FAKTOR 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. Apakah sebenarnya

yang dimaksud dengan faktor daya? Tulisan ini akan membahas secara ringkas tentang faktor

daya.

Pada pembahasan kali ini, asumsi yang digunakan adalah sistem listrik menggunakan

sumber tegangan berbentuk sinusoidal murni dan beban linier. Beban linier adalah beban

yang menghasilkan bentuk arus sama dengan bentuk tegangan. Pada kasus sumber tegangan

berbentuk sinusoidal murni, beban linier mengakibatkan arus yang mengalir pada jaringan

juga berbentuk sinusoidal murni. Beban linier dapat diklasifikasikan menjadi 4

macam, beban resistif, dicirikan dengan arus yang sefasa dengan tegangan; beban induktif,

dicirikan dengan arus yang tertinggal terhadap tegangan sebesar ; beban kapasitif,

dicirikan dengan arus yang mendahului terhadap tegangan sebesar , dan beban yang

merupakan kombinasi dari tiga jenis tersebut, dicirikan dengan arus yang

tertinggal/mendahului tegangan sebesar sudut, katakan, . Gambar 1 menunjukkan tegangan

dan arus pada berbagai beban linier.

Perbaikan Faktor Daya Page 1

Gambar 1. Tegangan, arus, daya, pada berbagai jenis beban linier.

Seperti kita tahu, 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), satuanvolt-

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 (W) 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 reaktif tidak didiskusikan saat ini. Beban bersifat resistif hanya mengonsumsi daya

aktif; beban bersifat induktif hanya mengonsumsi daya reaktif; dan beban bersifat kapasitif

hanya memberikan daya reaktif.

Untuk memahami istilah “daya termanfaatkan” dan “daya tidak termanfaatkan”,

analogi ditunjukkan pada Gambar 2. 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 yang “bermanfaat” pada kasus ini hanyalah bagian gaya yang mendatar sedangkan

bagian gaya yang tegak lurus “tidak bermanfaat”. Dengan kata lain, tidak semua gaya yang

Perbaikan Faktor Daya Page 2

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. Analogi: Usaha untuk menggerakkan kereta ke arah kiri.

Sama halnya dengan listrik, bergantung pada kondisi jaringan, daya tampak yang

diberikan oleh sumber tidak semuanya bisa dimanfaatkan oleh konsumen 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 3 memberikan gambaran yang lebih jelas. Daya tampak

(S) terdiri dari daya aktif (P) dan daya reaktif (Q). Antara S dan P dipisahkan oleh sudut ,

yang merupakan sudut yang sama dengan sudut antara tegangan dan arus yang telah

disebutkan di awal. Rasio antara P dengan S tidak lain adalah nilai cosinus dari sudut .

Apabila kita berusaha untuk membuat sudut semakin kecil maka S akan semakin mendekat

ke P artinya besarnya P akan mendekati besarnya S. Pada kasus ekstrim dimana

, , artinya semua daya tampak yang diberikan sumber dapat kita manfaatkan

sebagai daya aktif, sebaliknya , artinya semua daya tampak yang

diberikan sumber tidak dapat kita manfaatkan dan menjadi daya reaktif di jaringan saja.

Perbaikan Faktor Daya Page 3

Gambar 3. Segitiga daya

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, faktor daya juga menunjukkan “besar pemanfaatan” dari

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.

Baik penyedia layanan maupun konsumen berupaya untuk membuat jaringannya

memiliki faktor daya yang bagus (mendekati 1). Bagi penyedia layanan, jaringan dengan

faktor daya yang jelek mengakibatkan dia harus menghasilkan daya yang lebih besar untuk

memenuhi daya aktif yang diminta oleh para konsumen. Apabila konsumen didominasi oleh

konsumen jenis residensial maka mereka hanya membayar sejumlah daya aktif yang terpakai

saja, artinya penyedia layanan harus menanggung sendiri biaya yang hanya menjadi daya

reaktif tanpa mendapatkan kompensasi uang dari konsumen. Sebaliknya bagi konsumen skala

besar atau industri, faktor daya yang baik menjadi keharusan karena beberapa penyedia

layanan kadang membebankan pemakaian daya aktif dan daya reaktif (atau memberikan

denda faktor daya) tentu saja konsumen tidak akan mau membayar mahal untuk daya yang

“tidak termanfaatkan” bagi mereka.

Perbaikan Faktor Daya Page 4

Penggunaan Kapasitor Pada Sistem Distribusi

Rangkaian sistem daya yang bersifat kapasitif seperti terdapatnya kapasitor bank

dalam jaringan yang gunanya yaitu untuk memperbaiki tegangan sistem dan memperkecil

faktor daya (cos phi ) dan memperkecil rugi-rugi.

Kompensasi Lebih

Biasanya, ukuran dari kapasitor seri dipilih sedemikian rupa, sehingga reaktansi

kapasitif dari kapasitor lebih kecil dari reaktansi induktif dari saluran. Akan tetapi dalam hal-

hal tertentu (tahanan dari saluran lebih besar dari reaktansinya), dipakai reaktansi

kapasitifnya lebih besar terhadap reaktansi induktif saluran, sehingga jatuh

tegangannya.Keadaan seperti ini disebut kompensasi lebih (over compensation).

Kapasitor Bank Pada Sistem Tenaga Listrik

Beban-beban yang tersambung pada saluran tenaga listrik sebagian besar adalah

beban induktif, dimana beban-beban induktif ini menyebabkan pemakaian daya semu

menjadi berlebih dan tegangan pada jaringan menjadi turun. Hal tersebut disebabkan

turunnya faktor daya pada jaringan, yang disebabkan oleh beban tersebut.

Begitu juga beban-beban/pelanggan listrik yang mempunyai daya besar yang

mempunyai beban induktif dapat mengurangi faktor daya sehingga pemakaian daya semu

sangat berlebihan, hal ini sangat merugikan beban/pelanggan tersebut.

Kapasitor, dapat membangkitkan daya reaktif kapasitif yang dibutuhkan untuk

mengkompensir daya reaktif induktif dari beban, pemasangannya dapat dilakukan pada

tegangan menengah maupun tegangan rendah.

Konstruksi Dasar Kapasitor Bank

Bila dilihat pada penampilannya, kapasitor tersebut merupakan peralatan yang terdiri

dari dua buah pelat metal yang dipisahkan satu sama lain dengan bahan isolasi. Bagian

penghantar biasanya dibuat dari lapisan alumunium murni atau semprotan logam. Untuk

semua kapasitor yang berdielektrik kertas, pada umumnya digunakan askarel sebagai

pemadat. Dalam prakteknya, kapsitor ini di desain dapat menahan kuat medan berkisar 15 kV

Perbaikan Faktor Daya Page 5

per centi meter. Rugi dayanya berkisar antara 2,4-3,5 Watt/kVAr. Lapisan kertas tipis/tissue

tersebut ketebalannya sekitar 10-16 mm.

Kombinasi antara keduanya digulung berbentuk silinder, biasanya untuk kapasitor

daya beberapa silinder tersebut dipadatkan dalam bentuk segi empat dan dimasukkan dalam

selubung/casing kapasitor.

Langkah-Langkah Mengatasi Harmonik-harmonik

Harmonik merupakan fenomena yang bisa timbul akibat bekerjanya suatu peralatan

elektronik yang dipakai oleh masyarakat modern, misalnya : komputer dan peralatan

bantunya, motor listrik berpengaturan kecepatan, lampu hemat energi yang menggunakan

electronic ballast dan peralatan elektronik lainnya.

Ditinjau dari pengaruh negatip arus harmonik yang timbul pada komponen-komponen

sistem distribusi tenaga listrik seperti yang diilustrasikan pada Gambar 3.5. berikut, maka

secara sistematis pengaruh arus harmonik ini dapat diatasi pada ketiga bagian sistem tersebut.

Pertama, pengaruh negatif dari arus harmonik diatasi dibagian komponen sistem yang

merasakan langsung akibat pengaruh arus harmonik tersebut. Kedua, menekan atau

meniadakan kandungan harmonik pada media atau jala-jala sistem dan yang ketiga adalah

dengan cara menekan harmonik pada sumber arus harmonik itu sendiri.

.Penanggulangan akibat arus harmonik pada komponen sistem yang langsung merasakan

akibat arus harmonik tersebut dapat dengan mudah dilakukan. LCSE (Liebert Customer

Service Engineering) dan CBEMA (Computer and Busines Equipment Manufacturers

Association) merekomendasikan penanggulangan masalah ini dengan cara “derating” trafo

dan generator, atau dengan membebani trafo dan generator dibawah rating nominalnya, dan

juga dengan cara “memperbesar ukuran kawat netral” atau menggunakan beberapa kawat

konduktor netral yang terpisah untuk beban-beban nonlinier. Cara mengatasi arus harmonik

dengan cara derating tersebut hanya bersifat sementara, karena tidak menghilangkan atau

menekan arus harmonik. Karena dengan menggunakan cara derating hanya akan

memperkecil efisiensi generator dan trafo. Untuk peralatan-peralatan listrik yang telah

terpasang, sangat tidak mungkin melakukan pemisahan kawat-kawat konduktor netralnya.

Jadi, mengatasi akibat pengaruh harmonik dengan cara derating bukanlah suatu cara yang

efektif, karena tidak dapat menghilangkan atau menekan kandungan arus harmonik.

Usaha yang umum dilakukan untuk menanggulangi permasalahan harmonik di sistem

distribusi tenaga listrik adalah dengan cara penekanan arus harmonik di media atau di jala-

Perbaikan Faktor Daya Page 6

jala sistem dengan menggunakan filter pasif LC atau filter daya aktif. Dengan menggunakan

filter ini, arus harmonik yang dibangkitkan oleh beban-beban nonlinier tidak sampai mengalir

ke berbagai komponen sistem lainnya, sehingga pengaruh buruk dari arus harmonik tersebut

terhadap komponen sistem yang bersangkutan tidak terjadi.

Usaha lain yang dapat dilakukan dalam upaya penekanan arus harmonik adalah

dengan cara menghilangkan atau menekan harmonik tersebut pada sumbernya. Cara ini dapat

ditempuh apabila seluruh beban nonlinier menggunakan penyearah-penyearah PWM yang

dapat menghasilkan arus masukkannya sinusoidal dan faktor daya mendekati satu, atau dapat

juga dengan menggunakan penyearah multi pulsa seperti penyearah 12 pulsa, 18 pulsa, 24

pulsa dan seterusnya. Namun penyelesaian dengan cara ini mengharuskan adanya

penggantian semua penyearah yang telah dipasang pada beban-beban nonlinier tersebut,

akibatnya cara ini menjadi tidak praktis dan mahal. Cara ini mungkin efektif untuk instalasi

baru, yaitu dengan memberikan spesifikasi peralatan yang lebih baik.

CARA-CARA MEPERBAIKI FAKTOR DAYA

Kapasitor untuk Memperbaiki Faktor Daya

Faktor daya dapat diperbaiki dengan memasang kapasitor pengkoreksi faktor

dayapada sistim distribusi listrik/instalasi listrik di pabrik/industri. Kapasitor bertindak

sebagai pembangkit daya reaktif dan oleh karenanya akan mengurangi jumlah daya reaktif,

juga daya semu yang dihasilkan oleh bagian utilitas.

Kapasitor Daya

Kapasitor daya merupakan peralatan listrik yang terdiri dari dua buah pelat yang satu

sama lain dipisahkan dengan bahan isolasi. Sistem penghantarnya biasanya terbuat dari

almunium murni atau semprotan logam, sistem dieletriknya memakai kertas biasanya

diimpregnasi dengan bahan minyak, bahan minyak ini pada awalnya digunakannya pada

kapasitor, dengan perkembangan-perkembangan teknik yang dicapai maka sebagai bahan

impregnasi sekarang banyak memakai clopen, bahan ini mempunyai keuntungan, antara lain:

kekuatan dielektrik yang tinggi untuk menahan tekanan tegangan, tidak mudah terbakar,

konstanta dieletrik yang tinggi untuk memberikan kapasitansi yang lebih tinggi atau kVAr

persatuan volume, rugi-rugi dielektrik yang rendah. Pemasangan kapasitor dapat dilakukan di

jaringan distribusi maupun di beban sisi tegangan menengah atau sisi tegangan rendah.

Perbaikan Faktor Daya Page 7

KOMPONEN-KOMPONEN UTAMA YANG TERDAPAT PADA PANEL

KAPASITOR:

1. Main switch / load Break switch

Main switch ini sebagai peralatan kontrol dan isolasi jika ada pemeliharaan panel .

Sedangkan untuk pengaman kabel / instalasi sudah tersedia disisi atasnya (dari) MDP.Mains

switch atau lebih dikenal load break switch adalah peralatan pemutus dan penyambung yang

sifatnya on load yakni dapat diputus dan disambung dalam keadaan berbeban, berbeda

dengan on-off switch model knife yang hanya dioperasikan pada saat tidak berbeban .

Untuk menentukan kapasitas yang dipakai dengan perhitungan minimal 25 % lebih besar dari

perhitungan KVar terpasang dari sebagai contoh :

Jika daya kvar terpasang 400 Kvar dengan arus 600 Ampere , maka pilihan kita berdasarkan

600 A + 25 % = 757 Ampere yang dipakai size 800 Ampere.

2. Kapasitor Breaker.

Kapasitor Breaker digunkakan untuk mengamankan instalasi kabel dari breaker ke

Kapasitor bank dan juga kapasitor itu sendiri. Kapasitas breaker yang digunakan sebesar 1,5

kali dari arus nominal dengan I m = 10 x Ir.

Untuk menghitung besarnya arus dapat digunakan rumus : I n = Qc / 3 . VL

Sebagai contoh : masing masing steps dari 10 steps besarnya 20 Kvar maka dengan

menggunakan rumus diatas didapat besarnya arus sebesar 29 ampere , maka pemilihan

kapasitas breaker sebesar 29 + 50 % = 43 A atau yang dipakai 40 Ampere.

Selain breaker dapat pula digunakan Fuse, Pemakaian Fuse ini sebenarnya lebih baik

karena respon dari kondisi over current dan Short circuit lebih baik namun tidak efisien

dalam pengoperasian jika dalam kondisi putus harus selalu ada penggantian fuse. Jika

memakai fuse perhitungannya juga sama dengan pemakaian breaker.

3. Magnetic Contactor

Magnetic contactor diperlukan sebagai Peralatan kontrol.Beban kapasitor mempunyai

arus puncak yang tinggi , lebih tinggi dari beban motor. Untuk pemilihan magnetic contactor

minimal 10 % lebih tinggi dari arus nominal ( pada AC 3 dengan beban induktif/kapasitif).

Pemilihan magnetic dengan range ampere lebih tinggi akan lebih baik sehingga umur

pemakaian magnetic contactor lebih lama.

Perbaikan Faktor Daya Page 8

4. Kapasitor Bank

Kapasitor bank adalah peralatan listrik yang mempunyai sifat kapasitif..yang akan

berfungsi sebagai penyeimbang sifat induktif. Kapasitas kapasitor dari ukuran 5 KVar sampai

60 Kvar. Dari tegangan kerja 230 V sampai 525 Volt atau Kapasitor Bankadalah sekumpulan

beberapa kapasitor yang disambung secara parallel untuk mendapatkan kapasitas kapasitif

tertentu. Besaran yang sering dipakai adalah Kvar (Kilovolt ampere reaktif) meskipun

didalamnya terkandung / tercantum besaran kapasitansi yaitu Farad atau microfarad.

Kapasitor ini mempunyai sifat listrik yang kapasitif (leading). Sehingga mempunyai sifat

mengurangi / menghilangkan terhadap sifat induktif (leaging)

5. Reactive Power Regulator

Peralatan ini berfungsi untuk mengatur kerja kontaktor agar daya reaktif yang akan

disupply ke jaringan/ system dapat bekerja sesuai kapasitas yang dibutuhkan. Dengan acuan

pembacaan besaran arus dan tegangan pada sisi utama Breaker maka daya reaktif yang

dibutuhkan dapat terbaca dan regulator inilah yang akan mengatur kapan dan berapa daya

reaktif yang diperlukan. Peralatan ini mempunyai bermacam macam steps dari 6 steps , 12

steps sampai 18 steps.

Peralatan tambahan yang biasa digunakan pada panel kapasitor antara lain:

- Push button on dan push button off yang berfungsi mengoperasikan magnetic contactor

secara manual.

- Selektor auto – off – manual yang berfungsi memilih system operasional auto dari modul

atau manual dari push button.

- Exhaust fan + thermostat yang berfungsi mengatur ambeint temperature (suhu udara sekitar)

dalam ruang panel kapasitor. Karena kapasitor, kontaktor dan kabel penghantar mempunyai

disipasi daya panas yang besar maka temperature ruang panel meningkat.setelah setting dari

thermostat terlampaui maka exhust fan akan otomatis berhenti.

Perbaikan Faktor Daya Page 9

METODA PEMASANGAN INSTALASI KAPASITOR

Kapasitor Shunt (Paralel)

Kapasitor shunt adalah kapasitor yang dipasang secara paralel dengan beban.

Kapasitor shunt mencatu daya reaktif atau arus yang menentang komponen arus beban

induktif. Kegunaan dari kapasitor shunt, antara lain : perbaikan tegangan dan perbaikan

faktor daya.

Beban-beban yang mempunyai daya besar sering dijumpai turunnya faktor daya

(cos?) karena pemakaian listriknya dipergunakan untuk motor-motor induksi dan penerangan

yang mempergunakan lampu TL sehingga faktor daya menjadi turun, hal ini sangat

merugikan bagi konsumen dimana sesuai peraturan Tarif Dasar Listrik bahwa faktor

daya<0,85, konsumen tersebut disamping membayar biaya pemakaian dan biaya beban juga

membayar biaya kVArh, untuk mengurangi/menghilangkan biaya kVArh dipasanglah

kapasitor shunt di sisi beban.Jika kapasitor shunt ditempatkan di jaringan distribusi atau di

beban, jatuh tegangan dapat diperbaiki

Kapasitor Seri

Kapasitor seri yaitu kapasitor yang dihubungkan secara seri dengan saluran,

pemakaiannya amat dibatasi pada saluran distribusi juga transmisi. Kegunanan yang paling

utama dari kapasitor seri adalah mengkompensir reaktansi induktif daripada jaringan

distribusi sehingga dapat mengurangi tegangan jatuh disisi penerima. Karena peralatan

pengamannya cukup rumit, jadi secara umum dapat dikatakan bahwa biaya untuk

pemasangan kapasitor seri lebih mahal dibandingkan biaya pemasangan kapasitor paralel.

Biasanya juga, kapasitor seri didisain untuk daya yang lebih besar daripada kapasitor shunt,

guna mengatasi perkembangan beban kelak di kemudian hari.

kapasitor seri mengkompensir reaktansi induktif. Dengan kata lain kapasitor seri

adalah reaktansi negatif (kapasitif) yang dihubungkan seri dengan reaktansi positif (induktif)

yang memungkinkan dapat mengkompensir sebagian atau seluruhnya. Oleh karena itu efek

pertama dari kapasitor seri adalah meminimumkan atau menekan jatuh tegangan yang

disebabkan oleh reaktansi induktif dari sirkuit. Pada saat yang sama kapasitor seri ini dapat

dipertimbangkan sebagai penaik tegangan dan memperbaiki faktor daya. Oleh karena itu

kapasitor seri tersebut dapat digunakan sebagai penaik tegangan otomatis yang sebanding

dengan pertumbuhan beban. Selanjutnya pemakaian kapasitor-seri pengaruhnya terhadap

naiknya tegangan lebih besar dibandingkan kapasitor shunt untuk faktor-daya yang rendah.

Perbaikan Faktor Daya Page 10

kapasitor seri mengkompensir reaktansi induktif. Dengan kata lain, kapasitor seri

adalah reaktansi negatif (kapasitif) yang mengkompensir sebagian atau seluruhnya. Oleh

karena itu efek-efek pertama dari kapasitor seri adalah menekan jatuh tegangan yang

disebabkan oleh penaik tegangan dan digunakan sebagai penaik tegangan otomatis yang

sebanding dengan pertumbuhan beban.

Global compensation

Dengan metode ini kapasitor dipasang di induk panel ( MDP )

Arus yang turun dari pemasangan model ini hanya di penghantar antara panel MDP dan

transformator. Sedangkan arus yang lewat setelah MDP tidak turun dengan demikian rugi

akibat disipasi panas pada penghantar setelah MDP tidak terpengaruh. Terlebih instalasi

tenaga dengan penghantar yang cukup panjang Delta Voltagenya masih cukup besar.

Sectoral Compensation

Dengan metoda ini kapasitor yang terdiri dari beberapa panel kapasitor dipasang

dipanel SDP. Cara ini cocok diterapkan pada industri dengan kapasitas beban terpasang besar

sampai ribuan kva dan terlebih jarak antara panel MDP dan SDP cukup berjauhan.

Individual Compensation

Dengan metoda ini kapasitor langsung dipasang pada masing masing beban

khususnya yang mempunyai daya yang besar. Cara ini sebenarnya lebih efektif dan lebih baik

dari segi teknisnya. Namun ada kekurangan nya yaitu harus menyediakan ruang atau tempat

khusus untuk meletakkan kapasitor tersebut sehingga mengurangi nilai estetika. Disamping

itu jika mesin yang dipasang sampai ratusan buah berarti total cost yang di perlukan lebih

besar dari metode diatas

Perbaikan Faktor Daya Page 11

CONTOH SOAL :

Contoh 1.

Sebuah pabrik kimia memasang sebuah trafo 1500 kVA. Kebutuhan parik pada

mulanya 1160 kVA dengan faktor daya 0,70. Persentase pembebanan trafo sekitar 78 persen

(1160/1500 = 77.3 persen). Untuk memperbaiki faktor daya dan untuk mencegah denda oleh

pemasok listrik, pabrik menambahkan sekitar 410 kVAr pada beban motor. Hal ini

meningkatkan faktor daya hingga 0,89, dan mengurangi kVA yang diperlukan menjadi 913

kVA, yang merupakan penjumlahan vektor kW dankVAr. Trafo 1500 kVA kemudian hanya

berbeban 60 persen dari kapasitasnya. Sehingga pabrik akan dapat menambah beban pada

trafonya dimasa mendatang.

Contoh 2.

Sekelompok lampu pijar dengan tegangan 220V/58 W, digabungkan dengan 12 lampu

TL 11 W, ada 30 buah lampu pijar dan lampu TL. Faktor daya terukur sebesar cos alpha1=

0,5. Hitunglah daya semu dari beban dan besarnya arus I1 sebelum kompensasi, Jika

diinginkan faktor kerja menjadi cos alpha2=0,9. hitung besarnya arus I2 (setelah

kompensasi).

a) Besarnya daya lampu gabungan

PG = (58 W x 18) + (11 W x 12) = 1176 watt = 1,176 kW

Cos phi1 = PG/S1 ->> S1 = Pg/Cos phi1 = 1,176kW/0,5 = 2,352 kVA.

I1 = S1/U = 2,352 kVA/220 V = 10,69 ampere (A)--> sebelum kompensasi

b) besarnya daya setelah kompensasi (cos phi = 0,9)

S2 = PG/Cos phi2 = 1,176 kW/0,9 = 1,306 kVA

maka I2 = S2/U= 1,306 kVA/220 V = 5,94 A --> setelah kompensasi

Perbaikan Faktor Daya Page 12

Contoh 3:

Wattmeter membaca daya aktif; dan ammeter membaca arus beban.

Pertama kita perlu mengetahui daya nyata dalam KVA. Kita dapat mengetahuinya dengan

mengalikan tegangan dan arus listrik.

S = V . I

S = 220 . 11,5

S = 2,53 KVA

Seperti yang kita lihat, daya nyata 2,53 KVA merupakan daya yang jauh lebih besar

dari daya aktif yang hanya 1,6 KW. Hal ini mengatakan kalau faktor daya di sirkuit ini begitu

jelek atau buruk (secara substansial jauh kurang dari 1). Sekarang kita bisa menghitung

berapa faktor daya pada beban ini dengan membagi daya aktif dengan daya nyata.

Faktor daya = P/S

Faktor daya = 1,6/ 2,53

Faktor daya = 0,63

Perbaikan Faktor Daya Page 13

Kita bisa menggambar segitiga daya untuk menghitung daya reaktif pada beban ini.

gambar. segitiga daya

Daya reaktif dapat dihitung dari daya aktif dan daya nyata.

Kita bisa menghitungnya dengan rumus phytagoras.

Daya reaktif = √(Daya nyata)2 – (Daya aktif)2

Q = 1,96 KVAR

Jika beban ini adalah beban induktif maka ini berarti faktor daya lagging atau arus

tertinggal dari tegangan. Dan untuk memperbaikinya kita harus memasang kapasitor secara

pararel. kita sudah tahu besarnya jumlah daya reaktif (1,96 KVAR), sekarang kita bisa

menghitung ukuran kapasitor yang diperlukan untuk memperbaiki faktor daya.

Q = V2 / X

X = V2 / Q

X = 2202/1,96

X = 24,694 Ω

Xc = 1/ 2πfC dengan: Xc = Reaktansi kapasitif

C = 1/ 2πfXc f = Frekuensi

C = 1/ 2π (50 hz) . (24,694) C = Kapasitansi kapasitor

C = 128 µF

Perbaikan Faktor Daya Page 14

Kita dapat menempatkan kapasitor dengan ukuran tersebut secara pararel dalam

rangkaian. 128 µF memiliki reaktansi kapasitif sebesar 24,880 dengan arus sebesar 8,842 A.

Dan daya reaktif kapasitif sebesar 1,945 KVAR. Daya reaktif kapasitor ini secara langsung

akan mengurangi daya reaktif induktif dari beban, Sehingga :

Daya reaktif induktif (KVAR) – Daya reaktif kapasitif (KVAR) = Total daya reaktif (KVAR)

1,960 KVAR – 1,945 KVAR = 15 VAR

Berikut ini gambar segitiga daya sebelum dan sesudah diberi kapasitor.

Perbaikan Faktor Daya Page 15

Daya nyata yang baru dapat dihitung dengan daya aktif dan daya reaktif yang baru.

Dengan menggunakan rumus phytagoras.

Daya nyata = √(Daya reaktif)2 + (Daya aktif)2

Daya nyata(S) = 1,60007 KVA

Hasil setelah faktor daya diperbaiki (1,6 KW / 1,60007) atau faktor daya sama dengan

0,99995. Dan arus baru yang dihasilkan setelah memperbaiki faktor daya (1,60007 / 220)

sama dengan 7,23 A. Sebuah perbaikan faktor daya yang sangat baik, bukan ? dari arus mula-

mula 11,5 A dan setelah diperbaiki menjadi 7,23 A. Pengurangan arus ini akan mengurangi

panas pada kabel rangkaian, dan itu berarti efisiensi sistem yang lebih besar, dengan kata lain

bisa mengurangi daya yang terbuang.

Perbaikan Faktor Daya Page 16

KEUNTUNGAN PERBAIKAN FAKTOR DAYA DENGAN PENAMBAHAN

KAPASITOR

1. Bagi Konsumen, khususnya perusahaan atau industri:

• Diperlukan hanya sekali investasi untuk pembelian dan pemasangan kapasitor dan tidak ada

biaya terus menerus.

• Mengurangi biaya listrik bagi perusahaan, sebab:

(a) daya reaktif (kVAR) tidak lagi dipasok oleh perusahaan utilitas sehingga kebutuhan

total(kVA) berkurang

(b) nilai denda yang dibayar jika beroperasi pada faktor daya rendah dapat dihindarkan.

• Mengurangi kehilangan distribusi (kWh) dalam jaringan/instalasi pabrik.

• Tingkat tegangan pada beban akhir meningkat sehingga meningkatkan kinerja motor.

2. Bagi utilitas pemasok listrik

• Komponen reaktif pada jaringan dan arus total pada sistim ujung akhir berkurang.

• Kehilangan daya I kwadrat R dalam sistim berkurang karena penurunan arus.

• Kemampuan kapasitas jaringan distribusi listrik meningkat, mengurangi kebutuhan untuk

memasang kapasitas tambahan.

Perbaikan Faktor Daya Page 17