ketidakseimbangan tegangan dan pengaruhnya _ konversi itb

23/11/2014 Ketidakseimbangan Tegangan dan Pengaruhnya | Konversi ITB

http://konversi.wordpress.com/2011/04/15/ketidakseimbangan-tegangan-dan-pengaruhnya/ 1/12

Ketidakseimbangan Tegangan dan PengaruhnyaPosted on April 15, 2011 by angin165

Ketidakseimbangan Tegangan dan Pengaruhnya

Pekik Argo Dahono

Sekolah Teknik Elektro dan Informatika, Institut Teknologi Bandung

1. Pendahuluan

Hampir semua energi listrik dibangkitkan, ditransmisikan, dan didistribusikan dalam bentuk sistem tiga-fasa.Idealnya, tegangan yang dirasakan peralatan adalah tegangan tiga-fasa dengan bentuk sinusoidal dan seimbang.Akan tetapi adanya pembebanan yang tak seimbang serta ketidakseimbangan impedansi saluran menyebabkantegangan yang dirasakan oleh peralatan menjadi tidak seimbang. Ketidakseimbangan menyebabkan efisiensimotor induksi menurun dan menyebabkan munculnya harmonisa orde rendah pada penyearah.

Dalam artikel ini akan dibahas bermacam definisi ketidakseimbangan, pengaruhnya pada motor induksi danpenyearah, serta beberapa langkah yang bisa dilakukan untuk mengatasinya. Pada motor induksi,ketidakseimbangan tegangan bisa menyebabkan ketidakseimbangan arus yang lebih besar serta pemanasan lebihpada motor. Pada penyearah, ketidakseimbangan bisa menyebabkan munculnya harmonisa orde rendah baikpada sisi masukan maupun pada sisi keluaran. Pada artikel ini kita hanya akan membahaspengaruhketidakseimbangan tegangan pada beban tiga-fasa tiga-kawat seperti halnya motor dan penyearah tiga-fasa.

2. Definisi

Gambar 1 memperlihatkan fasor tegangan yang seimbang dan tak seimbang. Pada sistem yang seimbang, setiaptegangan fasa mempunyai besar yang sama dan mempunyai beda sudut fasa 120 der. Menurut definisi, arahurutan fasa tegangan abc disebut positif jika mempunyai arah mengikuti arah putaran jarum jam. Tegangan takseimbang bisa berbeda besarnya, mempunyai beda sudut yang tidak 120 der, atau keduanya.

Gb. 1. Fasor tegangan seimbang dan tidak seimbang.

Menurut literatur, tegangan tiga-fasa yang tak seimbang bisa diuraikan menjadi tiga sistem yang seimbang atausimetris. Ketiga sistem simetris ini disebut komponen urutan positif, urutan negatif, dan urutan nol. Gambar 2memperlihatkan tiga sistem simetris tersebut. Komponen urutan positif mempunyai urutan fasa mengikutiputaran jarum jam, urutan negatif berlawanan dengan arah putaran jarum jam, sedangkan urutan nolmempunyai arah fasa yang sama. Setiap tegangan yang tak seimbang selalu bisa diuraikan menjadi tiga sistem

Konversi ITBLPKEE ITBs students blog



simetris tersebut. Gambar 3 memperlihatkan tegangan tak seimbang yang dibentuk oleh tiga sistem simetris.

Jika tegangan sistemnya seimbang maka hanya urutan positif yang ada. Urutan negatif dan nol tidak ada. Olehsebab itu, adanya urutan negatif dan nol bisa dijadikan indikasi seberapa besar ketidakseimbangan dari tegangansistem. Tentu saja, semua definisi tersebut diatas juga berlaku untuk arus. Pada sistem tiga-fasa tiga-kawat,urutan nol tidak perlu kita perhitungkan karena arus urutan nol tidak bisa mengalir.

Menurut IEC, besarnya ketidakseimbangan tegangan bisa dinyatakan dengan

Gb. 2. Komponen simetris tegangan.

Gb. 3. Tegangan tak seimbang yang disusundari tiga komponen simetris.

Pada sistem tiga-fasa tiga kawat yang bisa kita ukur secara langsung hanyalah tegangan antar fasa, sehinggabesarnya ketidakseimbangan biasanya dihitung dengan persamaan berikut:

yang mana

Sedangkan menurut NEMA, besarnya ketidakseimbangan dihitung dengan cara berikut:

Jangan menggunakan tegangan fasa-ke-netral karena adanya tegangan urutan nol bisa membuat hasilnya kurangakurat. Secara teoritis, definisi menurut IEC memberikan hasil yang lebih akurat dibanding definisi NEMA.

3. Pengaruh tegangan tidak seimbang pada motor

Rangkaian ekivalen motor induksi diperlihatkan di Gb. 4. Slip didefinsikan sebagai



yang mana menyatakan kecepatan sinkron dan adalah kecepatan rotor. Tegangan urutan negatif akanmenyebabkan medan putar yang berputar pada kecepatan sinkron tetapi dengan arah berlawanan dengan arahjarum jam. Akibatnya, slip terhadap tegangan urutan negatif adalah

Karena nilai slip biasanya sangat kecil, mendekati nol, maka slip urutan negatif mempunyai nilai mendekati dua.Akibatnya, impedansi rotor terhadap tegangan urutan negatif akan sangat kecil mendekati impedansi motor saathubungsingkat. Oleh sebab itu, besar impedansi urutan positif relatif terhadap urutan negatif bisa didekatidengan persamaan

Atau

Gb. 4. Rangkaian ekivalen motor induksi.

Arus start motor biasanya berkisar antara 6 sampai 8 kali arus beban penuh. Oleh sebab itu, ketidakseimbangantegangan 5% akan menghasilkan ketidakseimbangan arus antara 30 sampai 40%. Karena resistansi rotorterhadap arus frekuensi urutan negatif lebih besar dibanding terhadap arus urutan positif, susut daya di rotorakan meningkat dengan cepat. Selain itu, pemanasan tambahan di stator dan rotor akan menyebabkan umurisolasi stator akan berkurang dengan cepat.

Untuk mengkompensasi pengaruh ketidakseimbangan tegangan, NEMA telah membuat kurva derating bagimotor yang bekerja pada tegangan tak seimbang. Gb. 5 memperlihatkan kurva derating factor versus persenketidakseimbangan. Persen ketidakseimbangan yang diijinkan tanpa melakukan derating adalah 1%. Persenketidakseimbangan yang diijinkan maksimum adalah 5%.

Gb. 5. Derating factor.



4. Pengaruh ketidakseimbangan tegangan pada penyearah

Penyearah dioda tiga-fasa banyak digunakan dalam bermacam penerapan seperti halnya VSD (Variable SpeedDrives) dan sistem catu daya. Idealnya, penyearah dioda semacam ini hanya menghasilkan harmonisa denganorde yang mana k bilangan bulat. Gb. 6(a) memperlihatkan bentuk gelombang arus masukan dioda padategangan yang seimbang. Pada kondisi tak seimbang, harmonisa orde tiga dan kelipatannya bisa mengalir disumber sehingga kwalitas gelombang dan faktor-daya arus masukan memburuk. Adanya harmonisa orde rendahini bisa mengganggu kinerja sistem atau menyebabkan resonansi pada kapasitor koreksi faktor daya. Gb. 6(b)memperlihatkan gelombang arus masukan penyearah dioda pada kondisi tak seimbang.

Pada kondisi seimbang, riak tegangan dc yang dihasilkan oleh penyearah dioda mengandung harmonisa ordekelipatan enam.Pada kondisi tak seimbang, riak tegangan dc yang dihasilkan mengandung harmonisa orde dua,empat, dan kelipatannya. Riak yang besar ini bisa menurunkan kwalitas tegangan keluaran yang dihasilkaninverter (jika digunakan pada VSD) dan mempercepat penuaan kapasitor dc. Gb. 7 memperlihatkan gelombangtegangan kapasitor pada kondisi seimbang dan tak seimbang.

Gb. 6. Gelombang arus masukan penyearah dioda tiga-fasa.



Gb. 7. Gelombang tegangan keluaran penyearah dioda tiga-fasa.

5. Solusi

Solusi paling mudah untuk mengatasi masalah akibat ketidakseimbangan adalah mengurangi besarnyaketidakseimbangan. Cara ini bisa dilakukan dengan menyeimbangkan pembebanan sumber. Ini cara yang lebihmudah karena sumber pada dasarnya adalah seimbang. Ketidakseimbangan muncul karena beban yang takseimbang. Jika cara tersebut tidak bisa dilakukan maka satu-satunya cara adalah dengan memasang kompensatoruntuk menyeimbangkan beban. Kompensator ini bisa berupa kompensator statis berbasis SVC atau STATCOM.

Share this:

Twitter Facebook 35 Email

You May Like

1. Why YouShould Be Drinking Lemon Water inthe Morning 4 months ago learni.stLearni.st Learni.st (sponsored)2.

About these ads

Like

Be the first to like this.



About angin165Pria, Indonesia, muda, lajang, belum mapan.View all posts by angin165

This entry was posted in Electrical Machines, Miscellanous. Bookmark the permalink.

43 Responses to Ketidakseimbangan Tegangan dan Pengaruhnya

Related

Sudah Adilkah Cara Kita Mengukur EnergiListrik?

Pengaruh Harmonisa Pada Sistem TenagaListrik

Cara Meminimisasi Riak Arus Keluaran padaCatu Daya DC

In "Green Energy" In "Application" In "Harmonisa"

Fendy Sutrisna says:April 15, 2011 at 9:45 pm

Hwaaah tulisannya bagus sekali Pak.Ditunggu tulisan berikutnya.. ^_^

Reply

iip says:November 2, 2011 at 4:55 pm

tulisan bermutu.. penjelasannya cukup mendalam tapi diberikan dalam bahasa yang mudah dipahami..

Reply

rifky says:May 9, 2011 at 8:20 am

Sharing yang bagus pak.Untuk analisa ketidak seimbangan tegangan, kita selalu merepresentasikan dengan arus atau tegangan urutan positif, negatifdan nol.Pak, bisa sharing gimana caranya kita mengukur atau menghitung impedansi urutan positif, negatif dan nol?? Bagaimanahubungan impedansi urutan positif, negatif dan nol dengan impedansi total??Tks.

Reply

dahono says:May 10, 2011 at 9:50 am

Untuk mengukur: Cara paling simple adalah suplai motor dengan tegangan tak seimbang dan dibaca tegangan urutan danarus urutannya.Cara menghitung: pake rangkaian ekivalen dan masukkan nilai slip yang sesuai. Untuk urutan nol nilainya sama denganimpedansi bocor stator.

Reply

indra says:July 27, 2012 at 10:02 am

apakah ada alat ukur yang bisa membaca arus-arus urutan pos, neg. dan nol ? klo ada apa ya merknya ?

Reply

Follow

Follow Konversi ITBGet every new post deliveredto your Inbox.

Join 602 other followers

Enter your email address

Sign me up

Build a website with WordPress.com



dahono says:May 10, 2011 at 9:51 am

Dalam hal ini tidak dikenal istilah impedansi total

Reply

harly says:June 15, 2011 at 11:17 am

Wah materinya sama dengan materi yang pernah diajarkan oleh desen ku di bangku kuliah dulunya,,Kayak pencerahan gitu,,,ku seolah kembali ke bangku kuliah dan menemukan kembali pelajarn yang sama seperti dulunya,,menyenangkan juga,

Reply

Roky Pratama Adytia says:July 6, 2011 at 7:37 am

pengaruh ketidakseimbangan tegangan terhadap transformator seperti apa..mohon sharingnya..pak.saya maubertanya..membuat rangkaian ekivalen transformator tiga fasa gimana.kalau ada yang tau tlong bantu dong.

Reply

dahono says:July 7, 2011 at 11:30 am

coba baca transformer engineering karangan Blume. Buku sangat tua sih, terbitan tahun 1950an

Reply

rafli says:July 21, 2011 at 10:47 pm

terima kasih, sudah membantu. kebetulan tentang tugas akhir saya

Reply

Febri Kristiawan says:July 25, 2011 at 8:56 am

bro.. mau nanya nih..katanya beban tak seimbang membuat tegangan juga tak seimbang.. misal aku punya sumber 3 fasa..terus aku buat penggolongan 3 beban yang masing masing 1 fasa, di suplly dari L1-N; L2-N; dan L3-N, nah kemudianketiganya itu besar wattnya beda banget (semua beban komponennya R murni). itu ya yg dinamakan ketidakseimbanganbeban?? berapa toleransi ketidak seimbangan yang boleh??.. atau ketidakseimbangan beban itu adlah jika ketiga fasamenyuplai masing2 beban 1 fasa yang menyuplai beban dengan impedansi yang berbeda beda walaupun besar watt tiap fasasama?? itu pertanyaan pertama saya, simple aja.. pertanyaan yg lain nyusul..

Reply

dahono says:July 27, 2011 at 12:08 am

Dalam teknik tenaga listrik, beban disebut tidak seimbang jika arusnya tidak sama besar dan beda fasanya tidak 120o.Namun dalam praktek, beban disebut tidak seimbang jika arusnya tidak sama besar (karena baca sudut susah dilakukandalam praktek).Karena arus nggak seimbang, maka tegangan menjadi tidak seimbang. Ketidakseimbangan tegangan yang dianggap tidakmengganggu kinerja konsumen adalah 2%.



Reply

seli_usel says:August 12, 2011 at 12:57 pm

terimaksih infonya.saya telah mengerti atas info di atas

Reply

Fendy Sutrisna says:August 25, 2012 at 12:47 pm

Kemaren sempet denger beberapa generator kutub banyak kapasitas besar di desain secara tak-seimbang.. Itu pengaruhnyaapa Pak?

Reply

dahono says:August 31, 2012 at 7:53 am

denger di mana?

Reply

heldi says:September 30, 2012 at 9:01 am

pak mau tanya bagai man pengaruh ketidak seimbangan sistem terhadap arus gangguan?? mohon penjelasannya,makasih

Reply

dahono says:September 30, 2012 at 2:06 pm

sistemnya ga seimbang atau gangguannya yang ga seimbang?

Reply

heldi says:October 1, 2012 at 9:35 am

sistemnya pak..

Reply

heldi says:October 2, 2012 at 8:56 pm

pengaruh apabila suatu sistem itu tidak seimbang terhadap arus gangguan yg terjadi itu gmn ya pak???

Reply

dahono2008 says:October 4, 2012 at 8:09 am

pengaruhnya ya cuma ngitungnya lebih susah. Baca aja bukun Power system analysis under faulted conditions

Reply



p_p0w3r says:November 15, 2012 at 9:34 pm

Pak Dahono mengapa ketidakseimbangan tegangan yang dianggap tidak mengganggu kinerja konsumen adalah 2%. Darimanakah nilai 2% yang menjadi nilai patokan tersebut? Apakah ada perhitungannya? Terima Kasih

Reply

dahono2008 says:November 16, 2012 at 9:09 pm

Sebenarnya kalau menurut NEMA, ketidakseimbangan yang tidak mengganggu motor adalah 1%, tetapi kalau menurut IEEEstandard, ketidakseimbangan yang diijinkan adalah 2% (menurut NEMA ini akan menyebabkan derating sebesar 95%)

Reply

p_p0w3r says:November 17, 2012 at 3:03 pm

Terima kasih infonya pak. Pak adakah informasi untuk standar NEMA atau IEEE tersebut saya ingin mengetahuinya, karenasaya pernah ada kasus pengukuran arus motor yang tidak normal R (274 A) S (297 A) T (297 A).

Reply

dahono2008 says:November 17, 2012 at 4:06 pm

Standard itu harus dibeli.

Reply

Oji says:March 1, 2013 at 8:57 am

Jika Tegangan Input Power Supply kurang dari 220Vac apakah tegangan outputnya ikut turun juga? bagaimana dengankonsumsi dayanya?

Reply

Annas Singgih S says:April 24, 2013 at 3:55 pm

ijin copy pak pekik

Reply

rino says:June 26, 2013 at 10:11 pm

tolong pencerahannya ini pak..gimana yang menyeimbangakn 2 tegangan yang berbeda sehingga bisa masuk ke dalam 1battery

Reply

julkarnaen says:July 5, 2013 at 9:03 pm

pak saya mau nanya ..bagaimana cara penurunan arus asut pada auto trafo



Reply

Pur Wanto says:September 24, 2013 at 6:56 am

Assalammualaikum, maaf sbelumnya pak ,saya mau menanyakan mengenai batas maksimal perbedaan sudut yang masihdizinkan saat proses pararel Generator atau saat sinkron antara PLN dengan Genset beerapa ya pakmohon referensinyadari beberapa article banyak yang menyebutkan perbedaan sudut maksimal 10 derajat tapi tidak ditampilkan referensi yangmenguatkan pendapat tersebutmohon pencerahannya,trimakasih..

Reply

Dahono says:September 28, 2013 at 12:10 am

Memang tidak ada standard yang menyatakan berapa batas maksimumnya

Reply

Rifqi says:October 17, 2013 at 12:49 pm

Bagaimana cara pengukuran menentukan impedansi urutan positif, negatif dan nol, baik pada generator, trafo dantransmisi? Tks. Salam.

Reply

dahono says:October 22, 2013 at 1:56 am

Hmm baca di buku symmetrical components karangannya evan atau yang terbaru. Lengkap disitu

Reply

carol says:October 29, 2013 at 7:14 am

permisi pak, artikelnya cukup menarik. pak saya ingin bertanya, apa yang dilakukan oleh PLN ketika mengetahui bebantegangan tersebut tidak seimbang? lalu bagaimanakah maksud dari pemasangan kompensator yang bapak sarankan? terimakasih

Reply

dahono says:November 3, 2013 at 5:02 pm

PLN sih selalu berusaha menyeimbangkan beban karena ketidakseimbangan juga merugikan PLN. Kompensator perludipasang (oleh konsumen) kalau ketidakseimbangan sudah mulai menimbulkan kerusakan

Reply

Rudi says:November 26, 2013 at 4:36 pm

permisi pak dahono, saya mau tanya pak.bisa apa tidak 3 buah trafo 220volt 1 fasa ingin digunakan menjadi trafo 3 fasa yang outputnya 220volt jg.saya punya 3 buah trafo 1 fasa yg inputnya 220v dan outputnya 220v jg, dan ingin menghidupkan motor 3 fasa.apakanh bisa atau tidak pak ?



mohon bantuanya.

Reply

dahono says:November 27, 2013 at 2:56 am

Kalau rating sumbernya 380 Volt, line to line, maka bisa dilakukan dengan menyambung trafo dalam konfigurasi YY. Akantetapi tegangannya mungkin sedikit distorted karena harmonisa kelipatan tiga dari trafo tidak bisa mengalir.

Reply

Rudi says:November 27, 2013 at 11:52 am

nah kalau sumbernya 220v / 1 trafo, jika ada 3 trafo 1 fasa,apakah bisa disamakan dengan tegangan 3 fasa pak ?

Reply

dahono says:November 27, 2013 at 4:47 pm

ya beda dong

Reply

Rudi says:November 28, 2013 at 12:17 pm

ohh begitu ya pak.terima kasih pak.

Reply

iskandar says:March 11, 2014 at 6:16 am

Pak mau nanya, kalau pada penyulang 3 fasa. Terjadi gangguan 1 fasa ke tanah yang mengakibatkan rele gfr trip. Beban fasaitu memiliki cos phi 0,8. Pada saat terjadi gangguan berapakah nilai cos phinya? Berubah atau tetap 0,8. Pada meter tercatatarus pada fasa R=859 A, S=159 A, T=157A dan N=712A. Dengan catatan nilai arus pada fasa R=160A sebelum terjadigangguan.

Reply

dahono says:March 16, 2014 at 12:31 am

Pada saat gangguan, besarnya cosphi hanya ditentukan oleh impedansi jaringan, bukan oleh besar bebannya.

Reply

moh. sirojuddin says:March 25, 2014 at 12:33 pm

mau tanya nih pak, standart harmonisa menurut IEEE untuk motor induksi 3 fasa, kira berapa standartnya,,,,??? terimakasih.

Reply



Konversi ITB

dahono says:March 27, 2014 at 7:37 am

IEEE hanya mengatur besarnya harmonisa yang dihasilkan konsumen di PCC (Point common of coupling). Jadi IEEE tidakmengatur standar harmonisa per peralatan atau per komponen. Lagi pula, motor induksi tidak menghasilkan harmonisa

Reply

The Twenty Ten Theme. Create a free website or blog at WordPress.com.

ketidakseimbangan tegangan dan pengaruhnya _ konversi itb

Documents