Resume Materi Pengukuran Daya

Nama               : Sandrina Aprianti

NIM                  : 1106220006

Kelas                : TR-46-GAB

Mata Kuliah     : Instrumensi dan Teknik Pengukuran Besaran Elektrik

PENGUKURAN DAYA

1. Pengertian Daya Listrik 

    Daya listrik merupakan laju konsumsi energi dalam suatu rangkaian listrik, yang menunjukkan seberapa cepat energi listrik digunakan atau ditransfer.​

2. Komponen Daya dalam Rangkaian AC

Dalam sistem arus bolak-balik (AC), daya terdiri dari tiga komponen utama:​

• Daya Aktif (P): Daya nyata yang dikonsumsi oleh beban untuk melakukan kerja nyata, seperti memutar motor atau menyalakan lampu. Dinyatakan dalam satuan watt (W).​

• Daya Reaktif (Q): Daya yang mengalir bolak-balik antara sumber dan beban, disebabkan oleh komponen induktif atau kapasitif dalam rangkaian. Dinyatakan dalam satuan volt-ampere reaktif (VAR).​

• Daya Semu (S): Kombinasi vektor dari daya aktif dan daya reaktif, mewakili total daya yang disuplai oleh sumber. Dinyatakan dalam satuan volt-ampere (VA).​

Hubungan antara ketiga komponen ini dapat digambarkan dalam Segitiga Daya, di mana:​

${\mathrm{S^2 }}^{}=\; P^2\; +\; Q^2$

3. Faktor Daya (Power Factor)

    Faktor daya adalah rasio antara daya aktif dan daya semu dalam suatu rangkaian, menunjukkan efisiensi penggunaan daya. Nilainya berkisar antara 0 hingga 1, di mana nilai mendekati 1 menunjukkan penggunaan daya yang lebih efisien.​

4. Metode Pengukuran Daya

Beberapa metode umum untuk mengukur daya dalam rangkaian listrik meliputi:​

• Metode Wattmeter Tunggal: Menggunakan satu wattmeter untuk mengukur daya pada sistem fasa tunggal.​
• Metode Dua Wattmeter: Menggunakan dua wattmeter untuk mengukur daya pada sistem tiga fasa tanpa netral.
• Metode Tiga Wattmeter: Menggunakan tiga wattmeter untuk mengukur daya pada sistem tiga fasa dengan konduktor netral.​

LATIHAN SOAL 

Soal 1

Apa yang dimaksud dengan daya aktif, daya reaktif, daya total (apparent power), dan faktor daya, tuliskan rumus-rumusnya.

1. Daya Aktif (Active Power) – P

    Daya aktif adalah daya nyata yang benar-benar digunakan untuk melakukan kerja, seperti menghasilkan panas, cahaya, atau gerakan. Ini adalah energi yang dikonsumsi oleh peralatan listrik.

Satuan: Watt (W)

Rumus:

$$\mathrm{P }= V\cdot I\cdot \cos (\varphi )$$

Keterangan:

• $\mathrm{<span\; class="katex">V</span>:\; Tegangan\; (Volt)}$

• $\mathrm{<span\; class="katex">I</span>:\; Arus\; (Ampere)}$

• $\varphi$: Sudut fasa antara tegangan dan arus

• $\cos (\varphi )$: Faktor daya

2. Daya Reaktif (Reactive Power) – Q

    Daya reaktif adalah daya yang tidak digunakan untuk melakukan kerja, tetapi diperlukan untuk membentuk medan magnet pada beban induktif (misalnya motor atau transformator).

Satuan: Volt-Ampere Reaktif (VAR)

Rumus:

Q = V⋅I⋅sin (ϕ)

3. Daya Semu / Total (Apparent Power) – S

    Daya semu adalah total daya yang disediakan oleh sumber, merupakan hasil gabungan daya aktif dan daya reaktif.

Satuan: Volt-Ampere (VA)

Rumus:

$$S=V\cdot I$$

Atau, dalam bentuk segitiga daya:

$$\mathrm{S^2 }=\; P^2\; +\; Q^2$$

4. Faktor Daya (Power Factor) – pf

    Faktor daya menunjukkan efisiensi penggunaan daya dalam suatu sistem. Nilainya antara 0 hingga 1. Semakin mendekati 1, maka semakin efisien.

Rumus:

$$\text{pf }=\; Cos (\varphi )\; =\; PS$$

Keterangan:

• Jika pf rendah → banyak daya reaktif → sistem kurang efisien
• Jika pf = 1 → semua daya digunakan secara efektif

Soal 2

Pengukuran daya searah dilakukan dengan menggunakan voltmeter dan amperemeter. Voltmeter memiliki tahanan dalam sebesar 20 kΩ dan amperemeter sebesar 0,04 Ω. 

• Daya pengukuran = I x V = 10 x 220 = 2200 watt
• Daya sebenarnya = Daya pengukuran–Rugi pada voltmeter

Daya sebenarnya = 2200 – V2/Rv

Daya sebenarnya = 2200 – 2202/20000

Daya sebenarnya = 2200 – 48400/20000

Daya sebenarnya = 2200 – 2,42

Daya sebenarnya = 2197,58 watt 

Soal 3

Dalam pengukuran daya 1 fasa menggunakan 3 amperemeter didapatkan I1 = 25 A, I2 = 7 A, I3 = 20 A, dan nilai hambatan R = 30 Ω. hitung cosφ dan daya pemakaian!

Diketahui:

I₁ = 25 A

I₂ = 7 A

I₃ = 20 A

R = 30 Ω

P = (I₁² – I₂² – I₃²) × R / 2

= (625 – 49 – 400) × 30 / 2

= 176 × 30 / 2

= 5280 / 2

= 2640 watt 

Cos φ = (I₁² – I₂² – I₃²) / (2 × I₂ × I₃)

= 176 / (2 × 7 × 20)

= 176 / 280

= 0,62857

Soal 4

Pada pengukuran daya beban tiga fasa dengan dua wattmeter, didapatkan nilai P1 = 5950 W dan P2 = 2380 W. Arus yang mengalir pada masing-masing fasa adalah 10 A dan tegangan antar fasa adalah 600 V. Hitunglah Daya Total S (VA) dan faktor daya beban tersebut.

- Daya total (S) dihitung dengan rumus daya semu 3 fasa:

S = √3 × V × I

S = √3 × 600 × 10 = 1,732 × 6000 = 10392 VA

- Daya aktif (P) adalah jumlah dari dua wattmeter:

P = P1 + P2 

P = 5950 + 2380 = 8330 W

- Faktor daya (cos φ):

cos φ = P / S

cos φ = 8330 / 10392 = 0,80