3 3
2 2
1 1
V C
V C
V C
CV +
+ =
3 2
1
C C
C C
+ +
= ……………………………………………………..3.19
Dimana : V
1
,V
2
,V
3
= Tegangan listrik pada setiap kapasitor Volt
Q
1
,Q
2
,Q
3
= Muatan listrik pada setiap kapasitor Couloumb
C,C,C =
Kapasitansi setiap kapasitor Farad V
= Total tegangan listrik kapasitorVolt
Q =
Total muatan listrik kapasitor Couloumb C
= Total kapasitansi kapasitor Farad
3.2.2 Kapasitor Daya
1. Segitiga Daya
Segitiga daya merupakan diagram vector yang menunjukkan hubungan antara daya aktif active power, daya reaktif reactive power, daya nyata apparent power, dan faktor
daya power factor.
ϕ ϕ
R e
ak ti
f P
o w
e r
V A
R R
e ak
ti f
P o
w e
r V
A R
X
L
R
R
True Power W
Lagging induktif circuit
A pp
are nt
po we
r V
A
ϕ
cos =
VA W
T rue Pow e r W
leading capacitif circuit
A pp
are nt
po we
r V
A
Xc
.
Gambar 3.13 Segitiga Daya
Universitas Sumatera Utara
Dari gambar diatas terdapat 3 jenis daya listrik, yaitu : •
Daya aktif active power Satuan daya aktif adalah Watt
ϕ
φ
cos
1
x I
x V
P
N P
N P
− −
= Daya aktif 1 phasa
φ φ
ϕ
1 3
3 cos
3 P
x x
I x
V x
P
P P
P P
= =
− −
Daya aktif 3 phasa
• Daya reaktif reactive power
Daya ini diperlukan untuk pembentukan medan magnet, satuan daya reaktif adalah Var.
ϕ
φ
sin
1
x I
x V
Q
N P
N P
− −
=
Daya reaktif 1 phasa
φ φ
ϕ
1 3
3 sin
3 Q
x x
I x
V x
Q
P P
P P
= =
− −
Daya reaktif 3 phasa
• Daya nyata apparent power
Satuan daya nyata adalah VA Volt Ampere
N P
N P
I x
V S
− −
=
φ
1
Daya nyata 1 phasa
φ φ
1 3
3 3
S x
I x
V x
S
P P
P P
= =
− −
Daya nyata 3 phasa
2. Faktor Daya
Faktor daya power factor dapat didefenisikan sebagai efisiensi suatu peralatan untuk memanfaatkan daya listrik dari sistem untuk melakukan kerja. Faktor daya juga
merupakan nilai cosinus sudut cos ϕ antara daya aktif Watt dan daya semuVA
Faktor daya = Cos sudut antara daya aktif dan daya semu
Universitas Sumatera Utara
Cos ϕ =
dayasemu dayaaktif
=
kVA kW
……………………………………….3.18
2 2
2
2 V
x fC
Q Q
P P
S P
Cos
π ϕ
= +
= =
3. Koreksi Faktor Daya Oleh Kapasitor Daya
Sebagian besar beban-beban industri merupakan gabungan antara beban resistor dan induktor yang dirangkai secara seri, seperti motor, transformator, lampu fluorescent, dan
sebagainya. Hal ini menyebabkan timbulnya nilai faktor daya power factor yang bersifat lagging dengan sudut
ϕ
1
yang besar.
Fa k t or Da ya Cosinus
ϕ
1
Da ya Re a k t ifk va r
Da ya Ak t if k W
kVA kW
=
ϕ
1
Da ya
N ya
ta kV
A
Gambar 3.14 Vektor diagram dengan faktor daya lagging
Perbaikan koreksi faktor daya disini berarti memperkecil sudut lagging antara daya aktif kW dan daya nyata kVA. Hal ini dapat dilakukan dengan pemasangan kapasitor
daya secara paralel terhadap sumber listrik.
Universitas Sumatera Utara
ϕ2
ϕ
1 Resultant effective
kvar
{
{
Loading kvar added
Reduce Apparent power After Correction
Pow e r k W
App aren
t po wer
befo re co
rrec tion
{
{
Initial load kvar
Gambar 3.15 Vektor diagram koreksi faktor daya
4. Perhitungan Kapasitor Daya Secara Umum
Hubungan antara daya reaktif Var kapasitor daya dengan kapasitansinya adalah sebagai berikut :
9 2
10 2
−
= x
V x
C x
f Qc
π kVar……………………………..………………3.20
Dimana : Qc
= Daya reaktif kVar
V =
Tegangan line Volt f
= Frekuensi sumber listrik Hertz
C =
Kapasitansi kapasitor µF Sedangkan energi yang tersimpan pada kapasitor dapat dihitung dengan rumus :
2
2 1
V x
C x
J =
Joule………………………………………………………..3.21 Dimana :
J =
Energi yang tersimpan Joule C
= Kapasitansi kapasitor µF
V =
Tegangan line Volt
Universitas Sumatera Utara
5. Akibat Faktor Daya Rendah
Pengaruh dari rendahnya faktor daya adalah : •
Untuk daya aktif yang sama, faktor daya yang rendah berarti arus meningkat, menyebabkan energi yang hilang juga meningkat
• Karena rugi-rugi saluran dan peralatan berbanding lurus dengan I
2
R, maka rugi-rugi daya akan lebih tinggi saat faktor daya rendah
• Untuk daya aktif yang sama, operasi sistem tenaga yang ada pada faktor daya yang
rendah berarti melebihi beban peralatan saat beban penuh •
Faktor daya rendah menyebabkan meningkatnya susut tegangan sehingga pengaturan tegangan tidak baik
6. Keuntungan Perbaikan Faktor Daya
Pemasangan alat perbaikan faktor daya kapasitor daya untuk meningkatkan faktor daya mengakibatkan suatu efek dan keuntungan sebagai berikut :
• Penurunan arus rangkaian
• Peningkatan level tegangan pada beban
• Penurunan investasi fasilitas system per kW beban yang disuplai
• Penurunan dalam biaya permintaan kVA bagi konsumen yang besar.
7. Langkah-Langkah Memperbaiki Faktor Daya Motor Induksi Tiga Fasa
Adapun cara-cara meningkatkan pada sistem daya listrik dapat dilakukan dengan berbagai cara, antara lain :
• Menggunakan kapasitor statik
• Menggunakan alat memajukan fasa
• Menggunakan motor sinkron
Universitas Sumatera Utara
Untuk kapasitor statik, pada umumnya digunakan untuk memperbaiki faktor daya pada motor-motor induksi, instalasi penerangan dan lain-lain. Keuntungan dari pemakaian
kapasitor ini pemeliharaannya sangat sederhana, tidak memerlukan tempat yang cukup luas untuk pemasangan suatu kapasitor. Dengan demikian bisa saja dipasang pada ruangan kerja
yang kecil atau pada setiap penerangan beban. Sedangkan kekurangan dari penggunaan kapasitor ini adalah tidak tahan terhadap
arus hubung singkat yang besar yang dapat terjadi pada jaringan tersebut. Selain itu, umur kapasitor relatif kecil dan jika terjadi kerusakan, kapasitor tersebut tidak dapat diperbaiki.
Untuk memperbaiki faktor daya dalam penggunaan motor induksi 3 fasa, ada beberapa hal yang harus diperhatikan sebagai langkah-langkah yang harus dilakukan, yaitu :
• Nameplate motor induksi 3 fasa
Nameplate ini digunakan untuk mencari daya reaktif yang dibutuhkan untuk mencapai suatu nilai faktor daya yang dibutuhkan
• Menghitung nilai daya reaktif yang dibutuhkan dengan menggunakan Persamaan berikut
:
Q
C
= P
input
x tan 1 ϕ - tan 2
ϕ ......................................................................3.19 Dimana: Q
C
= Daya reaktif kapasitor yang dibutukankVar P
input
= Daya aktif input motor induksi kW tan 1
ϕ = Nilai sebelum pemasangan kapasitor tan 2
ϕ = Nilai setelah pemasangan kapasitor
Universitas Sumatera Utara
• Menentukan nilai kapasitansi kapasitor yang dibutuhkan
8. Aplikasi Pemasangan Kapasitor Daya pada Motor Induksi 3 Fasa
Motor Induksi memberikan kontribusi terbesar sebagai beban reaktif reactive load di industri. Secara umum nilai faktor daya dari motor tersebut meningkat seiring dengan
kenaikan horse power rating atau kecepatan sinkron ataupun kondisi pembebanannya. Oleh karena itu nilai faktor daya dari motor induksi perlu diperbaiki dengan pemasangan
kapasitor daya power capacitor, baik dipasang langsung pada terminal motor atau dipasang pada saluran listrik yang menuju motor.
MOTOR MOTOR
MOTOR
overload overload
overload fuse
fuse fuse
isolator isolator
isolator
Supply Supply
Supply
Universitas Sumatera Utara
BAB IV ANALISA PENGARUH EFEK KAPASITIF TERHADAP KARAKTERISTIK
MOTOR INDUKSI
4.1 Umum
Untuk dapat melakukan analisis pengaruh efek kapasitif terhadap karakteristik motor induksi, maka dilakukan suatu percobaan di Laboratorium Konversi Energi Listrik
Departemen Teknik, Fakultas Teknik USU untuk memperoleh data-data yang diinginkan untuk dianalisis selanjutnya.
Percobaan yang dilakukan adalah percobaan berbeban pada motor induksi tiga fasa yang dioperasikan dengan dan tanpa kapasitor. Percobaan ini bertujuan untuk mendapatkan
data agar dapat mengetahui pengaruh kapasitor terhadap beban pada motor induksi tiga fasa. Percobaan ini dilakukan dengan melakukan variasi terhadap kapasitansi kapasitor daya dan
nilai beban. Beban yang digunakan adalah beban resistif.
4.2 Peralatan yang Digunakan
1. 1 Unit Mesin induksi 3 fasa
Tipe : rotor belitan Spesifikasi motor: - AEG Typ C AM 112 MU 4 RI
- ∆Y 220380 V 10,7 6,2 A
- 2,2 Kw, cos φ 0,67
- 1410 rpm, 50 Hz - isolasi B
Universitas Sumatera Utara
