Daya Listrik PLN : 1300Watt atau 1300VA?

Daya Listrik PLN : 1300Watt atau 1300VA?

Salah satu hal yang menarik untuk dibahas adalah pengertian mengenai daya listrik PLN. Ada beberapa pertanyaan seperti ini : “Listrik PLN di rumah saya 1300Watt, mengapa…dst”. Dan selalu kita koreksi dengan 1300VA. Perbedaannya adalah satuan VA dan Watt. Apa perbedaannya dan mengapa digunakan satuan VA?

Pembahasannya kita mulai dari teori dasar listrik mengenai daya. Daya listrik merupakan jumlah energi yang digunakan untuk melakukan kerja atau usaha. Dalam sistem listrik arus bolak-balik, dikenal adanya 3 jenis daya yaitu :

• Daya Nyata (simbol : S; satuan : VA (Volt Ampere))
• Daya Aktif (symbol : P; satuan : W (Watt))
• Daya Reaktif (symbol : Q; satuan : VAR (Volt Ampere Reaktif))

Daya Aktif adalah daya yang digunakan untuk energi kerja sebenarnya. Daya inilah yang dikonversikan menjadi energi tenaga (mekanik), cahaya atau panas. Satuan daya aktif adalah Watt.

Daya Reaktif adalah daya yang digunakan untuk pembangkitan fluks magnetik atau medan magnet. Satuannya adalah VAR. Contoh peralatan listrik yang memerlukan daya reaktif adalah motor listrik atau dinamo, trafo, ballast lampu yang konvensional dan peralatan listrik lain yang menggunakan proses induksi listrik lilitan untuk operasinya.

Daya Nyata dengan satuan VA adalah total perkalian antara arus dan tegangan pada suatu jaringan listrik atau penjumlahan dengan metode trigonometri dari daya aktif dan reaktif dalam segitiga daya.

Hubungan antara ketiga jenis daya ini digambarkan dalam segitiga daya.

                 Gambar Segitiga Daya Listrik

Sekarang kita lihat rumus yang menghubungkan ketiga daya tersebut . Rumus untuk daya nyata adalah perkalian antara arus dan tegangan, yaitu :

S=V.I

Dimana :
S = Daya Nyata (VA)
V = Voltage / Tegangan (Volt)
I = Arus (Ampere)

Sedangkan hubungan antara daya nyata dan daya aktif dapat dihitung dengan rumus trigonometri sebagai berikut:

Cos φ=P/S

P=S x Cosφ

P=V x I x Cos φ

Dimana :
P = Daya Aktif (Watt)
S = Daya Nyata (VA)

Dengan rumus segitiga phytagoras dapat juga dituliskan :

S=√(P^2+Q^2 )

Cos ϕ adalah perbandingan antara daya aktif (P) dan daya nyata (S) dan dikenal dengan faktor daya listrik (PF : Power Factor). Nilai Cos ϕ yang digunakan PLN adalah sebesar 0.8.

Itu teori listriknya, bagaimana dengan aplikasinya untuk instalasi listrik perumahan?

Daya nyata (S) dengan satuan VA digunakan untuk perhitungan besarnya daya listrik terpasang dari PLN di rumah pelanggan. Hal ini karena PLN hanya memasang MCB sebagai pembatas daya listrik pada kWh-meter. Contohnya pada suatu rumah dipasang MCB 6A dengan tegangan 220V maka daya terpasang pelanggan tersebut adalah 6A x 220V = 1320VA atau dibulatkan 1300VA.

Daya listrik terpasang PLN yang lainnya (yang paling umum) adalah 450VA, 900VA, 2200VA, 3500VA, 4400VA.

Daya aktif (P) dengan satuan Watt digunakan untuk mengetahui berapa daya listrik yang bisa digunakan untuk peralatan listrik oleh konsumen. Dari rumus daya aktif diatas maka dari besarnya daya terpasang 1300VA tersebut bisa dihitung daya aktifnya.

Dengan Cos ϕ sebesar 0.8 maka dengan daya terpasang 1300VA, daya aktifnya (P) sebesar 6A x 220V x 0.8 = 1056 Watt.

Apa artinya 1300VA dan 1056Watt?

Setiap peralatan listrik di rumah sebenarnya hanya mencantumkan nilai daya listrik dalam Watt, yang merupakan daya aktif. contohnya mesin jetpump 150Watt, lampu TL 20Watt, AC 300Watt dan lain-lain. Bila semua peralatan listrik tersebut dipakai, maka total maksimum daya yang mampu disediakan hanya 1056Watt (bila rumah tersebut berlangganan listrik 1300VA).

Dalam nilai 1300VA (S) dan 1056Watt (P), terdapat daya reaktif (Q). Perhitungan secara trigometri, dengan faktor daya sebesar 0.8 akan menghasilkan nilai Q = 792VAR. Daya reaktif ini digunakan untuk pembangkitan medan magnet pada peralatan listrik yang bersifat induksi seperti mesin air, kipas angin, ballast lampu, AC dll.

Contoh, pada mesin air tertulis dayanya 150Watt, maka daya 150 Watt tersebut akan dikonversikan oleh motor listrik / dinamo mesin air menjadi tenaga. Untuk menghasilkan daya kerja 150Watt tersebut, mesin air akan menyerap daya nyata sebesar 150Watt/0.8 = 187,5VA. Daya reaktif sebesar 112.5VAR digunakan untuk pembangkitan medan magnet pada motor listrik.

Bagaimana perhitungan daya listrik oleh PLN?

Untuk pelanggan perumahan, hanya penggunaan daya aktif dalam satuan watt yang dihitung oleh PLN. Karena itu alat pengukurnya disebut kWh-meter (kiloWatt Hour meter). Besarnya daya reaktif tidak dihitung karena faktor daya untuk listrik perumahan masih ditoleransi dalam angka 0.8. Berbeda dengan listrik industry dimana terpasang kVARh-meter (Kilo-VAR hour meter) untuk menghitung besarnya pemakaian daya reaktif, dimana jika penggunaannya melebihi batas maka akan kena pinalti oleh PLN.

Apa pentingnya kita mengetahui perbedaan antara daya listrik dalam Watt dan VA?

Misalkan kita mempunyai peralatan listrik dengan total daya 1200Watt, maka besarnya daya listrik PLN tidak akan cukup dengan 1300VA (rating MCB 6A). Dengan faktor daya 0.8 maka akan didapat daya nyata sebesar 1200/0.8 = 1500VA. Sehingga daya listrik PLN yang terdekat adalah 2200VA (sesuai dengan rating MCB-nya yaitu 10A). Dari angka 2200VA maka selanjutnya kita bisa menentukan besarnya kapasitas instalasi listrik, terutama kabel listrik, minimal adalah 10A atau 2200VA.

Jadi satuan Watt lebih digunakan untuk menghitung besarnya penggunaan daya listrik pada peralatan dan satuan VA digunakan untuk menghitung kapasitas terpasang instalasi listrik, mulai dari MCB dan penghantarnya.

Tentunya masih ada lagi pertanyaan selanjutnya : Apakah angka faktor daya sebesar 0.8 bisa berubah? Dan apakah pengaruh daya reaktif bisa merugikan? Kita akan bahas pada artikel selanjutnya. Mudah-mudahan artikel yang singkat ini bisa mencerahkan dan bermanfaat.

Salam,

Air

“Air, jika dibiarkan terus akan menggenang, tanpa aliran, lama-lama akan menjadi sarang penyakit. Demikian juga udara, jika dibiarkan berhenti, tak brhembus, tentu akan menimbulkan kepengapan dan akhirnya merusak pernafasan. Jadi semua harus bergerak. Tidak boleh ada yang diam”.

Transformator

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang Masalah

Dalam kaitannya dengan rangkaian elektronika, transformator pada dasarnya dapat dipandang sebagai sebuah perangkat yang berfungsi mengubah komponen elektromagnet yang dapat mengubah taraf suatu tegangan AC ke taraf yang lain.

 Karena dalam rangkaian listrik terdapat arus AC dan DC, maka dalam penerapannya dalam kehidupan sehari-hari kedua arus tersebut sering terhubungkan dalam alat-alat elektronik yang ada dalam kehidupan kita. Karena hal itulah maka dibuatlah sebuah komponen elektronik yang dapat menghubungkan kedua arus tersebut, yaitu Transformator (Trafo).

Oleh karena itu berdasarkan hal yang dikemukakan di atas,  penulis akan mencoba untuk memecahkan pengertian secara rinci dari transformator yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari, dalam bentuk makalah bahwa sejauh mana eksperimen yang dicapai dengan judul, ”Transformator”.

B.     Tujuan Penulisan

Tujuan dalam penulisan makalah ini adalah untuk menambah pengetahuan tentang TRANSFORMATOR dan diharapkan bermanfaat bagi kita semua dalam meningkatkan pengetahuan di pelajaran Elektronika Analog.

C.    Metode Penulisan

Dalam metode penulisan disini, penulis mempergunakan metode Studi Pustaka. Dalam metode ini penulis membaca buku-buku yang berkaitan denga penulisan makalah ini dan mencari literatur dengan metode searching.

D.    Hipotesis

Hipotesis yang digunakan oleh penulis di dalam makalah ini beranggapan bahwa “Transformator sebuah perangkat yang berfungsi mengubah komponen elektromagnet yang dapat mengubah taraf suatu tegangan AC ke taraf yang lain”.

BAB II

LANDASAN TEORI

1)      Pengertian Transformator

Transformator (trafo) adalah alat yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan bolak-balik (AC). Transformator terdiri dari 3 komponen pokok yaitu: kumparan pertama (primer) yang bertindak sebagai input, kumparan kedua (skunder) yang bertindak sebagai output, dan inti besi yang berfungsi untuk memperkuat medan magnet yang dihasilkan.

Bagian-Bagian Transformator

                            

Contoh Transformator                                                  Lambang Transformator

Transformator bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Tegangan masukan bolak-balik yang membentangi primer menimbulkan fluks magnet yang idealnya semua bersambung dengan lilitan sekunder. Fluks bolak-balik ini menginduksikan GGL dalam lilitan sekunder. Jika efisiensi sempurna, semua daya pada lilitan primer akan dilimpahkan ke lilitan sekunder.

2)      Cara Kerja dan Fungsi Tiap-tiap Bagian Transformator

Suatu transformator terdiri atas beberapa bagian yang mempunyai fungsi masing-masing:

v  Bagian Utama

a)      Inti besi

Inti besi berfungsi untuk mempermudah jalan fluksi, yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melalui kumparan. Dibuat dari lempengan-lempengan besi tipis yang berisolasi, untuk mengurangi panas (sebagai rugi-rugi besi) yang ditimbulkan oleh “Eddy Current”.

b)      Kumparan trafo

Beberapa lilitan kawat berisolasi membentuk suatu kumparan. Kumparan tersebut diisolasi baik terhadap inti besi maupun terhadap kumparan lain dengan isolasi padat seperti karton, pertinax dan lain-lain.

Umumnya pada trafo terdapat kumparan primer dan sekunder. Bila kumparan primer dihubungkan dengan tegangan/arus bolak-balik maka pada kumparan tersebut timbul fluksi yang menginduksikan tegangan, bila pada rangkaian sekunder ditutup (rangkaian beban) maka akan mengalir arus pada kumparan ini. Jadi kumparan sebagai alat transformasi tegangan dan arus.

c)      Kumparan tertier

Kumparan tertier diperlukan untuk memperoleh tegangan tertier atau untuk kebutuhan lain. Untuk kedua keperluan tersebut, kumparan tertier selalu dihubungkan delta. Kumparan tertier sering dipergunakan juga untuk penyambungan peralatan bantu seperti kondensator synchrone, kapasitor shunt dan reactor shunt, namun demikian tidak semua trafo daya mempunyai kumparan tertier.

d)     Minyak trafo

Sebagian besar trafo tenaga kumparan-kumparan dan intinya direndam dalam minyak-trafo, terutama trafo-trafo tenaga yang berkapasitas besar, karena minyak trafo mempunyai sifat sebagai media pemindah panas (disirkulasi) dan bersifat pula sebagai isolasi (daya tegangan tembus tinggi) sehingga berfungsi sebagai media pendingin dan isolasi.

Untuk itu minyak trafo harus memenuhi persyaratan sebagai berikut:

-   kekuatan isolasi tinggi 

-   penyalur panas yang baikberat jenis yang kecil, sehingga partikel-partikel dalam minyak dapat mengendap dengan cepat 

-   viskositas yang rendah agar lebih mudah bersirkulasi dan kemampuan pendinginan menjadi lebih baik 

-   titik nyala yang tinggi, tidak mudah menguap yang dapat membahayakan 

-   tidak merusak bahan isolasi padat 

-   sifat kimia yang stabil.

e)      Bushing

Hubungan antara kumparan trafo ke jaringan luar melalui sebuah busing yaitu sebuah konduktor yang diselubungi oleh isolator, yang sekaligus berfungsi sebagai penyekat antara konduktor tersebut denga tangki trafo.

f)       Tangki dan Konservator

Pada umumnya bagian-bagian dari trafo yang terendam minyak trafo berada (ditempatkan) dalam tangki. Untuk menampung pemuaian minyak trafo, tangki dilengkapi dengan konservator.

v  Peralatan Bantu

a)      Pendingin

Pada inti besi dan kumparan-kumparan akan timbul panas akibat rugi-rugi besi dan rugi-rugi tembaga. Bila panas tersebut mengakibatkan kenaikan suhu yang berlebihan, akan merusak isolasi di dalam trafo, maka untuk mengurangi kenaikan suhu yang berlebihan tersebut trafo perlu dilengkapi dengan sistem pendingin untuk menyalurkan panas keluar trafo.

Media yang digunakan pada sistem pendingin dapat berupa: Udara/gas, minyak dan air. Pengalirannya (sirkulasi) dapat dengan cara : 

-   Alamiah (natural) 

-   Tekanan/paksaan (forced). 

Macam-macam dan sistem pendingin trafo berdasarkan media dan cara pengalirannya dapat diklasifikasikan seperti berikut :

·      Tap Changer (perubah tap)

Tap Changer adalah perubah perbandingan transformator untuk mendapatkan tegangan operasi sekunder sesuai yang diinginkan dari tegangan jaringan/primer yang berubah-ubah. Tap changer dapat dilakukan baik dalam keadaan berbeban (on-load) atau dalam keadaan tak berbeban (off load), tergantung jenisnya.

·      Alat pernapasan

Karena pengaruh naik turunnya beban trafo maupun suhu udara luar, maka suhu minyakpun akan berubah-ubah mengikuti keadaan tersebut. Bila suhu minyak tinggi, minyak akan memuai dan mendesak udara di atas permukaan minyak keluar dari dalam tangki, sebaliknya bila suhu minyak turun, minyak menyusut maka udara luar akan masuk ke dalam tangki.

Kedua proses di atas disebut pernapasan trafo. Permukaan minyak trafo akan selalu bersinggungan dengan udara luar yang menurunkan nilai tegangan tembus minyak trafo, maka untuk mencegah hal tersebut, pada ujung pipa penghubung udara luar dilengkapi tabung berisi kristal zat hygroskopis.

·      Indikator

Untuk mengawasi selama trafo beroperasi, maka perlu adanya indicator pada trafo sebagai berikut:

-   indikator suhu minyak 

-   indikator permukaan minyak 

-   indikator sistem pendingin 

-   indikator kedudukan tap 

-   dan sebagainya.

v  Peralatan Proteksi

a)      Rele Bucholz

Rele Bucholz adalah rele alat/rele untuk mendeteksi dan mengamankan terhadap gangguan di dalam trafo yang menimbulkan gas. Gas yang timbul diakibatkan oleh:

-   Hubung singkat antar lilitan pada/dalam phasa 

-   Hubung singkat antar phasa 

-   Hubung singkat antar phasa ke tanah 

-   Busur api listrik antar laminasi 

-   Busur api listrik karena kontak yang kurang baik. 

b)      Pengaman tekanan lebih 

Alat ini berupa membran yang dibuat dari kaca, plastik, tembaga atau katup berpegas, berfungsi sebagai pengaman tangki trafo terhadap kenaikan tekan gas yang timbul di dalam tangki yang akan pecah pada tekanan tertentu dan kekuatannya lebih rendah dari kakuatan tangi trafo.

c)      Rele tekanan lebih

Rele ini berfungsi hampir sama seperti rele Bucholz, yakni mengamankan terhadap gangguan di dalam trafo. Bedanya rele ini hanya bekerja oleh kenaikan tekanan gas yang tiba-tiba dan langsung mentripkan P.M.T.

d)     Rele diferensial

Berfungsi mengamankan trafo dari gangguan di dalam trafo antara lain flash over antara kumparan dengan kumparan atau kumparan dengan tangki atau belitan dengan belitan di dalam kumparan ataupun beda kumparan.

e)      Rele arus lebih

Befungsi mengamankan trafo arus yang melebihi dari arus yang diperkenankan lewat dari trafo terseut dan arus lebih ini dapat terjadi oleh karena beban lebih atau gangguan hubung singkat.

f)       Rele tangki tanah

Berfungsi untuk mengamankan trafo bila ada hubung singkat antara bagian yang bertegangan dengan bagian yang tidak bertegangan pada trafo.

g)      Rele hubung tanah

Berfungsi untuk mengamankan trafo apabila terjadi gangguan hubungan singkat satu phasa ke tanah.

h)      Rele termis

Berfungsi untuk mencegah/mengamankan trafo dari kerusakan isolasi kumparan, akibat adanya panas lebih yang ditimbulkan oleh arus lebih. Besaran yang diukur di dalam rele ini adalah kenaikan temperatur.

3)      Jenis-jenis Transformator

Ø  Step-Up

lambang transformator step-up

Transformator step-up adalah transformator yang memiliki lilitan sekunder lebih banyak daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penaik tegangan. Transformator ini biasa ditemui pada pembangkit tenaga listrik sebagai penaik tegangan yang dihasilkan generator menjadi tegangan tinggi yang digunakan dalam transmisi jarak jauh.

Ø  Step-Down

skema transformator step-down

Transformator step-down memiliki lilitan sekunder lebih sedikit daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penurun tegangan. Transformator jenis ini sangat mudah ditemui, terutama dalam adaptor AC-DC.

Ø  Autotransformator

skema autotransformator

Transformator jenis ini hanya terdiri dari satu lilitan yang berlanjut secara listrik, dengan sadapan tengah. Dalam transformator ini, sebagian lilitan primer juga merupakan lilitan sekunder. Fasa arus dalam lilitan sekunder selalu berlawanan dengan arus primer, sehingga untuk tarif daya yang sama lilitan sekunder bisa dibuat dengan kawat yang lebih tipis dibandingkan transformator biasa. Keuntungan dari autotransformator adalah ukuran fisiknya yang kecil dan kerugian yang lebih rendah daripada jenis dua lilitan. Tetapi transformator jenis ini tidak dapat memberikan isolasi secara listrik antara lilitan primer dengan lilitan sekunder.

Selain itu, autotransformator tidak dapat digunakan sebagai penaik tegangan lebih dari beberapa kali lipat (biasanya tidak lebih dari 1,5 kali).

Ø  AutoTransformatro Variabel

skema autotransformator variabel

Autotransformator variabel sebenarnya adalah autotransformator biasa yang sadapan tengahnya bisa diubah-ubah, memberikan perbandingan lilitan primer-sekunder yang berubah-ubah.

Ø  Transformatro Isolasi

Transformator isolasi memiliki lilitan sekunder yang berjumlah sama dengan lilitan primer, sehingga tegangan sekunder sama dengan tegangan primer. Tetapi pada beberapa desain, gulungan sekunder dibuat sedikit lebih banyak untuk mengkompensasi kerugian. Transformator seperti ini berfungsi sebagai isolasi antara dua kalang. Untuk penerapan audio transformator jenis ini telah banyak digantikan oleh kopling kapasitor.

Ø  Transformator Pulsa

Transformator pulsa adalah transformator yang didesain khusus untuk memberikan keluaran gelombang pulsa. Transformator jenis ini menggunakan material inti yang cepat jenuh sehingga setelah arus primer mencapai titik tertentu, fluks magnet berhenti berubah. Karena GGL induksi pada lilitan sekunder hanya terbentuk jika terjadi perubahan fluks magnet, transformator hanya memberikan keluaran saat inti tidak jenuh, yaitu saat arus pada lilitan primer berbalik arah.

Ø  Transformator Tiga Fasa

Transformator tiga fasa sebenarnya adalah tiga transformator yang dihubungkan secara khusus satu sama lain. Lilitan primer biasanya dihubungkan secara bintang (Y) dan lilitan sekunder dihubungkan secara delta (Δ).

4)      Kerugian dalam Transformator

Perhitungan diatas hanya berlaku apabila kopling primer-sekunder sempurna dan tidak ada kerugian, tetapi dalam praktek terjadi beberapa kerugian yaitu:

Kerugian tembaga.

Kerugian  dalam lilitan tembaga yang disebabkan oleh resistansi tembaga dan arus listrik mengalirinya.

Kerugian kopling.

Kerugian yang terjadi karena kopling primer-sekunder tidak sempurna, sehingga tidak semua fluks magnet yang diinduksikan primer memotong lilitan sekunder. Kerugian ini dapat dikurangi dengan menggulung lilitan secara berlapis-lapis antara primer dan sekunder.

Kerugian kapasitas liar.

Kerugian yang disebabkan oleh kapasitas liar yang terdapat pada lilitan-lilitan transformator. Kerugian ini sangat mempengaruhi efisiensi transformator untuk frekuensi tinggi. Kerugian ini dapat dikurangi dengan menggulung lilitan primer dan sekunder secara semi-acak (bank winding).

Kerugian histeresis.

Kerugian yang terjadi ketika arus primer AC berbalik arah. Disebabkan karena inti transformator tidak dapat mengubah arah fluks magnetnya dengan seketika. Kerugian ini dapat dikurangi dengan menggunakan material inti reluktansi rendah.

Kerugian efek kulit.

Sebagaimana konduktor lain yang dialiri arus bolak-balik, arus cenderung untuk mengalir pada permukaan konduktor. Hal ini memperbesar kerugian kapasitas dan juga menambah resistansi relatif lilitan. Kerugian ini dapat dikurang dengan menggunakan kawat Litz, yaitu kawat yang terdiri dari beberapa kawat kecil yang saling terisolasi. Untuk frekuensi radio digunakan kawat geronggong atau lembaran tipis tembaga sebagai ganti kawat biasa.

Kerugian arus eddy (arus olak).

Kerugian yang disebabkan oleh GGL masukan yang menimbulkan arus dalam inti magnet yang melawan perubahan fluks magnet yang membangkitkan GGL. Karena adanya fluks magnet yang berubah-ubah, terjadi olakan fluks magnet pada material inti. Kerugian ini berkurang kalau digunakan inti berlapis-lapisan.

BAB III

KESIMPULAN

Kesimpulan yang dapat di ambil adalah, bahwa transformator merupakan komponen elektronik yang berfungsi untuk menyalurkan tenaga/ daya listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya (mentransformasikan tegangan). Sebuah transformator terdiri dari dua atau lebih lilitan yang saling dikaitkan medan magnet bersama.

Transformator bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Tegangan masukan bolak-balik yang membentangi primer menimbulkan fluks magnet yang idealnya semua bersambung dengan lilitan sekunder. Fluks bolak-balik ini menginduksikan GGL dalam lilitan sekunder. Jika efisiensi sempurna, semua daya pada lilitan primer akan dilimpahkan ke lilitan sekunder.