Rabu, 21 Desember 2011

makalah pengukuran daya


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:
P= \frac{W}{t}\,
di mana
P adalah daya
W adalah usaha
t adalah waktu
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.
P = \lim_{\Delta t\rightarrow 0} \frac{\Delta W}{\Delta t} = \lim_{\Delta t\rightarrow 0} P_\mathrm{avg} \,

Bila laju transfer energi atau kerja tetap, rumus di atas dapat disederhanakan menjadi:
P = \frac{W}{t} = \frac{E}{t}
,
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
http://duniatehnikku.files.wordpress.com/2011/01/sgtg1.jpg?w=207&h=178
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

Gambar 1 Hubungan daya aktif, reaktif dan kapasitansi
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.


Gambar 2 Kompensasi daya reaktif
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.
Gambar 3 Faktor daya “leading

Gambar 4 Segitiga daya untuk beban kapasitif

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.
Gambar 5 Faktor daya “lagging

Gambar 6 Segitiga daya untuk beban induktif



















BAB III
 PENUTUP
Kesimpulan

1.      Daya dalam fisika adalah laju energi yang dihantarkan atau kerja yang dilakukan per satuan waktu
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: