Perbaikan Power Factor dengan Kapasitor

Untuk memperbaiki power factor (pf, Cos Phi) pada alternating current (AC) biasanya digunakan kapasitor. Cara ini cukup populer diterapkan, misalnya pada lampu neon, motor, transformator, dll. Skema rangkaiannya dapat dilihat pada gambar dibawah. Instrument yang dibutuhkan adalah Power meter (P) dan Ammeter (A). Kapasitor (C) mempunyai suatu harga tertentu, tidak boleh terlalu besar, dan tidak boleh terlalu kecil, agar power factor mendekati 1 (satu, ideal)  sehingga konsumsi daya listrik jadi irit. Posisi kapasitor harus sedekat mungkin dengan beban.

Untuk melihat grafik simulasi gelombang tegangan dan arus pada power factor tertentu dibahas di artikel terpisah. Demikian pula tentang definisi: effisiensi, power factor, watt, voltampere; dibahas di artikel tersendiri.

Contoh perhitungan disini terkandung pada lembar Excel terlampir yang mempunyai rumus untuk menghitung koreksi power factor dengan kapasitor. Sebelum kapasitor dipasang untuk memperbaiki power factor, maka perlu diketahui dulu seberapa besar power factor yang terjadi pada suatu beban daya (real power) tertentu.

Misalkan didapat data sebagai berikut:

Frequensi : 60 Hz

Tegangan : 220 volt

Arus : 1 ampere

Daya aktual (real power): 160 watt

Daya yang diberikan oleh sumber arus:

apparent power = 220 volt x 1 ampere = 220 voltampere

Power factor = pf = real power / apparent power = 160 / 220 = 0,73

Lalu reactive power dihitung dengan menggunakan formula Phytagoras:

Reactive power = ((apparent power x apparent power) – (real power x real power))^1/2

Reactive power = (220² – 160² ) ^{1 / 2} = 151 var (voltampere reactive)

Dari data reactive power, maka akan didapat data reactive load:

            Reactive load = Voltage² / reactive power = 220² / 151 = 320,5 W

Untuk menghitung besarnya kapasitas maka digunakan rumus Faraday:

            Capacity = 1 / ( 2p x frequency  x reactive load ) = 1/( 2p x 60 x 320,5 ) = 8,27 µf

Misal dipilih dan dipasang paralel kapasitor sebesar 8 µf untuk mengkoreksi power factor, maka nilai untuk capasitive reactance yang ditimbulkan capasitor tersebut adalah:

            x_c = 1 / (2p x 60 x 8 x 10^-6 ) = 331.44 W

Arus yang mengalir untuk capasitive reactance ini adalah:

            a_c = 220 / 331.44 = 0.66 amperes

Daya untuk capasitive reactance, perlu diketahui bahwa vektor reactive power ini arahnya berlawanan dengan vektor reactive power sebelumnya, sehingga diberi tanda negatif ( - ),  adalah:

p_c = 220 x 0,66 = - 146.03 var

Reactive power yang baru atau total adalah:   Q₁ = 151 – 146.03 = 4,97 var

Apparent power yang terkoreksi adalah :

S₁ = ((real power)² + (new reactive power)² )^1/2  = (160² + 4,97² )^1/2  = 160.08 va

Sehingga power faktor yang terkoreksi atau diperbaiki adalah:

            pf₁ = 160 / 160,08 =  0,9995