materi n0 1_ teknik listrik terapan d1

PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan

Teknik Listrik Terapan Ripto / Bogor / 2007 1 / 21


MATA PELAJARAN

TEKNIK LISTRIK TERAPAN

TUJUAN MATA PELAJARAN :

Diharapkan Peserta memahami Teknik Listrik yang berhubungan dengan Pemeliharaan dan

pengoperasian distribusi

TUJUAN POKOK BAHASAN :

Memahami pengertian listrik arus bolak – balik 3 fasa .

Memahami perhitungan Tegangan, Arus dan Daya 3 fasa

Menghitung rugi-rugi pada saluran distribusi



LISTRIK ARUS BOLAK BALIK

1. PENGERTIAN :

Yang dimaksud dengan listrik arus bolak – balik adalah listrik ( tegangan / arus ) yang berubah-ubah

arah dan nilainya terhadap waktu.

Sinusioda listrik arus bolak- balik

Waktu yang dibutuhkan oleh arus bolak-balik untuk kembali pada harga / nilai dan arah yang sama

disebut dengan periode. Sedangkan jumlah periode dalam 1 ( satu ) detik disebut dengan frekwensi.

Dari karakteristik arus bolak-balik yang disebut dengan sinusioda tersebut, maka terdapat nilai-

nilai :

Tegangan / arus sesaat

Tegangan / arus puncak / maksimum

Tegangan / arus efektif

Tegangan Arus

Nilai sesaat : e = V sin t i = sin t

Nilai maks : V = V I = I

Nilai efektif : Vef = V / √2 Ief = I / √2

Nilai efektif adalah nilai yang terukur pada alat ukur (Volt meter /Amper meter)

Misalnya tegangan dirumah : 220 volt atau 380 volt.


Perubahan Positif Arus Berkurang

pada arah Posistif

Arus Berkurang pada arah Posistif

Perubahan Negatif

Arus Bertambah pada arah Negatif

Arus Bertambah pada arah Negatif

1/30

1+

1-

DIAGRAM GENERATOR ARUS BOLAK-BALIK 3 FASA

K

M

U3

K M U2 M

K 1200

S U

1200

U2

U3

U1

U1 U2 U3

t

+ U


2. LISTRIK ARUS BOLAK BALIK 3 FASA

Yang dimaksud dengan listrik arus bolak – balik 3 fasa adalah lisrik arus bolak – balik yang terdiri

dari 3 ( tiga ) keluaran yang disebut dengan fasa, dengan bentuk sinusiode dimana besar / nilai

tegangannya sama, frekwensi sama tetapi masing – masing berbeda 1/ 3 periode ( 120 0 )

3. SUMBER LISTRIK ARUS BOLAK-BALIK 3 FASA :

Generator arus bolak – balik yang konstruksi letak belitan induksinya masing – masing berbeda

sudut 120 0.



4. TEGANGAN DAN ARUS 3 FASA

Tegangan dan arus keluaran dari generator atau trafo dapat dibedakan berdasakan hubungan antar

belitannya

– Tegangan setiap belitan disebut dengan

tegangan fasa = Ef

– Tegangan antar fasa disebut dengan tegangan

line = El

– El = Ef . Ö 3

– Arus yang keluar dari belitan disebut arus fasa

If dan arus yang keluar dari terminal disebut

arus line Il . Arus line besarnya sama dengan

arus fasa : Il = If

– Tegangan line besarnya sama degan tegangan

fasa : El= Ef

– Arus line besarnya sama dengan arus fasa

dikalikan Ö 3

– Il = If . Ö 3


EF

HUBUNGAN DELTA

EL

EL

EL

EF

EF

EF

EF

EF

EL

EL

EL

R

N

S

R

S

T

If

If

If

Il

Il

Il

Il

Il

Il

If

If If

HUBUNGAN BINTANG


5. DAYA LISTRIK 3 FASA

5.1. Hubungan Bintang

Daya 3 fasa = daya fasa 1 + daya fasa 2 + daya fasa 3

P 3 Ø = P 1 + P 2 + P 3

= ( If.1 x Vf.1 x Cos j 1 ) + ( If2x Vf2 x Cos j2 )+

( If3 x Vf3 x Cos j 3 )

Bila tegangan dan beban seimbang,maka:

P 3 Ø = 3 x ( If x Vf x Cos j )

Diketahui bahwa :

Vl

Vf = ------- dan If = Il

Ö 3

Maka :

3 x Vl x Il x Cos j

P 3 Ø = -------------------------

Ö 3

Atau :

P 3 Ø = Ö 3 x Vl x Il x Cosj


EL

EL

EL

EF

EF

EF

R

N

S

T

Il.1

Il.3

Il.2

If.3

If.3

n


5.2. Hubungan Segi-tiga

Daya 3 fasa = daya fasa 1 + daya fasa 2 + daya fasa 3

P 3 Ø = P 1 + P 2 + P 3

= ( If.1 x Vf.1 x Cos j 1 )+ ( If.2x Vf.2 x Cos j2 )+

( If.3 x Vf.3 x Cos j 3 )

Bila tegangan dan beban seimbang,maka:

P 3 Ø = 3 x ( If x Vf x Cos j )

Diketahui bahwa :

Il

If = ------- dan Vf = Vl

Ö 3

Maka :

3 x Vl x Il x Cos j

P 3 Ø = -------------------------

Ö 3

Atau :

P 3 Ø = Ö 3 x Vl x Il x Cos j

6. BEBAN PADA ARUS BOLAK-BALIK


Il1

EF

EF

EF

EL

EL

EL

Il2

Il3

If3 If2

HUBUNGAN BINTANG


Pada sistem arus searah hanya mengenal beban resistive ( R ), tetapi pada sistem arus bolak balik

beban merupakan “ Impedansi” ( Z ) yang biasa dibentuk dari unsur :

Beban resistip ( R )

Beban induktip ( Xl )

Beban kapasitip ( Xc )

6.1. Beban Resistip

Energi listrik diubah menjadi energi panas atau mekanik

Daya yang diserap berupa daya semu seluruhnya diubah menjadi daya aktip

Ternasuk beban resistip murni adalah lampu pijar, setrika listrik, heater

Gelombang sinusioda arus berhimpit dengan tegangan atau sudut fasanya sama dengan nol

sehingga faktor daya sama dengan satu ( j = 0 dan cos j = 1 )

6.2. Beban Induktip

Energi listrik yang diserap diubah menjadi medan magnet


+ + +

P

V

I

P. I .U


Daya yang diserap berupa daya semu seluruhnya diubah menjadi daya

reaktip induktip

Ternasuk beban induktip murni adalah reaktor dan kumparan

Gelombang sinusioda arus ketinggalan 90 terhadap tegangan , atau sudut

fasanya sama dengan 90 sehingga cos j = 0

6.3. Beban Kapasitip


P.I.U

U P I

++

-

-


Energi listrik yang diserap menghasilkan energi reaktip

Daya yang diserap berupa daya semu seluruhnya diubah menjadi daya

reaktip kapasitip

Ternasuk beban reaktip murni adalah kapasitor

Gelombang sinusioda arus mendahului 90 terhadap tegangan , atau sudut

fasanya sama dengan 90 sehingga cos j = 0

Sifat hambatan L (XL) dengan C (XC) saling bertentangan atau saling meniadakan.

XL = 2π.f.L,

XC =

XL dan XC merupakan bagian imajiner dari impedansi


P.I.U

U P I

++

-

-


Hubungan dari tiga beban digambarkan sebagai berikut :


Z = R + JXL

R

V

Z XL

φ

Z = R - JXC

R

V

Z-XC

φ

(a)

R V

ZXL

φ

-XC

V

Z

XL

φ

-XC

(c)

Z = R - JXL - JXC

(JXL > JXC)

R V

Z

XL

φ

-XC

Z = R - JXL - JXC

(JXL < JXC)

V

Z

XL

φ -XC

(b)


7. DAYA PADA ARUS BOLAK-BALIK

Karena beban Z mempunyai/membentuk pergeseran sudut terhadap V (sebagai referensi) maka arus

beban Ib yang mengalirpun membentuk sudut yang sama searah dengan sudut dari Z sebesar φ.

Hal ini berakibat timbulnya 3 macam daya.

a. Daya aktip : P ( Watt )

b. Daya reaktip : Q ( VAR )

c. Daya semu : S ( VA )

Hubungan dari ketiga macam daya tersebut kita kenal sebagai “segitiga daya”.

Penjumlahan Vektor P dan Q

S = P + j Q

Atau

S = Ö P ² + Q ²

Rumus-rumus Daya

1 Fasa 3 Fasa

S = V x I S = V x I x √3 (VA)

P = V x I x cos j P = V x I x √3 x cos j (Watt)

Q = V x I j X sin j Q = V x I x √3 j X sin j (VAR)

V = Tegangan Phasa-netral (220 Volt)

I = Arus Phasa

8. Rumus Dasar Arus Bolak Balik 1 phasa


QS

P

φ

Q

S

P

φ

Beban bersifat kapasitifBeban bersifat induktif

P

Q

S

φ


9. PERHITUNGAN RUGI –RUGI PADA SALURAN

9.1. Rugi Tegangan



Merencanakan panjang jaringan distribusi harus dipertimbangkan besarnya tegangan di titik

sambung dimana harus berada pada batas tegangan yang diizinkan

Titik sambung sistem distribusi 20 kV biasanya dihubungkan dengan trafo distribusi sebelum

disalurkan ke peralatan pemakaian. Sedangkan tegangan pada trafo ditentukan pada pilihan

sadapannya ( tap-changer ), dimana ada beberapa pilihan dengan dibatasi tegangan maksimal

dan minimal.

Ada 2 ( dua ) seri sadapan trafo yang diperkenankan di PLN, yaitu :

20 kV ± 2 x 2,5 % , tegangan maksimal 21 kV dan minimal 19 kV, berarti toleransi

tegangannya adalah ±5 %

20 kV ± 2 x 5 % , tegangan maksimal 22 kV dan minimal 18 kV , berarti toleransi

tegangannya adalah : ± 10 %

Nilai jatuh tegangan pada saluran besarnya sebanding dengan arus dan impedansi penghantar

serta faktor daya beban

V = I (r . Cos j + x Sin j) . L

atau

P

V = ---- (r + X tg j) I ......... V atau KV

V

Untuk P dalam satuan MW

Untuk V dalam satuan KV

Dalam satuan prosen ( % ) jatuh tegangan dihitung sebagai berikut :

P

V = 100 (r + X . tg j) ----- I ......... %

V2

Dimana : I : arus yang mengalir pada penghantar………………….. Amper

r : tahanan ( resistan ) penghantar ……………………….. ohm / km

x : reaktansi penghantar………………………………….. ohm / km

Cos j : factor daya beban



L : panjang penghantar…………………………………… km

P : daaya beban …………………………………………. MW

V : tegangan ……………………………………………… kV

9.2. Rugi Daya

Rugi daya pada saluran ( penghantar ) besarnya sebanding dengan resistans penghantar dan

arus yang melewatinya

p = 3. I2 . r . L

Dari katalog penghantar yang berisi tentang Kemampuan Hantar Arus ( KHA ), resistans dan

reaktansinya atau konfiguarasi jarak antar penghantar, maka rugi-rugi tegangan dan daya pada

saluran dapat dihitung

Daftar KHA penghantar yang dihitung atas dasar kondisi-kondisi berikut ;

Kecepatan angin 0,6 m / detik

Suhu keliling akibat sinar matahari 300C

Suhu penghantar maksimum 800C

Bila tidak ada angin maka KHA dapat dikali dengan 0,7



Karakteristik listrik untuk kabel Kabel Tanah 20

Karakteristik listrik untuk kabel udara twisted alumunium



Penampang

Nominal

( mm ² )

Tahanan pada

85 C

( / km )

Reaktansi

pada 50 Hz

( / km )

Arus yang diijinkan

( Amper )

20 C 30 C 40 C

26

25

35

50

70

2,41

1,52

1,10

0,81

0,54

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

85

110

135

160

200

80

100

125

145

185

70

95

110

135

170

9.3. Reaktansi penghantar

GMD



X = 0,1447 LOG ------------- OHM / KM

GMR

Dimana : GMD - geometric mean distance, besarnya ditentukan oleh konfigurasi jarak antar

penghantar

____3___________

GMDN = Ö a.n x b.n x c.n

____3__________

GMD Ø = Ö a.b x b.c x c.a

GMR = geometric mean radius, besarnya ditentukan oleh banyaknya urat penghantar

A

GMR = 0,726 ------

r

GMD SUTM POLA I (PENTANAHAN NETRAL 40 OHM)

GMD = 1.007,9 mm

GMD SUTM POLA II ( PENTANAHAN NETRAL 500 OHM )


1000 mm

700 mm

450 mm

450 mm

n


GMD = 1.007,9 m

GMD SUTM POLA III ( PENTANAHAN LANGSUNG )

Tabel GMR untuk penghantar AAC dan AAAC


a

GMD N = 1.054,5 mm GMD Ø = 1.028,2 mm

MM

812,9 mm

685,8 mm

558,69 mm558,69 mm

c b

N

materi n0 1_ teknik listrik terapan d1

Documents