Jurnal JEETech Journal Of Electrical Engineering And Technology e-ISSN: 2722-5321 https://ejournal.
ft-undar.
id/index.
php/jeetech p-ISSN: 2964-7320 DOI: https://doi.
org/10.
32492/jeetech.
Rancang Bangun Kapasitor Bank Menggunakan PLC dengan Beban 3 Fasa
Dimas Nur Prakoso, 2 Yuli Prasetyo, 3 Budi Triyono, 4Hanifah Nur Kumala Ningrum, 5Renna
Melinda
1,2,3,4
Program Studi Teknik Listrik.
Politeknik Negeri Madiun.
Kota Madiun Program Studi Teknik Perkeretaapian.
Politeknik Negeri Madiun.
Kota Madiun dimasnur@pnm.
id, 2 yuliprasetyo2224@pnm.
id, 3 buditriyono@pnm.
id, 4hanifah_nkn@pnm.
rennamelinda@pnm.
Article Info
ABSTRACT
Article history:
Production costs are things that must be considered in an industry.
The cost of production is one of them because of the quality of power such as power factors and power losses.
The use of inductive loads such as induction motors and transformers can cause excess use of reactive power, and will have an impact on the use of National Electricity Company fines that must be paid to receive a power factor <0.
This can overcome the cost of installing capacitive capacitors such as bank to reduce the cost of using KVAR and reduce voltage drop.
The purpose of this study is to optimize the use PLC.
Automatic stepping uses cos I meters as PLC analog inputs which will be used to determine the appropriate method and activate capacitors.
Manually stepping is done by activating the switch button on to activate the capacitor.
The results of the test, both manual and automatic stepping in accordance with the PLC program and display.
The method can already work automatically and will be in accordance with the combination of choices.
With the results of cos I on motor 1 which was initially 0.
56 increasing by 0.
86, on motor 2 the value of cos I which was initially 0.
74 increasing by 0.
93, on motor 3 the value of cos I which was initially 0.
6 increasing by 0.
97 and on motor 4 the value of cos I which was initially 0.
65 increasing by 0.
Received April 08th, 2025 Revised April 28th, 2025 Accepted May 07th, 2025 Keyword:
Capasitor Bank
Cos Phi
Motor 3 Phase
PLC
Copyright A 2025 Jurnal JEETech.
All rights reserved.
Corresponding Author:
Dimas Nur Prakoso.
Program Studi Teknik Listrik.
Politeknik Negeri Madiun Jl.
Serayu No 84 Kota Madiun Email: dimasnur@pnm.
AbstrakAiBiaya produksi merupakan hal yang harus diperhatikan dalam suatu industri.
Biaya produksi tersebut disebabkan salah satunya karena kualitas daya seperti faktor daya dan rugi-rugi daya.
Pemakaian beban induktif seperti motor induksi dan tranformator dapat menyebabkan kelebihan pemakaian daya reaktif, dan akan berdampak pada meningkatnya denda PLN yang harus dibayar apabila power factor < 0,85.
Hal ini dapat diatasi dengan pemasangan beban yang bersifat kapasitif seperti kapasitor bank untuk menurunkan biaya pemakaian KVAR dan meminimalisir drop tegangan.
Tujuan penelitian ini adalah pengoptimalan penggunaan kapasitor bank menggunakan PLC.
Stepping otomatis menggunakan cos I meter sebagai input analog PLC yang akan digunakan untuk penentuan metode yang sesuai dan mengaktifkan kapasitor.
Stepping manual dilakukan dengan menekan tombol switch untuk mengaktifkan kapasitor.
Hasil dari pengujian, baik stepping manual maupun otomatis sesuai dengan program PLC dan display.
Metode sudah dapat bekerja secara otomatis dan penentuan akan sesuai dengan kombinasi kapasitor.
Dengan hasil cos I pada motor 1 yang awalnya sebesar 0,56 menjadi naik sebesar 0,86, pada motor 2 nilai cos I yang awalnya sebesar 0,74 menjadi naik sebesar 0,93, pada motor 3 nilai cos I yang awalnya sebesar 0,6 menjadi naik sebesar 0,97 dan pada motor 4 nilai cos I yang awalnya sebesar 0,65 menjadi naik sebesar 0,95.
JEETech Vol.
6 No.
1 Tahun 2025 Journal Of Electrical Engineering And Technology Kata Kunci: Kapasitor Bank.
Faktor Daya.
Motor 3 Fasa.
PLC Pendahuluan Biaya produksi merupakan hal yang harus diperhatikan dalam suatu industri.
Biaya produksi tersebut disebabkan salah satunya karena kualitas daya seperti faktor daya dan rugi-rugi daya.
Pemakaian beban induktif seperti motor induksi dan transformator dapat menyebabkan kelebihan pemakaian daya reaktif.
, dan akan berdampak pada meningkatnya denda PLN yang harus dibayar apabila power factor <0,85.
Hal ini dapat diatasi dengan pemasangan beban yang bersifat kapasitif seperti kapasitor bank untuk menurunkan biaya pemakaian KVARh dan meminimalisir drop tegangan.
Kapasitor disebut juga kondensator adalah alat atau komponen listrik yang dibuat untuk mampu menyimpan muatan listrik sementara waktu.
dan kapasitor juga dipakai pada filter .
Motor induksi saat beban penuh memiliki faktor daya yang lebih baik daripada saat tidak berbeban dan biasanya dirancang untuk beroperasi mendekati beban penuh .
Pengoptimalan penggunaan kapasitor bank dibutuhkan agar kompensasi daya reaktif dapat sesuai dan bervariasi seiring dengan perubahan faktor daya pada beban.
Stepping kapasitor bank yang biasa digunakan, pada awal sistem bekerja, kapasitor yang aktif selalu berawalan pada kapasitor yang pertama sehingga berpotensi kapasitor pada step awal lebih mudah rusak daripada kapasitor pada step akhir.
Dalam hal ini metode boolean dibutuhkan untuk pengaktifan kapasitor agar sesuai dengan kebutuhan beban dan penggunaan kapasitor dapat efektif dan efisien.
Metode ini merumuskan beberapa operator matematika antara AND.
OR.
NOT.
NOT AND dan NOT OR .
Pada fungsi boolean dapat menerima banyak input untuk pengaktifan kapasitor dan dapat diatur kondisinya dengan nilai .
dapat diartikan uga .
rue atau fals.
Tampilan juga diperlukan untuk memonitoring sistem kontrol dan kapasitor yang sedang aktif.
Oleh karena itu penulis mengambil penelitian yang memiliki tujuan agar stepping capacitor bank dapat diatur dan kompensasi daya reaktif dapat optimal.
II.
Metode Penelitian Segitiga Daya Segitiga daya merupakan gambaran karakteristik setiap jenis daya dan relasinya yang dijelaskan dengan hubungan matematika berdasarkan prinsip trigonometri antara daya semu, daya aktif, dan daya reaktif.
Gambar 2.
1 di bawah ini berlaku hubungan :
Gambar 1.
Segitiga Daya Daya Aktif Daya Reaktif P = V.
I .
Cos I Q = V.
I .
Sin I .
JEETech Vol.
6 No.
1 Tahun 2025 Journal Of Electrical Engineering And Technology Daya Semu S = V.
Daya Aktif & Reaktif Daya aktif merupakan daya yang sesungguhnya yang mengkonversi suatu energi listrik kedalam energi lain.
seperti ditransformasikan untuk menghasilkan kerja berupa panas .
Satuan dari daya aktif adalah W (Wat.
Memiliki rumus :
P = V.
I .
Cos I .
Pada sistem 3 Fasa :
P = Oo3 .
I .
Cos I .
Sedangkan pada daya reaktif merupakan daya yang diperlukan dalam pembentukan medan magnet.
atau daya yang dihasilkan oleh beban yang bersifat induktif.
Daya reaktif bersumber dari kkomponen reaktif dan memiliki satuan VAR .
Memiliki rumus :
P = V.
I .
Cos I Pada sistem 3 Fasa :
P = Oo .
I .
Cos I .
Kapasitor Bank Kapasitor Bank adalah sebuah sekumpulan kapasitor dan komponen lainnya yang dihubungkan paralel dengan beban untuk mengejar kVAR.
Pemasangan kapasitor bank dapat dilakukan secara langsung dengan beban.
( Compensation of individual loads ), pemasangan terpusat ( Central compensation ), dan pemasangan terbatas ( Group compensation ).
Gambar 2.
Kapasitor Bank Programmable Logic Controller (PLC) Programmable Logic Controller (PLC) merupakan suatu sistem pengonntrol berbasis mikroprosesror yang menggunakan memori .
PLC memiliki perangkat masukan dan keluaran yang digunakan untuk berhubungan dengan peralatan seperti sensor, relai, kontaktor, dll.
Bahasa pemrograman yang digunakan untuk mengoperasikan PLC berbeda dengan bahasa pemrograman biasa.
Bahasa yang digunakan adalah Ladder dan Function Block Diagram, yang hanya berisi input-proses-output.
Gambar 3.
PLC
Human Machine Interface (HMI) adalah sistem yang menghubungkan antara manusia dan teknologi mesin .
Bertujuan untuk mengawasi, mengatur jalannya sistem, menampilkan grafik, dll untuk memudahkan manusia JEETech Vol.
6 No.
1 Tahun 2025 Journal Of Electrical Engineering And Technology PZEM-004T PZEM-004T merupakan modul elektronik yang memiliki fungsi untuk melakukan monitoring daya dan konsumsi energi listrik .
Untuk pemrogramannya dapat dengan berbagai jenis mikrokontroller seperti Arduino atau ESP8266 karena menggunakan komunikasi serial TTL.
Gambar 4 PZEM-004T Split Core Beban Induktif Spesifikasi dari beban induktif yang akan dibaca daya reaktifnya sebagai berikut :
Tabel 1.
Tabel Beban Induktif
Jenis Beban Induktif
Motor 3 fasa 2 HP merk SEM
Motor 3 fasa 1 HP merk Nvis
Motor 3 fasa 1 HP merk SEM
Bor 550 W
Parameter Tipe
Tegangan OI / Y
Arus OI / Y
Kecepatan Tipe
Tegangan OI / Y
Arus OI / Y
Kecepatan Tipe
Tegangan OI / Y
Arus OI / Y
Kecepatan Tipe
Tegangan OI / Y
Arus OI / Y
Kecepatan Spesifikasi
Y 901-4
220/380 VAC
6,4 / 3,7 Ampere
1400 RPM
3-yo AC Squirrel Cage IM
415 VAC
2,1 Ampere
1440 RPM
Y 802-4
220/380 VAC
3,4 / 2 Ampere
1390 RPM
M-2150
220 VAC
1 Ampere
2500 RPM
Perancangan Cos I Meter Cos phi meter digunakan untuk mengetahui faktor daya pada beban.
Output dari cos phi meter akan digunakan sebagai inputan untuk PLC yang akan mengkontrol sistem.
JEETech Vol.
6 No.
1 Tahun 2025 Journal Of Electrical Engineering And Technology Gambar 5 Circuit cos I meter Dari gambar diatas PZEM 004T akan membaca besar tegangan, arus, dan daya.
Dari data yang didapatkan tersebut dan berdasarkan teori segitiga daya dapat dihitung besar faktor daya dengan rumus :
Cos I = .
Hasil dan Pembahasan Desain FBD pada PLC Program PLC dibuat dengan aplikasi Zelio Soft 2 dengan jenis FBD ( Function Block Diagram ) dengan keseluruhan sistem seperti gambar dibawah ini Gambar 6.
Desain Function Blok Diagram pada PLC Wiring Diagram Alat Wiring diagram dibuat bertujuan agar penulis dapat lebih mudah dalam proses penelitian.
Dibawah ini merupakan skema dari sistem penelitian ini.
JEETech Vol.
6 No.
1 Tahun 2025 Journal Of Electrical Engineering And Technology Gambar 7 Wiring Diagram Wiring diagram alat diatas berguna untuk menunjukkan secara jelas bagaimana hubungan antar komponen dalam salat yang telah disusun dan dihubungkan melalui kabel.
Dengan adanya wiring diagram, proses perakitan, instalasi, pemeriksaan, dan perbaikan alat menjadi lebih mudah, cepat, dan aman jika ada Pengujian Cos I Meter Pada pengujian cos I meter ini dilakukan dengan dihubungkan dengan beberapa beban untuk dibaca besar tegangan, arus, daya, dan faktor daya.
Dan dari pembacaan cos I awal ini dapat diketahui apakah beban tersebut termasuk lagging atau leading.
Dari beberapa percobaan pengukuran, didapatkan data sebagai berikut :
Tabel 2.
Tabel Pembacaan Cos I meter
Beban
Tegangan Arus
Cos I Keterangan Motor 1
0,72
0,56
Lagging Motor 2
0,98
0,74
Lagging Motor 3
0,93
0,60
Lagging Motor 4
1,10
0,65
Lagging Dari pengujian cos phi meter yang didapatkan pada motor 1 mendapatkan tegangan 212,7 arus 0,72 dan cos phi 0,56, pada motor ke 2 mendapatkan tegangan 212,5 arus 0,98 dan cos phi 0,74, pada motor ke 3 mendapatkan tegangan 213 arus 0,93 dan cos phi 0,60 dan pada motor ke 4 mendapatkan tegangan 211,8 arus 1,10 dan cos phi 0,65.
Pengujian DAC (Digital Analog Converte.
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui konversi dari data digital ke dalam analog untuk input pada smart relay untuk mengaktifkan sistem otomatisasi.
Setelah diukur besar tegangan pada DAC, bandingkan dengan input analog pada smart relay hitung error selisih nilainya.
JEETech Vol.
6 No.
1 Tahun 2025 Journal Of Electrical Engineering And Technology Tabel 3.
Tabel Pengujian DAC
Beban
Tegangan DAC
Cos I Terukur Cos I Analog Input
Error(%) Motor 1
3,31
0,56
57 bit
( cos
Motor 2
4,23
0,74
70 bit
( cos
Motor 3
3,52
0,60
3,67
0,65
63 bit ( cos 59 bit ( cos Motor 4 Dari pengujian DAC yang didapatkan pada motor 1 mendapatkan tegangan DAC 3,31 cos phi terukur 0,56 dan cos phi analog input 0,57 sehingga didapatkan error 1,7%, pada motor ke 2 mendapatkan tegangan DAC 4,23 cos phi terukur 0,74 dan cos phi analog input 0,70 sehingga didapatkan error 5,4%, pada motor ke 3 mendapatkan tegangan DAC 3,52 cos phi terukur 0,60 dan cos phi analog input 0,59 sehingga didapatkan error 1,6% dan pada motor ke 4 mendapatkan tegangan DAC 3,67 cos phi terukur 0,65 dan cos phi analog input 0,63 sehingga didapatkan error 3%.
Pengujian Stepping Otomatis dengan PLC Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah sistem otomatisasi menggunakan metode boolean sesuai atau belum dengan rencana awal yang telah diperhitungkan.
Dari beberapa percobaan dengan beban didapatkan hasil sebagai berikut :
Tabel 3 Tabel Pengujian Stepping Otomatis Beban
Motor 1
Motor 2
Motor 3
Motor 4
Cos I Awal 0,56 0,74 0,60 0,65 Boolean Logika Boolean Kapasitor
17,951 AAF
2,594 AAF
5,035 AAF
7,06 AAF
Cos I Akhir 0,86 0,93 0,97 0,95 Dari pengujian yang telah dilakukan dapat dianalisa bahwa program pada PLC dan HMI sudah Pengambilan data tegangan pada PCF8591 sudah sesuai dengan konversi pada analog input PLC.
Perbandingan Cos I meter dan konversi analog input PLC terjadi selisih yang sedikit, tetapi tidak apa-apa karena tidak melewati batas toleransi yaitu 10%.
Penggunaan metode boolean sudah sesuai rencana awal untuk output terhadap kapasitor.
Kompensasi daya reaktif sudah sesuai yang diharapkan, ditunjukkan oleh tabel dibawah ini :
JEETech Vol.
6 No.
1 Tahun 2025 Journal Of Electrical Engineering And Technology Gambar 8 Grafik Faktor Daya IV.
Kesimpulan Setelah dilakukan pengujian dan pembahasan terhadap penelitian ini dapat disimpulkan beberapa data seperti nilai awal cos phi dari beban motor 1, motor 2, motor 3 dan motor 4 keseluruhan hasilnya belum memenuhi standar nilai cos phi yang diantara >0,85 sampai dengan <1.
Hasil dari cos phi motor 1 sebelum diberi kapasitor bank adalah 0,56 dan setelah diberi kapasitor bank adalah 0,86, cos phi motor 2 sebelum kapasitor bank adalah 0,74 dan setelah diberi kapasitor bank adalah 0,93, cos phi motor 3 sebelum kapasitor bank adalah 0,60 dan setelah diberi kapasitor bank adalah 0,97 dan cos phi motor 4 sebelum kapasitor bank adalah 0,65 dan setelah diberi kapasitor bank adalah 0,95.
Dimana bahwa pemberian kapasitor bank yang telah dihitung dahulu dan dikombinasikan dengan metode boolean yang di program menggunakan PLC & HMI sebelum beban dianggap berhasil dan nilai akhir dari cos phi sudah berada diantara Motor >0,85 sampai dengan >1.
Daftar Pustaka