rangkaian_3_fasa.ppt

Program Studi Tek. Mesin, FT - UP

1

KONVERSI LISTRIKKONVERSI LISTRIK Rangkaian 3 Fasa Rangkaian 3 Fasa

PendahuluanBahan kuliah ini akan membahas tentang :

1. Pengertian bagaimana membangkitkan sumber tegangan 3 fasa.

2. Mengetahui bagaimana menghubungkan rangkaian setimbang 3 fasa pada konfigurasi Y (Wye) dan (Delta).

3. Analisa rangkaian 3 fasa yang dihubungkan secara Y (Wye) dengan Y (Wye).

4. Analisan rangkaian 3 fasa yang dihubungkan secara Y (wye) dengan (Delta).


Slide - II 2

Pendahuluan

Pada akhir perkuliahan anda dapat :

1. Memahami hubungan antara tegangan 3 fasa pada sebuah rangkaian setimbang.

2. Menentukan tegangan saluran, fasa dan arus pada rangkaian setimbang Y – Y.

3. Menentukan tegangan saluran, fasa dan arus pada rangkaian setimbang Y -


Slide - II 3

Membangkitkan tegangan 3 fasa

Tenaga listrik dibangkitkan, dipancarkan, didistribusikan dan digunakan dalam apa yang kita kenal sebagai sistem 3 fasa.

Secara esensi untuk memahami konsep 3 fasa, kita akan mulai dari konsep 1 fasa.

Jika sebuah coil diputar pada kecepatan tetap dalam sebuah medan magnetik akan menghasilkan tegangan bolak balik.


Slide - II 4

Membangkitkan tegangan 3 fasaTegangan merupakan fungsi waktu, kecepatan putaran dan sebuah nilai maksimum. Bentuk matematika sebuah tegangan dapat dituliskan seperti :

Dimana :

Vm = tegangan maksimum atau amplitudo dalam volt.

= Frekuensi dalam radian per detik.

f = Frekuensi dalam jumlah siklus per detik atau Hertz per

detik.


5

tVtv m sin

Frekuensi yang disalurkan di Indonesia adalah 50 Hz, ada beberapa negara dengan 60 Hz, tetapi umumnya menggunakan frekuensi 50 Hz diatas.

Gb 1

Gbr grafik tegangan yang dibangkitkan sbg fungsi waktuProgram Studi Tek. Mesin, FT - UP

Slide - II 6


Jika gulungan kawat (Coil) saluran a, b dan c, masing – masing bekerja 120 derajat ruang, diputar pada kecepatan yang sama serta medan magnetik yang sama, akan menghasilkan tegangan yang sama kecuali sudut pergeseran masing – masing saluran sebesar 120 derajat.

Secara matematika dapat dilambangkan sebagai :


7


(3)

(2) (1)

240sin120sin

sin

tVtvtVtvtVtv

mc

mb

ma

Persamaan diatas dirujuk sebagai tegangan 3 fasa setimbang.

Gb. 2

Gambar diatas sebagai membangkitkan tegangan sebagai fungsi waktu.

Untuk gambaran analisa rangkaian tersebut menggunakan domain frekuensi dan fasa. Untuk setiap sinyal sinusoidal dilambangkan dengan tegangan akar rata-rata (RMS) dan pergeseran fasa dari sebuah sinyal acuan.


Slide - II 8


Tegangan RMS sinyal sinusoidal diberikan persamaan :

Dengan menggunakan fasa sebagai sebuah acuan, sistem tiga fasa dapat digambarkan dengan persamaan :

Gambar 3 menunjukkan sebuah

lambang fasor tegangan 3 fasa

yang mengacu pada fasa

saluran a Gb 3


Slide - II 9

(4) ............................. 2mVV

000 2401200 VVVVVV cba


Hubungan Hubungan Wye (Y) Dan Delta (Wye (Y) Dan Delta ())

Untuk setiap gulungan coil mempunyai 2 titik :Untuk setiap gulungan coil mempunyai 2 titik :

1 titik awalan dan 1 titik akhiran.1 titik awalan dan 1 titik akhiran.

Untuk sistem 3 fasa ini diartikan bahwa dibutuhkan 6 buah Untuk sistem 3 fasa ini diartikan bahwa dibutuhkan 6 buah konduktor.konduktor.

Untuk mengurangi rugi – rugi konduktor akan sama halnya Untuk mengurangi rugi – rugi konduktor akan sama halnya (setara) dengan mengurangi jumlah konduktornya.(setara) dengan mengurangi jumlah konduktornya.

Hal ini didapat dengan menghubungkan gulungan coil dan Hal ini didapat dengan menghubungkan gulungan coil dan fasa masing – masing pada setiap 2 bentuk saluran.fasa masing – masing pada setiap 2 bentuk saluran.

Ini disebut dengan hubungan Wye dan Delta. Sebelum kita Ini disebut dengan hubungan Wye dan Delta. Sebelum kita menggambarkan hubungan Wye dan Delta, perlu diketahui menggambarkan hubungan Wye dan Delta, perlu diketahui beberapa definisi, berupa :beberapa definisi, berupa :Program Studi Tek. Mesin, FT - UP

Slide - II 10

1.1. FASA. Menggambarkan satu elemen atau FASA. Menggambarkan satu elemen atau divais dalam sebuah beban, saluran atau divais dalam sebuah beban, saluran atau sumber. Secara singkat disebut dgn cabang sumber. Secara singkat disebut dgn cabang rangkaian. rangkaian.

2.2. SALURAN. Mengacu pd saluran transmisi atau SALURAN. Mengacu pd saluran transmisi atau pengkabelan yg menghubungkan sumber ke pengkabelan yg menghubungkan sumber ke beban.beban.

3.3. NETRAL. Kabel ke-4 dlm sistem 3 fasa. Fasa NETRAL. Kabel ke-4 dlm sistem 3 fasa. Fasa dari kabel ke-4 tersebut dihubungkan secara dari kabel ke-4 tersebut dihubungkan secara bersama – sama pada hubungan wye (Y).bersama – sama pada hubungan wye (Y).


Slide - II 11


4.4. Tegangan dan Arus Fasa. Tegangan dan Arus yang Tegangan dan Arus Fasa. Tegangan dan Arus yang melintasi atau melalui sebuah cabang tunggal sebuah melintasi atau melalui sebuah cabang tunggal sebuah rangkaian.rangkaian.

5.5. Arus Saluran. Arus yang mengalir pada setiap saluran Arus Saluran. Arus yang mengalir pada setiap saluran (I(Iaa, I, Ibb, I, Icc))

6.6. Tegangan Saluran. Tegangan antara setiap 2 buah Tegangan Saluran. Tegangan antara setiap 2 buah saluran (Vab, Vbc dan Vca), Tegangan – tegangan ini saluran (Vab, Vbc dan Vca), Tegangan – tegangan ini juga dapat dirujuk sebagai tegangan saluran ke juga dapat dirujuk sebagai tegangan saluran ke saluran.saluran.

7.7. Tegangan netral Saluran. Tegangan antara setiap Tegangan netral Saluran. Tegangan antara setiap saluran terhadap titik netral (Vsaluran terhadap titik netral (Vaa, V, Vbb dan V dan Vcc).).


Slide - II 12


Hubungan Wye (Y atau Bintang)

Pada bagian akhir sistim 3 fasa dihubungkan secara bersamaan pada bagian netral begitupula dengan yang lainnya (atau bentuk saluran hubungan terminal).

Gambar 4 disamping ini menunjukkan hubungan Wye atau bintang sebuah sistem 3 fasa.


13

Gambar 4 Gambar 4

Menentukan hubungan antara tegangan saluran dan tegangan fasa.


14


2

3

2

3

2

3

2

11

)120sin120cos1(120111200

jVjv

jVV

VVVVVV

ab

baab

(8) ...................................

Konversi kedalam bentuk polar dan pengaturan kembali bagian – bagian persamaan.

Hasil ini menyatakan bahwa :

Tegangan antar saluran dihubungkan pd tegangan fasa dgn sebuah faktor 3 dan masing2 sudut fasa yang mendahului sebesar 300. Serta arus pd saluran sama dgn arus yg mengalir melalui fasa tersebut. Ini dinyatakan sbg arus saluran selalu sama dgn arus fasa.


15


(9) 0303* aab VV

(10) pl II

Contoh 1

Mulai dgn asumsi bahwa tegangan fasa sebesar 120 V. Tentukan tegangan saluran ?

Kita mengatakan bahwa tegangan saluran sebesar 208 Volt yang melewatinya, dan tegangan sistem keseluruhan dituliskan 120/208 V


Slide - II 16

)120120)0120(1201200120

00

0

0

( ab

b

a

VVV

0

0

0

0

21085.2079085.207

3085.207303*120

ca

bc

ab

ab

VVVV

Beban dalam sebuah gedung, pabrik atau tempat lainnya dapat diatur dengan menggunakan konfigurasi 3 fasa. Konfigurasi ini dapat dihubungkan dalam sebuah kofigurasi hubungan Wye (Y) atau Bintang (). Gambar 5 dibawah menunjukkan sebuah hubungan sumber Wye (Y) yang mensuplai tegangan ke beban dengan hubungan Wye (Y). Sistem ini mengacu pada sistem 3 kabel. Titik netral tidak dihubungkan secara bersamaan. Sistem ini tidak umum dalam penggunaannya.


17


Gambar 5Gambar 5

Gambar 6 menunjukkan sebuah hubungan sumber tegangan konfigurasi Wye (Y) melayani tegangan ke beban dengan konfigurasi Wye (Y) dengan menghubungkan 2 titik netral. Sistem ini mengacu pada sistem 4 kabel.


Slide - II 18


Gambar 6Gambar 6

Dalam sistem 4 kabel, berlaku hubungan persamaan seperti,

Persamaan diatas digunakan berdasarkan rangkaian setimbang antara konfigurasi sumber dan beban serta analisa sederhana rangkaian 3 fasa. Persyaratan yang harus dipenuhi untuk sebuah sistem 3 fasa atau rangkaian setimbang :

1.Seluruh sumber (3 sumber) dilambangkan dengan perangkat variabel 3 fasa setimbang.

2.Seluruh beban 3 fasa sama dengan impedansi.

3.Impedansi saluran sama dengan seluruh fasanya (3 fasa)


19


(11) ........ c

cnc

b

bnb

a

ana Z

VI

Z

VI

Z

VI

Jika rangkaian setimbang, kita dapat Jika rangkaian setimbang, kita dapat menyelesaikan kasus tegangan, arus dan menyelesaikan kasus tegangan, arus dan daya pada satu fasa dengan menggunakan daya pada satu fasa dengan menggunakan analisa rangkaian.analisa rangkaian.

Hal ini dinamakan fasa tunggal Pengganti.Hal ini dinamakan fasa tunggal Pengganti.

Jika rangkaian tidak setimbang, seluruh Jika rangkaian tidak setimbang, seluruh ketiga fasa tersebut harus dianalisa secara ketiga fasa tersebut harus dianalisa secara rinci satu persatu – persatu.rinci satu persatu – persatu.


20


Contoh 2

Sebuah 4 kabel terhubung –Y, 3-Fasa, 120/208V Sumber dihubungkan dengan beban. Impedansi per fasa adalah 12300 . Tentukanlah :

1.Fasa dan tegangan saluran pada beban.

2.Fasa dan arus melalui beban.


21


Solusi :

Gunakan fasa sebagai acuan.

1.Fasa tegangan pada beban diberikan sebagai berikut :

Tegangan saluran–saluran pada beban diberikan sbb :


22


0

0

0

2401201201200120

cn

bn

an

VVV

0

0

0

12085.2079085.207

3085.207

ca

bc

ab

VVV

2. Pada beban hubungan – Y, fasa dan arus saluran adalah sama

Sama halnya dengan fasa arus dari fasa b dan fasa c diberikan pers menjadi :


Slide - II 23


00

0

30103012

0120

a

a

ana

I

Z

VI

AIAI

c

b0

0

2701015010

Bag akhir dari satu fasa dihubungkan ke bag awal satu Bag akhir dari satu fasa dihubungkan ke bag awal satu fasa lainnya dalam bentuk lingkar tertutup seperti fasa lainnya dalam bentuk lingkar tertutup seperti hubungan delta.hubungan delta.

Gambar 7 menunjukkan bentuk sebuah sumber hubungan Gambar 7 menunjukkan bentuk sebuah sumber hubungan ..


24

Hubungan Delta ( atau Segitiga)

Gambar 7. Hubungan Delta.Gambar 7. Hubungan Delta.

Seperti yang ditunjukkan pada gambar 7, tegangan saluran Seperti yang ditunjukkan pada gambar 7, tegangan saluran VVabab sama dengan V sama dengan Vaa. Bagaimanapun juga, untuk gambaran . Bagaimanapun juga, untuk gambaran

analisa, sumber hubungan-analisa, sumber hubungan- dihubungkan kedalam sumber dihubungkan kedalam sumber hubungan-Y yang setara. Untuk analisa mengikuti prosedur hubungan-Y yang setara. Untuk analisa mengikuti prosedur yang sama.yang sama.

Tegangan fasa setara dihubungkan ke tegangan saluran Tegangan fasa setara dihubungkan ke tegangan saluran dengan menggunakan persamaan (12);dengan menggunakan persamaan (12);

Sumber hubungan delta jarang digunakan.Sumber hubungan delta jarang digunakan.Program Studi Tek. Mesin, FT - UP

25

Hubungan Delta ( atau Segitiga)

030

3jab

an eV

V

BEBAN HUBUNGAN DELTA ()

Beban 3 fasa dihubungkan dalam konfigurasi Beban 3 fasa dihubungkan dalam konfigurasi dapat dapat dilihat pada gambar 8. dilihat pada gambar 8.


26

Gambar 8. Beban denganGambar 8. Beban dengankonfigurasi konfigurasi

Untuk beban setimbang, tegangan saluran dan fasa bernilai sama. Hubungan fasa dan arus saluran diturunkan sebagai berikut :

Menggunakan Kirchoof Current Loop (KCL), arus pada saluran a (Ia) dihubungkan ke arus fasa Iab dan Ica,

Untuk sebuah beban setimbang, arus fasa adalah sama tetapi terjadi pergeseran sudut sebesar 1200.

Dengan menggunakan prosedur yang sama untuk menentukan tegangan saluran pada kasus hubungan-Y.

Arus saluran dihubungkan ke arus fasa dengan faktor 3 dan terjadi fasa tertinggal sebesar 300.Program Studi Tek. Mesin, FT - UP

27

BEBAN HUBUNGAN DELTA ()

caaba III

AII aba030*3

Contoh 3Sebuah 3 kabel terhubung bintang (Y), 3 Sebuah 3 kabel terhubung bintang (Y), 3 fasa, Sumber 120/208 V dihubungkan ke fasa, Sumber 120/208 V dihubungkan ke beban setimbang terhubung-beban setimbang terhubung-. Impedansi . Impedansi per fasa adalah 12per fasa adalah 12303000 . Tentukanlah;. Tentukanlah;

1.1.Tegangan fasa dan saluran pada beban.Tegangan fasa dan saluran pada beban.

2.2.Fasa dan arus saluran melalui beban.Fasa dan arus saluran melalui beban.


28

Solusi

Untuk sebuah beban terhubung-. Tegangan antar dua saluran (atau fasa) adalah 20800 V.

1.Vab = VL = 208 V.

2.Arus fasa,

Arus saluran,


29

AZ

VI

ab

abab 3033.17

3012

02080

AIAI

AII

a

a

aba

0

0

0

600.306033.17*3

30*3

Kesimpulan

1. Pada rangkaian Y setimbang, tegangan saluran sama dengan tegangan fasa , dikalikan dengan akar 3 (3) apabila arus saluran sama dengan arus fasa.

2. Pada rangkaian setimbang , tegangan saluran sama dengan tegangan fasa, apabila arus saluran sama dengan arus fasa dikalikan dengan akar 3 (3).


30

Pl

aabII

VoltVV

030*3

aab

abaVV

VoltII

030*3

Terima Kasih

Wassalam


31

rangkaian_3_fasa.ppt

Documents