Program Conversi Electrical

Menambahkan posting saya kemarin, berikut saya mau share juga program untuk meng-konversi berbagai macam satuan seperti pressure, time, torque, velocity, volume, angle, area dll.
Cara download :

1. Silahkan anda click link berikut Unit Conversion
2. Setelah di download, silahkan anda extract file tersebut.
3. Setelah filenya agan/aganwati extract, program tersebut sdh langsung bisa dipakai tanpa harus anda install terlebih dahulu ke komputer agan/ aganwati sekalian.
Semoga bermanfaat yah.

Read more »

Cara Menghitung Kebutuhan Kapasitor Bank

Perbaikan Faktor Daya Menggunakan Kapasitor

Sebelum membahas tentang perbaikan faktor daya dengan menggunakan kapasitor, ada baiknya kita mengingat kembali tentang pengertian umum dari Daya Semu, Daya Aktif dan Daya Reaktif.
Dalam sistem listrik AC/Arus Bolak-Balik ada tiga jenis daya yang dikenal, khususnya untuk beban yang memiliki impedansi (Z), yaitu:
• Daya semu (S, VA, Volt Amper)
• Daya aktif (P, W, Watt)
• Daya reaktif (Q, VAR, Volt Amper Reaktif)
Untuk rangkaian listrik AC, bentuk gelombang tegangan dan arus sinusoida, besarnya daya setiap saat tidak sama. Maka daya yang merupakan daya rata-rata diukur dengan satuan Watt,Daya ini membentuk energi aktif persatuan waktu dan dapat diukur dengan kwh meter dan juga merupakan daya nyata atau daya aktif (daya poros, daya yang sebenarnya) yang digunakan oleh beban untuk melakukan tugas tertentu.
Sedangkan daya semu dinyatakan dengan satuan Volt-Ampere (disingkat, VA), menyatakan kapasitas peralatan listrik, seperti yang tertera pada peralatan generator dan transformator. Pada suatu instalasi, khususnya di pabrik/industri juga terdapat beban tertentu seperti motor listrik, yang memerlukan bentuk lain dari daya, yaitu daya reaktif (VAR) untuk membuat medan magnet atau dengan kata lain daya reaktif adalah daya yang terpakai sebagai energi pembangkitan flux magnetik sehingga timbul magnetisasi dan daya ini dikembalikan ke sistem karena efek induksi elektromagnetik itu sendiri, sehingga daya ini sebenarnya merupakan beban (kebutuhan) pada suatu sistim tenaga listrik.

Gambar 1. Segitiga Daya.
Pengertian Faktor Daya / Faktor Kerja
Faktor daya atau faktor kerja adalah perbandingan antara daya aktif (watt) dengan daya semu/daya total (VA), atau cosinus sudut antara daya aktif dan daya semu/daya total (lihat gambar 1). Daya reaktif yang tinggi akan meningkatkan sudut ini dan sebagai hasilnya faktor daya akan menjadi lebih rendah. Faktor daya selalu lebih kecil atau sama dengan satu.
Secara teoritis, jika seluruh beban daya yang dipasok oleh perusahaan listrik memiliki faktor daya satu, maka daya maksimum yang ditransfer setara dengan kapasitas sistim pendistribusian. Sehingga, dengan beban yang terinduksi dan jika faktor daya berkisar dari 0,2 hingga 0,5, maka kapasitas jaringan distribusi listrik menjadi tertekan. Jadi, daya reaktif (VAR) harus serendah mungkin untuk keluaran kW yang sama dalam rangka meminimalkan kebutuhan daya total (VA).
Faktor Daya / Faktor kerja menggambarkan sudut phasa antara daya aktif dan daya semu. Faktor daya yang rendah merugikan karena mengakibatkan arus beban tinggi. Perbaikan faktor daya ini menggunakan kapasitor.
Kapasitor untuk Memperbaiki Faktor Daya
Faktor daya dapat diperbaiki dengan memasang kapasitor pengkoreksi faktor daya pada sistim distribusi listrik/instalasi listrik di pabrik/industri. Kapasitor bertindak sebagai pembangkit daya reaktif dan oleh karenanya akan mengurangi jumlah daya reaktif, juga daya semu yang dihasilkan oleh bagian utilitas.
Sebuah contoh yang memperlihatkan perbaikan faktor daya dengan pemasangan kapasitor ditunjukkan dibawah ini:
Contoh 1. Sebuah pabrik kimia memasang sebuah trafo 1500 kVA. Kebutuhan parik pada mulanya 1160 kVA dengan faktor daya 0,70. Persentase pembebanan trafo sekitar 78 persen (1160/1500 = 77.3 persen). Untuk memperbaiki faktor daya dan untuk mencegah denda oleh pemasok listrik, pabrik menambahkan sekitar 410 kVAr pada beban motor. Hal ini meningkatkan faktor daya hingga 0,89, dan mengurangi kVA yang diperlukan menjadi 913 kVA, yang merupakan penjumlahan vektor kW dankVAr. Trafo 1500 kVA kemudian hanya berbeban 60 persen dari kapasitasnya. Sehingga pabrik akan dapat menambah beban pada trafonya dimasa mendatang. (Studi lapangan NPC)

Contoh 2. Sekelompok lampu pijar dengan tegangan 220V/58 W, digabungkan dengan 12 lampu TL 11 W, ada 30 buah lampu pijar dan lampu TL. Faktor daya terukur sebesar cos alpha1= 0,5. Hitunglah daya semu dari beban dan besarnya arus I1 sebelum kompensasi, Jika diinginkan faktor kerja menjadi cos alpha2=0,9. hitung besarnya arus I2 (setelah kompensasi).
a) Besarnya daya lampu gabungan
PG = (58 W x 18) + (11 W x 12) = 1176 watt = 1,176 kW
Cos phi1 = PG/S1 ->> S1 = Pg/Cos phi1 = 1,176kW/0,5 = 2,352 kVA.
I1 = S1/U = 2,352 kVA/220 V = 10,69 ampere (A)–> sebelum kompensasi
b) besarnya daya setelah kompensasi (cos phi = 0,9)
S2 = PG/Cos phi2 = 1,176 kW/0,9 = 1,306 kVA
maka I2 = S2/U= 1,306 kVA/220 V = 5,94 A –> setelah kompensasi
Keuntungan Perbaikan Faktor Daya dengan Penambahan Kapasitor
Keuntungan perbaikan faktor daya melalui pemasangan kapasitor adalah:
1. Bagi Konsumen, khususnya perusahaan atau industri:
• Diperlukan hanya sekali investasi untuk pembelian dan pemasangan kapasitor dan tidak ada biaya terus menerus.
• Mengurangi biaya listrik bagi perusahaan, sebab:
(a) daya reaktif (kVAR) tidak lagi dipasok oleh perusahaan utilitas sehingga kebutuhan total(kVA) berkurang dan
(b) nilai denda yang dibayar jika beroperasi pada faktor daya rendah dapat dihindarkan.
• Mengurangi kehilangan distribusi (kWh) dalam jaringan/instalasi pabrik.
• Tingkat tegangan pada beban akhir meningkat sehingga meningkatkan kinerja motor.
2. Bagi utilitas pemasok listrik
• Komponen reaktif pada jaringan dan arus total pada sistim ujung akhir berkurang.
• Kehilangan daya I kwadrat R dalam sistim berkurang karena penurunan arus.
• Kemampuan kapasitas jaringan distribusi listrik meningkat, mengurangi kebutuhan untuk memasang kapasitas tambahan.
METODA PEMASANGAN INSTALASI KAPASITOR
Cara pemasangan instalasi kapasitor dapat dibagi menjadi 3 bagian yaitu :
1. Global compensation
Dengan metode ini kapasitor dipasang di induk panel ( MDP )
Arus yang turun dari pemasangan model ini hanya di penghantar antara panel MDP dan transformator. Sedangkan arus yang lewat setelah MDP tidak turun dengan demikian rugi akibat disipasi panas pada penghantar setelah MDP tidak terpengaruh. Terlebih instalasi tenaga dengan penghantar yang cukup panjang Delta Voltagenya masih cukup besar.
2. Sectoral Compensation
Dengan metoda ini kapasitor yang terdiri dari beberapa panel kapasitor dipasang dipanel SDP. Cara ini cocok diterapkan pada industri dengan kapasitas beban terpasang besar sampai ribuan kva dan terlebih jarak antara panel MDP dan SDP cukup berjauhan.
3. Individual Compensation
Dengan metoda ini kapasitor langsung dipasang pada masing masing beban khususnya yang mempunyai daya yang besar. Cara ini sebenarnya lebih efektif dan lebih baik dari segi teknisnya. Namun ada kekurangan nya yaitu harus menyediakan ruang atau tempat khusus untuk meletakkan kapasitor tersebut sehingga mengurangi nilai estetika. Disamping itu jika mesin yang dipasang sampai ratusan buah berarti total cost yang di perlukan lebih besar dari metode diatas
Komponen-komponen utama yang terdapat pada panel kapasitor antara lain:
1. Main switch / load Break switch
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 % = 757 Ampere yang dipakai size 800 Ampere.
2. Kapasitor Breaker.
Kapasitor Breaker digunakan 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 rumus
I n = Qc / 3 . VL
Sebagai 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.
5. 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 atau Kapasitor Bank adalah sekumpulan beberapa kapasitor yang disambung secara parallel untuk mendapatkan kapasitas kapasitif tertentu. Besaran yang sering dipakai adalah Kvar (Kilovolt ampere reaktif) meskipun didalamnya terkandung / tercantum besaran kapasitansi yaitu Farad atau microfarad. Kapasitor ini mempunyai sifat listrik yang kapasitif (leading). Sehingga mempunyai sifat mengurangi / menghilangkan terhadap sifat induktif (leaging)
6. 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 ambeint temperature (suhu udara sekitar) 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 exhust fan akan otomatis berhenti.

Read more »

Motor AC

Motor AC : prinsip dasar

Posted by Billal Maydika Aslam on May 2, 2013

 

Kawan, motor AC juga merupakan perlatan yang sering kita temukan di lapangan, khususnya lapangan geothermal. Bagaimana motor ini bekerja? Prinsip apa yang mendasarinya? baca terus artikel ini ya!

Seperti motor DC, prinsip penggerak motor AC adalah gaya Lorentz yang ditimbulkan akibat adanya arus pada kumparan yang menembus medan magnet. Perbedaan paling mendasar antara kedua jenis motor ini adalah sumber arus yang digunakan. Pada motor AC, sumber arus yang digunakan adalah arus bolak-balik (alternating current) yang memiliki frekuensi tertentu. Penggunaan arus DC pada motor AC tidak akan memutar motor karena medan magnet yang ditimbulkan arus DC bersifat konstan, bahkan penggunaan arus DC dalam motor AC dapat menimbulkan bahaya akibat timbulnya bunga api (spark) atau panas karena arus DC yang mengalir ke kumparan sangat besar.
Secara umum, skema dari motor AC dapat disajikan sebagai berikut
        




Berdasarkan jenis rotor yang digunakan , Motor AC diklasifikasikan menjadi :

1. Motor Non-Synchronous

Motor non synchronous disebut juga motor induksi. Hal ini dsiebabkan karena arus yang mengalir pada lilitan rotor bukan dihasilkan dari sumber arus tertentu melainkan dihasilkan dari induksi elektromagnetik lilitan stator. Medan magnet putar pada stator akan menembus tegak lurus penghantar-penghantar pada rotor, sehingga terinduksi arus dan sesuai dengan hukum lentz rotor akan ikut berputar mengikuti medan magnet putar stator.
Hal tersebut dilukiskan dalam skematik berikut :
Mekanisme induksi dan penghasilan torka pada motor
                 
Besar medan magnet yang terinduksi pada air gap (celah) dapat dihitung dengan persamaan

Dimana K konstanta yang bergantung dari geometri, i_a arus pada stator
Gambaran potongan motor AC induksi

Beda fasa antara tegangan pada rotor dapat dihasilkan dengan konfigurasi lilitan tertentu pada stator. Pada umumnya digunakan tegangan induksi tiga fasa karena motor induksi tiga fasa adalah motor listrik paling efisien sejauh ini dan dapat diterapkan untuk kebutuhan daya yang besar.
Untuk menghasilkan arus induksi tiga fasa, lilitan pada stator ditempatkan berjarak 120^o satu sama lain. Konfigurasi tersebut dapat digambarkan dalam skema berikut:

Sehingga dihasilkan induksi 3 fasa dengan besar arus masing-masing

 

            Kecepatan motor yang dihasilkan bergantung dari frekuensi tegangan dan jumlah kutub (pole) dari stator, kecepatan ini disebut kecepatan synchronous. Kecepatan synchronous dapat dihitung dengan persamaan

Dimana f frekuensi dari tegangan dan P jumlah pole pada stator.
Pada motor induksi terdapat perbedaan kecepatan rotasi relatif antara medan magnet putar stator dan rotor yang disebut slip. Bertambahnya beban akan memperbesar torsi beban motor, sehingga memperbesar arus induksi pada rotor dan slip antara medan magnet putar stator dan putaran rotor juga bertambah, akibatnya putaran rotor cenderung menurun.
Besar slip dihitung dengan persamaan :

Dimana w_s kecepatan putaran rotor dan w_m kecepatan putaran motor (rotor)
Profil Torka-Kecepatan dari motor , sebagaimana dideskripsikan diatas dapat digambarkan dalam grafik berikut

Dimana starting/stall torque adalah besar torka tanpa keadaan pembebanan, breakover torque adalah torka maksimal yang dapat dihasilkan motor.
Desain Motor AC Induksi

 Gambar klasifikasi motor induksi

                                    Contoh desain motor AC induksi tiga fasa yang paling umum dipakai adalah desain motor squirrel-cage (sangkar tupai). Pada motor jenis ini, rotor yang digunakan berbahan alumunium/tembaga yang terdiri dari beberapa batang disusun secara radial menyerupai kulit tabung dan dilas dengan cakram (shorting ring) alumunium/tembaga pada kedua ujungnya sehingga terlihat menyerupai sangkar. Skema desain motor tipe sangkar tupai dapat dilihat pada gambar berikut

Besar tegangan yang diinduksi rotor tipe squirrel cage dapat dihitung dengan persamaan

Dimana B adalah densitas fluks magnet, l panjang konduktor pada rotor dan u adalah kecepatan relatif rotor terhadap stator. Torka dihasilkan akibat perbedaan tegangan pada lilitan rotor karena adanya perbedaan densitas fluks magnet sepanjang rotor squirrel cage. Mekanisme penghasilan torka dapat dilihat pada gambar berikut

Jenis desain motor AC induksi yang juga sering digunakan adalah jenis wound-rotor (rotor belitan) motor. Pada motor ini lilitan pada rotor terhubung dengan cincin belah menuju rangkaian hambatan luar. Rangkaian hambatan luar terdiri dari beberapa resistor variabel sehingga memungkinkan pengaturan besar hambatan pada motor. Akibatnya arus yang lewat dapat diatur besarnya dan kecepatan putaran dari motor akan berubah. Skematik dan gambar dari wound-rotor motor disajikan dalam gambar berikut :
     
Pemilihan Motor Induksi
Dalam memilih jenis motor induksi yang akan digunakan di lapangan , hal-hal yang menjadi konsiderasi kita adalah :

• Efisiensi
• Torka awal (starting-torque)
• Torka maksimal (Pull-out torque)
• Faktor daya (power factor)
• Arus awal (starting current)

 2. Motor Synchronous

Synchronous Motor adalah motor AC tiga-fasa yang dijalankan pada kecepatan sinkron, tanpa slip. Motor Synchronous banyak dipakai untuk hampir semua peralatan pembangkitan listrik (generator) dan aplikasi yang membutuhkan ketelitian kecepatan putaran dan putran konstan. Motor Synchronous biasanya digunakan untuk kebutuhan daya yang lebih besar namun kecepatan lebih rendah dibanding motor induksi. Kecepatan putaran motor synchronous tidak berubah terhadap beban kerja (asumsi sumber arus AC memiliki frekuensi konstan) melainkan pada kecepatan synchronous yang bernilai :

Dimana w adalah frekuensi dari sumber arus AC dan P adalah jumlah kutub dari stator.  Namun perlu diperhatikan bahwa kecepatan motor akan keluar dari nilai kecepatan sinkron jika beban yang ditanggung terlalu besar.
Desain rotor dari motor synchronous sama dengan stator motor induksi namun arus yang mengalir pada rotor motor synchronous adalah arus DC. Arus DC yang mengalir pada lilitan rotor ini berasal dari sumber arus luar yang terhubung dengan cincin belah (slip rings) yang terpasang pada shaft. Terdapat insulasi antara shaft dengan cincin belah.
Untuk menyuplai arus DC ke rotor, digunakan generator AC kecil yang disebut exciter yang dipasang pada shaft. Digunakan diode untuk menyearahkan arus AC menjadi DC. Penggunaan metode exciter mengurangi maintenance pada sikat dan cincin belah.
Motor sinkron memiliki kekurangan dalam melakukan start dengan sendirinya karena tidak memiliki torsi start awal. Oleh karena itu motor sinkron membutuhkan alat bantu dalam start awal untuk menjalankan motor
Skema penampang melintang dari motor synchronous disajikan berikut ini :
 

Profil Torka-Kecepatan Motor
Motor sinkron memiliki torka awal nol karena sudut awal antara torka dengan lengan gaya sama dengan nol.
 
Penyalaan Motor Sinkron        
           Sebuah motor sinkron dapat dinyalakan oleh sebuah motor dc yang terpasang pada shaft. Ketika motor mencapai kecepatan sinkron, arus AC diberikan kepada belitan stator. Motor dc saat ini berfungsi sebagai generator dc dan memberikan eksitasi medan dc kepada rotor.Pada saat kondisi ini tercapai, beban mekanis dapat dipindahkan ke motor sinkron. Motor sinkron seringkali dinyalakan dengan menggunakan belitan sangkar tupai (squirrel-cage) yang dipasang di hadapan kutub rotor. Motor kemudian dinyalakan seperti halnya motor induksi hingga mencapai –95% kecepatan sinkron, saat mana arus searah diberikan, dan motor mencapai sinkronisasi. Torque yang diperlukan untuk menarik motor hingga mencapai sinkronisasi disebut pull-in torque

Keuntungan dari Motor Sinkron
Biaya awal dari sebuah synchronous motor lebih besar dibandingkan motor
induksi AC biasa, karena ada biaya untuk kerusakan rotor dan sinkronisasi sirkuit.
Biaya ini biasanya karena faktor-faktor sebagai berikut:

• Pengaturan ketepatan kecepatan membuat synchronous motor sebagai pilihan ideal untuk proses industri tertentu dan sebagai penggerak utama generator.
• Synchronous motor memiliki kecepatan atau karakterisik torsi yang cocok untuk penggerak langsung dari mesin bertenaga kuda yang besar, beban RPM rendah seperti kompresor maju-mundur.
• Synchronous motor beroperasi pada faktor daya yang ditingkatkan, dengan demikian dapat meningkatkan faktor daya sistem secara keseluruhan dan menghilangkan atau mengurangi utilitas faktor daya. Peningkatan factor daya juga mengurangi dropnya tegangan sistem dan dropnya tegangan pada terminal motor.

Kelemahan Penggunaan Motor Sinkron

• Motor sinkron tidak dapat digunakan untuk aplikasi yang membutuhkan perubahan kecepatan karena kecepatan motor sinkron relatif konstan
• Membutuhkan eksitasi yang berasal dari sumber arus luar agar dapat beroperasi
• Motor tidak dapat dinyalakan dari kondisi terbebani karena torsi awal motor nol
• Dapat berhenti tiba-tiba jika beban yang diterima motor terlampau besar.

Read more »