FAKTOR DAYA
Istilah faktor Istilah faktor daya daya atau atau power power factor (PF) (PF) atau cos phi merupakan phi merupakan istilah yang sering sekali dipakai di bidang-bidang yang berkaitan dengan pembangkitan dan penyaluran energi listrik. Faktor daya merupakan istilah penting, tidak hanya bagi penyedia layanan listrik, namun juga bagi konsumen listrik terutama konsumen level industri. Penyedia layanan listrik selalu berusaha untuk menghimbau konsumennya agar berkontribusi supaya faktor daya menjadi lebih baik, pun para konsumen industri juga berusaha untuk mendapatkan faktor daya yang baik agar tidak sia-sia bayar mahal kepada penyedia layanan. Apakah sebenarnya yang dimaksud dengan faktor daya? Tulisan ini akan membahas secara ringkas tentang faktor daya. Pada pembahasan kali ini, asumsi yang digunakan adalah sistem listrik menggunakan sumber tegangan berbentuk sinusoidal murni dan beban linier. Beban linier adalah beban yang menghasilkan bentuk arus sama dengan bentuk tegangan. Pada kasus sumber tegangan berbentuk sinusoidal murni, beban linier mengakibatkan arus yang mengalir pada jaringan juga
berbentuk sinusoidal
murni. Beban linier
dapat diklasifikasikan
menjadi 4
macam, beban resistif , dicirikan dengan arus yang sefasa dengan tegangan; beban induktif , dicirikan dengan arus yang tertinggal terhadap tegangan sebesar
; beban kapasitif ,
dicirikan dengan arus yang mendahului terhadap tegangan sebesar
, dan beban yang
merupakan kombinasi dari
tiga
jenis
tersebut,
tertinggal/mendahului tegangan sebesar sudut, sudut, katakan, katakan,
dicirikan
dengan
arus
yang
. Gambar 1 menunjukkan tegangan
dan arus pada berbagai beban linier.
Gambar 1. Tegangan, arus, daya, pada berbagai jenis beban linier.
Seperti kita tahu, pada listrik, daya bisa diperoleh dari perkalian antara tegangan dan arus yang mengalir. Pada kasus sistem AC dimana tegangan dan arus berbentuk sinusoidal, perkalian antara keduanya akan menghasilkan daya tampak (apparent power ), satuanvoltampere (VA)) yang memiliki dua buah bagian. Bagian pertama adalah daya yang termanfaatkan oleh konsumen, bisa menjadi gerakan pada motor, bisa menjadi panas pada elemen pemanas, dsb; daya yang termanfaatkan ini sering disebut sebagai daya aktif(real power ) memiliki satuan watt (W) yang mengalir dari sisi sumber ke sisi beban bernilai ratarata tidak nol. Bagian kedua adalah daya yang tidak termanfaatkan oleh konsumen, namun hanya ada di jaringan, daya ini sering disebut dengan daya reaktif ( reactive power ) memiliki satuan volt-ampere-reactive (VAR) bernilai rata-rata nol. Untuk pembahasan ini, arah aliran daya reaktif tidak didiskusikan saat ini. Beban bersifat resistif hanya mengonsumsi daya aktif; beban bersifat induktif hanya mengonsumsi daya reaktif; dan beban bersifat kapasitif hanya memberikan daya reaktif.
Untuk memahami istilah “daya termanfaatkan” dan “daya tidak termanfaatkan”, analogi ditunjukkan pada Gambar 2. Pada analogi tersebut, orang menarik kereta ke arah kiri dengan memberikan gaya yang memiliki sudut terhadap bidang datar, dengan asumsi kereta hanya bisa bergerak ke arah kiri saja tetapi tidak bisa ke arah selainnya. Gaya yang diberikan dapat dipecah menjadi dua bagian gaya yang saling tegak lurus, karena kereta berjalan ke kiri
maka gaya yang “bermanfaat” pada kasus ini hanyalah bagian gaya yang mendatar sedangkan bagian gaya yang tegak lurus “tidak bermanfaat”. Dengan kata lain, tidak semua gaya yang diberikan oleh si orang terpakai untuk menggerakkan kereta ke arah kiri, ada sebagian gaya yang diberikannya namun tidak bermanfaat (untuk menggerakkan ke arah kiri). Apabila dia menurunkan tangannya hingga tali mendatar maka semua gaya yang dia berikan akan termanfaatkan untuk menggerakan kereta ke arah kiri.
Gambar 2. Analogi: Usaha untuk menggerakkan kereta ke arah kiri.
Sama halnya dengan listrik, bergantung pada kondisi jaringan, daya tampak yang diberikan oleh sumber tidak semuanya bisa dimanfaatkan oleh konsumen sebagai daya aktif, dengan kata lain terdapat porsi daya reaktif yang merupakan bagian yang tidak memberikan manfaat langsung bagi konsumen. Rasio besarnya daya aktif yang bisa kita manfaatkan terhadap daya tampak yang dihasilkan sumber inilah yang disebut sebagai faktor daya. Ilustrasi segitiga daya pada Gambar 3 memberikan gambaran yang lebih jelas. Daya tampak (S) terdiri dari daya aktif (P) dan daya reaktif (Q). Antara S dan P dipisahkan oleh sudut yang merupakan sudut yang sama dengan sudut
antara tegangan dan arus yang telah
disebutkan di awal. Rasio antara P dengan S tidak lain adalah nilai cosinus dari sudut Apabila kita berusaha untuk membuat sudut
,
.
semakin kecil maka S akan semakin mendekat
ke P artinya besarnya P akan mendekati besarnya S. Pada kasus ekstrim dimana ,
,
artinya semua daya tampak yang diberikan sumber dapat kita
manfaatkan sebagai daya aktif, sebaliknya
,
artinya semua daya
tampak yang diberikan sumber tidak dapat kita manfaatkan dan menjadi daya reaktif di jaringan saja.
Gambar 3. Segitiga daya
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. Baik penyedia layanan maupun konsumen berupaya untuk membuat jaringannya memiliki faktor daya yang bagus (mendekati 1). Bagi penyedia layanan, jaringan dengan faktor daya yang jelek mengakibatkan dia harus menghasilkan daya yang lebih besar untuk memenuhi daya aktif yang diminta oleh para konsumen. Apabila konsumen didominasi oleh konsumen jenis residensial maka mereka hanya membayar sejumlah daya aktif yang terpakai saja, artinya penyedia layanan harus menanggung sendiri biaya yang hanya menjadi daya reaktif tanpa mendapatkan kompensasi uang dari konsumen. Sebaliknya bagi konsumen skala besar atau industri, faktor daya yang baik menjadi keharusan karena beberapa penyedia layanan kadang membebankan pemakaian daya aktif dan daya reaktif (atau memberikan denda faktor daya) tentu saja konsumen tidak akan mau membayar mahal untuk daya yang
“tidak termanfaatkan” bagi mereka.
Penggunaan Kapasitor Pada Sistem Distribusi
Rangkaian sistem daya yang bersifat kapasitif seperti terdapatnya kapasitor bank dalam jaringan yang gunanya yaitu untuk memperbaiki tegangan sistem dan memperkecil faktor daya (cos phi ) dan memperkecil rugi-rugi.
Kompensasi Lebih
Biasanya, ukuran dari kapasitor seri dipilih sedemikian rupa, sehingga reaktansi kapasitif dari kapasitor lebih kecil dari reaktansi induktif dari saluran. Akan tetapi dalam halhal tertentu (tahanan dari saluran lebih besar dari reaktansinya), dipakai reaktansi kapasitifnya
lebih
besar
terhadap
reaktansi
induktif
saluran,
sehingga
tegangannya.Keadaan seperti ini disebut kompensasi lebih (over compensation).
jatuh
Kapasitor Bank Pada Sistem Tenaga Listrik
Beban-beban yang tersambung pada saluran tenaga listrik sebagian besar adalah beban induktif, dimana beban-beban induktif ini menyebabkan pemakaian daya semu menjadi berlebih dan tegangan pada jaringan menjadi turun. Hal tersebut disebabkan turunnya faktor daya pada jaringan, yang disebabkan oleh beban tersebut. Begitu juga beban-beban/pelanggan listrik yang mempunyai daya besar yang mempunyai beban induktif dapat mengurangi faktor daya sehingga pemakaian daya semu sangat berlebihan, hal ini sangat merugikan beban/pelanggan tersebut. Kapasitor, dapat membangkitkan daya reaktif kapasitif yang dibutuhkan untuk mengkompensir daya reaktif induktif dari beban, pemasangannya dapat dilakukan pada tegangan menengah maupun tegangan rendah.
Konstruksi Dasar Kapasitor Bank
Bila dilihat pada penampilannya, kapasitor tersebut merupakan peralatan yang terdiri dari dua buah pelat metal yang dipisahkan satu sama lain dengan bahan isolasi. Bagian penghantar biasanya dibuat dari lapisan alumunium murni atau semprotan logam. Untuk semua kapasitor yang berdielektrik kertas, pada umumnya digunakan askarel sebagai pemadat. Dalam prakteknya, kapsitor ini di desain dapat menahan kuat medan berkisar 15 kV per centi meter. Rugi dayanya berkisar antara 2,4-3,5 Watt/kVAr. Lapisan kertas tipis/tissue tersebut ketebalannya sekitar 10-16 mm. Kombinasi antara keduanya digulung berbentuk silinder, biasanya untuk kapasitor daya beberapa silinder tersebut dipadatkan dalam bentuk segi empat dan dimasukkan dalam selubung/casing kapasitor.
Langkah-Langkah Mengatasi Harmonik-harmonik
Harmonik merupakan fenomena yang bisa timbul akibat bekerjanya suatu peralatan elektronik yang dipakai oleh masyarakat modern, misalnya : komputer dan peralatan bantunya, motor listrik berpengaturan kecepatan, lampu hemat energi yang menggunakan electronic ballast dan peralatan elektronik lainnya. Ditinjau dari pengaruh negatip arus harmonik yang timbul pada komponen-komponen sistem distribusi tenaga listrik seperti yang diilustrasikan pada Gambar 3.5. berikut, maka secara sistematis pengaruh arus harmonik ini dapat diatasi pada ketiga bagian sistem tersebut. Pertama, pengaruh negatif dari arus harmonik diatasi dibagian komponen sistem yang merasakan langsung akibat pengaruh arus harmonik tersebut. Kedua, menekan atau
meniadakan kandungan harmonik pada media atau jala-jala sistem dan yang ketiga adalah dengan
cara
menekan
harmonik
pada
sumber
arus
harmonik
itu
sendiri.
.Penanggulangan akibat arus harmonik pada komponen sistem yang langsung merasakan akibat arus harmonik tersebut dapat dengan mudah dilakukan. LCSE (Liebert Customer Service Engineering) dan CBEMA (Computer and Busines Equipment Manufacturers Association) merekomendasikan penanggulangan masalah in i
dengan cara “derating” trafo
dan generator, atau dengan membebani trafo dan generator dibawah rating nominalnya, dan
juga dengan cara “memperbesar ukuran kawat netral” atau menggunakan beberapa kawat konduktor netral yang terpisah untuk beban-beban nonlinier. Cara mengatasi arus harmonik dengan cara derating tersebut hanya bersifat sementara, karena tidak menghilangkan atau menekan arus harmonik. Karena dengan menggunakan cara derating hanya akan memperkecil efisiensi generator dan trafo. Untuk peralatan-peralatan listrik yang telah terpasang, sangat tidak mungkin melakukan pemisahan kawat-kawat konduktor netralnya. Jadi, mengatasi akibat pengaruh harmonik dengan cara derating bukanlah suatu cara yang efektif, karena tidak dapat menghilangkan atau menekan kandungan arus harmonik. Usaha yang umum dilakukan untuk menanggulangi permasalahan harmonik di sistem distribusi tenaga listrik adalah dengan cara penekanan arus harmonik di media atau di jala jala sistem dengan menggunakan filter pasif LC atau filter daya aktif. Dengan menggunakan filter ini, arus harmonik yang dibangkitkan oleh beban-beban nonlinier tidak sampai mengalir ke berbagai komponen sistem lainnya, sehingga pengaruh buruk dari arus harmonik tersebut terhadap komponen sistem yang bersangkutan tidak terjadi. Usaha lain yang dapat dilakukan dalam upaya penekanan arus harmonik adalah dengan cara menghilangkan atau menekan harmonik tersebut pada sumbernya. Cara ini dapat ditempuh apabila seluruh beban nonlinier menggunakan penyearah-penyearah PWM yang dapat menghasilkan arus masukkannya sinusoidal dan faktor daya mendekati satu, atau dapat juga dengan menggunakan penyearah multi pulsa seperti penyearah 12 pulsa, 18 pulsa, 24 pulsa dan seterusnya. Namun penyelesaian dengan cara ini mengharuskan adanya penggantian semua penyearah yang telah dipasang pada beban-beban nonlinier tersebut, akibatnya cara ini menjadi tidak praktis dan mahal. Cara ini mungkin efektif untuk instalasi baru, yaitu dengan memberikan spesifikasi peralatan yang lebih baik.
CARA-CARA MEPERBAIKI FAKTOR DAYA
Kapasitor untuk Memperbaiki Faktor Daya
Faktor daya dapat diperbaiki dengan memasang kapasitor pengkoreksi faktor dayapada sistim distribusi listrik/instalasi listrik di pabrik/industri. Kapasitor bertindak sebagai pembangkit daya reaktif dan oleh karenanya akan mengurangi jumlah daya reaktif, juga daya semu yang dihasilkan oleh bagian utilitas.
Kapasitor Daya
Kapasitor daya merupakan peralatan listrik yang terdiri dari dua buah pelat yang satu sama lain dipisahkan dengan bahan isolasi. Sistem penghantarnya biasanya terbuat dari almunium murni atau semprotan logam, sistem dieletriknya memakai kertas biasanya diimpregnasi dengan bahan minyak, bahan minyak ini pada awalnya digunakannya pada kapasitor, dengan perkembangan-perkembangan teknik yang dicapai maka sebagai bahan impregnasi sekarang banyak memakai clopen, bahan ini mempunyai keuntungan, antara lain: kekuatan dielektrik yang tinggi untuk menahan tekanan tegangan, tidak mudah terbakar, konstanta dieletrik yang tinggi untuk memberikan kapasitansi yang lebih tinggi atau kVAr persatuan volume, rugi-rugi dielektrik yang rendah. Pemasangan kapasitor dapat dilakukan di jaringan distribusi maupun di beban sisi tegangan menengah atau sisi tegangan rendah.
KOMPONEN-KOMPONEN
UTAMA
YANG
TERDAPAT
PADA
PANEL
KAPASITOR:
1. Main switch / load Break switch
Main switch ini sebagai peralatan kontrol dan isolasi jika ada pemeliharaan panel . Sedangkan untuk pengaman kabel / instalasi sudah tersedia disisi atasnya (dari) MDP.Mains switch atau lebih dikenal load break switch adalah peralatan pemutus dan penyambung yang sifatnya on load yakni dapat diputus dan disambung dalam keadaan berbeban, berbeda dengan on-off switch model knife yang hanya dioperasikan pada saat tidak berbeban . Untuk menentukan kapasitas yang dipakai dengan perhitungan minimal 25 % lebih besar dari perhitungan KVar terpasang dari sebagai contoh : Jika daya kvar terpasang 400 Kvar dengan arus 600 Ampere , maka pilihan kita berdasarkan 600 A + 25 % = 757 Ampere yang dipakai size 800 Ampere.
2. Kapasitor Breaker.
Kapasitor Breaker digunkakan untuk mengamankan instalasi kabel dari breaker ke Kapasitor bank dan juga kapasitor itu sendiri. Kapasitas breaker yang digunakan sebesar 1,5 kali dari arus nominal dengan I m = 10 x Ir. Untuk menghitung besarnya arus dapat digunakan rumus
:
I n = Qc / 3 . VL
Sebagai contoh : masing masing steps dari 10 steps besarnya 20 Kvar maka dengan menggunakan rumus diatas didapat besarnya arus sebesar 29 ampere , maka pemilihan kapasitas breaker sebesar 29 + 50 % = 43 A atau yang dipakai 40 Ampere. Selain breaker dapat pula digunakan Fuse, Pemakaian Fuse ini sebenarnya lebih baik karena respon dari kondisi over current dan Short circuit lebih baik namun tidak efisien dalam pengoperasian jika dalam kondisi putus harus selalu ada penggantian fuse. Jika memakai fuse perhitungannya juga sama dengan pemakaian breaker.
3. Magnetic Contactor
Magnetic contactor diperlukan sebagai Peralatan kontrol.Beban kapasitor mempunyai arus puncak yang tinggi , lebih tinggi dari beban motor. Untuk pemilihan magnetic contactor minimal 10 % lebih tinggi dari arus nominal ( pada AC 3 dengan beban induktif/kapasitif). Pemilihan magnetic dengan range ampere lebih tinggi akan lebih baik sehingga umur pemakaian magnetic contactor lebih lama.
4. Kapasitor Bank
Kapasitor bank adalah peralatan listrik yang mempunyai sifat kapasitif..yang akan berfungsi sebagai penyeimbang sifat induktif. Kapasitas kapasitor dari ukuran 5 KVar sampai 60 Kvar. Dari tegangan kerja 230 V sampai 525 Volt atau Kapasitor Bankadalah sekumpulan beberapa kapasitor yang disambung secara parallel untuk mendapatkan kapasitas kapasitif tertentu. Besaran yang sering dipakai adalah Kvar (Kilovolt ampere reaktif) meskipun didalamnya terkandung / tercantum besaran kapasitansi yaitu Farad atau microfarad. Kapasitor ini mempunyai sifat listrik yang kapasitif (leading). Sehingga mempunyai sifat mengurangi / menghilangkan terhadap sifat induktif (leaging)
5. Reactive Power Regulator
Peralatan ini berfungsi untuk mengatur kerja kontaktor agar daya reaktif yang akan disupply ke jaringan/ system dapat bekerja sesuai kapasitas yang dibutuhkan. Dengan acuan pembacaan besaran arus dan tegangan pada sisi utama Breaker maka daya reaktif yang dibutuhkan dapat terbaca dan regulator inilah yang akan mengatur kapan dan berapa daya reaktif yang diperlukan. Peralatan ini mempunyai bermacam macam steps dari 6 steps , 12 steps sampai 18 steps.
Peralatan tambahan yang biasa digunakan pada panel kapasitor antara lain:
- Push button on dan push button off yang berfungsi mengoperasikan magnetic contactor secara manual. - Selektor auto – off – manual yang berfungsi memilih system operasional auto dari modul atau manual dari push button. - Exhaust fan + thermostat yang berfungsi mengatur ambeint temperature (suhu udara sekitar) dalam ruang panel kapasitor. Karena kapasitor, kontaktor dan kabel penghantar mempunyai disipasi daya panas yang besar maka temperature ruang panel meningkat.setelah setting dari thermostat terlampaui maka exhust fan akan otomatis berhenti.
METODA PEMASANGAN INSTALASI KAPASITOR
Kapasitor Shunt (Paralel)
Kapasitor shunt adalah kapasitor yang dipasang secara paralel dengan beban. Kapasitor shunt mencatu daya reaktif atau arus yang menentang komponen arus beban induktif. Kegunaan dari kapasitor shunt, antara lain : perbaikan tegangan dan perbaikan faktor daya. Beban-beban yang mempunyai daya besar sering dijumpai turunnya faktor daya (cos?) karena pemakaian listriknya dipergunakan untuk motor-motor induksi dan penerangan yang mempergunakan lampu TL sehingga faktor daya menjadi turun, hal ini sangat merugikan bagi konsumen dimana sesuai peraturan Tarif Dasar Listrik bahwa faktor daya<0,85, konsumen tersebut disamping membayar biaya pemakaian dan biaya beban juga membayar biaya kVArh, untuk mengurangi/menghilangkan biaya kVArh dipasanglah
kapasitor shunt di sisi beban.Jika kapasitor shunt ditempatkan di jaringan distribusi atau di beban, jatuh tegangan dapat diperbaiki
Kapasitor Seri
Kapasitor seri yaitu kapasitor yang dihubungkan secara seri dengan saluran, pemakaiannya amat dibatasi pada saluran distribusi juga transmisi. Kegunanan yang paling utama dari kapasitor seri adalah mengkompensir reaktansi induktif daripada jaringan distribusi sehingga dapat mengurangi tegangan jatuh disisi penerima. Karena peralatan pengamannya cukup rumit, jadi secara umum dapat dikatakan bahwa biaya untuk pemasangan kapasitor seri lebih mahal dibandingkan biaya pemasangan kapasitor paralel. Biasanya juga, kapasitor seri didisain untuk daya yang lebih besar daripada kapasitor shunt, guna mengatasi perkembangan beban kelak di kemudian hari. kapasitor seri mengkompensir reaktansi induktif. Dengan kata lain kapasitor seri adalah reaktansi negatif (kapasitif) yang dihubungkan seri dengan reaktansi positif (induktif) yang memungkinkan dapat mengkompensir sebagian atau seluruhnya. Oleh karena itu efek pertama dari kapasitor seri adalah meminimumkan atau menekan jatuh tegangan yang disebabkan oleh reaktansi induktif dari sirkuit. Pada saat yang sama kapasitor seri ini dapat dipertimbangkan sebagai penaik tegangan dan memperbaiki faktor daya. Oleh karena itu kapasitor seri tersebut dapat digunakan sebagai penaik tegangan otomatis yang sebanding dengan pertumbuhan beban. Selanjutnya pemakaian kapasitor-seri pengaruhnya terhadap naiknya tegangan lebih besar dibandingkan kapasitor shunt untuk faktor-daya yang rendah. kapasitor seri mengkompensir reaktansi induktif. Dengan kata lain, kapasitor seri adalah reaktansi negatif (kapasitif) yang mengkompensir sebagian atau seluruhnya. Oleh karena itu efek-efek pertama dari kapasitor seri adalah menekan jatuh tegangan yang disebabkan oleh penaik tegangan dan digunakan sebagai penaik tegangan otomatis yang sebanding dengan pertumbuhan beban.
Global compensation
Dengan
metode
ini
kapasitor
dipasang
di
induk
panel
(
MDP
)
Arus yang turun dari pemasangan model ini hanya di penghantar antara panel MDP dan transformator. Sedangkan arus yang lewat setelah MDP tidak turun dengan demikian rugi akibat disipasi panas pada penghantar setelah MDP tidak terpengaruh. Terlebih instalasi tenaga dengan penghantar yang cukup panjang Delta Voltagenya masih cukup besar.
Sectoral Compensation
Dengan metoda ini kapasitor yang terdiri dari beberapa panel kapasitor dipasang dipanel SDP. Cara ini cocok diterapkan pada industri dengan kapasitas beban terpasang besar sampai ribuan kva dan terlebih jarak antara panel MDP dan SDP cukup berjauhan.
Individual Compensation
Dengan metoda ini kapasitor langsung dipasang pada masing masing beban khususnya yang mempunyai daya yang besar. Cara ini sebenarnya lebih ef ektif dan lebih baik dari segi teknisnya. Namun ada kekurangan nya yaitu harus menyediakan ruang atau tempat khusus untuk meletakkan kapasitor tersebut sehingga mengurangi nilai estetika. Disamping itu jika mesin yang dipasang sampai ratusan buah berarti total cost yang di perlukan lebih besar dari metode diatas
CONTOH SOAL
:
Contoh 1. Sebuah pabrik kimia memasang sebuah trafo 1500 kVA. Kebutuhan parik pada mulanya 1160 kVA dengan faktor daya 0,70. Persentase pembebanan trafo sekitar 78 persen (1160/1500 = 77.3 persen). Untuk memperbaiki faktor daya dan untuk mencegah denda oleh pemasok listrik, pabrik menambahkan sekitar 410 kVAr pada beban motor. Hal ini meningkatkan faktor daya hingga 0,89, dan mengurangi kVA yang diperlukan menjadi 913 kVA, yang merupakan penjumlahan vektor kW dankVAr. Trafo 1500 kVA kemudian hanya berbeban 60 persen dari kapasitasnya. Sehingga pabrik akan dapat menambah beban pada trafonya dimasa mendatang.
Contoh 2. Sekelompok lampu pijar dengan tegangan 220V/58 W, digabungkan dengan 12 lampu TL 11 W, ada 30 buah lampu pijar dan lampu TL. Faktor daya terukur sebesar cos alpha1= 0,5. Hitunglah daya semu dari beban dan besarnya arus I1 sebelum kompensasi, Jika diinginkan faktor kerja menjadi cos alpha2=0,9. hitung besarnya arus I2 (setelah kompensasi). a) Besarnya daya lampu gabungan PG = (58 W x 18) + (11 W x 12) = 1176 watt = 1,176 kW Cos phi1 = PG/S1 ->> S1 = Pg/Cos phi1 = 1,176kW/0,5 = 2,352 kVA. I1 = S1/U = 2,352 kVA/220 V = 10,69 ampere (A)--> sebelum kompensasi b) besarnya daya setelah kompensasi (cos phi = 0,9) S2 = PG/Cos phi2 = 1,176 kW/0,9 = 1,306 kVA maka I2 = S2/U= 1,306 kVA/220 V = 5,94 A --> setelah kompensasi
Contoh 3:
Wattmeter membaca daya aktif; dan ammeter membaca arus beban. Pertama kita perlu mengetahui daya nyata dalam KVA. Kita dapat mengetahuinya dengan mengalikan tegangan dan arus listrik.
S=V.I S = 220 . 11,5 S = 2,53 KVA
Seperti yang kita lihat, daya nyata 2,53 KVA merupakan daya yang jauh lebih besar dari daya aktif yang hanya 1,6 KW. Hal ini mengatakan kalau faktor daya di sirkuit ini begitu jelek atau buruk (secara substansial jauh kurang dari 1). Sekarang kita bisa menghitung berapa faktor daya pada beban ini dengan membagi daya aktif dengan daya nyata. Faktor daya = P/S Faktor daya = 1,6/ 2,53 Faktor daya = 0,63
Kita bisa menggambar segitiga daya untuk menghitung daya reaktif pada beban ini.
gambar. segitiga daya
Daya reaktif dapat dihitung dari daya aktif dan daya nyata. Kita bisa menghitungnya dengan rumus phytagoras. Daya reaktif = √(Daya nyata)2 – (Daya aktif)2 Q = 1,96 KVAR
Jika beban ini adalah beban induktif maka ini berarti faktor daya lagging atau arus tertinggal dari tegangan. Dan untuk memperbaikinya kita harus memasang kapasitor secara pararel. kita sudah tahu besarnya jumlah daya reaktif (1,96 KVAR), sekarang kita bisa menghitung ukuran kapasitor yang diperlukan untuk memperbaiki faktor da ya. Q = V2 / X X = V2 / Q X = 2202/1,96
X = 24,694 Ω Xc = 1/ 2πfC
dengan :
Xc = Reaktansi kapasitif
C = 1/ 2πfXc
f = Frekuensi
C = 1/ 2π (50 hz) . (24,694)
C = Kapasitansi kapasitor
C = 128 µF
Kita dapat menempatkan kapasitor dengan ukuran tersebut secara pararel dalam rangkaian. 128 µF memiliki reaktansi kapasitif sebesar 24,880 dengan arus sebesar 8,842 A. Dan daya reaktif kapasitif sebesar 1,945 KVAR. Daya reaktif kapasitor ini secara langsung akan mengurangi daya reaktif induktif dari beban, Sehingga : Daya reaktif induktif (KVAR) – Daya reaktif kapasitif (KVAR) = Total daya reaktif (KVAR) 1,960 KVAR – 1,945 KVAR = 15 VAR
Berikut ini gambar segitiga daya sebelum dan sesudah diberi kapasitor.
Daya nyata yang baru dapat dihitung dengan daya aktif dan daya reaktif yang baru. Dengan menggunakan rumus phytagoras. Daya nyata = √(Daya reaktif)2 + (Daya aktif)2 Daya nyata(S) = 1,60007 KVA
Hasil setelah faktor daya diperbaiki (1,6 KW / 1,60007) atau faktor daya sama dengan 0,99995. Dan arus baru yang dihasilkan setelah memperbaiki faktor daya (1,60007 / 220) sama dengan 7,23 A. Sebuah perbaikan faktor daya yang sangat baik, bukan ? dari arus mulamula 11,5 A dan setelah diperbaiki menjadi 7,23 A. Pengurangan arus ini akan mengurangi panas pada kabel rangkaian, dan itu berarti efisiensi sistem yang lebih besar, dengan kata lain bisa mengurangi daya yang terbuang.
KEUNTUNGAN
PERBAIKAN
FAKTOR
DAYA
DENGAN
PENAMBAHAN
KAPASITOR
1. Bagi Konsumen, khususnya perusahaan atau industri:
• Diperlukan hanya sekali investasi untuk pembelian dan pemasangan kapasitor dan tidak ada biaya terus menerus.
• Mengurangi biaya listrik bagi perusahaan, sebab: (a) daya reaktif (kVAR) tidak lagi dipasok oleh perusahaan utilitas sehingga kebutuhan total(kVA) berkurang (b) nilai denda yang dibayar jika beroperasi pada faktor daya rendah dapat dihindarkan.
• Mengurangi kehilangan distribusi (kWh) dalam jaringan/instalasi pabrik. • Tingkat tegangan pada beban akhir meningkat sehingga meningkatkan kinerja motor. 2. Bagi utilitas pemasok listrik
• Komponen reaktif pada jaringan dan arus total pada sistim ujung akhir berkurang. • Kehilangan daya I kwadrat R dal am sistim berkurang karena penurunan arus. • Kemampuan kapasitas jaringan distribusi listrik meningkat, mengurangi kebutuhan untuk memasang kapasitas tambahan.
