TEORI DASAR KELISTRIKAN (1)

Sebelum membahas tentang listrik secara lebih lanjut, mungkin disini perlu ditampilkan juga tentang teori dasar kelistrikan. Dan untuk memudahkan pembahasan disini akan dibahas tentang rumus rumus dasar kelistrikan.

Pembahasan tentang listrik tidak terlepas dari 4 materi pembahasan, yaitu Daya, Tegangan (beda potensial), Arus dan hambatan (resistensi). Jika Daya atau power satuannya adalah Watt atau VA, atau KW atau KVA, Tegangan satuannya adalah Volt, atau  KV  Arus satuannya adalah ampere dan tahanan satuannya adalah Ohm. Dan menayangkut hambatan R nanti juga ada pembahasan tentang resistensi, resistensi kapasitif dan juga induktif. Tetapi yang akan dibawas pertama kali adalah yang ke-4 tersebut.

Dan Hubungan keempatnya, serta rumus keterkaitannya  dapat dilihat dari lingkaran daya dibawah ini.

Atau rumus daya dapat dilihat juga dalam rumus dibawah ini

Gbr. Arah aliran arus Listrik

Gbr. Hubungan antara daya, tegangan, hambatan dan arus

A. JENIS JENIS DAYA

Daya listrik dibagi menjadi 3 macam, yaitu

1. Daya Nyata (P),

Daya nyata atau disebut juga daya aktif (Active Power) adalah daya yang terpakai untuk melakukan energi sebenarnya. Daya ini digunakan secara umum oleh konsumen dan dikonversikan dalam bentuk kerja, seperti yang digunakan untuk keperluan mesin mesin listrik atau peralatan lainnya. Satuan dari daya aktif atau daya nyata adalah Watt atau KiloWatt (kw) 

Rumus: 

a. 1 Phasa (Line to Netral)         P = V x I x Cos Ø

b. 3 phasa (line to line)              P = √3 x V x I x Cos Ø

2. Daya Semu (S), 

Daya semu (Apparent Power) adalah daya yang dihasilkan oleh perkalian antara tegangan dan arus dalam suatu penghantar / jaringan . Daya semu ini merupakan daya listrik yang melalui suatu penghantar transmisi atau distribusi. Satuan daya ini adalah VA (Volt ampere)

Rumus: 

a. 1 Phasa (Line to Netral)         S = V x Ix  Sin Ø

b. 3 phasa (line to line)              S = √3 x V x I x Sin Ø

Gbr. Penjumlahan trigonometri daya aktif, reaktif dan semu

3. Daya Reaktif (Q), 

Daya reaktif adalah jumlah daya yang diperlukan untuk pembentukan medan magnet. Dari pembentukan medan magnet maka akan terbentuk fluks medan magnet. Daya reaktif ini merupakan selisih antara daya semu yang masuk pada penghantar dengan daya aktif  pada penghantar itu sendiri, dimana daya itu terpakai untuk daya mekanik dan panas. Contoh daya yang menimbulkan daya reaktif adalah trafo, otor dan lainnya. Satuan daya reaktif adalah Var atau Kvar.

a. 1 Phasa (Line to Netral)         Q = V x I x Sin Ø

b. 3 phasa (line to line)              Q  = √3 x V x I x Sin Ø

B. SEGITIGA DAYA (HUBUNGAN ANTARA DAYA NYATA, DAYA SEMU DAN DAYA REAKTIF)

Segitiga daya merupakan segitiga yang menggambarkan hubungan matematika antara tipetipe daya yang berbeda antara daya semu, daya aktif dan daya reaktif. berdasarkan trigonometri. Hubungan dari ketiga Daya tersebut, dapat diumpamakan dari vektor segitiga  dibawah ini, 

      Gbr. Segitiga Daya

C.Faktor Daya

Faktor daya (Cos Ø) adalah rasio perbandingan antara daya aktif  (watt) dan daya semu (VA) yang digunakan dalam listri arus bolak balik (AC) atau beda sudut fasa antara V dan I yang biasanya dinyatakan dalam Cos Ø

F = Power faktor

F =  daya aktif / Daya Semu       P/S  = Cos Ø

    = KW / KVA

    = V.I Cos Ø / V.I

    =  Cos Ø

Faktor daya mempunyai range antara 0 - 1 dan dapat dinyatakan dalam persen. Faktor daya yang bagus, apabila bernilai mendekati angka 1

Tg = Daya reaktif / Daya aktif                Tg Ø      = Q / P

      = KVAR/KW

Karena komponen daya aktif umumnya konstan (komponen KVA dan KVAR berubah sesuai dengan faktor daya), dapat juga ditulis rumus sebagai berikut:

Daya Reaktif = Daya aktif x  Tg Ø 

                 Q = P. Tg Ø 

Faktor daya  ada 2 macam, yaitu faktor daya yang mendahului (Leading) dan faktor daya yang terbelakang (Lagging)

1. Faktor daya mendahului (leading)

Faktor daya saat memeiliki kondisi sebagai berikut:

a. Beban memberikan daya reaktif dari sistem atau beban bersifat kapasitif

b. Arus mendahului tegangan, V terbelakang dari I dengan sudut Ø

2. Faktor daya terbelakang (Lagging)

Faktor daya yang memiliki kondisi kondisi sebagai berikut:

1. Beban memerlukan daya reaktif dari sistem atau beban bersifat induktif

2. Arus (I)  terbelakang dari tegangan (V), V mendahului I dengan sudut Ø

D. Beban Listrik

Pada sumber listrik DC,  sifat beban hanya bersifat resistif murni, karena frekuensi sumber DC adalah nol. Reaktansi induktif (XL) akan menjadi nol yang berarti bahwa induktor tersebut akan short circuit. Reaktansi kapasitif (XC) akan menjadi tak berhingga yang berarti bahwa kapasitif tersebut akan open circuit. Jadi sumber DC akan mengakibatkan beban beban induktif dan beban kapasitif tidak akan berpengaruh pada rangkaian.

Pada sumber listrik AC beban dibedakan menjadi 3 sebagai berikut :

1. Beban Resitif

Beban resistif merupakan suatu resistor murni.. Beban ini hanya menyerap daya aktif dan tidak menyerap daya reaktif sama sekali. Tegangan dan arus se-fasa dengan rumus:

 R = V / I

2. Beban Induktif

Beban induktif adalah beban yang mengandung kumparan kawat yang dililitkan pada sebuah inti (biasanya inti besi), misal  motor listrik, induktor dan trafo. Beban ini mempunyai faktor daya antara 0 – 1 bersifat lagging. Beban ini menyerap daya aktif (kW) dan daya reaktif (kVAR). Tegangan mendahului arus sebesar φ°, 

3. Beban Kapasitif

Beban kapasitif adalah beban yang mengandung suatu rangakaian kapasitor. Beban ini mempunyai faktor daya antara 0 – 1 bersifat leading. Beban ini menyerap daya aktif (kW) dan mengeluarkan daya reaktif (kVAR). Arus mendahului tegangan sebesar φ°. 

E. Kapasitor Bank
Pemasangan kapasitor bank salah satu fungsi utamanya adalah untuk memperbaki (menaikan) faktor daya, terutama karena kelebihan daya induktif.

Ada banyak keuntungan dari peningkatan faktor daya, yaitu: 

a. Tagihan listrik menjadi lebih kecil (PLN akan mendenda jika faktor daya kurang dari 0,85)

b. Kapasitas distribusi sistem tenaga listrik akan meningkat

c. Mengurangi rugi rugi daya pada sistem

d. Adanya peningkatan tegangan karena daya menurun

e. Mengurangi besarnya tegangan jatuh

Jika faktor daya lebih kecil dari 0,85 maka kapasitas daya aaktif (KW) yang digunakan akan berkurang. Kapasitas itu akan terus menurun seiring dengan menurunnya faktor daya. Akibat menurunnya faktor daya maka akan timbul beberapa persoalan diantaranya:

a.  Membesarnya penggunaan daya listrik Kwh karena rugi daya

b. Membesarnya penggunaan daya listrik KVAR

c. Mutu listrik menjadi rendah karena jatuh tegangan (voltage drops)

Untuk meminimalkan hal tersebut, dapat di ambil tindakan sebagai berikut, yaitu Meminimalkan pengoperasian beban motor, atau mengganti motor motor yang sudah tua, tetapi hal ini bukan suatu penyelesaian. Untuk menuntaskan masalah , yaitu dengan memasang kapasitor bank.

Dengan demikian kapasitor bank berfungsi: 

a. Menurunkan medan dari daya reaktif 

a. Menghindari Trafo kelebihan beban (overload), sehingga memberikan tambahan daya yang tersedia.

b. Menghindari Voltage drops line ends

c.Menghindari  Kenaikan arus /suhu pada kabel, sehingga mengurangi rugi rugi 

(Lanjut)

(Sumber dari berbagai sumber internet.)