Apa itu Kapasitor? Pengertian, Fungsi, Cara kerja dan Jenisnya

{tocify} $title={Daftar Isi}

Kapasitor adalah komponen listrik yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik sementara. Satuan kapasitor adalah farad (F). Kapasitor Daya adalah jenis kapasitor khusus, yang dapat beroperasi pada tegangan yang lebih tinggi dan memiliki kapasitansi yang tinggi. Artikel ini memberikan pengantar singkat tentang kapasitor daya dan prinsip kerjanya, formula, sambungan, jenis aplikasi, dan banyak lagi. Ingin mempelajari lebih lanjut tentang kapasitor dan cara kerjanya? Baca artikel kami: Kapasitor Bekerja & Aplikasinya.

Apa itu Kapasitor Daya?/Definisi

Kapasitor Daya adalah perangkat listrik yang dapat menyimpan dan melepaskan energi listrik. Perangkat terdiri dari satu atau lebih pasang pelat, dipisahkan oleh bahan isolasi (dielektrik), yang dipasang pada dua terminal yang memungkinkan energi yang tersimpan dibuang ke sirkuit bila diperlukan. Simbol kapasitor daya ditampilkan di bawah.

Kapasitor daya digunakan untuk melindungi berbagai jenis peralatan dari resonansi dan untuk mengembangkan kualitas daya melalui penyerapan arus harmonik, yang dihasilkan oleh beban induksi. Kapasitor ini tersedia dengan nilai yang lebih tinggi di atas 1 Farad. Jadi ini dapat digunakan sebagai pengganti baterai kimia.

Kapasitor daya memainkan peran kunci dalam menyediakan sumber daya reaktif tidak aktif dalam sistem distribusi listrik. Mereka termasuk dua pelat konduktor yang dipisahkan melalui bahan isolasi yang dikenal sebagai dielektrik. Kapasitansi kapasitor daya adalah ukuran kapasitas penyimpanan energi yang biasanya dinyatakan sebagai:

C = K*A/D

Di mana,

'A' adalah luas elektroda,

'D' adalah perpisahan mereka

'K' adalah fungsi dielektrik antara dua elektroda.

Konstruksi

Konstruksi kapasitor daya dapat dilakukan dengan berbagai kapasitor yang lebih kecil yang dikenal sebagai paket atau belitan atau elemen. Kapasitor yang lebih kecil ini dapat dibentuk dengan lapisan aluminium foil & film polipropilen yang berbeda. Setelah berbagai kapasitor saling berhubungan maka kapasitor ini dapat bergabung untuk bekerja sebagai unit kapasitor tunggal.

Konstruksi Kapasitor Daya

Sambungan elemen yang berbeda dapat dilakukan secara seri tergantung pada tegangan pengenal dan juga secara paralel tergantung pada kvar yang diperlukan. Seluruh modul dapat diatur dalam tangki yang tertutup rapat & udara dalam unit dapat dikeluarkan dengan menggantinya melalui cairan dielektrik. Unit kapasitor ini termasuk busing di bagian atas dengan tutup terminal yang berfungsi sebagai titik koneksi.

Kapasitor daya dalam sistem distribusi menyediakan daya reaktif untuk menyamakan beban induktif dari motor, beban penerangan, dan tungku busur. Dimasukkannya kapasitor daya ke dalam sistem distribusi daya memberikan manfaat operasional & ekonomis seperti meningkatkan kapasitas beban sistem, meningkatkan faktor daya & mengurangi kerugian.

Fungsi Kapasitor

Kapasitor adalah komponen listrik yang berfungsi untuk menyimpan muatan listrik. Kapasitor disusun oleh dua keping atau dua lembaran penghantar listrik yang dipisahkan oleh isolator listrik berupa bahan dielektrik.

Kapasitor memiliki fungsi sebagai:

Penyimpan sebuah arus atau tegangan listrik.

Menghambat aliran arus searah atau DC.

Melewati aliran arus bolak-balik atau AC.

Sebagai Filter dalam suatu rangkaian Power Supply.

Sebagai pengatur dan frekuensi gelombang yang diinginkan.

Sebagai tertunda-tunda waktu (delay timer).

Sebagai fase penggeser

Bagaimana mereka bekerja? / Prinsip bekerja

Kapasitor daya memiliki dua pelat di dalamnya yang dilapisi dengan bahan yang memungkinkan mereka untuk menyimpan muatan listrik. Ketika kapasitor dihubungkan secara paralel ke beban induktif, kapasitor akan mulai mengisi ketika tegangan naik di atas tingkat arus beban. Perbedaan antara level tegangan dan arus disebut sudut fasa. Sudut ini menentukan berapa banyak energi yang akan disimpan dalam perangkat pada saat terisi penuh. Semakin banyak energi yang disimpan, semakin cepat dapat dibuang ke beban lain.

Spesifikasi

Spesifikasi kapasitor daya terutama mencakup WVDC (tegangan DC yang bekerja), WVAC (tegangan AC yang bekerja), peringkat daya, arus pengenal, koefisien suhu, resistansi isolasi, dan faktor disipasi dan masing-masing spesifikasi dibahas di bawah ini.

WVAC & WVDC adalah tegangan AC & DC maksimum yang dapat digunakan terus-menerus pada suhu apa pun yang berkisar dari suhu kategori rendah hingga suhu pengenal.

Daya maksimum yang digunakan terus-menerus pada interval suhu yang sama dikenal sebagai peringkat daya.

Arus maksimum dikenal sebagai arus pengenal.

Perubahan kapasitansi yang diukur pada rentang suhu disebut koefisien suhu.

Resistansi isolasi dapat didefinisikan sebagai rasio antara tegangan DC yang diterapkan & arus bocor yang dihasilkan.

Faktor disipasi atau DF adalah rasio antara bagian resistif & reaktif dari impedansi kapasitor setelah tegangan sinusoidal diterapkan pada frekuensi tetap.

Fitur

Fitur kapasitor daya mencakup hal berikut.

Kapasitor daya menggunakan radial, aksial, tab, terbang, sekrup, J-lead, atau sayap camar.

Teknologi SMT atau Surface mount dan kapasitor daya berbasis teknologi THT atau Through-hole dihubungkan ke PCB (PCB) dengan menempatkan kabel komponen di seluruh lubang dan setelah komponen tersebut, kabel disolder pada sisi berlawanan dari PCB.

Jenis kapasitor ini dikemas dalam baki, rel atau gulungan pita, majalah tongkat, atau tabung pengiriman dalam kemasan curah.

Kapasitor daya termasuk timah pada empat permukaan sering dikemas dalam rel atau baki yang dirancang dengan bahan serat atau bubuk karbon dan dibentuk menjadi bentuk persegi panjang yang mencakup matriks saku dengan jarak yang sama.

Jenis-jenis Kapasitor Berdasarkan Bentuknya dan Bahannya

Kapasitor Nilai Tetap (Fixed Capacitor), yaitu jenis menentukan yang nilainya konstan atau tidak akan berubah-ubah. Macam-macam macam nilai tetap yaitu:

Kapasitor keramik yaitu jenis pemilihan nilai tetap yang memiliki isolator yang terbuat dari sebuah keramik yang berbentuk bulat tipis atau persegi empat.

Kapasitor polyester yaitu jenis menentukan nilai tetap yang memiliki isolator yang terbuat dari sebuah polyester dengan bentuk persegi empat.

Kapasitor kertas yaitu jenis menentukan nilai tetap yang isolatornya terbuat dari suatu kertas.

Kapasitor mika yaitu jenis menentukan nilai tetap yang bahan isolatornya terbuat dari suatu bahan mika.

Kapasitor elektrolit yaitu jenis menentukan nilai tetap yang bahan isolatornya terbuat dari sebuah elektrolit dan yang berbentuk tabung atau silinder.

Kapasitor tantalum yaitu jenis kendaraan nilai tetap yang memakai sebuah bahan logam tantalum yang sebagai terminal anodanya (+).

Variabel Kapasitor yaitu salah satu jenis kendaraan yang nilai kapasitansinya dapat diatur atau berubah-ubah. Jenis-jenia variabel variabel yaitu:

VARCO (Variable Condensator) yaitu jenis pemilihan variabel yang terbuat dari logam dengan ukuran lebih besar yang digunakan untuk memilih gelombang frekuensi pada suatu rangkaian radio.

Trimmer yaitu jenis variabel yang memiliki bentuk yang lebih kecil sehingga memerlukan bantuan alat seperti obeng untuk bisa memutar poros pengaturnya.

Jenis Kapasitor Daya berdasarkan Kegunaannya

Kapasitor daya tersedia dalam berbagai jenis berdasarkan kebutuhannya seperti seri, paralel, pemutus sirkuit, kopling, listrik, pulsa, filter DC, dan kapasitor standar. Silakan merujuk ke link ini untuk mengetahui lebih lanjut tentang: Jenis Kapasitor

Kapasitor Paralel

Kapasitor paralel atau kapasitor pemindah fasa umumnya digunakan untuk mengkompensasi daya reaktif beban induktif dalam sistem tenaga sehingga faktor daya dapat ditingkatkan, rugi saluran dapat dikurangi, dan kualitas tegangan dapat ditingkatkan.

Kapasitor Seri

Kapasitor seri digunakan dalam sistem tegangan tinggi untuk mengkompensasi reaktansi sistem tenaga. Sambungan kapasitor ini dapat dilakukan secara seri dengan saluran transmisi & distribusi tegangan tinggi untuk mengimbangi reaktansi induktif saluran transmisi dan juga untuk menjaga stabilitas sistem yang stabil & dinamis.

Kapasitor Electric

Jadi kapasitor ini sangat membantu dalam meningkatkan kualitas tegangan saluran transmisi, jarak transmisi daya dapat ditingkatkan & kapasitas transmisi juga meningkat.

Kopling Kapasitor

Kapasitor ini digunakan dalam saluran transmisi daya tinggi untuk kontrol, pengukuran, komunikasi frekuensi tinggi, dan perlindungan. Kapasitor ini memainkan peran kunci dalam perangkat untuk menghilangkan energi listrik.

Kapasitor Listrik

Kapasitor ini memainkan peran utama dalam sistem pemanas listrik dengan rentang frekuensi 40 hingga 24000 Hz untuk meningkatkan faktor daya dan frekuensi atau tegangan rangkaian.

Kapasitor Pulsa

Ini adalah kapasitor film polipropilena dan ini digunakan di mana faktor disipasi rendah yang stabil diperlukan untuk menangani arus riak dalam aplikasi berbasis konversi daya. Kapasitor ini dapat digunakan sebagai komponen penyimpan energi seperti generator arus masuk, generator tegangan impuls, atau dalam rangkaian osilasi untuk uji pemutus arus.

Kapasitor Filter DC

Kapasitor ini dapat diterapkan pada filter penyearah berbasis tegangan tinggi dan perangkat DC.

Kapasitor Standar

Kapasitor standar digunakan di sirkuit berbasis tegangan tinggi untuk mengukur tegangan tinggi & kehilangan dielektrik

Koneksi Kapasitor Daya:

Kapasitor daya dapat dihubungkan dalam koneksi satu fase dan tiga fase yang dibahas di bawah ini.

Koneksi Kapasitor Daya fase tunggal

Dalam sistem fase tunggal, kapasitor dihubungkan secara seri dengan belitan awal motor kompresor. Kapasitor biasanya dihubungkan melalui suplai utama, tetapi juga dapat dihubungkan melalui belitan awal. Setiap metode memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing.

Metode yang paling umum adalah menghubungkan kapasitor di L1 dan L2 dari catu daya utama. Nilai kapasitor harus dipilih sehingga reaktansi kapasitif total kira-kira sama dengan 5 sampai 10 kali reaktansi induktif motor kompresor. Ini akan memastikan bahwa ada arus kapasitif yang cukup untuk menghidupkan motor dengan cepat dan andal. Ini juga akan memastikan bahwa ada torsi yang memadai untuk mengatasi gesekan mekanis yang disebabkan oleh bantalan yang kencang atau oli dengan viskositas rendah.

Saat menghubungkan kapasitor di L1 dan L2, Anda harus menggunakan kapasitor pengenal tegangan setidaknya 125% dari tegangan saluran puncak, yaitu 1,414 kali tegangan RMS (root mean square). Dengan kata lain, jika Anda memiliki suplai 120 VAC, Anda memerlukan setidaknya kapasitor pengenal 150 VAC (1,25 x 120 V = 150 V).

Koneksi Kapasitor Daya Tiga Fase:

Jika kapasitor daya dihubungkan ke catu daya tiga fasa, metode penyambungan kapasitor daya dibagi menjadi dua jenis: bintang dan delta.

Koneksi Bintang

Metode koneksi bintang juga disebut metode koneksi Y. Elektroda positif dan negatif dari setiap fase kapasitor daya dihubungkan ke titik netral dari saluran tiga fase (U, V, W). Metode ini dapat mengurangi arus kapasitansi yang tidak seimbang pada saluran tiga fase, meningkatkan keseimbangan tegangan di setiap fase, dan menghindari kejenuhan inti magnet pada transformator sisi tegangan rendah; tetapi kerugiannya adalah membuang banyak energi di titik netral.

Oleh karena itu, metode ini hanya digunakan bila terdapat perbedaan yang signifikan antara arus urutan positif dan urutan negatif.

Koneksi Delta

Metode koneksi delta disebut juga koneksi segitiga. Elektroda positif dan negatif dari setiap fase kapasitor daya masing-masing terhubung ke dua fase dari setiap fase (misalnya U1, U2).

Cara ini secara efektif dapat meningkatkan keseimbangan tegangan antar saluran, tetapi menyebabkan ketidakseimbangan konsumsi daya reaktif pada setiap saluran karena tidak menyebabkan ketidakseimbangan antara urutan positif dan negatif. Oleh karena itu, metode ini harus digunakan bila tidak ada perbedaan yang signifikan antara arus urutan positif dan urutan negatif.

Kriteria Pemilihan Kapasitor Daya:

Meskipun konsep kapasitor daya mungkin terdengar sederhana, ada banyak model berbeda di pasaran yang memiliki manfaat berbeda. Tiga faktor utama yang perlu dipertimbangkan adalah peringkat tegangan, kapasitansi, dan peringkat frekuensi. Inilah yang perlu Anda ketahui tentang masing-masing aspek ini:

Peringkat tegangan

Peringkat tegangan kapasitor daya Anda ditentukan oleh bahan dielektriknya. Beberapa dielektrik dapat menahan tegangan yang sangat tinggi; orang lain tidak bisa. Pastikan untuk memilih salah satu yang akan bekerja untuk aplikasi Anda.

kapasitansi

Kapasitor daya tersedia dalam berbagai ukuran dan bentuk; namun, fungsi utamanya tetap sama: menyimpan energi listrik. Semakin besar kapasitor, semakin banyak muatan yang dapat ditampungnya, yang berarti lebih banyak daya akan tersedia pada saat tertentu saat paling dibutuhkan.

Peringkat Frekuensi

Beberapa kapasitor daya dirancang khusus untuk aplikasi frekuensi rendah dan beberapa dirancang untuk aplikasi frekuensi tinggi (misalnya, dalam amplifier audio).

Keuntungan dan Kerugian Kapasitor Daya

Kapasitor daya sangat bagus untuk meningkatkan faktor daya, mengurangi biaya energi, mencegah kedipan tegangan, dan banyak lagi! Pelajari tentang keuntungan dan kerugian menggunakan batas daya di sistem Anda hari ini.

Keuntungan dari kapasitor daya meliputi hal-hal berikut.

Tagihan utilitas yang lebih rendah. Karena Anda akan menarik lebih sedikit energi dari jaringan, tagihan energi Anda akan berkurang.

Stabilisasi tegangan. Kapasitor daya membantu menyeimbangkan voltase di situs Anda, jadi Anda tidak perlu khawatir voltase tidak stabil yang menyebabkan masalah di bisnis atau fasilitas Anda.

Mengisi dan mengosongkan jauh lebih cepat daripada baterai, yang berarti mereka dapat memberikan semburan energi saat dibutuhkan.

Siklus pengisian – Mereka tidak aus dengan pengisian dan pengosongan berulang, seperti baterai.

Ini membutuhkan sedikit perawatan atau pemeliharaan, karena tidak memiliki bagian yang bergerak.

Ini kompak dan ringan, sehingga mudah dipasang di sejumlah pengaturan.

Kerugian dari kapasitor daya meliputi hal-hal berikut.

Kelemahan kapasitor daya termasuk biaya yang jauh lebih tinggi daripada jenis kapasitor lainnya.

Kapasitor daya hanya dapat bekerja dalam aplikasi yang telah dinilai frekuensi dan tegangannya.

Mereka memiliki kelemahan karena rentan terhadap penyerapan dielektrik, yang dapat menjadi masalah dalam beberapa aplikasi, meskipun masalah khusus ini dapat diperbaiki dengan desain yang tepat.

Rawan penuaan dengan paparan tegangan tinggi dan frekuensi tinggi, yang dapat menyebabkan kegagalan dari waktu ke waktu.

Peka terhadap kelembaban dan dapat dengan mudah rusak oleh air atau kelembaban tinggi.

Mereka membutuhkan isolasi dari panas yang dihasilkan selama proses bekerja. Lapisan insulasi bisa rusak, yang menyebabkan panas berlebih dan kerusakan lebih cepat.

Aplikasi/Penggunaan Kapasitor Daya:

Berikut adalah beberapa penggunaan kapasitor daya yang paling umum:

Koreksi Faktor Daya (PFC) – Koreksi faktor daya digunakan untuk meningkatkan efisiensi peralatan listrik dengan mengurangi jumlah arus yang perlu diambil dari catu utama untuk tingkat keluaran tertentu.

Kapasitor Tautan DC.

Konverter Frekuensi.

Motor Start dan Kapasitor Tautan DC.

Dalam rangkaian filter harmonik.

Mereka juga digunakan dalam berbagai aplikasi seperti AC, lemari es, lift, kipas angin, motor, dll.

Kapasitor daya juga berkontribusi pada konsumsi daya berkualitas dengan mengurangi kerugian dari konsumsi daya reaktif.

Kapasitor daya juga digunakan dalam aplikasi penyimpanan energi seperti yang ditemukan di kendaraan listrik (EV) dan kendaraan listrik hibrida (HEV).

Apa Tujuan dari Kapasitor Daya?

Kapasitor daya adalah alat yang digunakan untuk menyimpan energi listrik dalam medan listrik atau medan elektrostatik. Ini mirip dengan baterai tetapi bekerja berdasarkan prinsip kapasitansi. Ini memiliki dua pelat konduktor yang dipisahkan oleh dielektrik. Dielektrik dapat berupa bahan padat, cair atau gas.

Kapan Anda Harus Menggunakan Kapasitor Daya?

Dalam dunia elektronika, kapasitor adalah sebuah alat yang dirancang untuk menyimpan muatan listrik. Ketika datang ke kapasitor daya, secara khusus digunakan untuk memperlancar aliran listrik dalam suatu sistem kelistrikan. Seperti yang mungkin pernah Anda dengar, listrik tidak dapat diprediksi dan dapat menyebabkan fluktuasi yang membahayakan sistem kelistrikan lain di area tersebut. Kapasitor daya dirancang untuk mengatasi masalah ini dan memastikan bahwa listrik yang mengalir melalui sistem Anda tetap lancar, konsisten, dan aman.

Berapa Daya Rata-Rata yang ditarik oleh Kapasitor Daya?

Daya rata-rata yang ditarik oleh kapasitor daya adalah fungsi dari ukuran kapasitor, dan sirkuit apa yang terhubung dengannya. Misalnya, kapasitor 400 volt dengan nilai 25 mikrofarad akan menarik sekitar 0,8 amp arus ketika dipasang ke sirkuit dengan frekuensi operasi 50 Hertz (siklus per detik).

Mengapa Sirkuit Membutuhkan Kapasitor Daya?

Ketika arus listrik mengalir melalui suatu sistem AC seperti AC atau lemari es, maka akan terjadi fluktuasi aliran arus yang dapat menyebabkan kerusakan pada komponen kelistrikan. Resistansi komponen ini dapat meningkat ketika terkena fluktuasi ini, menyebabkan mereka menghasilkan panas dan akhirnya gagal. Kapasitor daya membantu melindungi dari masalah ini dengan mengatur aliran arus untuk meminimalkan fluktuasi tersebut.

Apa Bedanya dengan Power Bank?

Power bank adalah baterai portabel yang menyimpan energi untuk digunakan di masa mendatang. Mereka biasanya ditemukan di smartphone, laptop, tablet, dll. Bank daya mirip dengan kapasitor daya karena menyimpan energi untuk digunakan nanti, tetapi tidak memberikan daya sebanyak atau bertahan selama kapasitor.

Seberapa Sering Saya Harus Mengganti Kapasitor Daya Saya?

Sebagian besar kapasitor dinilai untuk umur tertentu dan memiliki jumlah 'jam operasi yang setara' (atau EOH) yang dapat diharapkan untuk bekerja pada mereka. Ini adalah ukuran berapa jam kapasitor dapat digunakan pada kapasitas penuh sebelum mulai aus—setelah mencapai EOH maksimum, Anda harus mulai menggantinya sesegera mungkin.

Apa nama lain dari Kapasitor Daya?

Ada banyak nama berbeda yang dapat dirujuk ke Kapasitor Daya. Beberapa nama ini termasuk kapasitor penyimpan energi, kapasitor energi, bank daya, kapasitor flash, kapasitor baterai, superkapasitor, ultrakapasitor, atau kapasitor penyimpan muatan.

Lihat link ini untuk mengetahui lebih lanjut tentang Kapasitor Variabel.

Jadi, ini semua tentang informasi singkat tentang kapasitor daya. Ada beberapa tindakan pencegahan yang harus diambil saat memasang kapasitor daya; kapasitor ini harus disambungkan di tempat yang tidak ada getaran, gas korosif, ledakan, benturan, mudah terbakar, dll. Ini pertanyaan untuk Anda, apa itu kapasitor bank?