Nama : Alfin Juniyanto

Kelas : 1 D3 ELIN B

NRP : 7132030041

Karakteristik Beban AC

Tugas I

Dalam sistem listrik arus  bolak-balik, jenis beban dapat diklasifikasikan menjadi 3 macam, yaitu :

1. Beban resistif (R)2. Beban induktif (L)3. Beban kapasitif (C)

1. Beban Resistif (R)

Beban resistif (R) yaitu beban yang terdiri dari komponen tahanan ohm saja (resistance), seperti elemen pemanas (heating element) dan lampu pijar. Beban jenis ini hanya mengkonsumsi beban aktif saja dan mempunyai faktor daya sama dengan satu. Tegangan dan arus sefasa. Persamaan daya sebagai berikut :

P = VI

Dengan :

P = daya aktif yang diserap beban (watt)

V = tegangan yang mencatu beban (volt)

I  = arus yang mengalir pada beban (A)

Gambar 1 Rangkaian Resistif Gelombang AC

Gambar 2 Grafik Arus dan Tegangan Pada Beban Resistif

2. Beban Induktif (L)

Beban induktif (L) yaitu beban yang terdiri dari kumparat kawat yang dililitkan pada suatu inti, seperti coil, transformator, dan solenoida. Beban ini dapat mengakibatkan pergeseran fasa (phase shift) pada arus sehingga bersifat lagging. Hal ini disebabkan oleh energi yang tersimpan berupa medan magnetis akan mengakibatkan fasa arus bergeser menjadi tertinggal terhadap tegangan. Beban jenis ini menyerap daya aktif dan daya reaktif. Persamaan daya aktif untuk beban induktif adalah sebagai berikut :

P = VI cos φ

Dengan :

P = daya aktif yang diserap beban (watt)

V = tegangan yang mencatu beban (volt)

I  = arus yang mengalir pada beban (A)

φ = sudut antara arus dan tegangan

Gambar 3 Rangkaian Induktif Gelombang AC

Gambar 4 Grafik Arus dan Tegangan Pada Beban Induktif

Untuk menghitung besarnya rektansi induktif (XL), dapat digunakan rumus :

Dengan :

XL = reaktansi induktif

F   = frekuensi (Hz)

L   = induktansi (Henry)

3. Beban Kapasitif (C)

Beban kapasitif (C) yaitu beban yang memiliki kemampuan kapasitansi atau kemampuan untuk menyimpan energi yang berasal dari pengisian elektrik (electrical discharge) pada suatu sirkuit. Komponen ini dapat menyebabkan arus leading terhadap tegangan. Beban jenis ini menyerap daya aktif dan mengeluarkan daya reaktif. Persamaan daya aktif untuk beban induktif adalah sebagai berikut :

P = VI cos φ

Dengan :

P = daya aktif yang diserap beban (watt)

V= tegangan yang mencatu beban (volt)

I  = arus yang mengalir pada beban (A)

φ = sudut antara arus dan tegangan

Gambar 5 Rangkaian Kapasitif Gelombang AC

Gambar 6 Grafik Arus dan Tegangan Pada Beban Kapasitif

Untuk menghitung besarnya rektansi kapasitif (XC), dapat digunakan rumus :

Dengan :

XL = reaktansi kapasitif

f  = frekuensi

C  = kapasitansi (Farad)

Karakteristik Beban

Karakteristik atau sifat beban pada beberapa jaringan (industri) berbeda-beda. Ada yang memiliki sifat beban resistif, misalnya : Pabrik roti yang mengoperasikan oven atau microwave,atau perusahaan loundry yang mengoperasikan setrika dan pengering pakaian. Sementara banyak industri yang memiliki sifat beban induktif karena penggunaan motor listrik, untuk AC, pompa dan pabrikasi mesin-mesin perkakas dan lain-lain.

Sifat beban akan mempengaruhi Power Faktor dan Current Energy Losses. Dengan demikian kita perlu upaya terus menerus dan berkesinambungan dalam rangka menerapkan sistem perencanaan energi yang lebih baik. Berbasis pada kompetensi dan kemampuan yang kita miliki, kita di tuntut untuk menetapkan pilihan-pilihan dalam melakukan seleksi terhadap peralatan listrik yang kiita miliki.

Pada dasarnya terdapat 3 jenis karakter (sifat) beban listrik, yakni :

1. Beban Resistif

Beban Resistif adalah beban yang hanya terdiri dari Tahanan Ohmic saja. Ciri-ciri beban ini antara lain hanya mengkonsumsi Daya Aktif. Contoh peralatan-peralatan yang menghasilkan Beban Resistif antara lain : Lampu pijar, Setrika, Oven Listrik dan alat listrik lain yang menggunakan Elemen Pemanas. Peralatan tersebut biasanya memiliki faktor daya yang baik.

2. Beban Induktif Beban Induktif adalah beban yang mengkonsumsi Daya Aktif juga Daya Reaktif, beban ini umumnya di timbulkan oleh Kumparan Listrik, yaitu kumparan kawat yang di lilit pada inti besi. Contoh peralatan yang menghasilkan Beban Induktif antara lain Motor Listrik, Pompa listrik, Televisi / Komputer, Lampu TL (dengan Ballast), dan alat listrik lain yang di dalamnya memanfaatkan komponen Transformator.Alat-alat ini dapat juga di sebut sebagai Dapur Induksi, karena dalam pengoperasiannya selalu menghasilkan induksi, yang di hasilkan dari proses induktansi. Jika di kaitkan dengan efisiensi, Beban Induktif merupakan salah satu ancaman yang dapat mengakibatkan in-efisiensi energi listrik rendah. Beberapa implikasi yang akan timbul akibat Beban Induktif yang berlebihan, antara lain : - Mengakibatnya rendahnya faktor daya, sehingga Daya Nyata menjadi jauh lebih besar di banding Daya Aktifnya.- Untuk Daya Aktif tertentu, faktor daya yang rendah membutuhkan Kapasitas daya, Genset, Trafo dan penampang kabel yang lebih besar untuk memenuhinya.- Untuk Daya Aktif tertentu, faktor daya yang rendah membutuhkan arus listrik pada sepanjang kabel instalasi maupun Genset / Trafo. Akibatnya akan terjadi kehilangan Energi (Current Heat Losses) dan penurunan tegangan (Voltage drop) yang besar sepanjang kabel instalasi.

3. Beban Kapasitif Beban Kapasitif adalah beban yang muncul akibat terjadinya over compensating dari penggunaan alat Catu Daya berupa kapasitor dengan sistem Integrated Connecting ( Tanpa Power Regulator ).contohnya: motor 1 atau 3 fasa di Industri

Daftar Faktor Daya Peralatan Listrik Rumah Tangga

Energi didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan kerja. Energi memiliki satuan Joule atau Btu. Sedangkan daya didefinisikan sebagai laju energi yang dibangkitkan atau dikonsumsi. Satuan dari daya adalah Joule/detik atau watt. Maka satuan energi listrik adalah watt-detik atau lebih populer dengan watt-hour.

Daya dengan satuan watt disebut sebagai daya aktif (P). Daya inilah yang dikonsumsi oleh berbagai macam peralatan listrik rumah tangga. Selain daya aktif, kita kenal daya reaktif. daya reaktif ini memiliki satuan VAR atau volt ampere reaktif. Daya reaktif (Q) ini tidak memiliki dampak apapun dalam kerja suatu beban listrik, dengan kata lain daya reaktif ini tidak berguna bagi konsumen listrik. Gabungan antara daya aktif dan reaktif adalah apparent power atau daya nyata (S). Jika digambarkan dalam bentuk segitiga daya, maka daya nyata direpresentasikan oleh sisi miring dan daya aktif maupun reaktid direpresentasikan oleh sisi-sisi segitiga yang saling tegak lurus.

Lalu, apa hubungannya dengan faktor daya? Faktor daya sering disebut sebagai cos phi (cosine phi) dimana phi adalah sudut antara daya nyata (S) dengan daya aktif (P). P sendiri sama dengan (S * cos phi). Sedangkan Q (daya reaktif) sama dengan (S*sin phi) . Ingat, cos phi tidak sama dengan efisiensi. Analogi sederhananya adalah, ada suatu jalan dengan lebar tertentu . Kemudian kita bariskan 10 orang pada jalan tersebut, ternyata baru memakai 10% dari lebar jalan. Kemudian, kita tambahkan menjadi 80 orang ternyata 80% lebar jalan dapat kita pergunakan. Terlihat, dengan semakin banyak orang yang bisa kita masukkan ke jalan tersebut, maka faktor pemanfaatan jalan juga semakin tinggi. Tentu berbeda jika dari 1000 orang , kita suruh berjalan dalam bentuk 10 baris jika dibandingkan dengan bentuk barisan berupa 80 baris.

Menjawab pertanyaan berikutnya, apa yang terjadi jika faktor daya ( cos phi) tinggi dan apa yang terjadi jika rendah. Oke, kita langsung masuk ke perhitungan saja supaya lebih mudah untuk memahami efek dari faktor daya. Misalkan PLN menyuplai daya pada suatu pabrik sebesar 500 kW berupa daya aktif. pada rating tegangan 10kV. Kemudian hitung rugi-rugi pada saluran distribusi daya yang dimiliki PLN jika faktor daya beban konsumen sebesar 0,6 dan 0,9.

Dari persamaan diatas, terlihat bahwa daya aktif (P) = V*I*PF , dimana PF(power factor) adalah faktor daya atau cos phi. Maka untuk faktor daya sebesar 0,6 akan

kita dapat arus yang disuplai PLN ke konsumen sebesar I = P/(V*PF) = 83,33 A . Sedangkan untuk faktor daya pada beban konsumen sebesar 0,9 , besar arus yang disuplai PLN sebesar I = 55,55 A. Jika kita bandingkan, untuk daya aktif yang sama, PLN harus menyalurkan arus lebih besar jika faktor daya beban yang dimiliki konsumen lebih rendah. Arus yang tinggi ini akan menyebabkan kenaikan rugi-rugi daya pada saluran yang harus ditanggung oleh PLN. Perlu diingat, rugi-rugi daya didefinisikan sebagai hasil perkalian antara kuadrat arus dengan hambatan pada saluran listrik. Oleh karena itu, untuk konsumen industri PLN mengenakan biaya tambahan berupa biaya beban reaktif. Sedangkan untuk konsumen rumah tangga tidak ada pos biaya beban reaktif.Mungkin anda masih ingat beberapa waktu yang lalu, sempat menjadi tren untuk menggunakan penghemat listrik pada rumah tangga. Memang ada beberapa jenis penghemat listrik, salah satunya memanfaatkan kapasitor untuk meningkatkan faktor daya, sehingga daya reaktif yang dikonsumsi menurun. Sebenarnya hal itu tidak terlampau berguna bagi konsumen rumah tangga, karena tidak ada biaya beban reaktif.

Daftar Faktor Daya Peralatan Listrik:Nama Alat = Faktor DayaTelevisi 0.75Radio 0.60VCD 0.73Play Station 0.70Monitor 0.85Mini Compo 0.70Kulkas 0.87Lampu Neon 0.70Air Conditioner 0.60Charger HandPhone 0.75Charger Laptop 0.75Charger MP4 0.75Dispenser 0.60Rice Cooker 0.68Magic Jar 0.56Blender 0.78PC 0.8Mesin Cuci 0.69Pompa Air 0.78Vaccum Cleaner 0.88Hair Dryer 0.75Catok Rambut 0.68Ampli Gitar 0.79Setrika 0.83Bor Listrik 0.79Microwave 0.65Mixer 0.78Subwoofer 0.79

Keterangan: data diukur dengan membandingkan V dan I tertera dengan penggunaan daya sesuai rumus P=V.I.cos(teta).Tugas II Komponen utama pembuat rangkaian penyearah adalah:

1. Transformator2. Diode3. Kapasitor 4. Zener diode5. Transistor6. Resistor

1. Transformator

Transformator atau biasa disebut trafo,fungsi sebagai penaik tegangan (step up) dan penurun tegangan (step down), trafo merubah tegangan dengan frekuensi yang tetap.

2. Diode

Diode adalah penyearah arus dimana arus yang melewatinya hanya arus searah

3. Kapasitor

Kapasitor biasa disebut elco ,penggunaan kapasitor padaa rangkaian penyearah untuk menstabilkan tegangan atau sebagai filter tegangan yang keluar dari diode.

4. Zener Diode

Dioda Zener adalah diode yang memiliki karakteristik menyalurkan arus listrik mengalir ke arah yang berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui batas "tegangan tembus" (breakdown voltage) atau "tegangan Zener". Ini berlainan dari diode biasa yang hanya menyalurkan arus listrik ke satu arah.

5. Transistor

Transistor adalah sebagai piranti komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai tiga elektroda (triode) yaitu dasar (basis), pengumpul (kolektor) dan pemancar (emitor). Rangkaian ini berfungsi sebagai penguat sinyal, penyambung (switching) dan stabilisasi tegangan

6. Resistor

Resistor sangat vital dalam sebuah rangkaian elektronika. Resistor adalah sebuah komponen dasar elektronika yang fungsinya adalah untuk menghambat arus listrik yang melewati suatu rangkaian.

Gambar gelombang pada sumber AC

Gambar rangkaian simulasi penyearah AC ke DC

Gambar gelombang setelah melewati trafo,diode,dan kapasitor

power faktor televisiTelevsi mempunyai power factor sebesar 0,75 pF. Televisi termasuk induktif karena memiliki power faktor >0.

Mencari Magnesium, Titanium, Niobium, Zirconium dan Zinc

MagnesiumLambang dan nomor atom : Mg, 12Jenis struktur : logam alkali tanahGolongan, periode, blok : 2, 3, sMassa Atom standart : 24.3050(6)Konfigurasi elektron : [Ne] 3s2

Sifat Fisika : Fase : SolidMassa Jenis : 1.738 g·cm-3

Massa jenis cairan : 1.584 g·cm−3

Titik lebur : 923 K1202 °F 650 °CTitik didih : 1994 °F 1091 °C, 1363 KKalor Peleburan : 8.48 kJ·mol−1

Kalor Penguapan : 128 kJ·mol−1

Kapasitas kalor : 24.869 J·mol−1·K−1

Titanium

Lambang &nomor atom: Ti, 22Jenis unsur: Logam transisiGolongan, periode, blok : 4, 4, dMassa Atom standart: 47.867(1)Konfigurasi elektron: [Ar] 3d24s2

Sifat Fisika : Fase : SolidMassa Jenis : 4.506g·cm-3

Massa jenis cairan : 4.11 g·cm−3

Titik lebur : 1941 K, 1668 °F, 3034 °CTitik didih :3560 K, 3287 °C, 5949 °FKalor Peleburan : 14.15 kJ·mol−1

Kalor Penguapan : 425 kJ·mol−1

Kapasitas kalor : 25.060 J·mol−1·K−1

Nobium

Lambang &nomor atom: Zr, 40Jenis unsur: Logam transisiGolongan, periode, blok : 4, 5, dMassa Atom standart: 91.224Konfigurasi elektron: [Kr] Ss24d2

Sifat Fisika : Fase : SolidMassa Jenis : 6.52 g·cm-3

Massa Jenis Cair : 5.8 g·cm-3

Titik lebur : 2128 K, 1855 °C, 3371 °FTitik didih : 4682 K, 4409 °C, 7968 °FKalor Peleburan : 14 kJ·mol−1

Kalor Penguapan : 573 kJ·mol−1

Kapasitas kalor : 25.36 J·mol−1·K−1

Zinc

Lambang &nomor atom : Zn, 30 Jenis unsur : Logam transisiGolongan, periode, blok : 12,4,dMassa Atom standart :65.38(2)(4)Konfigurasi elektron : [Ar] 3d104s2

Sifat Fisika : Fase : SolidMassa Jenis : 7.14 g·cm-3

Massa Jenis Cair : 6.57 g·cm-3

Titik lebur : 692.68 K, 419.3 °C, 787.15 °FTitik didih : 1180 K, 907 °C, 1665 °FKalor Peleburan : 7.32 kJ·mol−1

Kalor Penguapan : 123.6 kJ·mol−1

Kapasitas kalor : 25.470 J·mol−1·K−1

Sumber:

wikipedia.org

komponenelektronika.net

dasarelektronik.blogspot.com