Dokumen tersebut membahas tentang daya nyata, daya semu, dan daya reaktif pada rangkaian arus bolak-balik. Ia menjelaskan konsep-konsep tersebut dan hubungannya dalam segitiga daya. Dokumen ini juga menjelaskan tentang faktor daya dan bagaimana meningkatkan faktor daya dengan menggunakan kapasitor.

1. Politeknik Negeri Malang
Unit 5
50
Daya pada Rangkaian Arus Bolak-balik
Tujuan
Setelah selesai mempelajari bagian ini, mahasiswa diharapkan akan mampu :
 Menjelaskan daya nyata, daya semu dan daya reaktif.
 Menggambarkan segitiga daya.
 Menghitung peningkatan faktor daya.
5.1 Daya Nyata, Daya Semu dan Daya Reaktif
Daya Nyata (P)
Daya nyata adalah daya sebenarnya di mana energi listrik ditransformasikan atau
digunakan dalam bagian resistif rangkaian. Daya sebenarnya diukur dalam watt.
Watt adalah bacaan yang diperoleh dari wattmeter atau hasil dari V x I x cos ϕ.
Daya Semu (S).
Daya semu adalah hasil kali tegangan dan arus pencatu yang digunakan
S=VI
Daya semu diukur dalam volt-ampere (VA).
Daya Reaktif (Q).
Daya reaktif adalah hasil kali tegangan saluran dan arus saluran yang tidak
mengkonsumsi daya.
Daya reaktif diukur dalam volt-ampere-reactive, disingkat 'VAR'.
Q = V I sin φ
06. TeoriListrik Terapan
Abdul Manaf
1/7/2014

2. Politeknik Negeri Malang
51
5.2 Segitiga Daya
Daya
semu (S)
Daya nyata (P), daya semu (S) dan daya reaktif (Q) dapat diwakili oleh segitiga daya
(lihat Gambar 5.1).
Daya
reaktif
(Q)
Daya nyata (P)
Gambar 5.1. Segitiga daya
5.3 Faktor Daya
Dalam rangkaian yang berisi resistansi dan reaktansi, energi listrik yang dikonversikan
menjadi panas hanya dalam bagian resistansi. Reaktansi tidak menghasilkan perubahan
permanen dalam transformasi energi.
Pada rangkaian demikian hasil perkalian tegangan dan arus tidak menunjukkan daya
sebenarnya. Oleh karena itu dalam rangkaian seperti ini harus harus kita perhatikan apa
yang disebut "Faktor Daya" (Power Factor).
Definisi Faktor Daya
Yaitu faktor yang harus di kalikan dengan "Daya Semu" (VI) untuk memperoleh "Daya
Nyata" (W), dengan kata lain faktor daya adalah perbandingan antara daya nyata dengan
daya semu.
Contoh 1
Motor satu fase mengambil arus 2 ampere pada tegangan 200 Volt. Berapakah faktor
daya jika bacaan wattmeter adalah 300 Watt.
Pemecahan:
06. TeoriListrik Terapan
Abdul Manaf
1/7/2014

3. Politeknik Negeri Malang
52
Daya nyata
Daya semu
Watt
=
V×I
300
=
2 × 200
300
=
400
= 0,75 atau 75%
Faktor daya =
Segitiga Daya
VI
VI Sin α
α
VI Cos α
Gambar 5.2. Segitiga daya (Bersifat Industrip)
di mana:
P = Daya nyata
PX = Daya reaktif
PA = Daya semu
Segitiga Daya (Bersifat capasitip)
Contoh 3
Suatu kumparan memiliki hambatan 6 ohm dan induktansi 0,03 H dihubungkan pada
sumber tegangan 50 volt, 60 Hz hitunglah:
a). Arus yang mengalir pad akumparan
b). Beda phasa antara arus dan tegangan
c). Faktor daya
d). Daya nya
Pemecahan:
Reaktansi induktip = 2 π f L =2.314.60.0.03
= 11,31Ω
06. TeoriListrik Terapan
Abdul Manaf
1/7/2014

4. V
Politeknik Negeri Malang
53
Z
impedansinya = Z =
6
2
+ ,31
11
a). Phasa arusnya =
2
XL
= 12.8 Ω
V
50
=
= 3,91 A
2
12.8
α
I
R
b). Beda phasa antara arus dan tegangan:
misalnya arus sejajar dengan R maka tegangannya harus sejajar dengan 2 sehingga beda
phasanya adalah ϕ
X
11.31
R =
phasa ϕ = tan
6 = 62o 31
-1
c). faktor dayanya = cosϕ = cos 62o31 = 0,469 (tertinggal)
d). Daya nya = I2 R = 3,412.6=91,72 watt
Untuk pekerjaan kelistrikan dengan bentuk gelombang sinusoida:
Faktor Daya (λ) = cos φ =
R
Z
Harga faktor daya tergantung pada perbedaan fasa antara tegangan yang digunakan dan
arus saluran.
Jika V dan I sefasa, faktor daya adalah satu, maka P = V x I x 1.
Jika V dan I berbeda fasa 90 derajat, faktor daya adalah nol; yaitu , P = V x I x 0 = 0 W.
Hubungan antara daya nyata dan daya semu dapat digunakan untuk menghitung harga
faktor daya.
Faktor daya (λ) = cosφ =
daya nyata
P
=
daya semu
S
Pengaruh Faktor Daya yang Rendah
Secara umum, semakin rendah faktor daya, semakin besar arus yang harus disuplai untuk
memperoleh daya nyata yang sama.
Faktor daya yang rendah tidak diharapkan karena:
meningkatkan kerugian daya.
memerlukan alternator dan transformer yang lebih besar untuk mensuplai rangkaian.
memerlukan konduktor suplai yang lebih besar.
memerlukan kontrol dan peralatan proteksi dengan kapasitas yang lebih tinggi.
Menyebabkan meningkatnya jatuh tegangan
meningkatkan biaya keseluruhan
06. TeoriListrik Terapan
Abdul Manaf
1/7/2014

5. Politeknik Negeri Malang
54
Penyebab Rendahnya Faktor Daya
Rendahnya faktor daya disebabkan oleh:
lampu fluorescent karena memiliki ballast
Motor yang diberi beban ringan
Transformer yang diberi beban ringan
efek kapasitif saluran transmisi yang sangat panjang.
Contoh 1
Jika beban 1 kW dihubungkan dengan sebuah catu arus bolak-balik bertegangan 250 V,
tentukan arus yang mengalir:
(a) Faktor daya satu
(b) Faktor daya = 0.8
(c) Faktor daya = 0.4 ( = 66)
Gambar 5.3 menunjukkan diagram
fasor untuk Contoh 1.
P = V.I.λ
∴I=
P
V .λ
(a) Pada faktor daya sama dengan satu
06. TeoriListrik Terapan
Abdul Manaf
1/7/2014

6. Politeknik Negeri Malang
I1 =
55
1000
=4 A
250 x 1
(b) Pada faktor daya sama dengan 0,8
1000
I2 = 250 x 0.8 =5 A
(c) Pada faktor daya sama dengan 0.4
1000
I3 = 250 x 0.4 =10 A
5.4 Peningkatan Faktor Daya
Sebagian besar masalah faktor daya disebabkan oleh beban induktif, seperti motor dan
transformer induksi. Salah satu metode yang digunakan untuk meningkatkan faktor daya
dari rangkaian jenis ini adalah dengan menghubungkan kapasitor secara paralel dengan
beban (lihat Gambar 5.4).
Gambar 5.4. Menghubungkan kapasitor untuk meningkatkan faktor daya.
Dengan cara ini IL tetap sama dan setiap beban bekerja pada faktor dayanya sendiri, tetapi
faktor daya keseluruhan pada rangkaian yang dikombinasikan akan meningkat. Kapasitor
murni merupakan beban yang bekerja pada faktor daya yang mendahului dan ketika
dihubungkan ke beban induktif, cenderung melawan efek ketertinggalan induktansi tetapi
tanpa menghabiskan daya apa pun.
Contoh 3
Motor induksi 5 kW dengan cos φ = 0,6 dihubungkan dengan sumber 240 V, 50 Hz. Bila
ditambahkan kapasitor sebesar 100 µF berapakah faktor dayanya sekarang.
Jawab :
06. TeoriListrik Terapan
Abdul Manaf
1/7/2014

7. Politeknik Negeri Malang
56
5
P1 = 5 KW, cos φ = 0,6 sehingga S1 = 0,6 = 8,33 kVA
Q1 = S1 sin φ = 8,33 x 0,8 = 6,67 kVAR
XC =
IC =
10 6
10 6
=
= 31,8 Ω
2π
fC
2π x 50 x 100
V
240
=
= 7,56 A
XC
31,8
Rangkaian kapasitif maka IC mendahului V sebesar 90o
PC = VI cos 90 o = 240 x 7,56 x 0 = 0, daya nyata diserap kapasitor selalu nol.
QC = –VI sin 90o = – (240 x 7,56 x 1) = –1814,4 VAR, tanda (–) karena leading.
Ptotal = P1 + PC = 5 kW + 0 = 5 kW
Qtotal = Q1 + QC = 6,67– 1,814 = 4,856 kVAR
Stotal =
2
P 2 + Qtotal
total
=
52 + 4,856 2
=
48,58
= 6,97 kVA
cos φ =
Ptotal
5
=
= 0,72
Stotal 6,97
Contoh-contoh perhitungan pada perbaikan faktor daya
1. Berapa besarnya kapasitor yang dibutuhkan yang dipasang secara paralel (pada contoh
soal sebelumnya) untuk meningkatkan faktor daya menjadi 0,9 tertinggal.
Jawaban:
Jika tanpa capasitor didapatkan data daya semu = 17 kVA
Daya nyata = 11,9047 kW
Cos ϕ
= 0,7
ϕ
= 45,57o
setelah diberi kapasitor cos ϕ meningkat menjadi 0, 9 maka ϕ = 25.84o
Input (kVA) yang baru:
06. TeoriListrik Terapan
Abdul Manaf
1/7/2014

8. Politeknik Negeri Malang
57
11,9047
= 13,227 kVA
0,9
daya reaktifnya =
13,227 2 − ,9047 2
11
=5,765 kVAR
daya reaktif yang diberikan oleh kapasitor
kVAR capasitor = 12,14 KVAR- 5,965 KVAR= 6,375 KVAR.
kVAR capasitor = V.Ic
Xc =
C=
Ic =
6374
= 15,95 A
400
400
V
= 15,95 = 25 ohm
Ic
1
= 127 mF
2π50.25
Soal Latihan
1. Suatu motor listrik satu phasa mengambil arus 8,3 A dengan faktor daya 0,866
tertinggal ketika dihubungkan dengan tegangan 230 volt 50 Hz dua capasitor yang
sama dihubungkan secara paralel dan dipasang secara aparalel juga dengan motor
untuk meningkatkan faktor dayanya menjadi 1 hitunglah kapasitansi masingmasing kapasitor.
2. Suatu motor satu phasa membangkitkan daya mekanis sebesar 5 kw dengan faktor
daya 0,6 tertingal, kemudian arus ditingkatkan menjadi 0,95 tertinggal hitunglah
rating kVA dari kapasitor.
06. TeoriListrik Terapan
Abdul Manaf
1/7/2014