Perancangan Alat Ukur Pemilihan Kapasitor Bank Untuk ... phi, dan lain-lain. Mula-mula cos phi pada

download Perancangan Alat Ukur Pemilihan Kapasitor Bank Untuk ... phi, dan lain-lain. Mula-mula cos phi pada

of 12

  • date post

    28-Apr-2019
  • Category

    Documents

  • view

    224
  • download

    1

Embed Size (px)

Transcript of Perancangan Alat Ukur Pemilihan Kapasitor Bank Untuk ... phi, dan lain-lain. Mula-mula cos phi pada

406

e-ISSN : 2621-5934 p-ISSN : 2621-7112

SUBMISSION 95

Perancangan Alat Ukur Pemilihan Kapasitor Bank Untuk Memperbaiki Factor Daya Dengan Pengaplikasian Switching

Gunady Haryanto*, ST., MT, Vector Anggit Pratomo, ST, MT Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Pancasila Abstrak. Daya reaktif (Q) yang digunakan oleh beban induktif secara berlebih dapat menurunkan nilai faktor daya (cos phi). Adanya perbaikan factor daya listrik diharapkan mampu memperbaiki kualitas listrik. Untuk mendapatkan nilai factor daya hingga mendekati angka 1, perlu dilakukan perhitungan matematis secara terlebih dahulu. Besarnya nilai kapasitor yang akan digunakan tidak selalu sama dengan masing-masing beban, faktor yang dapat mempengaruhi antara lain seperti besarnya daya aktif (P) dari suatu beban, cos phi, dan lain-lain. Mula-mula cos phi pada beban diukur terlebih dahulu, apabila nilai cos phi kurang dari 0.8 dan ingin ditingkatkan mendekati 1 maka perlu dilakukannya pemasangan kapasitor. Pemasangan kapasitor atau biasa dikenal dengan istilah capacitor bank dirangkai secara parallel dan dipilih dengan bantuan proses switching (pemilihan atau pemindahan) pada kapasitor secara otomatis dikendalikan oleh mikrokontroler menggunakan relay sebagai sistem. Kata kunci: factor daya, kapasitor bank, mikrokontroler, daya aktif, switching dan relay

1. Pendahuluan

Penggunaan energi listrik dalam kapasitas besar digunakan untuk keperluan industri, perkantoran maupun kebutuhan rumah. Namun dalam penggunaan energi listrik kapasitas besar, banyak kalangan pengusaha menghadapi permasalahan. Permasalahan tersebut antara lain adanya rugi-rugi jaringan dan penurunan tegangan yang terjadi pada saluran. Penyaluran daya listrik dari pembangkit ke konsumen yang diharapkan adalah daya yang disalurkan sama dengan jumlah daya yang sampai ke konsumen. Tetapi dalam kenyataannya, daya semu (S) yang disalurkan tidak sama dengan daya yang sampai ke konsumen.[10]

Karenanya diperlukan dengan adanya perbaikan factor daya listrik. Perbaikan factor daya listrik adalah adanya nilai perbandingan antara daya aktif (P) dengan daya semu (S). Apabila hasil dari perbandingan tersebut mendekati satu, maka factor daya tersebut dapat dikatakan baik. Umumnya suatu building atau bangunan rumah tidak memiliki factor daya yang baik, karena banyak beban induktif yang digunakan dapat menyebabkan factor daya bangunan tersebut semakin menurun, sehingga pemanfaatan daya semu (S) yang disuplai oleh PLN tidak sepenuhnya dikonsumsi oleh pengguna. Landasan Teori 1.1. Daya Listrik 1.1.1. Daya Aktif (P)

Daya yang terpakai untuk melakukan energi sebenarnya merupakan Daya aktif (Active Power) dengan satuan Watt. [7]. Dalam system satu fasa terdapat beberapa persamaan untuk mendapatkan nilai daya aktif seperti dibawah ini:

.(2-1)

.. (2-2)

P = ... (2-3)

*Gunady.haryanto@univpancasila.ac.id

407

e-ISSN : 2621-5934 p-ISSN : 2621-7112

1.1.2. Daya Reaktif (Q)

Jumlah daya yang diperlukan untuk pembentukan medan magnet merupakan daya reaktif (Q) dengan satuan VAR. Dari pembentukan medan magnet maka akan terbentuk fluks medan magnet. Contoh daya yang menimbulkan daya reaktif adalah transformator, motor, lampu pijar dan lain lain. [7]

(2-4)

. (2-5)

... (2-6)

1.1.3. Daya Semu (S)

Daya yang dihasilkan oleh perkalian antara tegangan rms (root mean square) dan arus rms dalam suatu jaringan merupakan daya semu. Atau pengertian lainnya merupakan hasil penjumlahan trigonometri daya aktif dan daya reaktif. Satuan daya semu adalah VA. [7]

. (2-7)

Faktor daya atau power factor (pf) merupakan rasio perbandingan antara daya aktif (Watt) dan daya

semu (VA). Faktor daya mempunyai nilai range antara 0 1.

.. (2-8)

..... (2-9)

.... (2-10) 1.2. Kapasitor Bank

Kapasitor bank adalah peralatan listrik yang mempunyai sifat kapasitif yang berfungsi untuk mengimbangi sifat induktif. Kapasitor yang akan digunakan untuk memperbesar pf dipasang parallel dengan rangkaian beban. Bila rangkaian itu diberi tegangan maka elektron akan mengalir masuk ke kapasitor. Pada saat kapasitor penuh dengan muatan electron maka tegangan akan berubah. Kemudian elektron akan ke luar dari kapasitor dan mengalir ke dalam rangkaian yang memerlukannya dengan demikian pada saat itu kapasitor membangkitkan daya reaktif. [8]

Untuk memperbesar harga Cos (power factor) yang rendah dengan memperkecil sudut sehingga menjadi 1 berarti > 1 . Sedang untuk memperkecil sudut itu hal yang rnungkin dilakukan adalah memperkecil komponen daya reaktif (kVAR).

Untuk mengetahui berapakah nilai kapasitor yang akan dipilih, mula-mula baca cos phi diawal ( ), lalu tentukan cos phi kedua yang diharapkan (), selain itu lihat berapakah daya aktif dari suatu beban (P), maka dapat menggunakan rumus seperti dibawah ini:

...(2-11)

(2-12) C = ................. (2-13)

Apabila telah didapati berapakah perubahan kenaikan cos phi, dapat menggunakan rumus persentasi seperti di bawah ini:

Kenaikan % = ....(2-14)

1.3. Pengendali Mikro (Microcontroller)

Pengendali Mikro atau Micro controller atau biasa disingkat dengan mikon adalah sebuah sistem komputer fungsional dalam sebuah chip. Di dalamnya terkandung sebuah inti prosesor, memori (sejumlah

408

e-ISSN : 2621-5934 p-ISSN : 2621-7112

kecil RAM, memori program, atau keduanya), dan perlengkapan input output. ATMega328 (Arduino Uno) memiliki 14 pin input/output yang mana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM, 6 analog input, crystal osilator 16 MHz, koneksi USB, jack power dan tombol reset. Arduino mampu men-support mikon; dapat dikoneksikan dengan komputer menggunakan kabel USB. [6]

1.4. Relay

Komponen elektronika berupa saklar elektronik yang digerakkan oleh arus listrik biasa dikenal dengan istilah relai. Secara prinsip, relai merupakan tuas saklar dengan lilitan kawat pada batang besi (solenoid) di dekatnya Ketika solenoid dialiri arus listrik, tuas akan tertarik karena adanya gaya magnet yang terjadi pada solenoid sehingga kontak saklar akan menutup. Pada saat arus dihentikan, gaya magnet akan hilang, tuas akan kembali ke posisi semula dan kontak saklar kembali terbuka. Dalam pemakaiannya biasanya relay yang digerakkan dengan arus DC dilengkapi dengan sebuah dioda yang di-paralel dengan lilitannya dan dipasang terbalik yaitu anoda pada tegangan (-) dan katoda pada tegangan (+). Ini bertujuan untuk mengantisipasi sentakan listrik yang terjadi pada saat relay berganti posisi dari on ke off agar tidak merusak komponen di sekitarnya.

1.5. Cos Phi Meter

Dalam pengertian seharihari dikenal dengan istilah pengukur Cosinus phi (). Tujuan pengukuran Cos atau pengukur nilai cosinus sudut phasa atau besarnya faktor kerja adalah memberikan penunjukan secara langsung dari selisih phasa yang timbul antara arus dan tegangan. Kita menghendaki bukan penunjukan sudut phasa melain-kan penunjukan cosinus phi.[14]

1.6. Cara Kerja Alat Secara umum prinsip kerja dari penelitian ini terdapat dua filosopi. Filosopi pertama penelitian

dilakukan saat kondisi normal tanpa dihubungkannya kapasitor bank, karena beban akan diuji terlebih dahulu nilai tegangan, arus, daya dan factor daya nya. Jika beban tersebut memiliki factor daya sebesar 1 dapat diartikan factor daya pada beban tersebut baik sehingga tidak diperlukannya pemasangan kapasitor.

Sedangkan apabila ditemukan nilai factor daya kurang dari 1, maka perlu dilakukannya filosopi yang kedua yaitu penggunaan kapasitor bank. Penggunaan kapasitor bank ini terdapat 4 (empat) buah nilai kapasitor yaitu terdiri dari 1uF, 1.2uF, 1.5uF dan 2uF. Dari keempat buah kapasitor tersebut dihubungkan secara parallel, dan penyeleksian dengan metode proses switching dilakukan dengan memilih nilai kapasitor sesuai dengan rumus matematis. Setelah didapati besaran nilai kapasitor dari perhitungan matematis maka dipilih nilai kapasitor sesuai dengan nilai yang diperlukan dengan harapan nilai factor daya kedua akan meningkat dibanding dengan nilai factor daya diawal. Kapasitor bank dapat diaktifkan dengan dua cara baik manual menggunakan saklar fix maupun otomatis dengan bantuan kontak relay dimana system otomatisasi dikendalikan oleh pengendali mikro ATMega328 (mikon). Mikon mendapat masukan dari sensor arus, sensor tegangan dan juga dari rangkaian elektronika penghemat daya. Pembacaan sensor arus, sensor tegangan secara real time (saat itu) akan ditampilkan pada LCD.

Sistem bekerja dengan suplai 220VAC. Pastikan tegangan sudah disuplai dengan benar, selain itu pastikan data masukan dari sensor arus terhubung pada port A0 Arduino Uno dan sensor tegangan telah terhubung pada port A1 pada Arduino Uno sehingga inisialisasi bisa dilakukan. Karena data masukan berupa data analog maka diperlukannya proses analog to digital converter (ADC) internal dengan memasukan rumus perhitungan ADC (lihat rumus 2-13 dan 2-14) dari software program pada mikon dengan menggunakan 1024 bit.

1.7. Diagram Blok Di bawah merupakan diagram blok secara keseluruhan dari pembuatan system perbaikan factor daya

409

e-ISSN : 2621-5934 p-ISSN : 2621-7112

Gambar 3. 1 Diagram blok Perbaikan Faktor Daya

1.7.1. Mikon ATMega328 Berfungsi sebagai penerima semua masukan dari perangkat akan diproses oleh kontroler yang telah

diprogram Bahasa C sehingga mengeluarkan keluaran sesuai yang diharapkan. Dengan menggunakan pengendali mikro jenis ATMega328 (mikon).

Gambar 3.2. Modul Mikon

1.7.2. Kapasitor Bank

Bertujuan untuk menambahkan nilai cos phi (faktor daya) dengan dihubungkan secara paralel dengan kontak beban