Antisipasi peralatan listrik yang bersifat Induktif

Untuk antisipasi peralatan listrik yang bersifat Induktif adalah dengan kapasitor.
Bagaimana cara perhitungan antisipasi tersebut? Ikuti dari penjelasan seperti dibawah ini.

Misalkan peralatan listrik yang bersifat induktif adalah lampu TL dengan balast trafo.
Lampu TL dengan daya 40 W dan Cos phi = 0,63 (PF)
Berapakah nilai kapasitor yang dapat mengantisipasi supaya tidak terjadi beban yang berlebihan?
Kita ketahui daya disebutkan P = 40 W , sehingga daya yang terlihat S = ? VA
dari gambar vektor (phasor) daya P arah horisontal kekanan karena positif dan gambar vektor Q adalah bagian vertikal.
Sedangkan daya terlihat S adalah sisi miring .
Sudut yang dibentuk dari daya P dan S adalah phi.
Tentunya daya terlihat S sama dengan perbandingan daya nyata P dengan Cos phi,
S = P / 0,63 = 40 / 0,63 = 63,5 VA

dengan hukum pitaghoras
Q = V (63,5)^2 - (40)^2 = 49,3 VAR
karena Q = V^2 / Xl ..............V = tegangan..
..................................................Xl = reaktansisehingga
Q = 220^2 / Xl------Xl = 48400 / 49,3 = 981 ohm

Jadi Capasitor
C = 1 / (2*pi*f*Xc) = 3,244 micro farad dipakai nilai 3,2 micro farad

Dengan demikian apabila lampu TL yang dipasang sebanyak 10 buah,
maka diperlukan sebesar:
10 * 3,2 mf = 32 mf

Pemilihan UPS

Untuk memilih UPS yang cocok dan benar tidaklah mudah. Banyak faktor menentukan pemilihan UPS. UPS yang sekarang dijual banyak macam dan tipe. Macamnya ada yang offline, line-interactif, true online dan online double conversion. Sedangkan tipe dan bentuknya ada yang rack-mount atau tower. Dilihat dari sumber, ada yang input satu fase output satu fase, input tiga fase output satu fase dan input tiga fase output tiga fase.
Untuk penggunaan komputer sendiri biasanya hanya butuh UPS yang sederhana. Penggunaan untuk pusat data atau server akan berbeda dengan penggunaan untuk PC biasa. Untuk penggunaan beban yang kritis akan mempertimbangkan UPS yang handal, tidak boleh sesekali listrik mati - beban ikut mati. Dan bahkan dengan teknologi yang terakhir yakni dengan teknologi paralel , yakni memadukan dua atau lebih UPS.

Teknologi Hot-Sync
Teknologi Hot-Sync adalah hak paten dari perusahaan Eaton di Amerika dalam hal untuk meningkatkan kemampuan listrik yang berkesinambungan terhadap kegagalan listrik. Karena Hot-Sync memadukan konfigurasi dari dua atau lebih UPS secara paralel untuk menyuplai listrik. Apabila sebuah unit UPS gagal untuk sementara waktu di-isolasi, sedangkan yang lain terus mendukung beban kritis.
Menurut survey, kegagalan dan gangguan listrik mungkin terjadi karena kompleksitas dari sistem distribusi. Umumnya ini tidak bisa diterima, karena menyebabkan kegiatan bisnis tidak berjalan lancar.
Pada waktu itu masih memakai teknologi yang disebut system modular. Misalkan pada kejadian UPS terdapat kegagalan dari salah satu batery, maka betery-nya bisa diganti tanpa menyebabkan listrik mati. Tetapi dengan keadaan ini otomatis waktu back-up akan berkurang dan bahkan UPS mati, bila terdapat batery lebih dari satu modul yang gagal. Untuk itulah teknologi Hot Sync dipakai untuk mengganti sebagai alternatif yang lebih baik.

Kapasitas batery

Bagaimana menghitung kapasitas Batery?

Pada kebanyakan orang membeli UPS adalah untuk menyuplay listrik bila listrik dari sumber PLN mati. Tak terkecuali untuk back-up komputer atau back-up peralatan electronik. Tetapi penggunaan back-up memakai UPS semestinya untuk beban-beban yang kritis, jadi bisa menghemat biaya.
Beban-beban yang kritis selain komputer adalah peralatan listrik untuk laborat, alat kalibrasi , peralatan robotik beban DC 24 V dan lain-lain.
UPS untuk mem-back-up listrik berasal dari energi batery. Sedangkan batery akan bekerja sewaktu terjadi switch kegagalan listrik atau faktor lain. Karena batery bekerjanya menggunakan arus DC , maka arus DC itu diubah dulu menjadi arus AC melalui inferter. Sementara energi batery nya berasal dari rectifier setelah batery tidak bekerja. Rectifier adalah alat listrik pengubah arus AC menjadi arus DC.
Ada banyak model batery UPS dan batery rectifier yang beredar dimasyarakat. Umumnya batery yang digunakan pada UPS dan rectifier adalah dengan teknologi Sealed Lead-Acid (Asam-Timbal tersegel) memakai tegangan 12 V dalam bentuk batery kering yang tidak perlu perawatan rutin.

Pertimbangan Pemilihan Batery

Untuk batery UPS
1. Perhitungan run-time dari batery untuk setiap beban adalah tidak linier.
2. Beban yang digunakan harus kurang dari 80% dari kapasitas UPS.
3. Efisiensi batery rata-rata 70-85%. Energi yang hilang berupa panas dan menghangatkan batery
4. Power Faktor dan efisiensi UPS
5. Tergantung umur dan suhu penggunaan batery.

Sebagai contoh
UPS dengan kapasitas 1000VA dan batery 3 buah 12v/7Ah menyuplay komputer dengan beban 250W. berapakah waktu run-time untuk mem-back-up komputer tersebut?

Diketahui: beban 250W --- misal pf = 0,7
jadi dayanya 250 W / 0,7 = 357 VA --- Beban 357/1000 = 0,357 < t =" ?" 7ah ="Wattage" vah =" 144" 8 =" 115"> 115 VAh / (357/0,8) VA =115 / 446 = 0,258 jam
= 0,258 jam = 0,258x 60 = 15,4 menit
Keterangan
Faktor 0,8 adalah efisiensi UPSnya
Karena penurunan kapasitas batery tidak linier , maka tidak persis hasilnya.

Batery untuk Inferter
1. Kalikan beban rata-rata dengan back-up jam operasi yang anda perlukan.
2. Tambahkan 15% kehilangan awal toleransi dari batery.
3. Untuk setiap 10 o dibawah suhu 22 o C anda kehilangan akibat temperatur rendah, jadi harus ditambahkan 10%.
4. Jika waktu back-up anda kurang dari 20 jam, maka tambahkan 10% untuk setiap double back-up time adalah sama dengan 20 jam.
5. Akhirnya tambahkan 40% untuk penyediaan sebagai daur waktu ekonomis.

Sebagai contoh,
Ada sebuah alat inferter dengan tegangan 12 V mensuplay beban 2 lampu bohlam 25W selama 8 jam. Berapa batery yang diperlukan jika satu batery berlebel 12V/7Ah?

Diketahui: 2 x 25 W = 50 W
dipakai 8 jam , jadi 50W x 8 jam = 400 Wh

Ditanya: Berapa batery?
jawab: misal untuk daerah tropis tidak perlu prosentase kehilangan akibat suhu 10 o dibawah 22 o C. jadi hanya ada berkurang 15%, 10%, 40%

400 Wh dibagi dengan 12V = 33,3 Ah
33,3 Ah + 15% = 33,3 +5 = 38,3 Ah
38,3 Ah + 10% = 38,3 + 3,8 = 42,2 Ah
42,2 Ah + 40 % = 42,2 + 16,8 = 59 Ah

jadi batery 59/7 = 8,4 ---- dipakai 9 buah 12v/7Ah

UPS

Apa itu UPS ?

UPS singkatan Uninterruptible Power Suplay. Dari sini bisa ditebak, bahwa UPS bisa menahan listrik mati atau istilahnya suplay daya yang tak bisa disela . Maksudnya dengan adanya UPS diharapkan kalau ada listrik mati, listriknya masih menyala dari back up UPS.
Sedangkan waktu dari UPS untuk back-up tergantung dari besar Daya yang dipakai dan banyaknya batery.
Untuk UPS dengan daya yang kecil, biasanya batery-nya juga sedikit. Contoh UPS dengan daya 1000 VA dipakai batery 3 buah 12Volt/ 7 Ah, sehingga tegangan DC dari batery menjadi 36V. Waktu untuk mensuplay listrik pada komputer hanya 7 menit. Karena komputer adalah alat yang kritis, setelah listrik dari PLN mati - komputer harus di shut-down. Atau bila ada back-up dari Genset yang otomatis menyala, komputer tak masalah. Tapi kebanyakan perusahaan yang kecil ada Genset menyala dengan bantuan operator- ini membutuhkan waktu. Sehingga UPS masih harus dipakai untuk Komputer atau peralatan-peralatan listrik yang kritis.
Manfaat lain dari UPS adalah sebagai stabiliser tegangan listrik. Listrik yang disuplay dari PLN tegangannya tidaklah selalu stabil, bisa naik atau turun. UPS yang biasa masih bisa mengatasi hal tersebut.
UPS yang lebih baik selain kemampuan itu, yakni dengan kemampuan menahan tegangan kejut, menahan frequensi tak stabil dan bisa menahan riak-riak gelombang yang tak sinusoida.

Perawatan UPS
Yang perlu diperhatikan dalam pemakaian UPS. Pada waktu untuk mem-back-up peralatan listrik tidaklah terus-menerus dipakai, ada batasan waktu. Banyak orang yang kurang mengerti masalah UPS, karena bila dipakai sampai tenaga yang diback-up habis - bisa merusak batery-nya.

Masalah penyimpanan UPS
Penyimpanan UPS yang baik adalah sesuai dengan saran pabrik pembuatnya.
Suhu kamar rata-rata di Indonesia berkisar 20 sampai 30 o celsius. Sedangkan menurut pabrik pembuat batery, penyimpanan disarankan pada suhu kamar 16 o Celsius sampai dengan 26 o Celsius.
Berarti UPS disimpan pada ruang yang bersih dan suhu berkisar 16 o C sampai maksimal 26 o Celsius dengan bantuan pendingin udara (untuk daerah tropis). Walaupun dari pabrik pembuat UPS masih bisa mentolerir 0 oC sampai +40 oC

Power Faktor

UPS yang dijual dipasaran untuk tipe yang kecil, Power faktor mungkin kurang diperhatikan. Sedangkan UPS untuk penggunaan Industri , mau ataupun tidak - harus menggunakan PF diatas 0,8 , karena bila sampai kurang - akan dikenai denda.

Arus Nominal Peralatan Proteksi Listrik

Peralatan listrik biasanya fokus pada perhitungan dimensi kabel , sekering dan peralatan Circuit Breaker.
Ada banyak ide untuk menggambarkan arus nominal dari suatu peralatan proteksi. Suatu contoh kapal dengan berat C ton dan isi yang bisa dimuati adalah 50 ton. Bagimana perahu supaya dapat timbul di air dan tidak akan kemasukan air dari riak-riak gelombang. Otomatis perhitungannya adalah C ton ditambah dengan 50 ton dan ditambah dengan x ton. X ton ini sampai seberapa besar? Tenaga ahli konstruksi kapal menghitung , dan di estimate sebagai berikut:

Anggap bentuk kapal model silinder
Berat air laut yang bisa dimuati adalah 50 ton
diameter sama dengan berapa bila tinggi muatan kapal 2 m

d2 = ?

Volume = Luas alas dikalikan dengan tingginya
Luas alas = A = phi * r^2
A= 3,14* (d/4)^2
Vol = A * t
50 ton = 3,14*(d/4)^2*2

d = 5,643 m

Apabila berat kapal menggunakan besi seberat 10 ton
berarti

60 ton = 3,14*(d/4)^2

d^2 = (60*2)/ (3,14*2)
d = 6,18 m

dengan asumsi tinggi ini dikalikan dengan 1,2 + 15% untuk mangatasi riak-riak gelombang

sehingga dengan d = 6,2 m tinggi t = (1,2+0,18) * 2m = 2,76 m

sehingga bisa mengantisipasi beban menjadi:

V = A. t

V = 3,14*6,2^2*2,76/4 =83,3 ton

Asumsi ini sejalan dengan perhitungan arus nominal dari suatu kabel listrik sebesar 1,2*Ib dan ditambah untuk antisipasi dari penambahan peralatan listrik lainnya .

Secara umum level Arus untuk menentukan karakteristik Circuit Breaker atau sekering

Zona a .... Ib < ib =" arus" in =" arus" iz =" maksimal" i2 =" Arus">
I2 adalah arus sekering (pada level leleh)
I2 selalu kurang dari 1,45 In.... aturan umum

Zona proteksi terhadap peralatan
fuse (sekering) sama dengan
k2* In
dimana k2 adalah daerah batas dari 1,6 sampai 1,9
1,6 * In sampai 1,9*In

akan tepat jika In kurang dari Iz/k3
untuk fuse tipe gG
In< k3 =" 1,31" k3="" untuk="" in="" kurang="" dari="" 16="" a="">In>16 A ..... k3 = 1,10

dari zona c disebutkan bahwa Arus hubung singkat circuit breaker (Iscb) adalah lebih besar dari Arus hubung singkat Isc
Isc = arus hubung singkat

Faktor Perhitungan Konduktor Instalasi Listrik

Faktor-faktor perhitungan mendemensi kabel dan konduktor instalasi listrik.

Faktor-faktor perhitungan ini untuk di Indonesia telah ditetapkan melalui peraturan-peraturan sesuai Peraturan Umum Instalasi Listrik 2000 dan Amandemennya. Peraturan (PUIL2000) di Indonesia sebagian besar mengacu pada Standard IEC. Karena sebagian besar referensi di Indonesia masih sedikit, maka tulisan ini sebagian mengambil nilai atau tabel dari buku Electrical Installation Guide 2009 (Schneider Electric).

Perhitungan untuk mendemensi instalasi listrik terutama pengkabelanya, membutuhkan perencanaan yang matang. Karena pertimbangan memilih kabel tergantung dari perencanaan untuk instalasi listrik yang sederhana atau instalasi listrik yang kompleks adalah tergantung dari suplay Daya Terpasang dan beberapa faktor.

Bila dipakai pada instalasi listrik Industri , ada faktor-faktor penting untuk mendemensi kabel suatu instalasi.
Secara umum dihitung ,
a. Faktor Utilitas maksimum (ku)
b. Faktor simultan Distribusi (ks)

Faktor utilitas (ku)
Faktor utilitas (ku) adalah faktor dari penggunaan konduktor kabel dipakai untuk beban yang berisfat resistif saja atau yang berifat resistif dan induktif. Perhitungan ini diterapkan untuk tiap-tiap individu dan diperhatikan untuk motor, karena setiap saat jarang memakai beban penuh.
1. Untuk industri diperkirakan rata-rata ku= 0,75 --- 0,8 untuk motor
2. Untuk beban lampu sebesar .............. ku= 1
3. Untuk soket-soket tergantung penggunaan tipe aplikasi yang banyak dipakai terpusat....ku = 0,8 - 1

Faktor Simultan (ks)
Faktor Simultan yang dimaksud adalah faktor yang langsung mempengaruhi nilainya. Tapi faktor ini dihitung setelah perhitungan faktor Utilitas.
Faktor Simultan dari Distribusi Panel
Nilai ks ini memperlihatkan bagaimana nilai ini di distribusikan untuk men-suplay jumlah sirkit, dan tidak menunjukkan cara pembagaian beban mana yang akan dibagi.
Jumlah beban sirkit....................Faktor simultan (ks)
pada Distribusi Utama ..............0,9
atau pada jumlah 2 dan 3
4 dan 5 ......................................0,8
6 sampai 9 .................................0,7
10 lebih ......................................0,6
Parsial untuk setiap kasus ............1,0

Faktor Simultan menurut fungsi
1.Untuk Pencahayaan ...................ks = 1
2. Untuk Pemanas dan Air Conditioning ks = 1
3. Untuk Soket outlet .................... ks = 0,1 -- 0,2
faktor ini bisa lebih tinggi untuk industri
4. Untuk peralatan lift dan alat pengangkat
- Untuk kebanyakan dayapenuh memakai motor .......ks = 1
- Untuk kebanyakan tahap kedua memakai motor .......ks = 0,75
- Untuk seluruhnya memakai motor ..................ks = 0,6
Arus yang diambil dalam pertimbangan adalah sama dengan arus nominal motor, ditambah oleh start awal tingkat ketiga

Faktor simultan dan Faktor Utilitas pada Bangunan Apartemen akan dibahas selanjutnya.

Istilah dan Faktor koreksi Perhitungan Kabel

Istilah dan Faktor koreksi
dalam Perhitungan Listrik

Kode-kode istilah dalam perhitungan listrik ,

Ib. : Arus beban penuh
Ib' : Arus beban yang terkoreksi.
In : Arus Nominal artinya arus yang dipenuhi dan nilainya lebih dari arus beban Ib.
Io : Kapasitas Arus dari konduktor tunggal pada referensi suhu 20 derajad celsius
Iz : Arus kapasitas kabel diperhitungkan dengan arus yang terus menerus

Faktor Koreksi
Faktor koreksi kabel terhadap kapasitas arus kabel dipengaruhi oleh:
1. Faktor koreksi akibat suhu ruang selain 30 derajad C dan bahan isolator
sebagai pelapis konduktor (k1)
suhu diatas 30 derajad C akan berkurang
Bahan pelapis PVC ----------------------- Pelapis XLPE
k1= 0,94 untuk 35 derajad C ............... k1 = 0,96
K1= 0,87 untuk 40 derajad C ................ k1 = 0,91
k1 = 0,79 untuk 45 derajad C .................k1 = 0,87
dst...................
2. Faktor koreksi dari grup kabel (k2)
Faktor perhitungan jarak antar konduktor tunggal berhimpitan atau jauh
# Metode penempatan A.....F
bersama di udara 1,0 ; 0,8 ; 0,7 ; 0,65 ; 0,6.............
# Metode C fix dibawah lantai atau di dinding
single di dinding, lantai 1,0 ; 0,85 ; 0,79 ; 0,75 ; 73 .............
# metode F pada tray lubang-lubang di udara
single layer .................. 1,0 ; 0,88 ; 0,82 ; 0,77 ; 0,75 .........

Arus terkoreksi adalah:

Ib' = Ib/ (k1*k2)

dimana Ib = Arus beban
k1 = faktor koreksi suhu ruang dan bahan isolator PVC
k2 = faktor koreksi grup

contoh:
Suatu kabel dengan Daya beban sebesar 25kVA dengan memakai 2 kabel berimpitan dipasang pada tray lubang-lubang di udara.
Berapakah Arus beban yang terkoreksi?

Diketahui : P = 25 kVA
faktor grup kabel 2 berimpitan ditray lubang-lubang ( k2=0,88)
faktor suhu pada 40 derajad C ( k1 =0,91)
Ditanya : Arus beban terkoreksi = ?
Jawab: P = 25 kVA

Ib = P / U. V3 = 25000 VA/ (220*v3) V = 65,6 A

Ib' = Ib / (k1*k2) = 65,6A / (0,88*0,91) = 81,9 A