BAB I
PENDAHULUAN
A.
Latar Belakang
Untuk
mencapai suatu tujuan tertentu di dalam fisika, kita biasanya melakukan pengamatan
yang disertai dengan pengukuran. Pengamatan suatu gejala secara umum tidak
lengkap apabila tidak disertai data kuantitatif yang didapat dari hasil
pengukuran. Lord Kelvin, seorang ahli fisika berkata, ”bila kita dapat mengukur
yang sedang kita bicarakan dan menyatakannya dengan angka-angka, berarti kita
mengetahui apa yang sedang kita bicarakan itu”. Pada kesempatan kali ini kita
akan mengetahui tentang pengukuran daya.
Dengan
semakin tingginya tarif listrik, maka tuntutan efisiensi dalam pemakaian daya listrik
adalah menjadi pertimbangan utama. Efisiensi penggunaan daya listrik
dipengaruhi oleh banyak faktor. Diantaranya adalah kualitas daya listrik.
Kualitas daya listrik sangat dipengaruhi oleh penggunaan jenis-jenis beban
tertentu yang mengakibatkan turunnya efisiensi. Jenis-jenis beban yang
mempengaruhi kualitas daya listrik adalah beban-beban induktif, seperti; motor
induksi, kumparan, ballast, lampu TL. Demikian juga beban-beban non
linier seperti; konverter dan inverter untuk drive motor, mesin las, furnace,
komputer, ac, tv, lampu TL dan lain-lain.
Tujuan
pengukuran daya yaitu
1. Memahami
cara mengukur daya satu phasa dengan metoda tiga voltmeter dan tiga amperemeter
2. Mengetahui
prinsip kerja pengukur daya
3. Mengetahui
pengaruh perubahan tegangan terhadap daya
4. Mengetahui
pengaruh perubahan hambatan terhadap daya
5. Mengetahui
pengaruh perubahan hambatan yang dipadukan dengan kapasitor dan induktor
BAB II
ISI
A. Pengertian
Daya
Daya dalam fisika adalah laju energi yang dihantarkan atau kerja yang dilakukan per satuan waktu.
Daya dilambangkan dengan P. Mengikuti definisi ini daya dapat dirumuskan
sebagai:
di mana
P adalah daya
W adalah usaha
Daya
rata-rata (sering disebut sebagai
"daya" saja bila konteksnya jelas) adalah kerja rata-rata atau energi
yang dihantarkan per satuan waktu. Daya sesaat adalah limit daya
rata-rata ketika selang waktu Δt mendekati nol.
Bila laju transfer energi atau kerja tetap, rumus di atas dapat disederhanakan menjadi:
,
di mana W, E
adalah kerja yang dilakukan, atau energi yang dihantarkan, dalam waktu t
(biasanya diukur dalam satuan detik).
Daya Listrik
Seperti yang telah diketahui daya listrik dibagi dalam
tiga macam daya sebagai berikut :
1. Daya Nyata (P)
Daya nyata merupakan daya listrik yang digunakan untuk
keperluan menggerakkan mesin-mesin listrik atau peralatan lainnya.
Line to netral / 1 fasa
P = V x I x Cos Ø
Line to line/ 3 fasa
P = √3 x V x I x Cos Ø
Ket :
P = Daya Nyata (Watt)
V = Tegangan (Volt)
I = Arus yang mengalir pada penghantar (Amper)
Cos T = Faktor Daya
2. Daya Semu (S)
Daya semu merupakan daya listrik yang melalui suatu
penghantar transmisi atau distribusi. Daya ini merupakan hasil perkalian antara
tegangan dan arus yang melalui penghantar.
Line to netral/ 1 fasa
S = V x I
Line to line/ 3 fasa
S = √3 x V x I
Ket :
S = Daya semu (VA)
V = Tegangan (Volt)
I = Arus yang mengalir pada penghantar (Amper)
3. Daya Reaktif (Q)
Daya reaktif merupakan selisih antara daya semu yang
masuk pada penghantar dengan daya aktif pada penghantar itu sendiri, dimana
daya ini terpakai untuk daya mekanik dan panas. Daya reaktif ini adalah hasil
kali antara besarnya arus dan tegangan yang dipengaruhi oleh faktor daya.
Line to netral/ 1 fasa
Q = V x I x Sin Ø
Line to line/ 3 fasa
Q = √3 x V x I x Sin Ø
Ket :
Q = Daya reaktif (VAR)
V = Tegangan (Volt)
I = Arus (Amper)
Sin T = Faktor Daya
Dari penjelasan ketiga macam daya diatas, dikenal juga
sebagai segitiga daya. Dimana defenisi umum dari segitiga daya adalah
suatu hubungan antara daya nyata, daya semu, dan daya reaktif, yang dapat
dilihat hubungannya pada gambar bentuk segitiga berikut ini :
Gambar Segitiga Daya
dimana :
P = S x Cos Ø (Watt)
S = √(P2 + Q2) (VA)
Q = S x Sin Ø (VAR)
Faktor
Daya
Faktor
daya (Cos ) dapat didefinisikan sebagai rasio perbandingan antara daya aktif
(Watt) dan daya nyata (VA) yang digunakan dalam sirkuit AC atau beda sudut fasa
antara V dan I yang biasanya dinyatakan dalam cos φ .
Faktor
Daya = Daya Aktif (P) / Daya Nyata (S)
= kW / kVA
= V.I Cos φ / V.I
= Cos φ
Faktor
daya mempunyai nilai range antara 0 – 1 dan dapat juga dinyatakan dalam
persen. Faktor daya yang bagus apabila bernilai mendekati satu.
Tan
φ = Daya Reaktif (Q) / Daya Aktif (P)
=
kVAR / kW
karena
komponen daya aktif umumnya konstan (komponen kVA dan kVAR berubah sesuai
dengan faktor daya), maka dapat ditulis seperti berikut :
Daya
Reaktif (Q) = Daya Aktif (P) x Tan φ
sebuah
contoh, rating kapasitor yang dibutuhkan untuk memperbaiki faktor daya sebagai
berikut :
Daya
reaktif pada pf awal = Daya Aktif (P) x Tan φ1
Daya
reaktif pada pf diperbaiki = Daya Aktif (P) x Tan φ2
sehingga
rating kapasitor yang diperlukan untuk memperbaiki faktor daya adalah :
Daya
reaktif (kVAR) = Daya Aktif (kW) x (Tan φ1 - Tan φ2)
Beberapa
keuntungan meningkatkan faktor daya :
#
Tagihan listrik akan menjadi kecil (PLN akan memberikan denda jika pf lebih
kecil dari 0,85)
#
Kapasitas distribusi sistem tenaga listrik akan meningkat
#
Mengurangi rugi – rugi daya pada sistem
#
Adanya peningkatan tegangan karena daya meningkat.
Jika
pf lebih kecil dari 0,85 maka kapasitas daya aktif (kW) yang digunakan
akan
berkurang.
Kapasitas itu akan terus menurun seiring dengan menurunnya pf sistem
kelistrikan.
Akibat
menurunnya pf maka akan timbul beberapa persoalan diantaranya :
#
Membesarnya penggunaan daya listrik kWH karena rugi – rugi
#
Membesarnya penggunaan daya listrik kVAR
#
Mutu listrik menjadi rendah karena jatuh tegangan (voltage drops)
Denda
atau biaya kelebihan daya reaktif dikenakan apabila jumlah pemakaian kVARH yang
tercatat dalam sebulan lebih tinggi dari 0,62 jumlah kWH pada bulan yang
bersangkutan sehingga pf rata – rata kurang dari 0,85. sedangkan
perhitungan kelebihan pemakaian kVARH dalam rupiah menggunakan rumus sebagi
berikut :
Kelebihan
pemakaian kVARH = [ B – 0,62 ( A1 + A2 )] Hk
dimana
:
B
= pemakaian kVARH
A1
= pemakaian kWH WPB
A2
= pemakaian kWH LWBP
Hk
= harga kelebihan pemakaian kVARH
Seperti terlihat pada gambar 1, daya reaktif yang dibutuhkan oleh
induktansi selalu mempunyai
beda fasa 90° dengan daya aktif. Kapasitor menyuplai kVAR dan melepaskan energi reaktif
yang dibutuhkan oleh induktor. Ini menunjukan induktansi dan kapasitansi
mempunyai beda fasa
180°.
Beberapa strategi untuk koreksi faktor daya adalah :
# Meminimalkan operasi dari beban motor yang ringan
atau tidak bekerja
# Menghindari operasi dari peralatan listrik diatas tegangan
rata – ratanya
# Mengganti motor – motor yang sudah tua dengan
energi efisien motor. Meskipun dengan energi efisien motor, bagaimanapun faktor
daya diperngaruhi oleh beban yang variasi. Motor ini harus
dioperasikan sesuai dengan kapasitas rat – ratanya
untuk memperoleh faktor daya tinggi.
# Memasang kapasitor pada jaringan AC untuk
menurunkan medan dari daya reaktif.
Selain itu, pemasangan kapasitor dapat menghindari :
# Trafo kelebihan beban (overload), sehingga
memberikan tambahan daya yang tersedia
# Voltage drops pada line ends
# Kenaikan arus /
suhu pada kabel, sehingga mengurangi rugi – rugi.
Untuk pemasangan Capasitor Bank diperlukan :
# Kapasitor, dengan jenis yang cocok dengan kondisi
jaringan
# Regulator, dengan pengaturan daya tumpuk kapasitor
(Capasitor Bank) otomatis
# Kontaktor, untuk switching kapasitor
# Pemutus tenaga, untuk proteksi tumpuk kapasitor.
Pada gambar 2, segitiga daya menunjukan faktor daya
0,70 untuk 100 kW (daya aktif) beban induktif. Daya reaktif yang dibutuhkan
oleh beban adalah 100 kVAR. Dengan memasang 67 kVAR kapasitor, daya nyata akan
berkurang dari 142 menjadi 105 kVA. Hasilnya terjadi penurunan arus 26% dan
faktor daya meningkat menjadi 0,95. Energi listrik digunakan berbanding lurus
dengan biaya produksi yang dikeluarkan. Semakin besar energi listrik yang
digunakan maka semakin besar biaya produksi yang dibutuhkan. Dengan menggunakan
power monitoring system dapat diketahui pemakaian energi listrik dan
kondisi energi listrik dari peralatan listrik sehingga menigkatkan efisiensi
dari energi listrik yang digunakan dalam pekerjaan dan meminimalkan rugi – rugi
pada sistem untuk penyaluran energi listrik yang lebih efisien dari sumber
listrik ke beban.
Faktor
daya terdiri dari dua sifat yaitu faktor daya “leading” dan faktor daya
“lagging”.
Faktor
daya ini memiliki karakteristik seperti berikut :
Faktor
Daya “leading”
Apabila
arus mendahului tegangan, maka faktor daya ini dikatakan “leading”.
Faktor daya
leading
ini
terjadi apabila bebannya kapasitif, seperti capacitor, synchronocus
generators,
synchronocus motors dan
synchronocus condensor.
Faktor
Daya “lagging”
Apabila
tegangan mendahului arus, maka faktor daya ini dikatakan “lagging”.
Faktor daya
lagging ini
terjadi apabila bebannya induktif, seperti motor induksi, AC dan transformator
BAB
III
PENUTUP
Kesimpulan
2. Tiga
macam daya
1. Daya Nyata (P)
2. Daya Semu (S)
3. Daya Reaktif (Q)
3. Faktor
daya terdiri dari dua sifat yaitu faktor daya “leading” dan faktor daya “lagging”.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar