Rumus Daya Listrik Lengkap

Rumus daya listrik. Daya listrik adalah besarnya energi yang diserap oleh sebuah rangkaian. Jadi setiap rangkaian listrik menyerap energi untuk digunakannya dalam beroperasi. Arus Listrik Terbagi jadi 2 bahagian antara lain yaitu:

A. Arus Listrik DC
B. Arus Listrik AC

Kedua jenis arus listrik ini memiliki beda dalam perhitungan rumus daya listrik. Yang kita bahas pertama adalah :

Rumus daya listrik DC

Seperti yang kita ketahui bahwa pada listrik arus searah terdapat tiga jenis beban listrik di dalam rangkaian listrik.

Pada listrik arus searah berlaku rumus daya listrik adalah
P = V . I

Jika nilai:
V = I . R

maka
P = I²* R
P = V² / R

Di mana:
P = watt (W)
V = Volt (V)
I = Ampere (A)
R = Ohm (Ω)

Apa saja beban listrik yang terdapat pada rangkaian listrik arus searah? Beban-beban listrik tersebut adalah:

1. Beban Listrik Induktif

Beban listrik induktif adalah beban listrik yang berupa induktansi (lilitan). Pada rangkaian listrik yang di dalamnya terdapat sumber tegangan DC, reaktansi pada beban listrik induktif akan menjadi bernilai nol atau dengan kata lain jika kita memasang beban listrik induktif pada rangkaian listrik dengan sumber DC maka beban listrik induktif tersebut seperti dihubung singkat. Bentuk dari rangkaian induktif tersebut dapat anda lihat pada gambar 1 di bawah ini:

Gambar 1 rangkaian dc beban induktif

Untuk rangkaian pada gambar 1 di atas maka daya listrik adalah:
Misal
V = 12 Volt
I = tidak hingga (hubung singkat / konslet)

P = V * I =  12 * ∞ = ∞

Jadi jika anda memasang beban induktif pada sumber DC sama saja anda menghubung singkat rangkaian. Karena itu tambahkan beban resistif sebelum atau sesudah beban induktif dengan cara menserikan beban resistif pada beban induktif tersebut lihat gambar 2 di bawah:

Gambar 2 Rangkaian DC Resistor Indiuktor Seri

Tampak dari gambar 2 Karena adanya Resistor maka rangkaian aman dari hubung singkat akibat beban induktif.

P = V * I
P = V² / R

Contoh
Jika Nilai V= 12 Volt,  R = 20 Ohm dan L=13mH

maka dari gambar
P = 12² / 20 = 144/20 = 7,2 A


2. Beban Listrik Kapasitif

Beban listrik kapasitif adalah beban listrik yang berupa kapasitor. Jika kita memasang beban listrik kapasitif pada rangkaian listrik DC maka beban listrik kapasitif menjadi beban listrik dengan nilai tak terhingga (∞) atau rangkaian menjadi open koneksi. Rangkaian yang terbuka berarti tidak ada arus listrik yang mengalir atau disebut juga arus listrik menjadi nol (I=0A). Lihat Gambar 3, kedua rangkaian pada gambar 3 adalah sama

Gambar 3 Rangkaian DC beban kapasitif

Dari gambar 3 karena pemasangan beban kapasitif pada sumber listrik dc maka rangkaian menjadi open circuit atau rangkaian pada beban terputus hubungannya sehingga arus tidak akan mengalir (I = 0)

Sehingga jika kita menghitung daya seperti pada rangkaian di atas adalah:

P = V * I
Jika I = 0 maka

P = V * 0 = 0 Watt


3. Beban Listrik Resistif

Sumber listrik DC dengan Beban listrik resistif yaitu beban listrik pada rangkaian dengan sumber listrik dc berupa resistor. Lihat gambar 4 contoh bentuk pemasangan beban listrik pada sumber listrik dc.

Gambar 4 Rangkaian DC beban resistif

Pada rangkaian listrik dengan sumber listrik DC yang diberi beban resistif murni, maka perhitungan daya listriknya adalah

P = V * I

Di mana nilai I bisa diukur dengan multimeter, anda bisa melihat pada tutorial kami cara menggunakan multitester lengkap atau bisa menggunakan tang ampere atau bisa juga dengan menggunakan rumus

I = V/R

yang mana jika besar beban resistif diketahui nilainya. Misal dari gambar 4 ditentukan nilai
R = 3 Ohm
V = 12 Volt

Maka besar daya:

P = V * I

Jika:
I = V/R

Maka:
P = V * (V/R) = V² / R = 12² / 3 = 48 Ampere

Jadi dari kesimpulan di atas bahwa beban resistif yang hanya berpengaruh pada sumber listrik DC / Daya listrik pada rangkaian dengan sumber listrik dc berpengaruh pada beban listrik resistif.

Setelah kita membahas daya listrik pada sumber listrik DC, selanjutnya kita akan membahas daya listrik pada sumber daya AC

Rumus daya listrik AC
  

Sebelum kita memasuki pembahasan tentang rumus daya listrik pada sumber tegangan AC, ada baiknya anda ketahui, pada daya listrik arus bolak balik terdapat 3 jenis macam daya listrik. Adapun tiga macam jenis daya listrik tersebut adalah daya nyata (daya aktif), daya semu dan daya reaktif. Sebelum mendalami pembahasannya, anda bisa melihat di segitiga daya seperti apa ketiga daya tersebut. Dan tentu saya ketiga daya tersebut dipengaruhi oleh beban listrik yang terpasang pada rangkaian tersebut. 

Seperti yang anda lihat pada gambar 5 terdapat dambar segitiga daya, pada segitiga daya tersebut terdapat 3 jenis daya listrik pada arus listrik bolak balik (AC).

Adapun 3 jenis daya listrik pada sumber listrik arus bolak balik (AC), adalah:
S = V * I (VA)  dikenal dengan daya semu
P = V*I cos Φ (Watt) dikenal dengan daya nyata (aktif)
Q = V*I sin Φ (VAR) dikenal dengan daya reaktif

Ketiga daya ini timbul karena adanya sumber listrik arus bolak balik, selain itu dipengaruhi juga oleh beban-beban listrik seperti induktif, kapasitif dan resistif

Dari ketiga jenis daya listrik seperti yang disebutkan di atas. Perusahaan listrik yang terdapat di Indonesia yaitu PLN menggunakan daya semu dalam penentuan tarif listrik. Hal ini dikarenakan perusahaan listrik tidak mau rugi akibat adanya pengaruh dari faktor beban-beban listrik yang terpasang (cos Φ dan sin Φ). Jika anda mengikuti terus penjelasan di bawah tentang penggunaan beban-beban listrik. Anda akan mengerti kenapa PLN menggunakan perhitungan daya semu dalam mebentukan tarif listrik.

Gambar 5 Segitiga daya

Pada perhitungan rumus daya listrik arus bolak balik kita menggunakan data-data sebagai berikut yang akan dijadikan contoh perhitungan daya-daya listrik arus bolak balik. Adapun data-data tersebut adalah:

V = 220 Volt
I  = 1 A
 
1. Daya listrik arus bolak balik Beban resistif murni

Pada daya listrik arus bolak balik penggunaan beban listrik resistif murni (tanpa adanya induktor) akan membuat nilai dari cos Φ bernilai 1 (satu), beban listrik resistif ini tidak membuat terjadinya rugi-rugi daya akibat adanya beban listrik induktif. Jadi dari beban listrik resistif murni tersebut besar daya listrik yang dihasilkan bisa anda lihat pada perhitungan di bawah ini. Namun untuk melihat bagaimana bentuk rangkaian dari perhitungan penggunaan beban resistif murni bisa anda lihat pada gambar 6 di bawah ini.

Gambar 6 Rangkaian AC menggunakan beban resistif murni

Berikut pembahasan daya listrik semu

S = V * I = 220 * 1 = 220 VA

Besarnya daya semu adalah sebesar 220 VA

Namun jika kita hitung besarnya daya aktif (nyata) / P (watt) listrik antara lain:
Beban listrik resistif murni mempunyai nilai cos Φ = 1. Jadi daya listriknya adalah:
P = V * I * cos Φ = 220 * 1 * 1 = 220 Watt

Besarnya daya listrik aktif (nyata) adalah sebesar 220 watt

Besarnya daya reaktif (Q) pada beban listrik resistif dapat dicari dengan:
cos Φ = 1
Φ = 0

Q = V * I * sin Φ = 220 * 1 * sin 0 = 0 VAR  


Biasanya beban-beban listrik di rumah tangga yang memiliki nilai cos Φ = 1 adalah lampu pijar.

2. Daya listrik arus bolak balik Beban Induktif  

Daya listrik arus bolak balik terdapat beban induktif lihat gambar 7. Beban induktif atau bisa dikatakan beban yang digunakan adalah induktor atau lilitan. Penggunaan beban listrik induktif ini akan membuat cos Φ (power faktor / faktor daya) menjadi semakin kecil /berkurang (lagging). Beban induktif ini akan mengakibatkan kerugian daya karena faktor daya akan menjadi berkurang / menjadi kecil, karena berkurangnya faktor daya, besar daya nyata / aktif pada beban listrik menjadi kecil.

Gambar 7 rangkaian ac menggunakan beban kapasitif

Contoh:

Kita misalkan karena beban induktif cos Φ menjadi 0.7 maka sin Φ = ?


cos Φ = 0.7

Φ = 45.57

sin Φ = sin 45.57 = 0.71


Maka :

Nilai daya semu pada rangkaian dengan beban induktif adalah 

S = V * I = 220 * 1 = 220 VA

Sedangkan nilai P (watt) atau daya nyata pada rangkaian dengan beban induktif adalah:

P = V*I* cos Φ = 220 * 1 * 0.7 = 154 watt


Daya Reaktif Q (VAR) pada rangkaian dengan beban induktif dapat dihitung dengan:
Q = V * I * sin Φ = 220 * 1 * 0.71 = 156.2 VAR

Dari data di atas besar daya semu, daya nyata (aktif) dan daya reaktif pada rangkaian dengan beban induktif adalah
Daya semu pada rangkaian dengan penambahan beban induktif            : S= 220 VA
Daya nyata (aktif) pada rangkaian dengan penambahan beban induktif   : P = 154 Watt
Daya reaktif pada rangkaian dengan penambahan beban induktif            : Q = 156,2 VAR

3. Daya listrik arus bolak balik (AC) pada Beban Kapasitif 

Daya listrik arus bolak balik (AC) pada rangkaian yang terdapat beban kapsitif lihat gambar 8. Beban kapasitif atau bisa dikatakan beban yang digunakan adalah kapasitor. Penggunaan beban listrik kapasitif ini akan membuat cos Φ (power faktor / faktor daya) menjadi semakin naik (leading). Jadi jika anda memiliki beban listrik induktif yang faktor dayanya kecil, anda bisa menambahkan kapasitor untuk memperbesar faktor dayanya (cos Φ). Penggunaan kapasitor untuk memperbesar atau menambah faktor daya akan membuat beban menyerap daya listrik menjadi efektif. Karena itu di banyak kalangan industri menggunakan kapasitor untuk memperbesar daya, agar kemampuan mesin-mesin dapat bekerja secara optimal mendekati daya listrik optimim yang diberikan pada mesin-mesin listrik tersebut

Gambar 8 rangkaian ac menggunakan beban kapasitif

Contoh:

Kita misalkan karena adanya penambahan beban kapasitif pada rangkaian membuat cos Φ menjadi 0.95 maka sin Φ = ?

cos Φ = 0.95

Φ =18,19

sin Φ = sin 18,19 = 0.31


Maka :

Nilai daya semu pada rangkaian dengan penambahan beban kapasitif adalah :
S = V * I = 220 * 1 = 220 VA

Sedangkan nilai P (watt) atau daya nyata pada rangkaian dengan penambahan beban kapasitif adalah:
P = V*I* cos Φ = 220 * 1 * 0.95 = 209 watt


Daya Reaktif Q (VAR) pada rangkaian dengan penambahan beban kapasitif dapat dihitung dengan:
Q = V * I * sin Φ = 220 * 1 * 0.31 = 68,2 VAR

Dari data di atas besar daya semu , daya nyata (aktif) dan daya reaktif pada rangkaian dengan penambahan beban kapasitif  adalah

Daya semu pada rangkaian dengan penambahan beban kapasitif           : S= 220 VA
Daya nyata (aktif) pada rangkaian dengan penambahan beban kapasitif   : P = 209 Watt
Daya reaktif pada rangkaian dengan penambahan beban kapasitif            : Q = 68,2 VAR

Dari Perhitungan ketiga daya listrik pada arus bolak balik / AC di atas (daya listrik beban resistif murni, kapasitif dan induktif) tampak bahwa nilai S (daya semu) memiliki nilai yang sama. Jadi daya semu tidak dipengaruhi oleh beban induktif maupun kapasitif. Karena itu PLN mengambil acuan daya semu menjadi penentu tarif listrik yang ada di indonesia. Daya semu tidak dipengaruhi oleh perubahan faktor daya, perubahan faktor daya ditanggung oleh pengguna listrik karena beban listrik baik berupa resistif, induktif dan kapasitif digunakan oleh pelanggan. 

Pada perumahan adanya perubahan faktor daya tidak begitu menjadi masalah, karena perubahan faktor daya pada beban listrik di rumah hanya kecil dan tidak begitu mengganggu kinerja alat-alat listrik di rumah tangga. Apalagi perhitungan tarif oleh PLN tidak menggunakan faktor daya, jadi walaupun kita memperbesar atau memperkecil besar faktor daya, tetap saja nilai tarifnya sama karena daya semu tetap. Namun sebaliknya jika di industri terjadi perubahan daya yang cukup besar, tentu ini sangat berpengaruh pada optimalisasi produksi. Karena itu berbagai cara dilakukan agar faktor daya pada industri dapat menjadi besar. Salah satu langkah untuk memperbesar faktor daya pada industri adalah dengan cara menggunakan bank kapasitor. Karena Kapasitor bisa menaikkan faktor daya (power factor) dan mengoptimalkan kinerja mesin-mesin listrik di industri

 

Rumus Daya Listrik Lengkap 2016-10-26T15:31:00+07:00 Rating: 4.5 Diposkan Oleh: Dedy Fermana