Perhitungan Nilai Kapasitor Untuk Perbaikan Faktor Daya (Cos Phi) Sesuai Dengan Daya Beban

          Selamat menikmati hari libur sobat blogger, tapi gak ada salahnya sambil buka dan baca-baca blog ini barang kali ada yang bermanfaat bagi sobat blogger. Untuk kali ini penulis akan menyajikan artikel tentang perhitungan nilai kapasitas kapasitor yang harus digunakan untuk memperbaiki faktor daya (Cos Phi) jaringan listrik sesuai dengan besarnya daya beban yang terpasang pada jaringan listrik tersebut. Nah untuk memahaminya silahkan simak dengan seksama uraian berikut ini.

Beban/Pemakai Daya Listrik 

          Sebagai contoh berikut ini merupakan besar beban/pemakai daya listrik yang digunakan pada jaringan listrik yang akan diperbaiki faktor daya (cos phi) nya, yaitu berupa 5 buah lampu TL 20 W, 2 buah lampu pijar 100 W dan 2 buah motor listrik 125 W. Beban tersebut digunakan untuk mensimulasikan penghematan daya dengan memantau perubahan arus listrik yang dikonsumsi oleh beban tersebut untuk perbaikan faktor daya (cos phi) pada jaringan listrik setelah adanya beban induktif.

Perhitungan Nilai Kapasitas Kapasitor

         Kapasitor adalah komponen yang hanya dapat menyimpan dan memberikan energi yang terbatas yaitu sesuai dengan kapasitasnya, pada dasarnya kapasitor terdiri atas dua keping sejajar yang dipisahkan oleh medium dielektrik. Kapasitor pada sistem daya listrik menimbulkan daya reaktif untuk memperbaiki tegangan dan faktor daya, karenanya memasang/menambah kapasitor pada sistem jaringan listrik akan mengurangi kerugian daya listrik. Dalam kapasitor seri daya reaktif sebanding dengan kuadrat arus beban, sedang pada kapasitor paralel sebanding dengan kuadrat tegangan. Pemasangan komponen kapasitor seri dan paralel pada jaringan distribusi listrik mengakibatkan kerugian (losses) aliran daya reaktif pada jaringan dapat dikurangi sehingga kebutuhan arus menurun dan tegangan mengalami kenaikan sehingga kapasitas sistem jaringan bertambah. Kapasitor seri tidak digunakan secara luas dalam jaringan distribusi, karena adanya berbagai permasalahan resonansi distribusi dalam transformator.

Manfaat penggunaan kapasitor paralel

      1.  Mengurangi kerugian

      2.  Memperbaiki kondisi tegangan

      3.  Memaksimalkan kapasitas pembebanan jaringan

Untuk menghitung besarnya nilai kapasitas kapasitor dapat digunakan rumus : C = Qc / -V². ω

Dimana :

C = Kapasitas kapasitor (Farad)

Qc = Daya reaktif kapasitor (Var)

V = Tegangan (Volt)

ω = 2πf

Contoh :

Satu buah TL dengan daya = 20 W, tegangan = 220 V, Faktor daya = 0,35 maka :

P = V.I.Cos θ

I1 = P/V.Cos θ = 20 / 220 x 0,35 = 20 / 77 = 0,2597 A = 259,7 mA

Konsumsi arus listrik yang dibutuhkan secara teori apabila Cos θ sebesar 0,9 adalah :

I2 = P/V.Cos θ = 20 / 220 x 0,9 = 20 / 198 =  0,101 A = 101 mA

Prosentase (%) penghematan konsumsi arus listrik sebesar :

259,7 A – 101 A = 158,7 A = ± 61%

Cara menentukan nilai kapasitas kapasitor :

Cos θ1 = 0,35 à θ1 = Cos-1 x 0,35 = 69,5

Cos θ2 = 0,9 à θ2 = Cos-1 x 0,9 = 25,84

Daya Nyata (P1) = 20 W

Daya Semu (S1) = P / Cos θ1 = 20 / 0,35 = 57,143 VA   atau

                     S1 = V.I = 220 x 0,2597 = 57,143 VA

Daya Reaktif  (Q1) = S.Sin θ1

                                = 57,143 x Sin 69,5

                                = 53,524 VAR

Daya Nyata (P2) = P1 = 20 W

Daya Semu (S2) = P / Cos θ2 = 20 / 0,9 = 22,22 VA    atau

                     S2 = V.I = 220 x 0,101 = 22,22 VA

Daya Reaktif (Q2) = S.Sin θ2

                                = 22,22.Sin 25,84

                                = 9,685 VAR

Daya reaktif yang harus dihilangkan : ΔQ = Q2 – Q1

                                                                       = 9,685 – 53,524 = - 43,839 VAR

Nilai kapasitas kapasitor yang digunakan untuk mendapatkan sudut (Phi) = 0,9 adalah :

C = Qc / -V².ω = - 43,839 / (- 220² x 314) = 43,839 / 15.197.600 = 2,9 μF à 3 μF

Jadi untuk penghematan konsumsi arus listrik dengan beban diatas setelah dilakukan perhitungan, maka kapasitor yang harus dipasang sebesar 2,9 μF atau dibulatkan menjadi 3 μF.

Gambar 1. Kapasitor yang harus dipasang paralel dengan beban lampu TL 20 W