Tsalas Ahyar R10506134018
Kelas C
Manajemen Energi Pada Beban Motor Listrik
“Memperbaiki Faktor Daya Sebagai Upaya Penghematan Energi”
Motor Listrik memiliki pengaruh yang besar terhadap jumlah total
pemakaian listrik, terutama di sektor industri. Pada umumnya motor yang
digunakan untuk keperluan industri adalah motor-motor yang efisiensinya tidak
tinggi, sehingga banyak kerugian pada rangkaian magnetisasi saat berbeban
ringan. Salah satu penyebab terjadi nya pemborosan pada beban motor adalah
karena rendahnya faktor daya. Faktor daya yang rendah ini mungkin disebabkan
oleh sumber listriknya yaitu faktor dayanya memang rendah, atau penggunaan
peralatan induktif atau magnetik,misalnya motor induksi, transformator dll.
Semakin rendah faktor daya akan semakin merugikan industri itu sendiri, karena
akan menurunkan kapasitas sistem distribusi, yang pada gilirannya akan
menimbulkan drop tegangan berlebihan dan rugi-rugi sistem, sedang ada trafo
akan terjadi pemanasan yang berlebihan.
Salah satu jenis motor yang digunakan sebagai penggerak utama dalam
industri adalah jenis motor induksi. Hal ini karena motor induksi rancangannya
yang sederhana, murah dan mudah didapat, dan dapat langsung disambungkan ke
sumber daya listrik AC. Faktor daya motor induksi yang rendah akan sangat
merugikan konsumen terutama kalangan industri sebagai pengguna terbesar. Bagi
industri kondisi faktor daya rendah tak dapat dihindari karena beban motor yang
bervariasi. Motor induksi dengan beban penuh dapat memberikan faktor daya
tinggi, namun pada saat motor berbeban rendah faktor dayanya akan turun hingga
dapat mencapai 0,3.
Faktor daya yang rendah disamping menimbulkan rugi-rugi pada saluran
dan transformator juga berakibat adanya pemakaian kVAr yang cukup besar
sehingga bisa saja medapatkan penalty faktor dari PLN. Apabila motor
dioperasikan dengan faktor daya rendah maka secara teoritis sistem dengan pf
yang rendah akan menyebabkan arus yang dibutuhkan menjadi besar. Hal ini akan
menyebabkan rugi-rugi daya (daya reaktif) dan jatuh tegangan menjadi besar.
Tsalas Ahyar R10506134018
Kelas C
Cara Memperbaiki Faktor Daya Beban Motor Listrik
Salah satu cara untuk memperbaiki faktor daya adalah dengan
penambahan kapasitor. Besarnya nilai kapasitor tergantung pada daya reaktif yang
ditarik oleh motor. Nilai kapasitor tidak boleh melebihi 90% dari daya reaktif
motor tanpa beban, sebab kapasitor yang nilainya terlalu tinggi dapat
mengakibatkan tingginya tegangan kerja. Hasil penelitian menunjukkan bahwa
dengan pemasangan kapasitor 1 µF dapat perbaikan faktor daya hingga mencapai
0,93. Perbaikan faktor daya hanya efektif pada beban kurang dari 50% dari beban
normal.
Kapasitor yang akan digunakan untuk meperbesar faktor daya dipasang
paralel dengan rangkaian beban. Bila rangkaian itu diberi tegangan maka elektron
akan mengalir masuk ke kapasitor. Pada saat kapasitor penuh dengan muatan
elektron maka tegangan akan berubah. Kemudian elektron akan keluar dari
kapasitor dan mengalir ke dalam rangkaian yang memerlukannya, dengan
demikian pada saat itu kapasitor membangkitkan daya reaktif. Bila tegangan yang
berubah itu kembali normal, maka kapasitor akan menyimpan kembali elektron.
Pada saat kapasitor mengeluarkan elektron (Ic) berarti kapasitor menyuplai daya
reaktif ke beban. Kerena beban bersifat induktif (+) sedangkan daya reaktif
bersifat kapasitif (-) akibatnya daya reaktif akan menjadi kecil.
Komponen-komponen utama yang terdapat pada panel kapasitor antara
lain:
1. Main switch / load Break switch.
2. Kapasitor Breaker
3. Magnetic Contactor
5. Kapasitor Bank
6. Reactive Power Regulator
Tsalas Ahyar R10506134018
Kelas C
Pengujian motor untuk mengetahui besarnya nilai faktor daya :
Untuk mengetahui perbandingan antara beban yang tidak dipasang
kapasitor dengan yang dipasang kapasitor pada sebuah industri sekaligus untuk
mengatahui peningkatan faktor daya maka dilakukan pengujian sebagai berikut
Gambar. Skema pengujian motor
Untuk mengetahui faktor daya motor induksi pengujian dilakukan dalam
dua tahap, yaitu pengujian motor tanpa kapasitor dan dengan kapasitor. Tahap
pertama pengujian motor tanpa kapasitor dilakukan untuk mengetahui besaran-
besaran yang diperlukan untuk perhitungan penentuan nilai kapasitor. Pengamatan
meliputi besar arus, tegangan kerja, daya kerja motor, dan putaran. Lalu hasil
pengamatan tersebut dicatat. Pengujian tahap kedua adalah pengujian motor
dengan kapasitor yang dilakukan untuk mengetahui besarannya perbaikan faktor
daya setelah pemasangan kapasitor. Pengamatan meliputi besar arus, tegangan
kerja, daya kerja motor, dan putaran. Data pengamatan dari pengujian kedua
dibandingkan dengan data pengujian pertama sehingga akan diketahui perbedaan
nilai faktor daya antara motor yang dipasang dan tidak dipasang kapasitor.
Tsalas Ahyar R10506134018
Kelas C
Grafik. Hubungan antara faktor daya dengan beban
Grafik diatas merupakan contoh dari perbandingan antara beban yang
tidak dipasang kapasitor dengan yang dipasang kapasitor pada sebuah industri.
Ketika dilakukan pemasangan kapasitor, maka faktor daya nya akan meningkat
mendekati 1.
Contoh perhitungan
Analisis Perhitungan Faktor Daya Beban Motor
Contoh Permasalahan
Pada sebuah pabrik terdapat motor induksi dengan beban 700 kW dengan faktor
daya 0,75. Lalu dipasang Sebuah beban mekanik tambahan 100 HP. Diharuskan
motor dapat beroperasi secara normal, tidak hanya memasok mekanik tambahan,
tetapi nilai faktor daya secara keseluruhan meningkat menjadi 0,9. Dengan
mengabaikan nilai efisiensi motor, Hitung output kW yang dibutuhkan dan input
kVA yang akan diberikan kepada motor sinkron.
Tsalas Ahyar R10506134018
Kelas C
Langkah-langkah untuk menganalisis:
1. Merubah nilai dari Hp menjadi kW, sebagai daya output dari motor
synchrounus = 746 X 100 = 74,6 kW.
2. Sebelum instalasi motor sinkron, dan sebelum penambahan beban
100HP ,maka rating KVa nya dapat dihitung 700 : 0, 75 = 933 kVA.
3. Ketika beban 100 Hp ditambahkan, konsumsi daya pabrik akan
ditingkatkan dari 700 kW menjadi 774,6 kW. Pada perhitungan daya baru
774,6 kW dan faktor daya yang diinginkan 0,9 maka diperoleh
perhitungan 774,6 : 0,9 = 860,6 kVA.
4. Dengan menggunakan perhitungan yang diperoleh diatas, maka dapat
diperoleh solusi, yaitu membandingkan daya reaktif (kVARs) dari situasi
asli dengan daya reaktif dari situasi yang sudah dimodifikasi atau
menggabungkan beban tambahan dan motor sinkron
Maka nilai dari,
Daya reaktif dari kondisi awal
= √ (933 )2− (700 )2=¿
=√870.489−490000 = 616.8 KVAR
Daya reaktif dari situasi baru
= √(860,6)2−(774,6)2=¿
¿√740.632,36−600005,16= 375.1 KVAR
kVAR dari motor sinkron
= 616.8 – 375.1 = 241.7 KVAR
kVA dari motor sinkron
= √(241.7)2+(74,6)2=¿
= √58418,89+5565,16= 252.9 KVA
Tsalas Ahyar R10506134018
Kelas C
Dari perhitungan diketahui apabila nilai faktor daya meningkat menjadi
0,9 maka akan terjadi penghematan dibanding ketika nilai faktor daya nya masih
0,75 . Hal ini bisa dilihat dari penurunan daya reaktif yang semula 616.8 KVAR
menjadi 375.1 KVAR.Dengan menggunakan data diatas, maka dapat dicari nilai
daya keseluruhan (S), yaitu
Kondisi Awal
S =√Q2+P2
=√(616.8)2+(700)2
=√380442,24+490000
=√870442,24
=932,9 kVA
Maka daya sebenarnya = 745 kw
Diamsumsikan 1 Kw seharga Rp1000; maka
745 kwh x 1000= Rp 7450000;
Kondisi Baru
S =√Q2+P2
=√(375.1)2+(774,6)2
=√140700.1+600005.16
=√740705.26
=860.6 kVA
Maka daya sebenarnya = 688 kw
Diamsumsikan 1 Kw seharga Rp1000; maka
688 kwh x 1000= Rp 6880000;
Kondisi awal dan kondisi baru memiliki beban, daya, dan factor daya yang
berbeda, tetapi dengan perbaikan factor daya dari 0.75 menjadi 0.9 nilai daya
keseluruhan (S) menjadi turun, meskipun beban bertambah. Apabila nilai S turun,
maka KWH nya pun turun, sehingga tarif yang dibayar oleh pabrik lebih rendah.
Tsalas Ahyar R10506134018
Kelas C
Kesimpulan
Faktor daya dapat diperbaiki dengan memasang kapasitor pengkoreksi
faktor dayapada sistim distribusi listrik/instalasi listrik dipabrik/industri.
Kapasitor bertindak sebagai pembangkit daya reaktif dan oleh karenanya akan
mengurangi jumlah daya reaktif, juga daya semu yang dihasilkan oleh bagian
utilitas. Manfaat nyata perbaikan faktor daya bagi industri adalah mengurangi
biaya listrik bagi perusahaan, sebab:
Daya reaktif (kVAR) tidak lagi dipasok oleh perusahaan utilitas sehingga
kebutuhan total(kVA) berkurang
Nilai denda yang dibayar jika beroperasi pada faktor daya rendah dapat
dihindarkan.
Sumber :
M. Gotlieb Irving. 1997. Practical Electric Motor Handbook. Newnes, Linacre
House, Jordan Hill, Oxford OX2 8DP.
Top Related