Segitiga daya adalah sebuah segitiga siku-siku yang menggambarkan hubungan matematika antara daya semu, daya aktif dan daya reaktif berdasarkan prinsip trigonometri. Berikut gambar segitiga daya listrik yang bisa dilihat pada gambar 1 di bawah.

Gambar 1. Segitiga Daya Listrik

Terdapat 4 variable pada gambar segitiga daya di atas yaitu:

1. P adalah variable daya nyata
2. S adalah variable daya semu
3. Q adalah variable daya reaktif
4. φ adalah variable beda fasa

Sebelum mempelajari segitiga daya listrik secara detail, kita akan bahas terlebih dahulu tentang daya listrik.

Apakah yang dimaksud dengan daya listrik?

Daya listrik adalah jumlah energi listrik yang diserap atau dihasilkan dalam sebuah sirkuit/rangkaian. Misalnya pada lampu listrik yang berdaya 6 watt akan mengeluarkan daya listrik sebesar 6 watt. Daya listrik yang keluar dari lampu tersebut mengkonversikan energi listrik menjadi energi cahaya.

Daya listrik biasanya dinyatakan dalam satuan watt, Horsepower (HP), VA dan VAR, tergantung dari daya listrik mana yang ditanyakan. Sedangkan besaran daya listrik dalam HP bisa dikonversi menjadi watt dengan besaran 1 HP setara dengan 746 Watt.

Macam-macam Daya Listrik

Jika dilihat dari gambar segitiga daya di atas pada dasarnya daya listrik dibagi menjadi tiga yaitu :

• Daya nyata / daya aktif (P) dengan  satuan W (WATT)
• Daya semu (S) dengan satuan VA (Volt Ampere)
• Daya reaktif (Q) dengan satuan VAR (Volt Ampere Reaktif)

Ketiga daya listrik ini terdapat pada listrik AC satu fasa maupun listrik tiga fasa dan saling berkaitan atau berhubungan satu sama lain. Nilai dari ketiga daya ini juga sangat dipengaruhi oleh beban listrik yang terpasang pada rangkaian yang tersebut, beban tersebut adalah komponen beban resistif (R), beban kapasitif (C) dan beban induktif (L). Ketiga beban inilah yang mempengaruhi besar perbedaaan fase atau phi (φ). Selain itu ketiga beban ini menciptakan sebuah impedansi (Z)

Gambar 2. Segitiga Impedansi

Dari gambar segitiga impedansi di dapatkan

Z² = R² + X²

Z² = R² + jX² (Ω)

R = Z cos φ

X = Z sin φ

cos φ = R/Z

sin φ = X/Z

tan φ = X/R

Di mana :

Z adalah impedansi satuan ohm (Ω)

R adalah resistansi satuan ohm (Ω)

X adalah reaktansi satuan ohm (Ω)

φ adalah sudut beda fasa

Daya Pada Rangkaian AC

Pada rangkaian listrik AC yang terpasang beban listrik berupa resistansi dan kapasitansi atau beban listrik resistansi dan induktansi atau keduanya, beban listrik tersebut akan menimbulkan listrik yaitu daya nyata dan daya reaktif. Untuk menghitung berapa besar total kedua daya listrik (daya nyata dan daya reaktif) yang dikonsumsi, kita harus mengetahui berapa perbedaaan fase gelombang sinusoidal dari tegangan dan arus tersebut.

Gambar 3. Daya Listrik Sudut Sama Fasa (Se-Fasa)

Karena daya listrik (P) merupakan hasil kali antara tegangan (v) dan arus (i) maka daya listrik maksimum akan terjadi bila tegangan dan arus, berhimpit satu dengan yang lain atau tidak terdapat perbedaaan fase (sama sudut fasanya/se-fasa) lihat gambar 3. Daya listrik maksimum ketika sudut fasenya adalah 90°.

Sedangkan daya listrik maksimum tidak akan terjadi jika tegangan (v) dan arus (i) tidak se-fasa (tidak sama fasanya) lihat gambar 4.

Gambar 4. Daya Listrik Tidak Se-Fasa

Daya Pada Rangkaian AC

Daya listrik yang diserap oleh beban listrik terdiri dari dua bagian yaitu daya listrik aktif dan daya listrik reaktif, hal ini tergantung dari pada sifat bebannya. Bila beban listrik bersifat resistif akan menyerap daya aktif, dan bila beban listriknya bersifat induktif atau kapasitif maka ia akan menyerap daya reaktif.

Sedangkan bila bebannya merupakan beban listrik campuran yang terdiri dari beban-beban listrik seperti resistansi, induktansi dan kapasitansi maka beban-beban listrik tersebut akan menyerap kedua daya listrik yang disebut sebagai daya kompleks atau daya semu.

Jadi pada rangkaian AC dengan pengaruh beban listrik resistansi, kapasitansi dan induktasi, maka akan menimbulkan daya listrik sebagai berikut:

Daya Aktif atau Daya Nyata (P)

Daya Nyata (P) atau Real Power disebut juga sebagai daya aktif atau daya yang sesungguhnya terpakai oleh beban listrik. Daya ini melakukan ”Kerja nyata” di dalam sebuah rangkaian listrik.

Daya nyata dinyatakan dalam satuan Watt yang didefinsikan sebagai daya yang dikonsumsi oleh bagian beban listrik pada rangkaian.

Daya nyata (P) pada rangkaian AC adalah daya listrik yang sama dengan daya listrik yang terdapat pada rangkaian DC, yang dipengaruhi oleh sumber bolak balik dan beban listrik yaitu beban kapasitif dan beban induktif.

Yang mana pada rangkaian DC daya listrik dirumuskan dengan rumus

P = I² x R

Di mana :

R adalah total komponen resistive dalam rangkaian

P adalah daya listrik (watt)

I adalah arus listrik (ampere)

Sehingga untuk mencari daya nyata pada sumber listrik AC, maka nilai rms tegangan dan arus
dikalikan dengan cosinus fase (φ) sehingga daya nyata (P) menjadi:

P = I² x R = V x I x cos(φ)

Di mana:

P adalah daya dengan satuan watt

I adalah arus dengan satuan ampere

φ adalah sudut beda fasa

Daya Reaktif (Q)

Daya reaktif (Q) adalah daya listrik yang dikonsumsi pada rangkaian AC yang mana daya ini tidak melakukan kerja se-signifikan daya nyata akan tetapi mempunyai pengaruh yang besar pada perbedaan antara gelombang tegangan dan gelombang arus.

Daya reaktif dapat disebut juga dengan daya buta. Daya ini tidak bisa digunakan secara langsung oleh beban listrik untuk diubah menjadi energi lain, akan tetapi daya ini berupa daya magnetisasi yang dapat membangkitkan fluksi magnet pada peralatan listrik induksi.

Daya reaktif berhubungan langsung dengan reaktansi yang dihasilkan oleh beban listrik induktor dan beban listrik kapasitor dan menetralkan efek daya nyata.

Daya reaktif ini menurunkan sifatnya yang terdiri dari dua bagian yaitu daya reaktif induktif dan daya reaktif kapasitif.

Daya reaktif induktif mempunyai bentuk energi magnetis sebagai pembangkit fluksi. Sehingga tanpa adanya daya reaktif induktif daya listrik tidak dapat ditransferkan ke sisi sekunder transformator atau melalui celah udara pada motor induksi.

Sedangkan Daya reaktif kapasitif adalah daya reaktif yang dihasilkan oleh kapasitor.

Daya reaktif biasanya terdapat pada transformator, motor-motor listrik dan peralatan induksi lainnya. Contoh dari daya reaktif bersumber pada peralatan- peralatan listrik seperti generator sinkron, saluran transmisi, motor sinkron dan kapasitor shunt yang mana akan berpengaruh pada sistem kelistrikan, yaitu pengaruh terhadap jatuh tegangan (drop tegangan), faktor kerja dan kapasitas kebutuhan daya serta rugi-rugi daya yang terjadi pada beban listrik.

Daya reaktif tidak ada atau tidak terjadi pada rangkaian DC. Akan tetapi daya reaktif (Q) tidak seperti daya nyata (P) yang melakukan semua pekerjaan, daya reaktif (Q) mengambil daya listrik dari rangkaian karena penciptaan dan pengurangan medan magnet induktif dan medan elektrostatik kapasitif akibat terdapatnya beban listrik induktif dan kapasitif, sehingga mempersulit daya sebenarnya (P) untuk memasok daya langsung ke sirkuit atau beban.

Untuk menentukan besarnya daya reaktif, tegangan rms dan nilai arus dikalikan dengan sinus sudut fase(φ) seperti yang ditunjukkan sebagai berikut:

Daya reaktif ( Q ) = I² x X = V x I x sin(φ)

Di mana:
Q adalah daya reaktif dengan satuan volt-amperes reactive (VAr)

I adalah arus listrik dalam satuan ampere

V adalah tegangan listrik dalam satuan volt

φ adalah sudut beda fasa tanpa satuan

Daya Semu (S)

Daya semu (Apparent Power) adalah daya listrik yang dihasilkan oleh perkalian antara tegangan rms dan arus rms yang terjadi dalam suatu jaringan atau daya listrik yang merupakan hasil dari penjumlahan trigonometri daya aktif dan daya reaktif.

Daya Semu (S) = P² + Q²

S = V x I

Di mana

S adalah daya semu dengan satuan  VA

V adalah tegangan dengan satuan volt

I adalah tegangan dengan satuan ampere

Adapun hubungan Daya Nyata (Real Power), Daya Rekatif (Reactve Power ) dan Daya Semu (Apparent Power) dapat dinyatakan dalam segitiga daya seperti berikut ini:

Segitiga daya dan rumusnya

Dengan melihat gambar segitiga daya listrik, terlihat bahwa rumus daya-daya listrik pada segitiga daya dipengaruhi oleh sudut beda fasa, sehingga segitiga daya dan rumusnya dapat kita kelompokkan seperti di bawah ini.

Rumus segitiga daya listrik

Rumus segitiga daya listrik terdiri dari 2 sumber listrik AC yaitu sumber listrik AC 1 fasa dan sumber listrik AC 3 fasa. Perbedaan phase pada sumber listrik, akan mempengaruhi besarnya daya listrik. Sehingga akan mempengaruhi rumus segitiga daya.

Segitiga daya 1 fasa

Rumus segitiga daya 1 fasa. Berikut di bawah ini adalah rumus segitiga daya 1 fasa:

Daya reaktif ( Q ) = I² x X = V x I x sin(φ)

Daya Nyata (P) = I² x R = V x I x cos(φ)

Daya Semu (S) = P² + Q²

Daya Semu (S) = V x I

Segitiga daya 3 fasa / phase

Rumus segitiga daya 3 fasa. Berikut adalah rumus segitiga daya 3 phase:

Untuk tegangan (phase – phase) maka rumus daya listrik 3 phase  adalah:

Daya reaktif (Q_3φ) = √3 x Ipp² x X = √3 x Vpp x Ipp x sin(φ)

Daya Nyata (P_3φ) = √3 x Ipp² x R = √3 x Vpp x  Ipp x cos(φ)

Daya Semu (S_3φ) = P² + Q²

Daya Semu (S_3φ) = √3 x Vpp x Ipp

Untuk tegangan (phase – netral) maka rumus daya listrik 3 phase  adalah:

Daya reaktif 3 phase (Q_3φ) = 3 x Ipn² x X = 3 x Vpn x Ipn x sin(φ)

Daya Nyata (P_3φ) = 3 x Ipn² x R = √3 x Vpn x  Ipn x cos(φ)

Daya Semu (S_3φ) = P² + Q²

Daya Semu (S_3φ) = 3 x Vpn x Ipn

Demikianlah artikel segitiga daya, anda bisa melihat artikel lainnya mengenai rumus daya listrik pada birolistrik, terima kasih