PERBAIKAN FAKTOR DAYA

I. Tujuan

1. Menentukan daya aktif, daya reaktif dan daya semu.

2. Menggambarkan tiga komponen daya dalam segitiga daya beserta vektor

diagram tegangan dan arus.

3. Menentukan faktor daya (cos φ)

4. Menetukan faktor daya mendahului (leading) atau terbelakang (lagging).

5. Merancang dan menentukan nilai kapasitansi kapasitor dan daya reaktif

(VAR) kapasitor untuk perbaikan faktor daya.

II. Teori Dasar

Daya pada sumber tegangan searah (DC) merupakan perkalian antara

tegangan dan arus, karena tidak ada beda fasa antara keduanya. Didalam

rangkaian arus bolak-balik, arus dapat bersifat mendahului (leading), sefasa atau

terlambat (lagging) terhadap tegangan, tergantung dari macam bebannya.

Dengan adanya beban resistif, induktif dan kapasitif pada sumber tegangan

bolak-balik (AC) maka dapat dibedakan ada 3 daya yaitu daya nyata (P), daya

reaktif (Q) dan daya semu (S).

Pada beban resistif murni maka arus dan tegangan sfasa seperti yang

diperlihatkan pada gambar 1, besarnya daya nyata sesuai persamaan (1) berikut:

P=Im.V m

2=V . I .cosφ=V . I=I 2 .R=V

2

R(watt,W) (1)

Gambar 1 Daya Fungsi Waktu pada Beban Resistif Murni

φ

−φ

P

QS

Q

S

P

Keterangan:

Im = Arus maksimum

V m = Tegangan maksimum

V = Tegangan efektif

I = Arus efektif

Pada beban induktif atau kapasitif besarnya daya reaktif sesuai persamaan 2:

Q=V . I . sinφ (volt ampere reaktif, VAR) (2)

Penjumlahan secara vektor daya nyata dan daya reaktif adalah daya semu

dan vektor diagram untuk ketiga daya dapat dilihat seperti pada gambar 2.

S=P+Q=V . I (volt ampere, VA) (3)

( a ) ( b )

Gambar 2 Vektor Diagram Segitiga Daya ( a ) Beban Induktif, ( b ) Beban Kapasitif

III. Alat dan Bahan yang Digunakan

1. Amperemeter 1 buah

2. Cosφ meter 1 buah

3. Lampu pijar 75 Watt 1 buah

4. Lampu pijar 60 Watt 1 buah

5. Lampu TL 40 Watt 1 buah

6. Kapasior 4 μF dan 1,5 μF 1 set

7. Ballast 1 H 1 buah

8. Kabel banana 10 buah

9. Kabel Penjepit 5 buah

IV. Rangkaian Percobaan

V. Langkah Percobaan

1. Buat konsep perhitungan untuk percobaan perbaikan faktor daya untuk

beban lampu pijar (R), ballast (L) dan lampu TL sebelum dan sesudah

perbaikan faktor daya.

2. Rangkailah komponen dan peralatan seperti Gambar 3.

3. Pilih batas ukur amperemeter sesuai besarnya arus yang mengalir dalam

rangkaian (lihat konsep perhitungan).

4. Hubungkan rangkaian pada sumber tegangan 220 Volt.

5. Ukurlah arus dan faktor daya / cos φ pada masing-masing komponen

sesuai Tabel 1.

VI. Data Percobaan

Tabel 1 Hasil Pengukuran Percobaan Perbaikan Faktor Daya

Beban Vs (V) I (A) P (W) Q (VAR) S (VA) Cos φ

R1 = 75 W 220 0,35 37×2=74 - 77 0,96

R2 = 60 W 220 0,31 31×2=62 - 68,2 0,909

TL = 36 W 220 0,4123,5×2=4

776,99 90,2 0,521

R1/R2/TL 220 0,65 87×2=174 76,99 190,27 0,914

75 W

60 W

Data Perhitungan

Menghitung cos φ

P=V . I .cosφ

cos φ= PV . I

cos φ= PS

cos φ= 7270,4

cos φ=1 ,023

cos φ=1

φ=cos−11

φ=0°

P=V . I .cosφ

cos φ= PV . I

cos φ= PS

cos φ= 5861,6

cos φ=0,9

cos φ=1

φ=cos−11

φ=0°

P=V . I .cosφ

cos φ= PV . I

cos φ= PS

TL = 40 W

Pararel

75 WTL = 40 W

60 W Pararel

cos φ= 6479,2

cos φ=0,808

φ=cos−10,808

φ=36,099 °

P=V . I .cosφ

cos φ= PV . I

cos φ= PS

cos φ=188253

cos φ=0,743

φ=cos−10,743

φ=42,01 °

Menghitung Daya Reaktif (VAR)

Q=V . I . sinφ

Q=220.0,32. sin 0 °

Q=0VAR

Q=V . I . sinφ

Q=220.0,28. sin 0 °

Q=0VAR

Q=V . I . sinφ

Q=220.0,36 . sin 36,099 °

Q=46,663VAR

Q=V . I . sinφ

Q=220.1,15 . sin 42,01 °

Q=169,322VAR

TL = 40 W75 W

60 W Pararel

Menghitung Daya Semu (VA)

S=V . I

S=220.0,32

S=70,4VA

S=V . I

S=220.0,28

S=61,6VA

S=V . I

S=220.0,36

S=79,2VA

S=V . I

S=220.1,15

S=253VA

Menetukan Besar Kapasitor yang Digunakan

cos φ=1 (unity) ; φ=0°

QL=QCQL=169,322VAR

QC=V 2

XC

169,322=2202

XC

XC=48400

169,322

XC=285, 85 Ω

XC=1

2 πfC

2 85 ,85= 12π .50 .C

C=0,0000111F

C=11,1 μF

C1=11 μF (4 μF+4 μF+1,5 μF+1,5μF)

C2=12μF (4 μF+4 μF+4 μF)

XC 1=1

2πf C1= 1

2.3,14 .50 .11=289,373Ω

XC 2=1

2πf C2= 1

2.3,14 .50 .12=265,26Ω

Menentukan besar sudut

QC 1=V 2

XC 1= 2202

289,373=167,258Ω

QC 2=V 2

XC 2= 2202

265,26=182,462Ω

∆Q1=QC1−QL=167,258−169,322=−2,064VAR

∆Q2=QC 2−QL=182,462−169,322=13,14VAR

φ1=tan−1 ∆Q1

P=tan−1 −2,064

188=−0,341° (lagging)

φ2=tan−1 ∆Q2

P=tan−1 13,14

188=0,455 ° (leading)

VII. Pertanyaan

1. Bandingkan hasil perhitungan dengan hasil pengukuran yang meliputi

arus, daya nyata, daya reaktif dan daya semu, berikan komentarnya.

2. Gambarkan vektor diagram segitiga daya sebelum dan sesudah perbaikan

faktor daya.

3. Suatu sumber tegangan 220 VAC terhubung dengan beban pemanas 6,4

kW, 12×60W lampu pijar dan motor listrik 5 HP, η = 82%, PF = 0,7.

Hitunglah:

a) Total daya nyata, daya reaktif dan daya semu.

b) Arus total IT.c) Cos φ total.

d) Jika diinginkan faktor daya 0,95 berapa nilai kapasitor yang

dibutuhkan dan KVARnya.

4. Buatlah analisis dan kesimpulan dari hasil percobaan.