Seputar daya pada sistem listik bolak-balik (AC)

Daya listrik

Dalam dunia kelistrikan terdapat beberapa istilah umum yang digunakan untuk menjelaskan besaran Daya listrik arus bolak-balik. Istilah-istilah tersebut antara lain “Watt”, “VA”, “VAr”. dari ketiga satuan daya tersebut, yang paling sering didengar oleh masyarakat umum adalah Satuan Watt. Misalnya pada saat membeli lampu dengan spesifikasi 27 Watt, 18Watt, 9Watt, dll. 

Jika dilihat dari rumusnya, daya merupakan besarnya energi yang diubah (Usaha) per satuan waktu. Daya juga merupakan hasil perkalian antara tegangan dengan arus. Berikut adalah rumus cara menghitung daya :

Khusus untuk listrik bolak-balik (AC) terdapat 3 jenis daya yang harus diketahui yaitu :

• Daya Aktif (Watt)
• Daya Reaktif (VAr)
• Daya Semu (VA)

Daya Aktif

Satuan dari daya aktif adalah Watt. Daya aktif (atau juga biasa disebut dengan Daya Nyata) adalah daya yang timbul pada beban yang bersifat resistif. Daya aktif merupakan Daya yang dikonversi menjadi suatu bentuk energi lain. Misalnya oven yang mengubah energi listrik menjadi energi panas. Energi listrik yang mengalir ke oven akan dikonversi menjadi panas oleh heater pada oven tersebut. Misalkan pada oven tersebut terdapat arus 2A dengan sumber tegangan 220V. maka dapat dihitung daya aktif yang digunakan pada oven tersebut sebesar 2x220=440Watt.

Pada saat tidak ada perbedaan sudut antara arus dan tegangan, maka daya reaktif tidak akan muncul. Hal ini hanya terjadi pada beban/peralatan yang bersifat resistif murni. Jika suatu peralatan mempunyai sifat induktif atau kapasitif, maka akan timbul daya reaktif.

Daya Reaktif

Satuan dari daya rekatif adalah VAr (Volt-Ampere Reactive). Jika dilihat berdasarkan fungsinya, daya reaktif merupakan daya yang timbul untuk membangkitkan medan magnet di kumparan-kumparan beban yang bersifat induktif. Misalnya kumparan pada motor induksi, medan magnet yang dibangkitkan oleh daya reaktif di kumparan stator berfungsi untuk menginduksi lilitan pada rotor sehingga menciptakan medan magnet induksi pada komponen rotor. Sedangkan pada trafo, daya reaktif berfungsi untuk membangkitkan medan magnet pada sisi primer trafo, sehingga terjadi proses induksi elektromagnetik dari sisi primer ke sisi sekunder. Daya reaktif yang ditimbulakan mempunyai satuan VAr (Volt-Ampere Reactive). 

Daya reaktif digunakan oleh beban yang memiliki sifat induktif, dan dihasilkan oleh beban yang mempunyai sifat kapasitif. Contoh beban kapasitif yang sering ditemui adalah kapasitor berupa capacitor-bank. Pada prinsipnya, kapasitor akan memperbesar faktor daya sehingga akan menimbulkan daya reaktif yang lebih besar. akan tetapi semakin besar faktor daya yang dihasilkan, maka supply daya nyata juga semakin berkurang.

Daya reaktif muncul akibat adanya perbedaan sudut fasa antara arus dan tegangan. Perbedaan fasa ini juga menunukkan adanya peristiwa lagging maupun leading pada suatu sistem kelistrikan. Jika beban merupakan beban resistif murni, maka daya reaktif tidak akan timbul atau sama dengan nol (=0).

Beban reaktif perlu diperhatikan dalam sistemkelistrikan karena kebanyakan peralatan merupakan beban induktif misalnya kipas, compressor AC dan Kompressor Kulkas. Jika tidak ada daya reaktif maka peralatan peralatan tersebut tidak akan bekerja karena peralatan tersebut menggunakan prinsip induksi elektromagnetik. Dan sangat jarang menemukan beban dengan sifat resistif murni. Akan tetapi jika daya reaktif terlalu besar, maka juga akan membuat sistem kelistrikan menjadi tidak efektif.

Daya Semu

Satuan dari daya semu adalah VA (Volt-Ampere). Daya semu merupakan hasil perkalian antara besarnya tegangan effective dengan arus effective. Tegangan effective merupakan tegangan yang dapat diukur oleh alat ukur tegangan pada umumnya. Begitupun arus effective merupakan besarnya arus yang diukur dengan menggunakan alat ukur arus. 

Daya semu (Apparent power) merupakan penjumlahan antara daya aktif & daya reaktif secara vektor. Daya aktif dapat diibaratkan sebagai alas dari segitiga daya. Daya reaktif dapat diibaratkan sebagai tiggi dari suatu segitiga daya. Dan daya semu ini dapat diibaratkan sebagai sisi miring dari segitiga daya. Untuk menghitung besarnya daya semu, maka dapat dilakukan dengan menghitung besarnya sisi miring pada segitiga daya dengan rumus. 

Daya semu merupakan daya yang dipasang untuk mengukur sistem kelistrikan. Misalnya di perumahan menggunakan MCB dengan spesifikasi 1300VA, 2000VA, dll. Mengapa demikian? Karena sistem penyedia jasa listrik tidak hanya memperhitungkan daya aktif saja, namun juga memperhitungkan penggunaan daya reaktif. 

Segitiga Daya

Seperti yang dapat dilihat pada gambar diatas daya semu, daya aktif dan daya reaktif mempunyai hubungan antara satu sama lain. Ketiga daya tersebut dipengaruhi oleh nilai Phi (faktor daya) yang dapat dijelaskan sebagai berikut:

• Pengaruh Phi pada daya aktif
• Semakin besar nilai phi (dengan asumsi S=konstan), maka besarnya daya aktif akan berkurang
• Jika besarnya sudut phi = 0’, maka besarnya daya aktif = daya semu
• Pengaruh Phi pada daya reaktif
• Semakin besar nilai phi (dengan asumsi S=konstan), maka besarnya daya reaktif akan bertambah
• Jika besarnya sudut phi = 90’, maka tidak ada daya aktif yang ditimbulkan pada sistem kelistrikan