Contoh perhitungan rangkaian kapasitor bank – Kapasitor bank adalah rangkaian yang terdirti dari beberapa buah kapasitor yang dihubungkan secara bersama sama. Konfigurasi hubungan antara kapasitor tersebut dapat dilakukan secara seri atau pun paralel.
Rangkaian kapasitor bank sering digunakan untuk industri dan perumahan dengan berbagai keperluan. Tujuan utama dari pembuatan kapasitor bank adalah untuk meningkatkan daya kapasitor atau sebagai kompensasi kerugian daya reaktif kapasitor.
Di dalam area industri seperti instalasi pembangkit listrik, sirkuit kapasitor bank sering dipakai degan ukuran dan konfigurasi yang besar karena harus menangani daya listrik tinggi. Sementara pada sektor industri kecil dan perumahan, biasanya cukup menggunakan instalasi kapasitor bank yang kecil saja.
Perhitungan kemampuan kapasitor bank ketika digunakan di lapangan sangat penting dilakukan agar didapatkan konpensasi daya yang memadai. Sehingga tidak mengganggu keimbangan daya di sekitar rangkaian listrik yang ada.
Pengertian rangkaian kapasitor bank
Seperti yang telah dijelaskan di awal artikel, rangkaian kapasitor bank adalah susuanan beberapa kapasitor yang dirangkai baik secara seri mapun paralel. Tujuan dari merangkai beberapa kapasitor ini adalah untuk mendapatkan peningkatan daya kapasitor atau untuk keperluan lain sesuai dengan sifat dan karakteristik yang dimiiliki oleh kapasitor.
Pada instalasi listrik AC, kapsitor bank digunakan dengan tujuan untuk mengatasi kerugian faktor daya yang muncul pada liran arus listrik AC. Sedangkan pada sirkuit arus DC, penggunaan kapasitor bank umumnya ditujukan untuk meredam gangguan dari riak gelombang AC yang mungkin timbul pada arus listrik DC.
Riak gelombang pada arus listrik DC biasanya terjadi pada sistem catu daya yang mendapatkan sumber arus DC berasal dari sistem adaptor. Dimana saat penyearahan arus AC menjadi DC oleh sirkuit adaptor sering menghasilkan riak gelombang AC pada tegangan outputnya.
Jenis kapasitor bank
Beradasarkan letak dan keberadaan fuse atau sekering yang ada pada rangkaiannya, kapasitor bank dapat dikelompokkan menjadi 3 macam :
1. Jenis fuse eksternal
Pada jenis ini, setiap fuse dihubungkan ke sirkuiut kapasitor bank secara eksternal atau di luar rangkaian. Keuntungan dari jenis ini adalah melindungi kapasitor bank dari kerusakan akibat adanya lonjakan listrik atau suhu yang terjadi pada rangkaian saat beroperasi.
2. Jenis fuse internal
Kebalikan dari jenis eksternal, jenis kapasitor bank internal menempatkan fuse menyatu di dalam casing atau pembungkus rangkaian kapasitor. Sehingga bentuk dari jenis kapasitor ini terlihat lebih kompak.
Namun kekurangannya adalah kurang baik dalam, memberikan perlinduingan terhadap bahaya lonjakan arus listrik pada kapasitor. Karena itu, umumnya jenis kapasitor bank ini digunakan pada instalasi yang lebih kecli, seperti pada perumahan , perkantoran atau lingkunagn kampus.
3. Jenis tanpa fuse
Karena tidak memiliki sirkuit fuse atau pengaman, jenis ini tidak baik digunakan untuk instalasi yang menangani arus listrik besar. Biasanya digunakan untuk pemakaian dengan arus yang kecil, misalnya pada skala rumah tangga.
Kelebihan dari kapasitor bank tanpa fuse adalah kemudahan dalam perawatan ketika melakukan pergantian unit kapasitor.
Contoh rangkaian kapasitor bank 3 phase
Bentuk rangkaian kapasitor bank yang paling sederhana dapat kita lihat pada blok rangkaian power supply pada perangkat audio amplifier. Dimana umumnya pada jenis rangkaian ini menggunakan beberapa buah kapasitor yang terhubung secara paralel.
Pada model instalasi yang lebih besar, dibutuhkan perhitungan yang lebih rumit agar didapat efisiensi daya yang diinginkan. Selain itu, dengan perhitungan akan mudah diperkirakan kebutuhan nilai dan jumlah kapasitor untuk membangun rangkaian kapasitor bank.
Pada gambar di bawah ini diperlihatkan contoh bentuk sirkuit kapasitor bank yang memiliki daya besar, sekitar 30MW dengan aliran arus sebesar 11KV. Jenis arus listrik AC yang ditangani oleh rangkaian ini adalah arus AC 3 phase.
Perhitungan kapasitor bank
Perhitungan untuk menentukan ukuran dan spesifikasi kapasitor bank penting dilakukan ketika hendak membangun kapasitor bank untuk perumahan maupun industri. Aada beberapa hal yang perlu diperhatikan agar mendapatkan konfigurasi kapasitor bank yang efisien.
Sebelum melakukan perhitungan, kita mesti mengetahui data faktor daya. Untuk mengetahui faktor daya insatalasi listrik kita dapat menggunakan instrument alat ukur faktor daya yang bekerja berdasarkan beban dan konsumsi daya aktif.
Berdasarkan konsumsi daya reaktif dan aktif, faktor daya rangkaian dapat dihitung menggunakan modul rumus cos, di bawah ini :
Nilai Epi dan Eqi merupakan besar daya aktif dan reaktif masing masing. Besaran nilai tersebut diukur pada awal satu siklus. Sementara itu, siklus mengacu pada periode waktu tertentu. Hal ini bisa beberapa jam atau satu hari penuh.
Sedangkan nilai Epf dan Eqf adalah niali daya aktif dan reaktif pada akhir siklus. Sehingga kini kita akan mendapatkan data nilai keempat faktor perhitungan tersebut. Nilai tersebut kita digunakan untuk menghitung faktor daya rangkaian kapasitor bank.
Jika nilai awal adalah cos 1 dan nilai akhir yang diinginkan adalah cos 2, maka kita dapat menghitung faktor daya aktif P seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut ini :
Cara kerja kapasitor bank
Tujuan utama penggunaan kapasitor bank adalah untuk memperbaiki nilai faktor daya atau power factor pada suatu instalasi listrik. Apa itu faktor daya ?
Faktor daya adalah nilai yang menunjukkan perbandingan antara daya aktif atau daya yang sebenarnya dengan daya tampak atau apparent power. Daya tampak atau sering juga disebut sebagai daya semua merupakan besar daya yang dihasilkan oleh generator listrik atau sumber listrik.
Sementara daya aktif adalah daya listrik yang dikonsumsi oleh perangkat listrik. Satuan yang digunakan untuk mengukur daya ini adalah Watt atau VA.
Saat sumber arus listrik AC digunakan untuk menjalankan perangkat listrik, umumnya akan terjadi lagging atau ketidak seimbangan antara arus listrik dan tegangan. Dimana arus listrik tertinggal oleh tegangan. Hal ini banyak terjadi pada perangkat listrik induktif. Misalnya : kompresor freezer, AC, pengering rambut dan semua peralatan listrik yang melibatkan kumparan kawat sebagai komponen utamanya.
Kapasitor bank ini dipakai untuk mengatasi kekurangan akibat lagging tersebut. Sehingga dihasilkan perbaikan faktor daya yang efektif.
Fungsi kapasitor bank
Berikut ini adalah beberapa contoh penggunaan kapasitor bank pada kehidupan sehari hari :
- Mengatasi kerugian daya raktif
- Meningkatkan faktor daya
- Meredam nosie atau riak gelombang pada arus DC
- Meningkatkan tegangan
- Menyimpan energi listrik
- Meningkatkan efisiensi daya
- Mengatasi penurunan tegangan
- mencegah kelebihan tegangan pada trafo
- menghemat daya listrik
