Fungsi Kapasitor, Jenisnya, dan Cara Membaca Nilainya

01Apa yang sebenarnya dilakukan kapasitor

Di dalam kapasitor ada dua pelat penghantar yang dipisahkan bahan isolator. Tidak ada satu pun elektron yang menyeberangi isolator itu. Yang terjadi adalah muatan menumpuk di satu pelat dan berkurang di seberangnya, sehingga dari luar tampak seperti ada arus mengalir — padahal itu arus pengisian, dan ia berhenti begitu tegangan kapasitor menyamai tegangan sumber.

Baris kedua paling sering diremehkan, karena tegangannya dikuadratkan. Kapasitor 470 µF pada 12 V menyimpan 0,5 × 0,00047 × 12² = 0,034 J. Kapasitor 220 µF pada 400 V, yang lazim ada di catu daya alat elektronik, menyimpan 0,5 × 0,00022 × 400² = 17,6 J: kapasitansinya lebih kecil, energinya lima ratus kali lebih besar. Itu sebabnya bagian keselamatan di bawah bukan formalitas.

Baris ketiga menjelaskan kalimat "menahan DC, melewatkan AC" dengan angka. Untuk arus searah frekuensinya nol, sehingga X꜀ menjadi tak hingga — kapasitor adalah saklar terbuka. Untuk kapasitor 1 µF pada 50 Hz, X꜀ = 1 ÷ (2 × 3,1416 × 50 × 0,000001) = 3.183 Ω; dipasang seri dengan beban pada 220 V ia membatasi arus ke 220 ÷ 3.183 = 0,069 A. Pada 5.000 Hz kapasitor yang sama hanya menghambat 31,8 Ω, nyaris hubungan langsung. Hubungan arus dan tegangannya sama seperti pada hukum Ohm, hanya dengan hambatan yang bergantung frekuensi.

Perata riak

Mengisi saat tegangan naik, melepas saat turun, sehingga keluaran catu daya rata

Kopling

Melewatkan sinyal bolak-balik sambil memblokir tegangan searah di belakangnya

Penyaring derau

Membuang komponen frekuensi tinggi ke jalur nol sebelum sempat mengganggu

Penggeser fasa

Membuat arus gulungan bantu mendahului gulungan utama supaya motor punya torsi start

02Lima jenis yang benar-benar Anda temui

Yang paling menentukan bukan bentuk atau harganya, melainkan dua kolom di tengah tabel: apakah komponennya berkutub, dan tegangan kerja macam apa yang ditanggungnya.

Kolom nilai dan tegangan adalah kisaran yang lazim ditemui, bukan batas mutlak dan bukan acuan pembelian. Yang mengikat selalu angka yang tercetak di badan komponen yang Anda ganti.

Kapasitor elektrolit punya strip penanda di sisi kaki negatif. Memasangnya terbalik merusak lapisan oksida di dalamnya, arus bocor melonjak, elektrolit mendidih, dan tutup atasnya yang sengaja dibuat bertakik akan menyembur. Itu bukan kemungkinan kecil, melainkan perilaku normal komponen yang dipasang terbalik.

03Membaca nilainya: kode tiga angka, huruf, dan satuan

Kapasitor elektrolit dan kapasitor motor cukup besar untuk mencetak nilainya apa adanya. Kapasitor keramik dan film terlalu kecil, jadi memakai kode tiga angka yang selalu dibaca dalam pikofarad.

Bandingkan 220 dan 221: yang pertama berarti 22 pF, yang kedua 220 pF. Angka ketiga selalu pengali, tidak pernah angka biasa. Rantai satuannya 1 µF = 1.000 nF = 1.000.000 pF.

Huruf di belakang kode adalah toleransi: J berarti ±5%, K ±10%, M ±20%. Kapasitor bertanda 104K karena itu sah bernilai 100 nF ± 10 nF, yaitu di mana pun antara 90 nF dan 110 nF. Toleransi kapasitor memang jauh lebih longgar daripada resistor; untuk penyaring dan kopling, selisih 10% tidak mengubah apa pun.

Tegangan kerja kadang ditulis apa adanya, kadang dengan kode dua karakter yang berbeda antarpabrik. Kalau kodenya tidak Anda kenali, jangan menebak: salin persis dari komponen lama, atau pakai pengganti dengan tegangan kerja setidaknya dua kali tegangan puncak rangkaiannya.

04Kapasitor kipas angin dan pompa air yang melemah

Motor satu fasa tidak bisa menstart sendiri. Gulungan tunggal yang diberi arus bolak-balik menghasilkan medan yang berdenyut pada satu sumbu, bukan medan yang berputar, sehingga rotor ditarik ke dua arah dengan gaya sama besar dan diam sambil berdengung. Kapasitor dipasang seri dengan gulungan bantu supaya arus di gulungan itu mendahului arus gulungan utama hampir seperempat putaran. Dua medan yang tidak sefasa itulah yang menyatu menjadi medan berputar, dan rotor akhirnya punya arah.

Kapasitansinya turun pelan-pelan seiring umur. Kapasitor film motor melindungi diri dengan menguapkan lapisan logam di sekitar setiap titik tembus mikroskopis pada isolatornya; tiap peristiwa itu menyembuhkan hubung singkat, tetapi juga menghapus sedikit luas elektroda. Setelah ribuan kali, nilai µF-nya sudah berkurang belasan persen — lebih cepat lagi pada kipas yang menempel di plafon panas sepanjang siang.

Baris keempat adalah alasan utama kapasitor baru sering gagal menyelesaikan masalah: gejalanya mirip, penyebabnya mekanis.

Kenapa membiarkannya berdengung berbahaya, dengan angka. Pompa air 250 W dengan faktor daya sekitar 0,8 menarik 250 ÷ (220 × 0,8) = 1,42 A saat bekerja normal. Ketika rotornya tertahan karena torsi start tidak cukup, arusnya melonjak tiga sampai enam kali lipat — 4,3 sampai 8,5 A — dan seluruhnya menjadi panas di gulungan yang tidak berputar, tanpa aliran udara pendingin. Menunda penggantian kapasitor berarti menukar kerusakan satu komponen kecil dengan kerusakan gulungan motor.

Angka ini perkiraan dari yang umum beredar, bukan spesifikasi. Kapasitor pengganti harus menyalin persis nilai µF yang tercetak pada kapasitor lama; tabel ini hanya untuk memeriksa apakah angka yang terbaca masuk akal.

05Mengosongkan muatannya lebih dulu, baru mengujinya

Kapasitor menahan muatan setelah alat dimatikan — itu bukan cacat, itu memang pekerjaannya. Kapasitor motor yang terpasang menyilang gulungan biasanya terkuras lewat gulungan itu dalam hitungan detik, tetapi kalau gulungannya putus atau kapasitornya dilepas dalam keadaan terisi, muatan itu bertahan berjam-jam.

Besar risikonya bisa dihitung. Kapasitor motor 4 µF yang tertinggal terisi pada puncak 311 V menyimpan 0,5 × 0,000004 × 311² = 0,19 J: tidak mematikan, tetapi cukup membuat tangan tersentak ke arah baling-baling. Kapasitor catu daya 220 µF pada 400 V menyimpan 17,6 J, dan energi sebesar itu melubangi kulit di titik sentuh.

Cara mengosongkannya: resistor 10–20 kΩ minimal 2 watt, dipegang dengan tang berisolasi, ditempelkan menyilang kaki kapasitor. Waktunya mengikuti τ = R × C. Untuk kapasitor motor 4 µF dengan resistor 20 kΩ, τ = 0,08 detik — praktis seketika. Untuk kapasitor 220 µF, τ = 4,4 detik, dan pengosongan dianggap tuntas setelah lima kali τ, yaitu 22 detik. Tahan setengah menit, lalu ukur tegangannya untuk memastikan.

Jangan mengosongkannya dengan menghubung-singkat kedua kaki memakai obeng. Tanpa resistor pembatas, arus puncaknya hanya dibatasi tahanan sentuh yang beberapa miliohm, sehingga mencapai ratusan ampere sesaat: ujung obeng berlubang, terminal kapasitor berkawah, dan pada kapasitor besar percikannya melontarkan logam cair.

1. Putuskan daya dan buktikan alatnya benar-benar mati

   Cabut steker atau matikan MCB grupnya, lalu ukur tegangan pada terminal masuk alat. Tombol daya tidak membuktikan apa pun: banyak alat memutus hanya satu penghantar dan sisi lainnya tetap bertegangan. Caranya ada di panduan multimeter.

2. Kosongkan muatannya lewat resistor

   Tempelkan resistor 10–20 kΩ menyilang kedua kaki selama setengah menit, lalu pindahkan meter ke mode tegangan DC dan pastikan angkanya tinggal di bawah satu volt.

3. Lepas setidaknya satu kaki dari rangkaian

   Selama kedua kakinya tersambung, gulungan motor terukur paralel dengan kapasitor dan hasilnya tidak berarti. Catat dulu kabel mana masuk ke terminal mana sebelum melepas apa pun.

4. Ukur dengan mode kapasitansi

   Pilih lambang F, tempelkan kedua kabel ukur, tunggu angkanya berhenti. Kapasitor bertanda 2 µF yang terbaca 1,2 µF tinggal 60% dari nilai aslinya dan tidak akan sanggup menstart motor. Batas praktisnya di bawah 90% dari nilai cetak: ganti.

5. Kalau meter Anda tidak punya mode kapasitansi

   Mode ohm masih bisa memisahkan rusak total dari sehat: bacaan yang mulai kecil lalu merayap naik sampai OL berarti kapasitor mengisi normal, bacaan yang menetap nol berarti hubung singkat, dan OL sejak detik pertama berarti putus. Batasnya harus disebut: cara ini tidak mendeteksi kapasitor yang melemah dari 2 µF menjadi 1,2 µF, padahal pelemahan itulah gejala yang paling sering terjadi.

6. Periksa fisiknya sebelum menyimpulkan

   Selongsong menggelembung, tutup bertakik yang terbuka, rembesan minyak di kaki, badan retak, atau bau hangus — semuanya berarti ganti tanpa perlu diukur. Kapasitor yang sudah bocor kadang masih menunjukkan angka yang wajar di meter.

Satu batas terakhir yang jujur: meter kapasitansi menguji komponen dengan tegangan beberapa volt saja. Kapasitor yang lulus di meja bisa tetap gagal saat menerima 311 V puncak dalam pemakaian sesungguhnya, karena isolatornya baru tembus pada tegangan tinggi. Kalau semua pengukuran normal tetapi motor tetap tidak mau start, kapasitor masih tersangka pertama yang layak diganti.

06Mengganti dengan benar, dan kapan sebaiknya tidak sendiri

• Kapasitansi disalin persis. Nilai µF yang lebih besar memang menambah torsi start, tetapi juga menambah arus gulungan bantu secara permanen di atas rancangannya. Kipas terasa lebih kencang beberapa bulan, lalu gulungannya hangus.
• Tegangan kerja boleh lebih tinggi, tidak pernah lebih rendah. Mengganti 250 V AC dengan 450 V AC aman; kebalikannya memperpendek umur menjadi hitungan minggu.
• Jenisnya harus tetap film AC. Kapasitor elektrolit tidak boleh menggantikan kapasitor motor dengan alasan apa pun, betapa pun cocok angkanya.
• Perhatikan suhu kerjanya. Untuk kipas plafon dan pompa di ruang tertutup, pilih suhu maksimum yang setara atau lebih tinggi dari komponen lama.
• Ikat badannya kembali seperti semula. Kapasitor yang menggantung pada kabelnya akan patah kakinya karena getaran motor, dan bisa menyentuh bagian berputar.

Semua itu berlaku untuk alat yang bisa Anda buka sepenuhnya dan yang kapasitornya ada di kotak terminal luar — kipas meja, kipas plafon, dan sebagian besar pompa air permukaan. Empat keadaan berikut di luar cakupannya.

1. Kapasitor di dalam unit luar AC atau papan inverter. Di situ ada kapasitor bus DC ratusan volt yang tetap terisi lama setelah alat mati, dan pembongkarannya menyentuh jalur pendingin bertekanan.
2. Pompa benam atau alat bersegel pabrik. Rumahnya dirancang untuk tidak dibuka; membukanya menghilangkan kekedapan yang menjaga air tidak masuk ke gulungan.
3. Alat yang masih bergaransi. Membuka rumahnya menggugurkan klaim yang sedang Anda punya, untuk penggantian yang biasanya justru ditanggung.
4. MCB tetap turun setelah kapasitor diganti. Berarti masalahnya bukan torsi start, dan menambah percobaan penyalaan hanya memperbesar kerusakan. Telusuri lewat daftar penyebab MCB turun.

—Pertanyaan yang sering masuk