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