Daya Listrik - Ir. Umar Muhammad, MT.

LOGO
Daya Listrik
UMAR MUHAMMAD,ST.,MT
PERTEMUAN IV
Daya Mekanis
 Sesuai dengan definisi kerja bahwa kerja
dilakukan sebagai gaya mengatasi tahanan/
hambatan,
 jika muatan 3000 pon (1 pon = 0,4536 Kg)
diangkat ke ketinggian 40 kaki, diperlukan
kerja 3000 x 40 atau 120.000 pon-kaki (1 kaki =
0,3048 m).
 disini tidak dikatakan mengenai waktu yang
diperlukan untuk mengangkat muatan, tetapi
hanya diperlukan kerja 120.000 pon-kaki.
Daya Mekanis
 Sebuah motor yang menggerakkan kerekan
muatan memerlukan 2 menit untuk menaikkan
beban, sedangkan motor kedua dapat
melakukan hal yang sama dalam ½ menit.
 Kerja yang dilakukan motor kedua empat kali
lebih cepat dari motor pertama atau
dikatakan bahwa motor kedua menghasilkan
daya (power) empat kali motor pertama
Daya Mekanis
 Maka, daya adalah laju melakukan kerja atau
Daya Mekanis
 Jika kerja dilakukan pada 33.000 pon-kaki
setiap menit,
 daya dalam satuan USCS adalah
1 daya-kuda( horsepower = hp )
Daya Mekanis
 Dalam contoh kerekan muatan, daya yang
diperlukan untuk menaikkan muatan dalam 2
menit adalah
 Daya kuda yang diperlukan dalam hal kedua
adalah
Daya Mekanis
 Sama halnya dalam satuan SI,
 jika kerja dilkukan pada laju 1 joule/sekon,
dayanya adalah 1 watt (W)
 yang merupakan satuan SI untuk daya mekanis
maupun listrik.
Daya Mekanis
 Perbedaan antara kerja, energy dan daya
merupakan hal penting.
 Kerja ??
 Energi ??
 Daya ??
Daya Mekanis
 Kerja adalah yang megatasi tahanan
 Energy adalah kemampuan melakukan kerja
 Daya adalah laju melakukan kerja atau laju
melakukan energy.
Daya Mekanis
 Satuan USCS untuk kerja dan energy = ponkaki (ft-lb)
 Satuan SI untuk kerja atau energy = joule (J)
 1 Joule = 0,737 pon-kaki
 Satuan USCS untuk daya = daya kuda =
horsepower (hp)
 Satuan SI untuk daya = watt (W)
 1 daya kuda = 746 watt
Daya Listrik
 Satuan daya listrik dalam USCS dan system
metric adalah watt.
 Dalam satuan SI satu watt didefinisikan
sebagai sesuatu yang sama dengan kerja yang
dilakukan pada laju 1 joule setiap sekon
 Watt juga didefinisikan sebagai energy yang
dikeluarkan atau kerja yang dilakukan setiap
sekon oleh arus 1 A yang tidak berubah yang
mengalir pada tegangan 1 Volt
Daya Listrik
Dimana :
P = daya, watt
I = Arus, ampere
V = tegangan, volt
Contoh:
Berapakah daya yang digunakan oleh lampu listrik
yang mengalirkan 2,5 A dari jala-jala 220 V ?
Daya Listrik
 P=IV
 P = 2,5 x 220 = 550 watt
Daya Listrik
 Kenyataan bahwa watt adalah satuan daya
 atau satuan daya laju melakukan kerja tidak
dapat terlalu ditekankan.
 Perlu diingat bahwa arus dalam ampere adalah
laju aliran listrik atau sama dengan jumlah
coulomb setiap sekon
Daya Listrik
 Oleh sebab itu rumus daya dapat ditulis sebagai
berikut :
 watt adalah ukuran laju muatan listrik bergerak
melalui suatu perbedaan potensial.
 Dari hukum Ohm V = IR, harga V ini dapat
disubtitusikan kedalam persamaan (P = IV)
sehingga diperoleh rumus daya lainnya yang
bermanfaat :
Daya Listrik
Berapakah daya yang digunakan dalam tahanan geser medan generator 90
ohm jika arus medannya
adalah 3 A ?
Daya Listrik
 Rumus daya ketiga dapat diturunkan dari
kenyataan bahwa I = V/R oleh hokum ohm.
Subtitusikan ke dalam persamaan ( P = IV)
 Berapakah daya yang digunakan oleh pemanas
listrik 25 ohm jika diberi tegangan 220 V ?
Daya Listrik
 Seperti yang digambarkan dalam contoh di atas,




persamaan (P = IV) digunakan untuk mencari daya
dalam rangkaian jika arus dan tegangan diketahui,
Persamaan
digunakan jika arus dan tahanan
diketahui
dan Persamaan
jika tegangan dan tahanan
diketahui.
Oleh karena watt adalah satuan yang kecil, kerapkali
digunakan satuan yang lebih besar yaitu kilowatt
(kW).
Satu kilowatt sama dengan 1000 watt.
Daya Listrik
 Perhitungan yang berkaitan dengan mesin
listrik kerapkali melibatkan satuan daya listrik
(watt) dalam satuan mekanis (horsepower).
Satu horsepower (daya kuda) sama
dengan 746 watt.
 Maka untuk mengubah daya dalam watt
menjadi daya dalam daya kuda, perlu membagi
jumlah watt dengan 746.
Daya Listrik
 Masukan kemotor adalah 20 kW. Berapa daya
kuda-kah masukannya ?
 Untuk sebagian besar tujuan, hubungan antara
daya kuda dan kilowatt dapat diambil sebagai
berikut :
Kerja Listrik dan Energi
 Daya adalah ukuran kecepatan kerja dilakukan
atau kecepatan energi dikeluarkan, sehingga
 Maka energy yang digunakan oleh alat listrik
adalah laju penggunaan energi (daya) dikalikan
dengan waktu selama alat tesebut digunakan.
Bila daya diukur dalam watt dan waktu dalam
jam,
 maka :
 Daya x waktu = energy
 Watt x jam = wattjam
Kerja Listrik dan Energi
 Wattjam (watthour = Wh) merupakan energi
yang dikeluarkan jika 1 watt digunakan selama
1 jam.
 Wattjam relative merupakan satuan yang kecil,
kilowattjam digunakan lebih luas dalam
pengukuran komersial.
 Satu kilowattjam sama dengan 1000 wattjam
Kerja Listrik dan Energi
 Berapakah energi yang digunakan oleh
pemanas 350 W dalam 9 jam ?
Kerja Listrik dan Energi
 Jika daya diukur dalam watt dan waktu dalam
sekon, maka
 Daya x waktu = energy
 Watt x sekon = watt-sekon
 Watt-sekon disebut joule, yang merupakan
satuan SI untuk energy listrik maupun
mekanis.
 Karena 1 jam adalah 3600 sekon dan 1 kW
adalah 1000 watt, maka 1 kWh sama dengan
3.600.000 joule atau 3,6 megajoule (3,6 MJ).
a
Kerja Listrik dan Energi
 Berapakah energi dalam joule, megajoule, dan
kilowattjam yang digunakan oleh lampu 100 w
dalam 12 jam ?
Kerja Listrik dan Energi
 Daya adalah laju pengeluaran energy sama
halnya dengan kepesatan adalah laju dari
gerak.
 Jika kepesatan rata-rata mobil dalam suatu waktu tertentu
diketahui, maka jarak yang ditempuh adalah kepesatan ratarata dikalikan dengan waktu tempuh. Sama halnya, jika daya
rata-rata yang diperlukan oleh motor listrik dalam waktu
tertentu diketahui, maka energy yang digunakan motor adalah
daya rata-rata dikalikan dengan waktu yang digunakan motor.
Pembaca harus yakin tentang perbedaan antara daya dan
energy. Daya adalah laju dari pengeluaran energy atau kerja
yang dilakukan, sama halnya dengan kecepatan adalah laju dari
gerak.
Kerja Listrik dan Energi
 Satuan listrik yang umum digunakan untuk
energy, kerja dan daya disimpulkan sebagai
berikut :
 Satuan USCS untuk kerja atau energy = wattjam
(Wh)
 Satuan SI untuk kerja atau energy = joule (J).
• 1 wattjam = 3600 joule
• Kilowattjam = 3,6 megajoule (MJ)
 Satuan USCS untuk daya = watt (W)
 Satuan SI untuk daya = watt (W)
. Pengukuran daya listrik dan energy
 Daya yang digunakan oleh lampu, motor, atau alat lain




dalam rangkaian dc dapat ditentukan baik dengan
mengukur arus maupun tegangan dan daya dapat
dihitung dengan menggunakan rumus P = I V.
Daya juga dapat diukur secara langsung dengan
menggunakan wattmeter.
Wattmeter adalah alat yang mempunyai elemen arus
maupun tegangan atau potensial sekaligus
Elemen arus dihubungkan secara seri dan elemen
potensial parallel dengan rangkaian yang dayanya
sedang diukur.
Daya dalam watt merupakan perkalian arus dan
tegangan, ditunjukkan secara langsung pada skala wattmeter.
 Energy listrik diukur dengan menggunakan watthour meter. Ini adalah





tipe meter yang dikenal yang digunakan di rumah untuk menentukan
rekening listrik bulanan.
Hubungan dari watthour meter sama dengan wattmeter, elemen arus
dihubungkan secara seri dan elemen potensial dihubungkan parallel
dengan rangkaian.
Tetapi watthour meter mempunyai elemen pemutar yang kepesatan
berbanding lurus dengan daya yang digunakan pada saat itu.
Maka jumlah perputaran dalam periode waktu tertentu berbanding lurus
dengan energy yang digunakan pada saat itu.
Elemen pemutar menggerakkan deretan roda gigi yang mencatat
kilowatthour yang dipakai pada sederetan piringan angka.
Maka banyaknya energy, dalam kilowatt, yang digunakan selama periode
tertentu adalah pembacaan piringan pada periode akhir dikurangi dengan
pembacaan piringan pada awal periode.
Daya dan Faktor Daya
 Perkalian harga arus dan tegangan efektif
dalam rangkaian ac dinyatakan dalam
voltamper (VA) atau kilovoltamper (kVA).
 Satu kVA sama dengan 1000 VA
 Daya yang berguna atau daya nyata (actual
power) diukur dalam watt dan diperoleh jika
voltamper dari rangkaian dikalikan dengan
factor yang disebut factor daya
 Maka daya dalam rangkaian ac satu fase
adalah
 Dengan memindahkan suku persamaan (P = VI
x factor daya)
 Jadi, factor daya dapat didefinisikan sebagai
perbandingan antara daya nyata dalam watt
dengan voltamper dari rangkaian ac.
 Harga factor daya bergantung pada besarnya beda
fase antara arus dan tegangan. Jika arus dan
tegangan sefase, daya sama dengan I x V, atau
dengan perkataan lain factor dayanya satu.
 Jika arus dan tegangan berbeda fase 90 derajat
seperti dalam rangakaian kapsitif atau induktif murni,
factor daya nol, sehingga daya nyata juga nol.
 Dalam rangkaian baik yang mengandung tahanan
maupun reaktans, harga factor daya berkisar antara
satu dan nol, bergantung pada harga relative dari
tahanan dan reaktansi dalam rangkaian.
 Factor daya dapat dinyatakan baik sebagai bilangan





decimal maupun dalam persen.
Sebagai contoh, factor daya sebessar 0,8 dapat
dinyatakan sebagai 80% dan factor daya 1,0 sebagai
100%.
Harga khas factor daya untuk lampu pijar sekitar 95%
sampai 100%;
motor induksi yang besar dengan beban ternilai adalah
85% sampai 90%;
motor induksi sepersekian daya-kuda, 60% sampai
75%,
dan semuanya dengan arus tertinggal dari tegangan.
 Arus yang mengalir dalam rangkaian ac
dapat dianggap terdiri dari dua komponen
yaitu komponen yang sefase dengan
tegangan dan komponen yang berbeda fase
90 derajat dengan tegangan
 Komponen yang sefase disebut komponen aktif
karena harga ini jika dikalikan dengan tegangan
memberikan daya yang berguna atau daya nyata
dari rangkaian.
 Komponen yang tidak sefase disebut komponen
reaktif, atau komponen tanpa-daya, karena dia
tidak ikut andil dalam daya nyata dari rangkaian
 Perkalian komponen reaktif dari arus dan
tegangan disebut daya reaktif atau voltampere
reaktif
 dan diukur dalam var, suatu kata yang diambil
dari awal kata “volt amperes reactive”.
 Satuan yang lebih besar dari daya reaktif
adalah kilovar, dimana satu kilovar sama
dengan 1000 var.
Gambar diatas menunjukkan bahwa makin besar sudut fase ɵ, makin besar
harga komponen reaktif dan makin kecil harga komponen aktif dari harga arus
total yang diberikan.
Dalam gambar diatas kosinus sudut fase ɵ adalah perbandingan arus aktif
terhadap arus total,
 Maka, karena daya nyata adalah tegangan
dikalikan dengan komponen aktif dari arus,atau
 P = V x I aktif
 P = VI cos
 Oleh karena daya adalah EI dikalikan dengan
factor daya, maka factor daya suatu rangkaian
ac sama dengan kosinus dari sudut fase.
 Harga kosinus sudut dari 0 sampai 90
 harganya berkisar dari 1,000 untuk sudut 0 sampai 0,000 untuk
sudut 90
 Hubungan antara daya dalam watt, voltamper, dan voltamper
rektif, atau var, dapat dinyatakan dalam segitiga seperti yang
ditunjukkan dalam gambar dibawah. Sudut ɵ adalah sudut fase
rangkaian. Alas segitiga menyatakan daya nyata, tingginya
menyatakan voltamper rekatif, dan hipotenusa menyatakan
voltamper.
 Oleh karena voltamper sama dengan VI,
daya nyatanya adalah VI cos ɵ, dan
voltamper reaktifnya VI sin ɵ.
 Juga terjadi hubungan sebagai berikut:
 Dari definisi amper ac efektif, daya juga sama dengan
arus efektif kuadrat dikalikan dengan tahanan rangkaian,
 atau Hal ini berlaku untuk setiap rangkaian ac satu
fase tanpa mempedulikan hubungan fase antara arus
dan tegangan