DROP TEGANGAN
Apa yang dimaksud dengan kerugian tegangan atau Tegangan Jatuh (Drop Voltage) pada instalasi atau jaringan listrik?
Berapa besar kerugian tegangan pada instalasi listrik?
Bagaimana cara menghitung besar kerugian tegangan atau tegangan jatuh?
Apa rumus untuk menghitung tegangan jatuh (drop Voltage)?
Rugi Tegangan atau Tegangan jatuh (Drop Voltage) adalah Tegangan Jatuh atau Drop Voltage adalah seberapa besar Penurunan atau kehilangan nilai Tegangan listrik yang mengalir pada suatu kabel penghantar dari nilai tegangan normal. Atau bisa juga disebut bahwa Tegangan jatuh adalah selisih antara besar tegangan pangkal (Sumber) dengan besar tegangan ujung (Beban) dari suatu instalasi listrik.
Penyebab Voltage Drop (Tegangan Jatuh) Pada Kabel
Besar kecilnya jatuh tegangan dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu :
- Tahanan saluran
- Arus saluran
- Faktor daya (Cos φ)
- Panjang saluran
Akibat adanya impedansi saluran dan beban maka antara tegangan sumber (Vs) dan tegangan penerima (Vp) ada perbedaan. Dimana tegangan penerima akan selalu lebih kecil dari tegangan sumber (Vs>Vp). Selisih tegangan tersebut disebut jatuh tegangan (V). Secara umum jatuh tegangan adalah V=Vs-Vp.
- Besar beban pada suatu titik (tiang ) tidak sama pada fasa yang satu dengan fasa yang lainnya, walaupun dilihat dari gardu, beban tiap fasanya mungkin sama besar diantaranya disebabkan oleh prilaku beban konsumen yang tidak teratur.
- Beban dilihat dari gardu tidak sama untuk masing – masing fasa, sudah pasti beban ditiap tiang tidak sama.
- Pembagian atau penempatan beban di masing- masing fasa tidak sama.
Perhitungan Voltage Drop (Tegangan Jatuh) Pada Kabel
Pada kabel konduktor pasti memiliki nilai impedansi dan sehingga setiap kali arus mengalir melalui kabel tersebut, akan ada jatuh tegangan disepanjang kabel, yang dapat diturunkan dengan Hukum Ohm (yaitu V = IZ ). Penurunan tegangan tersebut tergantung pada dua hal, yaitu :
- Aliran arus melalui kabel - semakin tinggi arus, semakin besar tegangan drop
- Impedansi konduktor - semakin besar impedansi, semakin besar tegangan drop
Impedansi kabel
Impedansi kabel merupakan fungsi dari ukuran kabel (luas penampang) dan panjang kabel. Umumnya produsen kabel akan melampirkan data kabel yang diproduksinya seperti nilai resistansi kabel dan reaktansi kabel dalam satuan Ω / km.
- RUMUS 1
Menghitung Jatuh Tegangan (Voltage Drop)
Untuk sistem suplay tegangan AC , metode menghitung jatuh tegangan (voltage drop) adalah dengan berdasarkan faktor beban dengan mempertimbangkan arus beban penuh pada suatu sistim. Tetapi jika beban memiliki arus startup tinggi (misalnya motor) , maka tegangan drop dihitung dengan berdasarkan pada arus start up motor tersebut serta faktor daya .
Untuk sistem tiga phasa :
V3f = [S3 I ( RcCosf + XcSinf ) L] / 1000
Dimana :
V3f : Tegangan Jatuh (Voltage Drop) Tiga Phasa
I : Arus beban penuh atau arus nominal atau arus saat start (A)
Rc : Resistansi ac kabel ( Ω / km )
Xc : Reaktansi ac kabel ( Ω / km )
Cosf : Faktor daya beban ( pu )
L : Panjang kabel ( m)
Untuk sistem fase tunggal :
V1f = [2 I ( RcCosf + XcSinf ) L] / 1000
Dimana :
V1f : Tegangan Jatuh (Voltage Drop) Tiga Phasa
I : Arus beban penuh atau arus nominal atau arus saat start (A)
Rc : Resistansi ac kabel ( Ω / km )
Xc : Reaktansi ac kabel ( Ω / km )
Cosf : Faktor daya beban ( pu )
L : Panjang kabel ( m)
Untuk sistem DC :
Vdc = [2 I Rc L] / 1000
Dimana :
Vdc : Tegangan Jatuh (Voltage Drop) Tegangan DC
I : Arus beban penuh atau arus nominal atau arus saat start (A)
Rc : Resistansi dc kabel ( Ω / km )
L : Panjang kabel ( m)
- RUMUS 2 & CONTOH
Rumus menghitung Kerugian Tegangan (Drop Voltage) Rumus untuk menghitung besarnya kerugian tegangan atau tegangan jatuh (Drop Voltage) pada instalasi listrik 3 phase.
Vr = (√3 x ρ x L x I x Cos phi) : A
Vr: Tegangan jatuh (Drop Voltage)
ρ: Tahanan jenis (rho)
L: Panjang kabel penghantar
I: Besar Arus
Cos phi: Faktor daya
A: Luas Penampang
Contoh Perhitungan Kerugian tegangan (Drop Voltage)
pada suatu instalasi listrik 3 phase Suatu Pembangkit listrik dengan tegangan sebesar 380 Volt, Cos phi 0,80, dialirkan menggunakan Kabel tembaga ukuran 95mm² sepanjang 500 meter untuk menyuplai berbagai peralatan listrik dengan beban arus sebesar 200 Ampere.
Berapa besar kerugian tegangan (Tegangan Drop) pada ujung kabel tersebut?
Vr: Rugi tegangan atau Tegangan jatuh (Drop Voltage)
ρ: Tahanan jenis Kabel bahan Tembaga 0,0000000172 Ohm.mm²/Meter
L: Panjang kabel penghantar (500 Meter)
I: Besar Arus (200 Ampere)
Cos phi: Faktor daya (0,80)
A: Luas Penampang (95 mm² atau 0,000095 m²)
Vr = (√3 x ρ x L x I x Cos phi) : A
Vr = (1,732 x 0,0000000172 Ωmm²/m x 500m
x 200Amp x 0,80) : 0,000095 m²
Vr = 0,002383232 : 0,000095 m²
Vr = 25,08 Volt
Rugi Tegangan
Kerugian Tegangan (Drop Voltage) pada ujung kabel instalasi listrik tersebut adalah sebesar: 25,08Volt.
Besar Tegangan Akhir
Maka, Besar tegangan listrik yang sampai pada ujung kabel penghantar adalah sebesar: 380 Volt - 25,08 Volt = 354,92 Volt.
Persentase rugi tegangan
Persentase Rugi tegangan: (25,08 Volt : 380 Volt) x 100% Persentase Rugi tegangan: 6,6 %
Kesimpulan:
Untuk meminimalkan Kerugian tegangan yang terjadi pada penghantar listrik, dapat dilakukan dengan cara memperbesar ukuran Kabel penghantar yang digunakan.
Tegangan Jatuh (Voltage Drop) Maksimum
Tegangan Jatuh (Voltage Drop) Maksimum merupakan drop tegangan tertinggi yang diperbolehkan timbul sepanjang kabel yang dialiri oleh arus listrik. Bila drop tegangan yang timbul melebih batas maksimum, maka ukuran kabel yang lebih besar harus dipilih.
Tegangan Jatuh (Voltage Drop) disepanjang kabel lebih ditentukan karena beban konsumen (misalnya peralatan) sehingga tegangan yang sampai diinput peralatan tidak melebihi batas toleransi. Ini berarti, jika tegangan pada alat tersebut lebih rendah dari tegangan minimum , maka alat tidak dapat beroperasi dengan benar .
Secara umum, sebagian besar peralatan listrik akan beroperasi normal pada tegangan serendah 80 % dari tegangan nominal. Sebagai contoh, jika tegangan nominal adalah 230VAC, maka sebagian besar peralatan dapat dijalankan pada > 184VAC. Pemilihan ukuran untuk kabel penghantar yang baik adalah ukuran yang hanya mengalami drop tegangan sebesar kisaran 5 - 10% pada beban penuh .