power factor (faktor kuasa)

Dibawah ini adalah bentuk gelombang 3 fasa

Untuk memudahkan perbincangan, maka kita mengambil satu fasa sahaja untuk rujukan

Dari rajah diatas, ditunjukkan 3 keadaan faktor kuasa.

- faktor kuasa sifar, faktor kuasa mengekor (voltage mengekor arus) dan faktor kuasa mendulu (voltage didepan arus).

rajah dibawah pula menunjukkan bagaimana keadaan power (kuasa) yang terjadi hasil dari terjadinya faktor yang tidak sama dengan 1. Faktor kuasa yang ideal  adalah 1, yang mana dalam keadaan biasa adalah sukar untuk didapati.

Merujuk kepada litar diatas,faktor kuasanya adalah mengekor, faktor kuasa adalah beza sudut diantara arus dan voltage didalam litar tersebut. perhatikan juga, apabila ada perbezaan fasa antara arus dan voltan, maka kuasa (power) yng terhasil juga didapati ada yang jatuh dibawah paras sifar. Perlu diingat, kuasa tak mungkin dibawah sifar, dengan kata lain, apabila kuasa (merujuk kepada garisan merah) menjadi negatif, maka ianya merupakan pembaziran kepada kuasa. Apa yang berlaku adalah sebahagian kuasa (kuasa negatif)  dikembalikan semula kepada penjana. 

dibawah ini juga rajah menunjukkan faktor kuasa.

Bagi litar yang mempunyai sifat "sepenuhnya bersifat resistive" maka faktor kuasanya adalah 1, maka tiada kuasa dibazirkan. rujuk rajah dibawah.

bagi litar yang mempuyai sifat "inductive" atau "caapacitive", maka kita lihat faktor kuasanya adalah sifar (0), atau dengan kata lain jumlah kuasanya adalah sifar. Perlu diingat, sifat litar capative dan inductive sentiasa berlawanan. Satu bersifat mendulu dan satu lagi bersifat mengekor.

Sebagai makluman, kebanyakan litar yang mempunyai motor atau heater, biasanya bersifat inductive. Maka untuk mengembalikan power faktor kembali kepada satu, maka litar yang bersifat berlawanan dengannya perlu dipasangakan, iaitu litar bersifat capacitive. Kerana itu juga, umumnya capacitor digunakan sebagai pembetul atau penaik faktor kuasa dalam litar bekalan.

Perhatikan rajah diatas : faktor kuasa mendulu dimana voltage mendulu arus pada sudut 90 darjah, Apa dapat dilihat, kuasa dihantar (kuasa positive) dari penjana/generator dan kuasa dikembalikan (kuasa negatif) ke penjana/generator adalah sama. hasilnya kuasa adalah sifar.

Dibawah ini ditunjukkan persamaan yang biasa digunakan dalam pengiraan.

Tertanya-tanya apa tu APPARENT POWER, REACTIVE POWER, REAL POWER?

APPARENT POWER : dalam bahasa malaysia di panggil Kuasa Ketara. Kuasa Ketara dipanggil juga sebagai Kuasa Samar atau Apparent Power malah ada juga panngil phantom power (kuasa hantu!!!) Ia adalah hasil dharab voltan bekalan dengan arus talian tanpa mengambil kira apa-apa kehilangan atau ketidakcekapan oleh apa-apa sebab. Unitnya ialah VA atau biasanya dalam KVA (Kilo VA). Kuasa ini biasanya adalah kuasa masukan dan tidak semuanya boleh diperolehi sebagai kuasa keluaran. 

REACTIVE POWER : Kuasa Reaktif dipanggil juga sebagai Kuasa Regangan. Ini adalah kuasa yang diperlukan untuk mengujudkan medan magnet atau disebut juga sebagai Magnetizing power dan juga kuasa yang diperlukan untuk mengatasi regangan yang dihasilkan oleh gelung apabila diberikan bekalan arus ulangalik. Unit asasnya ialah VAR atau biasanya dalam KVAR.

REAL POWER : Anda mahu power??? minumlah... tak boleh iklan nooo... ini baru real Power... Kuasa sebenar kadang-kadang dipanggil juga sebagai real power, useful power atau active power. Unitnya adalah Watt atau Kilowatt (KW). Kuasa ini adalah kuasa yang dapat digunakan sebagai kuasa keluaran (output power).

rajah diawah di tunjukkan keadaan dimana litar yang mempunyai faktor kuasa yang berbeza

 

Dibawah  ini pula di tunjukkan bagaimana faktor kuasa yang rendah akan menyebabkan penggunaan arus yang tinggi dalam litar bekalan. Disebabkan pembaziran yang tidak nampak ini, maka pembekal kuasa menetapkan pf (kuasa kuasa) didalam litar pengguna hendaklah sentiasa diatas 0.85. Sekiraya jatuh dibawah nilai tersebut, denda (biasazanya dimasukkan kedalam bil) akan dikenakan. Berbeza mengikut kadar.

 

Untuk memudahkan kiraan, ada  jadual di sediakan untuk kegunaan mudah. Untuk melihat contoh kegunaannya sila lihat kepada post "contoh pengiraan faktor kuasa"

surcaj sekiranya PF sama atau dibawah 0.85

Formula Dan Pengiraan Kapasitor Pembaik Faktor Kuasa 

Nota : ini saya ambil dan permudahkan pemahaman dibahagian akhirnya iaitu di bahagian kiraan cara lain.

Secara amnya, tujuan pemasangan ‘Capacitor Bank’ ini adalah untuk mengelakkan daripada dikenakan denda penalti disebabkan kerugian yang terpaksa ditanggung oleh pihak Pemberi Bekalan Elektrik sekiranya Faktor Kuasa di pihak pengguna adalah kurang dari nilai 0.85 yang telah ditetapkan/ dibenarkan.

Secara teknikalnya pula, ‘Capacitor Bank’ ini terdiri daripada rangkaian komponen kapasitor yang dipasang di dalam kerangka Papan Suis dan berfungsi untuk mengimbangi dan menaikkan semula faktor kuasa berdasarkan kepada formula dan rekabentuk elektrik.

POWER FACTOR CORRECTION

Formula teknikal dan contoh pengiraan kapasiti Kapasitor dalam unit VAR adalah seperti berikut :-

Pr = Pw x (tan Ø°1 – tan Ø°2)

di mana;

Pr = jumlah kapasitor yang diperlukan dalam unit Var

Pw = jumlah beban elektrik dalam unit Watt

cos Ø1 = nilai kejatuhan faktor kuasa sebelum dibaiki

cos Ø2 = nilai kejatuhan faktor kuasa selepas dibaiki

Contoh Soalan :

Katakan suatu beban elektrik pengguna 3 fasa berjumlah 500kW yang disambungkan kepada suatu Papan Suis Utama (MSB) telah berlaku susut faktor kuasa sehingga 0.65. Nilai faktor kuasa yang akan direkabentuk untuk dibaiki ialah 0.92. Kirakan jumlah Var yang diperlukan.

Langkah demi langkah pengiraan :-

a) Kenalpasti jumlah beban elektrik pengguna

* Jumlah beban elektrik = 500kW

b) Kenalpasti dan buat andaian/pilihan nilai kejatuhan maksimum susut faktor kuasa yang akan berlaku

* Nilai kejatuhan susut faktor kuasa = 0.65. Bermaksud cos Ø1 = 0.65

c) Tukar nilai cos Ø1 kepada nilai darjah (°)

* Cos Ø1 = 0.65

* Ø°1 = 49.5°

d) Kenalpasti dan buat andaian/pilihan nilai maksimum faktor kuasa yang ingin dibaki diperbetulkan

* Nilai faktor kuasa selepas dibaiki = 0.92. Bermaksud cos Ø2 = 0.92

e) Tukar nilai cos Ø2 kepada nilai darjah (°)

* Cos Ø2 = 0.92

* Ø°2 = 23.1°

f) Masukkan semua maklumat ke dalam formula

* Pr = Pw x (tan Ø°1 – tan Ø°2)

* Pr = 500,000 x (tan 49.5° – tan 23.1°)

* Pr = 500,000 x (1.17 – 0.43)

* Pr = 500,000 x (0.74)

* Pr = 370,000 Var = 370 Kvar

Nota : Faktor Kuasa bermaksud Cos Ø dari istilah matematik. Jadi perlu ditukar kepada nilai ° sebelum ditukar semula dengan Tan Ø.

  

nota : untuk kiraan cara lain.

diketahui : cosØ1 = 0.65,  cosØ2 = 0.92

oleh itu  Pr1/Pw=tanØ1 → Pr1 = Pw tan Ø1

dan juga : Pr1-Pr = Pw tan Ø2

→ Pr =  Pr1 - Pw tan Ø2 (diketahui PR1 = Pw tan Ø1)

→ Pr = Pw tan Ø1- Pw tan Ø2

→ Pr = Pw ( tan Ø1- tan Ø2). Oleh kerana cosØ1 = 0.65,  cosØ2 = 0.92,

→ Pr = Pw (tan(cos^-10.62)-tan(cos^-10.92))

→ Pr = Pw (tan(49.5°)-tan(23.1))

→ Pr = 500,000 x (1.17 – 0.43)

→ Pr = 500,000 x (0.74)

→ Pr = 370,000 Var = 370 Kvar

Bagi yang tidak mahir dalam trigometri, dibawah ini diberikan sedikit panduan.

(maaflah, kalau sesiapa yang tidak mahir dengan rajah diatas, agak sukar memahami apa yang dibincangkan).

Bacaan meter TNB selalunya hanya diberikan bacaan KWH dan juga KVaRH. Rujuk kepada segitiga kuasa dibawah dan bandingkan persamaan yang ada.

Power factor (factor kuasa) adalah cosØ1. Bagaimana mendapatkannya dari nilai KWH dan KVaRH diatas?. (lupa nak ingatkan, apa itu factor kuasa? Akan dibincangkan di lain ruangan).

Dari nilai KW, dan KVaRH diatas, kita boleh mendapakan nilai Ø1 (sudut untuk factor kuasa).

→ perhatikan persamaan tan Ø1 = VaR/W = KVaRH/KW.

→ Ø1 = tan^-1(KVaRH/KW).

→ power factor = cos Ø1 = cos(tan^-1(KVaRH/KW).

Ingat persamaan ini untuk memudahkan pengiraan factor kuasa dari bacaan meter TNB yang dibaca.

ATAU :

Dari persamaan cosØ1 = W/VA

Perlu diingat : VA² = W² + VaR²

Oleh itu : VA = √( W² + VaR²)

cosØ1 = W/(√( W² + VaR²))

atau kalau guna bil TNB tu...

cosØ1 = KWH/(√(KWH² + KVaR²))

(KALAU TAK NAK PENING PAKAI COS, TAN, PAKAI JE KAT ATAS NI)