- 1. Beban Resistif
- 2. Beban reaktif
- Pentingnya Faktor Daya
- Meningkatkan Faktor Daya
- Menghitung Faktor Daya untuk Beban Anda
- Faktor Kekuatan Persatuan dan mengapa tidak praktis
Selain keselamatan dan keandalan, beberapa tujuan lain termasuk efisiensi harus diupayakan dalam desain dan implementasi sistem kelistrikan. Salah satu ukuran efisiensi dalam sistem kelistrikan adalah efisiensi sistem yang mengubah energi yang diterimanya menjadi pekerjaan yang berguna. Efisiensi ini ditunjukkan oleh komponen sistem kelistrikan yang dikenal dengan Power Factor. The power factor menunjukkan berapa banyak daya yang sebenarnya digunakan untuk melakukan pekerjaan yang berguna dengan beban dan berapa besar daya itu adalah “buang”. Meskipun namanya terdengar sepele, ini adalah salah satu faktor utama di balik tagihan listrik yang tinggi dan kegagalan daya.
Untuk dapat menggambarkan faktor daya dengan tepat dan signifikansi praktisnya, penting untuk menyegarkan ingatan Anda tentang berbagai jenis beban listrik dan komponen Daya yang ada.
Dari kelas kelistrikan dasar, beban listrik biasanya terdiri dari dua jenis;
- Beban Resistif
- Beban Reaktif
1. Beban Resistif
Beban resistif, sesuai dengan namanya beban ini tersusun dari elemen resistif murni. Untuk jenis beban ini (dengan mempertimbangkan kondisi ideal), semua daya yang disuplai padanya dihamburkan untuk bekerja karena fakta bahwa arus berada dalam fase dengan tegangan. Contoh yang baik dari beban resistif termasuk bola lampu pijar dan baterai.
Komponen daya yang terkait dengan beban resistif disebut sebagai Daya Aktual. Kekuatan Aktual ini juga kadang-kadang disebut sebagai Kekuatan Kerja, Kekuatan Sejati atau Kekuatan Nyata. Jika Anda baru mengenal daya AC dan merasa bingung dengan semua bentuk gelombang ini, maka disarankan untuk membaca tentang dasar-dasar AC untuk memahami cara kerja daya AC.
2. Beban reaktif
Beban reaktif di sisi lain, sedikit lebih kompleks. Sementara mereka menyebabkan penurunan tegangan dan menarik arus dari sumber, mereka tidak menghilangkan daya yang berguna karena daya yang mereka tarik dari suplai tidak berfungsi. Ini karena sifat dari Beban Reaktif.
Beban reaktif dapat berupa kapasitif atau Induktif. Pada beban induktif, daya yang ditarik digunakan untuk mengatur fluks magnet tanpa ada pekerjaan langsung yang dilakukan sedangkan untuk beban kapasitif, daya digunakan untuk mengisi daya kapasitor dan tidak secara langsung menghasilkan pekerjaan. Daya yang hilang dalam beban reaktif disebut sebagai daya reaktif. Beban reaktif dicirikan oleh arus utama (beban kapasitif) atau tertinggal (beban induktif) di belakang tegangan, dengan demikian, perbedaan fasa biasanya ada antara arus dan tegangan.
Dua grafik di atas mewakili beban Induktif dan Kapasitif di mana faktor Daya tertinggal dan memimpin. The variasi dalam dua jenis beban mengarah ke keberadaan tiga komponen listrik di sistem kelistrikan, yaitu;
- Kekuatan Aktual
- Daya Reaktif
- Kekuatan Semu
1. Kekuatan Aktual
Ini adalah kekuatan yang terkait dengan beban resistif. Ini adalah komponen daya yang dihamburkan ke kinerja pekerjaan aktual dalam sistem kelistrikan. Dari pemanasan ke penerangan, dll., Ini dinyatakan dalam Watt (W) (bersama dengan pengali, kilo, Mega, dll.) Dan secara simbolis diwakili oleh huruf P.
2. Daya ReaktifIni adalah daya yang terkait dengan beban reaktif. Sebagai akibat dari penundaan antara tegangan dan arus dalam beban reaktif, energi yang ditarik dalam reaktif, (baik kapasitif maupun induktif) tidak menghasilkan kerja. Ini disebut sebagai daya Reaktif dan unitnya adalah Volt-Ampere Reaktif (VAR).
3. Kuasa Yang JelasSistem kelistrikan tipikal terdiri dari beban resistif dan induktif, pikirkan tentang bola lampu dan pemanas untuk beban resistif, dan peralatan dengan motor, kompresor, dll. Sebagai beban induktif. Jadi dalam suatu sistem kelistrikan, Total Power merupakan gabungan dari komponen daya aktual dan reaktif, daya total ini disebut juga dengan Apparent Power.
Daya semu diberikan oleh jumlah daya sebenarnya dan daya reaktif. Satuannya adalah volt-amp (VA) dan secara matematis direpresentasikan oleh persamaan;
Daya Semu = Daya Aktual + Daya reaktif
Dalam situasi Ideal, daya aktual yang dihamburkan dalam sistem kelistrikan biasanya lebih besar daripada daya reaktif. Gambar di bawah ini menunjukkan diagram vektor yang digambar menggunakan tiga Komponen Daya
Diagram vektor ini dapat diubah menjadi segitiga pangkat seperti gambar di bawah ini.
Faktor Daya dapat dihitung dengan mendapatkan sudut theta (ϴ) yang ditunjukkan di atas. Di sini theta adalah sudut antara Kekuatan Sejati dan Kekuatan Semu. Kemudian, mengikuti aturan kosinus (Berdekatan dengan sisi miring), faktor daya dapat diperkirakan sebagai rasio daya aktual dengan daya semu. The rumus untuk menghitung Faktor Daya diberikan di bawah ini
PF = Kekuatan Aktual / Daya Semu atau PF = Cosϴ
Menempatkan ini berdampingan dengan persamaan untuk menentukan daya semu, mudah untuk melihat bahwa peningkatan daya reaktif (adanya sejumlah besar beban reaktif), menyebabkan peningkatan daya semu dan nilai yang lebih besar untuk sudut ϴ, yang mana pada akhirnya menghasilkan faktor daya rendah ketika kosinusnya (cos ϴ) diperoleh. Di sisi lain, pengurangan beban reaktif (daya reaktif) mengarah pada peningkatan faktor daya, yang menunjukkan efisiensi tinggi dalam sistem dengan beban reaktif yang lebih sedikit dan sebaliknya. Nilai Faktor Daya akan selalu berada di antara nilai 0 dan 1, semakin dekat nilainya, semakin tinggi efisiensi sistem. Di India nilai faktor daya yang ideal dianggap 0,8. Nilai faktor daya tidak memiliki satuan.
Pentingnya Faktor Daya
Jika nilai faktor daya rendah artinya, energi dari listrik sedang terbuang percuma karena sebagian besar tidak digunakan untuk pekerjaan yang berarti. Ini karena beban di sini mengkonsumsi lebih banyak daya reaktif dibandingkan dengan daya sebenarnya. Hal ini menimbulkan ketegangan pada sistem suplai yang menyebabkan kelebihan beban pada sistem distribusi karena daya nyata yang dibutuhkan oleh beban dan daya reaktif yang digunakan untuk memenuhi beban reaktif akan diambil dari sistem.
Ketegangan dan "pemborosan" ini biasanya menyebabkan tagihan listrik yang besar bagi konsumen (terutama konsumen industri) karena perusahaan utilitas menghitung konsumsi dalam kaitannya dengan daya semu, dengan demikian, mereka akhirnya membayar listrik yang tidak digunakan untuk mencapai pekerjaan yang "bermakna". Beberapa perusahaan juga mendenda konsumen mereka jika mereka menarik lebih banyak daya reaktif karena menyebabkan kelebihan beban pada sistem. Denda ini diberlakukan untuk mengurangi faktor daya rendah yang menyebabkan beban digunakan di industri.
Bahkan dalam situasi di mana daya disediakan oleh generator perusahaan, uang dihabiskan untuk generator yang lebih besar, kabel berukuran lebih besar, dll diperlukan untuk menyediakan daya ketika sejumlah besar itu hanya akan terbuang percuma. Untuk lebih memahami ini, pertimbangkan contoh di bawah ini
Pabrik yang mengoperasikan beban 70kW dapat berhasil diberi daya oleh Generator / Transformer dan kabel dengan nilai 70 kVA jika pabrik beroperasi dengan faktor daya 1. Tetapi, jika faktor daya turun menjadi 0,6 maka bahkan dengan beban yang sama 70KW, generator atau trafo yang lebih besar dengan pengenal 116,67 kVA (70 / 0,6) akan dibutuhkan, karena generator / trafo harus memasok daya tambahan untuk beban reaktif. Selain peningkatan besar dalam kebutuhan daya ini, ukuran kabel yang digunakan juga perlu ditingkatkan, yang menyebabkan peningkatan yang signifikan pada biaya peralatan dan peningkatan kehilangan daya sebagai akibat dari resistansi di sepanjang konduktor. Hukuman untuk ini melampaui tagihan listrik yang tinggi di beberapa negara, karena perusahaan dengan faktor daya yang buruk biasanya didenda dalam jumlah besar untuk mendorong perbaikan.
Meningkatkan Faktor Daya
Dengan semua yang telah dikatakan, Anda akan setuju dengan saya bahwa lebih masuk akal secara ekonomis untuk memperbaiki faktor daya yang buruk daripada terus membayar tagihan listrik yang besar, terutama untuk industri besar. Diperkirakan juga bahwa lebih dari 40% tagihan listrik dapat dihemat di industri besar dan pabrik jika faktor daya diperbaiki dan dijaga tetap rendah.
Selain pengurangan biaya bagi konsumen, menjalankan sistem yang efisien berkontribusi pada keandalan dan efisiensi keseluruhan jaringan listrik, karena perusahaan utilitas dapat mengurangi kerugian dalam jalur dan biaya pemeliharaan sementara juga mengalami pengurangan jumlah trafo dan infrastruktur pendukung serupa yang dibutuhkan untuk operasi mereka.
Menghitung Faktor Daya untuk Beban Anda
Langkah pertama untuk mengoreksi faktor daya adalah menentukan faktor daya untuk beban Anda. Ini bisa dilakukan dengan;
1. Menghitung daya reaktif menggunakan detail reaktansi beban
2. Menentukan daya nyata yang dihamburkan oleh beban dan menggabungkannya dengan daya semu untuk mendapatkan faktor daya.
3. Penggunaan pengukur faktor daya.
Pengukur faktor daya sebagian besar digunakan karena membantu mendapatkan faktor daya dengan mudah dalam pengaturan sistem yang besar, di mana menentukan detail reaktansi beban dan daya nyata yang hilang, mungkin merupakan rute yang sulit.
Dengan faktor daya yang diketahui, Anda kemudian dapat melanjutkan untuk memperbaikinya, menyesuaikannya sedekat mungkin dengan 1. n Faktor daya yang disarankan oleh perusahaan pemasok listrik, biasanya antara 0,8 dan 1 dan ini hanya dapat dicapai jika Anda menjalankan hampir sepenuhnya beban resistif atau reaktansi induktif (beban) dalam sistem sama dengan reaktansi kapasitansi karena keduanya akan saling meniadakan.
Karena fakta bahwa penggunaan beban induktif adalah penyebab yang lebih umum untuk faktor daya rendah, terutama dalam pengaturan industri (karena penggunaan motor berat dll), salah satu metode paling sederhana untuk memperbaiki faktor daya adalah dengan membatalkan reaktansi induktif melalui penggunaan kapasitor koreksi yang memperkenalkan reaktansi kapasitif dalam sistem.
Kapasitor koreksi faktor daya bertindak sebagai generator arus reaktif, melawan / mengimbangi daya yang "terbuang" oleh beban induktif. Namun, pertimbangan desain yang cermat perlu dibuat saat memasukkan kapasitor ini dalam pengaturan untuk memastikan pengoperasian yang lancar dengan peralatan seperti penggerak kecepatan variabel dan keseimbangan efektif dengan biaya. Tergantung pada fasilitas, dan distribusi beban, desainnya dapat terdiri dari kapasitor nilai tetap yang dipasang pada titik beban induktif atau bank kapasitor koreksi otomatis yang dipasang pada batang bus panel distribusi untuk koreksi terpusat yang biasanya lebih hemat biaya dalam sistem besar.
Penggunaan kapasitor koreksi faktor daya dalam pengaturan memiliki kelemahan, terutama ketika kapasitor yang tepat tidak digunakan atau sistem tidak dirancang dengan benar. Penggunaan kapasitor dapat menghasilkan beberapa periode singkat "tegangan berlebih", ketika dihidupkan, yang dapat mempengaruhi berfungsinya peralatan seperti penggerak kecepatan variabel, menyebabkannya mati sesekali atau meledakkan sekering pada beberapa kapasitor. Namun, hal ini dapat diatasi dengan mencoba membuat penyesuaian pada urutan kontrol switching, dalam kasus penggerak kecepatan atau menghilangkan arus harmonik dalam kasus sekering.
Faktor Kekuatan Persatuan dan mengapa tidak praktis
Ketika nilai Faktor Daya Anda sama dengan 1, maka faktor daya disebut sebagai faktor daya persatuan. Mungkin tergoda untuk mendapatkan faktor daya optimal 1, tetapi hampir tidak mungkin untuk mendapatkannya karena tidak ada sistem yang benar-benar ideal. Dalam artian tidak ada beban yang bersifat resistif, kapasitif atau induktif. Setiap beban terdiri dari beberapa elemen lainnya sekecil apa pun, karena kisaran faktor daya khas yang dapat direalisasikan biasanya hingga 0,9 / 0,95. Kami telah mempelajari tentang sifat parasit dari elemen RLC ini di artikel ESR dan ESL dengan Kapasitor.
Faktor daya adalah penentu seberapa baik Anda menggunakan energi dan seberapa banyak Anda membayar tagihan listrik (terutama untuk industri). Selain itu, ini adalah penyumbang utama biaya operasional dan bisa jadi faktor di balik penurunan margin keuntungan yang selama ini Anda tidak perhatikan. Meningkatkan faktor daya sistem kelistrikan Anda dapat membantu mengurangi tagihan listrik dan memastikan kinerja dimaksimalkan.