Faktor Daya Dan Alat Ukur Faktor Daya

Menurut definisi, faktor daya adalah cosinus sudut fasa antara tegangan dan arus, dan pengukuran faktor daya biasanya menyangkut penentuan sudut fasa ini. Pada dasarnya instrumen ini bekerja berdasarkan prinsip elektrodinamometer, dimana elemen yang berputar terdiri dari dua kumparan yang dipasang pada poros yang sama tetapi tegak lurus satu sama lain. Kumparan putar berputar di dalam medan maknetik yang dihasilkan oleh kumparan medan yang membawa arus jala-jala. Ini ditunjukkan dalam kerja alat ukur faktor daya.



Konstruksi Alat Ukur Faktor Daya 

Alat ukur faktor daya kumparan bersilang (crossed-coil power faktor meter) seperti terlihat pada gambar alat ukur faktor daya. Instrumen ini mempunyai sebuah coil diam, yang terdiri dari F1 dan F2. Dengan dihubungkan seri dengan line supply maka akan dialiri arus. Jelaslah bahwa medan yang merata akan dihasilkan oleh F1 dan F2, yang sebanding dengan arus line. Pada medan ini diletakkan moving coil C1 dan C2 yang dipasang pada tangkai atau spindle yang sama. Kedua moving coil ini adalah coil tegangan C1 yang mempunyai tahanan seri R, sedangkan coil C2 mempunyai induktansi L. Harga R dan L seperti halnya lilitan C1 dan C2, diatur sedemikian hingga ampereturn pada C1 dan C2 sama besar. Arus I1 sefasa dengan tegangan supply V, sedangkan I2 lagging (tertinggal) 90° (atau mendekati 90°) dibelakang V.

Gambar Rangkaian Alat Ukur Faktor Daya Satu Fasa

 Gambar Konstruksi Alat Ukur Faktor Daya

Prinsip Kerja Alat Ukur Faktor Daya 

Dianggap bahwa power-faktor (p.f) sama dengan satu, yaitu I (arus) sefasa dengan V (tegangan). Kemudian I1 sefasa dengan I sedangkan I2 lagging 90° terhadap I. Akibatnya timbul sebuah kopel yang bekerja pada C1, menimbulkan gaya gerak mengarah bidang tegak lurus terhadap sumbu magnit kumparan F1 dan F2. Secara bersamaan dengan posisi penunjuk pada p.f sama dengan 1. Sedangkan pada C2 tidak ada kopel. Sekarang anggap bahwa p.f = 0, yaitu I lagging 90° terhadap V. Dalam hal ini I2 dibuat sefasa dengan I sedangkan I1 berbeda fasa 90° dengan I. Akibatnya, tidak ada kopel pada C1 tetapi akan timbul kopel pada C2 sehingga bidangnya tegak lurus terhadap sumbu megnetis F1 dan F2. Pada harga p.f pertengahan, simpangan penunjuk akan bersesuaian dengan simpangan sudut p.f, yaitu F, atau cos F. Jika instrumen ini dikalibrasi langsung menunjukkan besarnya p.f. Pada beban seimbang 3 fasa, instrumen ini dimodifikasi sedemikian agar C1 dan C2 bersudut 120° satu sama lain, bukannya 90° seperti pada supply fasa tunggal. Seperti terlihat pada gambar rangkaian alat ukur faktor daya tiga fasa dibawah, C1 dan C2 dihubungkan seri terhadap fasa ketiga (sehingga mengalirkan arus line). Karena tidak diperlukan fasa bercelah diantara arus-arus pada C1 dan C2, I1 dan I2 tidak ditentukan oleh circuit fasa bercelah (fasa splitting), akibatnya instrumen ini tidak akan berpengaruh oleh perubahan frekuensi maupun bentuk gelombang arus. 

Gambar Rangkaian Alat Ukur Faktor Daya Tiga Fasa

Alat ukur faktor daya dengan daun terpolarisasi (polarized vane power-faktor meter) ditunjukkan dalam sketsa konstruksi gambar 4- 29. Instrumen ini terutama digunakan dalam sistem daya tiga fasa sebab prinsip kerjanya bergantung pada pemakaian tegangan tiga fasa. 

Gambar Alat Ukur Faktor Daya Tipe Daun Terpolarisasi

Kumparan luar adalah kumparan potensial yang dihubungkan ke antaran-antaran sistem tiga fasa. Penyambungan tegangan tiga fasa ke kumparan potensial menyebabkan bertindak seperti stator motor induksi tiga fasa sewaktu membangkitkan fluksi magnit berputar. Kumparan ditengah atau kumparan arus dihubungkan seri dengan salah satu antaran fasa, dan ini mempolariser daun-daun besi. Daun-daun terpolarisasi bergerak di dalam medan magnit berputar dan mengambil suatu posisi dimana medan putar pada suatu saat mempunyai fluksi polarisasi paling besar (maksimal). Posisi ini merupakan indikasi sudut fasa dan berarti indikasi faktor daya. Instrumen ini dapat digunakan dalam sistem satu fasa dengan syarat bahwa rangkaian pemisah fasa (serupa dengan yang digunakan dalam motor satu fasa) ditambahkan untuk membangkitkan medan magnit putar yang diperlukan. 

Gambar Konstruksi Faktor Daya (Cos π Meter)

Seperti ditunjukkan pada gambar diatas, alat ukur Cos π meter bagian-bagian eksternalnya dijelaskan sebagai berikut :

1.  Jarum penunjuk 
2. Kaca : difungsikan untuk mengeliminir kesalahan parallax dalam pembacaan.
3. Skala : bagian kanan pada beban induktif, faktor dayanya ketinggalan (lag). 
4. Skala : bagian kiri pada beban kapasitif, faktor dayanya mendahului (lead). 
5. Tabel range tegangan dan arus, tabel ini digunakan untuk memilih tegangan pada selektor. 
6. Terminal arus, salah satu terminal diberi tanda (±) untuk menunjukkan bahwa terminal ini dihubungkan dengan terminal common tegangan, dan terminal arus yang lain mengindikasikan ukuran arus terukur. 
7. Terminal arus, untuk memilih batas ukur sesuai dengan besaran yang diukur. 
8. Selektor tegangan. 
9. Terminal tegangan : digunakan untuk menyambungkan tegangan. Terminal common tegangan diberi tanda (±), dan terminal tegangan yang lain mengindikasikan ukuran tegangan dipilih. 
10. Terminal untuk menghubungkan kawat penghantar.