Faktor Daya
Faktor daya, cos (θ), adalah bagian penting dari rangkaian AC yang juga dapat dinyatakan dalam hal impedansi rangkaian atau daya rangkaian. Faktor daya didefinisikan sebagai rasio daya nyata (P) terhadap daya semu (S), dan umumnya dinyatakan sebagai nilai desimal, misalnya 095, atau sebagai persentase: 95%.
Faktor daya mendefinisikan sudut fasa antara bentuk gelombang arus dan tegangan, jika I dan V adalah nilai-nilai rms arus dan tegangan. Perhatikan bahwa tidak masalah apakah sudut fasa adalah perbedaan arus sehubungan dengan tegangan, atau tegangan sehubungan dengan arus. Hubungan matematika diberikan sebagai:
Kami mengatakan sebelumnya bahwa dalam rangkaian resistif murni, bentuk gelombang arus dan tegangan berada dalam-fasa satu sama lain sehingga daya nyata yang dikonsumsi sama dengan daya semu karena perbedaan fasa adalah nol derajat (0°). Jadi faktor daya adalah:
Faktor Daya, pf = cos 0° = 1.0
Itu adalah jumlah watt yang dikonsumsi sama dengan jumlah volt-ampere yang dikonsumsi menghasilkan faktor daya 1.0, atau 100%. Dalam hal ini disebut faktor daya persatuan.
Kami juga katakan di atas bahwa dalam rangkaian murni reaktif, arus dan tegangan bentuk gelombang out-of-fasa satu sama lain oleh 90°. Seperti perbedaan fasa adalah sembilan puluh derajat (90°), faktor daya akan menjadi:
Faktor Daya, pf = cos 90° = 0
Itu adalah jumlah watt yang dikonsumsi adalah nol tetapi masih ada tegangan dan arus memasok beban reaktif. Jelas kemudian mengurangi komponen VAr reaktif dari segitiga daya akan menyebabkan θ mengurangi peningkatan faktor daya menuju satu, kesatuan.
Hal ini juga diinginkan untuk memiliki faktor daya tinggi karena ini membuat penggunaan rangkaian yang paling efisien memberikan arus ke beban. Kemudian kita dapat menulis hubungan antara daya nyata, daya semu dan faktor daya rangkaian sebagai:
Rangkaian induktif di mana arus "tertinggal" tegangan (ELI) dikatakan memiliki faktor daya lagging, dan rangkaian kapasitif di mana arus "memimpin" tegangan (ICE) dikatakan memiliki faktor daya lead.
Kumparan coil yang memiliki induktansi 180mH dan resistansi 35Ω terhubung ke power 100V 50Hz. Hitung:
a) impedansi coil,
b) arus,
c) faktor daya, dan
d) daya semu yang dikonsumsi.
Juga gambar segitiga daya yang dihasilkan untuk coil di atas.
Data yang diberikan: R = 35Ω, L = 180mH, V = 100V dan ƒ = 50Hz.
(a) Impedansi (Z) dari coil:
(b) Arus (I) dikonsumsi oleh coil:
(c) Faktor daya dan sudut fasa, θ :
(d) Daya semu (S) dikonsumsi oleh coil:
(e) Segitiga daya untuk coil:
Sebagai hubungan segitiga daya dari contoh sederhana ini menunjukkan, pada faktor daya 0.5263 atau 52.63%, kumparan membutuhkan 150 VA daya untuk menghasilkan 79 Watt pekerjaan berguna.
Dengan kata lain, pada faktor daya 52.63%, kumparan membutuhkan sekitar 89% lebih banyak arus untuk melakukan pekerjaan yang sama, yang banyak terbuang arusnya.
Faktor daya mendefinisikan sudut fasa antara bentuk gelombang arus dan tegangan, jika I dan V adalah nilai-nilai rms arus dan tegangan. Perhatikan bahwa tidak masalah apakah sudut fasa adalah perbedaan arus sehubungan dengan tegangan, atau tegangan sehubungan dengan arus. Hubungan matematika diberikan sebagai:
Faktor Daya Rangkaian AC
Kami mengatakan sebelumnya bahwa dalam rangkaian resistif murni, bentuk gelombang arus dan tegangan berada dalam-fasa satu sama lain sehingga daya nyata yang dikonsumsi sama dengan daya semu karena perbedaan fasa adalah nol derajat (0°). Jadi faktor daya adalah:
Faktor Daya, pf = cos 0° = 1.0
Itu adalah jumlah watt yang dikonsumsi sama dengan jumlah volt-ampere yang dikonsumsi menghasilkan faktor daya 1.0, atau 100%. Dalam hal ini disebut faktor daya persatuan.
Kami juga katakan di atas bahwa dalam rangkaian murni reaktif, arus dan tegangan bentuk gelombang out-of-fasa satu sama lain oleh 90°. Seperti perbedaan fasa adalah sembilan puluh derajat (90°), faktor daya akan menjadi:
Faktor Daya, pf = cos 90° = 0
Itu adalah jumlah watt yang dikonsumsi adalah nol tetapi masih ada tegangan dan arus memasok beban reaktif. Jelas kemudian mengurangi komponen VAr reaktif dari segitiga daya akan menyebabkan θ mengurangi peningkatan faktor daya menuju satu, kesatuan.
Hal ini juga diinginkan untuk memiliki faktor daya tinggi karena ini membuat penggunaan rangkaian yang paling efisien memberikan arus ke beban. Kemudian kita dapat menulis hubungan antara daya nyata, daya semu dan faktor daya rangkaian sebagai:
Rangkaian induktif di mana arus "tertinggal" tegangan (ELI) dikatakan memiliki faktor daya lagging, dan rangkaian kapasitif di mana arus "memimpin" tegangan (ICE) dikatakan memiliki faktor daya lead.
Contoh: Faktor Daya No.1
Kumparan coil yang memiliki induktansi 180mH dan resistansi 35Ω terhubung ke power 100V 50Hz. Hitung:
a) impedansi coil,
b) arus,
c) faktor daya, dan
d) daya semu yang dikonsumsi.
Juga gambar segitiga daya yang dihasilkan untuk coil di atas.
Data yang diberikan: R = 35Ω, L = 180mH, V = 100V dan ƒ = 50Hz.
(a) Impedansi (Z) dari coil:
(b) Arus (I) dikonsumsi oleh coil:
(c) Faktor daya dan sudut fasa, θ :
(d) Daya semu (S) dikonsumsi oleh coil:
(e) Segitiga daya untuk coil:
Sebagai hubungan segitiga daya dari contoh sederhana ini menunjukkan, pada faktor daya 0.5263 atau 52.63%, kumparan membutuhkan 150 VA daya untuk menghasilkan 79 Watt pekerjaan berguna.
Dengan kata lain, pada faktor daya 52.63%, kumparan membutuhkan sekitar 89% lebih banyak arus untuk melakukan pekerjaan yang sama, yang banyak terbuang arusnya.
Menambahkan kapasitor koreksi faktor daya (untuk contoh ini 32.3uF) di seluruh coil, untuk meningkatkan faktor daya menjadi lebih dari 0.95, atau 95%, akan sangat mengurangi daya reaktif yang dikonsumsi oleh coil karena kapasitor ini bertindak sebagai arus reaktif generator, sehingga mengurangi jumlah total konsumsi arus.
Ringkasan Faktor Daya
Kita juga telah melihat bahwa dalam rangkaian AC, kuantitas cos (θ) disebut faktor daya. Faktor daya dari rangkaian AC didefinisikan sebagai rasio daya nyata (W) yang dikonsumsi oleh suatu rangkaian dengan daya semu (VA) yang dikonsumsi oleh rangkaian yang sama. Karenanya ini memberi kita: Faktor Daya = Daya Nyata/Daya Semu, atau p.f. = W/VA.
Maka cosinus dari sudut yang dihasilkan antara arus dan tegangan adalah faktor daya. Secara umum faktor daya dinyatakan sebagai persentase, misalnya 95%, tetapi juga dapat dinyatakan sebagai nilai desimal, misalnya 0.95.
Ketika faktor daya sama dengan 1.0 (kesatuan) atau 100%, yaitu ketika daya nyata yang dikonsumsi sama dengan rangkaian daya semu, sudut fasa antara arus dan tegangan adalah 0° seperti: cos-1 (1.0) = 0°.
Ketika faktor daya sama dengan nol (0), sudut fasa antara arus dan tegangan akan menjadi 90° seperti: cos-1 (0) = 90°. Dalam hal ini daya aktual yang dikonsumsi oleh rangkaian AC adalah nol terlepas dari arus rangkaian.
Ketika faktor daya sama dengan nol (0), sudut fasa antara arus dan tegangan akan menjadi 90° seperti: cos-1 (0) = 90°. Dalam hal ini daya aktual yang dikonsumsi oleh rangkaian AC adalah nol terlepas dari arus rangkaian.
Dalam rangkaian AC praktis, faktor daya dapat berada di antara 0 dan 1.0 tergantung pada komponen pasif dalam beban yang terhubung. Untuk beban atau rangkaian induktif-resistif (yang paling sering terjadi), faktor daya akan “tertinggal”.
Dalam rangkaian kapasitif-resistif faktor daya akan "memimpin". Maka rangkaian AC dapat didefinisikan memiliki faktor daya satu, tertinggal, atau memimpin (lagging or leading).
Dalam rangkaian kapasitif-resistif faktor daya akan "memimpin". Maka rangkaian AC dapat didefinisikan memiliki faktor daya satu, tertinggal, atau memimpin (lagging or leading).
Faktor daya yang buruk dengan nilai nol (0) akan mengkonsumsi daya yang terbuang mengurangi efisiensi rangkaian, sedangkan rangkaian atau beban dengan faktor daya yang lebih dekat dengan satu (1.0) atau kesatuan (100%), akan lebih efisien.
Ini karena rangkaian atau beban dengan faktor daya rendah memerlukan lebih banyak arus daripada rangkaian atau beban yang sama dengan faktor daya yang lebih dekat dengan 1.0 (kesatuan).
Ini karena rangkaian atau beban dengan faktor daya rendah memerlukan lebih banyak arus daripada rangkaian atau beban yang sama dengan faktor daya yang lebih dekat dengan 1.0 (kesatuan).