Prihantara S W 2204 100112 - digilib.its.ac.iddigilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-12410-Presentation.pdf · Rangkaian Detektor Beda Fasa ... Y in k W k Z j W jk 1 _ 0 ... Bayindir

Prihantara S W

2204 100112

Jurusan Teknik Elektro

Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Surabaya

Dosen Pembimbing :

Ir. Harris Pirngadi, M.T., ID.

• Pemakaian beban induktif misal: AC, Lampu TL, motor listrik yang tak bisa dihindari

• Menurunnya nilai Faktor daya(cosphi) akibat pemakaian beban induktif

• Faktor daya turun Kapasitas daya terpasang berkurang

• Bagaimana membuat alat yang bisa memperbaiki nilai faktor daya secara otomatis?

• Bagaimana cara mengatur nilai beban kompensasi(kapasitor) terhadap perubahan beban induktif?

• Percobaan alat ini dilakukan dengan beban 1 fasa

• Beban yang dipakai merupakan beban induktif misal: lampu TL

• Sebagai beban kompensasinya digunakan kapasitor

• Mendapatkan suatu alat yang dapat memperbaiki nilai faktor daya secara otomatis

• Dengan adanya perbaikan faktor daya

Kapasitas daya terpasang dapat dimanfaatkan dengan optimal

Pada listrik arus bolak-balik (AC) dikenal ada 3 jenis daya yaitu:

• Daya Aktif

• Daya Reaktif

• Daya Kompleks

Daya Aktif

• Daya yang dipakai oleh komponen pasif resistor yang merupakan daya yang terpakai atau terserap.

• Daya yang tercatat pada alat kWH meter.

• Rumus Daya Aktif(P)

Daya Reaktif

• Daya yang muncul diakibatkan oleh komponen pasif diluar resistor.

• Diperlukan untuk menimbulkan medan magnet pada suatu trafo, motor listrik, dan lain-lain.

• Rumus Daya Reaktif(Q)

Daya Kompleks

• Merupakan resultan dari daya aktif dan daya reaktif.

• Daya ini yang disupply oleh PLN.

• Rumus daya kompleks(S)

Faktor Daya(cosphi)

• Rasio dari daya aktif dan daya kompleks

• Rumus faktor daya(pf)

Perbaikan faktor daya(cosphi)

S1 (VA)

S2(VA)

1 2P(Watt)

QL

QL-

QC(V

AR

)Q

C(V

AR

)

Setelah ditambah kapasitor (θ2<θ1 atau Cos θ2>Cos θ1).

Segitiga daya sebelum dan sesudah pemasangan kapasitor kompensasi

Blok Diagram Sistem

Detektor

beda fase

Rangkaian

Mikrokontroler

Display LCD

Driver Beban

Kompensasi (Kapasitor)

Beban

Kompensasi

(Kapasitor)

Sensor

Arus

Sensor

TeganganAC to DC

Converter

LPF

LPF

Rangkaian Sensor

Berfungsi untuk mendeteksi sinyal AC dari arus dan tegangan

Sensor Arus: menggunakan Trafo Arus

Sensor Tegangan: menggunakan Trafo Tegangan

1:1

220 VAC

1Ω

Load

OUT

0

0

220 VAC

0

5 VAC

Sensor arus Sensor tegangan

Rangkaian Low Pass Filter

Berfungsi untuk menmfilter sinyal AC dari sensor

Frekuensi Cutoff 50 Hz

Rangkaian Detektor Beda Fasa Berfungsi untuk mendeteksi perbedaan fasa

antara arus dan tegangan Perbedaan fasa yang terjadi merepresentasikan

nilai faktor daya

AC to DC Converter Berfungsi untuk mengubah sinyal AC dari

sensor menjadi sinyal DC

Rangkaian Mikrokontroler

ATMega32

Rangkaian Driver beban kompensasi

Berfungsi sebagai switching kapasitor

Perancangan perangkat lunak:

Perancangan pada komputer:

Proses pencarian bobot jaringan

Perancangan pada mikrokontroler:

Pengolahan data arus, tegangan, dan cosphi

Proses fase feed forward

Perancangan perangkat lunak pada komputer

Data yang dilatihkan

No Beban

Arus

(Ampere

)

Cosphi Target Ket

1 Lampu 1x18 W

0.294 0.27 100000 4uF

0.314 0.26 100000 4uF

0.333 0.24 100000 4uF

2 Lampu 2x18 W

0.628 0.24 010000 8uF

0.628 0.26 010000 8uF

0.667 0.22 010000 8uF

3 Lampu 1x38 W

0.333 0.38 001000 6uF

0.353 0.35 001000 6uF

0.373 0.34 001000 6uF

4 Lampu 2x38 W

0.667 0.37 000100 10uF

0.687 0.36 000100 10uF

0.706 0.35 000100 10uF

5

Lampu 1x18

W+ Lampu

1x38 W

0.687 0.31 000010 10uF

0.647 0.34 000010 10uF

0.647 0.33 000010 10uF

6

Lampu 2x18

W+ Lampu

2x38 W

1.334 0.29 000001 16uF

1.314 0.32 000001 16uF

1.437 0.34 000001 16uF

Konfigurasi jaringan yang digunakan

Flowchart Perancangan Perangkat Lunak pada Komputer

Flowchart Perancangan Perangkat Lunak pada mikrokontroler

MULAI

Hitung Keluaran lapis

Tersembunyi

n

i

ijijj VXVinZ1

0_

Hitung Fungsi Aktivasi

)_(exp1

1jinzjZ

Hitung Keluaran lapis output

p

j

jkjkk WZWinY1

0_

Hitung Fungsi Aktivasi

)_(exp1

1kinykY

Proses Threshold

thresholdx

thresholdxxfy

,0

,1)(

Baca data arus, tegangan

Baca data timer, hitung cosphi

Display LCD

Normalisasi

Pada proses pengujian didapatkan error

rata-rata sebesar 1.34%

Cosphimeter

No Beban out1 out2 out3 out4 out5 out6

1 Lampu 1x18

W

0.882 0 0 0.04 0.17 0

0.825 0.02 0 0 0 0.12

1 0 0 0.04 0 0.06

2 Lampu 2x18

W

0 0.998 0 0.12 0 0

0 1 0 0 0 0

0 1 0.02 0 0.05 0

3 Lampu 1x38

W

0 0 0.988 0 0 0

0 0 1 0 0 0

0.06 0 0.995 0 0 0

4 Lampu 2x38

W

0 0.11 0 0.997 0 0

0 0 0 1 0 0

0 0 0 0.985 0.12 0

5

Lampu 1x18

W+ Lampu

1x38 W

0 0 0 0 1 0

0 0 0 0 1 0

0.03 0 0 0 0.984 0

6

Lampu 2x18

W+ Lampu

2x38 W

0 0.02 0 0 0 1

0 0.13 0 0 0 1

0 0.2 0 0 0 1

Grafik nilai MSE terhadap jumlah epoch Pengujian data

Pada proses pelatihan data didapatkan nilai (mean square error) MSE sebesar 5.589x10e-6 pada epoch ke 10x104.

Nilai masing-masing output pada jaringan setelah proses threshold sebesar 0.8

No Beban out1 out2 out3 out4 out5 out6

1 Lampu 1x18

W

1 0 0 0 0 0

1 0 0 0 0 0

1 0 0 0 0 0

2 Lampu 2x18

W

0 1 0 0 0 0

0 1 0 0 0 0

0 1 0 0 0 0

3 Lampu 1x38

W

0 0 1 0 0 0

0 0 1 0 0 0

0 0 1 0 0 0

4 Lampu 2x38

W

0 0 0 1 0 0

0 0 0 1 0 0

0 0 0 1 0 0

5

Lampu 1x18

W+ Lampu

1x38 W

0 0 0 0 1 0

0 0 0 0 1 0

0 0 0 0 1 0

6

Lampu 2x18

W+ Lampu

2x38 W

0 0 0 0 0 1

0 0 0 0 0 1

0 0 0 0 0 1

Proses pengujian sistem secara keseluruhan

No Beban Sebelum dipasang C Setelah dipasang C

Arus(A) Cosphi Arus(A) Cosphi

1 1xLampu 18W 0.333 0.24 0.118 0.85

2 2xLampu18W 0.667 0.22 0.235 0.87

3 1xLampu 38W 0.373 0.34 0.177 0.98

4 2xLampu 38W 0.706 0.35 0.373 0.9

5 1xLampu 18W+

0.687 0.31 0.275 1 1xLampu 38W

6

2xLampu18W+

1.437 0.34 0.628 0.86 2xLampu38W

Sensor arus dan tegangan dapat digunakan untuk mendeteksi pergeseran fase antara arus dan tegangan sebagai nilai faktor daya dengan error rata-rata sebesar 1.34%.

Algoritma momentum backpropagation dapat digunakan untuk pengenalan pola untuk mengetahui berapa besar kapasitor yang dipasang parallel terhadap beban.

Hasil proses pengujian algoritma momentum backpropagation yang dilakukan pada mikrokontroler ATMega32 memberikan hasil yang sesuai dengan target yang diharapkan.

Perbaikan faktor daya yang terjadi setelah pemasangan kapasitor dari 0.22-0.35 menjadi 0.85-1.

Bayindir R, S Sagiroglu, I Colak. 2008. Power Factor Correction Technique based on artificial neural networks. Journal of Science Direct, 47(2006) 3204-3215.

Zuhal. Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya. Jakarta: PT Gramedia Utama. 1995

Siemens. Electrical Installation Handbook, Vol. 1&2. Terrell, David L. OP AMPS Design, Application, and Troubleshooting, Second Edition.

UK: Elsevier's Science & Technology Rights Department in Oxford. 1996. Jim Karki. Understanding Operational Amplifier Spesifications. Texas Instrument:

USA. 1998. Franco, Sergio. Design With Operational Amplifiers and Analog Integrated Circuits,

Third Edition. Mc Graw Hill: New York. 2002 ……. Datasheet ATMega 32. 2003. URL:http://www.atmel.com/ Barnell, Richard, Larry O’Cull and Sarah Cox, Embedded C Programming and the

Atmel AVR, Delmar Learning, New York. Suyanto. Artificial Intellegent : Searching, Reasoning, Planning, dan Learning.

Bandung: Informatika. 2007. Jong Jek Siang. Jaringan Syaraf Tiruan dan Pemrogramannya menggunakan Matlab.

Yogyakarta: Andi. 2005.