Kompensasi Daya Reaktif

7.7. Kompensasi Daya Reaktif

Sekali lagi kita memperhatikan Contoh-7.6 dan Contoh-7.7 yang telah dikoreksi dalam Contoh 7.8. Telah diulas bahwa faktor daya komponen

fundamental pada penyearah setengah gelombang f.d. 1 = 1 yang berarti arus fundamental sefasa dengan tegangan; sedangkan faktor daya komponen fundamental pada saklar sinkron f.d. 1 = 0,844. Nilai faktor daya komponen fundamental ini tergantung dari saat membuka dan menutup saklar yang dalam kasus penyearah setengah gelombang “saklar” menutup setiap tengah perioda pertama.

Selain faktor daya komponen fundamental, kita melihat juga faktor daya total yang dilihat sumber. Dalam kasus penyearah setengah gelombang,

meskipun f.d. 1 = 1, faktor daya total f.d. s = 0,7. Dalam kasus saklar sinkron f.d. 1 = 0.844 sedangkan faktor daya totalnya f.d. s = 0,7. Sebuah pertanyaan timbul: dapatkah upaya perbaikan faktor daya yang biasa

164 Sudaryatno Sudirham, Analisis Rangkaian Sistem Tenaga 164 Sudaryatno Sudirham, Analisis Rangkaian Sistem Tenaga

Pada dasarnya perbaikan faktor daya adalah melakukan kompensasi daya reaktif dengan cara menambahkan beban pada rangkaian sedemikian rupa sehingga faktor daya, baik lagging maupun leading, mendekat ke

nilai satu. Dalam kasus penyearah setengah gelombang f.d. 1 = 1, sudah mencapai nilai tertingginya; masih tersisa f.d. s

yang hanya 0,7. Dalam kasus saklar sinkron f.d. 1 = 0,844 dan f.d. s = 0,7. Kita coba melihat kasus saklar sinkron ini terlebih dulu.

CONTOH-7.9: Operasi saklar sinkron pada Contoh-3.7 membuat arus fundamental lagging 32,4 o dari tegangan sumber yang sinusoidal.

Arus lagging ini menandakan adanya daya rekatif yang dikirim oleh sumber ke beban melalui arus fundamental. (a) Upayakan pemasangan kapasitor paralel dengan beban untuk memberikan kompensasi daya reaktif ini. (b) Gambarkan gelombang arus yang keluar dari sumber.

Penyelesaian:

a). Upaya kompensasi dilakukan dengan memasangkan kapasitor

paralel dengan beban untuk memberi tambahan pembebanan berupa arus leading untuk mengompensasi arus fundamental o yang lagging 32,4 . Rangkaian menjadi sebagai berikut:

i s saklar sinkron

i C i Rb

Sebelum pemasangan kapasitor:

I 1 rms = 59 , 25 A ; I hrms = 38 , 63 A ; f . d . s = 0 , 7 S 1 = V srms I 1 rms = 1000 × 59,25 = 59,25 kVA ;

f.d. 1 = 0,844;

P 1 = 59,25 × 0,844 = 50 kW

1 = S P s 2 − 1 = 31 , 75 kVAR 165

Kita coba memasang kapasitor untuk memberi kompensasi daya reaktif komponen fundamental sebesar 31 kVAR

s 1 = V srms × Z C = V srms / ω C Q

C s = 1 = = 99 µ F ; kita tetapkan 100 µ F

V srms ω 1000 2 × 100 π

Dengan C = 100 µ

F, daya reaktif yang bisa diberikan adalah Q

C = 1000 × 100 π × 100 × 10 = 31 , 4 kVAR Arus kapasitor adalah

I Crms =

V srms

= 31 , 4 A . Z C 1 /( 100 π ) C

Arus ini leading 90 o dari tegangan sumber dan hampir sama dengan nilai

I sin( 32 , 4 1 o rms ) = 31 , 75 A Diagram fasor tegangan dan arus adalah seperti di bawah ini.

Im

I 1 o sin32,4

I C Re

32,4 o

I 1 I 1 cos32,4

Dari diagram

lihat bahwa arus

I C o dan I 1 sin 32 , 4 tidak saling meniadakan sehingga beban akan menerima arus I 1rms cos( 32 , 4 o ) , akan tetapi beban tetap

menerima arus seperti semula. Beban tidak merasakan adanya perubahan oleh hadirnya C karena ia tetap terhubung langsung ke sumber. Sementara itu sumber sangat merasakan adanya beban tambahan berupa arus kapasitif yang melalui C. Sumber yang semula mengeluarkan arus fundamental dan arus harmonisa total ke beban, setelah pemasangan kapasitor

166 Sudaryatno Sudirham, Analisis Rangkaian Sistem Tenaga 166 Sudaryatno Sudirham, Analisis Rangkaian Sistem Tenaga

I ≈ I cos( 32 , 4 1 o rmsC 1 rms ) = 5 0 A

turun sekitar 10% dari arus fundamental semula yang 59,25 A. Arus efektif total yang diberikan sumber menjadi

I I 2 I 2 50 srmsC 2 = + 38 , 63 1 2 rmsC hrms = + = 63 , 2 A

Daya kompleks yang diberikan sumber menjadi S sC = 1000 × 63 , 2 = 63 , 2 kVA

Faktor daya yang dilihat sumber menjadi

f . d . sC = 50 / 63 , 2 = 0 , 8 sedikit lebih baik dari sebelum pemasangan kapasitor

f . d . s = 0 , 7 b). Arus sumber, i s , adalah jumlah dari arus yang melalui resistor

seri dengan saklar sinkron dan arus arus kapasitor.

- bentuk gelombang arus yang melalui resistor i Rb adalah

seperti yang diberikan pada gambar Contoh-7.7; o - gelombang arus kapasitor, i C , 90 mendahului tegangan sumber.

Bentuk gelonbang arus i s terlihat pada gambar berikut: 300

[V]

v s /5

[A] 200