Segitiga Daya Dan Faktor Daya

Dalam rangkaian AC resistif murni, daya hanyalah daya. Jika kita menambahkan induktansi atau kapasitansi ke rangkaian, situasinya menjadi sangat berbeda. Seperti yang Anda ketahui sekarang, kapasitansi dan induktansi mempengaruhi hubungan fasa antara tegangan dan arus, dan kita perlu memahami beberapa teknik khusus sebelum kita dapat menganalisis daya ketika tegangan dan arus tidak dalam fase.

Daya Aktif dan Reaktif

Daya adalah tegangan dikalikan arus. Definisi ini tidak memerlukan penjelasan tambahan saat kita bekerja dengan rangkaian AC resistif: arus dan tegangan memiliki keselarasan fasa yang sempurna, dan akibatnya kita akan selalu mengalikan dua bilangan positif atau dua bilangan negatif.

Penyelarasan fasa antara arus dan tegangan

Gambar 1. Dalam hal ini, perhitungan daya akan selalu menghasilkan angka positif, karena penyelarasan fasa memastikan bahwa kita akan mengalikan tegangan positif dengan arus positif atau tegangan negatif dengan arus negatif.

 

Namun, bahkan perbedaan fasa kecil antara arus dan tegangan akan menciptakan dua bagian dari siklus AC di mana salah satu besarannya positif dan yang lainnya negatif. Daya yang dihitung selama bagian gelombang ini akan menjadi angka negatif.

Ketidaksejajaran fase antara arus dan tegangan

Gambar 2. Ketidaksejajaran fasa antara arus dan tegangan mengarah ke nilai daya negatif dari 0 ° hingga sekitar 30 ° dan dari 180 ° hingga sekitar 210 °.

 

Sekarang kami membutuhkan penjelasan tambahan. Apakah kekuatan negatif itu? Dapatkah sebuah komponen melepaskan sejumlah energi negatif ke lingkungan sekitarnya? Kekuatan negatif pada awalnya bisa sedikit membingungkan. Nilai daya negatif menunjukkan bahwa daya tidak berfungsi. Untuk lebih spesifik, bagian daya negatif dari siklus AC menunjukkan bahwa daya dikirim ke sistem tetapi tidak mentransfer energi ke sistem; sebaliknya, energi dikembalikan ke sumbernya.

Jenis daya listrik ini disebut daya reaktif. Nama ini akan mudah diingat jika Anda sudah mengetahui bahwa induktor dan kapasitor — yang menyebabkan pergeseran fasa, yang pada gilirannya mengarah ke daya reaktif — dianggap sebagai komponen reaktif. Daya reaktif tidak mentransfer energi dari sumber ke beban, tetapi tidak “terbuang percuma,” karena beban reaktif tidak dapat berfungsi tanpanya.

Daya yang bekerja di suatu tempat di sirkuit beban disebut daya aktif ("daya nyata" dan "daya sejati" juga digunakan). Daya aktif aktif pada beban, yaitu benar-benar melakukan sesuatu, seperti memanaskan besi solder atau menerangi laboratorium. Daya reaktif dibedakan dari daya aktif dengan menggunakan unit yang berbeda. Volt-ampere reaktif (var) adalah satuan daya reaktif, dan daya aktif menggunakan satuan yang sudah kita kenal yaitu watt.

Memahami Segitiga Daya Listrik

Daya aktif dilambangkan dengan P, dan daya reaktif dilambangkan dengan Q. Mari kita perkenalkan tiga kuantitas tambahan yang terlibat dalam analisis konsumsi daya di sirkuit reaktif:

Daya kompleks, dilambangkan dengan S, adalah penjumlahan vektor daya nyata dan daya reaktif.

Daya semu, dilambangkan dengan | S |, adalah besar pangkat kompleks. Ini menggunakan volt-ampere unit (VA) daripada watt.

Faktor daya, disingkat PF, akan segera dibahas.

Diagram berikut ini disebut sebagai segitiga pangkat.

segitiga kekuatan

Gambar 3. Segitiga pangkat memberikan representasi visual (dan matematis) dari daya aktif sistem, daya reaktif, dan daya semu.

 

Kuasa yang Jelas

Jika Anda mengukur tegangan RMS beban dan arus RMS lalu mengalikan kedua nilai ini, hasilnya adalah daya semu. Itulah mengapa disebut "tampak": ini sesuai dengan disipasi daya yang kita harapkan hanya berdasarkan tegangan dan arus RMS. Namun, kita sekarang tahu bahwa daya semu mungkin lebih tinggi daripada disipasi daya nyata karena perbedaan fasa antara tegangan dan arus menciptakan daya reaktif yang berkontribusi pada daya semu.

Pertimbangkan apa yang terjadi, dalam rangkaian resistif murni. Tidak ada daya reaktif; akibatnya, sudut antara daya aktif dan daya kompleks akan menjadi nol. Jadi dalam hal ini, daya semu (yaitu, panjang vektor daya kompleks) akan sama dengan daya aktif.

Daya semu juga dapat dijelaskan sebagai jumlah daya yang dikirim ke sistem oleh sumbernya. Sekali lagi, ini tidak sama dengan disipasi daya yang sebenarnya, karena sebagian dari daya yang dikirim dikembalikan ke sumber daripada dihamburkan pada beban.

Faktor kekuatan

Perbandingan daya aktif dengan daya semu disebut faktor daya. Dengan kata lain, faktor daya adalah daya yang digunakan secara berguna oleh perangkat, P, dibagi dengan apa yang dibawa ke perangkat itu melalui jaringan listrik, | S |. Faktor daya juga dapat dihitung sebagai kosinus sudut impedansi beban (yaitu, sudut antara daya aktif dan daya kompleks, diberi label θ pada Gambar 3).

Dalam rangkaian resistif murni, tidak ada daya reaktif, dan akibatnya