ElektrikalPerbandingan
Pengertian Daya Aktif, Daya Reaktif dan Daya Semu
Daya listrik didefinisikan sebagai kecepatan aliran energi listrik pada satu titik jaringan listrik tiap satu satuan waktu. Dengan satuan watt atau Joule per detik dalam SI, daya listrik menjadi besaran terukur adanya produksi energi listrik oleh pembangkit, maupun adanya penyerapan energi listrik oleh beban listrik.
Daya listrik menjadi pembeda antara beban dengan pembangkit listrik, dimana beban listrik bersifat menyerap daya sedangkan pembangkit listrik bersifat mengeluarkan daya. Berdasarkan kesepakatan universal, daya listrik yang mengalir dari rangkaian masuk ke komponen listrik bernilai positif. Sedangkan daya listrik yang masuk ke rangkaian listrik dan berasal dari komponen listrik, maka daya tersebut bernilai negatif.
Berikut ini adalah rumus yang digunakan untuk menghitung daya listrik :
Keterangan :
P = Daya (W)
W = Usaha (J)
t = Waktu (s)
Daya Aktif
Definisi: Daya yang benar-benar dikonsumsi atau digunakan dalam Sirkuit AC disebut daya Sejati atau Daya aktif atau Daya nyata. Itu diukur dalam kilowatt (kW) atau MW. Ini adalah hasil aktual dari sistem kelistrikan yang menjalankan rangkaian atau beban listrik.
Daya Aktif pada beban yang bersifat resistansi (R), dimana tidak mengandung induktor grafik gelombang tegangan (V) dan arus se fasa, sehingga besar daya sebagai perkalian tegangan dan arus menghasilkan dua gelombang yang keduanya bernilai positif. besarnya daya aktif adalah P. Sisa puncak dibagi menjadi dua untuk mengisi celah-celah kosong sehingga kedua rongga terisi oleh dua puncak yang mengisinya.
Persamaan Daya aktif (P) pada beban yang bersifat resistansi :
Keterangan :
P = Daya Aktif (W)
Pm = Daya maksimum (W)
Im = Arus listrik maksimum (A)
Vm = Tegangan maksimum (V)
V = Tegangan listrik (V)
I = Arus listrik (A)
Daya aktif pada beban impedansi (Z), beban impedansi pada suatu rangkaian disebabkan oleh beban yang bersifat resistansi (R) dan induktansi (L). Maka gelombang mendahului gelombang arus sebesar φ. Perkalian gelombang tegangan dan gelombang arus menghasilkan dua puncak positif yang besar dan dua puncak negatif yang kecil. Pergeseran sudut fasa bergantung seberapa besar nilai dari komponen induktor nya.
Seperti ditunjukkan pada contoh gambar dibawah ditunjukkan gelombang daya aktif dengan beban impedansi. Gelombang tegangan mendahului arus sebesar φ = 60o
Persamaan daya aktif (P) pada beban yang bersifat impedansi :
Kerangan :
P = Daya aktif (W)
V = Tegangan (V)
I = Arus listrik (A)
cos φ = Faktor daya
Daya Reaktif
Definisi: Daya yang mengalir bolak-balik yang berarti ia bergerak di kedua arah dalam rangkaian atau bereaksi terhadap dirinya sendiri, disebut Daya Reaktif. Daya reaktif diukur dalam kilo volt-ampere reactive (kVAR) atau MVAR.
Untuk menghemat daya reaktif dapat dilakukan dengan memasang kapasitor pada rangkaian yang memiliki beban bersifat induktif. Hal serupa sering dilakukan pada pabrik-pabrik yang mengunakan motor banyak menggunakan beban berupa motor-motor listrik.
Persamaan daya reaktif :
Keterangan :
Q = Daya Reaktif (VAR)
V = Tegangan (V)
I = Arus listrik (A)
sin φ = Faktor reaktif
Daya Semu
Definisi: Daya semu adalah daya yang dihasilkan dari perkalian tegangan dan arus listrik. Daya ini diukur dalam kVA atau MVA.
Beban yang bersifat daya semu adalah beban yang bersifat resistansi (R), contoh : lampu pijar, setrika listrik, kompor listrik dan lain sebagainya. Peralatan listrik atau beban pada rangkaian listrik yang bersifat resistansi tidak dapat dihemat karena tegangan dan arus listrik se fasa perbedaan sudut fasa adalah 0o dan memiliki nilai faktor daya adalah 1. Berikut ini persamaan daya semu :
Keterangan :
S = Daya semu (VA)
V = Tegangan (V)
I = Arus listrik (A)
Segitiga Daya
Daya aktif (P) digambarkan dengan garis horizontal yang lurus. Daya reaktif (Q) berbeda sudut sebesar 90o dari daya aktif. Sedangkan daya semu (S) adalah hasil penjumlahan secara vektor antara daya aktif dengan daya reaktif. Jika mengetahui dua dari ketiga daya maka dapat menghitung salah satu daya yang belum diketahui dengan menggunakan persamaan berikut :
Keterangan :
P = Daya aktif
Q = Daya reaktif
S = Daya semu
Contoh soal :
Sebuah motor listrik dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik 100 V, jika arus yang mengalir adalah 2 A dan faktor kerjanya 0,8. Berapakah besar nilai daya semu, daya aktif, dan daya reaktif ?
Diketahui : V = 100 V
I = 2 A
cos φ = 0,8
Ditanya : S = ?
P = ?
Q =?
Jawab :
Menghitung nilai daya semu (S) :
Menghitung nilai daya aktif (P) :
Menghitung nilai daya reaktif (Q) :
Telah terlihat bahwa daya dikonsumsi hanya dalam perlawanan. Induktor murni dan kapasitor murni tidak mengkonsumsi daya apa pun karena dalam setengah siklus daya apa pun yang diterima dari sumber oleh komponen ini, daya yang sama dikembalikan ke sumbernya. Daya yang kembali dan mengalir di kedua arah dalam rangkaian ini disebut daya reaktif. Daya reaktif ini tidak melakukan pekerjaan yang berguna di sirkuit.
Dalam rangkaian resistif murni, arus berada dalam fasa dengan tegangan yang diberikan, sedangkan dalam rangkaian induktif dan kapasitif murni arus adalah 90 derajat keluar dari fasa, yaitu, jika beban induktif dihubungkan di rangkaian, arus tertinggal tegangan sebesar 90 derajat. derajat dan jika beban kapasitif dihubungkan arus memimpin tegangan sebesar 90 derajat.
Oleh karena itu, dari semua pembahasan di atas, dapat disimpulkan bahwa arus dalam fasa dengan tegangan menghasilkan daya nyata atau aktif, sedangkan arus 90 derajat di luar fasa dengan tegangan berkontribusi pada daya reaktif di rangkaian.
Karena itu,
Daya aktif = tegangan x arus sefase dengan tegangan
Daya reaktif = tegangan x arus keluar fasa dengan tegangan
Diagram fasor untuk rangkaian induktif ditunjukkan di bawah ini:
Mengambil tegangan V sebagai referensi, arus I tertinggal di belakang tegangan V dengan sudut ϕ. Arus I dibagi menjadi dua komponen:
- I Cos ϕ sefase dengan tegangan V.
- I Sin ϕ yang merupakan 90 derajat keluar fasa dengan tegangan V.
Oleh karena itu, ekspresi berikut yang ditunjukkan di bawah ini memberikan daya aktif, reaktif dan semu masing-masing.
- Daya aktif P = V x I cosϕ = V I cosϕ
- Daya reaktif Pr atau Q = V x I sinϕ = V I sinϕ
- Daya semu Pa atau S = V x I = VI
Komponen Arus Aktif
Komponen arus, yang berada dalam fase dengan tegangan rangkaian dan berkontribusi pada daya aktif atau sebenarnya dari rangkaian, disebut komponen aktif atau komponen watt penuh atau komponen arus dalam fase.
Komponen Arus Reaktif
Komponen arus, yang berada dalam kuadratur atau 90 derajat keluar fasa ke tegangan rangkaian dan berkontribusi pada daya reaktif rangkaian, disebut komponen arus reaktif.