LAPORAN RESMI PRAKTIKUM PENGUKURAN BESARAN LISTRIK
PENGUKURAN DAYA SATU FASA
Anggota Kelompok Frima Setyawan Nur R.
(135874045)
Mukhofidhoh
(135874046)
Hanif Wigung
(135874047)
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO 10 Oktober 2014
Kata Pengantar Puji syukur kita ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberi rahmat dan hidayah-Nya sehingga penyusunan Laporan Praktikum ini akhirnya bisa diselesaikan. Laporan ini bertujuan untuk menunjang perkuliahan dalam mata kuliah Praktikum Pengukuran Besaran Listrik. Materi diskusi diurutkan sesuai dengan kapasitasnya masing-masing, sehingga Mahasiswa dapat dengan mudah memahami. Laporan ini masih banyak kekurangan karena pengalaman yang kami miliki sangat kurang. Oleh kerena itu kami menerima kritik dan saran yang bersifat membangun mem bangun untuk Laporan Laporan ini. Terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu baik secara langsung ataupun tidak terhadap terselesaikannya Laporan ini. Akhir kata, Semoga Laporan ini dapat bermanfaat bagi siapa saja yang membutuhkannya.
1
Daftar Isi
................................................................. ............................................. ..................................... ............... 1 Kata Pengantar .......................................... ................................................................. ............................................. ............................................ .......................... .... 2 Daftar Isi .......................................... Bab 1 Pendahuluan ............................................ .................................................................. ............................................ .............................. ........ 3
1.1 Tujuan ............................... ...................................................... ............................................. ............................................. .............................. .......3 1.2 Dasar Teori ........................................... ................................................................. ............................................ .................................. ............3 1.3 Alat dan Bahan ............................................ ................................................................... ............................................. ........................ ..10 1.4 Kesehatan dan Keselamatan Kerja ............................................ ............................................................. .................10 1.5 Gambar Rencana Kerja ........................................... ................................................................. ................................... .............11 1.6 Langkah Kerja .......................................... ................................................................ ............................................ ............................ ......12 Bab 2 Isi ............................................ ................................................................... ............................................. ............................................ ........................ ..13
2.1 Data percobaan ............................................ ................................................................... ............................................. ........................ ..13 2.2 Pembahasan .......................................... ................................................................ ............................................ ................................ ..........13 2.3 Diskriptif ........................ .............................................. ............................................ ............................................ ................................ ..........16 ................................................................... ............................................. ................................... ............. 18 Bab 3 Penutup ............................................ 3.1 Kesimpulan ............................... ..................................................... ............................................ ........................................... .....................18 3.2 Tugas ............................................. ................................................................... ............................................ ....................................... .................20 ................................................................... ............................................. ................................... .............29 Daftar Pustaka ............................................
2
Bab I Pendahuluan 1.1
TUJUAN
1. Mengetahui pengukuran daya dan faktor daya arus bolak-balik dengan berbagai jenis beban. 2. Mengetahui prinsip kerja alat ukur wattmeter 1 phasa, cos phi meter, ampermeter, voltmeter, dan LCR meter. 1.2
DASAR TEORI
Suatu beban yang dicatu oleh suatu sumber tegangan AC, sehingga tegangan beban V dan arus yang mengalir pada beban I, maka daya yang terjadi pada beban Z adalah : S = V x I* = P + JQ Dimana : S dalam VA, disebut daya semu P dalam Watt, disebut daya aktif Q dalam VAR, disebut daya reaktif
Gambar 1. Rangkaian arus bolak balik I dengan impedansi Z dan tegangan V
3
Hubungan antara daya aktif, daya reaktif, dan daya semu dikenal dengan istilah segitiga daya. Berikut gambar segitiga daya
Gambar 2. Segitiga daya Impedansi Z dalam hal ini dapat terdiri dari berbagai jenis beban resistif, induktif, kapasitif ataupun kombinasi dari ketiga jenis beban sehingga sebuah impedansi Z yang memiliki karakteristik gabungan dari karakteristik berbagai jenis beban yang menyusunnya. Yang dimaksud dengan karakteristik beban adalah jenis daya yang diserapnya, sifat arus dan tegangannya yang bila digabungkan dengan jenis beban yang berbeda dapat terbentuk karakteristik yang lebih baik maupun lebih buruk (jika dilihat dari sudut pandang yang berbeda-beda). Pada pengukuran daya, ada juga yang dikenal dengan faktor daya, yaitu perbandingan antara daya aktif (Watt) dengan daya semu (VA), atau cosinus sudut antara daya aktif dan daya semu.
4
Pada perhitungan daya semu sesuai persamaan (1) di atas, nilai arus berupa operasi matematika konjugasi, ditandakan dengan lambang (*). Persamaan tersebut menyatakan bahwa sudut yang terbentuk antara tegangan dan arus merupakan pengurangan antara sudut yang dibentuk oleh tegangan dengan sudut yang dibentuk oleh arus tersebut. Ilustrasinya sebagai berikut.
Pada praktikum ini, untuk pengukuran nilai arus, tegangan, daya, serta faktor daya digunakan alat ukur analog, yang mana rangkaian di dalamnya terdiri dari kumparan tetap dan kumparan berputar. Nilai besar an listrik hasil pengukuran ditunjukkan oleh jarum penunjuk. Sedangkan untuk menghitung besar tahanan pada lampu pijar digunakan alat ukur digital LCR meter
Gambar 3. Alat ukur LCR meter
5
Dalam sistem listrik arus bolak-balik, jenis beban dapat diklasifikasikan menjadi 3 macam, yaitu : Beban resistif (R) Beban induktif (L) Beban kapasitif (C)
1.
Beban Resistif (R)
Beban resistif (R) yaitu beban yang terdiri dari komponen tahanan ohm saja (resistance), seperti elemen pemanas (heating element) dan lampu pijar. Beban jenis ini hanya mengkonsumsi beban aktif saja dan mempunyai faktor daya sama dengan satu. Tegangan dan arus sefasa. Persamaan daya sebagai berikut : P = VI
Dengan : P = daya aktif yang diserap beban (watt) V = tegangan yang mencatu beban (volt) I = arus yang mengalir pada beban (A)
Gb. Gelombang resistif pada rangkaian AC
6
Gb. Grafik Arus dan Tegangan Pada Beban Resistif
2.
Beban Induktif (L)
Beban induktif (L) yaitu beban yang terdiri dari kumparat kawat yang dililitkan pada suatu inti, seperti coil, transformator, dan solenoida. Beban ini dapat mengakibatkan pergeseran fasa (phase shift) pada arus sehingga bersifat lagging. Hal ini disebabkan oleh energi yang tersimpan berupa medan magnetis akan mengakibatkan fasa arus bergeser menjadi tertinggal terhadap tegangan. Beban jenis ini menyerap daya aktif dan daya reaktif. Persamaan daya aktif untuk beban induktif adalah sebagai berikut : P = VI cos φ
Dengan : P = daya aktif yang diserap beban (watt) V = tegangan yang mencatu beban (volt) I = arus yang mengalir pada beban (A) φ = sudut antara arus dan tegangan
7
Gb. Rangkaian Induktif Gelombang AC
Gb. Grafik Arus dan Tegangan Pada Beban Induktif
Untuk menghitung besarnya rektansi induktif (XL), dapat di gunakan rumus :
Dengan : XL = reaktansi induktif F = frekuensi (Hz) L = induktansi (Henry)
3.
Beban Kapasitif (C)
Beban kapasitif (C) yaitu beban yang memiliki kemampuan kapasitansi atau kemampuan untuk menyimpan energi yang berasal dari pengisian elektrik (electrical discharge) pada suatu sirkuit. Komponen ini dapat menyebabkan arus leading terhadap tegangan. Beban jenis ini menyerap daya aktif dan mengeluarkan daya reaktif. Persamaan daya aktif untuk beban induktif adalah sebagai berikut : P = VI cos φ
Dengan : P = daya aktif yang diserap beban (watt) V= tegangan yang mencatu beban (volt) I = arus yang mengalir pada beban (A)
8
φ = sudut antara arus dan tegangan
Gb. Rangkaian Kapasitif Gelombang AC
Gb. Grafik Arus dan Tegangan Pada Beban Kapasitif
Untuk menghitung besarnya rektansi kapasitif (XC), dapat digunakan rumus seperti dibawah ini :
Dengan : XL = reaktansi kapasitif f = frekuensi C = kapasitansi (Farad)
9
1.3
1.4
ALAT DAN BAHAN
Ampermeter AC 1 - 5 A
[A]
Voltmeter AC 0 - 600 V
[V]
Wattmeter
[W]
Cos phi meter - LCR meter
Beban resistif - Beban induktif
Beban kapasitif
Lampu pijar 150 Watt / 220 volt
Sumber tegangan AC 220 V
Kabel - kabel penghubung
KESEHATAN DAN KESELAMATAN KERJA
1. Periksalah
terlebih
dahulu
semua
komponen
aktif
maupun
pasif sebelum digunakan! 2. Bacalah dan pahami petunjuk pratikum 3. Pastikan tegangan keluaran catu daya sesuai yang dibutuhkan. 4. Dalam menyusun rangkaian, perhatikan letak kaki-kaki komponen. 5. Sebelum catu daya dihidupkan, hubungi dosen pendamping untuk mengecek kebenaran pemasangan rangkaian. 6. Kalibrasi terlebih dahulu alat ukur yang akan digunakan. 7. Dalam menggunakan meter kumparan putar, mulailah dari batas ukur yang besar. Bila simpangan terlalu kecil dan masih di bawah batas ukur yang lebih rendah, turunkan batas ukur. 8. Hati-hati dalam penggunaan peralatan praktikum!
10
1.5
GAMBAR RENCANA KERJA
Menghitung arus dan tegangan 150 watt
150 A watt
150 watt
B e ~
V
b
mA
a n
Skema rangkaian lampu pijar seri (a) 150 watt
mA 150 watt
mA 150 watt
mA
~
Skema rangkaian lampu pijar paralel(b)
11
1.6
LANGKAH KERJA
1.
Menyiapkan alat dan bahan percobaan. Mengukur daya dan faktor daya berbagai jenis beban
2.
Menyusun rangkaian percobaan seperti digambar
3.
Memasang kombinasi beban menggunakan set beban
4.
Memasukkan saklar S sumber AC
5.
Mengukur dan mencatat besar V, I, P dan pf menggunakan amperemeter, multimeter , cos phi meter Mengukur nilai tahanan lampu pijar
6.
Memasukkan lampu pijar ke fitting lampu
7.
Menghubungkan probe LCR meter dengan kutub pada fitting lampu
8.
Mengukur dan mencatat besar tahanan lampu pijar
12
BAB 2 Isi
2.1
DATA PERCOBAAN
Hasil percobaan dengan beban Lampu Pijar yang di rangkai Seri dan Pararel: Beban
Rangkaian Seri
Rangkaian Pararel
L1:60 W / 220 V
VR1 = 75 V
IR1 = 180mA
VR1 = 225 V
IR1 = 810mA
L2:60 W/ 220 V
VR2 = 75 V
IR2 = 180mA
VR2 = 225 V
IR2 = 480mA
L3:60 W/ 220 V
VR3 = 75 V
IR3 = 180mA
VR3 = 225 V
IR3 = 250mA
*Nilai cos phi meter pada berbagai macam tahanan
2.2
R
RC
RL
RLC
1
0,93
0,955
1
PEMBAHASAN
1. Perhitungan Daya pada Beban Resistif Rangkaian Seri VR1 = 75 V
IR1 = 180mA
VR2 = 75 V
IR2 = 180mA
VR3 = 75 V
IR3 = 180mA
P1 = VR1*IR1
P2 = VR2*IR2
P3 = VR3*IR3
=75*180*10-3
=75*180*10-3
=75*180*10-3
=13,5W
=13,5W
=13,5W
13
2. Perhitungan Daya pada Beban Resistif Rangakaian Paralel VR1 = 225 V
IR1 = 810mA
VR2 = 225 V
IR2 = 480mA
VR3 = 225 V
IR3 = 250mA
P1 = VR1*IR1 = 225*810*10 -3 = 182 W P2 = VR2*IR2 = 225*480*10 -3 = 108 W P3 = VR3*IR3 = 225*250*10 -3 = 56 W
Nilai cos phi meter pada berbagai macam tahanan R
RC
RL
RLC
1
0,93
0,955
1
Tabel Hasil Analisis Data dan Grafik Rangkaian seri Beban
Rangkaian Seri
Daya Seri
L1:60 W / 220 V VR1 = 75 V IR1 = 180mA
13,5 W
L2:60 W/ 220 V
VR2 = 75 V IR2 = 180mA
13,5 W
L3:60 W/ 220 V
VR3 = 75 V IR3 = 180mA
13,5 W
14
Rangkaian Seri 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 Lampu Pijar 1
Lampu Pijar 2 V(Volt)
A(mA)
Lampu Pijar 3 P(Watt)
Rangkaian Paralel Beban
Daya Paralel
Rangkaian Paralel
L1:60 W / 220 V
VR1 = 225 V
IR1 = 810mA
182 W
L2:60 W/ 220 V
VR2 = 225 V
IR2 = 480mA
108 W
L3:60 W/ 220 V
VR3 = 225 V
IR3 = 250mA
56 W
Rangkaian Paralel 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 Lampu Pijar 1
Lampu Pijar 2 V(Volt)
A(mA)
Lampu Pijar 3 P(Watt)
15
2.3
DISKRIPTIF
Pada percobaan ini kita menggunakan 3 Bola lampu pijar dengan beban sebesar 60W/220V . Pada percobaan kali ini kita merangkai beban lampu pijar rangkaian secara seri dan paralel .
Rangkaian Seri Pada rangkaian seri ini kita merangkai 3 buah lampu pijar secara berderet seperti barisan di skema percobaan diatas (a) . Setelah itu kita mencoba mengukur tegangan pada setiap bola lampu yang sudah dialiri arus AC menggunakan AVO meter dengan pengukuran di switch arus AC di alat ukur. Pada tegangan VR1 kita mendapati besar tegangan 75 Volt di bola lampu pijar no.1 .Dan juga kita mengukur arusnya dengan hasil 180 mA di IR1. Selanjutnya kita mencoba mengukur tegangan di bola lampu pijar no.2 , VR2 menghasilkan 75 Volt dan IR2 mendapati hasil yang sama dengan IR1 sebesar 180 mA . Dan untuk yang terakhir kita juga mendapati hasil VR3 75 volt dan juga mendapati hasil yang sama IR3 180 mA . Dari pengukuran ketiga bola lampu pijar tersebut ternyata teori tentang hambatan berbanding lurus dengan beban dan dirangkaian seri pun sama . Seperti perhitungan arus dan tegangan , ketika pengukuran arus di beban seri yang kita dapati adalah hasil yang sama I Total=IR1 = IR2 = IR3 = 180mA . Tegangan pada semua lampu/ beban sama karena kita menggunakan beban dengan spesifikasi yang sama . Jadi pada praktikum kita didapatkan VR1 = VR2 = VR3 . Rangkaian Paralel Pada rangkaian paralel ini kita merangkai 3 buah lampu pijar secara paralel seperti pada skema percobaan diatas (b). Setelah itu kita mencoba mengukur tegangan dan arus dirangkaian tersebut sama halnya sepert i dirangkaian seri. Untuk tegangan VRI di rangkaian paralel menghasilkan hasil sebesar 225 Volt . Untuk rangkaian paralel ini kita mendapati pengukuran tegangan yang sama di beban VR1 ,VR2 dan VR3 = 225 volt . Disamping mengukur tegangan kita juga mengukur arus tiap beban . Arus yang didapat ternyata tidak sama tiap bola lampu pijarnya . Hasil yang didapat pada IR1 adalah 0,81 Ampere , IR2 0,48 Ampere serta yang IR3 adalah 0,25 Ampere . Jadi pada rangkaian Paralel ini dapat
16
disimpulkan bahwa pengukuran tegangan adalah sama satu sama lain nilainya , VR1 = VR2 = VR3 . Sedangkan di pengukuran arus pada rangkaian tidak sama , IR1 ≠ IR2 ≠ IR3 . Beban resistif mempunyai persamaan Daya P = V I . Jadi kita bisa menghitung besar daya tiap beban lampu pijar tersebut . Di rangkaian seri kita mendapati 3 hasil perhitungan Daya sebesar P1 = 13,5 Watt , P2 = 13,5 Watt dan P3 = 13,5 Watt .Di rangkaian seri ini juga mendapati hasil nyala lampu agak redup karena pembagian tegangan yang tidak sama dan daya yang sedikit . Sedangkan di rangkaian paralel juga mendapati 3 hasil Daya P1 = 182 Watt, P2 = 108 Watt dan P3 = 56 Watt . Dari rangkaian ini juga menghasilkan perbedaan dari rangkaian seri yaitu pada nyala lampunya yang sangat terang karena tegangan yang melewati lampu pijar sama besarnya dengan dayanya . Pada pengukuran Cos phi meter saat beban resistif disusun secara paralel, menghasilkan nilai Cos phi = 1. Rangkaian beban resistif di paralel dengan capasitor, menghasilkan nilai Cos phi = 0,93. Rangkaian beban resistif di paralel dengan induktor, menghasilkan nilai Cos phi = 0,955. Rangkaian beban resistif di paralel dengan capasitor dan induktor , menghasilkan nilai Cos phi = 1.
17
Bab 3 Penutup
3.1 Kesimpulan
Pada percobaan daya satu fasa ini di rangkaian seri didapat hasil bahwa Tegangan antar lampu yang dipasang seri adalah sama, jika semua lampu/beban memiliki spesifikasi yang sama V1 = V2 = V3, arus yang melewati lampu pijarnya I1 = I2 = I3=I tot. Dirangkaian ini nyala lampu redup karena tegangan pada setiap lampu kecil seiring arus. Sehingga daya yang di berikan tidak sama dengan daya yang dibutuhkan lampu.
Sifat-sifat Rangkaian Seri
Arus yang mengalir pada masing beban adalah sama.
Tegangan sumber akan dibagi dengan jumlah tahanan seri jika besar tahanan sama. Jumlah penurunan tegangan dalam rangkaian seri dari masing-masing tahanan seri adalah sama dengan tegangan total sumber tegangan.
Banyak beban listrik yang dihubungkan dalam rangkaian seri, tahanan total rangkaian menyebabkan naiknya penurunan arus yang mengalir
dalam rangkaian. Arus yang mengalir tergantung pada jumlah besar tahanan beban dalam rangkaian.
Jika salah satu beban atau bagian dari rangkaian tidak terhubung atau putus, aliran arus terhenti.
Pada percobaan daya satu fasa ini di rangkaian paralel didapat hasil bahwa tegangan antar lampu yang dipasang paralel sama dengan yang lain V1 = V2 = V3 , dan sebaliknya untuk arus berbeda tiap lampunya I1 ≠ I2 ≠ I3 . Dirangkaian ini nyala lampu sangat terang karena pembagian daya pada setiap lampu sangat besar.
Sifat-sifat Rangkaian Paralel
Tegangan pada masing-masing beban listrik sama dengan tegangan sumber.
Masing-masing cabang dalam rangkaian parallel adalah rangkaian individu. Arus masing-masing cabang adalah tergantung besar tahanan
18
cabang.
Sebagaian besar tahanan dirangkai dalam rangkaian parallel, tahanan total rangkaian mengecil, oleh karena itu arus total lebih besar. (Tahanan total dari rangkaian parallel adalah lebih kecil dari tahanan yang terkecil dalam rangkaian.)
Jika terjadi salah satu cabang tahanan parallel terputus, arus akan terputus hanya pada rangkaian tahanan tersebut. Rangkaian cabang yang lain tetap bekerja tanpa terganggu oleh rangkaian cabang yang terputus tersebut.
Pada percobaan daya satu fasa ini terdapat beban resistif dimana hasil dari pengukuran cos phi meter adalah pf = 1 dan mempunyai persamaan Daya P=VI
Faktor daya bisa dikatakan sebagai besaran yang menunjukkan seberapa efisien jaringan yang kita miliki dalam menyalurkan daya yang bisa kita manfaatkan. Faktor daya dibatasi dari 0 hingga 1, semakin tinggi faktor daya (mendekati 1) artinya semakin banyak daya tampak yang diberikan sumber bisa kita manfaatkan, sebaliknya semakin rendah faktor daya (mendekati 0) maka semakin sedikit daya yang bisa kita manfaatkan dari sejumlah daya tampak yang sama. Di sisi lain, faktor daya juga menunjukkan “besar pemanfaatan” dari peralatan listrik di jaringan terhadap investasi yang dibayarkan. Seperti kita tahu, semua peralatan listrik memiliki kapasitas maksimum penyaluran arus, apabila faktor daya rendah artinya walaupun arus yang mengalir di jaringan sudah maksimum namun kenyataan hanya porsi kecil saja yang menjadi sesuatu yang bermanfaat bagi pemilik jaringan.
19
3.2
Tugas
1.
Catat besaran Tegangan dan Arus pada masing-masing beban Jawab:
Beban
Rangkaian Seri
Rangkaian Pararel
L1:60 W / 220 V
VR1 = 75 V
IR1 = 180mA
VR1 = 220 V
IR1 = 800mA
L2:60 W/ 220 V
VR2 = 75 V
IR2 = 180mA
VR2 = 220 V
IR2 = 450mA
L3:60 W/ 220 V
VR3 = 75 V
IR3 = 180mA
VR3 = 220 V
IR3 = 250mA
2.
Hitung daya dari masing-masing beban dari data ampermeter, voltmeter serta cos phi meter? kemudian bandingkan dengan data yang dihasilkan pada pembacaan Wattmeter? Jawab: a. Rangkaian Seri Beban
Rangkaian Seri
Daya Seri
L1:60 W / 220 V
VR1 = 75 V
IR1 = 180mA
13,5 W
L2:60 W/ 220 V
VR2 = 75 V
IR2 = 180mA
13,5 W
L3:60 W/ 220 V
VR3 = 75 V
IR3 = 180mA
13,5 W
b. Rankaian Pararel Beban
Rangkaian Paralel
Daya Paralel
L1:60 W / 220 V
VR1 = 225 V
IR1 = 810mA
182 W
L2:60 W/ 220 V
VR2 = 225 V
IR2 = 480mA
108 W
L3:60 W/ 220 V
VR3 = 225 V
IR3 = 250mA
56 W
20
3.
Hitung besar kesalahan dari alat ukur ? (e = M - T) Dimana :
M (adalah harga yang didapatkan dari pengukuran) T (adalah harga sebenarnya) e (adalah kesalahan dari alat ukur )
Jawab: Rangkaian Lampu Seri (e = M - T) Tegangan: VR1= 75,3V (M), T= 75V {e = 75,3 – 75 = 0,3 } VR2 = 75,2V (M), T= 75V {e = 75,2 – 75 = 0,2 } VR3 = 75,3V (M), T= 75V {e = 75,3 – 75 = 0,3 } Arus:
IR1 = 180,1mA (M), T= 180mA {e= 180,1 – 180 = 0,1 } IR2 = 180,1m A (M), T= 180mA {e= 180,1 – 180 = 0,1 } IR3 = 180,1mA (M), T= 180mA {e= 180,1 – 180 = 0,1 }
Rangkaian Lampu Pararel (e = M - T) Tegangan: VR1= 225,2V (M), T= 225V {e = 225,2 – 225 = 0,2 } VR2 = 225,1V (M), T= 225V {e = 225,1 – 225 = 0,1 } VR3 =225,1V (M), T= 225V {e = 225,1 – 225 = 0,1 } Arus:
IR1 = 810,1mA (M), T= 810mA {e= 810,1 – 810 = 0,1 } IR2 = 480,1m A (M), T= 480mA {e= 480,1 – 480 = 0,1 } IR3 = 250,2mA (M), T= 250mA {e= 250,2 – 250 = 0,2 }
4.
Hitung impedansi lampu TL dan pijar ? Jawab: Impedansi dalam hal ini dapat terdiri dari berbagai jenis beban resistif, induktif, kapasitif ataupun kombinasi dari ketiga jenis beban sehingga sebuah impedansi
yang memiliki karakteristik gabungan dari
21
karakteristik. Pada percobaan ini kita hanya melakukan di lampu pijar dengan hanya beban resistif aja . kita mendapat hasil beban resistifnya sebesar Pf = 1 pada pengukuran cos phi meter
5.
Apa pengaruh dari perubahan kapasitansi dan induktansi terhadap powerfactor ? Jawab: Penyebab utama Faktor Daya suatu sistim jaringan listrik mejadi rendah adalah beban induktif . Pada sebuah rangakaian induktif murni , arus akan tertinggal sebesar 90 ° terhadap tegangan , perbedaan yang besar pada sudut fase antara arus dan tegangan ini akan menyebabkan faktor daya mendekati nilai nol . Umumnya , semua rangkaian listrik memiliki sifat Kapasitansi dan Induktansi ( kecuali rangkaian resonanasi atau rangkaian tuning dimana reaktansi induktif = reaktansi kapasitif ( Xc = XL ) , sehingga rangkaian menjadi bersifat resistif ) , karena sifat Kapasitansi dan Induktansi beban pada sebuah rangkaian listrik akan menyebabkan perbedaan sudut fase ( θ ) antara arus dan tegangan sehingga menimbulkan faktor daya.
6.
Plot cos phi vs I untuk masing - masing beban ? Jawab: R
RC
RL
RLC
1
0,93
0,955
1
Kita mengukur besaran Cos phi nya sebesar 1 dengan menggunakan Cos phi meter pada beban R ( Resistif ), 0,95 untuk beban L (Induktif), dan 0,94 untuk beban C (Kapasitif) RLC = 1
22
7.
Jelaskan prinsip kerja Wattmeter 1 dan 3 fasa? Jawab:
Wattmeter satu fasa Secara
luas
dalam
pengukuran
daya,
wattmeter
tipe
Elektrodinamometer dapat dipakai untuk mengukur daya searah (DC) maupun daya bolak-balik (AC) untuk setiap bentuk gelombang tegangan dan arus dan tidak terbatas pada gelombang sinus saja. Wattmeter tipe elektrodinamometer terdiri dari satu pasang kumparan yaitu kumparan tetap yang disebut kumparan arus dan kumparan berputar yang disebut dengan kumparan tegangan, sedangkan alat penunjuknya akan berputar melalui suatu sudut, yang berbanding lurus dengan hasil perkalian dari arus-arus yang melalui kumparan-kumparan tersebut. Gambar dibawah menunjukkan susunan wattmeter satu fasa .
Wattmeter tiga fasa Sistem fasa banyak, memerlukan pemakaian dua atau lebih wattmeter.
Kemudian
menjumlahkan
daya
pembacaan
nyata
total
masing-masing
diperoleh wattmeter
dengan secara
aljabar. Teorema Blondel menyatakan bahwa “daya nyata dapat diukur dengan mengurangi satu elemen wattmeter dan sejumlah kawat-kawat dalam setiap fasa banyak, dengan persyaratan bahwa
23
satu kawat dapat dibuat common terhadap semua rangkaian potensial”. Gambar
9
menunjukkan
sambungan
dua
wattmeter
untuk
pengukuran konsumsi daya oleh sebuah beban tiga fasa yang setimbang yang dihubungkan secara delta. Kumparan arus wattmeter 1 dihubungkan dalam jaringan A, dan kumparan tegangan dihubungkan antara (jala-jala, line) A dan C. Kumparan arus wattmeter 2 dihubungkan dalam jaringan B , dan kumparan tegangannya antara jaringan B dan C. Daya total yang dipakai oleh beban setimbang tiga fasa sama dengan penjumlahan aljabar dari kedua
pembacaan
wattmeter.
Diagram
fasor
gambar
4-5
menunjukkan tegangan tiga fasa V AC, VCB, VBA dan arus tiga fasa IAC, ICB dan IBA. Beban yang dihubungkan secara delta dan dihubungkan secara induktif dan arus fasa ketinggalan dari tegangan fasa sebesar sudut.
8.
Bagaimanakah cos phi yang diinginkan para pelanggan PLN (rumah tangga dan industri) dan cos phi yang diinginkan PLN ? Jawab:
24
Konsumen: Semakin tinggi faktor daya (mendekati 1) artinya semakin banyak daya tampak yang diberikan sumber bisa kita manfaatkan atau dengan kata lain kita dapat menghemat daya yang kita pakai. . Untuk menjadikan nilai cos phi mendekati angka satu dapat dilakukan dengan penambahan kapasitor. Besarnya nilai kapasitor tergantung dari nilai cos phi awal ditempat rumah.
PLN: Sebaliknya semakin rendah faktor daya (mendekati 0) maka semakin sedikit daya yang bisa kita manfaatkan, dan itu adalah strategi PLN untuk memperoleh keuntungan
9.
Bagaimanakah cara untuk mencapai optimasi antara masing - masing pihak tersebut diatas ? Jawab: Faktor daya bisa dikatakan sebagai besaran yang menunjukkan seberapa efisien jaringan yang kita miliki dalam menyalurkan daya yang bisa kita manfaatkan. Faktor daya dibatasi dari 0 hingga 1, semakin tinggi faktor daya (mendekati 1) artinya semakin banyak daya tampak yang diberikan sumber bisa kita manfaatkan, sebaliknya semakin rendah faktor daya (mendekati 0) maka semakin sedikit daya yang bisa kita manfaatkan dari sejumlah daya tampak yang sama. Di sisi lain, faktor daya juga menunjukkan “besar pemanfaatan” dari peralatan listrik di jaringan terhadap investasi yang dibayarkan. Seperti kita tahu, semua peralatan listrik memiliki kapasitas maksimum penyaluran arus, apabila faktor daya rendah artinya walaupun arus yang mengalir di jaringan sudah maksimum namun kenyataan hanya porsi kecil saja yang menjadi sesuatu yang bermanfaat bagi pemilik jaringan. Untuk menjadikan nilai cos phi mendekati angka satu dapat dilakukan dengan penambahan kapasitor. Besarnya nilai kapasitor tergantung dari nilai cos phi awal ditempat rumah.
25
10. Terangkan apa yang anda ketahui tentang kapasitor bank ? Jawab: Kapasitor Bank merupakan peralatan listrik yang mempunyai sifat kapasitif yang terdiri sekumpulan beberapa kapasitor yang disambung secara parallel untuk mendapatkan kapasitas kapasitif tertentu. Besaran parameter yang sering dipakai adalah KVAR (Kilovolt ampere reaktif) meskipun pada kapasitor sendiri tercantum besaran kapasitansi yaitu Farad atau microfarad. Fungsi utama dari kapasitor bank yaitu sebagai penyeimbang beban induktif, Seperti yang kita ketahui beban listrik terdiri dari beban reaktif (R), induktif (L) dan capasitif(C). Dimana peralatan listrik yang sering digunakan dan dijumpai memiliki karakteristik induktif, sehingga untuk menyeimbangkan
karakteristik
beban
tersebut
perlu
digunakan
kapasitor yang berperan sebagai beban kapasitif. Berikut ini adalah beberapa kegunaan dari kapasitor bank:
Memeperbaiki Power Factor (faktor daya)
Mensuply daya reaktif sehingga mamaksimalkan penggunaan daya komplek (KVA)
Mengurangi jatuh tegangan (Voltage drop)
Menghindari kelebihan beban transformer
Memberikan tambahan daya tersedia
Menghindari kenaikan arus/suhu pada kabel
Menghemat daya / efesiensi
mengawetkan instalasi & Peralatan Listrik
26
Kapasitor bank juga mengurangi rugi – rugi lainnya pada instalasi listrik
11. Terangkan apa yang dimaksud dengan daya reaktif ? Jawab: Daya reaktif (Q) merupakan selisih antara daya semu yang masuk pada penghantar dengan daya aktif pada penghantar itu sendiri, dimana daya ini terpakai untuk daya mekanik dan panas. Daya reaktif dipengaruhi faktor daya
Keterangan :
Q = Daya reaktif (VAR)
12. Buat kesimpulan dari percobaan ini ? Jawab:
Pada percobaan daya satu fasa ini di rangkaian seri didapat hasil bahwa Tegangan antar lampu yang dipasang seri adalah sama, jika semua lampu/beban memiliki spesifikasi yang sama V1 = V2 = V3, arus yang melewati lampu pijarnya I1 = I2 = I3=I tot. Dirangkaian ini nyala lampu redup karena tegangan pada setiap lampu kecil seiring arus. Sehingga daya yang di berikan tidak sama dengan daya yang dibutuhkan lampu.
Pada percobaan daya satu fasa ini di rangkaian paralel didapat hasil bahwa tegangan antar lampu yang dipasang paralel sama dengan yang lain V1 = V2 = V3 , dan sebaliknya untuk arus berbeda tiap lampunya I1 ≠ I2 ≠ I3 . Dirangkaian ini nyala lampu sangat terang karena pembagian daya pada setiap lampu sangat besar.
Faktor daya bisa dikatakan sebagai besaran yang menunjukkan seberapa efisien jaringan yang kita miliki dalam menyalurkan daya
27
yang bisa kita manfaatkan. Faktor daya dibatasi dari 0 hingga 1, semakin tinggi faktor daya (mendekati 1) artinya semakin banyak daya tampak yang diberikan sumber bisa kita manfaatkan, sebaliknya semakin rendah faktor daya (mendekati 0) maka semakin sedikit daya yang bisa kita manfaatkan dari sejumlah daya tampak yang sama. Di sisi lain, faktor daya juga menunjukkan “besar pemanfaatan” dari peralatan listrik di jaringan terhadap investasi yang dibayarkan. Seperti kita tahu, semua peralatan listrik memiliki kapasitas maksimum penyaluran arus, apabila faktor daya rendah artinya walaupun arus yang mengalir di jaringan sudah maksimum namun kenyataan hanya porsi kecil saja yang menjadi sesuatu yang bermanfaat bagi pemilik jaringan.
28
