PERBAIKAN FAKTOR DAYA
PERBAIKAN FAKTOR DAYA
I.
I.TujuanTujuan
1.
1. Menentukan daya aktif, daya reaktif dan daya semu.Menentukan daya aktif, daya reaktif dan daya semu. 2.
2. Menggambarkan tiga komponen daya dalam segitiga daya beserta vektor diagramMenggambarkan tiga komponen daya dalam segitiga daya beserta vektor diagram tegangan dan arus.
tegangan dan arus. 3.
3. Menentukan faktor daya ( cosMenentukan faktor daya ( cos ππ ). ). 4.
4. Menentukan faktor daya mendahului (leading) atau terbelakang (lagging)Menentukan faktor daya mendahului (leading) atau terbelakang (lagging) 5.
5. Merancang dan menetukan nilai kapasitansi kapasitor dan daya reaktifMerancang dan menetukan nilai kapasitansi kapasitor dan daya reaktif (VAR) kapasitor untuk perbaikan faktor daya
(VAR) kapasitor untuk perbaikan faktor daya
II.
II.Teori dasarTeori dasar
Dalamsistemlistrik AC/ArusBolak-Balikadatigajenisdaya yang dikenal,
Dalamsistemlistrik AC/ArusBolak-Balikadatigajenisdaya yang dikenal,
khususnyauntukbeban yang memilikiimpedansi (Z), yaitu:
khususnyauntukbeban yang memilikiimpedansi (Z), yaitu:
••
Dayasemu (S, VA, Volt Amper)
Dayasemu (S, VA, Volt Amper)
••
Dayaaktif (P, W, Watt)
Dayaaktif (P, W, Watt)
••
Dayareaktif (Q, VAR, Volt
Dayareaktif (Q, VAR, Volt AmperReaktif)
AmperReaktif)
Untuk rangkaian listrik AC, bentuk gelombang tegangan dan arus sinusoida, besar
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
nya daya setiap saat tidak sama. Maka daya yang merupakan daya rata-rata diukur
dengan satuan
dengan satuan
Watt
Watt
, Daya ini membentuk energy aktif persatuan waktu dan dapat
, Daya ini membentuk energy aktif persatuan waktu dan dapat
diukur dengan kwh meter dan juga merupakan
diukur dengan kwh meter dan juga merupakan
daya nyata
daya nyata
atau
atau
daya aktif
daya aktif
(daya
(daya
poros, daya
poros, daya yang sebe
yang sebenarnya) yan
narnya) yang digunak
g digunakan oleh beb
an oleh beban untu
an untuk melakuk
k melakukan tugas
an tugas
tertentu. Sedangkan
tertentu. Sedangkan
daya semu
daya semu
dinyatakan dengan satuan
dinyatakan dengan satuan
Volt-
Volt-Ampere
Ampere
(disingkat,
(disingkat,
VA
VA
), menyatakan kapasitas peralatan listrik,
), menyatakan kapasitas peralatan listrik, seperti yang
seperti yang
tertera pada
tertera pada peralatan
peralatan
generator
generator
dan
dan
transformator
transformator
. Pada suatu instalasi,
. Pada suatu instalasi,
khususnya di pabrik/industry juga terdapat beban tertentu seperti
khususnya di pabrik/industry juga terdapat beban tertentu seperti
motor listrik
motor listrik
,,
yang memerlukan bentuk lain dari daya, yaitu
yang memerlukan bentuk lain dari daya, yaitu
dayar eaktif
dayar eaktif
(
(
VAR
VAR
) untuk
) untuk
membuat
membuat medan magnet
medan magnet atau dengan kata lain
atau dengan kata lain
daya reaktif
daya reaktif
adalah daya yang
adalah daya yang
terpakai sebagai energy pembangkitan
terpakai sebagai energy pembangkitan
flux magnetik
flux magnetik
sehingga timbul magnetisasi
sehingga timbul magnetisasi
dan daya ini dikembalikan kesistem karena efek induksi elektromagnetik itu
dan daya ini dikembalikan kesistem karena efek induksi elektromagnetik itu
sendiri, sehingga daya ini sebenarnya merupakan beban (kebutuhan) pada suatu
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. Cosπmeter 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
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 75 R 1//R2//TL//Balas//C 220 0,76 75 149,9 167,65 0,4
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 Vs . I = 40 I =
I = 0,18 A S = V.I = 220. 0,18 = 39,6VA b. R2 P1 = 75 W Cosθ = 1 Vs = 220V P1 =75
=75
R1 =
R =645,33 Ω Vs . I = 75 I =
I = 0,34 A S = V. I = 220. 0,34 = 74,8VA 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. 0,22. 0,6 = 29,04 VARd. Ballast // TL ZT =
(
1
)
+(
L
)
=
(
)
+(
,
)
= 304,08Ω IT =
T
=
,
= 0,72A S = V.I = 220. 0,72 = 158,4VA P =
2
Z
T
=220
2
1210
= 40W Q =
2
X
L
=220
2
314,16
= 154VAR Cosθ =
=
,
= 0,25 e. R1 // R2 // Balast ZT =
(
2
)
+(
)
+(
L
)
=
(
,
)
+(
)
+(
,
)
=275,07 Ω IT =
T
=
,
= 0,8 A S = V.I = 220. 0,8 = 175,95 VA P =
2
R
=220
2
645,33
= 75 W Q =√
= 175,95
75
= 159,16 VAR Cosθ =
=
,
= 0,43 f. R1// R2 // TL ZT =
(
2
)
+(
)
+(
)
=
(
,
)
+(
)
+(
)
= 515,21 Ω IT =
T
=
,
= 0,43A S = V.I = 220. 0,4 = 93,9VA P =
2
R
=220
2
645,33
= 75 W Q =√
= 93,9
75
= 56,5 VAR Cosθ =
=
,
= 0,8g. R1 // R2 // Ballast // TL ZT =
(
2
)
+(
)
+(
L
−
C
)
=
(
,
)
+(
)
+(
,
−
,
)
= 297,2Ω IT =
T
=
,
= 0,7A S = V.I = 220. 0,7 = 162,85 VA P =
2
R
=220
2
,
= 75 W Q =√
= 162,85
75
= 144,5 VAR Cosθ =
=
,
= 0,4
h. R1 // R2 // TL //C ZT =
(
2
)
+(
)
+(
)
+(
C
)
=
(
,
)
+(
)
+(
)
+(
,
)
= 508,59Ω IT =
T
=
,
= 0,43 A S = V.I = 220. 0,43 = 94,6 VA P =
2
R
=220
2
645,3
= 75 W Q =√
= 94,6
75
= 57,6 VAR Cosθ =
=
,
= 0,77i. R1 // R2 // TL //C // Ballast ZT =
(
2
)
+(
)
+(
)
+(
L
−
C
)
=
(
,
)
+(
)
+(
)
+(
,
−
,
)
= 288,69Ω IT =
T
=
,
= 0,76A S = V.I = 220. 0,76 = 167,65 VA P =
2
R
=220
2
645,33
= 75 W Q =√
= 167,65
75
= 149,9 VAR Cosθ =
=
,
= 0,44VII.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
Hasil Perhitungan
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
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. Gambarkan vektor diagram segitiga daya sebelum dan sesudah perbaikan faktor daya .
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 IT.
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 P3 =
×
,
= 4548,8
W S3 =,
=
,
,
= 6498,3
VA , Q3 =√ 3
3
= 6498,3
4548,8
= 4640,7 VAR Pt1 = P1+P2+P3 = 6400+720+4548,8 = 11.668,8 W Qt1= Q1+Q2+Q3 = 0+0+4640,7 = 4640,7 VAR St1 = 3
3
= 4548,8
4640,7
= 12.557,75 VA b. Itotal =St
1
=.,
= 57,08
A c. Cosφ total =Pt
1
St
1
=,
.,
= 0,93d. QC pada saat Cosφ = 0,95
Stotal2 =
Pt
1
,
=,
,
= 12.282,95
VA Qtotal2 =
√ 2
1
= 12.282,95
4548,8
= 3835,36 VAR4. 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
Daya Aktif, Daya Semu dan Daya Nyata
Jurusan Teknik Elektro – Program Studi D-IV Sistem Kelistrikan
Politeknik Negeri Malang
Oleh :
1. Abdul Ghofur ( 1641150122 / D4 Sistem Kelistrikan 2A ) 2. Bangkit Restu ( 1641150116 / D4 Sistem Kelistrikan 2A ) 3. Hanif Triantana ( 1641150113 / D4 Sistem Kelistrikan 2A ) 4. M. Darajabasyah ( 1641150093 / D4 Sistem Kelistrikan 2A ) 5. Ony Ramadhan ( 1641150073 / D4 Sistem Kelistrikan 2A ) 6. Rani Zafira R ( 1641150002 / D4 Sistem Kelistrikan 2A )
7. Yusriel Yahya WL ( 1641150033 / D4 Sistem Kelistrikan 2A )
