LABORATORIUM RANGKAIAN LISTRIKFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARAJln. Bioteknologi No.1 Kampus USU, Medan 20155

DAYA DAN FAKTOR DAYAI. TUJUAN

1. Memahami sifat-sifat suatu daya pada beban RLC

2. Memahami perhitungan faktor daya suatu beban

3. Mengetahui definisi daya dan jenis-jenis daya

4. Memahami cara menggunakan alat ukur daya

II. . TEORI DASAR

2.1. Daya

Daya adalah energi yang dikeluarkan untuk melakukan usaha. Dalam sistem tenaga listrik, daya merupakan jumlah energi yang digunakan untuk melakukan kerja atau usaha. Daya listrik biasanya dinyatakan dalam satuan Watt atau Horsepower (HP), Horsepower merupakan satuan daya listrik dimana 1 HP setara 746 Watt atau lbft/second. Sedangkan Watt merupakan unit daya listrik dimana 1 Watt memiliki daya setara dengan daya yang dihasilkan oleh perkalian arus 1 Ampere dan tegangan 1 Volt. Daya dinyatakan dalam P, Tegangan dinyatakan dalam V dan Arus dinyatakan dalam I, sehingga besarnya daya dinyatakan :

P = V x I

P = Volt x Ampere x Cos

P = Watt

Gambar 1 Arah aliran arus listrik

Ada 3 jenis daya yaitu: Daya aktif, Daya reaktif, dan Daya nyata2.2. Daya Aktif

Daya aktif (Active Power) adalah daya yang terpakai untuk melakukan energi sebenarnya. Satuan daya aktif adalah Watt. Misalnya energi panas, cahaya, mekanik dan lain lain.

P = V. I . Cos

P = 3 . VL. IL . Cos

Daya ini digunakan secara umum oleh konsumen dan dikonversikan dalam bentuk kerja.

2.3. Daya Reaktif

Daya reaktif adalah jumlah daya yang diperlukan untuk pembentukan medan magnet. Dari pembentukan medan magnet maka akan terbentuk fluks medan magnet. Contoh daya yang menimbulkan daya reaktif adalah transformator, motor, lampu pijar dan lain lain. Satuan daya reaktif adalah Var.

Q = V.I.Sin

Q = 3 . VL. IL. Sin

2.4. Daya Nyata

Daya nyata (Apparent Power) adalah daya yang dihasilkan oleh perkalian antara tegangan rms dan arus rms dalam suatu jaringan atau daya yang merupakan hasil penjumlahan trigonometri daya aktif dan daya reaktif. Satuan daya nyata adalah VA.

Gambar 2 Penjumlahan trigonometri daya aktif, reaktif dan semu

S = P + jQ, mempunyai nilai/ besar dan sudut

S = S

S = P2 + Q2

Untuk mendapatkan daya satu phasa, maka dapat diturunkan persamaannya seperti di bawah ini :

S = P + jQ

Dari gambar 2 terlihat bahwa

P = V.I Cos

Q = V. I Sin

maka :

S1 = V. I. Cos + j V. I Sin

S1 = V. I. (Cos + j Sin )

S1 = V. I. ej

S1 = V. I

S1 = V. I *

Sedangkan untuk rangkaian tiga phasa mempunyai 2 bentuk hubungan yaitu :Hubungan Wye (Y)

Gambar 3 Hubungan bintang

dimana :

VRS = VRT = VST = VL ; Tegangan antar phasa

VRN = VSN =VTN = VP ; Tegangan phasa

IR = IS = IT = IL (IP) ; Arus phasa /Arus saluran

Bila IL adalah arus saluran dan IP adalah arus phasa, maka akan berlaku hubungan :IL = IP

VL = 3 VP

Hubungan Delta ()

Gambar 4 Hubungan delta

Di mana :

IRS = IST = ITR = IP ; Arus phasa

IR = IS =IT = IL ; Arus saluran

VRS = VST = VTR = VL (VP) ; Tegangan antar phasa

Bila VL adalah tegangan antar phasa dan VP adalah tegangan phasa maka

berlaku hubungan :

VL = VP

IL = 3 . IP

Dari kedua macam rangkaian di atas, untuk mendapatkan daya tiga phasanya maka dapat digunakan rumus :

S = 3 . VL. IL

2.5. Segitiga Daya

Segitiga daya merupakan segitiga yang menggambarkan hubungan matematika antara tipetipe

daya yang berbeda (Apparent Power, Active Power dan Reactive Power) berdasarkan prinsip trigonometri.

Gambar 4 Diagram faktor daya

dimana berlaku hubungan :

S = P2 + Q2

P = S / Cos

Q = S / Sin http://staff.ui.ac.id/internal/040603019/material/activereactiveandapparentpowerpaper.pdf

2.6. Perancangan Peralatan DayaPerancangan peralatan elektronika daya dapat di bagi menjadi empat bagian :

1. Perancangan rangkaian daya2. Proteksi devais daya3. Penentuan strategi control4. Perancangan rangkaian logika dan ratingPada analisis ini devais daya di asumsikan sebagai saklar ideal kecuali di nyatakan sebelumnya, dan efek induktansi rangkaian, resistansi rangkaian, dan induktansi sumber di abaikan. Akan tetapi, pada tahap awal perancangan, analisis rangkaian yang di sederhanakan akan sangat berguna untuk memahami cara beroperasinya rangkaian dan untuk menghasilkan strategi control dan karakteristiknya.

(Muhammad H.Rashid, 1999)

2.7. Faktor Daya

Faktor daya (Cos ) dapat didefinisikan sebagai rasio perbandingan antara daya aktif (Watt) dan daya nyata (VA) yang digunakan dalam sirkuit AC atau beda sudut fasa antara V dan I yang biasanya dinyatakan dalam cos .

Faktor Daya = Daya Aktif (P) / Daya Nyata (S)

= kW / kVA

= V.I Cos / V.I

= Cos

Faktor daya mempunyai nilai range antara 0 1 dan dapat juga dinyatakan dalam persen. Faktor daya yang bagus apabila bernilai mendekati satu.

Tan = Daya Reaktif (Q) / Daya Aktif (P)

= kVAR / kW

Dalam rangkaian pada umumnya mengandung unsure resistansi dan reaktansi atau impedansi kompleks, pada kurva variasi daya pada gambar 6-8. Jika tegangan dan arusnya berbeda fase sebesar , maka dalam bentuk diagram fasor, besarnya tegangan adalah V= ZI = (Z