Laporan Praktikum Kapasitor Bank [PDF]

Citation preview

POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA



JURUSAN TEKNIK KELISTRIKAN KAPAL



LAB. REPARASI LISTRIK PRAKTIKUM KAPASITOR BANK



PRAKTIKUM PERANCANGAN LISTRIK



PRAKTIKUM 2 KAPASITOR BANK



1.



Tujuan Kemampuan yang akan dimiliki oleh mahasiswa setelah memahami isi bab ini adalah sebagai berikut: 1.



Mahasiswa mampu mengetahui sifat-sifat beban listrik.



2.



Mahasiswa mampu menguasai rangkaian kapasitor.



3.



Mahasiswa mampu mengetahui fungsi faktor daya.



4.



Mahasiswa mampu memperbaiki faktor daya (cosϕ) mendekati 1 untuk beban-beban induktif.



5.



2.



Mahasiswa mampu mengoptimalkan daya yang digunakan.



Dasar Teori 2.1



Sifat Beban Listrik dan Faktor Daya Terdapat tiga macam sifat-sifat beban listrik yaitu, resistif, induktif dan kapasitif. Di dalam rangkaian listrik arus bolak-balik, terdapat tiga buah daya listrik yang diserap oleh beban, yaitu daya nyata P, daya reaktif Qdan daya semu S. Apabila terdapat arus yang mengalir pada beban listrik sebesar I (A) dan besarnya tegangan adalah V (volt), maka besarnya daya semu S (VA) yang dibutuhkan oleh beban listrik tersebut adalah: 𝑆 = 𝑉𝐼 .......................................... (2.1) Sedangkan daya real P (watt) yang digunakan, dirumuskan sebagai: 𝑃 = 𝑆 cos ∅ = 𝑉𝐼 cos ∅ ................ (2.2) Sehingga, cos ∅ = 𝑝𝑓 = 𝑃𝑆 ........................... (2.3)



Dimana cosϕ adalah faktor daya (power factor, pf ). Untuk beban yang bersifat induktif, pf lagging di arusnya tertinggal dari tegangannya. Dan untuk beban yang bersifat kapasitif, pf leading dimana arusnya File :



Disusun : Gilang Pratama Kurnia Endah Cahyo Tri Risky Bagoes Mahendra



Disetujui :



Kode Revisi : 01



Page: 1



POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA



LAB. REPARASI LISTRIK PRAKTIKUM KAPASITOR BANK



JURUSAN TEKNIK KELISTRIKAN KAPAL PRAKTIKUM PERANCANGAN LISTRIK



mendahului tegangannya. ϕ disebut sudut daya listrik, yang merupakan sudut antara daya aktif dan daya semu juga merupakan sudut antara tegangan dan arus listrik. Dan besarnya daya reaktif Q (KVAR) adalah: 𝑄 = 𝑆 sin ∅ = 𝑉𝐼 sin ∅ ................. (2.4) Hubungan daya beban listrik digambarkan sebagai segitiga daya sebagai berikut:



Gambar 1. Segitiga daya Daya dalam rangkaian DC sama dengan perkalian arus dan tegangan. Daya dalam rangkaian AC sama dengan perkalian dari arus dan teganganefektif. Tetapi jika ada reaktansi dalam rangkaian, arus dan tegangan tidak sefasa sehingga selama siklusnya dapat terjadi arusnya negatif seraya tegangan positif. Hal ini menghasilkan besarnya daya dalam rangkaian kurang dari perkalian I dan V. Perkalian harga arus dan tegangan efektif dalam rangkaian AC dinyatakan dalam voltampere (VA) atau kilovoltampere (kVA). Satu kVA sama dengan 1.000 VA. Daya yang berguna atau daya nyata diukur dalam watt dan diperoleh jika voltampere dari rangkaian dikalikan dengan faktor yang disebut faktor daya. Maka faktor daya dalam rangkaian AC satu fasa adalah: P (dalam Watt)= VI x faktor daya Dengan memindahkan suku persamaan di atas, maka didapat: 𝐹𝑎𝑘𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑎𝑦𝑎 =



𝑃 𝑉𝐼



Jadi faktor daya dapat didefinisikan sebagai perbandingan antara daya nyata dalam watt dengan voltampere dari rangkaian AC. Harga faktor daya tergantung pada besarnya beda fasa antara arus sumber dan File :



Disusun : Gilang Pratama Kurnia Endah Cahyo Tri Risky Bagoes Mahendra



Disetujui :



Kode Revisi : 01



Page: 2



POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA



JURUSAN TEKNIK KELISTRIKAN KAPAL



LAB. REPARASI LISTRIK PRAKTIKUM KAPASITOR BANK



PRAKTIKUM PERANCANGAN LISTRIK



tegangan sumber. Jika arus dan tegangan sefasa, daya sama dengan I x V, atau dengan perkataan lain faktor dayanya 1. Jika arus dan tegangan berbeda fasa 90° seperti dalam rangkaian kapasitif atau induktif murni, faktor daya nol, sehingga daya nyata juga nol. Dalam rangkaian yang mengandung tahanan dan reaktansi, harga faktor daya berkisar antara 1 dan 0, tergantung pada harga reaktif dari tahanan dan reaktansi dalam rangkaian. Arus yang mengalir dalam rangkaian AC dapat dianggap terdiri dari dua komponen yaitu, komponen yang sefasa dengan tegangan dan komponen yang berbeda fasa 90° dengan tegangan seperti yang ditunjukkan pada gambar, komponen yang sefasa disebut komponen aktif, karena itu jika dikalikan dengan tegangan menghasilkan daya yang berguna atau daya nyata dari rangkaian. Komponen yang tidak sefasa disebut komponen reaktif, oleh karena itu jika dikalikan dengan tegangan menghasilkan daya reaktif.Pada gambar menunjukan bahwa makin besar sudut fasa, makin besar harga komponen reaktif dan makin kecil harga komponen aktif dan harga arus total yang diberikan. Dalam gambar cosinus sudut fase θ adalah perbandingan arus aktif terhadap arus total, atau: cos 𝜑 =



𝐼𝑎𝑘𝑡𝑖𝑓 𝐼



................................. (2.5)



atau 𝐼𝑎𝑘𝑡𝑖𝑓 = 𝐼 cos 𝜑 ............................. (2.6)



Gambar 2. Dua komponen arus rangkaian AC



Hubungan Fase Mengalirnya arus bolak-balik disebabkan oleh tegangan bolakbalik yang melewati suatu tahanan. Jika arus dan tegangan melalui File :



Disusun : Gilang Pratama Kurnia Endah Cahyo Tri Risky Bagoes Mahendra



Disetujui :



Kode Revisi : 01



Page: 3



POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA



LAB. REPARASI LISTRIK PRAKTIKUM KAPASITOR BANK



JURUSAN TEKNIK KELISTRIKAN KAPAL PRAKTIKUM PERANCANGAN LISTRIK



harga nol dan naik keharga maksimumnya dalam arah yang sama akan pada setiap saat, maka arus dikatakan sefasa dengan tegangan. Tetapi dalam beberapa jenis rangkaian bila harga nol, maksimum dari arus dan tegangan tidak terjadi pada saat yang sama, maka arus dikatakan tidak sefasadengan tegangan. Secara teknis faktor daya (PF) adalah cosinus yang dibentuk oleh gelombang arus yang mendahului ataupun tertinggal dari gelombang tegangan. Jika arus yang diserap beban tertinggal, maka faktor dayanya adalah lagging atau beban bersifat induktif. Jika arus yang diserap beban mendahului, maka faktor dayanya adalah leading atau beban bersifat kapasitif. Secara vektoris dapat digambarkan sebagai berikut:



Gambar 3. Vektor daya dan faktor daya



Ada tiga kemungkinan hubungan fasa antara arus dan tegangan dalam suatu rangkaian: 1.



Arus dan tegangan sefasa (PF=1) Sebuah beban dikatakan mempunyai faktor daya satu, jika perbandingan antara daya nyatanya dengan daya semunya adalah satu. Faktor daya satu ini dapat terjadi apabila tidak terjadi pergeseran fasa antara arus yang diserap oleh beban dengan tegangan kerjanya. Faktor daya ini terjadi pada bebanbeban yang bersifat resistif (R), misalnya pada lampu pijar.



File :



Disusun : Gilang Pratama Kurnia Endah Cahyo Tri Risky Bagoes Mahendra



Disetujui :



Kode Revisi : 01



Page: 4



JURUSAN TEKNIK KELISTRIKAN KAPAL



LAB. REPARASI LISTRIK



POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA



PRAKTIKUM KAPASITOR BANK



PRAKTIKUM PERANCANGAN LISTRIK



(a)



(b)



Gambar 4. Unity Power Factor 2.



Arus tertingga(lagging) dari tegangan sebesar θ Sebuah benda dikatakan mempunyai faktor daya tertinggal (lagging), jika arus yang diserap beban tertinggal dari tegangan kerjanya. Hal ini terjadi pada beban-beban yang bersifat induktif, misalnya motor listrik, setrika listrik, heater, bor listrik, dll. v



v θ=30º i i



t



Gambar 5. Arus lagging terhadap tegangan sebesar 30° 3.



Arus mendahului (leading) tegangan sebesar θ Sebuah beban dikatakan mempunyai faktor daya mendahului (leading), jika beban mensuplai daya reaktif atau arus yang diserap beban mempunyai fasa yang mendahului terhadap tegangan kerjanya. v



i



i t



θ v



Gambar 6. Arus leading terhadap tegangan File :



Disusun : Gilang Pratama Kurnia Endah Cahyo Tri Risky Bagoes Mahendra



Disetujui :



Kode Revisi : 01



Page: 5



POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA



LAB. REPARASI LISTRIK PRAKTIKUM KAPASITOR BANK



JURUSAN TEKNIK KELISTRIKAN KAPAL PRAKTIKUM PERANCANGAN LISTRIK



Lamanya waktu dimana tegangan mendahului atau tertinggal dari arus, bervariasi dari setiap rangkaian yang berbeda dari kondisi sefasa sampai kondisi mendahului atau tertinggal. Oleh karena waktu dapat diukur dalam derajat listrik,beda waktu atau beda fasa arus dan tegangan biasanya dinyatakan dalam derajat listrik yang disebut sudut fasa. Sama seperti arus dan tegangan dalam rangkaian satu fasa. Dalam rangkaian tiga θ antara arus dan tegangan juga dapat memiliki beda fasa.



Faktor DayaRendah Faktor daya yang rendah biasanya dihasilkan oleh motor induksi, terutama pada beban-beban rendahdan unit-unit balas (ballast) dari lampu pelepas (discharge lighting) yang memerlukan arus magnetisasi reaktif untuk geraknya. Alat-alat las busur listrik juga memiliki faktor daya yang rendah. Medan magnet dari peralatanperlatan seperti ini memerlukan arus yang tidak melakukan kerja yang bermanfaat dan tidak mengakibatkan panas atau daya mekanis, tetapi yang diperlukan hanyalah untuk membangkitkan medan. Walaupun arus dikembalikan ke sumber jika medan turun mendadak, perlu menambahkan penampang kabel dan instalasi untuk membawa arus ini.



Hanya



komponen



arus



aktif



dan



bermanfaat



yang



mempertanggung jawabkan kerja bermanfaat yang dilakukan oleh peralatan tersebut. Faktor daya yang rendah juga disebabkan oleh pemasangan kapasitor secara berlebihan. Tetapi hal ini tidak biasanya terjadi. Sehingga pada umumnya faktor daya yang rendah yang biasanya terjadi adalah disebabkan oleh pembebanan induktif yang ada pada sistem secara berlebihan.Faktor daya yang rendah dapat dirasakan malam hari saat beban turun, maka tegangan suplai menjadi lebih besar dan menyebabkan arus magnetisasi dari motor dan transformator bertambah, maka nilai faktor daya pada sistem yang sedang beroperasi menjadi rendah. File :



Disusun : Gilang Pratama Kurnia Endah Cahyo Tri Risky Bagoes Mahendra



Disetujui :



Kode Revisi : 01



Page: 6



POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA



LAB. REPARASI LISTRIK PRAKTIKUM KAPASITOR BANK



JURUSAN TEKNIK KELISTRIKAN KAPAL PRAKTIKUM PERANCANGAN LISTRIK



Cara lain untuk melihat masalah ini adalah menyadari bahwa suatu faktor daya yang buruk menyebabkan tegangan dan arus berlawanan arus sehingga perkaliannya tidak menghaslkan daya dalam watt tetapi dalam voltampere.Prinsip dasar dari peningkatan faktor daya adalah menyuntikan arus dengan fasa mendahului dalam rangkaian agar menetraliser efek arus magnetisasi yang ketinggalan fasa.Dalam kondisi-kondisi ini energi yang dibutuhkan oleh medan magnet bersirkulasi diantara peralatan koreksi dan instalasi yang dikoreksi sebagai pengganti antara instalasi dan sumber. Karena biaya instalasi bertambah jika faktor daya mendekati satu, hal ini normal jika membatasi peningkatan ini sampai 0.95.



Efek Merugikan Faktor Daya Rendah Faktor daya yang rendah akan mengakibatkan arus untuk menghantarkan daya aktual akan lebih tinggi. Untuk menunjukkan bahwa faktor daya yang renda tersebut dapat dilihat dari contoh perhitungan berikut ini: Bila sumber tegangan 120V, 60Hz digunakan untuk mensuplai beban sebesar 746 watt, maka aris untuk menghantarkan daya tersebut, bila faktor dayanya adalah 0.75. 𝐼=



𝑃 746 = = 8.3 𝐴 𝑉 × cos 𝜃 120 × 0.75



Apabila faktor daya = 1 𝐼=



𝑃 746 = = 6.2 𝐴 𝑉 × cos 𝜃 120 × 1 Arus yang tinggi dalam suatu saluran transmisi akan



menyebabkan lebih banyaknya energi yang terbuang dalam saluran. Oleh karena itu, untuk saluran yang mempunyai faktor daya yang rendah diperlukan koreksi faktor daya (perbaikan faktor daya).



Kompensator Faktor Daya Dalam perbaikan faktor daya sumber kVAr yang biasanya digunakan dan paling efektif adalah kapasitor. Kapasitor ini File :



Disusun : Gilang Pratama Kurnia Endah Cahyo Tri Risky Bagoes Mahendra



Disetujui :



Kode Revisi : 01



Page: 7



LAB. REPARASI LISTRIK



POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA



PRAKTIKUM KAPASITOR BANK



JURUSAN TEKNIK KELISTRIKAN KAPAL PRAKTIKUM PERANCANGAN LISTRIK



mengeluarkan negative charge ion dan mengkompensasi kehilangan pada sistem yang memerlukan arus magnetisasi. a.



Hubungan seri kapasitor Kapasitor pengganti dan kapasitor yang dihubungkan seri adalah sama



dengan



kapasitor



yang



bertambah



tebal



bahan



dielektriknya. Sehingga nilai kapasitansi total pada suatu sistem adalah sama dengan muatan pada masing-masing kapasitor itu sendiri. 𝑄𝑡 𝑄1 𝑄2 𝑄3 = + + 𝐶𝑡 𝐶1 𝐶2 𝐶3 Karena Qt = Q1 = Q2 = Q3, maka diperoleh hasil: 1 1 1 1 = + + 𝐶𝑡 𝐶1 𝐶2 𝐶3 Keterangan: Q = Muatan (C) U = Tegangan (V) C = Kapasitor pengganti (Farad) C1



C2



C3



Q1



Q2



Q3 -



+



Gambar 7. Hubungan seri kapasitor b.



Hubungan pararel kapasitor Bila kapasitor dihubungkan secara pararel dan kemudian dihubungkan dengan tegangan U, maka jumlah muatan seluruhnya sama dengan jumlah muatan kapasitor itu. Salah satu sifat dari rangkaian paralel adalah tegangan pada tiap-tiap kapasitor sama dengan tegangan sumber yang dihasilkannya (U1 = U2 = U3).



File :



Disusun : Gilang Pratama Kurnia Endah Cahyo Tri Risky Bagoes Mahendra



Disetujui :



Kode Revisi : 01



Page: 8



LAB. REPARASI LISTRIK



POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA



PRAKTIKUM KAPASITOR BANK



JURUSAN TEKNIK KELISTRIKAN KAPAL PRAKTIKUM PERANCANGAN LISTRIK



+ C1



U



C2



C3



-



Gambar 4.8 Hubungan pararel kapasitor. Kapasitor pararel dapat dirumuskan: Qt = Q1 + Q2 + Q3 Dari persamaan Q = C.U, maka: Ct . Ut = Q1 .U1 + Q2 .U2 + Q3 .U3 Karena Ut = U1 + U2 + U3, maka: Ct = C1 + C2 + C3



Kapasitor satu fasa dan tiga fasa Kapasitor dalam pembuatannya dapat dibuat satu fasa dan tiga fasa. Untuk kapasitor satu fasa dapat dirumuskan sebagai berikut: 𝑄𝐶 = 𝑈 2 . 𝜔. 10−3 𝐼𝐶 =



𝑄𝐶 𝑈



(𝐾𝑉𝐴𝑅)



(𝐴)



𝑈. 10−3 𝑋𝐶 = 𝐼𝐶



(Ω)



Keterangan: QC



= Rating kapasitor (KVAR)



U



= Tegangan kapasitor (kV)



IC



= Arus kapasitor (A)



C



= Kapasitor (µF)



ω



= Frekuensi sudut (2πf)



Xc



= Reaktansi pada kapasitansi (Ω)



Pada kapasitor 3 fasa konfigurasinya dibedakan konfigurasi delta dan konfigurasi bintang. Kapasitor dengan konfigurasi bintang dapat dirumuskan: File :



Disusun : Gilang Pratama Kurnia Endah Cahyo Tri Risky Bagoes Mahendra



Disetujui :



Kode Revisi : 01



Page: 9



POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA



𝑄𝐶 = 𝑈 2 . 𝜔. 10−3 𝐼𝐶 =



𝑄𝐶 𝑈√3



𝑋𝐶 =



𝑈.10−3 𝐼𝐶 √3



JURUSAN TEKNIK KELISTRIKAN KAPAL



LAB. REPARASI LISTRIK PRAKTIKUM KAPASITOR BANK



PRAKTIKUM PERANCANGAN LISTRIK



(𝐾𝑉𝐴𝑅)



(𝐴) (Ω)



Uc CC



C



Gambar 9. Kapasitor 3 fasa dengan konfigurasi bintang Kapasitor dengan konfigurasi delta dapat dirumuskan: 𝑄𝐶 = 3. 𝑈 2 . 𝜔. 10−3 𝐼𝐶 =



𝑄𝐶 𝑈√3



𝑋𝐶 =



(𝐾𝑉𝐴𝑅)



(𝐴)



𝑈. √3. 10−3 𝐼𝐶



(Ω) C



Uc



C



C



U Gambar 10. Kapasitor 3 fasa konfigurasi delta



Perbaikan faktor daya PLN membebankan biaya kelebihan pemakaian pada pelanggan, jika rata-rata faktor dayanya kurang dari 0.85. Untuk memperbaiki faktor daya agar tidak membayar denda adalah aplikasi dari kapasitor bank. Selain itu, pemasangan kapasitor bank dapat menghindari: a.



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



b. File :



Voltage drop pada akhir saluran (line ends). Disusun : Gilang Pratama Kurnia Endah Cahyo Tri Risky Bagoes Mahendra



Disetujui :



Kode Revisi : 01



Page: 10



LAB. REPARASI LISTRIK



POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA



c.



Kenaikan



PRAKTIKUM KAPASITOR BANK



arus



atau



temperature



JURUSAN TEKNIK KELISTRIKAN KAPAL PRAKTIKUM PERANCANGAN LISTRIK



pada



kabel,



sehingga



mengurungi rugi-rugi. Untuk pemasangan kapasitor bank diperlukan: a.



Kapasitor dengan jenis yang cocok dengan kondisi jaringan.



b.



Regulator untuk pengaturan daya tumpuk kapasitor (kapasitor bank) secara otomatis.



c.



Kontaktoruntuk switching kapasitor



d.



Pemutus tenagauntuk proteksi tumpuk kapasitor.



Ada beberapa cara yang dipergunakan untuk menentukan daya reaktif (Qc): 1)



Metode sederhana Metode ini digunakan agar dengan cepat dapat menentukan Qc. Angka yang harus diingat adalah 0.84 untuk setiap kW beban. Yaitu diambil dari:



2.



-



Perkiraan rata-rata faktor daya suatu instalasi: 0.65



-



Maka dari tabel Cos φ yang didapat angka : 0.85



Metode kuitansi PLN Metode ini memerlukan data dari kuitansi PLN selama satu periode (misalnya 1 tahun). Kemudian data perhitungan diambil dari pembayaran denda KVARH yang tertinggi. Data lain yang diperlukan adalah jumlah waktu pemakaian.



3.



Metode Cos φ Metode ini menggunakan tabel cos φ. Data yang diperlukan: Daya beban total dan faktor daya (cos φ).



Dengan cara perhitungan bentuk diagram phasor, maka daya listrik arus bolak-balik dapat digambarkan seperi berikut ini. QL



S1



QL2



S2 φ1 φ2 P



QC File :



Disusun : Gilang Pratama Kurnia Endah Cahyo Tri Risky Bagoes Mahendra



Disetujui :



Kode Revisi : 01



Page: 11



JURUSAN TEKNIK KELISTRIKAN KAPAL



LAB. REPARASI LISTRIK



POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA



PRAKTIKUM KAPASITOR BANK



PRAKTIKUM PERANCANGAN LISTRIK



Gambar 11. Diagram phasor daya sebelum dan sesudah perubahan Cos φ



Tabel 1. Persamaan phasor daya 𝑡𝑔𝜑 =



𝑄𝐿 𝑃



𝑄𝐶 = 𝑈 ×



𝑈2 𝑋𝐶 𝑈2 𝑄𝐶 = 1 2𝜋𝑓𝐶 𝑄𝐶 = 𝑈 2 × 2𝜋𝑓𝐶



𝑄𝐿 = 𝑃 × 𝑡𝑔𝜑1 𝑡𝑔𝜑2 =



𝑈 𝑋𝐶



𝑄𝐶 =



𝑄𝐿 − 𝑄𝐶 𝑃



𝑄𝐿 − 𝑄𝐶 = 𝑃 × 𝑡𝑔𝜑2 𝑄𝐶 = 𝑃(𝑡𝑔𝜑1 − 𝑡𝑔𝜑2 )



𝐶=



𝑄𝐶 2𝜋𝑓 × 𝑈 2



𝑄𝐶 = 𝑈 × 𝐼𝐶 3.



Peralatan dan Komponen Peralatan dan bahan yang digunakan Tabel 2. Peralatan praktikum kapasitor bank No 1



MCB



2



Kontaktor



3



Auxiliary contact



4



Termal overload



5



Pushbutton



6



File :



Nama



Indicator lamp



Spesifikasi



Jumlah



Keterangan



3 P, 32 A



1 buah



ABB



1 P, 6 A



1 buah



ABB



3 buah



Telemecanicue



1 NO, 1 NC



3 buah



Telemecanicue



2 NO, 2 NC



3 buah



FUJI



1 buah



Telemecanicue



NC (stop)



6 buah



Telemecanicue



NO (start)



6 buah



Telemecanicue



Merah



1 buah



Demex



Kuning



7 buah



Demex



Hijau



7 buah



Demex



3 P, 25 A, coil 220 V, 50 Hz



7



VSS



20 A/300 V AC



1 buah



Camsco



8



Voltmeter



AC 500V



3 buah



CIC



Disusun : Gilang Pratama Kurnia Endah Cahyo Tri Risky Bagoes Mahendra



Disetujui :



Kode Revisi : 01



Page: 12



JURUSAN TEKNIK KELISTRIKAN KAPAL



LAB. REPARASI LISTRIK



POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA



PRAKTIKUM KAPASITOR BANK



PRAKTIKUM PERANCANGAN LISTRIK



9



Amperemeter



50 A



3 buah



H&G



10



CT



50/5 A



4 buah



H&G



11



Hz



53 Hz, 220 V



1 buah



H&G



12



Terminal block



Krem



8 buah



LEGRAND



13



Busbar



Cu 110 x 15 x 3



2.5 m



14



Cable schoon



2.5 mmsq



2 pak



15



Isolator busbar



110 x 15 x 3



8 buah



16



Spiral cable



17



Kabel



1 pak NYY 1.5 mm2



40 m



ETERNA



NYY 2.5 mm2



20 m



ETERNA



NYY 4 mm2



25 m



ETERNA



NYY 6 mm2



21 m



ETERNA



18



Baut + mur



M3, M4



4 pak



19



Box panel



180 x 60 x 50 mm



1 buah



20



Cos θ



3 fasa, .../5 A, ICT



1 buah



21



Kapasitor



10 Mf, 380/440 V



18 buah MC



CIC



Tabel 3. Perlengkapan kapasitor bank No



File :



Nama



Spesifikasi



Jumlah Keterangan



1



Tang potong



1 buah



MEKANIK



2



Tang kombinasi



1 buah



MEKANIK



3



Tang cable schoon



1 buah



MEKANIK



4



Tang kerucut



1 buah



MEKANIK



5



Pisau potong (cutter)



1 buah



MEKANIK



6



Obeng



1 buah



MEKANIK



7



Multitester



1 buah



MEKANIK



8



Insulation



1 buah



MEKANIK



9



Tespen



1 buah



MEKANIK



10



Clamp meter



1 buah



MEKANIK



11



Digital clamp ampere



Disusun : Gilang Pratama Kurnia Endah Cahyo Tri Risky Bagoes Mahendra



Kyoritsu 2007 A



Disetujui :



1 buah



Kode Revisi : 01



Page: 13



POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA



4.



LAB. REPARASI LISTRIK PRAKTIKUM KAPASITOR BANK



JURUSAN TEKNIK KELISTRIKAN KAPAL PRAKTIKUM PERANCANGAN LISTRIK



Rangkaian Percobaan



Gambar 12. Panel kapasitor bank File :



Disusun : Gilang Pratama Kurnia Endah Cahyo Tri Risky Bagoes Mahendra



Disetujui :



Kode Revisi : 01



Page: 14



POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA



5.



JURUSAN TEKNIK KELISTRIKAN KAPAL



LAB. REPARASI LISTRIK PRAKTIKUM KAPASITOR BANK



PRAKTIKUM PERANCANGAN LISTRIK



Prosedur Praktikum Keselamatan Kerja a.



Menggunakan pakaian prakek.



b.



Membaca dan memahami petunjuk praktikum pada setiap lembar kegiatan belajar.



c.



Menggunakan alat sesuai dengan fungsinya.



d.



Memastikan power dalam keadaan off sebelum merangkai.



e.



Membersihakan panel kapasitor dari debu yang menempel.



f.



Hati-hati dalam melakukan praktek.



Petunjuk 1.



Menggambar perlengkapan panel kapasitor bank.



2.



Menggambar rangkaian control.



3.



Menggambar rangkaian kapasitor bank.



4.



Menggambar letak komponen di panel.



5.



Menggambar untuk susunan komponen dalam panel.



6.



Menggambar wiring diagaram kapasitor bank.



7.



Menggambar wiring diagram control kapasitor bank di dalam panel.



8.



Menggambar wiring diagram control kapasitor bank di pintu.



9.



Menggambar depan panel



10.



Menggambar dalam panel.



Pengukuran 1.



Pengukuran tanpa tegangan: a.



Hubung Singkat: i.



Posisi MCB 3 fasa “on”. Memeriksa dengan ohmmeter pada incoming MCB 3 fasa apakah ada hubung singkat atau tidak antara terminal fasa-fasa, fasa-netral dan fasaground di panel kapasitor bank.



ii.



Memasukkan hasilnya pada tabel pengujian hubung



singkat tanpa tegangan. b. File :



Connection Rangkaian Daya - Sumber: Disusun : Gilang Pratama Kurnia Endah Cahyo Tri Risky Bagoes Mahendra



Disetujui :



Kode Revisi : 01



Page: 15



i.



JURUSAN TEKNIK KELISTRIKAN KAPAL



LAB. REPARASI LISTRIK



POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA



PRAKTIKUM KAPASITOR BANK



PRAKTIKUM PERANCANGAN LISTRIK



Posisi MCB 3fasa “on”. Memeriksa dengan ohmmeter antara terminal L1 incoming dengan terminal L1 outgoing, L2 incoming dengan terminal L2 outgoingdan L3 incoming dengan terminal L3 outgoing.



ii.



Memasukkan hasilnya pada tabel pengujian hubung



singkat tanpa tegangan bagian connection. c.



Connection Rangkaian Control - Sumber: i.



Posisi MCB 1 fasa “on”. Memeriksa dengan ohmmeter antara incoming MCB 1 fasa dengan terminal Netral. Tekan dan tahan pushbutton S-on posisi step 1.



ii.



Memasukkan hasilnya pada tabel pengujian hubung singkat tanpa tegangan bagian connection.



2.



Pengujian rangkaian control dengan tegangan a.



Menyiapkan



kabel



incoming/power



dan



supply



rangkaikan dan



untuk



outgoing/beban



sambungan pada



panel



kapasitor bank. b.



Memasukkan sumber tegangan ke panel dan nyalakan MCB 1 fasa dalam panel. (yang 3 fasa biarkan off)



c.



Menekan pushbutton S-on mulai dari step 1 sampai 6. Memasukkan hasil pengamatan pada tabel pengujian rangkaian kontrol dengan tegangan.



d.



Menekan pushbutton S-off mulai dari step 6 sampai 1.



Memasukkan hasil pengamatan pada tabel pengujian rangkaian kontrol dengan tegangan. 3.



Pengujian faktor daya a.



Memastikan semua MCB baik yang 1 fasa maupun 3 fasadalam posisi off.



b.



Memastikan beban dan sumber telah terangkai dengan panel.



c.



Menyiiapkan alat ukur yang diperlukan.



d.



Memindahkan posisi MCB baik yang 1 fasa maupun 3 fasa menjadi on.



File :



Disusun : Gilang Pratama Kurnia Endah Cahyo Tri Risky Bagoes Mahendra



Disetujui :



Kode Revisi : 01



Page: 16



POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA



e.



JURUSAN TEKNIK KELISTRIKAN KAPAL



LAB. REPARASI LISTRIK PRAKTIKUM KAPASITOR BANK



PRAKTIKUM PERANCANGAN LISTRIK



Mencatat semua parameter yang diperlukan dalam tabel besar cos θ.



f.



6.



Mencatat spesifikasi beban yang digunakan.



Latihan dan Tugas 1.



Apakah yang dimaksud dengan faktor daya?



2.



Bilamanakah pemakaian kapasitor bank diperlukan?



3.



Ada berapa macam cara perhitungan perbaikan fakor daya? Sebut dan jelaskan!



7.



Hasil Praktikum Tabel 4. Hasil Pengujian Hubung Singkat tanpa Sumber Tegangan Pengujian Ada Tidak ada



Hubungan Singkat Fasa dengan fasa dalam panel: L1-l2



0



L1-l3



0



L2– L3



0



Fasa dengan netral: L1– N



0



L2– N



0



L3– N



0



Fasa dengan proteksi pentanahan dalam panel : L1– PE



-



L2– PE



-



L3– PE



-



Connection Rangkaian daya – sumber



1



Rangkaian kontrol – sumber



1



Catatan:



0 = tidak ada hubungan 1 = ada hubungan



File :



Disusun : Gilang Pratama Kurnia Endah Cahyo Tri Risky Bagoes Mahendra



Disetujui :



Kode Revisi : 01



Page: 17



JURUSAN TEKNIK KELISTRIKAN KAPAL



LAB. REPARASI LISTRIK



POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA



PRAKTIKUM KAPASITOR BANK



PRAKTIKUM PERANCANGAN LISTRIK



Tabel 5. Pengujian rangkaian control dengan tegangan, beban belum masuk Keterangan Pengujian



S Off



S On Bekerja



Tidak



Bekerja



Lampu Indikator



Tidak



Menyala



Step 01



1



1



1



Step 02



1



1



1



Step 03



1



1



1



Step 04



1



1



1



Step 05



1



1



1



1



1



Step 06 1 Catatan: 0 = tidak ada hubungan



Tidak



1 = ada hubungan Tabel 6. Kenaikan besar cos θ setiap step IL Cos θ L1(A) L2(A) L3(A)



Step UL-L(V)



8.



Jenis Beban



0



395



2.2



1.9



2.0



0.5



Induktif



1



390



1.5



0,4



1.3



0.8



Induktif



2



390



1.5



1.7



0.6



1



Induktif/Kapasitif



3



390



2.3



2.7



0.6



0.9



Kapasitif



4



390



3.6



4.7



1.8



0.5



Kapasitif



5



390



5.4



5.9



2.7



< 0.5



Kapasitif



Analisa dan Pembahasan 8.1



Analisa Praktikum kapasitor bank bertujuan untuk mengetahui dan memahami sifat-sifat beban listrik, rangkaian kapasitor, fungsi faktor daya, memperbaiki faktor daya, dan dapat mengoptimalkan daya yang digunakan. Pada praktikum ini pertama melakukan pengujian hubung singkat antara terminal fasa-fasa, fasa netral, dan fasa ground tanpa ada tegangan. Pengujian dilajutkan dengan melakukan pengujujian pada rangkaian kontrol dengan tegangan yang dimulai dari step 1 sampai dengan step 6, apakah pushbutton dan lampu indikator bekerja



File :



Disusun : Gilang Pratama Kurnia Endah Cahyo Tri Risky Bagoes Mahendra



Disetujui :



Kode Revisi : 01



Page: 18



POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA



JURUSAN TEKNIK KELISTRIKAN KAPAL



LAB. REPARASI LISTRIK PRAKTIKUM KAPASITOR BANK



PRAKTIKUM PERANCANGAN LISTRIK



dengan baik. Pengujian yang ketiga yaitu mengukur kenaikan besar cos phi, tegangan dan arus setiap fasa setiap step. Pada step 0 sampai dengan step 2 faktor daya yang semula 0.5 menjadi 1. Hal tersebut menunjukkan dengan dipasang kapasitor akan meningkatkan nilai faktor daya. Dengan naiknya faktor daya akan menyebabkan besar arus yang mengalir turun. Namun jika pemasangan kapasitor berlebihan juga akan menyebabkan faktor daya menjadi rendah. Sehingga pemasangan kapasitor bank yang tepat diperlukan agar dihasilkan nilai faktor daya yang sesuai. 8.2



Pembahasan tugas 1.



Cos phi adalah perbandingan antara daya nyata dengan daya apperent.



2.



Saat terdapat banyak penggunaan beban-beban induktif. Karena beban-beban induktif akan mempengaruhi besar faktor daya dimana apabila kurang dari batas nilai yang ditentukan PLN akan



dikenaik



biaya



tabahan.



Oleh



karena



itu



untuk



memperbaiki faktor daya diperlukan adanya kapasitor bank. Selain untuk memperbaiki faktor daya, kapasitor bank juga berfungsi untuk menghindari: 1)



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



2)



Voltage drop pada akhir saluran (line ends).



3)



Kenaikan arus atau temperature pada kabel, sehingga mengurungi rugi-rugi.



3.



Ada 3 cara perhitungan perbaikan faktor daya, yaitu: 1)



Metode sederhana Metode



ini



digunakan



agar



dengan



cepat



dapat



menentukan Qc. Angka yang harus diingat adalah 0.84 untuk setiap kW beban. Yaitu diambil dari:



2) File :



-



Perkiraan rata-rata faktor daya suatu instalasi: 0.65



-



Maka dari tabel Cos φ yang didapat angka : 0.85



Metode kuitansi PLN



Disusun : Gilang Pratama Kurnia Endah Cahyo Tri Risky Bagoes Mahendra



Disetujui :



Kode Revisi : 01



Page: 19



POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA



LAB. REPARASI LISTRIK PRAKTIKUM KAPASITOR BANK



JURUSAN TEKNIK KELISTRIKAN KAPAL PRAKTIKUM PERANCANGAN LISTRIK



Metode ini memerlukan data dari kuitansi PLN selama satu periode (misalnya 1 tahun). Kemudian data perhitungan diambil dari pembayaran denda KVARH yang tertinggi. Data lain yang diperlukan adalah jumlah waktu pemakaian. 3)



Metode Cos φ Metode ini menggunakan tabel cos φ.



Data yang



diperlukan adalah daya beban total dan faktor daya (cos φ).



9.



Kesimpulan Dari praktikum kapasitor bank dapat diambil kesimpulan bahwa: 1.



Kapsitor bank berfungsi untuk memperbaiki cos phi, menghindari trafo kelebihan beban (overload) sehingga memberikan tambahan daya yang tersedia, mengihindari voltage drop pada akhir saluran (line ends) dan menghindari kenaikan arus atau temperature pada kabel sehingga mengurungi rugi-rugi.



2.



Untuk menaikkan faktor daya diperlukan juga kapasitor yang semakin besar, namun jika pemasangan kapasitor juga berlebihan akan menyebabkan faktor daya turun.



3.



Besar faktor daya mempengaruhi besar nilai arus yang mengalir, semakin tinggi faktor daya maka besar arus yang mengalir akan semakin turun.



File :



Disusun : Gilang Pratama Kurnia Endah Cahyo Tri Risky Bagoes Mahendra



Disetujui :



Kode Revisi : 01



Page: 20



POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA



LAB. REPARASI LISTRIK PRAKTIKUM KAPASITOR BANK



JURUSAN TEKNIK KELISTRIKAN KAPAL PRAKTIKUM PERANCANGAN LISTRIK



DAFTAR PUSTAKA 



Antonius Lipsmeir, Adolf Elektrotechnik Elektronik.







Bronner and Daentler K. G, Germany.







Horst Dieter Tolle-Erhard Vop, 1984. Technical Drawing for Electrical Engineering. GTZ GmbH, Germany.







Michael Neidle, Ir. Sahat Pakpahan, 1989. Teknologi Instalasi Listrik. LembagaPenerbangan dan Amerika Nasional (LAPAN). Penerbit Erlangga, Jakarta.







P. Van Harten, E Setiawan, 1985. Instalasi Listrik Arus Kuat 2. Penerbit Bina Cipta, Bandung.







PUIL 2011, 2011. Persyaratan Umum Instalasi Listrik Indonesia 2011. Jakarta.



File :



Disusun : Gilang Pratama Kurnia Endah Cahyo Tri Risky Bagoes Mahendra



Teml,



Friedrich



Disetujui :



Tabellenbuch,



Kode Revisi : 01



1989.



Page: 21