Pebaikan Faktor Daya

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, .

Perbaikan Faktor Daya

Gambar 1 menunjukkan tegangan dan arus pada berbagai beban

linier.

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


http://konversi.files.wordpress.com/2010/05/sinus.jpg

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 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.


http://konversi.files.wordpress.com/2010/05/analogi.jpg

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.


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


http://konversi.files.wordpress.com/2010/05/sgtg1.jpg

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.

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 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-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.

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.

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.

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.

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

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


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


http://4.bp.blogspot.com/-GOhpRUN_Wgs/UkJg4o6uSnI/AAAAAAAAAZI/Vmr0vkHoMk0/s1600/faktor+daya+jpeg.jpg

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

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.


http://3.bp.blogspot.com/-Fq-H0N848Fw/UkJhJx0uz3I/AAAAAAAAAZY/2mCFJ68PH3g/s1600/segitiga+daya+jpg.jpg

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

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.


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)


http://2.bp.blogspot.com/-xXmC2Mv7t44/UkJhMbqTfTI/AAAAAAAAAZg/H_9HqbFmTkQ/s1600/segitiga+daya+sesudah+dan+sebelum+perbaikanjpg.jpg

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.


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.


Pebaikan Faktor Daya

Documents

Transcript of Pebaikan Faktor Daya