Finoo.id – Tegangan Maksimal Kapasitor Yang Paling Tepat. Tegangan maksimal yang tertera pada badan komponen ini sangat penting untuk diingat baik saat memasang rangkaian elektronika modul maupun saat melakukan perbaikan atau servis pada TV.
Penting untuk diketahui bahwa tegangan yang tercantum pada komponen kapasitor merupakan batas maksimal yang aman untuk dialirkan pada kapasitor. Jika kapasitor menerima tegangan melebihi batas toleransi yang tertera, dapat menyebabkan kapasitor mengalami ledakan.
Harap diingat bahwa kapasitor elco adalah jenis komponen yang berfungsi untuk menyimpan muatan listrik, yang diukur dalam satuan µF (mikrofarad) seperti 1µF, 100µF, 1000µF, dan lain-lain, serta tegangan (10V, 25V, 50V, dll.) sesuai dengan nilai yang tertera pada badan kapasitor. Karena itulah, komponen kapasitor dapat dianggap mirip dengan baterai rechargeable.
Satu-satunya perbedaan antara kapasitor dan baterai adalah bahwa kapasitor kehilangan muatan listriknya dengan lebih cepat. Selain jenis kapasitor elco, terdapat pula jenis kapasitor lainnya yang dapat kalian baca lebih lanjut dalam artikel mengenai jenis-jenis kapasitor dan fungsinya.
Tegangan Maksimal Kapasitor
Kapasitor hadir dalam beragam kapasitas dan tegangan yang bermacam-macam karena bergantung pada kebutuhan kapasitas dan muatan yang berbeda-beda dalam rangkaian elektronik tertentu. Setiap jenis rangkaian memerlukan kapasitor dengan spesifikasi yang sesuai dengan penggunaannya.
Dalam banyak jenis rangkaian kapasitor, para desainer rangkaian elektronik biasanya memilih kapasitor dengan tegangan dua kali lipat dari tegangan atau supply yang diperlukan dalam rangkaian tersebut.
Sebagai contoh, pada blok power supply utama dengan penyearah power supply switching, tegangan yang digunakan biasanya setidaknya 400 VDC, padahal tegangan sumber yang tersedia hanya sekitar 220 Volt.
Hal serupa juga dapat dilihat pada rangkaian vertikal TV, di mana selalu digunakan kapasitor dengan tegangan 50 VDC, meskipun tegangan supply yang tersedia hanya berkisar antara 12 hingga 24 Volt.
Kenapa para engineer atau pembuat rangkaian elektronik selalu memilih tegangan kapasitor hampir dua kali lipat dari tegangan supply sebenarnya? Tujuannya adalah untuk memastikan kapasitor tetap awet dan tidak mudah panas sehingga komponen tidak mudah mengalami kerusakan atau kerusakan karena panas, sehingga umur pemakaian rangkaian menjadi lebih lama.
Bagi para teknisi yang suka merancang rangkaian elektronik, penting untuk diingat bahwa jangan memilih kapasitor dengan tegangan yang sama persis dengan tegangan supply yang diperlukan. Sebagai contoh, jika merancang rangkaian inverter DC to AC dengan supply 12 VDC to 220 VAC, hindari menggunakan Elco 12 VDC, minimal gunakanlah kapasitor dengan tegangan 25 VDC atau 50 VDC.
Hal ini juga berlaku ketika mengganti komponen yang sudah jelas kapasitas dan tegangannya. Sangat disarankan untuk mengganti dengan komponen yang sesuai dengan spesifikasi aslinya. Meskipun bisa menggunakan kapasitor dengan tegangan yang lebih besar jika tegangan yang sesuai tidak tersedia di toko elektronik langganan, tetapi tetap perlu memperhatikan apakah komponen pengganti tersebut sesuai secara fisik dan dapat dipasang dengan baik pada PCB.
Pertimbangan ini juga berlaku saat rekan teknisi membuat rangkaian sendiri. Pastikan untuk menggunakan spesifikasi kapasitor yang tepat dan masuk akal sesuai dengan kebutuhan rangkaian. Sebagai contoh, jika merancang rangkaian sederhana dengan supply hanya 24 Volt, maka menggunakan kapasitor dengan tegangan 400 Volt tentu saja tidak efisien dan tidak disarankan.
Efek Tegangan Berlebih pada Kapasitor
Kapasitor terdiri dari dua plat elektroda yang dipisahkan oleh bahan isolasi dielektrik dan dikelilingi cairan elektrolit. Jika tegangan yang melewati kapasitor melebihi batas maksimal, maka isolasi dielektrik dapat rusak dan mengakibatkan ledakan pada kapasitor.
Penting untuk diingat kembali bahwa rating tegangan yang tertera pada kapasitor menunjukkan tegangan maksimal yang aman untuk dilewatkan melalui kapasitor tersebut tanpa mengalami kerusakan.
Cara Menghitung Tegangan Maksimal Pada Kapasitor
Berdasarkan perhitungan sebelumnya, didapatkan bahwa impedansi reaktor detuned sebesar 6% adalah 0,205 ohm. Oleh karena itu, nilai induktansi dapat dihitung sebagai berikut:
- XL = 2 x π x f x L
- L = XL / (2 x π x f )
- L = 0,205 / (2 x 3,14 x 50 )
- L = 0,653 mH
Dengan nilai induktansi sebesar 0,653 mH, reaktor tersebut mampu menahan arus sekitar 88,75 A.
Selanjutnya, kita akan memilih tingkat tegangan yang sesuai untuk reaktor 6%.
Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, awalnya nilai kapasitor adalah 50 kVAR dengan tegangan 400V dan nilai impedansi XC sebesar 3,2 ohm. Namun, setelah dipasangkan dengan reaktor, rating tegangan yang dibutuhkan oleh kapasitor menjadi 425,5 V, dan nilai kVAR disesuaikan dengan tegangan tersebut menjadi 53 kVAR.
Sehingga, impedansi kapasitor meningkat menjadi 3,42 ohm. Ini dihitung menggunakan rumus:
- XC = V^2 / Q
- XC = 425,5^2 / (53 x 1000) = 3,42 Ohm
Untuk menghitung tegangan pada kapasitor untuk setiap tingkat harmonisa, kita akan menggunakan nilai arus untuk setiap tingkat harmonisa yang telah dihitung sebelumnya.
Rumus yang digunakan untuk menghitung tegangan pada kapasitor tersebut adalah:
- Uh = 1.732 x Ih x XC / h
Di mana:
- Uh = Tegangan pada kapasitor pada tingkat harmonisa h
- Ih = Arus harmonisa pada tingkat harmonisa h
- XC = Impedansi kapasitor
- h = Tingkat Harmonisa
Berikut adalah hasil perhitungan berdasarkan rumus di atas untuk setiap tingkat harmonisa:
- Harmonisa tingkat 1: U1 = 6%; I1 = 76,5 A; maka U1 = 1,732 x 76,5 x 3,42 = 453,2 V
- Harmonisa tingkat 3: U3 = 0,5%; I3 = 2,2 A; maka U3 = 1,732 x 2,2 x 3,42 / 3 = 4,35 V
- Harmonisa tingkat 5: U5 = 5%; I5 = 33,76 A; maka U5 = 1,732 x 33,76 x 3,42 / 5 = 40,0 V
- Harmonisa tingkat 7: U7 = 5%; I7 = 12,18 A; maka U7 = 1,732 x 12,18 x 3,42 / 7 = 10,3 V
Dengan demikian, Tegangan maksimum kapasitor adalah:
- = U1 + U3 + U5 + U7
- = 453,2 + 4,35 + 40 + 10,3
- = 508 V
Untuk perbaikan faktor daya dengan kapasitor yang terpasang seri dengan reaktor, maka tegangan kapasitor yang digunakan adalah 508 V.
Jika nilai kapasitor dengan tegangan 508 V tidak tersedia di pasaran, maka dipilih nilai tegangan kapasitor yang lebih besar dan mendekati nilai 508 V tersebut.
Misalkan tegangan kapasitor yang mendekati adalah 525 V, maka nilai kVAR yang sebelumnya adalah 53 kVAR harus disesuaikan kembali dengan nilai tegangan kapasitor 525 V tersebut.
Untuk mendapatkan nilai kVAR dengan tegangan kapasitor 525 V, dilakukan perhitungan sebagai berikut:
- Q2 = Q1 x (V2^2 / V1^2)
- Q2 = 53 kVAR x (525^2 / 425.5^2)
- Q2 = 80.5 kVAR
Baca Juga :
- Fungsi Kapasitor Pompa Air dan Ukuran Yang Tepat
- Ukuran Kapasitor AC Berdasarkan PK Yang Tepat
- Pengertian Kapasitor Tantalum: Fungsi dan Gambar Simbolnya
- Jenis-Jenis Kapasitor Bank Beserta Pengertian & Fungsinya
Penutup
Sebagai penutup, kita telah membahas dan memahami bahwa tegangan maksimal kapasitor merupakan faktor krusial dalam rangkaian elektronik.
Bukan hanya mempengaruhi efisiensi dan keawetan perangkat, tapi juga menentukan sejauh mana kapasitor dapat berfungsi optimal tanpa risiko kegagalan atau kerusakan.
Melalui pemahaman ini, kita dapat lebih efektif dalam mengaplikasikan kapasitor di berbagai situasi dan lingkungan, baik itu dalam dunia industri, riset, ataupun dalam kehidupan sehari-hari.
Jadi, memahami dan menghargai batas tegangan maksimal kapasitor tidak hanya soal teori atau pengetahuan teknis, tetapi juga tentang bagaimana kita dapat membuat teknologi bekerja dengan lebih baik dan lebih aman untuk kita semua.
Semoga artikel finoo.id ini memberikan wawasan baru dan membantu kalian dalam memahami lebih dalam tentang kapasitor dan pentingnya tegangan maksimal dalam operasionalnya.
