Panel Capacitor Bank / Automatic Power Factor

PLN akan membebankan biaya kelebihan pemakaian KVARH pada pelanggan, jika rata-rata factor dayanya (Cos phi) kurang dari 0.85. Disinilah fungsi dari Pemasangan Panel Capacitor Bank yaitu Untuk memperbaiki factor daya (Cos phi) sehingga biaya denda akibat kelebihan pemakaian KVARH dapat diminimalkan / dihilangkan.

Selain itu fungsi lain dari pemasangan Panel capacitor Bank :Menghilangkan Denda / Kelebihan Biaya (kVARh)

• Menghindari kelebihan beban transformer / trafo over load
• Menghindari kenaikan Arus / Suhu pada kabel,
• Memaksimalkan Pemakaian Daya yang terpasang (kVA),
• Menghindari voltage drop pada Line end,
• Meningkatkan kualitas sumber daya listrik,
• Memelihara peralatan / perangkat electric yang terpasang.

Hubungi kami jika anda memerlukan capacitor bank.

Read more...

Function of Capacitors

Electric power has two components:

Active power, which produces work.

Reactive power, which is needed to generate magnetic fields required for operation of inductive electrical equipment, but performs no useful work.

Active power is measured in KW (1000 Watts)

Reactive power is measured in KVAR (1000 Volt-Amperes Reactive)

Total power is measured in KVA (1000 Volts-Amperes)

The ratio of working power to total power is called Power Factor.

The function of Power Factor Correction Capacitors is to increase the power factor by supplying the reactive power when installed at or near inductive electrical equipment.

Read more...

Peranan Kapasitor dalam Penggunaan Energi Listrik

Kehidupan modern salah satu cirinya adalah pemakaian energi listrik yang besar. Besarnya energi atau beban listrik yang dipakai ditentukan oleh reaktansi (R), induktansi (L) dan capasitansi (C). Besarnya pemakaian energi listrik itu disebabkan karena banyak dan beraneka ragam peralatan (beban) listrik yang digunakan. Sedangkan beban listrik yang digunakan umumnya bersifat induktif dan kapasitif. Di mana beban induktif (positif) membutuhkan daya reaktif seperti trafo pada rectifier, motor induksi (AC) dan lampu TL, sedang beban kapasitif (negatif) mengeluarkan daya reaktif. Daya reaktif itu merupakan daya tidak berguna sehingga tidak dapat dirubah menjadi tenaga akan tetapi diperlukan untuk proses transmisi energi listrik pada beban. Jadi yang menyebabkan pemborosan energi listrik adalah banyaknya peralatan yang bersifat induktif. Berarti dalam menggunakan energi listrik ternyata pelanggan tidak hanya dibebani oleh daya aktif (kW) saja tetapi juga daya reaktif (kVAR). Penjumlahan kedua daya itu akan menghasilkan daya nyata yang merupakan daya yang disuplai oleh PLN. Jika nilai daya itu diperbesar yang biasanya dilakukan oleh pelanggan industri maka rugi-rugi daya menjadi besar sedang daya aktif (kW) dan tegangan yang sampai ke konsumen berkurang. Dengan demikian produksi pada industri itu akan menurun hal ini tentunya tidak boleh terjadi untuk itu suplai daya dari PLN harus ditambah berarti penambahan biaya. Karena daya itu P = V.I, maka dengan bertambah besarnya daya berarti terjadi penurunan harga V dan naiknya harga I. Dengan demikian daya aktif, daya reaktif dan daya nyata merupakan suatu kesatuan yang kalau digambarkan seperti segi tiga siku-siku.

Perbandingan daya aktif (kW) dengan daya nyata (kVA) dapat didefinisikan sebagai faktor daya (pf) atau cos phi.

cos phi = pf = P (kW) / S (kVA) ........(1) P (kW) = S (kVA) . cos phi................(2)

Seperti kita ketahui bahwa harga cos phi adalah mulai dari 0 s/d 1. Berarti kondisi terbaik yaitu pada saat harga P (kW) maksimum [ P (kW)=S (kVA) ] atau harga cos phi = 1 dan ini disebut juga dengan cos phi yang terbaik. Namun dalam kenyataannya harga cos phi yang ditentukan oleh PLN sebagai pihak yang mensuplai daya adalah sebesar 0,8. Jadi untuk harga cos phi = 0,8 berarti pf dikatakan jelek. Jika pf pelanggan jelek (rendah) maka kapasitas daya aktif (kW) yang dapat digunakan pelanggan akan berkurang. Kapasitas itu akan terus menurun seiring dengan semakin menurunnya pf sistem kelistrikan pelanggan. Akibat menurunnya pf itu maka akan muncul beberapa persoalan sbb:

a. Membesarnya penggunaan daya listrik kWH karena rugi-rugi.

b. Membesarnya penggunaan daya listrik kVAR.

c. Mutu listrik menjadi rendah karena jatuh tegangan.

Secara teoritis sistem dengan pf yang rendah tentunya akan menyebabkan arus yang dibutuhkan dari pensuplai menjadi besar. Hal ini akan menyebabkan rugi-rugi daya (daya reaktif) dan jatuh tegangan menjadi besar. Dengan demikian denda harus dibayar sebabpemakaian daya reaktif meningkat menjadi besar. Denda atau biaya kelebihan daya reaktif dikenakan apabila jumlah pemakaian kVARH yang tercata dalam sebulan lebih tinggi dari 0,62 jumlah kWH pada bulan yang bersangkutan sehingga pf rata-rata kurang dari 0,85. Sedangkan perhitungan kelebihan pemakaian kVARH dalam rupiah menggunakan rumus sbb:

[ B - 0,62 ( A1 + A2 ) ] Hk

Dimana :

B = pemakaian kVARH

A1 = pemakaian kWH WPB

A2 = pemakaian kWH LWBP

Hk = harga kelebihan pemakaian kVARH

Untuk memperbesar harga cos phi (pf) yang rendah hal yang mudah dilakukan adalah memperkecil sudut phi. Sedang untuk memperkecil sudut phi itu hal yang mungkin dilakukan adalah memperkecil komponen daya reaktif (kVAR). Berarti komponen daya reaktif yang ada bersifat induktif harus dikurangi dan pengurangan itu bisa dilakukan dengan menambah suatu sumber daya reaktif yaitu berupa kapasitor.

Proses pengurangan itu bisa terjadi karena kedua beban (induktor dan kapasitor) arahnya berlawanan akibatnya daya reaktif menjadi kecil. Bila daya reaktif menjadi kecil sementara daya aktif tetap maka harga pf menjadi besar akibatnya daya nyata (kVA) menjadi kecil sehingga rekening listrik menjadi berkurang. Sedangkan keuntungan lain dengan mengecilnya daya reaktif adalah :

Mengurangi rugi-rugi daya pada sistem.
Adanya peningkatan tegangan karena daya meningkat.

Proses Kerja Kapasitor
Kapasitor yang akan digunakan untuk meperbesar pf dipasang paralel dengan rangkaian beban. Bila rangkaian itu diberi tegangan maka elektron akan mengalir masuk ke kapasitor. Pada saat kapasitor penuh dengan muatan elektron maka tegangan akan berubah. Kemudian elektron akan ke luar dari kapasitor dan mengalir ke dalam rangkaian yang memerlukannya dengan demikian pada saaat itu kapasitor membangkitkan daya reaktif. Bila tegangan yang berubah itu kembali normal (tetap) maka kapasitor akan menyimpan kembali elektron. Pada saat kapasitor mengeluarkan elektron (Ic) berarti sama juga kapasitor menyuplai daya treaktif ke beban. Keran beban bersifat induktif (+) sedangkan daya reaktif bersifat kapasitor (-) akibatnya daya reaktif yang berlaku menjadi kecil.

Rugi-rugi daya sebelum dipasang kapasitor :
Rugi daya aktif = I2 R Watt .............(5)
Rugi daya reaktif = I2 x VAR.........(6)

Rugi-rugi daya sesudah dipasang kapasitor :
Rugi daya aktif = (I2 - Ic2) R Watt ...(7)
Rugi daya reaktif = (I2 - Ic2) x VAR (8)

Pemasangan Kapasitor
Kapasitor yang akan digunakan untuk memperkecil atau memperbaiki pf penempatannya ada dua cara :
1. Terpusat kapasitor ditempatkan pada:
a. Sisi primer dan sekunder transformator
b. Pada bus pusat pengontrol
2. Cara terbatas kapasitor ditempatkan
a. Feeder kecil
b. Pada rangkaian cabang
c. Langsung pada beban

Perawatan Kapasitor
Kapasitor yang digunakan untuk memperbaiki pf supaya tahan lama tentunya harus dirawat secara teratur. Dalam perawatan itu perhatian harus dilakukan pada tempat yang lembab yang tidak terlindungi dari debu dan kotoran. Sebelum melakukan pemeriksaan pastikan bahwa kapasitor tidak terhubung lagi dengan sumber. Kemudian karena kapasitor ini masih mengandung muatan berarti masih ada arus/tegangan listrik maka kapasitor itu harus dihubung singkatkan supaya muatannya hilang. Adapun jenis pemeriksaan yang harus dilakukan meliputi :

Selain komponen induktor pemborosan pemakaian listrik bisa juga terjadi karena:

Tegangan tidak stabil Ketidak stabilan tegangan bisa menyebabkan terjadinya pemborosan energi listrik. Ketidakstabilan itu dapat diartikan tegangan pada suatu fase lebih besar, lebih kecil atau berfluktuasi terhadap teganga standar. Sedangkan akibat pembrosan energi listrik itu maka timbul panas sehingga bisa menyebabkan pertama kerusakan isolator peralatan yang dipakai. Ke dua memperpendek daya isolasi pada lilitan. Sementara itu dengan ketidakseimbangan sebesar 3% saja dapat memperbesar suhu motor yang sedang beroperasi sebesar 18% dari keadaan semula. Hal ini tentunya akan menimbulkan suara bising pada motor dengan kecepatan tinggi.

Harmonik
Harmonik itu bisa menimbulkan panas, hal ini terjadi karena adanya energi listrik yang berlebihan. Harmonik itu bisa muncul karena peralatan seperti komputer, kontrol motor dll. Harmonik merupakan suatu keadaan timbulnya tegangan yang periodenya berbeda dengan periode tegangan standar. Periode itu bisa 180 Hz (harmonik ke-3), 300 Hz (harmonik ke-5) dan seterusnya. Harmonik pada transformator lebih berbahaya, hal ini karena adanya sisrkulasi arus akibat panas yang berlebih. Sehingga hal ini bisa mengurangi kemampuan peralatan proteksi yang menggunakan power line carrier sebagai detektor kondisi normal.

Untuk mengoptimalkan pemakaian energi listrik bisa digunakan beban-beban tiruan berupa LC yang dilengkapi dengan teknologi mikroprosesor. Sehingga ketepatan dan keandalan dalam mendeteksi kualitas daya listrik bisa diperoleh. Mikroprosesor itu berfungsi untuk mengolah komponen-komponen yang menentukan kualitas tenaga listrik. Seperti keseimbangan beban antar fasa, harmonik dan surja. Apabila terdapat ketidakseimbangan antara fasa satu dengan fasa yang lainnya, maka mikroprosesor akan memerintahkan beban-beban LC untuk membuka atau menutup agar arus disuplai ke fasa satu sehingga selisih arus antara fasa satu dengan fasa yang lainnya tidak ada. Banyaknya L atau C yang dibuka atau ditutup tergantung dari kondisi ketidakseimbangan beban yang terdeteksi oleh mikroprosesor. Kondisi harmonik yang terdeteksi bisa dihilangkan dengan menggunakan filter LC.

Keuntungan alat ini adalah :
Mampu mereduksi daya sampai 30%.
Meningkatkan pf antara 95-100%
Dapat mengeliminasi terjadinya harmonik.
Dengan demikian pemakaian energi listrik bisa dihemat yaitu dengan cara mengoptimalkan konsumsi energi masing-masing peralatan yang digunakan, memperkecil gejala harmonik dan menstabilkan tegangan. Sehingga energi tersisa bisa dimanfaatkan untuk sektor lain yang lebih membutuhkan. Sedang dampak negatif dari pemborosan energi listrik itu pertama menciptakan ketidakseimbangan beban fasa-fasa listrik yang pada gilirannya akan mempengaruhi over heating pada motor dan penurunan life isolator. Ke dua bagi PLN sebagai penyuplai energi listrik tentunya harus menyediakan energi listrik yang lebih besar lagi.

Read more...

Life time capacitor bank

Beberapa hal dapat mempengaruhi usia dari capacitor bank, antara lain : temperature, tegangan yang masuk ke capacitor, frekuensi, juga kualitas power (THD = Total Harmonic Distortion).

THD (Total Harmonic Distortion) > 5% bisa membuat capacitor meledak. Yang menyebabkan harmonic tinggi adalah beban non linear, seperti rectifier, ups, batetry charge, inverter, lampu hemat energi, arc furnaces dsb.
Ada 2 macam THD, yaitu THDv dan THDi.

Pengaruh THD yang tinggi adalah terjadinya over voltage dan over current, yang bisa terjadi antara lain :

• 
  
  Bunyi mendengung yang keras pada trafo.
• 
  
  Putaran motor dapat berbalik arah yang menyebabkan putarannya terkunci, sehingga menimbulkan arus yang sangat besar.
• 
  
  Putaran kWH meter yang lebih cepat, padahal pemakaiannya tetap.
• 
  
  Ledakan pada capacitor.
• 
  
  dsb

Pemilihan Capacitor :

Classic solution:
THD (I) < 15% atau THD (U) < 2% maka gunakan ==> kapasitor standar 400VAC/50Hz
Comfort solution:
15% < THD (I) < 25% atau 2% < THD (U) < 3% maka gunakan ==> kapasitor yang dioverrated di 525VAC/50Hz

Harmony solution:
25% < THD (I) < 40% atau 3% < THD (U) < 4% maka gunakan ==> kapasitor yang dioverrated di 525VAC/50Hz + Detuned Reactor (DR) dengan tuning order 190Hz

 

Read more...

Fungsi Capacitor Bank

Secara umum beban yang sering digunakan, terutama pada industri, adalah beban induktif, seperti motor listrik, lampu TL, heater dsb. Dengan adanya beban induktif ini menyebabkan nilai cos phi yang rendah. Standar dari PLN adalah minimal 0.85.

PLN akan membebankan biaya kelebihan pemakaain kVARh pada pelanggan, jika faktor daya (cos phi) nya kurang dari 0.85

Untuk memperbaiki faktor daya ini, maka digunakan capacitor bank, yang berfungsi sebagai kompensator dari beban-beban induktif.

Read more...

Capacitor Bank

Proses Kerja Kapasitor

Kapasitor yang akan digunakan untuk meperbesar pf dipasang paralel dengan rangkaian beban. Bila rangkaian itu diberi tegangan maka elektron akan mengalir masuk ke kapasitor. Pada saat kapasitor penuh dengan muatan elektron maka tegangan akan berubah. Kemudian elektron akan ke luar dari kapasitor dan mengalir ke dalam rangkaian yang memerlukannya dengan demikian pada saaat itu kapasitor membangkitkan daya reaktif. Bila tegangan yang berubah itu kembali normal (tetap) maka kapasitor akan menyimpan kembali elektron. Pada saat kapasitor mengeluarkan elektron (Ic) berarti sama juga kapasitor menyuplai daya treaktif ke beban. Keran beban bersifat induktif (+) sedangkan daya reaktif bersifat kapasitor (-) akibatnya daya reaktif yang berlaku menjadi kecil.

Pemasangan Kapasitor
Kapasitor yang akan digunakan untuk memperkecil atau memperbaiki pf penempatannya ada dua cara :
1. Terpusat kapasitor ditempatkan pada:
a. Sisi primer dan sekunder transformator
b. Pada bus pusat pengontrol
2. Cara terbatas kapasitor ditempatkan
a. Feeder kecil
b. Pada rangkaian cabang
c. Langsung pada beban

Perawatan KapasitorKapasitor yang digunakan untuk memperbaiki pf supaya tahan lama tentunya harus dirawat secara teratur. Dalam perawatan itu perhatian harus dilakukan pada tempat yang lembab yang tidak terlindungi dari debu dan kotoran. Sebelum melakukan pemeriksaan pastikan bahwa kapasitor tidak terhubung lagi dengan sumber. Kemudian karena kapasitor ini masih mengandung muatan berarti masih ada arus/tegangan listrik maka kapasitor itu harus dihubung singkatkan supaya muatannya hilang.
Adapun jenis pemeriksaan yang harus dilakukan meliputi :
· Pemeriksaan kebocoran
· Pemeriksaan kabel dan penyangga kapasitor
· Pemeriksaan isolator

Komponen Panel Capasitor komponen yang terdapat pada panel kapasitor antara lain :
1. Main switch / load Break switch
Main switch ini sebagai peralatan kontrol dan isolasi jika ada pemeliharaan panel . Sedangkan untuk pengaman kabel / instalasi sudah tersedia disisi atasnya (dari) MDP.Mains switch atau lebih dikenal load break switch adalah peralatan pemutus dan penyambung yang sifatnya on load yakni dapat diputus dan disambung dalam keadaan berbeban, berbeda dengan on-off switch model knife yang hanya dioperasikan pada saat tidak berbeban .Untuk menentukan kapasitas yang dipakai dengan perhitungan minimal 25 % lebih besar dari perhitungan KVar terpasang dari sebagai contoh :Jika daya kvar terpasang 400 Kvar dengan arus 600 Ampere , maka pilihan kita berdasarkan 600 A + 25 % = 757 Ampere yang dipakai size 800 Ampere.
2. Kapasitor Breaker.
Kapasitor Breaker digunkakan untuk mengamankan instalasi kabel dari breaker ke Kapasitor bank dan juga kapasitor itu sendiri. Kapasitas breaker yang digunakan sebesar 1,5 kali dari arus nominal dengan I m = 10 x Ir.Untuk menghitung besarnya arus dapat digunakan rumusI n = Qc / 3 . VLSebagai contoh : masing masing steps dari 10 steps besarnya 20 Kvar maka dengan menggunakan rumus diatas didapat besarnya arus sebesar 29 ampere , maka pemilihan kapasitas breaker sebesar 29 + 50 % = 43 A atau yang dipakai 40 Ampere.Selain breaker dapat pula digunakan Fuse , Pemakaian Fuse ini sebenarnya lebih baik karena respon dari kondisi over current dan Short circuit lebih baik namun tidak efisien dalam pengoperasian jika dalam kondisi putus harus selalu ada penggantian fuse. Jika memakai fuse perhitungannya juga sama dengan pemakaian breaker.
3. Magnetic Contactor
Magnetic contactor diperlukan sebagai Peralatan kontrol.Beban kapasitor mempunyai arus puncak yang tinggi , lebih tinggi dari beban motor. Untuk pemilihan magnetic contactor minimal 10 % lebih tinggi dari arus nominal ( pada AC 3 dengan beban induktif/kapasitif). Pemilihan magnetic dengan range ampere lebih tinggi akan lebih baik sehingga umur pemakaian magnetic contactor lebih lama.
4. Kapasitor Bank
Kapasitor bank adalah peralatan listrik yang mempunyai sifat kapasitif..yang akan berfungsi sebagai penyeimbang sifat induktif. Kapasitas kapasitor dari ukuran 5 KVar sampai 60 Kvar. Dari tegangan kerja 230 V sampai 525 Volt.
5. Reactive Power Regulator
Peralatan ini berfungsi untuk mengatur kerja kontaktor agar daya reaktif yang akan disupply ke jaringan/ system dapat bekerja sesuai kapasitas yang dibutuhkan. Dengan acuan pembacaan besaran arus dan tegangan pada sisi utama Breaker maka daya reaktif yang dibutuhkan dapat terbaca dan regulator inilah yang akan mengatur kapan dan berapa daya reaktif yang diperlukan. Peralatan ini mempunyai bermacam macam steps dari 6 steps , 12 steps sampai 18 steps.

Peralatan tambahan yang biasa digunakan pada panel kapasitor antara lain :
- Push button on dan push button off yang berfungsi mengoperasikan magnetic contactor secara manual.- Selektor auto – off – manual yang berfungsi memilih system operasional auto dari modul atau manual dari push button.
- Exhaust fan + thermostat yang berfungsi mengatur ambein temperature dalam ruang panel kapasitor. Karena kapasitor , kontaktor dan kabel penghantar mempunyai disipasi daya panas yang besar maka temperature ruang panel meningkat.setelah setting dari thermostat terlampaui maka exhust fan akan otomatic berhenti.

Setup C/K PFR
Capacitor BankAgar Power Factor Regulator (PFR) yang terpasang pada Panel Capacitor Bank dapat bekerja secara maksimal dalam melakukan otomatisasi mengendalikan kerja capacitor maka diperlukan setup C/K yang sesuai.Berikut ini cara menghitung C/K pada PFR:Sebuah Panel Capacitor Bank 6 Step x 60 KVAR, 3 Phase, 400 Volt, dengan CT sensor terpasang 1000/5A. Berapa nilai setup C/K ?Solusi:60 KVAR = 60.000 VAR60.000=86 A400 x 1.732C/K=I c1=86=0,43CT Ratio1000/5

Keuntungan yang diperoleh dengan dipasangnya Power Capacitor
-Menghilangkan denda PLN atas kelebihan pemakaian daya reaktif.
-Menurunkan pemakaian kVA total karena pemakaian kVA lebih mendekati kW yang terpakai, akibatnya pemakaian energi listrik lebih hemat.
-Optimasi Jaringan:
- Memberikan tambahan daya yang tersedia pada trafo sehingga trafo tidak kelebihan(overload).
- Mengurangi penurunan tegangan (voltage drop) pada line ends dan meningkatkan daya pakai alat-alat produksi.
- Terhindar dari kenaikan arus/suhu pada kabel sehingga mengurangi rugi-rugi.
Memperbaiki Faktor daya berdasarkan rekening listrik PLN.

Berdasarkan rekening listrik PLN suatu perusahaan pada tahun 1977 diperoleh data seperti dibawah ini.
1. Beban : 345 KVA
2. Pemakaian kWh
LWBP : 77.200 kWh
WBP : 34.000
kWhTotal : 111.200 kWh
3. Kelebihan kVARh : 10.656 kVARh
Cos phi = KW/KVA
Tan phi = KVAr/KW
sesuai dengan ketentuan PLN ,Yang Tidak terkena kelebihan KVAR kalau cos phi = 0.85
Cos phi = 0,85 ==> phi = 31,8maka tan 31,8 = 0.62
Jika KWH diketahui = 1111.200 ,
maka batas tidak terkena biaya kelebihan KVARH dapat dihitung sebesar :
KVARH ( batas ) = KWH x tan phi = 111.200 x 0,62 = 68.944
Dengan adanya kelebihan KVARH sebesar 10.656,besarnya KVARH ( Total ) menjadi :
KVARH ( total ) = KVARH ( batas ) + KVARH ( lebih )= 68.944+10.656 = 79.600
Tan phi = KVARH ( total ) / kWh = 79.600/111.200 = 0,716
phi = 35,6Cos phi = cos 35,6 = 0,813
Memperbaiki nilai Cos phi
Untuk menghindari biaya kelebihan KVARH,maka perlu dipasang " Capasitor ".
Misalnya direncanakan COs phi ditingkatkan menjadi = 0,92
Besarnya pemakaian listrik rata-rata dihitung sebagai berikut :
KW ( rata-rata) = Pemakaian listrik per bulan / ( 30 hari x 24 jam )= 111.200 / ( 30x24)= 154,4KW
Cos phi = 0.92 ---> phi=23,1
Tan phi = 23,1 = 0,426 = KVAR/KWKW = 154,4 ---> KVAR = 0,426X154,4 = 66KVARH ( total) = 79.600KVAR = 79.600/ ( 30X24) = 111
Jadi kapasitor yang perlu dipasang = 111 - 66 = 35
KVARKapasitor yang digunakan = 6 x 7,5 KVAR ,dengan Regulator 6 Step

Read more...

Electrical Systems: Power Factor Correction (2)

Power Factor Charges
Many utilities charge for low power. To measure power factor, the most common type of utility meter measures the total kVAr-hours and kVA-hours over the billing period and calculates the average power factor as:

PF = Cos [ ArcSin (kVArh / kVAh) ]

The most common methods of charging for low power factor are:

1. Adding a demand penalty when the power factor dips below a set amount (usually 90%)

2. Basing the demand charge on the supplied power Ps (kVA), rather than the actual power used Pa (kW).

3. Basing part of the overall charge on the reactive power kVAr, which increases as power factor decreases.

Read more...

Electrical Systems: Power Factor Correction (1)

Resistive devices, like electric resistance heaters and incandescent lights transform all the power supplied to the device into heat or useful energy. Inductive devices, like motors, use some of the power supplied to the device to energize the inductive windings and create a magnetic field. This power, called reactive power, is alternately stored and given up by the windings, but is not used to do actual work. When this happens, the line supplying power to the device now carries the actual power used by the device and the reactive power created by the device.

Actual power used by the device is measured in kW, reactive power created by induction devices is measured in kVAr, and the apparent power in the supply lines is measured in kVA. The mathematical relationships between these types of power are described by the “power triangle” shown below. For example,

The ratio of the actual power consumed by equipment (Pa) to the power supplied to equipment (Ps) is called the power factor.

PF = Pa / Ps = kW / kVA = cos Phi

Devices which generate/require large amounts of reactive power in relation to actual power consumed have low power factors. Such devices include:

• Motors
• HID and fluorescent lights with low PF ballasts
• Devices which convert AC power to DC power such as:
• DC drives
• Welding machines
• VFDs
• Induction furnaces

Fully loaded motors generally have a power factor of about 80%. However, if the motor is under loaded, the fraction of reactive power (for the coil) to actual power (for mechanical work) increases and the power factor decreases.

Two potential problems are associated with low power factor. First many utilities have explicit or implicit charges for low power factor. Second, low power factor increases the current, and hence losses, in transformers and the electrical distribution system. These losses cost money and generate excess heat in the electrical distribution system, which may shorten equipment lifetime or cause production shut downs. These potential problems are discussed in the sections that follow.

Read more...