Koreksi Faktor Daya (PFC) merupakan salah satu metode untuk meningkatkan efisiensi sistem kelistrikan. Metode ini digunakan semata-mata untuk meningkatkan koefisien faktor daya dalam suatu rangkaian listrik.
Dengan efisiensi yang lebih baik, energi listrik yang digunakan akan lebih maksimal sehingga energi listrik yang terbuang pun akan lebih minimal.
Tentu saja disipasi daya dalam rangkaian DC akan berbeda dengan rangkaian AC.
Daya yang disipasi dalam rangkaian DC dihitung secara sederhana dengan mengalikan tegangan DC dengan arus DC. Hal ini dikarenakan induktor dan kapasitor dapat diabaikan dalam rangkaian DC. Daya yang disipasi dalam rangkaian DC bersifat linier.
Berbeda ceritanya dengan rangkaian AC, di mana reaktansi yang dihasilkan oleh induktor dan/atau kapasitor mempengaruhi rangkaian. Daya yang disipasi dalam rangkaian AC berubah secara terus-menerus baik dalam arah maupun besarnya karena merupakan bentuk gelombang sinusoidal.
Sebagai permulaan, kita perlu mengingat dua hal:
- Induktansi menyebabkan arus tertinggal di belakang tegangan (maksimum 90o)
- Kapasitansi menyebabkan arus mendahului tegangan (maksimum 90o)
Apa itu Koreksi Faktor Daya
Koreksi Faktor Daya atau PFC adalah rangkaian yang menggunakan koneksi paralel kapasitor untuk mengurangi pergeseran fasa yang disebabkan oleh beban induktif atau menggunakan induktor untuk mengurangi pergeseran fasa yang disebabkan oleh beban kapasitif.
Saat kita menggunakan kapasitor atau induktor untuk mengoreksi faktor daya di rangkaian kita tergantung pada jenis faktor daya di rangkaian kita. Semakin tinggi faktor daya (mencapai satu atau 1), semakin efisien rangkaian tersebut bekerja.
Ada tiga jenis faktor daya:
Faktor Daya Satu adalah rangkaian yang arusnya sefase dengan tegangannya. Faktor daya sama dengan 1 (satu). Ini adalah rangkaian ideal tanpa daya reaktif di rangkaian tersebut. Kita tidak perlu mengoreksi faktor daya.
Faktor Daya Tertinggal adalah rangkaian yang arusnya tertinggal dari tegangan. Hal ini disebabkan oleh beban induktif yang berlebihan di rangkaian tersebut. Peringkat daya berkisar dari 0 hingga 1 tetapi sudut fasa antara tegangan dan arusnya minus.
Faktor Daya Terdepan adalah rangkaian yang arusnya mendahului tegangan. Hal ini disebabkan oleh beban kapasitif yang berlebihan di dalam rangkaian. Nilai daya berkisar antara -1 hingga 0.
Sebelum beralih ke koreksi PF, kita perlu memahami sepenuhnya jenis-jenis daya, yaitu:
- Daya nyata (P) = energi yang dapat digunakan yang ditransfer ke beban (W). Ini adalah total daya yang tersedia yang dapat kita manfaatkan sepenuhnya.
- Daya reaktif (Q) = dapat digunakan untuk menghasilkan medan magnet dalam komponen induktif atau kapasitif (VAR). Daya ini ditransfer kembali ke pasokan yang menyebabkan gangguan.
- Daya semu (S) = kombinasi daya nyata dan reaktif (VA). Ini adalah jumlah total daya yang dikonsumsi dalam suatu rangkaian. Inilah sebabnya mengapa tagihan listrik dibebankan berdasarkan daya semu meskipun daya nyata adalah satu-satunya daya yang dapat digunakan sepenuhnya.
Contoh Koreksi Faktor Daya
Tidak ada jalan pintas untuk langsung menggunakan rumus koreksi faktor daya. Biasanya, kita perlu menghitung daya aktif, daya reaktif, daya semu, dan sudut fasa terlebih dahulu dari suatu rangkaian.
Kemudian, kita tentukan faktor daya baru yang kita inginkan dan hitung kapasitansi atau induktansi yang diperlukan untuk mengurangi gangguan pada rangkaian.
Sebagai contoh, kita akan menggunakan kapasitor koreksi faktor daya untuk mengurangi pemborosan pada rangkaian RL.
Misalkan kita memiliki rangkaian dengan beban induktif sehingga arus rangkaian kita tidak sefase dengan tegangan. Lebih jauh, faktor daya tidak satu.
Impedansi adalah
Tegangan VR melintasi resistor (atau daya nyata, P), tegangan VL melintasi induktor (atau daya reaktif, Q), dan daya total (atau daya semu, S) adalah
Kita dapat menghitung sudut fase menggunakan
Dengan demikian
Daya nyata (P), daya reaktif (Q), dan daya semu (S) adalah
Arus tertinggal 63o dari tegangan dengan faktor daya
Untuk meminimalkan daya reaktif yang dikonsumsi oleh induktor (645,25 VAR), kita perlu menambahkan lebih banyak reaktansi berlawanan ke rangkaian.
Perlu diingat bahwa faktor daya 0,45 berarti kita membutuhkan 500VA untuk menghasilkan daya nyata 225W.
Karena reaktansi induktif positif, kita dapat menambahkan reaktansi kapasitif yang negatif ke rangkaian untuk membuat faktor daya sedekat mungkin dengan 1 atau satu.
Menambahkan kapasitor secara paralel dengan induktor akan meminimalkan daya reaktif.
Asumsikan kita ingin meningkatkan faktor daya dari 0,45 menjadi 0,90.
Sudut fase adalah
VAR yang dibutuhkan jika kita menggunakan daya nyata di atas adalah
Ini berarti daya reaktif kita sebelumnya sebesar 645,25 VAR perlu dikoreksi menjadi 152 VAR. Kita memerlukan kapasitor untuk mengurangi 645,25 – 152 = 493,25 VAR.
Daya reaktif kapasitif yang dibutuhkan adalah 493,25 VAR sehingga reaktansi nya harus
Untuk menyeimbangkan reaktansi induktif, kita memerlukan reaktansi kapasitif yang sama dengan 42,625 Ω pada frekuensi yang sama.
Persamaan koreksi faktor daya digunakan ketika kita harus menghitung kapasitor yang diperlukan untuk mengurangi gangguan yang disebabkan oleh induktor, atau induktor untuk mengurangi gangguan yang disebabkan oleh kapasitor.
Kali ini kita perlu menghitung kapasitor yang perlu ditambahkan ke rangkaian.
Dari semua perhitungan ini, kita memerlukan kapasitor 62,26 uF yang dihubungkan paralel ke induktor untuk meningkatkan faktor daya 0,45 hingga 0,90.
Nilai volt-ampere daya semu (S) yang baru adalah
Di bawah ini adalah segitiga koreksi faktor daya yang terdiri dari sudut fase sebelum dan sesudah, daya semu (S), dan daya reaktif (Q).
Arus yang ditarik dari pasokan adalah
Hal ini menunjukkan kepada kita peningkatan efisiensi dengan melihat 2,48 ampere yang diambil dari pasokan daripada 5 ampere.
Rangkaian koreksi faktor daya kita terdiri dari rangkaian RL sebelumnya dengan kapasitor pfc yang dihubungkan secara paralel dengannya.
Semua langkah ini dapat digunakan pada rangkaian kapasitif yang dikoreksi oleh beban induktansi yang dihubungkan secara paralel.