Daya Pada Rangkaian RLC

LOGO 

Rangkaian Listrik 2 By. Asepta Surya Wardhana, ST, MT

AKAMIGAS – STEM 2!!

LOGO 

"#ntents

!

Rencana Materi Kuliah

2

Pendahuluan

$

Daya Pada Rangkaian AC

%

Latihan soal

LOGO 

Ren&ana Materi Ku'iah Daya Pada Rangkaian AC •(er)aikan *akt#r +aya Correction Power Factor 

LOGO 

(endahu'uan  Pengertian

daya : perkalian antara tegangan yang diberikan dengan hasil arus yang mengalir. ecara matematis : P = VI sumber searah atau DC 

 Daya

dikatakan positif, ketika arus yang mengalir bernilai positif artinya arus mengalir dari sumber tegangan menu!u rangkaian "trans#er energi dari sumber ke rangkaian $

 Daya

dikatakan negatif, ketika arus yang mengalir bernilai negatif artinya arus mengalir dari rangkaian menu!u sumber tegangan "trans#er energi dari rangkaian ke sumber $

LOGO 

+aya Sesaat  Daya

sesaat adalah daya yang ter!adi pada saat hanya %aktu tertentu ketika sebuah komponen mempunyai nilai tegangan dan arus yang mengalir padanya hanya saat %aktu tersebut.

LOGO 

"#nt#h  &ika

sebuah komponen dile%ati arus sebesar i(t) = 10sin 30t A dan

tegangannya v(t) = 50sin(30t + 30°)  ma!a bera"a daya yang mun#u$ saat t = 1 deti! %  &a'aban 

LOGO 

+aya Rata – Rata  Daya

rata'rata adalah daya yang dihasilkan sebagai integral dari #ungsi periodik %aktu terhadap keseluruhan range %aktu tertentu dibagi oleh periodanya sendiri.

LOGO 

+aya K#-p'eks 1 Daya *ata  *ata (P) Daya ini sebenarnya adalah daya yang dipakai oleh komponen pasi# resistor yang merupakan daya yang terpakai atau terserap. Kalau kita perhatikan supply dari PL( ke rumah'rumah maka daya yang tercatat pada alat k)* meter adalah daya rata'rata atau sering disebut !uga sebagai daya nyata yang akan dibayarkan oleh pelanggan. imbol : P atuan : )att ")$ ecara matematis daya rata'rata atau daya nyata merupakan perkalian antara tegangan e#ekti#+ arus e#ekti#+ dan koe#isien #aktor dayanya.

LOGO  , Daya *ea!ti- ( . ) Daya ini adalah daya yang muncul diakibatkan oleh komponen pasi# diluar resistor yang merupakan daya rugi'rugi atau daya yang tidak diinginkan. Daya ini seminimal mungkin dihindari kalaupun bisa diperkecil+ %alaupun tidak akan hilang sama sekali dengan cara memperkecil #aktor dayanya. imbol : , atuan : -olt Ampere Reakti# "-AR$ ecara matematis daya reakti# merupakan perkalian antara tegangan e#ekti#+ arus e#ekti#+ dan nilai sin .

LOGO 

3 Daya /am"a! (  ) Daya yang sebenarnya disupply oleh PL(+ merupakan resultan daya antara daya rata ' rata dan daya reakti#. imbol :  atuan : -olt Ampere "-A$ ecara matematis daya tampak merupakan perkalian antara tegangan dan arus e#ekti#nya

LOGO 

ehingga Daya !m"$e!s  Merupakan

gabungan antara daya rata'rata dan daya reakti#nya.

LOGO 

(engertian *akt#r +aya /aktor daya atau #aktor ker!a adalah perbandingan antara daya akti# "%att$ dengan daya semu0daya total "-A$+ atau cosinus sudut antara daya akti# dan daya semu0daya total "lihat gambar 1$. Daya reakti# yang tinggi akan meningkatkan sudut ini dan sebagai hasilnya #aktor daya akan men!adi lebih rendah. /aktor daya selalu lebih kecil atau sama dengan satu. ecara teoritis+ !ika seluruh beban daya yang dipasok oleh perusahaan listrik memiliki #aktor daya satu+ maka daya maksimum yang ditrans#er setara dengan kapasitas sistim pendistribusian. ehingga+ dengan beban yang terinduksi dan !ika #aktor daya berkisar dari 2+3 hingga 2+4+ maka kapasitas  !aringan distribusi listrik men!adi tertekan. &adi+ daya reakti# "-AR$ harus serendah mungkin untuk keluaran k) yang sama dalam rangka meminimalkan kebutuhan daya total "-A$.

LOGO 

/aktor Daya 0 /aktor ker!a menggambarkan sudut phasa antara daya akti# dan daya semu. /aktor daya yang rendah merugikan karena mengakibatkan arus beban tinggi. Perbaikan #aktor daya ini menggunakan kapasitor. Kapasitor untuk Memperbaiki /aktor Daya /aktor daya dapat diperbaiki dengan memasang kapasitor pengkoreksi #aktor daya pada sistim dist ribusi listrik0instalasi listrik di pabrik0industri. Kapasitor bertindak sebagai pembangkit daya reakti# dan oleh karenanya akan mengurangi !umlah daya reakti#+ !uga daya semu yang dihasilkan oleh bagian utilitas.

LOGO 

*akt#r +aya  /aktor

daya atau  "'er -a#tr ("-) meru"a!an  "erbandingan daya rata2rata terhada" daya tampak.

LOGO   Segitiga  ntu!

5

+aya

!m"nen 4 

$agging terhada" V dimana ni$ai arus tertingga$ sebesar "hasa  dibanding!an dengan nilai tegangan.

LOGO   ntu!

!m"nen C 

5 $eading terhada" V dimana ni$ai arus mendahu$ui sebesar "hasa  dibanding!an dengan nilai tegangan

LOGO 

Ru-us u-u- 

LOGO 

Met#da (e-asangan Insta'asi Kapasit#r  Cara pemasangan instalasi kapasitor dapat dibagi men!adi 6 bagian yaitu : !. G'#)a' &#-pensati#n Dengan metode ini kapasitor dipasang di induk panel " MDP $. Arus yang turun dari pemasangan model ini hanya di penghantar antara panel MDP dan trans#ormator. edangkan arus yang le%at setelah MDP tidak turun dengan demikian rugi akibat disipasi panas pada penghantar setelah MDP tidak terpengaruh. 7erlebih instalasi tenaga dengan penghantar yang cukup pan!ang Delta -oltagenya masih cukup besar.

LOGO 

2. Se&t#ra' "#-pensati#n Dengan metoda ini kapasitor yang terdiri dari beberapa panel kapasitor dipasang dipanel DP. Cara ini cocok diterapkan pada industri dengan kapasitas beban terpasang besar sampai ribuan k8a dan terlebih !arak antara panel MDP dan DP cukup ber!auhan. $. Indi/idua' "#-pensati#n Dengan metoda ini kapasitor langsung dipasang pada masing masing beban khususnya yang mempunyai daya yang besar. Cara ini sebenarnya lebih e#ekti# dan lebih baik dari segi teknisnya. (amun ada kekurangan nya yaitu harus menyediakan ruang atau tempat khusus untuk meletakkan kapasitor tersebut sehingga mengurangi nilai estetika. Disamping itu !ika mesin yang dipasang sampai ratusan buah berarti total cost yang di perlukan lebih besar dari metode diatas

LOGO 

Keuntungan (er)aikan *akt#r +aya dengan (ena-)ahan Kapasit#r 

!. Bagi K#nsu-en, khususnya perusahaan atau industri

• Diperlukan hanya sekali in8estasi untuk pembelian dan pemasangan kapasitor dan tidak ada biaya terus menerus. • Mengurangi biaya listrik bagi perusahaan+ sebab: "a$ daya reakti# "k-AR$ tidak lagi dipasok oleh perusahaan utilitas sehingga kebutuhan total"k-A$ berkurang dan "b$ nilai denda yang dibayar !ika beroperasi pada #aktor daya rendah dapat dihindarkan. • Mengurangi kehilangan distribusi "k)h$ dalam !aringan0instalasi pabrik. • 7ingkat tegangan pada beban akhir meningkat sehingga meningkatkan kiner!a motor. 2. Bagi uti'itas pe-as#k 'istrik • Komponen reakti# pada !aringan dan arus total pada sistim u!ung akhir  berkurang. • Kehilangan daya 5 k%adrat R dalam sistim berkurang karena penurunan arus. • Kemampuan kapasitas !aringan distribusi listrik meningkat+ mengurangi kebutuhan untuk memasang kapasitas tambahan.

LOGO 

1. 7entukan daya rata'ratanya 9

LOGO 

&a'aban  Dengan phasor :

LOGO 

(er)aikan *akt#r +aya Power-a#tr Factor  /aktorCorrection daya atau  "'er ( "-

) a!an membesar atau mening!at !eti!a ni$ai #s  mendekati nilai 1 atau sudut  akan mendekati sudut 2. Misalkan kalau kita mempunyai segitiga daya untuk arus $agging se#ara gra-i! 

LOGO 

eda sudut #asa antara #asor tegangan dan arus adalah + dan cos disebut -a!tr daya udut  mempunyai rentang nilai antara ;<2o sampai =<2o . 7etapi karena #aktor daya adalah cos + maka nilainya se$a$u "siti- )alaupun demikian #aktor daya ini ini bisa $agging atau $eading /aktor daya disebut $agging 6i!a segitiga daya berada di !'adran pertama yang berarti bah%a daya reakti# . berni$ai "siti- 7a$ ini ter!adi !ika #asor arus berada di be$a!ang -asr tegangan atau arus $agging terhada" tegangan 8eban2beban industri dan 6uga perumahan pada umumnya mempunyai #aktor daya $agging 6adi daya reakti# bernilai positi#.

LOGO 

 Apabila #asor arus mendahu$ui -asr tegangan atau arus $eading terhadap tegangan maka #aktor daya disebut $eading Da$am ha$ ini segitiga daya berada di k%adran ke'empat karena daya reakti# . bernilai negati#. Keadaan ini ter!adi apabila beban bersi#at kapasiti#.

LOGO 

eperti di!elaskan dia%al tadi bah%a , atau daya reakti# sebenarnya adalah daya rugi'rugi dan sebisa mungkin kita minimalkan+ artinya dengan nilai daya rata'rata yang tetap dan nilai daya reakti# yang kita perkecil akan memperkecil daya tampak secara keseluruhan. (ilai P tidak berubah yang diubah adalah nilai , karena , berkaitan dengan komponen L atau C+ oleh karena itu untuk meningkatkan #aktor daya maka kita harus memasang secara paralel komponen L atau C. Kenapa kita harus memasang secara paralel > karena tu!uan dia%al kita membuat nilai P yang tetap atau konstan+ maka dengan ilustrasi seperti diba%ah ini :

LOGO 

akan didapatkan nilai

&ika komponen yang akan dipasang untuk memperkecil nilai ,+ katakanlah komponen tersebut C maka !ika dipasang seri :

LOGO 

akan didapatkan nilai

terlihat bah%a nilai P'nya telah berubah+ padahal kita mempersyaratkan untuk perbaikan #aktor daya nilai P'nya tetap. 7etapi !ika komponen C tersebut dipasang paralel maka :

akan didapatkan nilai ternyata nilai P'nya tetap dan dengan penambahan komponen C tentunya akan memperkecil daya reakti#nya.

LOGO 

"#nt#h 'atihan  1. /aktor daya suatu beban yang telah dikoreksi adalah 2+< $agging dengan #ara penambahan 32 k-AR kapasitor parallel. &ika daya akhir adalah 1?4 k-A. 7entukan segitiga daya sebelum diperbaiki atau dikoreksi 9

&a'aban 

LOGO 

3. ebuah sumber @2 * dengan V e-- = ,90 V disu"$ai $eh 9500 VA !e beban dengan #aktor daya 2+B4 $agging /entu!an "ara$e$ !a"asitr untu! mening!at!an -a!tr daya ke : a. 2+< $agging  b. 2+< $eading 

&a'aban 

LOGO 

LOGO 

Perbaikan /aktor Daya dapat menggunakan rumus yang telah didapatkan !ika bebannya indukti# dan memerlukan penambahan komponen C yang dipasang paralel :

dimana : 1  nilai reaktansi setelah perbaikan #aktor daya "komponen C$ R  nilai resistansi sebelum perbaikan #aktor daya   nilai reaktansi sebelum perbaikan #aktor daya p#c  nilai dari perbaikan #aktor dayanya "p# setelah diperbaiki$ dengan catatan :

LOGO 

"#nt#h Pada terminal hubung A antara seksi sumber dan seksi beban dari suatu rangkaian listrik terdapat tegangan dan arus sebesar  7entukan daya kompleks+ daya rata'rata+ daya reakti#+ #aktor daya+ serta impedansi beban.

LOGO 

(enye'esaian  Daya kompleks adalah

Daya rata'rata dan daya reakti# masing'masing adalah

Daya rata'rata ini positi#+ !adi beban menyerap daya. Daya reakti# bernilai negati#+ !adi #aktor daya leading.

ah%a #aktor daya ini leading sebenarnya telah terlihat dari pernyataan #asor arus dan tegangan. udut #asa arus+ yaitu 124E+ lebih besar dari sudut #asa tegangan yang B4E F !adi arus mendahului tegangan.

LOGO 

5mpedansi beban ini bersi#at kapasiti#. (ilai kapasitansi beban dapat kita cari !ika kita mengetahui berapa nilai #rekuensi ker!a dari sistem ini. Misalkan #rekuensinya adalah 42 *+ maka

LOGO 

T0GAS 1111  3.

7entukan segitiga dayanya 9 P+ ,+ 