Penjelasan Daya Listrik [PDF]

Citation preview

Mengenal daya aktif, daya reaktif dan faktor daya Seringkali terjadi kebingungan antara daya dan energi. Energi didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan kerja. Energi memiliki satuan Joule atau Btu. Sedangkan daya didefinisikan sebagai laju energi yang dibangkitkan atau dikonsumsi. Satuan dari daya adalah Joule/detik atau watt. Maka satuan energi listrik adalah watt-detik atau lebih populer dengan watt-hour. Daya dengan satuan watt disebut sebagai daya aktif/nyata (P). Daya inilah yang dikonsumsi oleh berbagai macam peralatan listrik. Selain daya aktif, kita kenal daya reaktif. daya reaktif ini memiliki satuan VAR atau volt ampere reaktif. Daya reaktif (Q) ini tidak memiliki dampak apapun dalam kerja suatu beban listrik, dengan kata lain daya reaktif ini tidak berguna bagi konsumen listrik. Gabungan antara daya aktif dan reaktif adalah apparent power atau daya semu (S). Jika digambarkan dalam bentuk segitiga daya, maka daya nyata direpresentasikan oleh sisi miring dan daya aktif maupun reaktif direpresentasikan oleh sisi-sisi segitiga yang saling tegak lurus. Lalu, apa hubungannya dengan faktor daya? Faktor daya sering disebut sebagai cos phi (cosine phi) dimana phi adalah sudut antara daya semu (S) dengan daya aktif/nyata (P). P sendiri sama dengan (S * cos phi). Sedangkan Q (daya reaktif) sama dengan (S*sin phi) . Ingat, cos phi tidak sama dengan efisiensi. Analogi sederhananya adalah, ada suatu jalan dengan lebar tertentu . Kemudian kita bariskan 10 orang pada jalan tersebut, ternyata baru memakai 10% dari lebar jalan. Kemudian, kita tambahkan menjadi 80 orang ternyata 80% lebar jalan dapat kita pergunakan. Terlihat, dengan semakin banyak orang yang bisa kita masukkan ke jalan tersebut, maka faktor pemanfaatan jalan juga semakin tinggi. Tentu berbeda jika dari 1000 orang , kita suruh berjalan dalam bentuk 10 baris jika dibandingkan dengan bentuk barisan berupa 80 baris. Menjawab pertanyaan berikutnya, apa yang terjadi jika faktor daya ( cos phi) tinggi dan apa yang terjadi jika rendah.. Misalkan PLN menyuplai daya pada suatu pabrik sebesar 500 kW berupa daya aktif. (ingat satuannya!!!), pada rating tegangan 10kV. Kemudian hitung rugi-rugi pada saluran distribusi daya yang dimiliki PLN jika faktor daya beban konsumen sebesar 0,6 dan 0,9.Dari persamaan diatas, terlihat bahwa daya aktif (P) = V*I*PF , dimana PF(power factor) adalah faktor daya atau cos phi.Maka untuk faktor daya sebesar 0,6 akan kita dapat arus yang disuplai PLN ke konsumen sebesar I = P/(V*PF) = 83,33 A . Sedangkan untuk faktor daya pada beban konsumen sebesar 0,9 , besar arus yang disuplai PLN sebesar I = 55,55 A. Jika kita bandingkan, untuk daya aktif yang sama, PLN harus menyalurkan arus lebih besar jika faktor daya beban yang dimiliki konsumen lebih rendah. Arus yang tinggi ini akan menyebabkan kenaikan rugi-rugi daya pada saluran yang harus ditanggung oleh PLN. Perlu diingat, rugi-rugi daya didefinisikan sebagai hasil perkalian antara kuadrat arus dengan hambatan pada saluran listrik. Oleh karena itu, untuk konsumen industri PLN mengenakan biaya tambahan berupa biaya beban reaktif. Sedangkan untuk konsumen rumah tangga tidak ada pos biaya beban reaktif.



Mungkin anda masih ingat beberapa waktu yang lalu, sempat menjadi tren untuk menggunakan penghemat listrik pada rumah tangga. Memang ada beberapa jenis penghemat listrik, salah satunya memanfaatkan kapasitor untuk meningkatkan faktor daya, sehingga daya reaktif yang dikonsumsi menurun. Sebenarnya hal itu tidak terlampau berguna bagi konsumen rumah tangga, karena tidak ada biaya beban reaktif. Sebuah ralat kecil: peralatan listrik tidak mengkonsumsi Daya, melainkan mengkonsumsi Energi. Menggunakan Daya, tapi tidak mengkonsumsinya. Lampu 100W tetap menggunakan listrik 100W dari hari ke hari, tidak akhirnya turun menjadi 50W. Sedangkan Energi listrik baterai dalam senter, akhirnya akan habis terkonsumsi bila senter tersebut kita nyalakan terus. Jadi yang dikonsumsi itu Joule.



Daya Listrik No Jenis Daya Satu Phase (L-N) 1 Daya Aktif/nyata (P) merupakan P = V x I x Cos Ø daya listrik yang digunakan untuk keperluan menggerakkan mesin-mesin listrik atau peralatan lainnya. 2 Daya Semu (S) merupakan daya S = V x I listrik yang melalui suatu penghantar transmisi atau distribusi. Daya ini merupakan hasil perkalian antara tegangan dan arus yang melalui penghantar. 3



Daya Reaktif (Q) merupakan selisih antara daya semu yang Q = V x I x Sin Ø masuk pada penghantar dengan daya aktif pada penghantar itu sendiri, dimana daya ini terpakai untuk membangkitkan fluks magnet. Daya reaktif ini adalah hasil kali antara besarnya arus dan tegangan yang dipengaruhi oleh faktor daya.



3 phase (L-L) P = √3 x V x I x Cos Ø



S = √3 x V x I



Q = √3 x V x I x Sin Ø



Ket : P = Daya Nyata/Aktif (Watt) S = Daya semu (VA) Q = Daya reaktif (VAR) V = Tegangan (Volt) I = Arus yang mengalir pada penghantar (Amper) Cos φ = 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 dimana :



P = S x Cos Ø (Watt) S = √(P2 + Q2) (VA) Q = S x Sin Ø



(VAR)



Salah satu hal yang menarik untuk dibahas adalah pengertian mengenai daya listrik PLN. Ada beberapa pertanyaan seperti ini : “Listrik PLN di rumah saya 1300Watt, mengapa…dst”. Dan selalu kita koreksi dengan 1300VA. Perbedaannya adalah satuan VA dan Watt. Apa perbedaannya dan mengapa digunakan satuan VA? Pembahasannya kita mulai dari teori dasar listrik mengenai daya. Daya listrik merupakan jumlah energi yang digunakan untuk melakukan kerja atau usaha. Dalam sistem listrik arus bolak-balik, dikenal adanya 3 jenis daya yaitu :   



Daya Semu (simbol : S; satuan : VA (Volt Ampere)) Daya Aktif/Nyata (symbol : P; satuan : W (Watt)) Daya Reaktif (symbol : Q; satuan : VAR (Volt Ampere Reaktif))



Daya Aktif/Nyata adalah daya yang digunakan untuk energi kerja sebenarnya. Daya inilah yang dikonversikan menjadi energi tenaga (mekanik), cahaya atau panas. Satuan daya aktif adalah Watt. Daya Reaktif adalah daya yang digunakan untuk pembangkitan fluks magnetik atau medan magnet. Satuannya adalah VAR. Contoh peralatan listrik yang memerlukan daya reaktif adalah motor listrik atau dinamo, trafo, ballast lampu yang konvensional dan peralatan listrik lain yang menggunakan proses induksi listrik lilitan untuk operasinya. Daya Semu dengan satuan VA adalah total perkalian antara arus dan tegangan pada suatu jaringan listrik atau penjumlahan dengan metode trigonometri dari daya aktif dan reaktif dalam segitiga daya. Sekarang kita lihat rumus yang menghubungkan ketiga daya tersebut . Rumus untuk daya semu adalah perkalian antara arus dan tegangan, yaitu : S=V.I Sedangkan hubungan antara daya semu dan daya aktif dapat dihitung dengan rumus trigonometri sebagai berikut: Cos φ=P/S P=S x Cosφ P=V x I x Cos φ Dimana : P = Daya Aktif (Watt) S = Daya Semu (VA) Dengan rumus segitiga phytagoras dapat juga dituliskan : S=√(P^2+Q^2 ) Cos ϕ adalah perbandingan antara daya aktif (P) dan daya Semu (S) dan dikenal dengan faktor daya listrik (PF : Power Factor). Nilai Cos ϕ yang digunakan PLN adalah sebesar 0.8. Itu teori listriknya, bagaimana dengan aplikasinya untuk instalasi listrik perumahan? Daya nyata (S) dengan satuan VA digunakan untuk perhitungan besarnya daya listrik terpasang dari PLN di rumah pelanggan. Hal ini karena PLN hanya memasang MCB sebagai pembatas daya listrik pada kWh-meter. Contohnya pada suatu rumah dipasang MCB 6A dengan tegangan



220V maka daya terpasang pelanggan tersebut adalah 6A x 220V = 1320VA atau dibulatkan 1300VA. Daya listrik terpasang PLN yang lainnya (yang paling umum) adalah 450VA, 900VA, 2200VA, 3500VA, 4400VA. Daya aktif (P) dengan satuan Watt digunakan untuk mengetahui berapa daya listrik yang bisa digunakan untuk peralatan listrik oleh konsumen. Dari rumus daya aktif diatas maka dari besarnya daya terpasang 1300VA tersebut bisa dihitung daya aktifnya. Dengan Cos ϕ sebesar 0.8 maka dengan daya terpasang 1300VA, daya aktifnya (P) sebesar 6A x 220V x 0.8 = 1056 Watt. Apa artinya 1300VA dan 1056Watt? Setiap peralatan listrik di rumah sebenarnya hanya mencantumkan nilai daya listrik dalam Watt, yang merupakan daya aktif. contohnya mesin jetpump 150Watt, lampu TL 20Watt, AC 300Watt dan lain-lain. Bila semua peralatan listrik tersebut dipakai, maka total maksimum daya yang mampu disediakan hanya 1056Watt (bila rumah tersebut berlangganan listrik 1300VA). Dalam nilai 1300VA (S) dan 1056Watt (P), terdapat daya reaktif (Q). Perhitungan secara trigometri, dengan faktor daya sebesar 0.8 akan menghasilkan nilai Q = 792VAR. Daya reaktif ini digunakan untuk pembangkitan medan magnet pada peralatan listrik yang bersifat induksi seperti mesin air, kipas angin, ballast lampu, AC dll. Contoh, pada mesin air tertulis dayanya 150Watt, maka daya 150 Watt tersebut akan dikonversikan oleh motor listrik / dinamo mesin air menjadi tenaga. Untuk menghasilkan daya kerja 150Watt tersebut, mesin air akan menyerap daya nyata sebesar 150Watt/0.8 = 187,5VA. Daya reaktif sebesar 112.5VAR digunakan untuk pembangkitan medan magnet pada motor listrik. Bagaimana perhitungan daya listrik oleh PLN? Untuk pelanggan perumahan, hanya penggunaan daya aktif dalam satuan watt yang dihitung oleh PLN. Karena itu alat pengukurnya disebut kWh-meter (kiloWatt Hour meter). Besarnya daya reaktif tidak dihitung karena faktor daya untuk listrik perumahan masih ditoleransi dalam angka 0.8. Berbeda dengan listrik industry dimana terpasang kVARh-meter (Kilo-VAR hour meter) untuk menghitung besarnya pemakaian daya reaktif, dimana jika penggunaannya melebihi batas maka akan kena pinalti oleh PLN. Apa pentingnya kita mengetahui perbedaan antara daya listrik dalam Watt dan VA? Misalkan kita mempunyai peralatan listrik dengan total daya 1200Watt, maka besarnya daya listrik PLN tidak akan cukup dengan 1300VA (rating MCB 6A). Dengan faktor daya 0.8 maka



akan didapat daya semu sebesar 1200/0.8 = 1500VA. Sehingga daya listrik PLN yang terdekat adalah 2200VA (sesuai dengan rating MCB-nya yaitu 10A). Dari angka 2200VA maka selanjutnya kita bisa menentukan besarnya kapasitas instalasi listrik, terutama kabel listrik, minimal adalah 10A atau 2200VA. Jadi satuan Watt lebih digunakan untuk menghitung besarnya penggunaan daya listrik pada peralatan dan satuan VA digunakan untuk menghitung kapasitas terpasang instalasi listrik, mulai dari MCB dan penghantarnya.