Perhitungan Arus Harmonisa Pada Kapasitor - Melanjutkan pembahasan mengenai Efek Pemasangan Detuned Reactor Filter Pada Kapasitor, pada artikel kali ini akan dibahas mengenai besaran arus harmonisa pada kapasitor.
Pada contoh diawal (postingan sebelumnya) telah didapatkan nilai kVAR baru sebesar 53 kVAR pada tegangan 425.5 V. Berdasarkan standar IEC, kenaikan tegangan pada suatu sitim jaringan disebabkan karena mengalirnya arus harmonisa pada jaringan tersebut. Untuk peritungan besarnya arus yang akan mengalir kekapasitor untuk setiap tingkatan harmonisa, yang pertama kita tentukan adalah nilai impedansi kapasitor dan impedansi induktor (reaktor) dengan menggunakan rumus :
- XC = 1 / ( 2 x p x f x C )
- XL = 2 x p x f x L
Total impedansi dikarenakan Reaktor dan Kapasitor yang terhubung seri adalah :
- | XL – XC |
Nilai XC dan XL yang didapat dari kedua rumus diatas sangat dipegnaruhi oleh nilai frekuensi, dan pada kasus harmonisa ini, untuk setiap tingkatan harmonisa, nilai XC dan XL akan berubah.
Mencari Nilai Impedansi Kapasitor (XC) dan Reaktor (XL)
Sekarang akan kita coba hitung nilai XL dan XC.
Pada contoh diawal telah didapatkan nilai kVAR baru sebesar 53 kVAR pada tegangan 425.5 V dengan nilai reactor 6%.
Dengan menggunakan rumus :
- XC = U2 / Q,
Sehingga nilai XC =
- XC = 425.52 / 50 k
- XC = 4262 / 50 k
- XC = 3.42 ohm
Dengan diketahuinya nilai reactor P = 6 %, nilai impedansi XL dapat dihitung, sebagai berikut :
- P = XL / XC
- 0.06 = XL / XC
- XL = 3.42 x 0.06
- XL = 0.205 ohm
Setelah nilai XC dan XL didapat, yaitu 3.42 ohm dan 0.205 ohm, langkah berikutnya adalah menghitung nilai impedansi kapasitor ( XC ) dan reaktor ( XL ) untuk setiap frekuensi tingkatan harmonisa.
Nilai Impedansi Kapasitor (XC) dan Reaktor (XL) Pada Tiap Tingkat Harmonisa
Besarnya frekuensi harmonisa adalah :
Sehingga jika frekuensi 50 Hz maka besarnya frekuensi untuk harmonisa ke 5 adalah : 5 x 50 = 250 Hz.
Besarnya frekuensi harmonisa adalah :
Nilai frekuensi untuk setiap tingkatan harmonisa adalah kelipatan tingkatan harmonisa dikali dengan nilai frekuensi fundamental.
Sehingga jika frekuensi 50 Hz maka besarnya frekuensi untuk harmonisa ke 5 adalah : 5 x 50 = 250 Hz.
Sedangkan untuk harmonisa ke 3 besarnya frekuensi untuk harmonisa ke 3 adalah : 3 x 50 = 150 Hz.
Kembali kita perhatikan kembali formula untuk XC dan XL
- XC = 1 / ( 2 x p x f x C )
- XL = 2 x p x f x L
Misalkan sekarang kita mengukur nilai XC dan XL untuk harmonisa ke 3, maka dari formula diatas nilai frekuensi untuk setiap tingkatan harmonisa yaitu 3 x 50 Hz, sehingga untuk tingkatan harmonisa ke 3, nilai XC adalah :
- XC = 1 / ( 2 x p x f x C )…………………….. pada 50 Hz
- XC3 = 1 / ( 2 x p x 3 x f x C )……………….. pada 150 Hz (harmonisa ketiga)
- Atau XC3 = XC / 3
Sedangkan untuk XL adalah :
- XL = 2 x p x f x L …………………….......... pada 50 Hz
- XL3 = 2 x p x 3 x f x L ………………............pada 150 Hz (harmonisa ketiga)
- Atau XL3 = XL x 3
Berdasarkan hal diatas, untuk tingkatan harmonisa yang lainya dapat kita hitung nilai impedansi kapasitor XC dan nilai impedansi reaktor XL sbb :
- Harmonisa tingkat 1; XC1 = 3.420 ; XL1 = 0.205
- Harmonisa tingkat 3; XC3 = 3.420 / 3 = 1.140 ; XL3 = 0.205 x 3 = 0.615
- Harmonisa tingkat 5; XC5 = 3.420 / 5 = 0.684 ; XL5 = 0.205 x 5 = 1.025
- Harmonisa tingkat 7; XC7 = 3.420 / 7 = 0.488 ; XL7 = 0.205 x 7 = 1.435
Dari hasil perhitungan diatas telah didapat nilai impedansi XC dan XL untuk setiap tingkatan harmonisa.
Telah disebutkan diawal, standar IEC EN 61000-2-2, kenaikan tegangan untuk setiap tingkatan harmonisa adalah :
- U1= %106 x UN
- U3= %0.5 x UN
- U5= %5 x UN
- U7= %5 x UN
Arus pada Kapasitor dan Reaktor Pada Tiap Tingkat Harmonisa
Sehingga nilai arus untuk setiap tingkatan harmonisa dari contoh diatas adalah :
- Ih1 = U1 / (1.732 x | XL – XC |
Sehingga :
- Harmonisa tingkat 1 : U1=106% (106% of fundamental) ; I1 = 1.06 * 400 / (1.732 * | 3.420 – 0.205 | ) = 76.5 A
- Harmonisa tingkat 3 : U3=0.5% I3 = 0.005 x 400 / (1.732 x | 1.14 – 0.615 | ) = 2.2 A
- Harmonisa tingkat 5 : U5=5% I5 = 0.05 x 400 / (1.732 x | 0.684 – 1.025 | ) = 33.76 A
- Harmonisa tingkat 7 : U7=5% I7 = 0.05 x 400 / (1.732 x | 0.488 – 1.435 | ) = 12.18 A
Untuk arus total harmonisa adalah :
- IS (Arus total Harmonisa) = √ (I12 + I32 + I52 + I72) =
- √ (76.52 + 2.22 + 33.762 + 12.1832) = 84.53 A
Dengan demikian, arus maksimum yang mengalir ke kapasitor adalah 84,53 A. dan dikarenakan terpasang seri dengan reactor sebesar 6%, maka reactor harus dapat menahan arus maksimum sekitar 1.05 x IS
= 1.05 x 84.53 A
= 88.75 A ( 1.05 adalah safety factor ).
Pada postingan selanjutnya akan kita bahas mengenai perhitungan tegangan pada kapasitor untuk tiap tingkat harmonisa
Pada postingan selanjutnya akan kita bahas mengenai perhitungan tegangan pada kapasitor untuk tiap tingkat harmonisa
D mana mau lihat perbincangan selanjutnys
ReplyDeleteDilink ini : https://direktorilistrik.blogspot.com/2017/02/menghitung-tegangan-maksimum-pada-kapastior.html
DeleteBisa minta no wa nya pak?
ReplyDeleteadakah penjelasan lebih lanjut korelasi antara cosphi dan harmonisa...??
ReplyDeletePada kolom komentar ini mungkin dapat saya jelaskan sbb :
DeletePower Faktor atau Cos Phi yang berarti perbandingan antara kW/VA merupakan perbedaan sudut antara gelombang sinusoidal antara arus dan tegangan baik lag atau lead tergantung dari tipe bebannya induktif atau kapasitif.
Karena ada pergeseran sudut , Power Faktor tersebut disebut juga displacement power faktor. Dan ini hanya berlaku pada gelombang sinusoidal murni, yaitu gelombang sinus yang tidak terdistorsi. Dan berlaku pada beban linear.
Adapun menghitung Cos Phi dengan membandingkan kW (P)/VA (S) pada pangkal masukan daya listrik, sehingga mendapatkan nilai Cos Phi, seperti yang umum digunakan dalam perhitungan power faktor koreksi , berarti tidak lagi memperhitungkan apakah ada harmonisa atau tidak. Intinya , ada nilai S (VA) dan P (kW), bandingkan, maka didapatkan nilai Cos Phi.
Bagaimana halnya dengan beban non linear ? Pada beban non linear kemungkinan timbulnya harmonisa pasti ada. Gelombang harmonisa itu sendiri adalah gelombang yang tidak sinusoidal.... Mnghitung Cos Phi pada gelombang yang terdistorsi (harmonisa) tidak bisa cuma membandingkan sudut antara arus dan tegangan... seperti gelombang murni sinusoidal... tetapi haus memperhatikan bentuk hrmonisanya...atau dengan kata lain perlu menghitung THD arus dan tegangan pada instalasi tersebut.
Sehingga diistilahkan sebagai True Power Faktor.
Kembali keawal, ketika kita menghitung Cos Phi pada instalsi dengan membandingkan P/S, sehinga kita mendapatkan besarnya kVAR yang dibutuhkan untuk perbaikan Faktor Daya (meningkatkan Cos Phi), kita hanya baru sampai pada mendapatkan nilai kVAR yang dibutuhkan. Lantas bagaimana jika ada harmonisa pada jaringan tersebut ?.
Disinilah kita harus mengetahui bagaimana harmonisa yang ada pada jaringan itu. Dengan menghitung dan menganalisa harmonisa pada sistim tersebut, barulah kita bisa menghitung berapa sebenarnya kVAR yang kita perlukan untuk perbaikan faktor Daya pada instalasi tersebut, sehingga dari sana didapatkan berapa spek tegangan untk kapasitor yang akan kita pasang, berapa besar filter yang dibutuhkan pada instalasi tersebut yang biasanya diserikan dengan kapasitor yang akan kita pasang.
Dilapangan sendri, instalasi filter ini bisa kita pecah, filter pasiv, filter aktif atau kombinasi keuanya (aktif-pasif). Dan umumnya Harmonic filter dan Kapasitor digunakan berdampinagn.
Mungkin demikian jawaban singkat saya, semoga membantu.
bantu menambahkan Pak.
Deletelebih singkatnya, Power Factor berbeda dengan cos phi.
Power Factor = KW/KVA
Cos Phi = cosinus sudut antara tegangan dan arus.
Power factor dipengaruhi oleh Harmonisa, sedangkan cos phi tidak.
arus harmonisa akan menambah nilai KVA sehingga Power Factor (KW/KVA) menjadi lebih kecil. sedangkan nilai cos phi nya tetap. pada jaringan dengan Harmonisa tinggi, bisa jadi cos phinya sudah 1, namun PF nya masih 0.8.
pada jaringan tanpa harmonisa, nilai PF akan sama dengan cos phi.
note: untuk PF regulator, walaupun disebut PF, namun prinsip kerjanya adalah deteksi cos phi
semoga bermanfaat,
nikisolusi.com
0812 8753 9969