BAB II DASAR TEORI
2.1Tinjauan Pustaka
Murakarai (1985), melakukan penelitian tentang Flourescent Discharge Lamp, lampu pelepasan fluoresensi dari keluaran cahaya yang ditingkatkan memiliki sejumlah lapisan fosfor yang ditumpuk pada substrat tabung kaca sehingga konsentrasi aktivator untuk lapisan fosfor yang terletak di dekat substrat kaca kurang dari itu untuk lapisan fosfor yang terletak pada posisi yang jauh dari substrat kaca, sehingga membentuk lapisan fosfor yang memiliki faktor refleksi rendah terhadap sinar ultraviolet pada sisi pelepasan listrik, dan lapisan fosfor untuk meningkatkan efisiensi kuantum dan faktor refleksi tinggi terhadap sinar ultraviolet di sisi substrat kaca. Sinar ultraviolet yang dihasilkan dengan pelepasan listrik disebabkan diserap sebanyak mungkin oleh lapisan fosfor sehingga meningkatkan keluaran cahaya. Lampu yang digunakan dalam, misalnya bidang iluminasi.
Zhao (2003), melakukan penelitian High Power,High Luminous Flux Light Emiting Diode And Method Of Making Same, lampu pancaran cahaya
pertama diselingi dan dipisahkan terpisah dari bagian kaki elektroda kedua. Ini menyediakan konfigurasi yang meningkatkan penyebaran arus sepanjang kaki kedua elektroda.
Pringatun (2011) melakukan serangkaian analisa data terhadap beberapa jenis lampu penerangan jalan Tol Semarang – Solo yaitu lampu Induksi LVD (THE LOW VOLTAGE DIRECT), lampu HPL – N, lampu SON – T, lampu HPI – T dan lampu LED dengan daya sesuai yang ada di pasaran maka dapat ditarik suatu kesimpulan bahwa :
1. Kuat Penerangan ( Iluminasi ) pada lampu eksisting Tol Semarang – Solo adalah sebagai berikut :
a. Lampu SON – T 150 W = 19.43 lux b. Lampu SON – T 250 W = 36.27 lux
sesuai dengan ketentuan dari SNI 7391:2008 hlm. 8 yang memberikan standar iluminasi antara 15 lux – 20 lux.
2. Karakteristik beberapa jenis lampu penerangan jalan
a. Peringkat lampu yang memiliki intensitas cahaya, iluminasi, luminasi dan efikasi cahaya dari yang terbaik ke yang terburuk adalah SON – T, LVD, LED, HPI – T, HPL – N.
Dengan kesetaraan intensitas cahaya, iluminasi dan luminasi, total daya lampu SON – T sebesar 19.050 W adalah yang terhemat, dengan kesetaraan Photopic Luminous fluks total daya lampu SON – T adalah yang terhemat kedua.
Muhaimin (2001) Aliran rata – rata energi cahaya adalah arus cahaya atau fluks cahaya. Arus cahaya didefinisikan sebagai jumlah total cahaya yang dipancarkan oleh sumber cahaya setiap detik.
Saputro (2013) melakukan penelitian tentang penggunaan tentang lampu LED pada penerangan rumah maupun jalan. Di Indonesia sendiri penggunaan LED dalam penerangan masih jarang digunakan,ini karena harga dari lampu LED yang cukup mahal jika dibandingkan dengan lampu yang biasa digunakan. Pembuatan LED dilakukan berdasarkan kebutuhan tegangan yang umumnya digunakan oleh konsumen, yaitu pada tegangan 220 V.Maka susunan LED yang paling tepat adalah rangkaian seri, yaitu dengan 36 buah LED, LED ini sendiri disuplai oleh tegangan 220V yang sudah disearahkan sehingga sesuai dengan kebutuhan dari total LED yang dipasang. Sehingga tegangan keluaran dari suplai adalah tegangan searah, bukan lagi tegangan bolak – balik.
Pada percobaan dilakukan pengujian menggunakan PQA dan lux meter untuk mendapatkan data yang dibutuhkan. Salah satu faktor yang mempengaruhi nilai lumen/watt dari lampu LED adalah nilai binning dari LED tersebut, bahwa semakin besar nilai binning suatu bahan atau produk maka semakin jelek kualitasnya.
ini menunjukan bahwa lampu LED memiliki tingkat efisiensi energi paling besar dibandingkan dengan lampu fluorescent dan lampu pijar, dimana lampu pijar memiliki tingkat efisiensi paling kecil dibandingkan jenis lampu lain. Perbedaan tingkat efisiensi dari ketiga lampu yang diteliti disebabkan oleh cara kerjanya yang berbeda-beda.
Lampu pijar yang memiliki tingkat efisiensi paling rendah dikarenakan prinsip kerja utama dari lampu pijar agar bisa menyala adalah pemanasan elektron pada filament wolfarm, sehingga sebagian besaran energi listrik yang masuk diubah
menjadi energi panas (kalor) dan hanya sebagian kecil yang diubah menjadi energi cahaya. Lampu jenis flourescent memiliki tingkat efisiensi lebih besar dibandingkan lampu pijar, hal ini karena cara kerja lampu flourescent untuk bisa menyala tidak hanya memanfaatkan transisi energi dari pemanasan elektron, tetapi juga memanfaatkan pendaran gas kimia. Lampu LED yang memiliki tingkat efisiensi paling besar dikarena kan prinsip kerja utama lampu LED untuk dapat menyala tidak lagi menggunakan pemanasan elektron, melainkan hanya memanfaatkan pelepasan energi dari elektron yang dialirkan oleh dioda, sehingga lebih banyak energi cahaya yang dihasilkan.
percobaan dan pengambilan data dengan waktu yang telah ditentukan, data yang diperoleh dianalisis menggunakan perhitungan efisiensi daya. Simpulan dari penelitian ini yaitu lampu LED alternatif dengan pemasangan lampu LED secara paralel tidak terbukti lebih baik dari lampu dipasaran, lampu LED alternatif kurang efisien daya 40% dibandingkan dengan lampu LED merk philips. Dan Lampu LED Alternatif kurang efisien daya 63% dibandingkan dengan lampu LED merk aoki. Saran yang dapat diberikan dalam penelitian ini adalah sebaiknya diharapkan penelitian kedepan dapat mengembangkan lampu LED dengan rangkaian paralel yang jauh lebih efisien dan tahan lama.
2.2Pencahayaan
2.2.1 Pengertian Cahaya
Cahaya adalah suatu gejala fisis. Suatu cahaya memancarkan energi. Sebagian dari energi ini diubah menjadi cahaya tampak. Perambatan cahaya di ruang bebas dilakukan oleh gelombang-gelombang elektromagnetik. Jadi cahaya itu suatu gejala getaran (Harten dan Setiawan, 1981).
1. Pijar, benda padat dan cair memancarkan radiasi yang dapat dilihat bila dipanaskan sampai suhu tertentu. Intensitas meningkat dan penampilan menjadi semakin putih jika suhu naik
2. Muatan Listrik, jika arus listrik dilewatkan melalui gas,maka atom dan molekulnya akan memancarkan radiasi, dimana spektrumnya merupakan karakteristik dari elemen yang ada
3. Electro Luminescence, cahaya dihasilkan jika arus listrik dilewatkan melalui padatan tertentu seperti semikonduktor atau bahan yang mengandung fosfor.
Photo luminescence, radiasi pada salah satu panjang gelombang diserap,
biasanya oleh suatu padatan dan dipancarkan kembali pada berbagai panjang gelombang. Bila radiasi yang dipancarkan kembali tersebut merupakan fenomena yang dapat terlihat, maka radiasi tersebut disebut fluorescence atau phosphorescence.
2.2.2 Jenis - Jenis Cahaya
1. Pencahayaan Alami
Pencahayaan alami adalah sumber pencahayaan yang berasal dari sinar matahari. Sinar alami mempunyai banyak keuntungan, selain menghemat energi listrik juga dapat membunuh kuman. Untuk mendapatkan pencahayaan alami pada suatu ruang diperlukan jendela-jendela yang besar ataupun dinding kaca sekurang-kurangnya 1/6 daripada luas lantai.
Sumber pencahayaan alami kadang dirasa kurang efektif dibanding dengan penggunaan pencahayaan buatan, selain karena intensitas cahaya yang tidak tetap, sumber alami menghasilkan panas terutama saat siang hari. Faktor-faktor yang perlu diperhatikan agar penggunaan sinar alami mendapat keuntungan, yaitu:
1) Variasi intensitas cahaya matahari. 2) Distribusi dari terangnya cahaya.
3) Efek dari lokasi, pemantulan cahaya, jarak antar bangunan. 4) Letak geografis dan kegunaan bangunan gedung.
2. Pencahayaan Buatan
1) Menciptakan lingkungan yang memungkinkan penghuni melihat secara detail serta terlaksananya tugas serta kegiatan visual secara mudah dan tepat.
2) Memungkinkan penghuni berjalan dan bergerak secara mudah dan aman` 3) Tidak menimbukan pertambahan suhu udara yang berlebihan pada tempat
kerja.
4) Memberikan pencahayaan dengan intensitas yang tetap menyebar secara merata, tidak berkedip, tidak menyilaukan, dan tidak menimbulkan bayang-bayang.
5) Meningkatkan lingkungan visual yang nyaman dan meningkatkan prestasi.
2.2.3 Satuan-Satuan Teknik Pencahayaan 1. Steradian
Gambar 2.1 Sudut Steradian
2. Fluks Cahaya
Fluks cahaya ialah cahaya per satuan sudut ruang yang di pancarkan ke suatu arah tertentu (Harten, 1981). Menurut Sumardjati (2008) fluks adalah jumlah cahaya yang dipancarkan oleh sumber cahaya. Lambang fluks cahaya adalah F atau Ø dan satuannya dalam lumen (lm). Satu lumen adalah fluks cahaya yang dipancarkan dalam 1 steradian dari sebuah sumber cahaya 1 cd pada pemukaan bola dengan jari-jari R = 1m. Jika fluks cahaya dikaitkan dengan daya listrik maka: Satu watt cahaya dengan panjang gelombang 555mµ sama nilainya dengan 680 lumen. Menurut sejarah, sumber cahaya buatan adalah lilin (candela). Candela dengan singkatan Cd ini merupakan satuan Intensitas Cahaya (I) dari sebuah sumber yang memancarkan energi cahaya ke segala arah (Sumardjati, 2008).
... (2.1) I = intensitas cahaya (Cd)
ω = omega
3. Iluminasi
Menurut Harten (1981), iluminasi atau intensitas penerangan di suatu bidang ialah fluk cahaya yang jatuh pada 1m² dari bidang itu. Satuan untuk iluminasi ialah lux (lx).jadi 1 lux = 1 lumen per m².
... (2.2) E = iluminasi (lux)
𝟇 = fluks cahaya (lumen)
A = luas permukaan bidang ( )
4. Luminasi
Menurut Sumardjati (2008), luminasi adalah suatu ukuran terangnya suatu benda baik pada sumber cahaya maupun pada suatu permukaan. Luminasi yang terlalu besar akan menyilaukan mata (contoh lampu pijar tanpa amatur). Luminasi suatu sumber cahaya dan suatu permukaan yang memantulkan cahayanya adalah intensitasnya dibagi dengan luas semua permukaan. Sedangkan luas semua permukaanadalah luas proyeksi sumber cahaya pada suatu bidang rata yang tegak lurus pada arah pandang, jadi bukan permukaan seluruhnya.
... (2.3) L = luminansi dalam satuan cd/
As = luas semu permukaan dalam satuan
5. Efikasi
Menurut Sumardjati (2008), efikasi adalah rentang angka perbandingan antara fluks cahaya (lumen) dengan daya listrik suatu sumber cahaya (watt), dalam satuan lumen/watt. Efikasi juga disebut fluks cahaya spesifik. Tabel berikut ini menunjukkan efikasi dari macam-macam lampu. Efikasi ini biasanya didapat pada data katalog dari suatu produk lampu.
... (2.4) K = efikasi cahaya (lm/watt)
𝟇= fluks cahaya (lm) P = daya listrik (watt)
2.2.4 Pencahayan Lampu 1. Lampu pijar
Sebagaimana kawat pijar pada umumnya digunakan kawat wolfram. Wolfram ini memiliki i ik le ang inggi ai 3655 k
Lampu pijar terdiri atas beberapa bagian utama yaitu: a. Brass Base
Bentuk dari alat ini biasanya bulat spiral yang biasanya terbuat dari bahan yang tahan panas agar tidak leleh jika dialiri arus listrik, dan bagian ini dirancang untuk tahan terhadap korosi bahan ini berfungsi untuk menghubungkan lampu dengan soket lampu/fitting.
b. Filament Stem Base
Bagian ini berfungsi sebagai pembungkus filament kawat,sebagai isolator,serta sebagai pondasi dasar kawat filament, bagian ini terbuat dari kaca yang meniliki ketahanan panas tinggi dan tidak mudah pecah.
c. Filament Stem
Berfungsi sebagai penopang posisif filament kawat sehingga tetap tegak berdiri, sehingga performa lampu tetap terjaga.
d. Lamp Gases
e. Filament Support
Bagian yang berfungsi sebagai penyangga filament kawat agar tidak bersentuhan, terdiri atas lima sampai enam kawat penyangga. Karena temperatur tabung umumnya mencapai 2700 kelvin, masa kerja lampu ini antara 750-2000 jam.
Gambar 2.2 Lampu Pijar
Jenis – jenis lampu pijar sebagai berikut : 1. Lampu benang arang
Lampu ini merupakan lampu pijar pertama yang dibuat oleh Thomas Alva Edison pada tahun 1879. Pada waktu yang sama , Swan di Inggris juga mencapai hasil yang sama.
Lampu – lampu pertama itu menggunakan benang arang sebagai sebagai ala pemija S h n a mencapai 2000˚ C Cahaya yang dipancarka kemerah – merahan, dan flux cahaya spesifikasinya 3 lumen ∕watt. Kerena menggunakan benang arang, lampu – lampu ini memiliki koefisien suhu negative.
2. Lampu Vakum Kawat Wolfram
kawat lampu pijar dari wolfram. Lampu ini bekerja pada temperatur suhu ± 2300˚C dan memp n ai o p caha a ang le ih p ih da i lamp enang
arang. Cahaya spesifikasinya sekitar 8 lumen ∕watt, pada mulanya bola lampu pijar ini dikosongkan dari gas sehingga disebut lampu vakum.
3. Lampu Berisi Gas
Lampu ini merupakan hasil perkembangan dari lampu vakum. Bola lampu ini diisi dengan gas argon atau nitrogen, sehingga lampu tersebut mempunyai s h ke ja 2700˚C dengan o p caha a spesifikasi kira – kira 12 lumen ∕watt. Jenis lampu ini berisi gas dengan tekanan kira – kira 1 atm, akan tetapi gas yang diisikan itu juga mendinginkan kawat pijarnya. Karena itu lalu digunakan kawat pijar spiral. Penemu kawat pijar spiral ini ialah Langmuir yang berasal dari Amerika.
4. Lampu Bi – arlita
Lampu ini merupakan hasil perkembangan lampu berisi gas gas, lampu ini mempunyai kawat pijar spiral ganda sehingga panas yang hilang percuma menjadi berkurang, sehingga output cahayanya tinggi. Lampu ini merupakan penemuan dari Dr. W. Geiss Philips. Output cahaya dari lampu ini kira – kira 14 l men ∕wa pada s h ke ja kawa pija an a a 2400˚C - 2700˚C n k mengurangi kesilauan , sebelah dalam lampu ini diburamkan.
5. Lampu Halogen
itu dengan memakai gelas keras tersebut memungkinkan bola lampu diisi dengan gas tekanan tinggi. Kesulitannya adalah memasukkan iodida kedalam bola lampu karena iodida korsif terhadap pompa yang digunakan untuk mengisikannya. Sehubungan dengan hal tersebut halogen yang kemudian digunakan adalah CH3 Br ( mono bromide metan ) atau CH2Br ( dibromida metan ). Lampu halogen berumur rata - rata pemakain 1000 hingga 2000 jam.
Efekesi lampu halogen mencapai 20 lumen / watt. Umumnya umur lampu pijar biasa hanya sekitar 750 hingga 1.500jam, sementara umur lampu halogen bisa mencapai 2.000 hingga 4.000 Jam.
2. Lampu Flourescent
Gambar 2.3 Lampu Flourescent
Berikut adalah jenis-jenis lampu fluorescent yang dibedakan dari bentuknya:
1. Linear fluorescent
Lampu TL panjang itulah sebagian besar orang menyebut lampu ini. Ini adalah lampu fluorescent klasik dan menurut sejarahnya, lampu ini diperkenalkan sejak tahun 1950 lima tahun setelah Indonesia merdeka.
2. Non-Linear fluorescent
Jenis yang satu ini bentuknya ada yang lingkaran, letter “U”, dan ada juga yang berbentuk panel modul seperti papan.
3. Compact Fluorescent (CFL)
ballast sendiri dan fitting khusus seperti linear fluorescent / TL namun yang satu ini bentuknya sangat ringkas dan kecil.
3. LED
Menurut Saputro (2013), cahaya pada LED adalah energi elektromagnetik yang dipancarkan dalam bagian spektrum yang dapat dilihat. Cahaya yang tampak merupakan hasil kombinasi panjang–panjang gelombang yang berbeda dari energi yang dapat terlihat, mata bereaksi melihat pada panjang–panjang gelombang energi elektromagnetik dalam daerah antara radiasi ultraviolet dan inframerah. Cahaya terbentuk dari hasil pergerakan elektron pada sebuah atom. Dimana pada sebuah atom, elektron bergerak pada suatu orbit yang mengelilingi sebuah inti atom. Elektron pada orbit yang berbeda memiliki jumlah energi yang berbeda. Elektron yang berpindah dari orbit dengan tingkat energi lebih tinggi ke orbit dengan tingkat energi lebih rendah perlu melepas energi yang dimilikinya. Energi yang dilepaskan ini merupakan bentuk dari foton sehingga menghasilkan cahaya. Semakin besar energi yang dilepaskan, semakin besar energi yang terkandung dalam foton.
Banyak jenis-jenis Led yang terdapat dipasaran, Berikut ini adalah jenis LED dan definisinya :
a. Miniature LED
Miniature LED terbagi atas tiga kategori, yakni low current, standard dan ultra high output. Jenis lampu LED ini digunakan sebagai indikator pada handphone atau kalkulator. Miniature LED bisa langsung digunakan tanpa tambahan casing atau packaging. Biasanya lampu LED yang tidak dipak hanya berupa chip semikonduktor sederhana yang dihubungkan dengan kabel kabel konduktif.
b. High Power LED (HPL)
Jenis High Power LED memproduksi intensitas cahaya lampu yang lebih kuat, atau bisa dibilang yang paling kuat diantara semua jenis lampu LED yang ada.Sayangnya lampu ini juga dapat menghantarkan panas lebih cepat jika dibandingkan dengan LED jenis lain. Dalam penggunaan lampu High Power LED perlu mempehatikan lokasi pemasangan, dimana area
pemasangan tersebut harus berasal dari bahan penyerap panas, sehingga lampu LED bisa menjadi dingin selama proses konveksi. Dalam pemakaian High Power LED dihimbau agar lampu ini tidak mengalaim overheating yang akan mengakibatkan terbakarnya komponen lampu. c. Superflux LED
ini dikarenaka lampu tersebut terdiri dari dua kutub negatif dan dua kutub positif, dan juga membuat Super Flux LED tertancap kokoh pada PCB. d. Flashing LED
Lampu Flashing LED merupakan lampu LED yang bisa berkedip dalam interval tertentu dan biasanya juga digunakan sebagai lampu indikator. Agar lampu LED bisa berkedip sepersekian detik, maka digunakanlah vibrator yang disambungkan pada sirkuit yang menginterupsi aliran cahaya lampu dalam interval yang sudah ditentukan. e. Bi Color LED
Kombinasi dua jenis sumber cahaya yang dipusatkan menjadi satu, sehingga masing-masing lampu mempunyai warna berbeda yang akan menyala secara bergantian.
f. Lampu SMD (Surface Mount Device) LED
Lampu SMD (Surface Mount Device) LED merupakan jenis lampu LED yang memiliki ukuran kecil dengan chip yang kecil juga dan sangat ringan. Cahaya yang dihasilkan SMD LED termasuk lampu LED yang memiliki tingkat kecerahan tinggi. Lampu SMD LED ini juga sering digunakan untuk penggunaan lampu emergency.
g. Lampu COB (Chip On Board) LED
Chip On Board LED atau yang dikenal dengan COB LED
LED yang disempurnakan dari SMD LED, karena kelemahan yang ada pada SMD LED sudah tidak ada di COB LED. Jenis lampu ini memiliki sumber cahaya yang dibuat merata dan memungkinkan dapat diperluas. h. LED Straw Hat
Bentuk LED Straw Hat hampir mirip dengan lampu sorot namun lebih pendek mirip seperti topi sehingga sinarnya menyebar lebih lebar antara 120 sampai 160 derajat, banyak digunakan pada lampu penerangan utama, lampu senter dan lampu LED emergency.
2.3Alat Ukur Intensitas Cahaya
Lux meter adalah alat yang digunakan untuk mengukur besarnya intensitas cahaya di suatu tempat. Besarnya intensitas cahaya ini perlu untuk diketahui karena pada dasarnya manusia juga memerlukan penerangan yang cukup. Untuk mengetahui besarnya intensitas cahaya ini maka diperlukan sebuah sensor yang cukup peka dan linier terhadap cahaya. Semakin jauh jarak antara sumber cahaya ke sensor maka akan semakin kecil nilai yang ditunjukkan lux meter. Ini membuktikan bahwa semakin jauh jaraknya maka intensitas cahaya akan semakin berkurang. Alat ini didalam memperlihatkan hasil pengukurannya menggunakan format digital yang terdiri dari rangka, sebuah sensor. Sensor tersebut diletakan pada sumber cahaya yang akan diukur intensitasnya.
diletakkan pada sumber cahaya. Cahaya akan menyinari sel foto sebagai energi yang diteruskan oleh sel foto menjadi arus listrik. Makin banyak cahaya yang diserap oleh sel, arus yang dihasilkan lebih besar. Kunci untuk mengingat tentang cahaya adalah cahaya selalu membuat beberapa jenis perbedaan warna pada panjang gelombang yang berbeda. Oleh karena itu, pembacaan merupakan kombinasi efek dari semua panjang gelombang.
Standar warna dapat dijadikan referensi sebagai suhu warna dan dinyatakan dalam derajat Kelvin. Standar suhu warna untuk kalibrasi dari hampir semua jenis cahaya adalah 2856 derajat Kelvin, yang lebih kuning dari pada warna putih. Berbagai jenis dari cahaya lampu menyala pada suhu warna yang berbeda. Pembacaan lux meter akan berbeda, tergantung variasi sumber cahaya yang berbeda dari intensitas yang sama. Hal ini menjadikan, beberapa cahaya terlihat lebih tajam atau lebih lembut dari pada yang lain.
2.4Faktor Daya
Istilah faktor daya atau power factor (PF) atau cos 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.
Gambar 2.6 Jenis Beban Linier.
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), satuan volt-ampere (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 yang mengalir dari sisi sumber ke sisi beban bernilai rata-rata 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
Un k memahami is ilah “da a e manfaa kan” dan “da a idak e manfaa kan” analogi di nj kkan pada Gam a 2.7. 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 ang “ e manfaa ” pada kas s ini han alah agian ga a ang mendatar sedangkan agian ga a ang egak l s “ idak e manfaa ” Dengan ka a lain idak sem a
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 2.7 Analogi Usaha Untuk Menggerakkan Kereta Ke Arah Kiri.
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 2.8 memberikan gambaran yang lebih jelas. Daya tampak (S) terdiri dari daya aktif (P) dan daya reaktif (Q). Antara S dan P dipisahkan oleh sudut ɸ, yang merupakan sudut yang sama dengan sudut ɸ antara tegangan dan arus yang telah disebutkan di awal. Rasio antara P dengan S tidak lain adalah nilai cosinus dari sudut ɸ. Apabila kita berusaha untuk membuat sudut ɸ semakin kecil maka S akan semakin mendekat ke P artinya besarnya P akan mendekati besarnya S. Pada kasus ekstrim dimana ɸ = 0° cos ɸ = 1 S = P artinya semua daya tampak yang diberikan sumber dapat kita manfaatkan sebagai daya aktif, sebaliknya ɸ = 90, cosɸ = 0 S = Q artinya semua daya tampak yang diberikan sumber tidak dapat kita manfaatkan dan menjadi daya reaktif di jaringan saja.
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 fak o da a j ga men nj kkan “ esa pemanfaa an” da i
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.
dan daya reaktif (atau memberikan denda faktor daya) tentu saja konsumen tidak akan ma mem a a mahal n k da a ang “ idak e manfaa kan” agi me eka
2.4.1 Perbaikan Faktor Daya
Salah satu cara untuk memperbaiki faktor daya adalah dengan memasang kompensasi kapasitif menggunakan kapasitor pada jaringan tersebut. Kapasitor adalah komponen listrik yang justru menghasilkan daya reaktif pada jaringan dimana dia tersambung. Pada jaringan yang bersifat induktif dengan segitiga daya seperti ditunjukkan pada Gambar 2.8, apabila kapasitor dipasang maka daya reaktif yang harus disediakan oleh sumber akan berkurang sebesar Q koreksi (yang merupakan daya reaktif berasal dari kapasitor). Karena daya aktif tidak berubah sedangkan daya reaktif berkurang, maka dari sudut pandang sumber, segitiga daya yang baru diperoleh; ditunjukkan pada Gambar 2.9 garis oranye. Terlihat bahwa sudut ɸ mengecil akibat pemasangan kapasitor tersebut sehingga faktor daya jaringan akan naik.
Setiap beban pasti memiliki daya, daya ini dihasilkan oleh beban pada saat terhubung dengan suplai, begitu pula dengan lampu. Lampu bisa menghasilkan cahaya karena dia mengkonsumsi daya dalam jumlah tertentu sesuai dengan standart dari masing – masing produsen lampu tersebut.
Daya tersebut biasanya sudah dicantumkan pada setiap produk, tetapi daya ini juga bisa didapat dengan melalui pengukuran secara langsung pada masing – masing lampu. Daya sendiri ada 3 jenis, yaitu daya aktif, daya reaktif dan daya nyata.
1. Daya aktif
Daya aktif merupakan daya yang berupa daya kerja seperti daya mekanik, panas, cahaya, dan lainnya. Daya ini diperlukan supaya mesin dapat melakukan kerja real sesuai kapasitas dayanya. Daya aktif dinyatakan dalam satuan watt (W). ... (2.5) P = Daya aktif (W)
V = Tegangan listrik (V) I = Arus listrik (A) cos = Faktor daya
2. Daya Reaktif
Daya reaktif merupakan daya yang diperlukan oleh listrik yang bekerja dengan system elektromagnet. Daya ini dibutuhkan oleh mesin untuk mempertahankan medan magnetnya agar mesin dapat beroperasi dengan baik.
... (2.6) Q = Daya reaktif (VAR)
V = Tegangan (V) I = Arus listrik (A) sin = Faktor reaktif 3. Daya Semu
Daya semu merupakan penjumlahan vektor dari daya aktif dan daya reaktif. Daya ini dinyatakan dalam satuan VA. Dari rumus diatas, maka daya listrik dapat digambarkan sebagai segitiga siku – siku, yang secara vektor adalah penjumlahan daya aktif dan reaktif dan sebagai resultannya adalah daya semu.
... (2.7) S = Daya semu (VA)
V = Tegangan (V) I = Arus listrik (A)
