LAPORAN PRAKTIKUM

“Daya Aktif, Reaktif, Semu dan Perbaikan Faktor Daya”

Diajukan Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Teknik Pengukuran

Oleh :Aldy Yusrizal Mahadi

13411500552B / D4 SKL

POLITEKNIK NEGERI MALANGJURUSAN TEKNIK ELEKTRO

PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIKMALANG

2014

Daya Aktif, Reaktif, Semu

A. Tujuan Percobaan

Setelah melakukan percobaan ini mahasiswa diharapkan:

1. Dapat mempelajari karakteristik impedansi dari rangkaian R-L-C paralel.

2. Dapat mempelajari hubungan antara resistansi, reaktansi, impedansi dan sudut

fase, serta dapat membandingkannya dengan perhitungan teori.

3. Mengetahui nilai impedansi (Z) dalam suatu rangkaian.

B. Dasar Teori

IMPEDANSI R-L PARALEL

Gambar 1.6. Rangkaian R-L Paralel

Untuk menganalisa rangkaian paralel AC, perlu adanya pengetahuan mengenai

analisa rangkaian paralel pada DC. Pada rangkaian paralel, tegangan yang jatuh pada

masing-masing beban sama dengan tegangan sumber, sedangkan arus yang mengalir pada

masing-masing beban tergantung pada nilai hambatannya.

Untuk komponen resistif, hambatannya harga resistansi, untuk komponen induktif,

hambatannya harga reaktansi induktif dan untuk komponen kapasitif, hambatannya

reaktansi kapasitif.

Untuk nilai impedansi dari rangkaian R-L paralel :

1Z

= 1

R∠0 ° +

1X L∠90 °

atauZ =

R∠ 0° . XL∠90 °

R∠0 ° + XL∠90 °

IMPEDANSI R-C PARALEL

Gambar 1.7. Rangkaian R-C Paralel

Untuk nilai impedansi dari rangkaian R-C paralel :

1Z

= 1

R∠0 ° +

1XC∠−90 °

atauZ =

R∠ 0° . XC∠−90 °

R∠0 ° + XC∠−90 °

IMPEDANSI R-L-C PARALEL

Gambar 1.8. Rangkaian R-L-C Paralel

Untuk impedansi total rangkaian R-L-C paralel dapat diselesaikan dengan

menyelesaikan terlebih dahulu komponen induktif dan kapasitif yang dimisalkan dengan

Z1.

Z1 = XL∠90 ° . XC∠−90 °

X L∠90 ° + XC∠−90 °

Maka impedansi total rangkaian adalah

Z = R∠ 0° . Z1∠θ °

R∠0 ° + Z1∠θ °

C. Alat dan Bahan yang Digunakan

1. Lampu Pijar 60 Watt = 1 buah

40 Watt = 1 buah

2. Lampu Tl 40 Watt = 2 buah

3. Kapasitor 4 µF = 1 buah

4. Ampere Meter = 1 buah

5. Watt Meter = 1 buah

6. Kabel Penghubung = secukupnya

D. Rangkaian Percobaan

Rangkaian Percobaan Mengukurdayanyata1lampu pijardan 2 lampupijar :

Gambar a. 1 lampupijar Gambar b. 2 lampupijar

Mengukurdaya nyata 2 lampu TL :

Mengukurdayanyata R//2TL dan 2R//2TL

Gambar a.R//2TL

Gambar b. 2R//2TL

Mengukurdayanyata R//2TL //C dan 2R//2TL //C

Gambar a. R//2TL //C

Gambar b. 2R//2TL //C

E. Langkah Percobaan

a. Siapkan alat dan bahan yang akan digunakan untuk praktikum.

b. Rangkai alat ukur yang akan di gunakan beserta komponen-komponennya.

c. Ukur arus dan daya lampu pijar, lampu TL dahulu satu persatu.

d. Kemudian catat hasilnya.

e. kemudian rangkai lampu pijar dan lampu TL secara paralel kemudian ukur

akur dan tegangannya.

f. Setelah itu tambahkan capasitor secara paralel pada rangkaian dan catat

arus dan tegangannya kembali.

g. Masukkan hasil pada tabel dan lengkapi data pada tabel yang ada.

h. Kembalikan alat ke tempat semula

F. Data Percobaan

BebanVolt

(V)

Arus

(A)

Daya

CosθZ

(Ω)P

(Watt)

Q

(VAR

S

(VA)

R1 220

R2 220

R3 220

2TL 220

R1 + 2TL 220

R2 + 2TL 220

R3 + 2TL 220

R1 + 2TL + C 220

R2 + 2TL + C 220

R3 + 2TL + C 220

S = V x I

P = ditampilkan dalam Watt Meter

Cos θ =PS

θ = arc tan PS

Q = P x tan θ

Z = VI

G. Pertanyaan

1. Gambarkan vektor diagram segitiga daya pada beban R//L dan R//L//C

2. Buat analisis tentang pengaruh pemasangan kapasitor pada rangkaian

3. Buat kesimpulan dan hasil pratikum

Perbaikan Faktor Daya

A. Tujuan Percobaan

Setelah melakukan percobaan ini mahasiswa diharapkan mampu:

1. Mengetahui apa itu perbaikan faktor daya

2. Menghitung besar kapasitor yang dibutuhkan untuk menaikkan faktor daya suatu

beban.

3. Mampu menggambarkan vektor diagram daya nyata, daya semu dan daya reaktif.

4. Mengetahui hubungan antara daya nyata, daya semu dan daya reaktif.

B. Dasar Teori

Pengertian Faktor Daya

Faktor daya atau faktor kerja adalah perbandingan antara daya aktif (watt) dengan

daya semu/daya total (VA), atau cosinus sudut antara daya aktif dan daya semu/daya total

(lihat gambar 1). Daya reaktif yang tinggi akan meningkatkan sudut ini dan sebagai

hasilnya faktor daya akan menjadi lebih rendah. Faktor daya selalu lebih kecil atau sama

dengan satu.

Secara teoritis, jika seluruh beban daya yang dipasok oleh perusahaan listrik

memiliki faktor daya satu, maka daya maksimum yang ditransfer setara dengan kapasitas

sistim pendistribusian. Sehingga, dengan beban yang terinduksi dan jika faktor daya

berkisar dari 0,2 hingga 0,5, maka kapasitas jaringan distribusi listrik menjadi tertekan.

Jadi, daya reaktif (VAR) harus serendah mungkin untuk keluaran kW yang sama dalam

rangka meminimalkan kebutuhan daya total (VA).

Faktor Daya / Faktor kerja menggambarkan sudut phasa antara daya aktif dan daya

semu. Faktor daya yang rendah merugikan karena mengakibatkan arus beban tinggi.

Perbaikan faktor daya ini menggunakan kapasitor. Kapasitor untuk Memperbaiki Faktor

Daya Faktor daya dapat diperbaiki dengan memasang kapasitor pengkoreksi faktor daya

pada sistim distribusi listrik/instalasi listrik di pabrik/industri. Kapasitor bertindak sebagai

pembangkit daya reaktif dan oleh karenanya akan mengurangi jumlah daya reaktif, juga

daya semu yang dihasilkan oleh bagian utilitas.

Sebelum membahas tentang perbaikan faktor daya dengan menggunakan

kapasitor, ada baiknya kita mengingat kembali tentang pengertian umum dari Daya

Semu, Daya Aktif dan Daya Reaktif.

Dalam sistem listrik AC/Arus Bolak-Balik ada tiga jenis daya yang dikenal,

khususnya untuk beban yang memiliki impedansi (Z), yaitu:

• Daya semu (S, VA, Volt Amper)

• Daya aktif (P, W, Watt)

• Daya reaktif (Q, VAR, Volt Amper Reaktif)

Untuk rangkaian listrik AC, bentuk gelombang tegangan dan arus sinusoida,

besarnya daya setiap saat tidak sama. Maka daya yang merupakan daya rata-rata diukur

dengan satuan Watt,Daya ini membentuk energi aktif persatuan waktu dan dapat diukur

dengan kwh meter dan juga merupakan daya nyata atau daya aktif (daya poros, daya

yang sebenarnya) yang digunakan oleh beban untuk melakukan tugas tertentu.

Sedangkan daya semu dinyatakan dengan satuan Volt-Ampere (disingkat, VA),

menyatakan kapasitas peralatan listrik, seperti yang tertera pada peralatan generator dan

transformator. Pada suatu instalasi, khususnya di pabrik/industri juga terdapat beban

tertentu seperti motor listrik, yang memerlukan bentuk lain dari daya, yaitu daya reaktif

(VAR) untuk membuat medan magnet atau dengan kata lain daya reaktif adalah daya

yang terpakai sebagai energi pembangkitan flux magnetik sehingga timbul magnetisasi

dan daya ini dikembalikan ke sistem karena efek induksi elektromagnetik itu sendiri,

sehingga daya ini sebenarnya merupakan beban (kebutuhan) pada suatu sistim tenaga

listrik.

Gambar 1. Segitiga Daya.

C. Alat dan Bahan yang Digunakan

1. Lampu pijar 60 W = 1 buah

2. Lampu TL 40 W = 2 buah

3. Kapasitor 4 µF = 3 buah

1,5 µF = 3 buah

4. Ampere Meter = 1 buah

5. Cos θ Meter = 1 buah

6. Kabel penghubung = secukupnya

D. Rangkaian Percobaan

gambar rangkaian percobaan

E. Langkah Percobaan

a. Ambillah data dari percobaan pertama. Dalam percabaan ini kita menggunakan

data TL dan R1//TL Buat beban-beban tersebut mempunyai cos θ hampir

mendekati 1 baik secara lagging ataupun leading dengan menyesuaikan

kapasitor yang ada. Pasang semua komponen dan peralatan praktikum.

Untuk yang pertama pasang pada rangkaian TL.

b. Hidupkan sumber dan catat hasil masing-masing alat ukur.

c. Kemudian lepas semua komponen dan rangkai rangkaian percobaan yang

kedua yaitu R1//TL.

d. Hidupkan sumber dan catat semua hasil alat ukur

e. Kemudian bandingkan hasil perhitungan dengan hasil pengukuran.

f. Kembalikan alat ke tempat semula

F. Data Percobaan

DATA PERHITUNGAN

BebanVolt

(V)

Arus

(A)

Daya

CosθZ

(Ω)P (Watt)

Q

(VAR

S

(VA)

2TL

R1//2TL

Untuk mencari nilai kapasitor yang membuat faktor daya dari beban diatas menjadi

mendekati 1, maka langkah kita misalkan cosθ = 1 dimana Qc = QL

Untuk Beban TL

Qc = 73,44

Qc = V 2Xc

73,44 = 220 2

Xc

Xc = 659,041

C = 1

2 πfXc =

12 x 3,14 x50 x 659,041

= 4,832 x 10-6 F

= 4,832 µF

Untuk percobaan perbaikan faktor daya beban TL kita menggunakan kapasitor yang

bernilai 4,5 µF dan 5,5 µF

Untuk Beban TL//R1

Qc = 60,02

Qc = V 2Xc

60,02 = 220 2

Xc

Xc = 806,398

C = 1

2 πfXc =

12 x 3,14 x50 x 806,398

= 3,949 x 10-6 F

= 3,949 µF

Sementara untuk percobaan perbaikan faktor daya beban TL//R1 kita menggunakan

kapasitor yang bernilai 3 µF dan 4 µF.

BebanVolt

(V)

It

(A)

Daya Reaktif

Cos θC

(µF)P

( W )

Q

(VAR)

S

(VA)

2TL 220 0,825 94,38 155 181,5 0,52 -

R//2TL 220 0,95 0,66 157 209 0,66 -

2TL//C 220 0,46 99,2 20,14 101,2 0,98 10,5

2TL//C 220 0,47 100,3 25 103,4 0,97 11

2TL//C 220 0,46 99,2 20,14 101,2 0,98 8,5

2TL//R//C 220 0,65 140 28,5 143 0,98 10,5

2TL//R//C 220 0,65 141,6 20,2 143 0,99 9,5

2TL//R//C 220 0,6 125,4 41,2 143 0,95 8,5

DATA PENGUKURAN

BebanVolt

(V)

It

(A)

Ic

(A)Cos θ

C

(µF)Ket

R1//2L1//TL1 220 0,83 1,1 0,758 16,5 lagging

R2//2L2//TL2 220 0,96 1,1 0,828 16,5 lagging

G. Pertanyaan

1. Bandingkan hasil perhitungan dan pengukuran arus, daya nyata,reaktif

dan semu! Berikan komentar

2. Gambar vektor diagram segitiga daya sebelum dan sesudah perbaikan

faktor daya.

3. Buat analisis dan kesimpulan

Jawab

1. Dari hasil perhitungan dan pengukuran. Nilai yang didapatkan dari pengukuran dan

perhitungan terjadi perbedaan. hal ini disebabkan oleh banyak faktor yaitu antara

lain faktor toleransi alat ukur, dan faktor karakteristik beban. Setiap alat ukur

mempunyai ketelitian pengukuran. Hal ini berdampak pada hasil pembacaan alat

ukur tersebut. Kemudian faktor beban. Beban yang diperkirakan dalam hitungan

berbeda dengan beban yang digunakan dalam percobaan. Dalam hitungan beban

lampu pijar dianggap ber-cos θ = 1 murni resistor, dan ballast dianggap induktor

murni padahal dalam prakteknya beban-beban tersebut bukan beban-beban murni.

Dari faktor-faktor itulah maka diperoleh hasil percobaan yang berbeda dengan

faktor perhitungan.

2. Terlampir

3. Dari hasil percobaan perbaikan faktor daya tersebut dapat disimpulkan bahwa

penggunaan kapasitor dapat meningkatkan faktor daya. Hal ini disebabkan karena

kapasitor menghasilkan Ic. Dimana Ic akan mengurangi IL yang ada sehingga It

akan berkurang. Proses ini dapat diketahui dengan diagram vektor dimana arah

sudut Ic berkebalikan dengan arah sudut Il. Dengan berkurangnya It maka daya

semu yang dihasilkan juga akan berkurang. Disamping itu sudut antara daya nyata

dan daya semu yang awalnya besar juga akan mengecil. Dan ini lah yang disebut

perbaikan faktor daya.