Jumat, 03 Juni 2011

PERBAIKAN FAKTOR DAYA

PENDAHULUAN
Sebelum membahas tentang perbaikan faktor daya dengan menggunakan kapasitor, ada baiknya kita mengingat kembali tentang pengertian umum dari Daya Semu, Daya Aktif dan Daya Reaktif.

Dalam sistem listrik AC/Arus Bolak-Balik ada tiga jenis daya yang dikenal, khususnya untuk beban yang memiliki impedansi (Z), yaitu:
• Daya semu (S, VA, Volt Amper)
• Daya aktif (P, W, Watt)
• Daya reaktif (Q, VAR, Volt Amper Reaktif)

Untuk rangkaian listrik AC, bentuk gelombang tegangan dan arus sinusoida, besarnya daya setiap saat tidak sama, Maka daya yang merupakan daya rata-rata diukur dengan satuan Watt.
Daya ini membentuk energi aktif persatuan waktu dan dapat diukur dengan kwh meter dan juga merupakan daya nyata atau daya aktif (daya poros, daya yang sebenarnya) yang digunakan oleh beban untuk melakukan tugas tertentu.

Sedangkan daya semu dinyatakan dengan satuan Volt-Ampere (disingkat, VA), menyatakan kapasitas peralatan listrik, seperti yang tertera pada peralatan generator dan transformator.
Pada suatu instalasi, khususnya di pabrik/industri juga terdapat beban tertentu seperti motor listrik yang memerlukan bentuk lain dari daya, yaitu daya reaktif (VAR) untuk membuat medan magnet, atau dengan kata lain daya reaktif adalah daya yang terpakai sebagai energi pembangkitan flux magnetik sehingga timbul magnetisasi dan daya ini dikembalikan ke sistem karena efek induksi elektromagnetik itu sendiri, sehingga daya ini sebenarnya merupakan beban (kebutuhan) pada suatu sistim tenaga listrik.

Gambar 1. Segitiga Daya.


Pengertian Faktor Daya / Faktor Kerja
Faktor daya atau faktor kerja adalah perbandingan antara daya aktif (watt) dengan daya semu/daya total (VA), atau cosinus sudut antara daya aktif dan daya semu/daya total (lihat gambar 1).
Daya reaktif yang tinggi akan meningkatkan sudut ini dan sebagai hasilnya faktor daya akan menjadi lebih rendah. Faktor daya selalu lebih kecil atau sama dengan satu.

Secara teoritis, jika seluruh beban daya yang dipasok oleh perusahaan listrik memiliki faktor daya satu, maka daya maksimum yang ditransfer setara dengan kapasitas sistim pendistribusian. Sehingga, dengan beban yang terinduksi dan jika faktor daya berkisar dari 0,2 hingga 0,5, maka kapasitas jaringan distribusi listrik menjadi tertekan.
Jadi, daya reaktif (VAR) harus serendah mungkin untuk keluaran kW yang sama dalam rangka meminimalkan kebutuhan daya total (VA).

Faktor Daya / Faktor kerja menggambarkan sudut phasa antara daya aktif dan daya semu. Faktor daya yang rendah merugikan karena mengakibatkan arus beban tinggi. Perbaikan faktor daya ini menggunakan kapasitor.

Kapasitor untuk Memperbaiki Faktor Daya
Faktor daya dapat diperbaiki dengan memasang kapasitor pengkoreksi faktor daya pada 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.

Sebuah contoh yang memperlihatkan perbaikan faktor daya dengan pemasangan kapasitor ditunjukkan dibawah ini:
Contoh 1. Sebuah lampu 20Watt terhubung pada tegangan listrik 220V, (dengan faktor daya=0.766, kalau dihitung pakai kalkulator ketemu 40 derajat, dan sin Φ=0.643) maka:
Pnyata = V * I * cos Φ
Sehingga I = Pnyata / (V * cos Φ)
= 20 / (220 * 0.766)
= 0.119 Ampere

Psemu = V * I
= 220 * 0.119
= 26,11 VA
Pbuta = V * I * sin Φ
= 220 * 0.119 * 0.643
= 16.83 VAR

Kemudian dipasangkan kapasitor, sehingga faktor dayanya naik menjadi 0.940, (kalau dihitung dengan kalkulator ketemu 20 derajat dengan sin Φ = 0.342), maka kalau digambarkan lagi menjadi:

Pnyata = V * I * cos Φ
Sehingga I = Pnyata / (V * cos Φ)
= 20 / (220 * 0.940)
= 0.097 Ampere

Psemu = V * I
= 220 * 0.097
= 21.27 VA
Pbuta = V * I * sin Φ
= 220 * 0.097 * 0.342
= 7.30 VAR
Contoh 2. 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. (Studi lapangan NPC)

Contoh 3. 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

Keuntungan Perbaikan Faktor Daya dengan Penambahan Kapasitor adalah :
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 dan
(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.

Mengapa PLN menetapkan batas faktor daya?
Karena PLN ingin saluran transmisinya effisien.
Berdasarkan contoh hitung-hitungan diatas sudah terbukti bahwa kalau untuk beban lampu yang 20Watt saja, dengan memperbaiki faktor daya, terdapat penurunan arus sebesar 0.022 Ampere.

1. Nilai Ampere ini berpengaruh terhadap besarnya kabel yang harus digunakan oleh PLN untuk menyalurkan dayanya.
Dengan daya yang sama, apabila faktor dayanya jelek, maka arusnya akan lebih besar, tentunya harus digunakan kabel dengan ukuran diameter yang lebih besar yang artinya lebih mahal.

2. Dengan arus yang besar, rugi-rugi saluran yang timbul dalam saluran transmisi akan semakin besar juga,

Sebuah instalasi listrik akan optimum baik dari segi teknis maupun ekonomis bila faktor daya mendekati 1.

Sbg tambahan PLN akan mendenda kita bila faktor daya rata-2 bulanan kurang dari 0.85. yang akan terjadi bila total KVARh > 0.62 x KWHr.
Untuk memperbaiki faktor daya maka salah satunya dipakailah kapasitor yang berfungsi sbg kompensasi energi reaktif.

BAGAIMANA MENGHEMAT LISTRIK ?
1. Gunakan kabel dengan ukuran yang cukup, lebih besar-lebih baik, karena panas yang timbul pada kabel karena kabel terlalu kecil, itulah yang disebut dengan rugi saluran. Untuk listrik rumah dengan daya 900VA, minimal gunakan kabel 2mm, dan 2.5mm untuk daya 1200VA pada saluran utamanya. Gunakan kabel dengan kualitas baik, apabila memungkinkan dana anda, gantilah kabel NYM dengan kabel NYY-HY yang mempunyai kualitas isolasi lebih baik.
2. Gunakan sakelar, fitting, stop kontak dengan kualitas baik, sehingga tidak timbul panas pada kontak-kontak sentuh.
3. Gunakan lampu hemat energi, lebih mahal sedikit atau bahkan dengan harga 5 kali lipat tidak masalah, apabila lebih awet 10 kali dan lebih hemat 15 kali. Hindarkan pemakaian ”lampu pijar”.
4. Hindarkan pemakaian alat listrik yang ada subtitusinya dimana lebih murah energi, misalnya dispenser yang dilengkapi panas/ dingin, kompor listrik, water heater, magic mug, radio tabung, TV-eropah, dan lain-lain.
5. Jangan mencuri listrik, HUKUMNYA HARAM…!
6. BACK UP dengan DRAGON POWER ENERGY SAVER.

1 komentar:

  1. bagus gan artikel nya ...blognya berguna banget nih...
    tips killer yg bisa naikin Google pagerank dan meningkatkan traffic web kamu hanya dalam 2 minggu
    Home Appliances and Home Improvement cuma disini!!

    BalasHapus