pengaruh pemakaian kapasitor pada beban

PENGARUH PEMAKAIAN KAPASITOR PADA BEBAN
INDUKTIF UNTUK MEMPERBAIKI FAKTOR DAYA
LAPORAN TUGAS AKHIR
Ditulis untuk Memenuhi syarat Menyelesaikan
Pendidikan Program Diploma III
PROGRAM STUDI TEKNIK KONVERSI MEKANIK
Oleh :
M.TAUFIK AKBAR LUBIS
1105052081
JURUSAN TEKNIK MESIN
POLITEKNIK NEGERI MEDAN
MEDAN
2014
KATA PENGANTAR
Dengan mengucapkan syukur kepada Allah SWT yang telah memberikan
pengetahuan dan kesehatan bagi penulis sehingga dapat menyelesaikan Laporan Tugan Akhir
ini dengan baik.
Laporan yang berjudul “Pengaruh Pemakaian Kapasitor Pada Beban Induktif Untuk
Memperbaiki Faktor Daya” ini merupankan hasil studi literatur dan perhitungan penulis yang
harus ditulis oleh setiap mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi
Energi untuk Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III.
Terdapat Banyak kesalahan dan hambatan yang penulis temukan selama masa
penyusunan laporan ini, namun berkat dukungan dan dorongan semangat dari semua pihak
laporan tugas akhir inidapat diselesaikan dengan baik dan lancer.
Pada kesempatan ini, penulis tidak lupa menyampaikan terima kasih kepada :
1. M. Syahruddin, S.T., M.T., Direktur Politeknik Negeri Medan
2. Idham Kamil, S.T., M.T., Ketua Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan
3. Ir.Abdul Razak,MT., Kepala Program Studi Teknik Konversi Energi Politeknik
Negeri Medan.
4. Ir.Silmi,M.T., Dosen Pembimbing Pembuatan Laporan Tugas Akhir, yang telah
menasehati dan membimbing penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
5.
Ir. Hairanus Tarigan, M.T.
6. Seluruh staf pengajar Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi
Politeknik Negeri Medan yang telah memberikan masukan pengetahuan kepada
penulis dan seluruh pegawai yang ada di Politeknik Negeri Medan.
7. Teristemewa kepada kedua orang tua penulis H.M.Dirsan Lubis dan Hj.Sri Jatmiko
Wati, yang senantiasa mendukung penulis baik dukungan moril, materil, spiritual, dan
semangat kepada penulis.
8. Kepada kedua kakak penulis Novita Andriani Lubis dan Nursyahfitri Lubis serta
abang penulis Rahmadsyah Ali Lubis, yang senantiasa memberikan semangat dan
masukan kepada penulis.
iv
9. Teman teristimewa penulis Anis Arfani Meiliana Sari, yang senantiasa memberikan
dukungan, semangat, dan selalu menemani penulis dalam penulisan Laporan Tugas
Akhir ini.
10. Teman-teman terbaik penulis M.Fauzi, Fernando Manalu, Bobby Christian
Simarmata, Gabe Rama Persada Damanik, Wendi Gunawan Silalahi, yang membantu
penulis.
11. Dan seluruh rekan penulis yang membantu penulis menyelesaikan Laporan Tugas
Akhir ini, khususnya EN-6C angkatan 2014.
12. Juga semua rekan mahasiswa sealmamater Politeknik Negeri Medan.
Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dari penulisan laporan tugas
akhir ini, baik segi penulisnan maupun dari segi isinya. Oleh karena itu, penulis mohon
masukan yang sifatnya membangun guna kebaikan laporan ini.
Akhir kata, penulis ucapkan terima kasih kepada seluruh pihak yang telah
mmemberikan bantuannya, semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi penulis sendiri juga
bagi peningkatan pemahaman dan kecerdasan anak-anak negeri.
Medan, Agustus 2014
Hormat penulis,
M.Taufik Akbar Lubis
NIM : 1105052081
v
DAFTAR ISI
SPESIFIKASI TUGAS AKHIR ………………………………………………
i
LEMBAR PERSETUJUAN ………………………………………………….
ii
LEMBAR PENGESAHAN ……………………………………………………
iii
KATA PENGANTAR …………………………………………………………
iv
DAFTAR ISI ……………………………………………………………………
vi
DAFTAR GAMBAR …………………………………………………………..
viii
DAFTAR TABEL ……………………………………………………………..
x
DAFTAR LAMPIRAN ……………………………………………………….
xi
INTISARI ………………………………………………………………………
xii
ABSTRACT …………………………………………………………………...
xiii
BAB I PENDAHULUAN
A.
B.
C.
D.
E.
F.
Latar Belakang ……………………………………………………..
Batasan Masalah ……………………………………………………
Tujuan Penulisan …………………………………………………..
Manfaat Penulisan Laporan ………………………………………..
Metode Penulisan ………………………………………………….
Sistematika Penulisan………………………………………………
1
2
2
3
3
3
BAB II KAPASITOR
A.
B.
C.
D.
E.
F.
G.
H.
Pengertian Kapasitor ……………………………………………….
Fungsi Kapasitor……………………………………………………
Prinsip Kerja Kapasitor …………………………………………….
Pembagian Kapasitor ………………………………………………
Rangkaian Kapasitor ………………………………………………
Kapasitansi …………………………………………………………
Perawatan Kapasitor………………………………………………..
Pengisian Dan Pengosongan Kapasitor ……………………………
5
6
7
9
14
17
18
19
vi
BAB III DAYA
A. Pengertian Daya …………………………………………………….
B. Faktor Daya …………………………………………………………
BAB IV
A.
B.
C.
D.
E.
F.
G.
21
25
PENGARUH PEMAKAIAN KAPASITOR PADA BEBAN INDUKTIF
UNTUK MEMPERBAIKI FAKTOR DAYA
Umum ………………………………………………………………..
Peralatan Pengujian ………………………………………………….
Spesifikasi Peralatan …………………………………………………
Rangkaian Percobaan ………………………………………………..
Prosedur Percobaan ………………………………………………….
Data Hasil Percobaan ………………………………………………..
Analisa Data …………………………………………………………
34
35
35
36
37
37
38
BAB V PENUTUP
A. Kesimpulan ………………………………………………………….
B. Saran ………………………………………………………………...
41
41
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Pengenalan Kapasitor ……………………………………………………
6
Gambar 2.2
Cara Kerja Kapasitor ……………………………………………………
7
Gambar 2.3
Kapasitor Keramik ………………………………………………………
10
Gambar 2.4
Membaca Nilai Kapasitor ……………………………………………….
10
Gambar 2.5
Kapasitor Polyster ……………………………………………………….
11
Gambar 2.6
Kapasitor Kertas …………………………………………………………
12
Gambar 2.7
Kapasitor Elektrolit ……………………………………………………..
12
Gambar 2.8
Kapasitor Solid Tantalum …………………………………………….…
13
Gambar 2.9
Kapasitor Elco non Polar ………………………………………………..
13
Gambar 2.10 Kapasitor Variable ……………………………………………................
13
Gambar 2.11 Simbol Kapasitor Variable ………………………………………………
14
Gambar 2.12 Simbol Kapasitor Trimer ………………………………………………..
14
Gambar 2.13 Rangkaian Paralel Kapasitor …………………………………………….
15
Gambar 2.14 Rangkaian Seri Kapasitor ……………………………………………….
16
Gambar 2.15 Proses Pengisian Kapasitor ……………………………………………..
19
Gambar 2.16 Proses Pengosongan Kapasitor …………………………………………
20
Gambar 3.1
Arah Aliran Arus Listrik ……………………………………………….
21
Gambar 3.2
Penjumlahan Trigonometri Daya Aktif,Reaktif Dan Semu ……………
22
Gambar 3.3
Hubungan Bintang ……………………………………………………..
23
Gambar 3.4
Hubungan Delta ……………………………………………………..….
24
Gambar 3.5
Diagram Faktor Daya ……………………………………………..……
25
Gambar 3.6
Hubungan daya aktif, reaktif dan kapasitansi ………………………..…
26
Gambar 3.7
Kompensasi Daya Reaktif ………………………………………………
27
viii
Gambar 3.8
Faktor Daya “leading” …………………………………………………..
28
Gambar 3.9
Segitga daya untuk beban kapasitif ……………………………………..
28
Gambar 3.10 Faktor Daya “lagging” ………………………………………………….
28
Gambar 3.11 Segitiga daya untuk beban induktif ……………………………………..
28
Gambar 3.12 Arus dan tegangan pada beban resitif …………………………………..
29
Gambar 3.13 Arus, tegangan dan GGL induksi pada beban induktif …………………
30
Gambar 3.14 Arus, tegangan dan GGL induksi pada beban kapasitif …………………
30
Gambar 3.15 Rangkaian Alat Ukur Faktor Daya ……………………………………… 32
Gambar 3.16 Konstruksi Alat Ukur Faktor Daya ……………………………………… 32
Gambar 4.1
Rangkaian tanpa menggunakan kapasitor ……………………………….. 36
Gambar 4.2
Rangkaian dengan menggunakan kapasitor 8 µF ……………………….. 36
Gambar 4.3
Rangkaian dengan menggunakan kapasitor 20 µF ………………………. 36
Gambar 4.4
Rangkaian kapasitor menggunakan kapasitor 8 µF dan 20 µF …………… 37
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Konstanta-konstanta ……………………………………………………
17
Tabel 4.1
Data pengkuran tanpa menggunakan kapasitor ………………………..
37
Tabel 4.2
Data pengukuran dengan menggunakan kapasitor 8 µF ………………
38
Tabel 4.3
Data pengukran dengan menggunakan kapasitor 20 µF ………………..
38
Tabel 4.4
Data pengukuran dengan menggunaka kapasitor 8 µF dan 20 µF ………
38
x
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Seiring dengan kenaikan standar hidup manusia, dan inovasi teknologi
serta perubahan gaya hidup masyarakat modern maka kebutuhan akan listrik
terus meningkat. Listrik saat sekarang ini tidak hanya merupakan sebatas
infrastruktur tetapi telah menjadi komoditi dalam kehidupan sehari-hari, karena
sebagian aspek kehidupan manusia menggunakan listrik sebagai energi
utamanya. Listrik paling banyak digunakan untuk industri dan rumah tangga
Pertumbuhan listrik yang besar sering tidak diikuti dengan pertambahan
pembangkit-pembangkit listrik, hal ini menyebabkan banyak daerah khususnya
di Indonesia yang kekurangan pasokan energi listrik yang di tandai sering
terjadinya pemadaman bergilir.
Disamping pembangunan pembangkit baru yang relatif masih kurang,
kebanyakan masyarakat mengkonsumsi energi listrik tidak efisien, tetapi
cenderung mengkonsumsi energi listrik dengan boros. Hal ini menyebabkan
permintaan listrik yang besar. Oleh karena itu untuk mengoptimalkan
pemakaian energi listrik, banyak cara yang digunakan oleh masyarakat maupun
industri, yaitu dengan cara memperbaiki faktor daya dengan menggunakan
kapasitor.
Dalam tugas akhir ini dilakukan perhitungan perbaikan faktor daya
analisis mengenai prinsip kerja dan pengaruh kapaitor secara nyata terhadap
kualitas listrik (tegangan, arus, power factor, rugi-rugi daya).
Berdasarkan uraian di atas maka penulis merasa tertarik untuk membahas
dan mengangkatnya dalam sebuah tugas akhir yang berjudul “PENGARUH
PEMAKAIAN
KAPASITOR
PADA
BEBAN
INDUKTIF
UNTUK
MEMPERBAIKI FAKTOR DAYA”.
1
Dimana data-data yang penulis gunakan untuk menyusun tugas akhir ini
berasal dari pengujian di Laboratorium Teknik Konversi Energi Politeknik
Negeri Medan.
B. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah dikemukakan diatas maka rumusan
masalah yang akan diangkat untuk paper ini ialah:
1. Apakah yang menyebabkan penempatan kapasitor pada beban induktif begitu
penting
2. Bagaimanakah pengaruh penempatan kapasitor pada beban induktif untuk
memperbaiki faktor daya
3. Apakah macam kapasitor yang dapat digunakan untuk memperbaiki faktor
daya
C. Tujuan Penulisan
Tujuan penulisan ini ialah:
1. Untuk memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan Program Pendidikan
Diploma III Politeknik Negeri Medan, Jurusan Teknik Mesin, Program
Studi Teknik Konversi Energi.
2. Untuk mengetahui pengaruh penempatan kapasitor pada beban induktif
untuk memperbaiki faktor daya.
3. Untuk macam kapasitor yang dapat digunakan untuk perbaikan faktor daya.
2
D. Manfaat Penulisan Laporan Tugas Akhir
1. Sebagai bahan perbandingan antara teori yang diperoleh dari bangku
perkuliahan dengan yang ada di lapangan.
2. Sebagai bahan bacaan bagi yang berminat mengembangkan dan mengkaji
pengetahuan khususya pada penggunaan kapasitor pada beban induktif
untuk memperbaiki faktor daya.
3. Untuk melatih kemampuan dalam penulisan karya ilmiah.
4. Guna menambah wawasan dalam bidang kelistrikan, terkhusus pada
penggunaan kapasitor untuk perbaikan faktor daya.
E. Metode Penulisan
Metode yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah :
a. Mempelajari dan memahami buku-buku yang telah ada sebelumnya
untuk dijadikan sebagai acuan dan referensi guna membantu
penyelesaian tugas akhir ini
b. Penelitian langsung ke Lapangan
Metode ini berupa penelitian dengan melakukan percobaan di
laboratorium Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan.
c. Diskusi
rekan mahasiswa.
F. Sistematika Penulisan
Penulisan Tugas Akhir ini disajikan dengan sistematika sebagai berikut :
BAB I
PENDAHULUAN
Bab ini menjelaskan tentang latar belakang masalah, tujuan
penulisan, batasan masalah, metode penulisan dan sistematika
penulisan sebagai penjelasan dasar dan gambaran umum dari
penulisan tugas akhir ini.
3
BAB II
KAPASITOR
Pada bab ini membahas tentang penjelasan umum dari kapasitor,
prinsip kerja kapasitor, fungsi kapasitor, pembagian kapasitor, dan
pemakaian kapasitor pada beban induktif
BAB III
DAYA
Bab ini membahas tentang penjelasan umum daya, daya aktif, daya
reaktif, segitiga daya, faktor daya.
BAB IV
PENGARUH
PEMAKAIAN
KAPASITOR
PADA
BEBAN
INDUKTIF UNTUK MEMPERBAIKI FAKTOR DAYA
Menguraikan tentang objek penelitian, rangkaian pengukuran,
prosedur pengukuran, dan hasil pengukuran.
BAB V
PENUTUP
Berisi tentang kesimpulan dan saran yang telah didapat dari hasil
pengukuran.
4
5