Memahami Daya Semu, Daya Nyata, dan Daya Reaktif

Randra Agustio Efryansah

Okt 10, 2023

Segitiga Daya adalah sebuah segitiga siku-siku (trigonometri) yang digunakan untuk memudahkan perhitungan daya aktif, daya semu, dan daya reaktif. Untuk melihat persamaan dari segitiga daya, bisa merujuk pada gambar di atas.

Apa itu Daya Listrik?

Daya listrik adalah sejumlah energi listrik yang dikeluarkan untuk melakukan suatu kerja atau usaha. Misalnya, lampu dengan daya 6 watt mengubah energi listrik menjadi energi cahaya sebesar 6 watt. Daya listrik biasanya dinyatakan dalam satuan watt atau horsepower (HP), di mana 1 HP setara dengan 746 watt. Pada listrik searah (DC), daya listrik dihitung dengan rumus P = V x I, di mana P adalah daya, V adalah tegangan, dan I adalah arus.

Macam Daya Listrik

Daya listrik dibagi menjadi tiga jenis:

Daya nyata (daya aktif) dengan satuan W (watt)
Daya semu dengan satuan VA (volt ampere)
Daya reaktif dengan satuan VAR (volt ampere reaktif)

Ketiga jenis daya ini terdapat pada listrik satu fasa maupun tiga fasa dan saling berkaitan. Nilai dari ketiga daya ini sangat dipengaruhi oleh cos phi (cos φ). Pada listrik satu fasa 220 Volt dari PLN, nilai cos φ biasanya ditetapkan sebesar 0,8.

Pada dasarnya daya listrik dibagi menjadi tiga yaitu :

Daya nyata / daya aktif dengan satuan W (WATT)
Daya semu dengan satuan VA (Volt Ampere)
Daya reaktif VAR (Volt Ampere Reaktif)

Berikut ini rumus segitiga daya:

1. Daya Nyata

Daya nyata adalah daya yang dibutuhkan oleh beban resistif. Daya nyata memperlihatkan adanya aliran energi listrik dari suatu pembangkit listrik ke jaringan beban untuk dapat dikonversikan menjadi energi lain. Sebagai contoh, daya nyata yang digunakan untuk menyalakan kompor listrik. Energi listrik yang mengalir dari jaringan instalasi dan masuk ke kompor listrik, dikonversikan menjadi energi panas oleh elemen pemanas kompor tersebut.

Daya listrik pada arus listrik DC, dapat dirumuskan sebagai perkalian arus listrik dengan tegangan.

P = I x V

Namun pada listrik AC perhitungan daya menjadi sedikit berbeda karena melibatkan faktor daya (cos ∅).

P = I x V x cos ∅

Untuk lebih jelasnya, perhatikan grafik sinusoidal berikut.

Grafik di atas merupakan grafik gelombang listrik AC dengan beban murni resistif. terlihat bahwa gelombang arus dan tegangan berada pada posisi fase yang sama (0°) dan tidak ada yang saling mendahului seperti pada beban induktif dan kapasitif. Dengan kata lain nilai dari faktor daya (cos ∅) bernilai 1.

Sehingga dengan menggunakan rumus daya di atas, nilai dari daya listrik pada satu titik posisi jaringan tertentu mempunyai nilai yang selalu positif serta akan membentuk gelombang seperti pada gambar tersebut.

Nilai daya konstan positif ini menunjukkan bahwa 100% daya mengalir ke arah beban listrik dan tidak menunjukkan adanya aliran balik ke arah pembangkit. Inilah daya nyata, daya yang murni diambil oleh beban resistif, daya yang menunjukkan adanya energi listrik terkonversi menjadi energi lain pada beban resistif. Daya nyata secara efektif akan menghasilkan kerja yang nyata di sisi beban listrik.

2. Daya Semu

Daya semu atau daya total (S) adalah hasil perkalian antara tegangan efektif (root-mean-square) dengan arus efektif (root-mean-square).

S = VRMS x IRMS

Tegangan RMS (VRMS) merupakan nilai tegangan listrik AC yang akan menghasilkan daya yang sama dengan daya listrik DC ekuivalen pada suatu beban resistif yang sama. Pengertian tersebut juga berlaku pada arus RMS. 220 volt tegangan listrik rumah kita adalah tegangan RMS (tegangan efektif). Secara sederhana, 220 volt tersebut adalah 0,707 bagian dari tegangan maksimum sinusoidal AC. Berikut adalah rumus sederhana untuk menghitung tegangan RMS:

Demikian pula dengan rumus perhitungan arus RMS:

Dimana Vmax dan Imax adalah nilai tegangan maupun arus listrik pada titik tertinggi di grafik gelombang sinusoidal listrik AC.

Nilai Tegangan RMS pada Grafik Sinusoidal Tegangan Listrik AC di atas

Pada kondisi beban resistif tidak terjadi pergeseran grafik sinusoidal arus ataupun tegangan, semua daya total akan dialirkan ke beban listrik sebagai daya nyata. Bisa dikatakan jika beban listrik bersifat resistif, maka nilai daya semu (S) adalah sama dengan daya nyata (P). Nah, berbeda jika beban jaringan bersifat induktif ataupun kapasitif (beban reaktif), nilai dari daya nyata akan menjadi sebesar cos Ø dari daya total.

P = S cos Ø

P = Vrms Irms cos Ø

Ø merupakan besar sudut pergeseran nilai arus ataupun tegangan yang terdapat pada grafik sinusoidal listrik AC. Ø bernilai positif jika grafik arus tertinggal tegangan (beban induktif), dan bernilai negatif jika arus mendahului tegangan (beban kapasitif).

Pada kondisi beban reaktif, sebagian daya nyata juga terkonversi sebagai daya reaktif untuk mengkompensasi adanya beban reaktif tersebut. Nilai dari dari daya reaktif (Q) adalah sebesar sin Ø dari daya total.

Q = S sin Ø

Q = VRMS IRMS sin Ø

Hubungan yang terdapat antara daya nyata, daya reaktif, dan daya semu bisa sobat kelas teknisi ilustrasikan ke dalam sebuah segitiga siku-siku dengan sisi miring sebagai daya semu, salah satu sisi siku sebagai daya nyata, dan sisi siku lainnya sebagai daya reaktif.

Terlihat dari hubungan segitiga di atas maka dapat disimpulkan hubungan antara daya nyata, daya reaktif dan daya semu dapat diekspresikan menggunakan persamaan pythagoras, berikut rumus pitagoras.

3. Daya Reaktif

Daya reaktif adalah daya yang dibutuhkan dalam pembentukan medan magnet atau daya yang tercipta oleh beban yang bersifat induktif. Satuan daya reaktif adalah VAR (Volt, Ampere, Reaktif). Seperti pada transformator, daya reaktif digunakan untuk menciptakan medan magnet pada kumparan primer, sehingga medan magnet pada kumparan primer akan menginduksi kumparan sekunder.

Daya reaktif atau faktor daya akan mempunyau nilai (≠0) jika mengalami pergeseran grafik sinusoidal tegangan ataupun arus listrik AC, yakni ketika beban listrik AC bersifat induktif atau kapasiti, maka nilai dari daya reaktif akan nol (=0).

Daya reaktif merupakan daya imajiner yang memperlihatkan adanya pergeseran arus atau tegangan listrik AC karna adanya beban reaktif. Persamaan daya reaktif sebagai berikut:

Keterangan:

Q = Daya reaktif (VAR)

V = Tegangan listrik (V)

I = Arus listrik (A)

sin phi = Faktor daya

Semoga bermanfaat.

Randra Agustio Efryansah

Blogger | Instalasi Tenaga Listrik | Elektronika | Energi Terbarukan