Saturday

Perhitungan Kebutuhan Kapasitor Power Supply

Kapasitor merupakan salah satu komponen elektronik, memiliki fungsi yang sangat beragam tergantung konfigurasinya antara lain :
- Filter frekuensi
- Pengeser Fasa pada motor listrik / peralatan pengelolah frekuensi
- Penyimpan Muatan pada power supply
- FeedBack / Umpan balik
- Penghasil Arus besar sesaat pada CDI kendaraan
- dll


Contoh Kapasitor (Elco)

Salah satu fungsi kapasitor yang akan di bahas adalah Penyimpan daya pada Power Supply

---
Perhitungan : 

Kebutuhan kapasitas kapasitor untuk kebutuhan Power Amplifier sebagai pengerak Loud Speaker dengan spesifikasi :
- Travo teras besi CT : 20A 32Vac (45.25 Vdc)
- Frekuensi sumber listrik (jala2 PLN) : 50Hz

Pengisian daya Kapasitor oleh Travo melalui diode bridge adalah  t.carger : ((1 / 50Hz) : 2) = 10mS

** waktu 1 gelombang listrik = 20mS (pada frekuensi 50Hz), karena mengunakan diode bridge dan travo CT,
maka terjadi 2 puncak gelombang ( + ) dan 2 lembah gelombang ( - ) dalam waktu 20mS, sehigga waktu pengisian kapasitor terjadi 2x  atau 10mS setiap gelombang.

---
Diasumsikan Power Amplifier (PA) selalu memberikan daya penuh ke Speaker (pada kenyataannya tidak), maka PA harus mendapat supply listrik konstan, sedangkan Travo tidak memberikan supply konstan tetapi naik turun 0V - Vpeak - 0V dalam waktu 10mS.
Maka di perlukan Kapasitor sebagai tempat penyimpan cadangan listrik, di mana muatan Kapasitor akan di tarik PA saat tegangan Travo turun sampai ke 0V

Perhitungan Kebutuhan Kapasitor Power Supply

Perhutungan di atas sudah di sederhanakan, tidak menampilkan perhitungan muatan (Coloumb)

Ilustrasi  Pengisian & Pembebanan Kapasitor (click untuk memperbesar)

Pada ilustrasi 
Listrik Output Travo = gelombang laut, 
Diode = Check Valve, 
Kapasitor = Tangki air, 
Transistor = Kran, 
Beban berupa Speaker = Semburan air

---
** Contoh : Direncanakan Kapasitor dapat mensupply listrik 20A, 45,25Vdc dengan tegangan turun max 1Vdc saat beban penuh dalam waktu 10mS

Kebutuhan Kapasitor :

Cap = ( (20A * (10mS/1000) ) / 1Vdc ) * 1.000.000
Cap =200.000 uF

Jadi kebutuhan Kapasitor min adalah 200.000 uF, dapat mengunakan kapasitor dengan nilai di atasnya, dan tegangan kapasitor menyesuaikan tegangan puncak Travo (Vpeak)

Untuk keamanan pergunakan Kapasitor dengan tegangan max 1,4x - 2x dari tegangan puncak Travo

Semakin besar kapasitas Kapasitor, akan menjamin ketersediaan supply PA terutama saat mengerakan Loud Speaker saat Bass, karena Bass membutuhkan arus terbesar.
Silahkan hitung sendiri, ingin menjamin supply PA dengan tegangan drop berapa Volt,semakin kecil tegangan drop (ripple) PA semakin halus.

---
** Contoh : Kapasitor 10.000uF di rencanakan untuk men-supply Beban continue 20A, 45,25Vdc , berapa tegangan turun / ripple yang terjadi?

Tegangan turun / ripple yang terjadi :

V.ripple = ( ( I * t ) / Cap ) * 1.000.000

V.ripple = ( ( 20A * (10mS/1000) ) / 10.000uF ) * 1.000.000
V.ripple = 20Vdc

Jadi tegangan power supply sekarang adalah 45,25Vdc - 20Vdc = 25,25Vdc

---
Kita mengetahui Kapasitor dapat menyimpan daya, berapa besar Muatan Listrik Kapasitor dalam satuan mAh (satuan yang biasanya tertera pada battery)

1 Farrad = 1.000.000 uF
1 Farrad = 1 Coloumb / Volt
1 Coloumb = 1 Ampere.Secound (Ampere.Detik)

---
** Contoh : Kapasitor 10.000uF di supply listrik  45.25Vdc, saat Kapasitor sudah mencapai 45.25Vdc supply di lepas.

Muatan Listrik (C / Coloumb) = ( Kapasitas Kapasitor (uF) / 1.000.000 ) * Tegangan Kapasitor (V)

Muatan Listrik =  ( 10.000uF / 1.000.000) * 45.25Vdc
Muatan Listrik = 0.4525 C (Ampere.Secound)

Muatan Listrik = ( 0.4525 C * 1000 ) / 3600
Muatan Listrik = 0.126 mAh

---
** Contoh : Bermimpi menganti accu motor 5Ah / 12,6Vdc dengan Kapasitor, berapa besar nilai Kapasitor yang di perlukan.

 Daya accu dapat di tarik  dari tegangan 12,6Vdc sampai 10,5Vdc, selisih tegangan adalah 2,1Vdc

Muatan Listrik = Kapasitas Accu (Ah) * 3600

Muatan Listrik = 5Ah * 3600
Muatan Listrik =  18.000 C

Kapasitas = ( Muatan Listrik (C) / Tegangan selisih(Vdc)  ) * 1.000.000

Kapasitas =  ( 18.000 C / 2.1Vdc ) * 1.000.000
Kapasitas =  8.571.428.570 uF 

Jadi untuk menggantikan accu motor 5Ah / 12,6Vdc dengan Kapasitor, maka nilai Kapasitor yang harus di sediakan adalah 8.571.428.570 uF.
bila menggunakan kapasitor 10.000uF, maka di perlukan   857143 buah Kapasitor