Aplikasi Pada Kapasitor Daya

Aplikasi Pada Kapasitor Daya

Sebagaimana diketahui kapasitor daya diperlukan untuk administrasi system daya dan digunakan untuk regulasi tegangan pada system transmisi daya dan untuk meningkatkan factor daya pada jaringan distribusi daya.

Pada kebanyakan aplikasi industri, kebutuhan daya adalah daya reaktif dan arus lagging yang dibawa dari jaringan daya. Ini membutuhkan tambahan kapasitas generating. Ini bias diimbangi dengan menggunakan kapasitor yang membuat arus leading pada rangkaian ac. Maka kegunaan utama dari kapasitor daya adalah dengan system frekuwensi daya. Kapasitor dibuat pada unit sederhana dengan rating tegangan 220 sampai 13800 V dengan rating KVAR bervariasi dari 0,5 sampai 25 KVAR. Kapasitor daya normalnya dibuat menggunakan kertas dielektrik impregnated. Kapasitor daya juga digunakan untuk aplikasi frekwensi tinggi seperti koreksi factor daya pada pemanas frekwensi tinggi dan tungku induksi. Pada frekwensi tinggi rugi-rugi dielektrik meningkat sangat cepat, dan kapasitor harus didinginkan diluarnya menggunakan air pendingin. Kapasitor juga digunakan pada aplikasi dc seperti impulse voltage generator, energy storage (penyimpan energy), welding (pengelasan), dan high intensity flash x-ray dan light photography.

Umumnya kapasitor daya dbuat beberapa layer dari insulation paper (kertas isolasi) dengan ketebalan yang memenuhi syarat dan aluminium foil dengan ketebalan 6 mikro sebagai elektroda antar lembaran dan wound. Setiap unit terhubung secara parallel tergantung pada rating unit kapasitor yang akan diproduksi. Ditempatkan pada container yang tersegel rapat, benar-benar kering dan terkandung misak isolasi. Minyak yang diisikan adalah minyak mineral atau minyak chlorinated diphenyl. Kapasitor yang terbuat dari minyak mineral agak lebih mahal dan kerena itu kapasitor yang menggunakan minyak chlorinated diphenyl diprioritaskan untuk aplikasi koreksi factor daya karena biaya yang murah dan non inflammability (tidak gampang terbakar)

Hal-hal yang harus ada pada kertas isolasi untuk aplikasi kapasitor adalah kekuatan dielektrik yang tinggi, rugi-rugi dielektrik yang rendah, dielektrik tinggi yang konstan, ketebalan yang sama dan partikel pencemar yang minimum. Akhir-akhir ini ditemukan bahwa polypropylene film memiliki rugi-rugi daya dielektrik yang besar dan tegangan operasi yang lebih tinggi. Namun kertas ini masih banyak digunakan, disebabkan karena kertas ini setelah impregnation memberikan hal-hal yang diinginkan yang dibutuhkan untuk penggunaan pada tegangan tinggi untuk tambahan ekonomi.

Impregnant untuk kapasitor daya harus menyediakan kekuatan dielektrik yang tinggi, dielektrik konstan sebanding dengan kertasnya, permeability tinggi dan viskositas yang cukup untuk memasukkan void pada kertas. Flash point dan solidifying point masing-masing harus diatas 120⁰ C dan dibawah -10⁰ C.

Characteristic of Tissue Paper

a	Fibre Composition
	Unbalanced Suphate	100% ASTM
	Ash	Less than 0.3%
	Moisture	4 to 8%
b	Water Extract
	Conductivity	Less than 4 µ Siemens/cm
	pH value	6.0 – 7.5
	Chloride content	Less than 5 mg/kg
	Standart thickness	10, 12, 13, 14, 15 and 18 µ
	Conducting particles	Nil
	Density	1 or 1.2 g/cm3
	Dielectric Strength	30 – 40 (d.c)/micron

Properties of Impregnating Oils

Property	Mineral Oil	Trichlorodiphenyl (Askarel)
Specific gravity	0.90	1.378
Boiling Point (0C)	270 – 300	325 – 360
Flash Point (0C)	152	None
Solidifying Point (0C)	-40	-19
Dielectric constant	2.25	5 - 8
Minimum resistivity	1012 Ω at 1000C	1012 Ω at 1000C
Tan δ at 500C	5 x 10-4	2 x 10-3

Material elektroda yang banyak digunakan adalah aluminium foil dengan ketebalan 6 mikro karena kekuatan regangnya yang tinggi, low specific resistance, titik lebur yang tinggi, low specific gravity, harga murah dan penggunaan yang mudah.

Aplikasi pada Peralatan Elektronik

Perkembangan pada industry elektronik bergantung pada ketersediaan metrial dielektrik. Komponen elktronik modern dan instrumennya sangat komplek dan performansinya akan bergantung pada alam dan kehandalan dari material dielektrik yang digunakan pada konstruksinya.peralatan elektronik dioperasikan pada tegangan ac dan dc, dibawah pengaruh gangguan yang bervariasi dan kondisi temperature. Tidak ada satu material pun yang memenuhi kebutuhan ini dan material yang berbeda digunakan dibawah kondisi yang berbeda.

Hal-hal utama dari material isolasi untuk penggunaan elektronik sama dengan industri elektronik, tapi kepentingan yang relative berbeda. Property seperti kekuatan elektrikal dan mekanikal dan termal dan ketahanan elektrokimia sangat penting. Untuk tambahan ukuran , kehandalan dan tingkat kegagalan adalah faktor penting dalam memilih material untuk industri elektronik. Ada peningkatan tuntutan dari industri elektronik untuk membuat komponen lebih kecil, lebih handal, lebih stabil dan mampu digunakan dibawah kondisi listrik yang tidak sesuai.

Material dielektrik terbagi atas dua kelompok pada aplikasi di industri elektronik yang didasarkan pada range frekwensi yang bisa dioperasikan disebut dielktrik polar dan dielektrik non polar. Dielektrik polar biasanya digunakan untuk tegangan dc dan aplikasi frekwensi daya (50 Hz) sedangkan dielektrik non polar digunakan pada frekwensi yang sangat tinggi. Typical non polar atau low loss material adalah polystyrene, polyethylene, Teflon, quartz dll. Dan typical zat polaradalah phenolic plastics, nylon, plasticized cellulose acetate, castor oil dll.

Material untuk Aplikasi Frekwensi Rendah (Material Polar)

Jumlah besar dari wires dan kabel yang digunakan untuk menghubungkan komponen yang bervariasi pada peralatan elektronik. Semuanya kecuali kebel frekuensi tinggi, menggunakan dielektrik polar. Awalnya dielektrik polar adalah rubber biasa dan textile fiber. Ini memiliki kerentanan yang tinggi terhadap penyerapan kelembaban. Kemudian diganti dengan synthetics resins tipe termoplastik seperti polyvinylchloride. Adanya plasticizer membatasi penggunaannya pada kabel yang bekerja pada temperature tinggi. Maka lapisan nylon PVC wires bisa dipertimbangkan. Tapi nylon rentan terhadap temperature tinggi dan menjadikannya rapuh membuat ylon tidak cocok digunakan untuk aplikasi temperature tinggi. Masalah ini diatasi dengan menggunakan Teflon untuk isolasi kabel. Isolasi kabel teflon sangat padat, memiliki resistansi yang tinggi dan bisa dioperasikan sampai suhu 250⁰ C. kekurangannya hanya pada harganya yang mahal.

Material Untuk Aplikasi Frekwensi Tinggi

Contoh materialnya adalah Teflon, polystyrene dan polyethylene yang memiliki hal-hal ideal yang dibutuhkan untuk aplikasi frekwensi tinggi seperti low dielectric constant, kekuatan dielektrik yang tinggi dan rugi-rugi dieletrik yang rendah.

Bahan untuk Resistor

Resistor dari dua jenis, yaitu resistor tetap dan resistor variabel. Perlu untuk memilih bahan isolasi yang tepat untuk mencapai stabilitas dan kepadatan dari resistor tersebut. Sebuah resistor memiliki dua komponen isolasi, yaitu bagian inti dan kapsul.

Inti biasanya terbuat dari bahan keramik elektro-grade non-porous. Bahan inti harus dapat menahan sekitar 1000 ° C, ketika film karbon disimpan di atasnya.

Epoxy Resin adalah encapsulant sangat populer. Memiliki ketahanan isolasi tinggi, tahan terhadap kelembaban, dan memiliki ketahanan panas yang baik dan konduktivitas panas.

Untuk resistor gulungan kawat, bahan keramik yang bermutu tinggi digunakan untuk inti, dan enamell vitrous digunakan sebagai lapisan pelindung. Kekuatan kapasitas penanganan pada kapasitor haruslah tinggi, dan pelindung yang menutupinya harus dapat menahan panas yang cukup tinggi.

Gambar 1. Contoh resistor teteap

Gambar 2. Contoh resistor variabel

Material Kapasitor Elektronik

Kapasitor juga terdiri dari jenis yaitu kapasitor tetap dan kapasitor variabel. Kapasitor elektrolit digunakan untuk aplikasi arus DC, sedangkan kapasitor terbuat dari kertas, filin plastik, mika, keramik, dan bahan semikonduktor yang digunakan untuk aplikasi arus AC.

Kapasitor kertas digunakan secara luas untuk daya dan tegangan tinggi. Dalam bidang rekayasa elektronika dan komunikasi jenis lainnya kapasitor sangat popular digunakan adalah Polistirena film, polyester, dan polyprophylene.

Kapasitor polystyrene film sangat stabil nilai kapasitansinya dan dapat digunakan sampai dengan beberapa mega-siklus. Kelemahannya adalah ketahanan panas yang labil yang hanya dapat digunakan pada rentang temperatur antara -40°C sampai dengan 70°C.

Kapasitor Polyester memiliki rentang suhu operasi yang luas, penyerapan air rendah, dan kerugian dielektrik yang rendah dan cepat menggantikan kapasitor kertas. kapasitor Polyester film dilapisi dengan resin epoksi secara luas digunakan dalam rangkaian frekuensi radio untuk by-pass, kopling antar tahap, dll dapat digunakan sampai dengan frekuensi sangat tinggi. Metalized poliester film, yang dikembangkan dalam beberapa tahun terakhir, adalah keuntungan besar untuk industri kapasitor. Penggunaan film ini secara drastis mengurangi ukuran kapasitor.

Kapasitor Polyprophylene juga menjadi populer. Mereka memiliki sifat yang sama dengan kapasitor polyester, tetapi harga yang lebih murah. Mereka dapat digunakan sebagai frekuensi rendah arus AC.

Film Polyethylene memiliki sifat-sifat listrik yang sangat baik tetapi sifat mekaniknya buruk dan karenanya tidak dapat dibentuk menjadi sebuah film yang sangat tipis. Oleh karena itu, tidak dapat digunakan untuk kapasitor tegangan rendah, tetapi dapat digunakan dalam kapasitor tegangan tinggi.

Teflon juga tidak dapat dengan mudah dibentuk ke dalam film tipis, dan karena itu tidak menjadi sangat populer sebagai dielektrik kapasitor. Faktor lainnya adalah biaya yang tinggi.

Kapasitor mika dibuat menggunakan mika sebagai dielektrik. Mika telah memenuhi semua sifat baik dari dielektrik. Encapsulantnya yang berupa resin epoxy untuk melindungi kapasitor dari lingkungan. Untuk membatasi hilangnya sifat dari elemen mika, seperti stabilitas dan suhu operasi, maka disemprot di logam dengan suasana inert, dan sadapan dibawa melalui segel keramik.

Kapasitor keramik terbuat dari keramik, dan diringkas oleh dip coating di resin fenolik; jika suhu operasi yang lebih tinggi maka akan ada lapisan epoxy resin yang melapisinya.

Untuk kapasitor elektrolit, id dielektrik lapisan oksida terbentuk dari aluminium foil tantalum yang dipisahkan oleh kertas Kraft elektrolitik. Lapisan dielektrik yang sangat tipis, maka hambatan isolasi yang rendah, dan kebocoran arus tinggi. Stabilitas lapisan oksida dan karenanya stabilitas nilai kapasitansi tergantung pada jenis dan kemurnian elektrolit. kapasitansi kapasitor Tantalum memberikan stabil dengan suhu operasi yang lebih luas dan arus kebocoran yang lebih rendah.

Gambar 3. Kapasitor Tetap

Bahan untuk Profesional Grade Komponen Elektronik

Resistor, kapasitor, dan komponen elektronik lainnya yang digunakan di peralatan pertahanan, komputer, aplikasi ruang, dll harus sangat handal dan harus mampu beroperasi di bawah kondisi lingkungan yang tidak normal. Hal ini disebut komponen kelas profesional, dan mereka harus unggul dalam karakteristik tentang kehandalan, stabilitas, toleransi dekat, kisaran temperatur operasi yang lebih luas, sifat listrik dan elektronik yang unggul, dan kemampuan untuk beroperasi di bawah kondisi lingkungan yang tida normal tersebut. Maka dipilihlah bahan-bahan yang berkualitas tinggi.

Bahan Dielektrik digunakan dalam komponen kelas profesional harus bias memberikan isolasi listrik dan perlindungan dari kondisi lingkungan yang merugikan itu.Perlindungan terhadap pengaruh atmosfer harus hampir sempurna, dan ini dicapai dengan menempatkan kapasitor dalam logam nonferrous dan membawa keluar mengarah melalui kaca untuk seal logam. Metode berikutnya adalah membungkus logam dan menggunakan keramik untuk seal logam. Dapat juga menggunakan logam dengan ring keramik, atau dapat dicetak epoxy dengan penyegel.

Bahan Untuk Komponen Elektromekanik

Ada banyak komponen elektromekanis digunakan dalam industri elektronik seperti relay, konektor, nilai dasar, terminal, papan terminal, semak-semak, colokan dan soket, dll Ada yang dibuat dengan cara dipress ditekan atau dicetak.

Gambar 4. Relay

Gambar 5. Konektor Series

Pada umumnya yang terbuat dari cara dipress adalah resin fenolik industri kelas laminate. Ada berbagai nilai dalam laminasina, dan pilihan dapat dilakukan pada sifat insulasi dan tahan terhadap penyerapan air. Ini biasanya digunakan pada alat-alat elektronik seperti radio dan televisi.     Glass epoxy laminasi digunakan pada papan sirkuit dan beberapa papan terminal. Fenolik resin bonded laminasi kertas selulosa asetat dan polyester dipenuhi dengan serat kaca dan dilaminasi dengan resin epoxy sangat baik digunakan karena memiliki sifat listrik yang sangat baik, penyerapan air rendah, dan punchability baik. Bagian isolasi plastik dikenakan agar agar bila tersentuh dengan bagian logam yang dibuat dari lembaran polypropylene.

Moulded bagian isolasi untuk komponen elektromekanis yang dibuat dari sejumlah bahan plastik. Ketika temperatur operasi yang lebih tinggi tidak diperlukan, polistiren digunakan. Untuk operasi dengan suhu yang lebih tinggi, cetakan polikarbonat digunakan. Ketika kekuatan mekanik yang tinggi juga yang dikehendaki bersama dengan suhu operasi yang lebih tinggi, cetakan nilon digunakan. Ketika kekuatan mekanik yang lebih tinggi, ketahanan isolasi tinggi, suhu operasi yang tinggi, dan stabilitas dimensi diperlukan, mika diisi bakelite atau diallylphthalate gelas yang penuh digunakan, dan bagian yang kompresi dibentuk. Diallyphthalate digunakan untuk komponen kelas profesional seperti, basis katup, papan sirkuit tercetak konektor, konektor multipin, dll Untuk komponen kelas profesional, di mana getaran dan kejutannya yang tidak ada, steatit juga bias digunakan.