View
103
Download
8
Category
Preview:
DESCRIPTION
kapasitor
Citation preview
KAPASITOR BANK
BAB IPENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Pada dunia yang semakin maju yang dapat kita lihat sekarang ini,
kebutuhan akan tenaga listrik semakin meningkat baik itu didaerah perkotaan
bahkan sampai dipelosok-pelosok pedesaan. Keadaan ini mengharuskan adanya
pendistribusian energi listrik ke daerah tersebut dan tentu hal ini membutuhkan
penghantar listrik yang sangat panjang untuk memenuhi permintaan kelistrikan
pada suatu daerah tersebut. Maka dalam kasus diatas, perlu dipelajari kasus-kasus
yang dapat terjadi pada suatu penghantar listrik atau jaringan distribusi pada
pendistribusiannya.
Semakin panjang suatu penghantar listrik atau jaringan distribusi, maka semakin
besar sifat induktansi (L) dari penghantar tersebut. Tentu hal ini tidak sama sekali
berdampak baik pada kita. Maka dengan itu penempatan suatu kapasitor pada
penghantar tersebut cukup membantu untuk menyeimbangi induktasi pada
penghantar tersebut.
Bila suatu jaringan tidak memiliki sumber daya reaktif di daerah sekitar beban,
maka akan mengalir arus reaktif pada jaringan, yang berakibat pada penurunan
faktor daya, peningkatan rugi-rugi jaringan, penurunan tegangan khususnya pada
ujung saluran, dan regulasi tegangan yang memburuk. Hal ini akan menimbulkan
kerugian baik pada produsen dalam hal ini adalah PLN sebagai penyedia listrik
maupun konsumen (pemakai listrik). Alternatif untuk mengurangi akibat dari
meningkatnya arus reaktif ini adalah dengan melakukan kompensasi daya reaktif,
yang bertujuan untuk transportasi daya reaktif pada jaringan tenaga listrik dan
menjaga agar profil tegangan selalu berada pada batas-batas yang diijinkan.
Alternatif yang dapat dilakukan adalah dengan memasang kapasitor shunt.
Kapasitor shunt berguna sebagai sumber daya reaktif tambahan untuk
mengkompensasi daya induktif akibat pembebanan tersebut. Pemasangan
kapasitor shunt ini diharapkan akan dapat menurunkan rugi-rugi yang berarti
penghematan energi listrik, peningkatan kualitas tegangan dan kualitas daya
(power quality), serta penurunan arus listrik yang mengalir pada beban sehingga
dapat menambah beban tanpa perlu menambah atau membangun saluran yang
baru.
Salah satu jenis kapasitor dari beberapa jenis kapasitor yakni kapasitor daya
frekuensi 50 atau 60 Hz, ini merupakan jenis kapasitor yang kembali terdiri dari
tiga jenis, yakni kapasitor shunt, seri, dan penyadap. Kapasitor shunt digunakan
untuk kompensasi beban induktif dan untuk pengaturan tegangan ujung transmisi.
Kapasitor seri digunakan transmisi daya yang sangat panjang untuk
mengkompensasi reaktansi induktif transmisi. Kapasitor penyadap digunakan
untuk menyadap daya dari jarinngan tegangan tinggi untuk keperluan daya yang
tidak begitu besar.
Kapasitor pada sistem daya listrik menimbulkan daya reaktif untuk
memperbaiki tegangan dan faktor daya, karenanya menambah kapasitor sistem
akan mengurangi kerugian. Dalam kapasitor seri daya reaktif sebanding dengan
kuadrat arus beban, sedang pada kapasitor paralel sebanding dengan kuadrat
tegangan. Pemasangan peralatan kapasitor seri dan parallel pada jaringan
distribusi mengakibatkan losses akibat aliran daya reaktif pada saluran dapat
dikurangi sehingga kebutuhan arus menurun dan tegangan mengalami kenaikan
sehingga kapasitas sistem bertambah. Kapasitor merupakan komponen yang
hanya dapat menyimpan dan memberikan energi yang terbatas sesuai dengan
kapsitasnya. Pada dasarnya kapasitor tersusun oleh dua keping sejajar yang
disebut electrodes yang dipisahkan oleh suatu ruangan yang disebut dielectric
yang pada saat diberi tegangan akan menyimpan energy
1.2 Rumusan masalahBerdasarkan latar belakang tersebut, maka penulis dapat
merumuskan beberapa masalah sebagai berikut:
1. Apa itu yang disebut kapasitor?
2. Apa saja jenis-jenis kapasitor?
3. Apa yang dimaksud dengan kapasitor bank?
4. Apa kegunaan Kapasitor bank pada industri?
1.3 Tujuan Penulisan
1.3.1 Tujuan Umum
Berdasarkan rumusan masalah tersebut, maka adapun tujuan dari
penulisan makalah ini adalah sebagai berikut:
1. Untuk mengetahui apa yang dimaksud dengan kapsitor
2. Untuk mengetahui jenis-jenis kapasitor
3. Untuk mengetahui kegunaan kapasitor pada industri
1.3.2 Tujuan Khusus
1. Tujuan khusus penyusunan makalah ini adalah untuk memenuhi
tugas medan elektromagnetik
2. Untuk mendapatkan pengetahuan tentang kapsitor dan kegunaanya
pada industry
1.4 Manfaat Penulisan
1.4.1 Manfaat Teoritis
Dengan dibuatnya makalah ini diharapkan dapat bermanfaat bagi
Mahasiswa Fakultas Teknik khususnya Mahasiswa Teknik Elektro. Berikut
manfaat yang penulis harapkan melalui makalah ini Mahasiswa Teknik Elektro
diharapkan dapat mengetahui apa itu kapasitor bank pada industri
BAB IITINJAUAN PUSTAKA
2.1. Dasar UmumKapasitor merupakan komponen yang hanya dapat menyimpan dan
memberikan energi yang terbatas sesuai dengan kapsitasnya. Pada dasarnya
kapasitor tersusun oleh dua keping sejajar yang disebut electrodes yang
dipisahkan oleh suatu ruangan yang disebut dielectric yang pada saat diberi
tegangan akan menyimpan energi.
Kapasitor itu sendiri merupakan komponen yang penting karena mempunyai
sifat-sifat :
- Dapat menyimpan muatan listrik dalam waktu yang tidak tertentu.
- Dapat menahan arus searah (DC)
- Dapat melewatkan arus bolak-balik (AC)
Gambar 2.1 Simbol kapasitor
Kapasitor terdiri dari dua buah pelat konduktor yang sejajar dan
dipisahkan oleh suatu bahan dielektrika. Muatan didalam kedua pelat tersebut
didistribusikan secara merata keseluruh permukaan pelat. Fungsi dari bahan
dielektrika itu adalah :
- Untuk memisahkan kedua pelat secara mekanis sehingga walaupun
jaraknya sangat dekat tetapi satu sama lain tidak saling berhubungan.
- Untuk memperbesar kemampuan kedua pelat didalam menerima tegangan.
- Untuk memperbesar nilai kapasitansi.
Dua kapasitor dapat dihubungkan secara paralel atau dan secara seri
seperti gambar berikut ini :
Gambar 2. 2 Hubungan kapasitor (a) parallel, (b) seri
1.1 Jenis Jenis Kapasitor
Kapasitor Tetap Kapasitor tetap adalah kapasitor yang memiliki kapasitansi
tetap dan tidak dapat diubah-ubah. Pada kategori kapasitor tetap, terdapat 2 jenis
kapasitor yang dapat dibedakan berdasarkan polaritas elektrodanya.
1. Kapasitor Polar
Kelompok kapasitor electrolytic terdiri dari kapasitor-kapasitor yang
bahan dielektriknya adalah lapisan metal-oksida. Umumnya kapasitor yang
termasuk kelompok ini adalah kapasitor polar dengan tanda + dan – di badannya.
Mengapa kapasitor ini dapat memiliki polaritas, adalah karena proses
pembuatannya menggunakan elektrolisa sehingga terbentuk kutup positif anoda
dan kutup negatif katoda. Telah lama diketahui beberapa metal seperti tantalum,
aluminium, magnesium, titanium, niobium, zirconium dan seng (zinc)
permukaannya dapat dioksidasi sehingga membentuk lapisan metal-oksida (oxide
film). Lapisan oksidasi ini terbentuk melalui proses elektrolisa, seperti pada
proses penyepuhan emas. Elektroda metal yang dicelup kedalam larutan electrolit
(sodium borate) lalu diberi tegangan positif (anoda) dan larutan electrolit diberi
tegangan negatif (katoda). Oksigen pada larutan electrolyte terlepas dan
mengoksidai permukaan plat metal. Contohnya, jika digunakan Aluminium, maka
akan terbentuk lapisan Aluminium-oksida (Al2O3) pada permukaannya. Dengan
demikian berturut-turut plat metal (anoda), lapisan-metal-oksida dan electrolyte
(katoda) membentuk kapasitor. Dalam hal ini lapisan-metal-oksida sebagai
dielektrik. Besar kapasitansi berbanding terbalik dengan tebal dielektrik. Lapisan
metal-oksida ini sangat tipis, sehingga dengan demikian dapat dibuat kapasitor
yang kapasitansinya cukup besar. Karena alasan ekonomis dan praktis, umumnya
bahan metal yang banyak digunakan adalah aluminium dan tantalum. Bahan yang
paling banyak dan murah adalah Aluminium. Untuk mendapatkan permukaan
yang luas, bahan plat Aluminium ini biasanya digulung radial. Sehingga dengan
cara itu dapat diperoleh kapasitor yang kapasitansinya besar. Sebagai contoh
100uF, 470uF, 4700uF dan lain-lain, yang sering juga disebut kapasitor elco.
Bahan electrolyte pada kapasitor Tantalum ada yang cair tetapi ada juga yang
padat. Disebut electrolyte padat, tetapi sebenarnya bukan larutan electrolit yang
menjadi elektroda negatif-nya, melainkan bahan lain yaitu manganese-dioksida.
Dengan demikian kapasitor jenis ini bisa memiliki kapasitansi yang besar namun
menjadi lebih ramping dan mungil. Selain itu karena seluruhnya padat, maka
waktu kerjanya (lifetime) menjadi lebih tahan lama. Kapasitor tipe ini juga
memiliki arus bocor yang sangat kecil, jadi dapat dipahami mengapa kapasitor
Tantalum menjadi relatif mahal.
2. Kapasitor Nonpolar
Jenis-jenis kapasitor yang termasuk kategori tidak berpolaritas yang umum
beredar dipasaran adalah kapasitor jenis keramik, kapasitor mika, kapasitor
polyester dan kapasitor kertas.
a. Kapasitor Keramik
Gambar 2.3 Kapasitor Keramik
Kapasitor jenis keramik memiliki ciri khas dengan bentuk yang pipih dan
biasanya berwarna cokelat atau hijau. Kapasitor keramik memiliki nilai
kapasitansi yang sangat kecil, yakni dalam satuan pF dan nF. Namun
kemampuannya pada tegangan tinggidapat diandalkan.Kapasitor keramik juga
baik untuk digunakan pada frekuensi tinggi karena kestabilannya, biasanya
kapasitor jenis keramik ini digunakan sebagai salah satu elemen penentu
frekuensi pada rangkaian RLC osilator, atau filter pada rangkaian AC.
b. Kapasitor Kertas
Gambar 2.4 Kapasitor Kertas
Dilihat dari bentuknya, kapasitor jenis kertas memang terlihat seperti
kertas. Kapasitor jenis ini banyak digunakan pada rangkaian radio dan
pembangkit frekuensi karena kestabilannya sangat baik pada frekuensi tinggi.
Seperti halnya kapasitor keramik, kapasitor jenis kertas juga memiliki nilai
yang kecil antara 1 pF hingga 10 nF
c. Kapasitor Polyester
Gambar 2.5 Kapasitor polyester
Kapasitor jenis mika banyak digunakan pada rangkaian frekuensi rendah
maupun tinggi, karena fleksibilitas dan stabilitas pada kapasitor jenis ini cukup
baik. Namun biasanya tegangan pada kapasitor mika relatif lebih rendah
dibandingkan dengan kapasitor jenis keramik. Harganya pun relatif lebih
mahal dari kapasitor jenis keramik terutama untuk keperluan audiophile
3. Kapasitor Bipolar
Berbeda dengan kapasitor jenis nonpolar, kapasitor jenis bipolar
mempunyai polaritas kutub positif dan kutub negatif. Jenis kapasitor yang
memiliki polaritas adalah kapasitor jenis elektrolit atau elko (elektrolit
kondensator) dan jenis tantalum. seperti halnya kapasitor nonpolar, untuk
penamaan kapasitor jenis elko dan tantalum diambil dari jenis bahan yang
digunakan pada kapasitor tersebut.
a. Kapasitor Elektrolit/Elko
Gambar 2.6 Kapasitor Elko
Kapasitor jenis elektrolit merupakan kapasitor yang terbuat dari bahan
semacam minyak kimia dengan beberapa zat padat lainnya.elko termasuk jenis
kapasitor yang memiliki nilai kapasitansi tinggi, yakni berkisar antara 0,2 μF
hingga mencapai 20.000 μF, atau bahkan lebih.Polaritas dari elko sendiri
sudah terpasang sejajar dengan masing-masing kakinya dan mempunyai
kegunaan yang multipurpose. Karena sifatnya itu, kapasitor jenis elko hampir
digunakan pada semua rangkaian elektronika seperti filter, catu daya (power
supply), amplifier dan lain-lain.
b. kapasitor Tantalum
Gambar 2.7 Kapasitor Tantalum
kapasitor tantalum juga memiliki polaritas. Kapasitor tantalum memiliki
dimensi yang lebih kecil, sehingga rata-rata nilai kapasitansi dari kapasitor
jenis ini memang terbatas. Kapasitor jenis ini dikenal memiliki kualitas yang
sangat baik untuk digunakan pada rangkaian frekuensi rendah maupun tinggi,
dan harganya pun lebih mahal dibandingkan dengan jenis kapasitor keramik,
kertas maupun polyester.
c. Kapasitor Variable (Varco)
Kapasitor variable atau disingkat dengan Varco (Variable Condensator)
Merupakan jenis kapasitor yang nilainya dapat diubah-ubah, yang mana untuk
mengubah nilai kapasitasnya dengan cara memutar tuas yang ada pada poros
kapasitor tersebut. Biasanya nilai dari kapasitor variable yang beredar
dipasaran antara 50pF hingga 1 nF.
Gambar 2.8 Kapasitor Variabel
4. Kapasitor Pada Sistem Tenaga Listrik
Berikut adalah beberapa Jenis Kapasitor Pada Sistem Tenaga Listrik yang sering
digunakan
a.Kapasitordaya
Terdiri dari 3 (tiga) jenis yaitu kapasitor shunt, seri dan penyadap.
Kapasitor shunt digunakan untuk kompensasi beban induktif dan untuk
pengaturan tegangan ujung transmisi. Aplikasi kapasitor shunt akan
memperbaiki faktor daya jaringan, mengurangi rugi-rugi (losses) jaringan,
menetralkan/meniadakan jatuh tegangan dan memperbaiki stabilitas tegangan
sehingga dengan kata lain suatu kapasitor shunt akan menaikkan angka
efisiensi pada jaringan dengan memperbaiki faktor daya.
Gambar 2.9 Kapasitor Daya
Kapasitor seri digunakan pada transmisi daya yang sangat panjang untuk
mengkompensasi reaktansi induktif transmisi.
Kapasitor penyadap digunakan untuk menyadap daya dari jaringan
tegangan tinggi untuk keperluan daya yang tidak begitu besar.
b. Kapasitor gandeng
yaitu kapasitor yang digunakan untuk pembawa sinyal komunikasi antar
gardu induk atau antar pusat pembangkit
c. Kapasitor pembagi tegangan
yaitu kapasitor yang digunakan untuk pengukuran tegangan transmisi dan rel
daya.
Gambar 2.10 Kapasitor Pembagi Tegangan
d. Kapasitor filter
kapasitor yang digunakan untuk konverter, terutama pada sistem transmisi arus
searah. Selain itu juga dapat digunakan sebagai filter harmonik yang akan
mengurangi kandungan harmonik jaringan, memperbaiki faktor daya dan
mengurangi rugi-rugi jaringan. Filter harmonik yang dipasang untuk mengurangi
distorsi harmonik pada suatu jaringan memiliki kemampuan sebaik menyediakan
daya reaktif yang dibutuhkan untuk kompensasi jaringan.
Gambar 2.11 Kapasitor Filter
e. Kapasitor perata
Yaitu kapasitor yang digunakan untuk meratakan distribusi tegangan pada
peralatan tegangan tinggi seperti pada pemutus daya (circuit breaker).
Gambar 2.12 Kapasitor Perata
Kapasitor berfungsi untuk memperbaiki faktor daya jaringan, mengurangi rugi-
rugi (losses) jaringan, menetralkan/meniadakan jatuh tegangan dan memperbaiki
stabilitas tegangan.
5. Kapasitor Bank
Gambar 2.13 Kapasitor Bank
Bank kapasitor (capacitor banks) adalah peralatan yang digunakan untuk
memperbaiki kualitas pasokan energi listrik antara lain memperbaiki mutu
tegangan di sisi beban, memperbaiki faktor daya (cos φ) dan mengurangi rugi-
rugi transmisi. Kekurangan dari pemakaian bank kapasitor adalah menimbulkan
harmonisa pada proses switching dan memerlukan desain khusus PMT atau
switching controller.
Gambar 2.14 Komponen Kapasitor Bank
Penjelasan seputar istilah-istilah terkait bagian-bagian kapasitor dapat dijelaskan
pada gambar diatas sebagai berikut :
a. Elemen kapasitor
Elemen kapasitor merupakan bagian terkecil dari kapasitor yang berupa belitan
aluminium foil dan plastic film.
b. Unit kapasitor
Sebuah unit kapasitor terdiri dari elemen-elemen kapasitor yang dihubungkan
dalam suatu matriks secara seri dan parallel. Unit kapasitor rata-rata terdiri dari
40 elemen-elemen. Elemen-elemen kapasitor dihubungkan secara seri untuk
membangun tegangan dan dihubungkan secara paralel untuk membangun daya
(VAR) pada unit kapasitor. Unit kapasitor dilengkapi dengan resistor yang
berfungsi sebagai elemen pelepasan muatan kapasitor (discharge device). Rating
tegangan unit kapasitor bervariasi dari 240 V sampai 25 kV dan rating kapasitas
dari 2,5 kVAR sampai 1 MVAR.
c. Bank kapasitor
Unit-unit kapasitor terpasang dalam rak baja galvanis untuk membentuk suatu
bank kapasitor dari unit-unit kapasitor fasa tunggal. Jumlah unit-unit kapasitor
pada sebuah bank ditentukan oleh tegangan dan daya yang dibutuhkan. Untuk
daya dan tegangan yang lebih tinggi, unit-unit kapasitor dihubungkan secara seri
maupun parallel
1.3 Muatan Kapasitor
Percobaan banyaknya muatan (Q) yang disimpan dalam sebuah
kapasitor besarnya linier dan proporsioal terhadap beda tegangan pada kedua
lempeng konduktor kapasitor atau secara matematis dapat ditulis :
…………………………
…(1.1)
Dimana
Q : muatan listrik (satuan Coulomb ( C ) )C : kapasitas kapasitor (satuan Farrad (F)) : beda tegangan listrik pada kedua lempeng konduktor (satuan Volt (V))
1.4 KapasitasKapasitor
Bila ada 2 buah pelat konduktor dengan luas permukaan yang sama
yaitu A yang dipisahkan pada jarak d, kemudian lempeng konduktor bagian
atas diberi muatan +Q dan lempeng konduktor bagian bawah diberi muatan –Q,
maka medan muatan pada 2 buah lempeng konduktor tersebut dapat
digambarkan sebagai berikut
Gambar 2.15 Arah Arus kapasitor
Untuk menghitung kapasitas kapasitor (C), pertama-tama kita harus
mengetahui medan listrik antara kedua lempeng konduktor. Sebenarnya sebuah
kapasitor memiliki ukuran lempeng konduktor yang terbatas panjangnya. Maka
garis medan listrik pada ujung pelat tidaklah berupa garis lurus, tetapi
berbentuk kurva lengkung yang disebut efek tepi. Medan listrik pada ujung
lempeng konduktor ini tidak seragam, namun untuk memudahkan menghitung
kapasitas kapasitor, kita akan mengabaikan efek ujung ini.
Dengan asumsi lempeng konduktor tidak terbatas panjangnya dan
sistem mempunyai bentuk yang simetri, maka kita dapat menghitung
medan listrik di sembarang tempat dengan menggunakan persamaan
hukum Gauss didapat:
……………(1.2)
Bila
Q=
maka dapat ditulis :
E= ………………………………………………………(1.3)
Dimana A’ : luas penampang Gaussian dapat digambarkan sebagai berikut
Gambar 2.16 Luas penampang gauss
Beda potensial listrik antara 2 lempeng konduktor adalah :
………..(1.4)
…………………………(1.5)
Dari persamaan awal ( ) maka didapat:
……………………
…………(1.6)
Dimana : 0 : permitivitas ruang hampa (8,85 x 10-12 F/m)
d : jarak pisah antara 2 lempeng konduktor (m)
A : luas permukaan lempeng konduktor yang
berhadapan (m2) Q : besar muatan listrik ( C )
V : beda potensial tegangan listrik antara 2 lempeng konduktor (V)
.
0 adalah permitivitas ruang hampa atau sering di sebut juga dengan
konstanta listrik dapat dihitung dengan persamaan :
0 : permitivitas ruang hampa
c0 : kecepatan suara
µ0 : permeabilitas ruang hampa
Untuk kapasitor sederhana yang terdiri 2 lempeng konduktor
sejajar, kapasitas kapasitor sangat ditentukan oleh dimensi kapasitor.
Menghitung Kapasitas Kapasitor tipe Silinder.
Sebuah konduktor silinder dengan jari-jari a diselimuti oleh sebuah
tabung dengan jari- jari bagian dalam b seperti pada gambar berikut ini.
Gambar 2.17 ilustrasi kapasitor silinder
Panjang kapasitor adalah L dan panjang L jauh lebih besar
dibandingkan jarak b – a. efek tepi diabaikan untuk memudahkan
perhitungan. Inti bagian dalam tabung kapasitor diberi muatan +Q
dan selimut tabung diberi muatan listrik –Q, maka hukum Gauss untuk
kapasitor silinder dapat ditulis :
……..…(1.7)
Gambar 2.18 ilustrasi model kapasitor
berbentuk bola
Pada bola yang diberi potensial listrik positif akan ada muatan listrik
positif dan pada bola yang diberi potensial listrik negaitf akan ada
muatan listrik negatif. Jari-jari bola kecil adalah a dan jari-jari bola
besar adalah b. sedangkan r adalah jari-jari luas bidang Gaussian, maka
medan listrik pada daerah a < r < b dapat dihitung :
…………..(1.8)
………………
……………..(1.9)
Beda potensial antara 2 konduktor yaitu bola dalam dan bola luar
dapat dihitung :
Maka kapasitas kapasitor tipe
bola dapat dihitung :
……………………………
(1.10)
Sekali lagi terlihat bahwa kapasitas kapasitor sangat ditentukan
oleh dimensi kapasitor ( a dan b).
Bila konduktor b memiliki ukuran yang “tak terhingga” atau
secara matematis ditulis maka kapasitas kapasitor menjadi :
………
………….(1.11)
Maka untuk kapasitor dengan konduktor tunggal dengan jari-jari R
dapat dihitung kapasitasnya :
……………………………….(1.12)
BAB IIIHASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Fungsi dan Aplikasi dalam Industri3.1.1 Kapasitor Bank
Kapasitor bank adalah merupakan salah satu komponen elektronik yang
dibangun dari sejumlah kapasitor, dimana fungsi dan tujuannya untuk membaiki
cos phi atau disebut juga faktor daya. Untuk memasang komponen ini caranya
selalu sama yaitu secara parallel
Gambar 3.1 Kapasitor Bank
3.1.2 Pemasangan Kapasitor Bank
Dalam pemasangan kapasitor bank diperlukan:
1.Main switch/load Break witch
Main switch ini sebagai peralatan kontrol dan isolasi jika ada
pemeliharaan panel . Sedangkan untuk pengaman kabel / instalasi sudah tersedia
disisi atasnya (dari) MDP.Mains switch atau lebih dikenal load break switch
adalah peralatan pemutus dan penyambung yang sifatnya on load yakni dapat
diputus dan disambung dalam keadaan berbeban, berbeda dengan on-off switch
model knife yang hanya dioperasikan pada saat tidak berbeban .Untuk
menentukan kapasitas yang dipakai dengan perhitungan minimal 25 % lebih besar
dari perhitungan KVar terpasang dari sebagai contoh :Jika daya kvar terpasang
400 Kvar dengan arus 600 Ampere , maka pilihan kita berdasarkan 600 A
+25%=757Ampere yang dipakai size 800 Ampere.
2.Kapasitor Breaker
Kapasitor Breaker digunkakan untuk mengamankan instalasi kabel dari
breaker ke Kapasitor bank dan juga kapasitor itu sendiri. Kapasitas breaker yang
digunakan sebesar 1,5 kali dari arus nominal dengan I m = 10 x Ir.Untuk
menghitung besarnya arus dapat digunakan rumusI n = Qc / 3 . VLSebagai contoh
: masing masing steps dari 10 steps besarnya 20 Kvar maka dengan menggunakan
rumus diatas didapat besarnya arus sebesar 29 ampere , maka pemilihan kapasitas
breaker sebesar 29 + 50 % = 43 A atau yang dipakai 40 Ampere.Selain breaker
dapat pula digunakan Fuse , Pemakaian Fuse ini sebenarnya lebih baik karena
respon dari kondisi over current dan Short circuit lebih baik namun tidak efisien
dalam pengoperasian jika dalam kondisi putus harus selalu ada penggantian fuse.
Jika memakai fuse perhitungannya juga sama dengan pemakaian breaker.
3. Magnetic Contactor
Magnetic Contactor diperlukan sebagai Peralatan kontrol.Beban kapasitor
mempunyai arus puncak yang tinggi , lebih tinggi dari beban motor. Untuk
pemilihan Magnetic Contactor minimal 10 % lebih tinggi dari arus nominal
( pada AC 3 dengan beban induktif/kapasitif). Pemilihan magnetic dengan range
ampere lebih tinggi akan lebih baik sehingga umur pemakaian Magnetic
Contactor lebih lama.
4. Kapasitor Bank
Kapasitor bank adalah peralatan listrik yang mempunyai sifat
kapasitif..yang akan berfungsi sebagai penyeimbang sifat induktif. Kapasitas
kapasitor dari ukuran 5 KVar sampai 60 Kvar. Dari tegangan kerja 230 V sampai
525 Volt.
5. Reactive Power Regulator
Peralatan ini berfungsi untuk mengatur kerja kontaktor agar daya reaktif
yang akan disupply ke jaringan/ system dapat bekerja sesuai kapasitas yang
dibutuhkan. Dengan acuan pembacaan besaran arus dan tegangan pada sisi utama
Breaker maka daya reaktif yang dibutuhkan dapat terbaca dan regulator inilah
yang akan mengatur kapan dan berapa daya reaktif yang diperlukan. Peralatan ini
mempunyai bermacam macam steps dari 6 steps , 12 steps sampai 18 steps.
Peralatan tambahan yang biasa digunakan pada panel kapasitor antara lain :
- Push button on dan push button off yang berfungsi mengoperasikan Magnetic
Contactor secara manual. Selektor auto off manual yang berfungsi memilih
system operasional auto dari modul atau manual dari push button.
- Exhaust fan + thermostat yang berfungsi mengatur ambein temperature dalam
ruang panel kapasitor. Karena kapasitor , kontaktor dan kabel penghantar
mempunyai disipasi daya panas yang besar maka temperature ruang panel
meningkat.setelah setting dari thermostat terlampaui maka exhaust fan akan
otomatis berhenti.
3.1 Analisa
Manfaat kapasitor bank berfungsi untuk menyimpan arus atau tegangan
listrik, namun perlu diketahui terlebih dahulu arus yang disimpan di dalam
kapasitro merupakan arus atau tegangan yang tidak seimbang pada muatan listrik,
jadi tidak sembarang arus dan tegangan langsung disimpan begitu saja di
kapasitor ini.
Setelah kapasitor di dalam suatu rangkaian elektronik tersebut mendapatkan dan
atau penyimpan arus atau tegangan karena ketidak seimbangan dari arus listrik di
dalam komponen, maka secara bertahap arus atau tegangan tersebut akan dialirkan
ke seluruh penjuru komponen yang memang membutuhkan daya atau tegangan,
sehingga komponen lain yang membutuhkan arus tidak akan kekurangan daya.
Karena fungsi dan pengertian dari kapasitor bank seperti ini tidak salah juga
apabila sebagian besar orang menyebut kapasitor atau kondensator bank ini
sebagai penyuplai tegangan.
3.2 Daya dalam Rangkaian Listrik Arus Bolak Balik
Dalam rangkaian-rangkaian listrik, daya merupakan suatu besaran yang
penting. Pada umumnya, kegunaan suatu peralatan listrik berhubungan dengan
day keluaran yang dihasilkan. Hampir setiap daya listrik yang dibangkitkan
bentuk gelombangnya adalah gelombang sinusoida atau gabungan sinusoida.
Ukuran daya yang sangat penting, terutama untuk arus dan tegangan
berulang adalah daya rata-rata. Daya rata-rata ini sama dengan kecepatan rata-rata
tenaga yang diserap oleh suatu unsur tidak bergantung pada waktu. Dalam suatu
motor listrik, daya rata-rata yang diberikan kepada motor menentukan
keluarannya karena pengaruh roda gila pada motor tersebut memperhalus variasi
torsi yang berhubungan dengan daya sesaat yang diberikan pada katub-katubnya.
Gambar 3.2 Rangkaian arus bolak-balikDengan arus dan tegangan yang berubah arah dua kali setiap daur, daya
yang diperoleh juga berubah menurut waktu. Lihat gambar rangkaian 2.8 dengan
tegangan bolak-balik.
....................................................... (1.14)
V sama dengan nilai efektif tegangan, dikenakan pada suatu rangkaian dengan
impedansi setara sebesar :
Z < θ = R + jX....................................................... (1.15)
Jika arus yang mengalir dalam rangkaian ini adalah :
/Sinωt ....................................................... (1.16)
Maka daya sesaat yang diberikan sumber tegangan pada rangkaian ini adalah :
P=vi =
Gelombang tegangan arus dan daya diperlihatkan pada gambar berikut :
Gambar 3.3 Gelombang tegangan, arus dan daya yang dilukis terhadap sumbu waktu
Daya rata-rata P yang diberikan pada rangkaian adalah :
P = V I Cos φ ....................................................... (1.17)
Bila daya diberikan pada suatu resistor, maka semuanya akan diubah menjadi
panas. Daya sesaat yang diserap resistor adalah :
PR = I VR = I (iR) ..................................................... (1.18)
Bila arus/ mengalir seperti yang diberikan oleh Pers. 3.1.3 maka :
PR = 212R Sin2ωt .................................................... (1.19)
Hubungan antara fungsi waktu tegangan, arus dan daya dalam resistor diberikan
dalam gambar berikut :
Gambar 3.4 Tegangan, arus yang sefasa dan daya hasilnya
Karena pers 3.1.7 akan sama dengan nol jika diambil rata-ratanya, maka daya
rata-rata rangkaian tersebut adalah :
P = I2R....................................................... (1.20)
Dua unsur rangkaian lainnya, induktor dan kapasitor berpengaruh terhadap
daya sesaat tetapi tidak mempunyai andil dalam daya rata-ratanya. Jika arus yang
melalui sebuah inductor meningkat, maka tenaga yang diterima itu dipindahkan
dari angkaian tersebut menjadi medan magnet, tetapi tenaga itu akan
dikembalikan lagi ke rangkaiannya jika arus dalam rangkaian tersebut berkurang.
Demikian pula halnya, jika tegangan antara suatu kapasitor meningkat, maka
tenaganya akan dipindahkan dari rangkaian menjadi medan listrik dan akan
dikembalikan lagi ke rangkaian tersebut jika tegangannya berkurang. Hubungan
antara tegangan, arus dalam inductor diperlihatkan dalam gambar 2.11 dan
hubungan antara tegangan, arus dan daya dalam kapasitor diperlihatkan dalam
gambar 2.12 berikut ini :
Gambar 3.5 Grafik fungsi terhadap waktu dari tegangan, arus yang tertinggal dari tegangan 900
dan daya yang dihasilkannya.
Gambar 3.6 Grafik fungsi terhadap waktu dari tegangan, arus yang mendahului tegangan 900 dan daya yang dihasilkannya.
Daya rata-rata yang mengalir dalam kedua unsur reaktif ini sama dengan
nol. Daya dalam unsur reaktif menentukan kapasitas generator dan ukuran
komponen rangkaian lain yang menerima tenaga keluar masuk tersebut. Nilai
maksimum daya keluar masuk dalam unsur rangkaian reaktif yang didefenisikan
sebagai Q :
Q = I2X....................................................... (1.21)
Daya tersebut juga disebut sebagai daya tanpa watt dan diukur dalam Volt
Ampere Reaktif.
3.2.1 Daya Kompleks
Jika suatu arus (I) mengalir dalam suatu rangkaian yang mengandung
sebuah resistenasi R dan sebuah reaktan X, seperti gambar 2.8 maka tenaga yang
berikan oleh sumber akan diubah menjadi panas dalam resistor tersebut dan
dipertukarkan antara sumber dengan medan dalam reaktansinya. Dalam sistem
arus bolak balik dikenal 3 jenis daya yaitu :
1. Daya Semu
Daya semu ini sering juga disebut dengan daya terpasang yaitu daya yang
diterima dari sumber arus bolak-balik untuk pemakaian daya listrik yang
diperlukan oleh suatu beban. Daya ini tidak semua dapat dimanfaatkan untuk
menghasilkan suatu beban. Daya ini tidak semua dapat dimanfaatkan untuk
menghasilkan suatu kerja nyata. Daya semu dinyatakan dengan symbol “S”
dengan satuan Volt Ampere atau (kVa), diukur tanpa memandang sifat
impedansinya.
S = V. I (VA) ....................................................... (1.22)
2. Daya Nyata
Daya nyata adalah daya listrik yang menghasilkan suatu kerja nyata. Nama
lain dari daya nyata adalah daya aktif dan diberi symbol ‘P” dengan satuan kilo
watt (kW). Pemakaian dari daya nyata ini akan terbaca pada alat kW meter dan
rumusnya dapat dilihat pada persamaan 2.12
3. Daya Reaktif
Daya reaktif dibagi atas dua bagian yaitu daya reaktif induktif dan daya
reaktif kapasitif. Pemakaian dari daya reaktif ini tidak terukur oleh kW meter.
Daya reaktif induktif adalah daya listrik yang digunakan untuk menimbulkan
medan magnit seperti pada motor induksi untuk proses konversi energi dan pada
transformator diperlukan medan magnet untuk perpindahan daya lustrik
(menginduksikan tegangan) dari sisiprimer ke sisi sekunder. Daya reaktif induktif
dibutuhkan oleh beban yang bersifat induktif.
Daya reaktif kapasitas adalah daya listrik yang dihasilkan oleh kapasitor,
dimana daya ini tidak menghasilkan kerja nyata. Daya reaktif diberi symbol “Q”
dengan satuan kilo Volt Ampere (kVAR).
Q = V . I Sin φ (kVAR) ....................................................... (1.23)
Daya S, P dan Q dapat digambarkan dalam suatu segitiga yang disebut
segitiga Daya.
Gambar 2. 1 Segitiga daya
Bentuk S = V.I, P = V.I Cos φ dan Q = V.I sin φ hanya menyatakan besar daya
dan tidak memperlihatkan hubungan satu sama lain.
S2 = P2 + Q2 S = …………….
………………(1.24)
Bentuk ini mengingatkan besar (harga mutlak) suatu bilangan kompleks
= b + jc A = ……………………………….
………………(1.25)
Ini berarti Daya semu S dapat dinyatakan dalam bentuk kompleks
= P + jQ ....................................................... (1.26)
Daya kompleks S diperoleh dari persamaan
= I = konjugasi dari
I ................................................................ (1.27)
Untuk sistem 3 fasa, besar daya S, P dan Q dinyatakan dengan :
Q=3.Vph.Iph.Sinφ ....................................................... (1.28)
Dimana : VLL = Tegangan line ke line (Volt)
Vph = Tegangan phasa(volt)
ILL = Arus line (Ampere)
Iph = Arus phasa(Ampere)
Cos φ = Faktor daya
BAB IVPENUTUP
4.1 Kesimpulan
1. Kapasitor merupakan komponen yang hanya dapat menyimpan dan
memberikan energi yang terbatas sesuai dengan kapsitasnya
2. Kapasitor terdiri dari dua buah pelat konduktor yang sejajar dan
dipisahkan oleh suatu bahan dielektrika. Muatan didalam kedua pelat
tersebut didistribusikan secara merata keseluruh permukaan pelat
3. Kapasitor terbagi atas kapsitor polar, non-polar, bipolar dan kapsitor
variable
4. Kapasitor bank adalah merupakan salah satu komponen elektronik yang
dibangun dari sejumlah kapasitor, dimana fungsi dan tujuannya untuk
membaiki cos phi atau disebut juga faktor daya
34
Recommended