Panduan Akurat Menghitung Ukuran Bank Kapasitor (µF & kVAR) untuk Peningkatan Faktor Daya

Cara Menentukan Nilai Bank Kapasitor yang Tepat dalam kVAR dan Mikrofarad untuk Koreksi Faktor Daya – 3 Metode

Seperti yang kami terima banyak email dan pesan dari pembuat untuk membuat tutorial langkah demi langkah yang menunjukkan cara menghitung ukuran bank kapasitor yang tepat dalam kVAR dan mikrofarad untuk koreksi dan peningkatan faktor daya baik dalam rangkaian satu fase dan tiga fase.

Artikel ini akan menunjukkan cara menemukan ukuran bank kapasitor yang tepat baik dalam Mikrofarad dan kVAR untuk meningkatkan P.F yang ada yaitu “lagging” ke P.F target yaitu “desired” karena faktor daya yang dikoreksi memiliki banyak keuntungan. Di bawah, kami menunjukkan tiga metode berbeda dengan contoh yang diselesaikan untuk menentukan nilai kapasitansi yang tepat dari sebuah kapasitor untuk koreksi P.F.

 

Sekarang mari kita mulai dan pertimbangkan contoh-contoh berikut…

Cara Menghitung Nilai Kapasitor dalam kVAR?

Contoh: 1

Motor Induksi 3 Fase, 5 kW memiliki P.F (Power factor) 0.75 lagging. Berapa ukuran Kapasitor dalam kVAR yang diperlukan untuk meningkatkan P.F (Power Factor) menjadi 0.90?

Solusi #1 (Metode Sederhana menggunakan Multiplier Tabel)

Input Motor = 5kW

Dari Tabel, Multiplier untuk meningkatkan PF dari 0.75 ke 0.90 adalah 0.398

Kapasitor kVAR yang diperlukan untuk meningkatkan P.F dari 0.75 ke 0.90

Kapasitor kVAR yang diperlukan = kW x Tabel 1 Multiplier dari 0.75 dan 0.90

= 5kW x 0.398

= 1.99 kVAR

Dan Rating Kapasitor yang terhubung di setiap Fase

= 1.99kVAR / 3

= 0.663 kVAR

Solusi # 2 (Metode Perhitungan Klasik)

Input motor = P = 5 kW

P.F Asli = Cosθ₁ = 0.75

P.F Akhir = Cosθ₂ = 0.90

θ₁ = Cos^-1 = (0.75) = 41°.41; Tan θ₁ = Tan (41°.41) = 0.8819

θ₂ = Cos^-1 = (0.90) = 25°.84; Tan θ₂ = Tan (25°.50) = 0.4843

Kapasitor kVAR yang diperlukan untuk meningkatkan P.F dari 0.75 ke 0.90

Kapasitor kVAR yang diperlukan = P (Tan θ₁ – Tan θ₂)

= 5kW (0.8819 – 0.4843)

= 1.99 kVAR

Dan Rating Kapasitor yang terhubung di setiap Fase

1.99 kVAR / 3 = 0.663 kVAR

Catatan: Tabel untuk Pengukuran Kapasitor dalam kVAr dan mikrofarad untuk Koreksi PF

Tabel berikut (yang diberikan di akhir tulisan ini) telah disiapkan untuk menyederhanakan perhitungan kVAR untuk peningkatan faktor daya. Ukuran kapasitor dalam kVAR adalah kW dikalikan dengan faktor dalam tabel untuk meningkatkan dari faktor daya yang ada ke faktor daya yang diusulkan. Periksa contoh-contoh yang diselesaikan lainnya di bawah ini.

Contoh 2:

Alternator menyuplai beban 650 kW pada P.F (Power factor) 0.65. Berapa ukuran Kapasitor dalam kVAR yang diperlukan untuk meningkatkan P.F (Power Factor) ke unity (1)? Dan berapa kW lebih banyak yang dapat disuplai alternator untuk pemuatan kVA yang sama saat P.F ditingkatkan.

Solusi #1 (Metode Tabel Sederhana menggunakan Multiplier Tabel)

kW yang disuplai = 650 kW

Dari Tabel 1, Multiplier untuk meningkatkan PF dari 0.65 ke unity (1) adalah 1.169

Kapasitor kVAR yang diperlukan untuk meningkatkan P.F dari 0.65 ke unity (1).

Kapasitor kVAR yang diperlukan = kW x Tabel 1 Multiplier dari 0.65 dan 1.0

= 650kW x 1.169

= 759.85 kVAR

Kita ketahui bahwa P.F = Cosθ = kW/kVA . . . atau

kVA = kW / Cosθ

= 650/0.65 = 1000 kVA

Saat Power Factor ditingkatkan ke unity (1)

Jumlah kW = kVA x Cosθ

= 1000 x 1 = 1000kW

Maka daya yang ditingkatkan yang disuplai oleh Alternator

1000kW – 650kW = 350kW

Solusi # 2 (Metode Perhitungan Klasik)

kW yang disuplai = 650 kW

P.F Asli = Cosθ₁ = 0.65

P.F Akhir = Cosθ₂ = 1

θ₁ = Cos^-1 = (0.65) = 49°.45; Tan θ₁ = Tan (41°.24) = 1.169

θ₂ = Cos^-1 = (1) = 0°; Tan θ₂ = Tan (0°) = 0

Kapasitor kVAR yang diperlukan untuk meningkatkan P.F dari 0.75 ke 0.90

Kapasitor kVAR yang diperlukan = P (Tan θ₁ – Tan θ₂)

= 650kW (1.169– 0)

= 759.85 kVAR

Cara Menghitung Nilai Kapasitor dalam Mikrofarad & kVAR?

Metode berikut menunjukkan bagaimana menentukan nilai bank kapasitor yang diperlukan baik dalam kVAR dan Mikro-Farads. Selain itu, contoh yang diselesaikan juga menunjukkan bagaimana mengonversi kapasitas kapasitor dalam mikrofarad ke kVAR dan kVAR ke mikrofarad untuk P.F. Dengan cara ini, bank kapasitor yang tepat dapat dipasang secara paralel di sisi beban setiap fase untuk mendapatkan faktor daya yang diinginkan.

Contoh: 3

Motor satu fase 500 volt 60 c/s mengambil arus beban penuh 50 amp pada P.F 0.86 lagging. Faktor daya motor harus ditingkatkan menjadi 0.94 dengan menghubungkan bank kapasitor di melintasi. Hitung kapasitas kapasitor yang diperlukan baik dalam kVAR dan μ-Farads?

Solusi:

(1) Untuk menemukan kapasitas Kapasitansi yang diperlukan dalam kVAR untuk meningkatkan P.F dari 0.86 ke 0.94 (Dua Metode)

Solusi #1 (Metode Tabel)

Input Motor = P = V x I x Cosθ

= 500V x 50A x 0.86

= 21.5kW

Dari Tabel, Multiplier untuk meningkatkan PF dari 0.86 ke 0.94 adalah 0.230

Kapasitor kVAR yang diperlukan untuk meningkatkan P.F dari 0.86 ke 0.94

Kapasitor kVAR yang diperlukan = kW x Tabel Multiplier dari 0.86 dan 0.94

= 21.5kW x 0.230

= 4.9 kVAR

Solusi # 2 (Metode Perhitungan)

Input Motor = P = V x I x Cosθ

= 500V x 50A x 0.86

= 21.5kW

P.F sebenarnya atau yang ada = Cosθ₁ = 0.86

P.F yang diperlukan atau target = Cosθ₂ = 0.94

θ₁ = Cos^-1 = (0.86) = 30.68°; Tan θ₁ = Tan (30.68°) = 0.593

θ₂ = Cos^-1 = (0.95) = 19.94°; Tan θ₂ = Tan (19.94°) = 0.363

Kapasitor kVAR yang diperlukan untuk meningkatkan P.F dari 0.86 ke 0.95

Kapasitor kVAR yang diperlukan = P dalam kW (Tan θ₁ – Tan θ₂)

= 21.5kW (0.593 – 0.363)

= 4.954 kVAR

(2) Untuk menemukan kapasitas Kapasitansi yang diperlukan dalam Farad untuk meningkatkan P.F dari 0.86 ke 0.97 (Dua Metode)

Solusi #1 (Metode Tabel)

Kami telah menghitung Kapasitas Kapasitor yang diperlukan dalam kVAR, jadi kami dapat dengan mudah mengonversinya ke Farad dengan menggunakan rumus sederhana ini

Kapasitas Kapasitor yang diperlukan dalam Farad/Mikrofarad

• C = kVAR / (2π x f x V²) dalam Farad
• C = kVAR x 10⁹ / (2π x f x V²) dalam Mikrofarad

Memasukkan Nilai ke dalam rumus di atas

= (4.954 kVAR) / (2 x π x 60Hz x 500²V)

= 52.56 μF

Solusi # 2 (Metode Perhitungan)

kVAR = 4.954 … (i)

Kita ketahui bahwa;

I_C = V / X_C

Dimana X_C = 1 / 2π x f x C

I_C = V / (1 / 2π x f x C)

I_C = V x 2π x f x C

= (500V) x 2π x (60Hz) x C

I_C = 188495.5 x C

Dan,

kVAR = (V x I_C) / 1000 … [kVAR = ( V x I) / 1000 ]

= 500V x 188495.5 x C

I_C = 94247750 x C … (ii)

Menyamakan Persamaan (i) & (ii), kita dapatkan,

94247750 x C = 4.954 kVAR x C

C = 4.954 kVAR / 94247750

C = 78.2 μF

Contoh 4

Nilai Kapasitansi berapa yang harus dihubungkan secara paralel dengan beban yang menarik 1kW pada 70% faktor daya lagging dari Sumber 208V, 60Hz untuk meningkatkan faktor daya keseluruhan menjadi 91%.

Solusi:

Anda dapat menggunakan metode Tabel atau Metode Perhitungan Sederhana untuk menemukan nilai Kapasitansi yang diperlukan dalam Farad atau kVAR untuk meningkatkan Power factor dari 0.71 ke 0.97. Jadi Kami menggunakan metode tabel dalam kasus ini.

P = 1000W

Power factor sebenarnya = Cosθ₁ = 0.71

Power factor yang diinginkan = Cosθ₂ = 0.97

Dari Tabel, Multiplier untuk meningkatkan PF dari 0.71 ke 0.97 adalah 0.741

Kapasitor kVAR yang diperlukan untuk meningkatkan P.F dari 0.71 ke 0.97

Kapasitor kVAR yang diperlukan = kW x Tabel Multiplier dari 0.71 dan 0.97

= 1kW x 0.741

= 741 VAR atau 0.741 kVAR (Nilai Kapasitansi yang diperlukan dalam kVAR)

Arus di Kapasitor =

I_C = Q_C / V

= 741kVAR / 208V

= 3.56A

Dan

X_C = V / I_C

= 208V / 3.76 = 58.42Ω

C = 1/ (2π x f x X_C)

C = 1 (2π x 60Hz x 58.42Ω)

C = 45.4 μF (Nilai Kapasitansi yang diperlukan dalam Farad)

Konversi Kapasitor kVAR ke μ-Farad & μ-Farad ke kVAR

Rumus berikut digunakan untuk menghitung dan mengonversi kapasitor kVAR ke Farads dan Sebaliknya.

Kapasitor yang diperlukan dalam kVAR

Konversi Kapasitor Farads & Mikrofarads ke VAR, kVAR dan MVAR.

• VAR = C x 2π x f x V²x 10^-6 … VAR
• VAR = C dalam μF x f x V² / (159.155 x 10³) … dalam VAR
• kVAR = C x 2π x f x V² x 10^-9 … dalam kVAR
• kVAR = C dalam μF x f x V² ÷ (159.155 x 10⁶) … dalam kVAR
• MVAR = C x 2π x f x V² x 10^-12 … dalam MVAR
• MVAR = C dalam μF x f x V² ÷ (159.155 x 10⁹) … dalam MVAR

Kapasitor yang diperlukan dalam Farads/Mikrofarads.

Konversi Kapasitor kVAR ke Farads & Mikrofarads

• C = kVAR x 10³ / 2π x f x V² … dalam Farad
• C = 159.155 x Q dalam kVAR / f x V² … dalam Farad
• C = kVAR x 10⁹ / (2π x f x V²) … dalam Mikrofarad
• C = 159.155 x 10⁶ x Q dalam kVAR / f x V² … dalam Mikrofarad

Dimana:

• C = Kapasitansi dalam Mikrofarad
• Q = Daya Reaktif dalam Volt-Amp-Reactive
• f = Frekuensi dalam Hertz
• V = Tegangan dalam Volt

Hal yang Perlu Diketahui:

Berikut adalah rumus listrik penting yang digunakan dalam perhitungan peningkatan faktor daya.

Daya Aktif (P) dalam Watt:

• kW = kVA x Cosθ
• kW = HP x 0.746 atau (HP x 0.746) / Efisiensi … (HP = Horse Power Motor)
• kW = √ ( kVA² – kVAR²)
• kW = P = V x I Cosθ … (Satu Fase)
• kW = P = √3x V x I Cosθ … (Tiga Fase Garis ke Garis)
• kW = P = 3x V x I Cosθ … (Tiga Fase Garis ke Fase)

Daya Berasap (S) dalam VA:

• kVA = √(kW² + kVAR²)
• kVA = kW / Cosθ

Daya Reaktif (Q) dalam VA:

• kVAR = √(kVA² – kW²)
• kVAR = C x (2π x f x V²)

Power Factor (dari 0.1 sampai 1)

• Power Factor = Cosθ = P / V I … (Satu Fase)
• Power Factor = Cosθ = P / (√3x V x I) … (Tiga Fase Garis ke Garis)
• Power Factor = Cosθ = P / (3x V x I) … (Tiga Fase Garis ke Netral)
• Power Factor = Cosθ = kW / kVA … (Kedua Satu Fase & Tiga Fase)
• Power Factor = Cosθ = R/Z … (Resistensi / Impedansi)

Dan

• X_C = 1 / (2π x f x C) … (X_C = Reaktansi Kapasitif)
• I_C = V / X_C … (I = V / R)

Tulisan Terkait:

• Daya Aktif, Reaktif, Berasap & Kompleks

Kalkulator Pengukuran Bank Kapasitor & Koreksi PF

Jika kedua metode di atas terasa sedikit rumit (yang seharusnya tidak), Anda dapat menggunakan kalkulator online faktor daya kVAR dan mikrofarad berikut yang dibuat oleh tim kami untuk Anda.

• Kalkulator μ-Farad ke kVAR
• Kalkulator kVAR ke Farad
• Kalkulator Bank Kapasitor dalam kVAR & µF
• Kalkulator Koreksi Faktor Daya – Cara Mencari Kapasitor P.F dalam µF & kVAR?
• Cara Mengonversi Kapasitor μ-Farads ke kVAR dan Sebaliknya? Untuk Koreksi P.F

Grafik & Tabel Pengukuran Kapasitor untuk Koreksi Faktor Daya

Grafik koreksi faktor daya berikut dapat digunakan untuk dengan mudah menemukan ukuran bank kapasitor yang tepat untuk peningkatan faktor daya yang diinginkan. Contohnya, jika Anda perlu meningkatkan faktor daya yang ada dari 0.6 ke 0.98, cukup lihat multiplier untuk kedua angka dalam tabel yaitu 1.030. Kalikan angka ini dengan daya aktif yang ada dalam kW. Anda dapat menemukan daya nyata dengan mengalikan tegangan dengan arus dan faktor daya lagging yang ada yaitu P dalam Watt = Tegangan dalam volt x Arus dalam Amps x Cosθ₁. Dengan cara mudah ini, Anda akan menemukan nilai kapasitansi yang diperlukan dalam kVAR yang diperlukan untuk mendapatkan faktor daya yang diinginkan.

Berikut adalah tabel lengkap jika Anda perlu mengunduhnya sebagai referensi.

Tulisan Terkait

• Metode Peningkatan Faktor Daya dengan Keuntungan & Kerugiannya
• Cara menghitung nilai resistor untuk LED’s (dengan berbagai jenis rangkaian LED)
• Cara Menghitung Rating Transformator dalam kVA (1 Fase dan 3 Fase)?
• Cara Menghitung Tagihan Listrik Anda. Penjelasan Mudah dengan Kalkulator
• Cara Temukan Ukuran Kabel & Kawat yang Tepat untuk Instalasi Penyambungan Listrik (SI & Metrik)
• Cara Temukan Ukuran yang Tepat dari Circuit Breaker? Kalkulator & Contoh Breaker