Tsalas Ahyar R10506134018

Kelas C

Manajemen Energi Pada Beban Motor Listrik

“Memperbaiki Faktor Daya Sebagai Upaya Penghematan Energi”

Motor Listrik memiliki pengaruh yang besar terhadap jumlah total

pemakaian listrik, terutama di sektor industri. Pada umumnya motor yang

digunakan untuk keperluan industri adalah motor-motor yang efisiensinya tidak

tinggi, sehingga banyak kerugian pada rangkaian magnetisasi saat berbeban

ringan. Salah satu penyebab terjadi nya pemborosan pada beban motor adalah

karena rendahnya faktor daya. Faktor daya yang rendah ini mungkin disebabkan

oleh sumber listriknya yaitu faktor dayanya memang rendah, atau penggunaan

peralatan induktif atau magnetik,misalnya motor induksi, transformator dll.

Semakin rendah faktor daya akan semakin merugikan industri itu sendiri, karena

akan menurunkan kapasitas sistem distribusi, yang pada gilirannya akan

menimbulkan drop tegangan berlebihan dan rugi-rugi sistem, sedang ada trafo

akan terjadi pemanasan yang berlebihan.

Salah satu jenis motor yang digunakan sebagai penggerak utama dalam

industri adalah jenis motor induksi. Hal ini karena motor induksi rancangannya

yang sederhana, murah dan mudah didapat, dan dapat langsung disambungkan ke

sumber daya listrik AC. Faktor daya motor induksi yang rendah akan sangat

merugikan konsumen terutama kalangan industri sebagai pengguna terbesar. Bagi

industri kondisi faktor daya rendah tak dapat dihindari karena beban motor yang

bervariasi. Motor induksi dengan beban penuh dapat memberikan faktor daya

tinggi, namun pada saat motor berbeban rendah faktor dayanya akan turun hingga

dapat mencapai 0,3.

Faktor daya yang rendah disamping menimbulkan rugi-rugi pada saluran

dan transformator juga berakibat adanya pemakaian kVAr yang cukup besar

sehingga bisa saja medapatkan penalty faktor dari PLN. Apabila motor

dioperasikan dengan faktor daya rendah maka secara teoritis sistem dengan pf

yang rendah akan menyebabkan arus yang dibutuhkan menjadi besar. Hal ini akan

menyebabkan rugi-rugi daya (daya reaktif) dan jatuh tegangan menjadi besar.

Tsalas Ahyar R10506134018

Kelas C

Cara Memperbaiki Faktor Daya Beban Motor Listrik

Salah satu cara untuk memperbaiki faktor daya adalah dengan

penambahan kapasitor. Besarnya nilai kapasitor tergantung pada daya reaktif yang

ditarik oleh motor. Nilai kapasitor tidak boleh melebihi 90% dari daya reaktif

motor tanpa beban, sebab kapasitor yang nilainya terlalu tinggi dapat

mengakibatkan tingginya tegangan kerja. Hasil penelitian menunjukkan bahwa

dengan pemasangan kapasitor 1 µF dapat perbaikan faktor daya hingga mencapai

0,93. Perbaikan faktor daya hanya efektif pada beban kurang dari 50% dari beban

normal.

Kapasitor yang akan digunakan untuk meperbesar faktor daya dipasang

paralel dengan rangkaian beban. Bila rangkaian itu diberi tegangan maka elektron

akan mengalir masuk ke kapasitor. Pada saat kapasitor penuh dengan muatan

elektron maka tegangan akan berubah. Kemudian elektron akan keluar dari

kapasitor dan mengalir ke dalam rangkaian yang memerlukannya, dengan

demikian pada saat itu kapasitor membangkitkan daya reaktif. Bila tegangan yang

berubah itu kembali normal, maka kapasitor akan menyimpan kembali elektron.

Pada saat kapasitor mengeluarkan elektron (Ic) berarti kapasitor menyuplai daya

reaktif ke beban. Kerena beban bersifat induktif (+) sedangkan daya reaktif

bersifat kapasitif (-) akibatnya daya reaktif akan menjadi kecil.

Komponen-komponen utama yang terdapat pada panel kapasitor antara

lain:

1. Main switch / load Break switch.

2. Kapasitor Breaker

3. Magnetic Contactor

5. Kapasitor Bank

6. Reactive Power Regulator

Tsalas Ahyar R10506134018

Kelas C

Pengujian motor untuk mengetahui besarnya nilai faktor daya :

Untuk mengetahui perbandingan antara beban yang tidak dipasang

kapasitor dengan yang dipasang kapasitor pada sebuah industri sekaligus untuk

mengatahui peningkatan faktor daya maka dilakukan pengujian sebagai berikut

Gambar. Skema pengujian motor

Untuk mengetahui faktor daya motor induksi pengujian dilakukan dalam

dua tahap, yaitu pengujian motor tanpa kapasitor dan dengan kapasitor. Tahap

pertama pengujian motor tanpa kapasitor dilakukan untuk mengetahui besaran-

besaran yang diperlukan untuk perhitungan penentuan nilai kapasitor. Pengamatan

meliputi besar arus, tegangan kerja, daya kerja motor, dan putaran. Lalu hasil

pengamatan tersebut dicatat. Pengujian tahap kedua adalah pengujian motor

dengan kapasitor yang dilakukan untuk mengetahui besarannya perbaikan faktor

daya setelah pemasangan kapasitor. Pengamatan meliputi besar arus, tegangan

kerja, daya kerja motor, dan putaran. Data pengamatan dari pengujian kedua

dibandingkan dengan data pengujian pertama sehingga akan diketahui perbedaan

nilai faktor daya antara motor yang dipasang dan tidak dipasang kapasitor.

Tsalas Ahyar R10506134018

Kelas C

Grafik. Hubungan antara faktor daya dengan beban

Grafik diatas merupakan contoh dari perbandingan antara beban yang

tidak dipasang kapasitor dengan yang dipasang kapasitor pada sebuah industri.

Ketika dilakukan pemasangan kapasitor, maka faktor daya nya akan meningkat

mendekati 1.

Contoh perhitungan

Analisis Perhitungan Faktor Daya Beban Motor

Contoh Permasalahan

Pada sebuah pabrik terdapat motor induksi dengan beban 700 kW dengan faktor

daya 0,75. Lalu dipasang Sebuah beban mekanik tambahan 100 HP. Diharuskan

motor dapat beroperasi secara normal, tidak hanya memasok mekanik tambahan,

tetapi nilai faktor daya secara keseluruhan meningkat menjadi 0,9. Dengan

mengabaikan nilai efisiensi motor, Hitung output kW yang dibutuhkan dan input

kVA yang akan diberikan kepada motor sinkron.

Tsalas Ahyar R10506134018

Kelas C

Langkah-langkah untuk menganalisis:

1. Merubah nilai dari Hp menjadi kW, sebagai daya output dari motor

synchrounus = 746 X 100 = 74,6 kW.

2. Sebelum instalasi motor sinkron, dan sebelum penambahan beban

100HP ,maka rating KVa nya dapat dihitung 700 : 0, 75 = 933 kVA.

3. Ketika beban 100 Hp ditambahkan, konsumsi daya pabrik akan

ditingkatkan dari 700 kW menjadi 774,6 kW. Pada perhitungan daya baru

774,6 kW dan faktor daya yang diinginkan 0,9 maka diperoleh

perhitungan 774,6 : 0,9 = 860,6 kVA.

4. Dengan menggunakan perhitungan yang diperoleh diatas, maka dapat

diperoleh solusi, yaitu membandingkan daya reaktif (kVARs) dari situasi

asli dengan daya reaktif dari situasi yang sudah dimodifikasi atau

menggabungkan beban tambahan dan motor sinkron

Maka nilai dari,

Daya reaktif dari kondisi awal

= √ (933 )2− (700 )2=¿

=√870.489−490000 = 616.8 KVAR

Daya reaktif dari situasi baru

= √(860,6)2−(774,6)2=¿

¿√740.632,36−600005,16= 375.1 KVAR

kVAR dari motor sinkron

= 616.8 – 375.1 = 241.7 KVAR

kVA dari motor sinkron

= √(241.7)2+(74,6)2=¿

= √58418,89+5565,16= 252.9 KVA

Tsalas Ahyar R10506134018

Kelas C

Dari perhitungan diketahui apabila nilai faktor daya meningkat menjadi

0,9 maka akan terjadi penghematan dibanding ketika nilai faktor daya nya masih

0,75 . Hal ini bisa dilihat dari penurunan daya reaktif yang semula 616.8 KVAR

menjadi 375.1 KVAR.Dengan menggunakan data diatas, maka dapat dicari nilai

daya keseluruhan (S), yaitu

Kondisi Awal

S =√Q2+P2

=√(616.8)2+(700)2

=√380442,24+490000

=√870442,24

=932,9 kVA

Maka daya sebenarnya = 745 kw

Diamsumsikan 1 Kw seharga Rp1000; maka

745 kwh x 1000= Rp 7450000;

Kondisi Baru

S =√Q2+P2

=√(375.1)2+(774,6)2

=√140700.1+600005.16

=√740705.26

=860.6 kVA

Maka daya sebenarnya = 688 kw

Diamsumsikan 1 Kw seharga Rp1000; maka

688 kwh x 1000= Rp 6880000;

Kondisi awal dan kondisi baru memiliki beban, daya, dan factor daya yang

berbeda, tetapi dengan perbaikan factor daya dari 0.75 menjadi 0.9 nilai daya

keseluruhan (S) menjadi turun, meskipun beban bertambah. Apabila nilai S turun,

maka KWH nya pun turun, sehingga tarif yang dibayar oleh pabrik lebih rendah.

Tsalas Ahyar R10506134018

Kelas C

Kesimpulan

Faktor daya dapat diperbaiki dengan memasang kapasitor pengkoreksi

faktor dayapada sistim distribusi listrik/instalasi listrik dipabrik/industri. 

Kapasitor bertindak sebagai pembangkit daya reaktif dan oleh karenanya akan

mengurangi jumlah daya reaktif, juga daya semu yang dihasilkan oleh bagian

utilitas. Manfaat nyata perbaikan faktor daya bagi industri adalah mengurangi

biaya listrik bagi perusahaan, sebab:

Daya reaktif (kVAR) tidak lagi dipasok oleh perusahaan utilitas sehingga

kebutuhan total(kVA) berkurang

Nilai denda yang dibayar jika beroperasi pada faktor daya rendah dapat

dihindarkan.

Sumber :

M. Gotlieb Irving. 1997. Practical Electric Motor Handbook. Newnes, Linacre

House, Jordan Hill, Oxford OX2 8DP.