Daya Aktif, Reaktif, dan Daya Semu Listrik

Daya listrik biasanya dinyatakan dalam satuan Watt atau Horsepower (HP), Horsepower merupakan satuan daya listrik dimana 1 HP setara 746 Watt atau lbft/second. Sedangkan Watt merupakan unit daya listrik dimana 1 Watt memiliki daya setara dengan daya yang dihasilkan oleh perkalian arus 1 Ampere dan tegangan 1 Volt.

Gbr.01 Arah Aliran arus listrik

P = V x I
P = Daya (Watt),  
V = Tegangan (Volt)
I = Arus (Ampere)

Daya Aktif

Gbr.02. Hubungan Bintang

Daya aktif (Active Power), disebut juga daya nyata yaitu merupakan daya yang terpakai untuk melakukan energi sebenarnya. Satuan daya aktif adalah Watt.

P = V x I x Cos Phi( 1phase)
P = 1,732 x V x I x Cos Phi ( 3phase)
P = Daya (Watt), V = Tegangan (Volt)

I = Arus (Ampere), Cos Phi = Faktor daya

Daya ini sering digunakan secara umum oleh konsumen dan sebagai satuan yang digunakan untuk daya listrik dan dikonversikan dalam bentuk kerja.

Daya Reaktif

Daya reaktif adalah jumlah daya yang diperlukan untuk pembentukan medan magnet. Dari pembentukan medan magnet maka akan terbentuk fluks medan magnet. Contoh daya yang menimbulkan daya reaktif adalah transformator, motor, lampu pijar dan lain – lain. Satuan daya reaktif adalah Var.

Q = V. x I sin  Phi ( 1phase)

Q = 1,732 x V x I x sin Phi ( 3phase)
Q = Daya Reaktif(Var)
V = Tegangan(Volt)
I = Arus listrik(Ampere)
Sin Phi = Faktor daya

Faktor Daya

Faktor daya (Cos ) dapat didefinisikan sebagai rasio perbandingan antara daya aktif (Watt) dan daya nyata (VA) yang digunakan dalam sirkuit AC atau beda sudut fasa antara V dan I yang biasanya dinyatakan dalam cos φ . 

Faktor Daya = Daya Aktif (P) / Daya Nyata (S) 

                    = kW / kVA
                    = V.I Cos φ / V.I
                    = Cos φ 

Faktor daya mempunyai nilai range antara 0 – 1 dan dapat juga dinyatakan dalam persen. Faktor daya yang bagus apabila bernilai mendekati satu. 

Tan φ = Daya Reaktif (Q) / Daya Aktif (P) 

           = kVAR / kW

karena komponen daya aktif umumnya konstan (komponen kVA dan kVAR berubah sesuai dengan faktor daya), maka dapat ditulis seperti berikut : 

Daya Reaktif (Q) = Daya Aktif (P) x Tan φ 

sebuah contoh, rating kapasitor yang dibutuhkan untuk memperbaiki faktor daya sebagai berikut : 

Daya reaktif pada pf awal = Daya Aktif (P) x Tan φ1 

Daya reaktif pada pf diperbaiki = Daya Aktif (P) x Tan φ2 

sehingga rating kapasitor yang diperlukan untuk memperbaiki faktor daya adalah : 

Daya reaktif (kVAR) = Daya Aktif (kW) x (Tan φ1 - Tan φ2) 

Beberapa keuntungan meningkatkan faktor daya : 

1. Tagihan listrik akan menjadi kecil (PLN akan memberikan denda jika pf lebih kecil dari 0,85)
2. Kapasitas distribusi sistem tenaga listrik akan meningkat
3. Mengurangi rugi – rugi daya pada sistem
4. Adanya peningkatan tegangan karena daya meningkat. 

Jika pf lebih kecil dari 0,85 maka kapasitas daya aktif (kW) yang digunakan akan berkurang. Kapasitas itu akan terus menurun seiring dengan menurunnya pf sistem kelistrikan. 

Akibat menurunnya pf maka akan timbul beberapa persoalan diantaranya :

1. Membesarnya penggunaan daya listrik kWH karena rugi – rugi 
2. Membesarnya penggunaan daya listrik kVAR 
3. Mutu listrik menjadi rendah karena jatuh tegangan (voltage drops) 

Denda atau biaya kelebihan daya reaktif dikenakan apabila jumlah pemakaian kVARH yang tercatat dalam sebulan lebih tinggi dari 0,62 jumlah kWH pada bulan yang bersangkutan sehingga pf rata – rata kurang dari 0,85. sedangkan perhitungan kelebihan pemakaian kVARH dalam rupiah menggunakan rumus sebagi berikut : 

Kelebihan pemakaian kVARH = [ B – 0,62 ( A1 + A2 )] Hk 

dimana : 

             B  = pemakaian kVARH 

             A1 = pemakaian kWH WPB 

             A2 = pemakaian kWH LWBP 

             Hk = harga kelebihan pemakaian kVARH

Daya reaktif yang dibutuhkan oleh induktansi selalu mempunyai beda fasa 90° dengan daya aktif. Kapasitor menyuplai kVAR dan melepaskan energi reaktif yang dibutuhkan oleh induktor. Ini menunjukan induktansi dan kapasitansi mempunyai beda fasa 180°. 

Beberapa strategi untuk koreksi faktor daya adalah : 

1. Meminimalkan operasi dari beban motor yang ringan atau tidak bekerja 
2. Menghindari operasi dari peralatan listrik diatas tegangan rata – ratanya 
3. Mengganti motor – motor yang sudah tua dengan energi efisien motor. Meskipun dengan energi efisien motor, bagaimanapun faktor daya diperngaruhi oleh beban yang variasi. Motor ini harusdioperasikan sesuai dengan kapasitas rat – ratanya untuk memperoleh faktor daya tinggi. 
4. Memasang kapasitor pada jaringan AC untuk menurunkan medan dari daya reaktif. 

Selain itu, pemasangan kapasitor dapat menghindari : 

1. Trafo kelebihan beban (overload), sehingga memberikan tambahan daya yang tersedia 
2. Voltage drops pada line ends 
3. Kenaikan arus / suhu pada kabel, sehingga mengurangi rugi – rugi. 

Untuk pemasangan Capasitor Bank diperlukan : 

1. Kapasitor, dengan jenis yang cocok dengan kondisi jaringan 
2. Regulator, dengan pengaturan daya tumpuk kapasitor (Capasitor Bank) otomatis 
3. Kontaktor, untuk switching kapasitor 
4. Pemutus tenaga, untuk proteksi tumpuk kapasitor. 

Gbr.03 Komponen Daya Reaktif

Pada gambar 03, segitiga daya menunjukan faktor daya 0,70 untuk 100 kW (daya aktif) beban induktif. Daya reaktif yang dibutuhkan oleh beban adalah 100 kVAR. Dengan memasang 67 kVAR kapasitor, daya nyata akan berkurang dari 142 menjadi 105 kVA. Hasilnya terjadi penurunan arus 26% dan faktor daya meningkat menjadi 0,95. 

Energi listrik digunakan berbanding lurus dengan biaya produksi yang dikeluarkan. Semakin besar energi listrik yang digunakan maka semakin besar biaya produksi yang dibutuhkan. Dengan menggunakan power monitoring system dapat diketahui pemakaian energi listrik dan kondisi energi listrik dari peralatan listrik sehingga menigkatkan efisiensi dari energi listrik yang digunakan dalam pekerjaan dan meminimalkan rugi – rugi pada sistem untuk penyaluran energi listrik yang lebih efisien dari sumber listrik ke beban. 

Faktor daya terdiri dari dua sifat yaitu faktor daya “leading” dan faktor daya “lagging”. 

Faktor daya ini memiliki karakteristik seperti berikut : 

Faktor Daya “leading/mendahului” 

Apabila arus mendahului tegangan, maka faktor daya ini dikatakan “leading”. Faktor daya 

leading ini terjadi apabila bebannya kapasitif, seperti capacitor, synchronocus generators, synchronocus motors dan synchronocus condensor.

Gbr. 04. Faktor Daya Leading

Gbr. 05. Segitiga daya Leading

Faktor Daya “lagging/tertinggal”

Apabila tegangan mendahului arus, maka faktor daya ini dikatakan “lagging”. Faktor daya lagging ini terjadi apabila bebannya induktif, seperti motor induksi, AC dan transformator. 

Gbr. 06 Faktor Daya Lagging

Gbr. 07 Segitiga Daya Lagging

Sumber :

1. Google.com
2. Teknik Bangunan Tinggi, Jimmy S Jumawa, MSAE.
3. DAYA AKTIF, REAKTIF & NYATA oleh : A. Belly, A. Dadan, C. Agusman, B. Lukman FT. Elektro UI 2010
4.  http://priyonulis.blogspot.com/2012/09/daya-aktif-reaktif-dan-daya-semu.html