Garis besar:
Cara Menghitung Ukuran Kapasitor
- Metode Tradisional
- Metode pengganda tabel
- Metode persamaan energi start-up
- Metode persamaan kapasitansi
Cara Menghitung Ukuran Kapasitor
Menentukan rating suatu komponen merupakan hal yang penting saat merancang suatu rangkaian karena untuk mendapatkan keluaran yang diinginkan dari rangkaian tersebut diperlukan komponen dengan rating yang tepat. Begitu pula untuk menggunakan kapasitor dalam suatu rangkaian biasanya kita mencari kapasitor dengan kapasitansi yang sesuai yang dengan kata lain mengacu pada besar kecilnya kapasitor tersebut. Nah, ada berbagai cara untuk mengukur besar kecilnya suatu kapasitor, yaitu:
- Menggunakan Metode Tradisional
- Menggunakan metode pengganda tabel
- Menggunakan persamaan energi start-up
- Menggunakan persamaan Kapasitansi
Metode 1: Menggunakan Metode Tradisional
Biasanya, ukuran kapasitor terutama bergantung pada nilai kapasitansi yang dibutuhkan dalam rangkaian. Metode tradisional ini terutama digunakan ketika perbaikan faktor daya diperlukan, dan nilai KVAR diperlukan. Dalam metode ini, perbedaan tangen kedua sudut faktor daya dihitung dan kemudian dikalikan dengan daya pengenal peranti.
Jadi, untuk mengilustrasikan metode ini, pertimbangkan motor tiga fasa yang mempunyai daya pengenal 5 KW, faktor daya awal tertinggal 0,75, dan diperlukan faktor daya 0,9. Jadi, kita harus mencari nilai kapasitansi atau ukuran kapasitor dalam KVAR yang dapat meningkatkan faktor daya menjadi 0,9. Berikut persamaan faktor daya:
Sekarang setelah kita mengetahui faktor daya awal dan faktor daya yang dibutuhkan, kita dapat menghitung sudut kedua faktor tersebut menggunakan persamaan di atas:
Sekarang sudut faktor daya awal adalah 41,1 derajat sedangkan sudut yang dibutuhkan adalah 25,8 derajat, selanjutnya tempatkan nilainya pada persamaan di bawah ini:
Ini adalah total kapasitansi yang diperlukan untuk meningkatkan faktor daya motor tiga fasa, jadi untuk menghitung kapasitansi yang diperlukan per fasa, bagilah nilai ini dengan tiga:
Biasanya kita memiliki kapasitansi dalam farad sehingga untuk mengubahnya menjadi Farad kita dapat menggunakan persamaan berikut tetapi untuk itu, frekuensi dan tegangan harus diketahui:
Jadi sekarang jika frekuensinya 50 Hz dan tegangannya 400 volt maka kapasitansi yang dibutuhkan adalah:
Jadi sekarang kita telah menghitung ukuran kapasitor dan menurut parameter yang diberikan, diperlukan kapasitor 13 mikrofarad untuk meningkatkan faktor daya.
Selanjutnya, untuk mengubah kapasitansi dalam farad dari KVAR Anda dan menggunakan rumus reaktansi kapasitif setelah mencari reaktansi arus dan kapasitif menggunakan hukum Ohm. Jadi, untuk mengilustrasikannya saya menggunakan contoh yang sama sebelumnya, jadi sekarang hitung dulu arusnya:
Sekarang gunakan hukum Ohm untuk menghitung reaktansi kapasitif:
Sekarang gunakan reaktansi kapasitif untuk mencari kapasitansi kapasitor:
Sekarang seperti yang Anda lihat dari kedua metode, nilai kapasitansinya sama sehingga Anda dapat menggunakan salah satu metode untuk mengubah kapasitansi dalam KVAR ke farad.
Contoh: Menghitung Kapasitas Kapasitansi dalam KVAR dan mikrofarad
Sebuah motor satu fasa yang mendapat suplai tegangan 500 Volt pada frekuensi 60 Hz mempunyai faktor daya lagging 0,85 dengan arus 50 A. Faktor daya tersebut perlu ditingkatkan menjadi 0,94 lead dengan menghubungkan kapasitor secara paralel. . Temukan ukuran kapasitor dengan menghitung kapasitansi yang dibutuhkan.
Pertama, hitung sudut kedua faktor daya menggunakan persamaan faktor daya:
Sekarang untuk menghitung kapasitansi yang dibutuhkan kita memerlukan daya pengenal motor yang dapat dihitung menggunakan rumus daya:
Sekarang hitung kapasitansi dalam KVAR dengan mengambil tangen selisih sudut dan mengalikan hasilnya dengan daya motor:
Biasanya kita memiliki kapasitansi dalam farad sehingga untuk mengubahnya menjadi Farad kita dapat menggunakan persamaan berikut tetapi untuk itu, frekuensi dan tegangan harus diketahui:
Jadi sekarang kita telah menghitung ukuran kapasitor dan menurut parameter yang diberikan, diperlukan kapasitor 52 mikrofarad untuk meningkatkan faktor daya.
Metode 2: Menggunakan Metode Pengali Tabel
Pengganda tabel adalah himpunan nilai-nilai berbeda yang disebut sebagai faktor pengali yang dapat mencapai faktor daya yang diperlukan. Untuk mengetahui kapasitas kapasitor yang diperlukan, tabel ini digunakan untuk memilih faktor pengali terhadap faktor daya awal dan target. Jadi, untuk menghitung kapasitas kapasitor pada KVAR cukup kalikan daya dan faktor pengalinya:
Berikut adalah tabel yang menunjukkan faktor pengali untuk berbagai faktor daya:
Selain itu, jika Anda ingin mencari faktor pengali maka Anda dapat menggunakan rumus di atas sebagai:
Contoh: Hitung Ukuran Kapasitas Kapasitor dalam KVAR dan Farad
Misalkan sebuah beban yang menarik daya sebesar 1KW dari catu daya AC bertegangan 208 Volt pada frekuensi 50 Hz. Saat ini faktor daya berada pada lagging 70 persen dan untuk meningkatkannya menjadi 91 persen, diperlukan kapasitor yang dihubungkan secara paralel. Temukan ukuran kapasitor dalam mikrofarad.
Faktor daya awal adalah 0,7 dan faktor yang diperlukan adalah 0,91 sehingga dengan menggunakan tabel di atas kita dapat melihat bahwa faktor pengali untuk 0,97 adalah 0,741 jadi sekarang tentukan nilainya:
Sekarang ubah saja VAR ke farad menggunakan persamaan di bawah ini:
Jadi sekarang kita telah menghitung ukuran kapasitor dan menurut parameter yang diberikan, diperlukan kapasitor 0,053 farad untuk meningkatkan faktor daya.
Metode 3: Menggunakan Persamaan Energi Start-up
Energi start-up kapasitor adalah energi yang disimpan di dalamnya ketika sedang diisi dari 0 hingga penuh. Metode ini dapat dilakukan jika Anda sudah mempunyai energi start-up dan beda potensial antara pelat kapasitor. Biasanya parameter ini tidak diberikan, tetapi jika Anda sudah menghitung parameter ini maka gunakan persamaan di bawah ini:
Jadi, untuk mencari kapasitas kapasitor berdasarkan energi start dan beda potensial, persamaan di atas dapat ditulis sebagai:
Contoh: Hitung Ukuran Capacito R
Misalkan sebuah motor satu fasa yang memerlukan energi start-up sebesar 17 J dan tegangan yang diberikan oleh suplai AC adalah 120 Volt, kemudian carilah ukuran kapasitor untuk mengkompensasi energi start-up yang dibutuhkan oleh motor.
Sekarang untuk mencari kapasitansi yang diperlukan untuk energi start-up yang diperlukan, masukkan nilainya ke dalam persamaan tiupan:
Jadi sekarang kita telah menghitung ukuran kapasitor dan menurut parameter yang diberikan, kapasitor sebesar 0,053 farad diperlukan untuk menyediakan energi start-up yang diperlukan.
Metode 4: Menggunakan Persamaan Kapasitansi
Kapasitor memiliki dua pelat yang terbuat dari logam yang dipisahkan oleh bahan isolasi yang biasa disebut dielektrik. Pelat-pelat ini mempunyai ukuran tertentu dan dielektrik mempunyai nilai permitivitasnya masing-masing, kedua parameter ini sangat mempengaruhi kapasitas kapasitor.
Jadi, cara lain untuk menghitung ukuran kapasitor adalah dengan menggunakan parameter yang berkaitan dengan dimensi dan sifat dielektrik. Berikut rumus menghitung kapasitansi kapasitor jika diketahui parameter dimensi dan parameter isolator:
Sekarang di sini A adalah luas pelat dan d adalah jarak antara pelat kapasitor, terlebih lagi, ϵ HAI adalah permitivitas ruang bebas dan ϵ R permitivitas relatif bahan dielektrik.
Contoh 1: Mencari Kapasitansi Kapasitor
Misalkan sebuah kapasitor mempunyai pelat logam dengan luas 500 cm3 2 dan jarak antar pelat adalah 0,1 mm yang merupakan tebal bahan dielektrik. Hitung kapasitansi jika dielektriknya adalah udara dan jika dielektriknya adalah kertas dengan permeabilitas relatif 4.
Pertama, mencari kapasitansi ketika dielektriknya adalah udara:
Sekarang jika dielektriknya adalah kertas dengan permitivitas relatif 4 maka kapasitansinya adalah:
Contoh 2: Menghitung Luas Pelat Kapasitor
Berapakah luas pelat kapasitor jika diperlukan kapasitansi sebesar 1 mikrofarad dan jarak antar pelat adalah 0,1 mm? Anggap udara sebagai dielektrik sebagai film oksida yang memiliki permitivitas relatif 10.
Seperti yang kita ketahui rumus kapasitansi, kita dapat menggunakannya untuk mencari luas pelat yang memang akan mempengaruhi besar kecilnya kapasitor.
Jadi sekarang kita telah menghitung ukuran pelat kapasitor dan menurut parameter yang diberikan, luas pelat adalah 1,13 m 2 farad diperlukan untuk kapasitor yang mempunyai kapasitansi 1 mikrofarad.
Kesimpulan
Setiap rangkaian kelistrikan memerlukan rangkaian komponen yang tepat dan memiliki spesifikasi optimal untuk memberikan hasil yang diinginkan. Jadi, untuk menemukan peringkat yang diperlukan dari setiap komponen, ada parameter tertentu seperti tegangan, arus, daya, kapasitansi, resistansi, dan banyak lagi.
Dalam hal memilih kapasitor dengan kapasitansi yang diperlukan, kapasitansi dapat dihitung menggunakan empat cara, yang pada akhirnya mengarah pada penentuan ukuran kapasitor. Ukuran kapasitor dapat dihitung dengan menggunakan metode tradisional untuk mencari kapasitansi dalam KVAR, melalui pengganda tabel, melalui persamaan kapasitansi, dan melalui persamaan energi start-up.