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 LEMBAR PERSETUJUAN. LEMBAR PENGESAHAN KATA PENGANTAR i ii iii iv DAFTAR ISI vi DAFTAR GAMBAR.. DAFTAR TABEL.. DAFTAR LAMPIRAN. INTISARI ABSTRACT... viii x xi xii xiii BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang.. 1 B. Batasan Masalah 2 C. Tujuan Penulisan.. 2 D. Manfaat Penulisan Laporan.. 3 E. Metode Penulisan. 3 F. Sistematika Penulisan 3 BAB II KAPASITOR A. Pengertian Kapasitor. 5 B. Fungsi Kapasitor 6 C. Prinsip Kerja Kapasitor. 7 D. Pembagian Kapasitor 9 E. Rangkaian Kapasitor 14 F. Kapasitansi 17 G. Perawatan Kapasitor.. 18 H. Pengisian Dan Pengosongan Kapasitor 19 vi
BAB III DAYA A. Pengertian Daya. 21 B. Faktor Daya 25 BAB IV PENGARUH PEMAKAIAN KAPASITOR PADA BEBAN INDUKTIF UNTUK MEMPERBAIKI FAKTOR DAYA A. Umum.. 34 B. Peralatan Pengujian. 35 C. Spesifikasi Peralatan 35 D. Rangkaian Percobaan.. 36 E. Prosedur Percobaan. 37 F. Data Hasil Percobaan.. 37 G. Analisa Data 38 BAB V PENUTUP A. Kesimpulan. 41 B. Saran... 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