\entinur ;\'o.sional InJL,rntatika 20I) (semnas/F 20I2)[.tP,\ "I.'eteron' ]'ogyaknrta, 30 Juni 2012

ls,\N. I 97Lt-2 3:g

PENGARUH PERBAIKAN FAKTOR DAYAPADA KINERJA KOMPOR INDUKSI

Lukman Subekti '), Mu,un Budiyanto I'

''') Program Diploma Teknik Elektro Sekolah \iokasi UGMJl. Yacaranda Sekip Unit IV Komplek UGM yogyakafta 55181 ,

e-mail : luknransubekti@)yahoo,conr

Abstra kKontpor induksi bekeria dengan pentanfaatan arus eddy pada objek kerja dalam lingkup kumparan incluktif

yangdicaltt ants bolctk-balikdenganfrekuensi tinggi. Kinerja komprtr intlttksi sangat dipenganrhi oleh besarny:anilai indttkrif ttntuk menghasilkan medan eleklromagnetik. Be.sarnya medon eliktronagietik akan ,rny"iopdaya reaktif pada jala-jala suplai tenaga listrik yang pada akhirnya akan ntent,trunkan fakor clayanya.

Pada penelitian ini dimal

Sentinar Nasional ltt/t';rntati.ka 20 l2 (sentn.aslF 20t2)UPN "I,'eteran'' I'c.tgwtkarta. 30 Juni 2012

ISSLt. 1979,2328

TujuanPenelitian ini bertujuan untuk mengetahui se.jauhmana pengaruh perbaikan faktor da;-a terhadap kecepatanpemanasan dan konsunrsi daya listrik pada kompor induksi.

ManfaatFaktor daya yang terlalu rendah dapat nrenurunkan tegangan listrik pada jaia-jala yang setanjutnya dapat

memperbesar rugi-rugi daya. Bila hal tersebut terjadi secara masal, maka Perusahaan Listrik Negara (PLN) jugaakan dirugikan, karena daya yang dibayarkan oleh pelanggan tidak sebanding dengan daya yang dibangkitkan.Untuk itu perlu dicari upaya demi terwujudnya penggunaan daya listrik yang lebih efektif dan efisien.

Bagi ilmu pengetahuan, dapat digunakan sebagai tambahan pertimbangan perlu atau tidaknya pemasangankapasitor pada terminal masukan ke kompor induksi agar supaya tidak ada pihak-pihak 1'ang dirugikan.

2. TINJAUAN PUSTAKAMenurut Depafternen Energi AS, efisiensi transfer energi untuk kompor induksi adalah sebesar 84oh

sedangkan pada kompor listrik bukan induksi sebesar 7l%, sehingga ada penghematan sekitar 13 oh d,alamproses pemindahan panas (Greg Sorensen,2009). Il]

Persyaratan kapasitor yang digunakan dalam pemanas induksi daya tinggi perlu diperhatikan setiap jeniskapasitornya. Kapasitor bank yang digunakan dalam rangkaian tangki pemanas induksi harus dapat membawaarus penuh yang mengalir dalam kumparan dan dapat bekerja untuk waktu yang lama.[5]

Faktor daya adalah perbandingan antara daya nyata (real powei) dengan daya semu. (1-urncl', 1997).[41

Dasar TeoriA. Komponen Kompor Induksi

Secara teori kompor induksi terdiri atas 3 komponen.. Catu daya listrik dengan frekuensi tinggi. Kumparan induktifr Benda kerja dari bahan -feromagnetik

li{lii

2 Itotr I'lrrr

{-'erartrrc P:rrcl

1 ljlt:tlrrlitrl t'r:'rl

lrlir.qrtcfrc I:rel,J

Gambar l. Skema Kerja Kompor lnduksi (Robin Chen, 201 l). [2]Kumparan (l) dialiri arus listrik dengan frekuensi tinggi sehingga menghasilkan medan magnetik. Medan

magnet yang menembus bejana masakan yang terbuat dari bahan besi akan n'renimbulkan arus pusar atau aruseddy yang membangkitkan panas pada bejana (2). Panas tambahan pada bejana juga diakibatkan oleh jerathisteresis dari bahan feromagnetik yang memiliki permeabilitas rendah. Panas pada bejana akan meranrbat kemasakan (3). Di luar medan magnet ( ) tidak ada panas yang ditimbulkannya (Tudbury,l 960).t3]

B. Keuntungan kompor induksia. Lebih aman karena tidak mengeluarkan api.b. Han,va memanaskan alat rnasak yan,e ditempelkan pada elemen induksi.c. Dalanr kompor induksi tidak membangkitkan panas.d. Proses pemanasan yang relatif lebih cepat.e. Lebih mudah dibersihkan, karena pada umumnya permukaan kompor dibuat ciatar dan halus.

C. Kekurangan kompor induksia. Karena panas dihasilkan nrelalui induksi, maka peralatan masak yang digunakan haruslah terbuat dari

bahan feromagnetik.b. Ukuran alat masak harus menyesuaikan ukuran elemen kompor dengan dudukan datar.c. Di dalamnya terdapat perangkat elektronik yang rentan terhadap panas berlebih.

111

r:r

A-60

D. Faktor DayaDalam ran-ekaian tenaga listrik arus bolak-balik dikenal dengan segi tiga daya seperti yang ditunjukkan pada

Gambar'2.

Gambar 2. Daya [4]

Dalam diagram fhsor segi tiga daya, P adalah daya nyata, Q adalah da1,a reaktif, S adalah daya kompleksdan panjangnya S n.rerupakan besarnya daya semu. Satuan dari daya nyata adalah watt (W), satuan dari dayareaktif diekspresikan sebagai volt ampere reaktif (Var). Besarnya daya serntt (apparent power) secarakonvensional diekspresikan dalam volt-ampere (VA), yakni hasil perkalian dari nilai akar rerata kuadrat (RMS)dari tegangan dan arus RMS. Daya semu juga sering disebut dengan daya kompleks, yakni penjunrlahan vektordari daya nyata ( real power) dan daya reaktif ( reactive power). Daya reaktif tidak dapat memindahkan energi,sehingga direpresentasikan sebagai sumbu imajiner dalam diagram vektor.

Jika sumber listrik arus bolak-balik dari PLN mencatu rangkaian listrik dengan beban linier, maka arus dantegangan keduanya berupa gelombang sinusoidal. Bilamana bebannya resistif murni, arus akan sefase dengantegangan atau sudut tp: 0. Dalam kondisi seperti itu dikatakan faktor dayanya - I, zrrtinya daya yang mengalirhanyalah dava nyata.

Jika bebannya berupa reaktifmurni, misalnya induktor nraka arus berbeda fase terhadap tegangannya atausudut g : 90 o. Dalam kondisi ini dikatakan faktor dayanya rnengikut. Artinya daya yang mengalir hanyalahdaya reaktifinduktif,

Secara praktis beban-beban listrik memiliki resistans, induktans dan atau kapasitans, keduanya daya nyatadan daya reaktif akan mengalir ke beban. Daya semu tidak selalu dapat digunakan seluruhnya untuk beker.ja,karenanya dalam perhitungan memerlukan faktor daya. Faktor daya adaiah perbandingan antara daya nyataterhadap dalra semu.

Faktor daya : Co. Prp= s (1)

Jika sebuah kapasitor dan sebuah induktor dirangkaikan secara paralel kemudian arus mengalir melervatikeduanya, maka kapasitor akan membangkitkan daya reaktif dan induktor akan mengkonsumsinya. Inilah yangmenjadi dasar untuk memperbaiki faktor daya pada jaringan listrik dengan menyisipkan kapasitor atau induktoruntuk pengurangi daya reaktifyang dikonsumsi oleh beban.

3. METODE PENELITIAN

Senilnttr \usionnl lnJbrntatika 20 12 (semtraslF 2012)LIPN "l'eteran" Iogjz11tnr,o, 30 Juni 2012

A. Bahan. Kompor induksi dengan Merk A: 1600 W.. Kompor induksi dengan Merk B: 1500 W.' Kapasitor variabel dengan kapasitas 3 x 275 VAR.

B. AlatAlat ukur yang digunakan pada penelitian ini adalah alat

nilai-nilai true RMS, yakni : Volt meter, Ampere meter,Termometer, dan Stop-watch.

t,'s^i t979-2328

ukur yang dapat nrengukur besaran Iistrik padaWatt meter, Porver Factor meter, pF- meter,

C. Jalan Penelitianl. Hubungkan kompor induksi pada surnber arus bolak-balik sesuai rating tegangannya.2. Tuangkan I liter air bersih kedalam bejana yang terbuat dari balran feronragnetik .3. Tumpangkan bejana yang telah terisi air di atas kompor induksi.4. Hidupkan kornpor dengan setelan (setting) daya terlentr-r.5. Ukur arus, daya, faktor daya, dan kecepatan pemanasannya.6. Ulangi langkah I sarnpai dengan 5 dengan penambahan kapasitor untuk nremperoleh iaktor daya yang

berbeda.

Diagram Fasor Segi Tiga

A-61

Seminar htdsir;nal Informatika 2012 (senmaslF 2012)LIPN "l'eteran" |'ogyakarta, 30 Juni 20 1 2

tssAi 1979-2328

D. Hasil AnalisisFaktor daya yang tinggi akan memperlama proses pemanasan, sehingga akan memperbesar konsumsidaya listrik.

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

Tabel l. Hasil Pengujian Penambahan Kapasitor pada Kompor A (1600W)

No Kapasitor Volt Amp Dayainp (W)

PF (Lead)Waktu

{detik}1 25.021tF 221 4.8767 862.201 0.8 403.5

2 34.58 prF 220 4.8438 932.431 0.87s 452.69

3 26.93 pF 219 4.9L22 989.71.0 0.92 41,2.6

4 !7.\5 1tF 220 4.895 L028.44 0.955 41,4.22

5 17.15 prF 217.6 4.907 1022.92 0.958 446.43

6 12.8 sF 218.s 4.88 1035.36 0.971 453.16

7Tanpa

tambahan218 4.958 1-096

0.98(Loqqinq)

39L,97

Pada Tabel I merupakan hasil pengujian kompor induksi merk A dengan daya nominal 1600 w untukmendidihkan I liter air. Kapasitor dipasang paralel terhadap terminal kompor inautsi. Data yang tercantumdalamtabel tersebutadalahhasil reratadari l0sampai dengan l6kali pengukuran.

Besaran-besaran listrik yang terukur tidak stabil karena inverter pemLangkit frekuensinyajuga tidak stabil,karenanya alat ukur yang digunakan harus memiliki nilai true nry'ls goot mean squarel. Daya input yangtercantum merupakan hasil perhitungan dari perkalian tegangan, arus, dan faktor dayanya.

I

i "160WaktuVe Faktor Daya pada Kompor A 1600 W

4 5.1.16

446.4)

ilt|:

{011

0 7\ 0,t5 0 eFaktorOaya {LeaCingj

Gambar 3. Waktu sebagai Fungsi Faktor Daya pada Kompor Induksi Merk A

Dari hasil pengujian yang ditampilkan pada Gambar 3 menunjukkan bahwa apabila kompor induksi tersebutfaktor dayanya tinggi (mendekati nilai l), maka waktu yang dftunakan untuk mendidihkan air dalam panciferomagnetik justru akan lebih lama. Hal ini dapat difahami, karena komponen utarna dari kompor induksiadalah kumparan induktor yang bersifat induktif. Arus yang mengalir dalamkumparan induktif akan mengikut(lagging) terhadap tegangannya. Di lain pihak komponen kapasitoidalam rangkaian listrik arus bolak-batik akanmenghasilkan arus yang bersifat kapasitif dan mendahului (teading) terhalap regangan. Arrinya bila dalam

-r50

4,1{j

4t0

4)n

oEU

oft

d.;

co

J

6

A-62

Sentinttr I'asionol lnformati.ka. 2A I 2 (semnosl F 20 I 2)

LJPN " l'eteron" \'ogyakctrta, 30 Juni 201 2ISSN. t979-2328

i--"-*I1

t-'III '

,.,"tIlt-t.-i:

l>IIlw,t

:

ii:.al

rangkaian listrik faktor dayanya terlalu rendah (misalnya arus mengikut tegangan), keadaan tersebut dapatdikompensasi dengan pernasangan kapasitor yang arusnya mendahului'

Dari kasus di atas sangat aimungkinkan bahwa faktor daya yang tinggi akan rnengurangi sifat induktifitas

kumparan induksi, sehingga untuk mendidihkan air justru akan memerlukan uaktu yang lebih lama. Kenaikan

faktor daya dari 0.8 sa*pai dengan 0.97 (teading) akan memperlama pemanasan I liter air dari 412 detikmenjadi ++O Aetit

Seminar Nasioml lnfarmatika 2012 (sentnaslF 2012)('P\ " l'eteran" I'ogltakarta, 30 Juni 2012

tssN 1979-2328

Tabel 2. Hasil Pengujian Kompor Induksi Merk B dengan Daya nominal 1500 W

No. Kapasitor Volt AmpDaya lnp

(w)PF

(Lead)Waktu(detik)

L 12.8 pF 216.9 7.30L 1559.833 0.985 261-.6

2 26.92v.F 213.4 7.473 i554.87 0.975 263.5) 25.019F 214 7.53 1553.409 0.964 268

4 26.93uF 218.8 1.406 1547.513 0.955 259.4

5 34.58prF 219 7,422 1"519.766 0.935 259.7

6 25.021.tF 2r8.6 7.466 1452.54 0.89 284.4

Pada Tabel 2 merupakan hasil pengujian kompor induksi merk B dengan daya nominal 1500 W untukmendidilrkan I liter air. Daya input merupakan hasil perhitungan dari perkalian tegangan, arus dan faktordayanya. Besaran-besaran listrik yang terukur tidak stabil karena inverter pembangkit frekuensinyajuga tidakstabil. Disamping itu pada kompor merk B ini dilengkapi dengan pensaklaran untuk pembatas arus, sehinggaarus listrik mengalir tidak kontinyu.

Data pada Tabel 2 diambil pada saat arus yang mengalir mencapai nilai tertinggi dan merupakan nilai hasilrerata dari 7 sampai dengan l0 pengukuran.

Waktu Vs Power laktor pada Kompor 8, 1500 W

&&!Uco0?{

3

tA

#a

6{J

ILJ

lt!

290 ;i

785 '.

280 l

?t5 :

)1fi

265

260:

u,oo 0,9 0,91 0,9,1 0,96laktor Daya {Leading}

098

Gambar 6. Kurva Waku sebagai Fungsi dari Faktor Dayapada Kompor Induksi Merk B

Dari hasil pengujian yang ditampilkan pada Gambar 6 menunjukkan bahwa apabila kompor induksi tersebutfaktor dayanya mendekati nilai i, maka waktu yang digunakan untuk mendidihkan air dalan'r panci feromagnetikakan rnembutuhkan waktu lebih cepat. Pada kompor induksi merk B ini sudah dilengkapi dengan kompensatoryang komponen utamanya berupa kapasitor yang cukup untuk memperbaiki faktor daya. Arlinya pada saatpenambahan kapasitor dalam pengujian ini justru akan penurunkan faktor daya total karena bersifat leading(mendahului). Sehingga saat perubahan kapasitor pada rangliaian akan membangkitkan daya reaktif yang tinggi'

Kenaikan fuktor daya dari 0.89 sampai dengan 0.985 akan mempercepat proses pendidihan air dari 279 detiksampai dengan 254 detik.

A-64

Seminar Nasional lnforntatiko 20|2 (senzmslF 2012)(IPN " [/eteran " ]'o9y61111v76. 30 Juni 201 2

ISSN:1979-2328

tFn#

tsqt

* .r5*q,

?*xs$ r*re

tJ*{}

lr 6a

t,I-rq

F *ya I n.pu t r,.* F *kt qr O+t* p*d* Kc nr pra r &, L,tj * W

o.f 9,*.t s,*r t],*€

F*kt*r 6ay.* {Le er{ing}

Gambar 7. Kurva Daya Input sebagai Fungsi Faktor Daya pada kompor Induksi Merk B

Tampak dari Gambar 7 hasil pengujian menunjukkan bahwa kenaikan faktor daya akan menyerap dayamasukan yang makin tinggi. Hal itu dikarenakan bahwa kompor induksi dengan merk B tersebut telah dilengkapidengan kompensator berupa kapasitor, sehingga penambahan kapasitor justru akan memperkecil faktor dayamenuju leading. Dari hasil pengujian tersebut mengindikasikan bahwa faktor daya yang makin tinggi akanmenambah daya masukan ke kompor. Kenaikan faktor daya dari 0.89 sampai dengan 0.985 akan menaikkandaya masukan dari 1452,54 W sampai dengan 1559,8 W, sehinggga pemanasan lebih cepat.

0.9:r 0.96 0,9$

Gambar 8. Kurva Arus sebagai Fungsi Faktor Dayapada Kompor Induksi Merk B

Pada Gambar 8 memperlihatkan bahwa dengan kenaikan faktor daya dari 0.89 sampai dengan 0.985 justruakan memperkecil arus dari 7 .47 5 A sampai dengan 7 .41 A.

Arus Vs Faktor Daya pada Kompor B, 1500 W

A-65

Se mi nar .N- as i o na l I nfor mat ika 2 0 1 2 (s enmas l F 2 0 1 2 )LIPN " l'eterdn ' I'o€yakarta, 30 Juni 20I2

ISSN:1979-2328

5. KESIMPULAN DAN SARAN

A. KesimpulanDengan pendekatan linieritas kurva hasil pengujian, rnaka ditarik beberapa kesimpulan.l. Pada kornpor merk A, kenaikan faktor daya dari 0.8 sampai dengan 0.97(lead) justru memperlama waktu

pendidihan I liter air dari 412 detik sampai dengan 440 detik.2. Kenaikan faktor daya dari 0.8 sampai dengan 0.97 (lead) menaikan daya masukan dari 862,2W sampai

dengan 1035,3 W.3. Untuk kompor induksi merk B, kenaikan faktor daya dari 0.89 sampai dengan 0.985 akan mempersingkat

waktu pendidihan I liter air dari 279 detik sampai dengan 254 detik, tetapi menaikkan daya masukan dari1452,54 \1./ sampai dengan 1559,8 W.

B. Saranl. Penggunaan panci pemasak harus terbuat dari bahan feromagnetik.2. Alat ukur listrik harus dipilih yang mampu membaca nilai true RMS.

DAFTAR PUSTAKA[1]. Greg Sorensen, David Zabrowski, 2009, Improvins Ranse-Top Effrcierrcy v)ith Specialized Vessels,

Appliance Magazine. August 2009.[2]. Robin Chen, Jemmey Huang, Vincent Cai,2011, AN50475 - lnduction Cooker Design with CapSense,

Cypress Semiconductor Corp., San Jose, CA95134-1709.[3]. Tudbury, C.A., 1960, Basics of Induction Heating, John F. Rider, Inc., NewRochelle, NY.[4]. Turrrer, \\'.C, i997, Energl, Manugentent Handbook, Thirrl Edition. Lilburn.Ga.:Fainnorrt Press. luc.

Chapter I 1, pp. 27 I -295.[5] http: i/www. ameritherm. comiaboutinducti on. php, I n duc ti o n He at i n g Fundam e nt.

Retrieved 20ll-09-14

A-66