PERBAIKAN FAKTOR DAYA
I.Tujuan I.Tujuan
1.
Menentukan daya aktif, daya reaktif dan daya semu.
2.
Menggambarkan tiga komponen daya dalam segitiga daya beserta vektor diagram tegangan dan arus.
3.
Menentukan faktor daya ( cos π ).
4.
Menentukan faktor daya mendahului (leading) atau terbelakang (lagging)
5.
Merancang dan menetukan nilai kapasitansi kapasitor dan daya reaktif (VAR) kapasitor untuk perbaikan faktor daya
II.Teori II.Teori dasar
Dalamsistemlistrik AC/ArusBolak-Balikadatigajenisdaya yang dikenal, khususnyauntukbeban yang memilikiimpedansi (Z), yaitu: • Dayasemu (S, VA, Volt Amper) • Dayaaktif (P, W, Watt) • Dayareaktif (Q, VAR, Volt AmperReaktif) Untuk rangkaian listrik AC, bentuk gelombang tegangan dan arus sinusoida, besar nya daya setiap saat tidak sama. Maka daya yang merupakan daya rata-rata diukur dengan satuan Watt, Daya ini membentuk energy aktif persatuan waktu dan dapat diukur dengan kwh meter dan juga merupakan daya nyata atau daya aktif (daya (daya poros, daya yang sebenarnya) sebenarnya) yang yang digunakan digunakan oleh beban beban untuk untuk melakukan melakukan tugas tertentu. Sedangkan daya semu dinyatakan dengan satuan VoltAmpere (disingkat, VA), menyatakan kapasitas peralatan listrik, seperti yang tertera pada peralatan generator dan transformator. Pada suatu instalasi, khususnya di pabrik/industry juga terdapat beban tertentu seperti motor listrik , yang memerlukan bentuk lain dari daya, yaitu dayar eaktif ( (VAR ) untuk membuat medan magnet atau atau dengan kata lain daya reaktif adalah adalah daya yang terpakai sebagai energy pembangkitan flux magnetik sehingga sehingga timbul magnetisasi dan daya ini dikembalikan kesistem karena efek induksi elektromagnetik itu sendiri, sehingga daya ini sebenarnya merupakan beban (kebutuhan) pada suatu
sistim tenaga listrik. Faktor daya atau factor kerja adalah perbandingan antara daya aktif (watt) dengan daya semu/daya total (VA), atau cosines sudut antara daya aktif dan daya semu / daya total (lihat gambar 1). Daya reaktif yang tinggiakanmeningkatkansudutinidansebagaihasilnyafaktordayaakanmenjadilebihren dah. Faktordayaselalulebihkecilatausamadengansatu. Secarateoritis, jikaseluruhbebandaya yang dipasokolehperusahaanlistrikmemilikifaktordayasatu, makadayamaksimum yang ditransfersetaradengankapasitassistimpendistribusian. Sehingga, denganbeban yang terinduksidanjikafaktordayaberkisardari 0,2hingga 0,5, makakapasitasjaringandistribusilistrikmenjaditertekan. Jadi, dayareaktif (VAR) harusserendahmungkinuntukkeluaran kW yang samadalamrangkameminimalkankebutuhandaya total (VA). FaktorDaya / Faktorkerja menggambarkansudutphasaantaradayaaktifdandayase mu. Faktordaya yang rendahmerugikankarenamengakibatkanarusbebantinggi. Perbaikanfaktordayainimenggunakankapasitor. KapasitoruntukMemperbaikiFaktorDaya Faktordayadapatdiperbaikidenganmemasang kapasitorpengkoreksifaktordaya pa dasistimdistribusilistrik/instalasilistrik di pabrik/industri. Kapasitor bertindaksebagai pembangkitdayareaktif danolehkare nanyaakanmengurangijumlahdayareaktif, jugadayasemu yang dihasilkanolehbagianutilitas.
III.Alat dan Bahan yang Digunakan
1.
Amperemeter
1 buah
2.
Cosπ meter
1 buah
3.
Lampu pijar
2 buah
4.
Lampu TL 20 W
1 buah
5.
Lampu TL 40 W
1 buah
6.
Kapasitor
1 set
7.
Ballast 1H
1 set
8.
Kabel banana
10 buah
9.
Kabel jepit
5 buah
IV.Rangkaian Percobaan
Gambar 3 Rangkaian Percobaan Perbaikan Faktor Daya
V.Langkah Percobaan
1.
Buat konsep perhitungan untuk percobaan perbaikan faktor daya untuk beban lampu pijar (R), balast (L)dan lampu TL sebelum dan sesudah perbaikan faktor daya.
2.
Rangkailah komponen dan peralatan seperti Gambar 3.
3.
Pilih batas ukur ampermeter sesuai besarnya arus yang mengalir dalam rangkaian (lihat konsep perhitungan).
4.
Hubungkan rangkaian pada sumber tegangan 220 Volt
5.
Ukurlah arus dan faktor daya/cosπ pada masing masing komponen sesuai Tabel 1.
VI.Data Percobaan
a.
Tabel 1 Hasil Pengukuran Percobaan Perbaikan Faktor Daya Beban
VS ( V )
I (A )
P (W )
Q (VAR)
S (VA)
Cos ϕ
R 1
220
0,2
43,56
26,2
44
0,99 lead
R 2
220
0,34
74,052
10,9
74,8
0,99 lead
TL
220
0,42
81, 78
43
92,4
0,87 lag
Balas
220
0,6
26,4
129,3
132
0,2 lag
TL//Balas
220
1,2
30,096
262,2
264
0,38 lag
R 1//R2//TL
220
0,85
168,3
81,5
187
0,4 lag
R 1//R2//Balas
220
0,9
138,6
141,4
198
0,7 lag
R 1//R2//TL//Balas
220
1,3
183
219,7
286
0,64 lag
R 1//R2//TL//C
220
0,73
152,57
50,1
160,6
0,95 lag
R 1//R2//Balas//C
220
0,72
120,38
102,95
158,4
0,76 lag
R 1//R2//TL//Balas//C
220
1,25
181,5
206,6
275
0,66 lag
b.
Tabel 2 Hasil Perhitungan Percobaan Perbaikan Faktor Daya Beban
VS ( V )
I (A )
P (W )
Q (VAR)
S (VA)
Cos ϕ
R 1
220
0,18
40
0
39,6
1
R 2
220
0,34
75
0
74,8
1
TL
220
0,22
40
29,04
48,4
36,87
Balas
220
TL//Balas
220
0,72
40
154
158,4
0,25
R 1//R2//TL
220
0,43
75
56,5
93,9
0,8
R 1//R2//Balas
220
0,8
75
159,16
175,95
0,43
R 1//R2//TL//Balas
220
0,7
75
144,5
162,85
0,4
R 1//R2//TL//C
220
0,43
75
57,6
94,6
0,77
R 1//R2//Balas//C
220
R 1//R2//TL//Balas//C
220
149,9
167,65
0,4
75 0,76
75
Perhitungan
Diketahui:
V = 220V P1 = 40W P2 = 75W TL = 40W L = 1H C = 1µF
a. R1 P1 = 40 W Cosθ = 1 Vs = 220V P1 = 40 W =
40 R1 =
R = 1210 Ω
b. R2 P1 = 75 W Cosθ = 1 Vs = 220V P1 = =
75 75
R1 =
R = 645,33 Ω
Vs . I = 40 I=
Vs . I = 75 I=
I = 0,18 A
I = 0,34 A
S = V.I
S = V. I
= 220. 0,18 = 39,6VA
c. TL P = V. I. cosθ 40 = 220. I. 0,8 I=
.,
= 0,22A S = V. I = 220. 0,22 = 48,4 VA θ=
−0,8
= 36,87 ̊ Q = V. I. sin36,87 ̊
= 220. 0,34
= 220. 0,22. 0,6
= 74,8VA
= 29,04 VAR
e. R1 // R2 // Balast
d. Ballast // TL
(1)+ (L) = )+( ) ( ,
ZT =
ZT =
(2)+( )+(L) =
)+( ) (, )+ ( ,
= 304,08Ω
T = = 0,72A ,
IT =
S = V.I = 220. 0,72 = 158,4VA P=
2
ZT = 2202 = 40W 1210 Q = 2 XL = 2202 = 154VAR 314,16 Cosθ = = = 0,25 ,
= 275,07 Ω
T = = 0,8 A , IT =
f. R1// R2 // TL
(2)+( )+( ) = )+( ) (,)+ ( ZT =
= 515,21 Ω
T = = 0,43A , IT =
S = V.I
S = V.I
= 220. 0,4 = 93,9VA
= 220. 0,8 = 175,95 VA
P=
2 R = 2202 = 75 W 645,33 Q = √ = 175 95 75 = 159,16 VAR , Cosθ = = = 0,43 , P=
2 R = 2202 = 75 W 645,33 Q = √ = 93 9 75 = 56,5 VAR , Cosθ = = = 0,8 ,
g.
R1 // R2 // Ballast // TL
(2)+( )+(L−C) = )+( − ) (,)+ ( , ,
ZT =
= 297,2 Ω
T = ,
IT =
= 0,7A S = V.I = 220. 0,7 = 162,85 VA
2 R = 2202 = 75 W
P=
,
√ = 162 85 75 , = 144,5 VAR Cosθ = = = 0,4 , Q=
h. R1 // R2 // TL //C
= (2)+( )+()+(C) )+( )+( ) (,)+ ( ,
ZT =
= 508,59 Ω
T = = 0,43 A ,
IT =
S = V.I = 220. 0,43 = 94,6 VA
2 R = 2202 = 75 W 645,3 Q = √ = 94 6 75 , P=
= 57,6 VAR Cosθ = =
= 0,77 ,
i.
R1 // R2 // TL //C // Ballast ZT =
(2)+( )+()+(L−C)
=
)+( )+( − ) (, )+ ( , , = 288,69 Ω
T = = 0,76A ,
IT =
S = V.I = 220. 0,76 = 167,65 VA
2 R = 2202 645,33
P=
= 75 W
√ = 167,65 75 = 149,9 VAR Cosθ = = = 0,44 , Q=
VII.Pertanyaan 1.
Bandingkan hasil perhitungan dengan hasil pengukuran yang meliputi arus, daya nyata, daya reaktif dan daya semu, berikan komentarnya.
Salah satu contoh hasil perbandingan: Hasil Pengukuran Beban
VS ( V )
I (A )
P (W )
Q (VAR)
S (VA)
Cos ϕ
R 1//R2//TL
220
0,85
168,3
81,5
187
0,9 lag
R 1//R2//TL//C
220
0,73
152,57
50,1
160,6
0,95 lag
Beban
VS ( V )
I (A )
P (W )
Q (VAR)
S (VA)
Cos ϕ
R 1//R2//TL
220
0,43
75
56,5
93,9
0,8
R 1//R2//TL//C
220
0,43
75
57,6
94,6
0,77
Hasil Perhitungan
Bahwa setelah kami menganalisa perbandingan antara hasil percobaan dengan hasil pengukuran maka ditemukan bahwa hasil pengukuran memiliki nilai yang lebih besar dari hasil perhitungan dikarenakan daya nyata pada hasil pengukuran dan hasil perhitungan berbeda sehingga arus pada perhitungan lebih kecil dari pada arus pada pengukuran, serta menyebabkan nilai cos phi berbeda.
2. daya .
Gambarkan vektor diagram segitiga daya sebelum dan sesudah perbaikan faktor
3.
Suatu sumber tegangan 220 Vac terhubung dengan beban pemanas 6,4 kW, 12x60 W lampu pijar dan motor listrik 5 HP, η = 82%, PF = 0,7, hitunglah: a)
Total daya nyata, daya reaktif dan daya semu.
b)
Arus total I T.
c)
Cosπ total
d)
Jika diinginkan faktor daya 0,95 berapa nilai kapasitor yang dibutuhkan dan KVARnya.
P1 = 6,4 KW
6400
W = S1 ,Q1 = 0 VAR
P2 = 12 x 60 W = 720 W = S2 ,Q2 = 0 VAR
× = 4548,8 W S3 = = , = 6498,3 VA , , , , Q3 = √ 3 3 = 6498 3 4548 8 = 4640,7 VAR , , P3 =
Pt1 = P1+P2+P3 = 6400+720+4548,8 = 11.668,8 W Qt1 = Q1+Q2+Q3 = 0+0+4640,7 = 4640,7 VAR
3 3 = 4548,8 4640,7 = 12.557,75 VA b. Itotal = St1 = ., = 57,08 A St1 =
c. Cosφ total =
Pt1 = ., = 0,93 St1 ,
d. QC pada saat Cosφ = 0,95
Pt1 = , = 12.282,95 VA , , Qtotal2 = √ 2 1 = 12.282,95 4548,8 = 3835,36 VAR Stotal2
QC
=
= Qt 1 – Qt2 = 4640,7 - 3835,36 = 805,34 VAR = 0,8 KVAR
4.
Buatlah analisis dan kesimpulan dari hasil percobaan.
Analisis dari Percobaan diatas dengan menggunakan cosPhi meter yaitu 1. Jika percobaan menggunakan beban resistif maka penunjukkan angka akan mendekati angka 1 sehingga daya yang dihasilkan mendekati daya sempurna 2. Jika percobaan menggunakan beban induktif seperti Induktor maka akan menjauhi 1 dan bersifat leading 3. Jika percobaan menggunakan beban kapasitif maka cosphi akan legging 4. Jika beban total menggunakan beban resistif dan kapasitif maka beban akan legging ini dikarenakan beban kapasitif lebih besar ketimbang beban resistif. 5. Jika beban Resistif dan induktif adalah beban total maka beban akan legging karena resistif lebih besar ketimbang kapasitif Kesimpulan 1. Dari data percobaan yang telah dilakukan kenaikan arus oleh ballast akan terjadi dalam selang waktu beberapa detik lalu turun semula 2. Beban total R-L-C-Ballast maka beban akan menjadi Legging yang menyebabkan beban kurang sesuai dengan yang ditentukan
LAPORAN TEKNIK PENGUKURAN 2
Daya Aktif, Daya Semu dan Daya Nyata Jurusan Teknik Elektro – Program Studi D-IV Sistem Kelistrikan Politeknik Negeri Malang
Oleh : 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Abdul Ghofur Bangkit Restu Hanif Triantana M. Darajabasyah Ony Ramadhan Rani Zafira R Yusriel Yahya WL
( 1641150122 / D4 Sistem Kelistrikan 2A ) ( 1641150116 / D4 Sistem Kelistrikan 2A ) ( 1641150113 / D4 Sistem Kelistrikan 2A ) ( 1641150093 / D4 Sistem Kelistrikan 2A ) ( 1641150073 / D4 Sistem Kelistrikan 2A ) ( 1641150002 / D4 Sistem Kelistrikan 2A ) ( 1641150033 / D4 Sistem Kelistrikan 2A )
TEKNIK ELEKTRO D-IV SISTEM KELISTRIKAN POLITEKNIK NEGERI MALANG TAHUN 2017
