Demo Site

Selasa, 29 November 2011

PENGERTIAN KAPASITOR DAN FUNGSINYA

Komponen elektronika kali ini yang akan kita bahas adalah kapasitor.Selain kapasitor nama lainnya adalah condensator.Komponen ini seperti halnya resistor juga termasuk dalam kelompok komponen pasif,yaitu jenis komponen yang bekerja tanpa memerlukan arus panjar.


* Menurut Polaritasnya
- Kapasitor Polar
Memiliki polaritas (+) dan (-).
Dalam pemasangannya harus diperhatikan polaritasnya dan tidak boleh dipasang terbalik. Pada bodynya terdapat tanda polaritasnya untuk menandai kaki yang berpolaritas (+) atau (-).
- Kapasitor Non Polar(Bipolar Capasitor)
Jenis kapasitor ini bisa dipasang bolak-balik.

* Menurut Bahan Pembuatannya
Kapasitor pada dasarnya adalah 2 buah lempeng logam(dielectric) yang dipisahkan oleh sebuah bahan isulator. Nah,bahan isulator inilah yg menentukan nama kapasitor tersebut.
Menurut bahan pembuatannya jenis2 kapasitor adalah :
- Kapasitor Elektrolit → isulatornya dibuat dari bahan elektrolit
- Kapasitor Mika → bahan isulatornya dibuat dari mika
- Kapasitor Udara → bahan isulatornya dibuat dari udara.
- Kapasitor Kertas,tantalum,milar,dsb.

* Menurut Ketetapan Nilainya
- Kapasitor Tetap/permanen
Nilai kapasitasnya tidak bisa diubah-ubah.
- Kapasitor Variable atau sering juga disebut VC atau Varco (variable capasitor)
Kapasitor jenis ini bisa kita ubah-ubah nilainya.

Fungsi kapasitor adalah untuk menyimpan arus/tegangan listrik. Untuk arus DC kapasitor berfungsi sebagai isulator/penahan arus listrik, sedangkan untuk arus AC berfungsi sebagai konduktor/melewatkan arus listrik.
Dalam penerapannya kapasitor digunakan sebagai filter/penyaring,perata tegangan DC pada pengubah AC to DC,pembangkit gelombang ac atau oscilator dsb.

Nilai kapasitor dapat kita lihat pada tulisan yang terdapat pada body-nya, misalnya 10 uF/16 V artinya nilai kapasitor itu adalah 10 mikro Farad dan bisa bekerja pada tegangan maximal 16 V,jika melebihi 16 V maka kapasitor ini akan mengalami 'break down' alias ko'it:-).
Farad adalah satuan nilai kapasitas dari kapasitor.
1 uF → 1 mikro Farad = 1 x 10 pangkat (-6) Farad = 0.000001 Farad
1 nF → 1 nano farad = 1 x 10 pangkat (-9) Farad
1 pF → 1 piko Farad = 1 x 10 pangkat (-12) Farad



# Kode Angka Pada Kapasitor
Untuk kapasitor yang nilai kapasitasnya di bawah 1 uF biasanya nilai kapasitasnya dituliskan dalam kode angka.
Contoh :
1. 104 → 10 x 10 pangkat 4 (dalam satuan piko Farad) = 100000 pF atau 100 nF atau 0.1 uF
2. 222 → 22 x 10 pangkat 2 (pF) = 2200 pF atau 2.2 nF
* caranya adalah kita tulis ulang 2 angka pertama,kemudian kita kalikan dengan 10 pangkat angka terakhirnya.
3. 4n7 → 4.7 nano Farad
4. 2p5 → 2.5 piko Farad

Kapasitor yang bernilai di bawah 1 uF umumnya adalah jenis non polar,kecuali yang jenis elektrolit.

Gambar kapasitor adalah berikut iniDalam skema elektronika simbol kapasitor adalah seperti di bawah iniYang ada tanda (+) dan (-) adalah simbol kapasitor polar sedangkan yang tanpa tanda (+) dan (-) adalah simbol kapasitor non polar.







Peranan Kapasitor dalam Penggunaan Energi Listrik


 



Kehidupan modern salah satu cirinya adalah pemakaian energi listrik yang besar. Besarnya energi atau beban listrik yang dipakai ditentukan oleh reaktansi (R), induktansi (L) dan capasitansi (C). Besarnya pemakaian energi listrik itu disebabkan karena banyak dan beraneka ragam peralatan (beban) listrik yang digunakan. Sedangkan beban listrik yang digunakan umumnya bersifat induktif dan kapasitif. Di mana beban induktif (positif) membutuhkan daya reaktif seperti trafo pada rectifier, motor induksi (AC) dan lampu TL, sedang beban kapasitif (negatif) mengeluarkan daya reaktif. Daya reaktif itu merupakan daya tidak berguna sehingga tidak dapat dirubah menjadi tenaga akan tetapi diperlukan untuk proses transmisi energi listrik pada beban. Jadi yang menyebabkan pemborosan energi listrik adalah banyaknya peralatan yang bersifat induktif. Berarti dalam menggunakan energi listrik ternyata pelanggan tidak hanya dibebani oleh daya aktif (kW) saja tetapi juga daya reaktif (kVAR). Penjumlahan kedua daya itu akan menghasilkan daya nyata yang merupakan daya yang disuplai oleh PLN. Jika nilai daya itu diperbesar yang biasanya dilakukan oleh pelanggan industri maka rugi-rugi daya menjadi besar sedang daya aktif (kW) dan tegangan yang sampai ke konsumen berkurang. Dengan demikian produksi pada industri itu akan menurun hal ini tentunya tidak boleh terjadi untuk itu suplai daya dari PLN harus ditambah berarti penambahan biaya. Karena daya itu P = V.I, maka dengan bertambah besarnya daya berarti terjadi penurunan harga V dan naiknya harga I. Dengan demikian daya aktif, daya reaktif dan daya nyata merupakan suatu kesatuan yang kalau digambarkan seperti segi tiga siku-siku pada Gambar 1.  Dari Gambar 1 tersebut diperoleh bahwa perbandingan daya aktif (kW) dengan daya nyata (kVA) dapat didefinisikan sebagai faktor daya (pf) atau cos r. 
cos r = pf = P (kW) / S (kVA) ........(1)  P (kW) = S (kVA) . cos r................(2) 
Seperti kita ketahui bahwa harga cos r adalah mulai dari 0 s/d 1. Berarti kondisi terbaik yaitu pada saat harga P (kW) maksimum [ P (kW)=S (kVA) ] atau harga cos r = 1 dan ini disebut juga dengan cos r yang terbaik. Namun dalam kenyataannya harga cos r yang ditentukan oleh PLN sebagai pihak yang mensuplai daya adalah sebesar 0,8. Jadi untuk harga cos r < 0,8 berarti pf dikatakan jelek. Jika pf pelanggan jelek (rendah) maka kapasitas daya aktif (kW) yang dapat digunakan pelanggan akan berkurang. Kapasitas itu akan terus menurun seiring dengan semakin menurunnya pf sistem kelistrikan pelanggan. Akibat menurunnya pf itu maka akan muncul beberapa persoalan sbb:

a. Membesarnya penggunaan daya listrik kWH karena rugi-rugi.
b. Membesarnya penggunaan daya listrik kVAR.
c. Mutu listrik menjadi rendah karena jatuh tegangan.
Secara teoritis sistem dengan pf yang rendah tentunya akan menyebabkan arus yang dibutuhkan dari pensuplai menjadi besar. Hal ini akan menyebabkan rugi-rugi daya (daya reaktif) dan jatuh tegangan menjadi besar. Dengan demikian denda harus dibayar sebabpemakaian daya reaktif meningkat menjadi besar. Denda atau biaya kelebihan daya reaktif dikenakan apabila jumlah pemakaian kVARH yang tercata dalam sebulan lebih tinggi dari 0,62 jumlah kWH pada bulan yang bersangkutan sehingga pf rata-rata kurang dari 0,85. Sedangkan perhitungan kelebihan pemakaian kVARH dalam rupiah menggunakan rumus sbb: [ B - 0,62 ( A1 + A2 ) ] Hk 
Dimana : B = pemakaian k VARH
A1 = pemakaian kWH WPB
A2 = pemakaian kWH LWBP
Hk = harga kelebihan pemakaian kVARH
Untuk memperbesar harga cos r (pf) yang rendah hal yang mudah dilakukan adalah memperkecil sudut r sehingga menjadi r1 berarti r>r1. Sedang untuk memperkecil sudut r itu hal yang mungkin dilakukan adalah memperkecil komponen daya reaktif (kVAR). Berarti komponen daya reaktif yang ada bersifat induktif harus dikurangi dan pengurangan itu bisa dilakukan dengan menambah suatu sumber daya reaktif yaitu berupa kapasitor. 
Proses pengurangan itu bisa terjadi karena kedua beban (induktor dan kapasitor) arahnya berlawanan akibatnya daya reaktif menjadi kecil. Bila daya reaktif menjadi kecil sementara daya aktif tetap maka harga pf menjadi besar akibatnya daya nyata (kVA) menjadi kecil sehingga rekening listrik menjadi berkurang. Sedangkan keuntungan lain dengan mengecilnya daya reaktif adalah : 



  • Mengurangi rugi-rugi daya pada sistem.

  • Adanya peningkatan tegangan karena daya meningkat.

  • Proses Kerja Kapasitor 

    Kapasitor yang akan digunakan untuk meperbesar pf dipasang paralel dengan rangkaian beban. Bila rangkaian itu diberi tegangan maka elektron akan mengalir masuk ke kapasitor. Pada saat kapasitor penuh dengan muatan elektron maka tegangan akan berubah. Kemudian elektron akan ke luar dari kapasitor dan mengalir ke dalam rangkaian yang memerlukannya dengan demikian pada saaat itu kapasitor membangkitkan daya reaktif. Bila tegangan yang berubah itu kembali normal (tetap) maka kapasitor akan menyimpan kembali elektron. Pada saat kapasitor mengeluarkan elektron (Ic) berarti sama juga kapasitor menyuplai daya treaktif ke beban. Keran beban bersifat induktif (+) sedangkan daya reaktif bersifat kapasitor (-) akibatnya daya reaktif yang berlaku menjadi kecil.  Rugi-rugi daya sebelum dipasang kapasitor : 
    Rugi daya aktif = I2 R Watt .............(5)
    Rugi daya reaktif = I2 x VAR.........(6)
    Rugi-rugi daya sesudah dipasang kapasitor :
    Rugi daya aktif = (I2 - Ic2) R Watt ...(7)
    Rugi daya reaktif = (I2 - Ic2) x VAR (8)

    Pemasangan Kapasitor 

    Kapasitor yang akan digunakan untuk memperkecil atau memperbaiki pf penempatannya ada dua cara :  1. Terpusat kapasitor ditempatkan pada:

    a. Sisi primer dan sekunder transformator
    b. Pada bus pusat pengontrol
    2. Cara terbatas kapasitor ditempatkan

    a. Feeder kecil
    b. Pada rangkaian cabang
    c. Langsung pada beban

    Perawatan Kapasitor

    Kapasitor yang digunakan untuk memperbaiki pf supaya tahan lama tentunya harus dirawat secara teratur. Dalam perawatan itu perhatian harus dilakukan pada tempat yang lembab yang tidak terlindungi dari debu dan kotoran. Sebelum melakukan pemeriksaan pastikan bahwa kapasitor tidak terhubung lagi dengan sumber. Kemudian karena kapasitor ini masih mengandung muatan berarti masih ada arus/tegangan listrik maka kapasitor itu harus dihubung singkatkan supaya muatannya hilang. Adapun jenis pemeriksaan yang harus dilakukan meliputi :



  • Pemeriksaan kebocoran

  • Pemeriksaan kabel dan penyangga kapasitor

  • Pemeriksaan isolator

  • Sistem Mikroprosesor

    Selain komponen induktor pemborosan pemakaian listrik bisa juga terjadi karena: 
    Tegangan tidak stabil 
    Ketidak stabilan tegangan bisa menyebabkan terjadinya pemborosan energi listrik. Ketidakstabilan itu dapat diartikan tegangan pada suatu fase lebih besar, lebih kecil atau berfluktuasi terhadap teganga standar. Sedangkan akibat pembrosan energi listrik itu maka timbul panas sehingga bisa menyebabkan pertama kerusakan isolator peralatan yang dipakai. Ke dua memperpendek daya isolasi pada lilitan. Sementara itu dengan ketidakseimbangan sebesar 3% saja dapat memperbesar suhu motor yang sedang beroperasi sebesar 18% dari keadaan semula. Hal ini tentunya akan menimbulkan suara bising pada motor dengan kecepatan tinggi. 
    Harmonik 
    Harmonik itu bisa menimbulkan panas, hal ini terjadi karena adanya energi listrik yang berlebihan. Harmonik itu bisa muncul karena peralatan seperti komputer, kontrol motor dll. Harmonik merupakan suatu keadaan timbulnya tegangan yang periodenya berbeda dengan periode tegangan standar. Periode itu bisa 180 Hz (harmonik ke-3), 300 Hz (harmonik ke-5) dan seterusnya. Harmonik pada transformator lebih berbahaya, hal ini karena adanya sisrkulasi arus akibat panas yang berlebih. Sehingga hal ini bisa mengurangi kemampuan peralatan proteksi yang menggunakan power line carrier sebagai detektor kondisi normal. 
    Untuk mengoptimalkan pemakaian energi listrik bisa digunakan beban-beban tiruan berupa LC yang dilengkapi dengan teknologi mikroprosesor. Sehingga ketepatan dan keandalan dalam mendeteksi kualitas daya listrik bisa diperoleh. Mikroprosesor itu berfungsi untuk mengolah komponen-komponen yang menentukan kualitas tenaga listrik. Seperti keseimbangan beban antar fasa, harmonik dan surja. Apabila terdapat ketidakseimbangan antara fasa satu dengan fasa yang lainnya, maka mikroprosesor akan memerintahkan beban-beban LC untuk membuka atau menutup agar arus disuplai ke fasa satu sehingga selisih arus antara fasa satu dengan fasa yang lainnya tidak ada. Banyaknya L atau C yang dibuka atau ditutup tergantung dari kondisi ketidakseimbangan beban yang terdeteksi oleh mikroprosesor. Kondisi harmonik yang terdeteksi bisa dihilangkan dengan menggunakan filter LC. 
    Keuntungan alat ini adalah : 


  • Mampu mereduksi daya sampai 30%. 

  • Meningkatkan pf antara 95-100%

  • Dapat mengeliminasi terjadinya harmonik.

  • Dengan demikian pemakaian energi listrik bisa dihemat yaitu dengan cara mengoptimalkan konsumsi energi masing-masing peralatan yang digunakan, memperkecil gejala harmonik dan menstabilkan tegangan. Sehingga energi tersisa bisa dimanfaatkan untuk sektor lain yang lebih membutuhkan. Sedang dampak negatif dari pemborosan energi listrik itu pertama menciptakan ketidakseimbangan beban fasa-fasa listrik yang pada gilirannya akan mempengaruhi over heating pada motor dan penurunan life isolator. Ke dua bagi PLN sebagai penyuplai energi listrik tentunya harus menyediakan energi listrik yang lebih besar lagi.





    - Kapasitor elektrolit (Elco)
    Kapasitor elektrolit pada umumnya dibuat dengan kapasitas yang besar dan memiliki kehandalan yang tinggi serta awet dalam pemakaiannya. Kapasitor jenis ini banyak dipergunakan dalam rangkaian catu daya (power supply). Karakteristik utama adalah kapasitor ini memiliki perbedaan polaritas pada kedua kakinya yaitu kutub positif (+) dan kutub negatif (-), sehingga dalam pemasangannya juga harus diperhatikan karena bila salah menempatkan kakinya terbalik antara positif dengan negatif atau sebaliknya, maka kapasitor ini akan rusak dan bahkan bisa meledak. Untuk membedakan polaritas kakinya biasanya terdapat garis putus-putus atau strip pada bodi kapasitor, maka dapat dipastikan bahwa kaki yang berada dibawah strip itu mempunyai polaritas negatif (-). Besarnya nilai kapasitansi biasanya dituliskan dengan angka pada bodi transistor tersebut.

    - Kapasitor tantalum
    Merupakan jenis kapasitor elektrolit yang elektrodanya terbuat dari material tantalum. Komponen ini memiliki polaritas, cara membedakannya dengan mencari tanda + atau tanda lainya yang ada pada bodi kapasitor, tanda ini menyatakan bahwa pin dibawahnya memiliki polaritas positif. Diharapkan berhati – hati di dalam pemasangan komponen karena tidak boleh terbalik. Karakteristik temperatur dan frekuensi lebih bagus daripada kapasitor elektrolit yang terbuat dari bahan alumunium dan kebanyakan digunakan untuk sistem yang menggunakan sinyal analog.

    - Kapasitor Keramik
     Pada umumnya kapasitor keramik memiliki bentuk bermacam-macam seperti bentuk tabung, pelat, segi empat, dan lain-lain. Dalam pemakaiannya, kapasitor keramik cukup stabil dan sangat cocok dipakai untuk rangkaian frekiuensi tinggi yaitu untuk melewatkan sinyal frekuensi tinggi ke ground. Kapasitor jenis ini tidak memiliki polaritas, sehingga dalam pemasangannya dapat dibolak-balik, dan umumnya hanya tersedia dengan nilai kapasitansi yang sangat kecil. Namun yang perlu diingat bahwa kapasitor ini mampu bekerja pada rate tegangan dari mulai yang paling kecil sampai dengan batas 100 Volt. Nilai kapasitansinya biasanya dituliskan dengan kode warna, namun ada kalanya menggunakan angga-angka yang terdapat pada bodinya.


    - Multilayer Ceramic Capacitor
    Bahan material untuk kapasitor ini sama dengan jenis kapasitor keramik, bedanya terdapat pada jumlah lapisan yang menyusun dielektriknya. Pada jenis ini dielektriknya disusun dengan banyak lapisan atau biasanya disebut dengan layer dengan ketebalan 10 s/d 20 μm dan pelat elektrodanya dibuat dari logam yang murni. Selain itu ukurannya kecil dan memiliki karakteristik suhu yang lebih bagus daripada kapasitor keramik. Biasanya jenis ini baik digunakan untuk melewatkan frekuensi tinggi ke tanah.

    - Polyester Film Capacitor
    Dielektrik dari kapasitor ini terbuat dari polyester film. Mempunyai arakteristik suhu yang lebih bagus dari semua jenis kapasitor diatas. Dapat digunakan untuk frekuensi tinggi. Biasanya jenis ini digunakan untuk rangkaian yang menggunakan frekuensi tinggi, dan rangkaian analog. Kapasitor ini biasanya disebut mylar dan mempunyai toleransi sebesar ±5% sampai ±10%.

    - Polypropylene Capacitor
    Kapasitor ini memiliki nilai toleransi yang lebih tinggi dari polyester film capacitor. Pada umumnya nilai kapasitansi dari komponen ini tidak akan berubah apabila dirancang disuatu sistem dimana frekuensi yang melaluinya lebih kecil atau sama dengan 100KHz. Pada gambar disamping ditunjukkan kapasitor polypropylenedengan toleransi ±1%.


    - Kapasitor Mika
    Jenis ini menggunakan mika sebagai bahan dielektriknya. Kapasitor mika mempunyai tingkat kestabilan yang bagus, karena temperatur koefisiennya rendah. Karena frekuensi karakteristiknya sangat bagus, biasanya kapasitor ini digunakan untuk rangkaian resonansi, filter untuk frekuensi tinggi dan rangkaian yang menggunakan tegangan tinggi misalnya: radio pemancar yang menggunakan tabung transistor. Kapasitor mika tidak mempunyai nilai kapasitansi yang tinggi.

    - Polystyrene Film Capacitor
    Tipe ini tidak bisa digunakan untuk aplikasi yang menggunakan frekuensi tinggi, karena konstruksinya yang sama seperti kapasitor elektrolit yaitu seperti koil. Kapasitor ini baik untuk aplikasi pewaktu dan filter yang menggunakan frekuensi beberapa ratus KHz. Komponen ini mempunyai 2 warna untuk elektrodanya, yaitu: merah dan abu – abu. Untuk yang merah elektrodanya terbuat dari tembaga sedangkan warna abu – abu terbuat dari kertas alumunium.

    - Electric Double Capacitor (Super Capacitor)
    Jenis kapasitor ini bahan dielektriknya sama dengan kapasitor elektrolit. Tetapi bedanya adalah ukuran kapasitornya lebih besar dibandingkan kapasitor elektrolit yang telah dijelaskan di atas. Biasanya mempunyai satuan F. Gambar bentuk fisiknya dapat dilihat di samping, pada gambar tersebut kapasitornya memiliki ukuran 0.47F. Kapasitor ini biasanya digunakan untuk rangkaian power supply.

    - Trimmer Kapasitor 
    Kapasitor jenis ini menggunakan keramik atau plastik sebagai bahan dielektriknya. Nilai dari kapasitor dapat diubah – ubah dengan cara memutar sekrup yang berada diatasnya. Didalam pemutaran diharapkan menggunakan obeng yang khusus, agar tidak menimbulkan efek kapasitansi antara obeng dengan tangan.


    - Tuning Capacitor
     Kapasitor ini dinegara Jepang disebut sebagai “Varicons”, biasanya banyak sekali digunakan sebagai pemilih gelombang pada radio. Jenis dielektriknya menggunakan udara. Nilai kapasitansinya dapat dirubah dengan cara memutar gagang yang terdapat pada badan kapasitor kekanan atau kekiri.

    1 komentar:

    erril anktup mengatakan...

    kurang jelas penjelasan pararelnya.dan fungsi dari nilai farad itu apa?

    Poskan Komentar

    Label

    Label

    Label