Jenis-jenis beban listrik yang bersifat resistif, induktif dan capasitif

Beban resistif, 

–Contoh: Lampu pijar, seterika listrik, kompor listrik –Unsur rangkaian yg. dominan: resistif –Tegangan dan arusnya sefasa :•Beda fasa =0•Faktor daya (p.f atau cos = 1)

 •Beban induktif, misal. lampu TL, motor listrik

–Unsur rangkaian yang dominan: induktif –Arus terbelakang terhadap tegangannya:•Beda fasa: 0<  <90 0<cos < 1 ;  sifat lagging 

•Beban kapasitif, misal. TV, Aki/batere 

–Unsur rangkaian yang dominan: kapasitif –Arus mendahului tegangannya:•Beda fasa: -90 <  < 0 •0 < cos < 1 ;  sifat leading    

Sifat-sifat beban listrik resistif, induktif, dan capasitif pada rangkaian AC

Sistem rangkaian listrik AC memiliki karakteristik yang berbeda dengan rangkaian DC. Kita mengenal rangkaian listrik AC merupakan jaringan distribusi yang luas yang menghubungkan antara pembangkit tenaga listrik dengan beban-beban listrik seperti rumah-rumah, perindustrian, perkotaan, rumah sakit, dan lain sebagainya. Hal ini tentu sangat berbeda dengan jaringan listrik DC yang kita kenal, yakni yang berukuran kecil-kecil seperti rangkaian elektronik pada televisi, DVD player, atau juga smartphone. Perbedaan penggunaan listrik AC dan DC tersebut karena untuk mendistribusikan listrik dari pembangkit ke daerah yang jauh jaraknya dibutuhkan nilai tegangan listrik yang tinggi untuk mengurangi kerugian distribusi, dan pembangkitan listrik tegangan tinggi lebih mudah dilakukan pada listrik bolak-balik. Sedangkan untuk membangkitkan voltase sangat tinggi pada listrik DC dibutuhkan biaya yang jauh lebih mahal daripada listrik AC. 

Jaringan pada listrik AC memiliki tiga jenis beban listrik yang harus ditopang oleh

pembangkit listrik. Ketiga beban tersebut yaitu beban resistif, beban induktif, dan beban

kapasitif. Ketiganya memiliki karakteristik yang berbeda satu sama lainnya. 

Beban Resistif

Beban resistif dihasilkan oleh alat-alat listrik yang bersifat murni tahanan (resistor) seperti

pada elemen pemanas dan lampu pijar. Beban resistif ini memiliki sifat yang “pasif”, dimana

ia tidak mampu memproduksi energi listrik, dan justru menjadi konsumen energi listrik.

Resistor bersifat menghalangi aliran elektron yang melewatinya (dengan jalan menurunkan

tegangan listrik yang mengalir), sehingga mengakibatkan terkonversinya energi listrik

menjadi panas. Dengan sifat demikian, resistor tidak akan merubah sifat-sifat listrik AC yang

mengalirinya. Gelombang arus dan tegangan listrik yang melewati resistor akan selalu

bersamaan membentuk bukit dan lembah. Dengan kata lain, beban resistif tidak akan

menggeser posisi gelombang arus maupun tegangan listrik AC.  

Gelombang Sinusoidal Beban Resistif Listrik AC

Nampak pada grafik di atas, karena gelombang tegangan dan arus listrik berada pada fase

yang sama maka nilai dari daya listrik akan selalu positif. Inilah mengapa beban resistif

murni akan selalu ditopang oleh 100% daya nyata. 

CATATAN:

Karakteristik Beban AC

Dalam sistem listrik arus  bolak-balik, jenis beban dapat diklasifikasikan menjadi 3 macam, yaitu :

1. Beban resistif (R)2. Beban induktif (L)3. 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)

Gambar 1 Rangkaian Resistif Gelombang AC

Gambar 2 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

Gambar 3 Rangkaian Induktif Gelombang AC

Gambar 4 Grafik Arus dan Tegangan Pada Beban Induktif

Untuk menghitung besarnya rektansi induktif (XL), dapat digunakan 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)

φ = sudut antara arus dan tegangan

Gambar 5 Rangkaian Kapasitif Gelombang AC

Gambar 6 Grafik Arus dan Tegangan Pada Beban Kapasitif

Untuk menghitung besarnya rektansi kapasitif (XC), dapat digunakan rumus :

Dengan :

XL = reaktansi kapasitif

f  = frekuensi

C  = kapasitansi (Farad)

Sifat-sifat beban listrik resistif, induktif, dan capasitif pada rangkaian DC