Cara Praktis, Teori Rumus Perhitungan Listrik

Rumus untuk mencari daya nyata :

 P =V x I x cosφ

Keterangan :

P : daya nyata satuannya Watt.
V : tegangan.
I : arus.
cos phi : perbedaan sudut antara tegangan dan arus. 

Pertanyaan :
Suatu rumah memiliki kapasitas daya nyata sebesar 2000 watt. Jika tegangan yang digunakan adalah 220 volt, dan cos phi sebesar 0,6, tentukan besarnya arus listrik yang mengalir pada rumah tersebut.

Jawab :
I= P/(V cosφ )
Sehingga diperoleh arus sebesar 15,15 ampere.

Rumus untuk mencari daya semu : 

 S = V * I

Keterangan :
S : daya semu satuannya VA.
V : tegangan.
I : arus.

Pertanyaan :
Sebuah kapasitas daya semu yang terpasang pada sebuah rumah adalah sebesar 900 VA. Jika tegangan yang digunakan adalah 220 volt, tentukan besarnya arus listrik yang mengalir pada rumah tersebut.

Jawab :
I = S/V
Sehingga diperoleh arus sebesar 4,1 ampere.

Rumus untuk mencari daya reaktif : 

 Q = V * I sin phi

Keterangan :
Q : daya reaktif satuannya VAr.
V : tegangan.
I : arus
sin phi : sudut antara teganan dan arus.

Pertanyaan :
Suatu rumah memiliki kapasitas daya nyata sebesar 2000 watt. Jika tegangan yang digunakan adalah 220 volt, dan cos phi sebesar 0,6, tentukan besarnya daya reaktifnya?

Jawab :
phi = cos-1 * 0,6
= 53,13
Q = V * I sin phi
Sehingga diperoleh daya reaktif sebesar 2666,4 VAr.

Rumus untuk mencari nilai kapasitor :

Q=P (tan2 - tan 1)

C=Q/(2 x π x V^2 )

Jika rumus diatas diterapkan pada system tegangan 220 dan frekwensi 50 Hz (umum dipakai di Indonesia), maka menjadi :

C=Q/48400

Keterangan :
Q : daya reaktif.
P : daya aktif.
Tan 2 : nilai tangen dari cos phi yang diharapkan.
Tan 1 : nilai tengen dari cos pi semula.
phi : 3,14
V : tegangan
C : nilai kapasitor dalam farad.

Rumus untuk mencari besarnya pembatas :

 A=Va/V

Keterangan :
A : besarnya pembatas (Ampere).
Va : besarnya daya Semu (VA)
V : besarnya tegangan (volt).

Pertanyaan :
Sebuah kapasitas daya semu yang terpasang pada sebuah rumah adalah sebesar 900 VA. Jika tegangan yang digunakan adalah 220 volt, tentukan besarnya arus listrik yang mengalir pada rumah tersebut.

Jawab :
A=Va/V
Sehingga diperoleh arus sebesar 4,1 ampere.

Untuk menghitung besarnya Kemampuan Hantar Arus (KHA) suatu kabel dengan beban motor :

KHA (Kemampuan Hantar Arus)

Arus nominal 1 fase :

In = P / (V x I x Cos φ) 

Arus nominal 3 fase :

In = P / (√3 x V x I x Cos φ )

Sedangkan rumus untuk mencari KHA adalah 125% arus nominal.

Keterangan :
I = Arus peralatan (Ampere)
P = Daya masukan peralatan (Watt)
V = Tegangan (Volt)
Cos φ = Faktor daya
KHA= 125% x I nominal

Keterangan :
KHA : besarnya kemampuan hantar arus suatu kabel.
I nominal : arus yang mengalir pada kabel : I = P/(Vcos pi)

Pertanyaan :
suatu instalasi listrik industri memiliki kapasitas motor sebsesar 450 watt, cos pi sebesar 0,8. Sedangkan tegangannya memakai system 220 volt. Tentukan besarnya KHA untuk menentukan kabel yang dipakai?

Jawab :
I= P/(V cospi )
Dari persamaan diatas maka diperoleh I sebesar 2,56 ampere.
Sehingga, besarnya KHA adalah : 2,56 x 125% = 3,2 ampere. Sehingga kabel yang harus digunakan adalah yang dapat menghantarkan arus sebesar 3,2 tanpa ada gangguan dari internal kabel tersebut.

Toleransi rugi tegangan pada instalasi listrik penerangan dan tenaga :

Untuk rugi tegangan pada instalasi listrik penerangan maksimal adalah sebesar 2% dari tegangan kerja. Sedangkan untuk rugi tegangan pada instalasi listrik tenaga adalah sebesar 5% dari tegangan kerja.

Rumus untuk menghitung tahanan isolasi :

Tahanan isolasi = 1000 x tegangan kerja.

Pertanyaan :
Tentukanlah tahanan isolasi kabel motor minimal yang dibutuhkan jika diketahui tegangan kerja suatu motor adalah sebesar 660 volt.

Jawab :
Tahanan isolasi = 1000x 660 = 660 kilo ohm.

Rumus untuk menghitung luas penampang kabel :

Rugi tegangan dalam % :

q = ( L x U x 200)/(E x E x λ x U x λ)

atau

q = (L x I x 200)/(E x p x λ)

Rugi tegangan dalam volt :

q = (L x U x 2)/( E x ∆v x λ )

atau

q = ( L x I x 2)/(∆v x λ)

Keterangan :
P : beban dalam watt
f : tegangan antar 2 saluran (fase-netral)
q : penampang saluran (mm2)
∆v : rugi tegangan dalam (volt)
∆U : rugi tegangan dalam %
L : panjang rute saluran (bukan panjang kawat)
λ : daya hantar jenis tembaga = 56, besi = 7, aluminium = 32,7
I : arus beban

Rumus menghitung tahanan pada tanah yang digunakan untuk system pentanahan penyalur petir :

R= 1/(R1+R2+R3+Rn)

Keterangan :
R : besarnya tahanan sebaran dari elektroda dalam PUIL tidak boleh lebih dari 5 ohm.
R1-Rn : tahanan masing-masing elektroda.

Pertanyaan :
Sebuah bangunan berbentuk persegi akan dipasang sebuah penyalur petir. Jika diketahui akan dipasang 4 elektrode dengan besar hambatan electrode berurutan sebesar 10, 20, 30, dan 40 ohm. Tentukanlah tahanan sebarannya !

Jawab :
Dari rumus perhitungan tahanan sebaran diatas maka diperoleh nilai tahanan sebaran electrode adalah sebesar 0,01 ohm.

Untuk menghitung besarnya Kemampuan Hantar Arus (KHA) pada suatu percabangan suatu kabel dengan beban motor :

KHA = KHA terbesar + I nominal motor yang lain.

Pertanyaan :
suatu instalasi listrik industri memiliki sebuah cabang dengan 3 buah beban motor. Motor 1 memiliki arus nominal sebesar 42A, motor 2 sebesar 54A, dan motor 3 sebesar 68 A. Tentukan besarnya KHA pada percabganan tersebut?

Jawab :
KHA terbesar =125% x Inominal terbesar
Dari persamaan diatas maka diperoleh KHA terbesar sebesar 85 ampere. Sehingga, KHA pada sirkit cabang adalah : 85A + 42A + 54A = 181 A.

Rumus perhitungan gawai proteksi sirkit akhir :

Sirkit A = 250% x I nominal motor.
Sirkit B = 200% x I nominal motor.
Sirkit C = 125% x I nominal motor.

Keterangan :
Sirkit A : beban motor jenis rotor sangkar.
Sirkit B : beban motor jenis motor sinkron dengan auto trafo.
Sirkit C : beban motor jenis motor rotor cincin.

Pertanyaan :
Tentukan gawai proteksi akhir dari 3 buah motor dengan spesifikasi motor 1 rotor sangkar memiliki Inominal sebesar 42 A, motor 2 motor sinkron dengan auto trafo memiliki I nominal sebesar 54 A, dan motor 3 rotor cincin memiliki I nominal 68 A. 

Jawab :
Sirkit 1 = 250% x 42 = 105 A.
Sirkit 2 = 200% x 54 A = 108A.
Sirkit 3 = 150% x 68 A = 102 A.

Rumus menghitung gawai proteksi pada cabang :

Gawai Proteksi cabang = gawai proteksi sirkit motor terbesar + jumlah arus nominal motor yang lainnya. 

Pertanyaan :
Tentukanlah besarnya gawai proteksi pada cabang dengan megnacu pada soal rumus perhitungan gawai proteksi sirkit akhir.

Jawab :
Gawai Proteksi cabang = 108+42+68 = 218 A.

Rumus menghitung arus start pada motor :

• Untuk sambungan bintang :

Istart= (Vl/√3)/Zfase

• Untuk sambungan segitiga :

Istart= (Vfase√3)/Zfase

Keterangan :
Vl : tegangan jaringan.
V fasa : tegangan phasa-nol.

Rumus perhitungan arus hubung singkat :

Isc=Uo/(√((Rt x Rt)+ (Xt x) Xt) √(3 x))

Pada perhitungan ini, hambatan jaringan atas diabaikan.

Sedangkan reaktansinya adalah :

X=(Uo x Uo)/Psc

Pada transformator, hambatan diabaikan jika daya semu lebih dari 100 KVA. Sedangkan reaktansinay adalah :

X=(Usc x Uo x Uo)/Sn

Pada pemutus tenaga, hambatan dan reaktansi diabaikan.

• Pada busbar, hambatan adalah sebaga berikut ini : 

R=(ρ L)/A 

• Sedangkan untuk menghitung besarnya reaktansi apda busbar adalah : 

X=0,15 L 

• Untuk kabel, menghitung hambatannya adalah : 

R=(ρ L)/A 

• Dan untuk menghitung reaktansinya adalah : 

X=0,08 L

Luas Penampang Kabel

• Luas Penampang Kabel 3 fasa : 

A = (1.73 * L * I * cos pi) / ( lamda * u)

• Luas Penampang Kabel 1 fasa :

A = (2 * L * I * cos pi) / ( lamda * u)

Perbaikan Faktor Daya

Faktor daya (Power Factor /Pf)

Pf = P/ V*I = cos pi

Pf adalah : Perbandingan antara daya aktif (kW) dengan daya total (kVA) 

Faktor daya menentukan sifat dari beban
Pf lagging : fasa arus tertinggal dengan fasa tegangan (beban induktif)
Pf leading : fasa arus mendahului fasa tegangan (beban kapasitif)

Syarat diberlakukan Pertanahan

Instalasi listrik yang menggunakan tegangan yang lebih besar dari 50 V
Harga tahanan Pentanahan (Rp) tidak melebihi

Rp = 50 / Ia ohm

IA= k x In

Rp: Tah. Pentanahan
IA : arus pemutusan pengaman arus lebih
In: arus nominal pengaman lebur/ pengaman arus lebih
k : faktor pengali, tergantung karakteristik pengaman
k : 2,5 –5 (pengaman lebur) ; 1,25-3,5 (pengaman lain)

Sumber :
???
PUIL