Daya Reaktif
Daya Reaktif dapat digambarkan sebagai kuantitas daya "tidak terpakai" yang dikembangkan oleh komponen reaktif dalam sistem atau rangkaian AC.
Dalam rangkaian DC, hasil "volt x amp" memberi daya yang dikonsumsi dalam watt oleh rangkaian. Namun, sementara rumus ini juga berlaku untuk rangkaian AC murni resistif, situasinya sedikit lebih kompleks dalam rangkaian AC yang mengandung komponen reaktif karena produk volt-amp ini dapat berubah dengan frekuensi.
Dalam sebuah rangkaian AC, hasil dari tegangan dan arus dinyatakan sebagai volt-ampere (VA) atau kilo volt ampere (kVA) dan dikenal sebagai daya semu, simbol S. Dalam rangkaian non-induktif murni resistif seperti pemanas, setrika, ceret dan lampu filamen dll, reaktansinya praktis nol, sehingga impedansi rangkaian tersusun hampir seluruhnya hanya dari resistansi.
Untuk rangkaian resistif AC, arus dan tegangan berada dalam-fasa dan daya setiap saat dapat ditemukan dengan mengalikan tegangan dengan arus pada saat itu, dan karena hubungan "dalam-fasa" ini, nilai rms dapat digunakan untuk menemukan daya DC yang setara atau efek pemanasan.
Namun, jika rangkaian mengandung komponen reaktif, tegangan dan bentuk gelombang arus akan "keluar-fasa" dengan jumlah yang ditentukan oleh sudut fasa rangkaian. Jika sudut fasa antara tegangan dan arus pada maksimum dari 90°, hasil volt-amp akan memiliki nilai positif dan negatif yang sama.
Dengan kata lain, rangkaian reaktif mengembalikan daya sebanyak ke supply seperti yang dikonsumsi sehingga menghasilkan rata-rata daya yang dikonsumsi oleh rangkaian menjadi nol, karena jumlah energi yang sama terus mengalir secara bergantian dari sumber ke beban dan kembali dari beban ke sumber.
Karena kita memiliki tegangan dan arus tetapi tidak ada daya yang hilang, ekspresi P = IV (rms) tidak lagi valid dan karena itu mengikuti bahwa hasil volt-amp dalam rangkaian AC tidak selalu memberikan daya yang dikonsumsi.
Kemudian untuk menentukan "daya nyata", juga disebut daya aktif, simbol P yang dipakai untuk rangkaian AC, kita perlu memperhitungkan tidak hanya hasil volt-amp tetapi juga perbedaan sudut fasa antara tegangan dan bentuk gelombang arus yang diberikan oleh persamaan: VI.cosΦ . Kemudian kita dapat menulis hubungan antara daya nyata dan aktif atau real sebagai:
Perhatikan bahwa faktor daya (PF) didefinisikan sebagai rasio antara daya aktif dalam watt dan daya nyata dalam volt-ampere dan menunjukkan seberapa efektif daya listrik digunakan. Dalam rangkaian AC resistif non-induktif, daya aktif akan sama dengan daya semu karena fraksi P/S menjadi sama dengan satu atau kesatuan. Faktor daya rangkaian dapat dinyatakan sebagai nilai desimal atau sebagai persentase.
Tetapi juga daya aktif dan nyata di rangkaian AC, ada juga komponen daya lain yang hadir setiap kali ada sudut fasa. Komponen ini disebut Daya Reaktif (kadang-kadang disebut sebagai daya imajiner) dan dinyatakan dalam satuan yang disebut "volt-ampere reaktif", (VAr), simbol Q dan diberikan oleh persamaan: VI.sinΦ .
Daya reaktif, atau VAr, sebenarnya bukan daya sama sekali tetapi merupakan hasil volt dan ampere yang tidak sesuai fasa satu sama lain. Daya reaktif adalah bagian dari listrik yang membantu membangun dan mempertahankan medan listrik dan magnet yang diperlukan dengan mengganti peralatan arus.
Jumlah daya reaktif yang ada dalam rangkaian AC akan tergantung pada perubahan fasa atau sudut fasa antara tegangan dan arus dan sama seperti daya aktif, daya reaktif positif ketika "dipasok" dan negatif ketika "dikonsumsi".
Daya reaktif digunakan oleh sebagian besar jenis peralatan listrik yang menggunakan medan magnet, seperti motor, generator, dan trafo/transformator. Juga diperlukan untuk memasok kerugian reaktif pada saluran transmisi daya overhead.
Hubungan tiga elemen daya, daya aktif, (watt) daya nyata, (VA) dan daya reaktif, (VAr) dalam rangkaian AC dapat diwakili oleh tiga sisi segitiga siku-siku. Representasi ini disebut Segitiga Daya (Power Triangle) seperti yang ditunjukkan:
Dari segitiga daya di atas kita dapat melihat bahwa rangkaian AC memasok atau mengonsumsi dua jenis daya: daya aktif dan daya reaktif. Juga, daya aktif tidak pernah negatif, sedangkan daya reaktif dapat bernilai positif atau negatif sehingga selalu menguntungkan untuk mengurangi daya reaktif untuk meningkatkan efisiensi sistem.
Keuntungan utama menggunakan distribusi daya listrik AC adalah bahwa level tegangan supply dapat diubah menggunakan trafo/transformator, tetapi transformator dan motor induksi peralatan rumah tangga, AC dan peralatan industri semuanya mengkonsumsi daya reaktif yang memakan ruang pada saluran transmisi karena konduktor yang lebih besar dan transformator diperlukan untuk menangani arus lebih besar yang harus Anda bayar.
Dalam banyak hal, daya reaktif dapat dianggap seperti kepala busa pada gelas bir atau gelas. Anda membayar bartender untuk segelas penuh bir, tetapi Anda hanya minum bir cair aktual itu sendiri yang, dalam banyak kesempatan, selalu kurang dari satu gelas penuh.
Ini karena kepala (atau buih) dari bir mengambil ruang terbuang tambahan di gelas sehingga lebih sedikit ruang untuk bir cair nyata yang Anda konsumsi, dan gagasan yang sama berlaku dalam banyak hal untuk daya reaktif.
Tetapi untuk banyak aplikasi/penerapan daya industri, daya reaktif sering berguna untuk memiliki rangkaian listrik.
Sementara daya nyata atau aktif adalah energi yang disupply untuk menjalankan motor, memanaskan rumah, atau menerangi bola lampu listrik, daya reaktif menyediakan fungsi penting mengatur tegangan sehingga membantu untuk memindahkan daya secara efektif melalui jaringan utilitas dan saluran transmisi ke dimana dibutuhkan oleh beban.
Sementara mengurangi daya reaktif untuk membantu meningkatkan faktor daya dan efisiensi sistem adalah hal yang baik, salah satu kelemahan daya reaktif adalah diperlukan jumlah yang cukup untuk mengendalikan tegangan dan mengatasi kerugian dalam jaringan transmisi.
Ini karena jika tegangan jaringan listrik tidak cukup tinggi, daya aktif tidak dapat disupply. Tetapi memiliki terlalu banyak daya reaktif yang mengalir di dalam jaringan dapat menyebabkan kelebihan pemanasan (I2*R losses) dan drop tegangan yang tidak diinginkan dan hilangnya daya sepanjang jalur transmisi.
Pelanggan industri, di sisi lain, yang menggunakan supply 3-fasa memiliki faktor daya yang sangat berbeda, dan untuk alasan ini, utilitas listrik mungkin harus mempertimbangkan faktor daya dari pelanggan industri ini dengan membayar penalti jika faktor daya mereka turun di bawah nilai yang ditentukan.
Karena biaya perusahaan utilitas lebih banyak untuk memasok pelanggan industri karena konduktor yang lebih besar, transformator yang lebih besar, switchgear yang lebih besar, dll, diperlukan untuk menangani arus yang lebih besar.
Secara umum, untuk beban dengan faktor daya kurang dari 0.95 lebih banyak daya reaktif diperlukan. Untuk beban dengan nilai faktor daya lebih tinggi dari 0.95 dianggap baik karena daya dikonsumsi lebih efektif, dan beban dengan faktor daya 1.0 atau persatuan dianggap sempurna dan tidak menggunakan daya reaktif.
Kemudian kita telah melihat bahwa "daya nyata" adalah kombinasi dari "daya reaktif" dan "daya aktif". Daya aktif atau nyata adalah hasil dari rangkaian yang hanya mengandung komponen resistif, sedangkan daya reaktif dihasilkan dari rangkaian yang mengandung komponen kapasitif dan induktif. Hampir semua rangkaian AC akan mengandung kombinasi komponen R (Resistor), L (Induktor) dan C (Kapasitor) ini .
Karena daya reaktif menghilangkan daya aktif, itu harus dipertimbangkan dalam sistem kelistrikan untuk memastikan bahwa daya yang diberikan cukup untuk memasok beban. Ini adalah aspek penting dalam memahami sumber daya AC karena sumber daya harus mampu memasok daya volt-amp (VA) yang diperlukan untuk setiap beban yang diberikan.
Dalam rangkaian DC, hasil "volt x amp" memberi daya yang dikonsumsi dalam watt oleh rangkaian. Namun, sementara rumus ini juga berlaku untuk rangkaian AC murni resistif, situasinya sedikit lebih kompleks dalam rangkaian AC yang mengandung komponen reaktif karena produk volt-amp ini dapat berubah dengan frekuensi.
Dalam sebuah rangkaian AC, hasil dari tegangan dan arus dinyatakan sebagai volt-ampere (VA) atau kilo volt ampere (kVA) dan dikenal sebagai daya semu, simbol S. Dalam rangkaian non-induktif murni resistif seperti pemanas, setrika, ceret dan lampu filamen dll, reaktansinya praktis nol, sehingga impedansi rangkaian tersusun hampir seluruhnya hanya dari resistansi.
Untuk rangkaian resistif AC, arus dan tegangan berada dalam-fasa dan daya setiap saat dapat ditemukan dengan mengalikan tegangan dengan arus pada saat itu, dan karena hubungan "dalam-fasa" ini, nilai rms dapat digunakan untuk menemukan daya DC yang setara atau efek pemanasan.
Namun, jika rangkaian mengandung komponen reaktif, tegangan dan bentuk gelombang arus akan "keluar-fasa" dengan jumlah yang ditentukan oleh sudut fasa rangkaian. Jika sudut fasa antara tegangan dan arus pada maksimum dari 90°, hasil volt-amp akan memiliki nilai positif dan negatif yang sama.
Dengan kata lain, rangkaian reaktif mengembalikan daya sebanyak ke supply seperti yang dikonsumsi sehingga menghasilkan rata-rata daya yang dikonsumsi oleh rangkaian menjadi nol, karena jumlah energi yang sama terus mengalir secara bergantian dari sumber ke beban dan kembali dari beban ke sumber.
Karena kita memiliki tegangan dan arus tetapi tidak ada daya yang hilang, ekspresi P = IV (rms) tidak lagi valid dan karena itu mengikuti bahwa hasil volt-amp dalam rangkaian AC tidak selalu memberikan daya yang dikonsumsi.
Kemudian untuk menentukan "daya nyata", juga disebut daya aktif, simbol P yang dipakai untuk rangkaian AC, kita perlu memperhitungkan tidak hanya hasil volt-amp tetapi juga perbedaan sudut fasa antara tegangan dan bentuk gelombang arus yang diberikan oleh persamaan: VI.cosΦ . Kemudian kita dapat menulis hubungan antara daya nyata dan aktif atau real sebagai:
Perhatikan bahwa faktor daya (PF) didefinisikan sebagai rasio antara daya aktif dalam watt dan daya nyata dalam volt-ampere dan menunjukkan seberapa efektif daya listrik digunakan. Dalam rangkaian AC resistif non-induktif, daya aktif akan sama dengan daya semu karena fraksi P/S menjadi sama dengan satu atau kesatuan. Faktor daya rangkaian dapat dinyatakan sebagai nilai desimal atau sebagai persentase.
Tetapi juga daya aktif dan nyata di rangkaian AC, ada juga komponen daya lain yang hadir setiap kali ada sudut fasa. Komponen ini disebut Daya Reaktif (kadang-kadang disebut sebagai daya imajiner) dan dinyatakan dalam satuan yang disebut "volt-ampere reaktif", (VAr), simbol Q dan diberikan oleh persamaan: VI.sinΦ .
Daya reaktif, atau VAr, sebenarnya bukan daya sama sekali tetapi merupakan hasil volt dan ampere yang tidak sesuai fasa satu sama lain. Daya reaktif adalah bagian dari listrik yang membantu membangun dan mempertahankan medan listrik dan magnet yang diperlukan dengan mengganti peralatan arus.
Jumlah daya reaktif yang ada dalam rangkaian AC akan tergantung pada perubahan fasa atau sudut fasa antara tegangan dan arus dan sama seperti daya aktif, daya reaktif positif ketika "dipasok" dan negatif ketika "dikonsumsi".
Daya reaktif digunakan oleh sebagian besar jenis peralatan listrik yang menggunakan medan magnet, seperti motor, generator, dan trafo/transformator. Juga diperlukan untuk memasok kerugian reaktif pada saluran transmisi daya overhead.
Hubungan tiga elemen daya, daya aktif, (watt) daya nyata, (VA) dan daya reaktif, (VAr) dalam rangkaian AC dapat diwakili oleh tiga sisi segitiga siku-siku. Representasi ini disebut Segitiga Daya (Power Triangle) seperti yang ditunjukkan:
Rangkaian Power/Daya Listrik AC
Dari segitiga daya di atas kita dapat melihat bahwa rangkaian AC memasok atau mengonsumsi dua jenis daya: daya aktif dan daya reaktif. Juga, daya aktif tidak pernah negatif, sedangkan daya reaktif dapat bernilai positif atau negatif sehingga selalu menguntungkan untuk mengurangi daya reaktif untuk meningkatkan efisiensi sistem.
Keuntungan utama menggunakan distribusi daya listrik AC adalah bahwa level tegangan supply dapat diubah menggunakan trafo/transformator, tetapi transformator dan motor induksi peralatan rumah tangga, AC dan peralatan industri semuanya mengkonsumsi daya reaktif yang memakan ruang pada saluran transmisi karena konduktor yang lebih besar dan transformator diperlukan untuk menangani arus lebih besar yang harus Anda bayar.
Dalam banyak hal, daya reaktif dapat dianggap seperti kepala busa pada gelas bir atau gelas. Anda membayar bartender untuk segelas penuh bir, tetapi Anda hanya minum bir cair aktual itu sendiri yang, dalam banyak kesempatan, selalu kurang dari satu gelas penuh.
Ini karena kepala (atau buih) dari bir mengambil ruang terbuang tambahan di gelas sehingga lebih sedikit ruang untuk bir cair nyata yang Anda konsumsi, dan gagasan yang sama berlaku dalam banyak hal untuk daya reaktif.
Tetapi untuk banyak aplikasi/penerapan daya industri, daya reaktif sering berguna untuk memiliki rangkaian listrik.
Sementara daya nyata atau aktif adalah energi yang disupply untuk menjalankan motor, memanaskan rumah, atau menerangi bola lampu listrik, daya reaktif menyediakan fungsi penting mengatur tegangan sehingga membantu untuk memindahkan daya secara efektif melalui jaringan utilitas dan saluran transmisi ke dimana dibutuhkan oleh beban.
Sementara mengurangi daya reaktif untuk membantu meningkatkan faktor daya dan efisiensi sistem adalah hal yang baik, salah satu kelemahan daya reaktif adalah diperlukan jumlah yang cukup untuk mengendalikan tegangan dan mengatasi kerugian dalam jaringan transmisi.
Ini karena jika tegangan jaringan listrik tidak cukup tinggi, daya aktif tidak dapat disupply. Tetapi memiliki terlalu banyak daya reaktif yang mengalir di dalam jaringan dapat menyebabkan kelebihan pemanasan (I2*R losses) dan drop tegangan yang tidak diinginkan dan hilangnya daya sepanjang jalur transmisi.
Koreksi Faktor Daya pada Daya Reaktif
Salah satu cara untuk menghindari biaya daya reaktif, adalah memasang kapasitor koreksi faktor daya. Biasanya pelanggan perumahan dibebankan hanya untuk daya aktif yang dikonsumsi dalam kilo-watt jam (kWhr) karena hampir semua nilai faktor daya perumahan dan fasa tunggal pada dasarnya sama karena kapasitor koreksi faktor daya dibangun ke sebagian besar peralatan rumah tangga oleh pabrikan.Pelanggan industri, di sisi lain, yang menggunakan supply 3-fasa memiliki faktor daya yang sangat berbeda, dan untuk alasan ini, utilitas listrik mungkin harus mempertimbangkan faktor daya dari pelanggan industri ini dengan membayar penalti jika faktor daya mereka turun di bawah nilai yang ditentukan.
Karena biaya perusahaan utilitas lebih banyak untuk memasok pelanggan industri karena konduktor yang lebih besar, transformator yang lebih besar, switchgear yang lebih besar, dll, diperlukan untuk menangani arus yang lebih besar.
Secara umum, untuk beban dengan faktor daya kurang dari 0.95 lebih banyak daya reaktif diperlukan. Untuk beban dengan nilai faktor daya lebih tinggi dari 0.95 dianggap baik karena daya dikonsumsi lebih efektif, dan beban dengan faktor daya 1.0 atau persatuan dianggap sempurna dan tidak menggunakan daya reaktif.
Kemudian kita telah melihat bahwa "daya nyata" adalah kombinasi dari "daya reaktif" dan "daya aktif". Daya aktif atau nyata adalah hasil dari rangkaian yang hanya mengandung komponen resistif, sedangkan daya reaktif dihasilkan dari rangkaian yang mengandung komponen kapasitif dan induktif. Hampir semua rangkaian AC akan mengandung kombinasi komponen R (Resistor), L (Induktor) dan C (Kapasitor) ini .
Karena daya reaktif menghilangkan daya aktif, itu harus dipertimbangkan dalam sistem kelistrikan untuk memastikan bahwa daya yang diberikan cukup untuk memasok beban. Ini adalah aspek penting dalam memahami sumber daya AC karena sumber daya harus mampu memasok daya volt-amp (VA) yang diperlukan untuk setiap beban yang diberikan.