rl - rangkaian 3 fasa

RANGKAIAN LISTRIK RANGKAIAN LISTRIK TF091321TF091321

Jurusan Teknik Fisika FTI – ITSJurusan Teknik Fisika FTI – ITS

RANGKAIAN LISTRIK 3 FASARANGKAIAN LISTRIK 3 FASA

Rangkaian sumber 1 fasaRangkaian sumber 1 fasaTinjau rangkaian sumber satu fasa sebagai berikut :

nVbn = 100-1200 V-rms

V ab

b

aa

-

+

Van = 100 00 V-rms

VVabab = V = Vanan + V + Vnb nb = VVab ab – VVbnbn

= 100 00 - 100-1200

= 100 (1 - 1-120o )

=100 (1- (cos120o – j sin 120o))

= 100 (1 - (-1/2) + j (√3/2 ) )

= 100 (3/2) + j (√3/2 ))

Vab = 100[(3/2)2 + (√3/2)2]1/2tan-1 {(√3/2)/(3/2)}

= 100[9/4 + 3/4]1/2 tan-1{1/√3}

= 100 √3 30o V ab

V bn

V nb

V an

Secara diagram fasor dapat dilihat pada gambar disamping

Tinjau rangkaian 1 fasa dengan sumber 3 saluran (line) yang Tinjau rangkaian 1 fasa dengan sumber 3 saluran (line) yang mempunyai 3 terminal saluran output a, b, dan terminal netral n, mempunyai 3 terminal saluran output a, b, dan terminal netral n, tegangan terminal sama yaitu : tegangan terminal sama yaitu : VVanan = V = Vnbnb = V = V11 . Arus yang mengalir . Arus yang mengalir

di saluran netral = 0di saluran netral = 0

n

V 1

b

a

+

V 1

-

-+

Ini seperti yang terpasang didalam rumah Ini seperti yang terpasang didalam rumah dengan tegangan 115 V dan 230 V-rms, jika dengan tegangan 115 V dan 230 V-rms, jika VVanan = = VV1 = 115 V, maka V = 115 V, maka Vab ab = 2 V1 = 230 V

n

V 1

b

a

+

V 1

-

-+

z1

z1

N

B

A

Jika diberi beban yang sama zJika diberi beban yang sama z11 maka arus maka arus

pada saluran (line) aA dan bB adalah :pada saluran (line) aA dan bB adalah :

0)II(I

IZ

V

Z

VI

dan

Z

V

Z

VI

bBaAnN

aA1

1

1

bnbB

1

1

1

anaA

Jadi saluran netral Jadi saluran netral dapat dihilangkan dapat dihilangkan tanpa merubah setiap tanpa merubah setiap arus atau tegangan arus atau tegangan dalam sistemdalam sistem

Jika saluran aA dan bB tidak konduktor murni, tetapi mempunyai Jika saluran aA dan bB tidak konduktor murni, tetapi mempunyai impedansi Zimpedansi Z22 maka I maka InNnN masih = 0. masih = 0.

Dalam kasus yang lebih umum, seperti terlihat pada gambar Dalam kasus yang lebih umum, seperti terlihat pada gambar berikut, Iberikut, InNnN juga = 0. juga = 0.

n

V 1

b

a

+

V 1

-

-+

z1

z1

N

B

A

z2

z3

z2

z4

IbB

IaA I3

(Z1 + Z2 + Z3) IaA + Z3 IbB – Z1 I3 = V1 Z3 IaA + (Z1 + Z2 + Z3) IbB + Z1 I3 = V1

(Z1 + Z2 + Z3) (IaA + IbB ) + Z3(IaA + IbB ) = 0

diperoleh IaA + IbB = 0, dan karena IaA + IbB = - InN maka InN =0

Jika impedansi beban A-N dan N-B atau pada saluran aA dan bB tidak sama maka ada arus yang mengalir di saluran netral (InN 0)

Three-phase electric powerThree-phase electric power

Three-phase electric powerThree-phase electric power is a common method of is a common method of alternating current electric power generation, , transmission, and , and distribution..[1] It is a type of It is a type of polyphase system and is the most common method used and is the most common method used by by grids worldwide to transfer power. It is also used to worldwide to transfer power. It is also used to power large power large motors and other large loads. A and other large loads. A three-phase system is generally more economical than others system is generally more economical than others because it uses less conductor material to transmit because it uses less conductor material to transmit electric power than equivalent electric power than equivalent single-phase or two- or two-phase systems at the same voltage.phase systems at the same voltage.[2][2] The three-phase The three-phase system was introduced and patented by Nikola Tesla in system was introduced and patented by Nikola Tesla in the years from 1887 to 1888.the years from 1887 to 1888.

Tenaga (power) listrik tiga fasa adalah suatu metoda Tenaga (power) listrik tiga fasa adalah suatu metoda dari pembangkitan tenaga listrik arus bolak-balik, dari pembangkitan tenaga listrik arus bolak-balik, transmisi, dan distribusi. transmisi, dan distribusi.

Digunakan untuk menyalurkan tenaga listrik di Digunakan untuk menyalurkan tenaga listrik di seluruh dunia, memberi tenaga pada motor-motor seluruh dunia, memberi tenaga pada motor-motor besar dan beban lainnya. besar dan beban lainnya.

Sistem tiga fasa lebih ekonomis dari pada sistem satu Sistem tiga fasa lebih ekonomis dari pada sistem satu fasa . fasa .

Sistem ini diperkenalkan oleh Nikola Tesla pada Sistem ini diperkenalkan oleh Nikola Tesla pada tahun dari 1887 sampai 1888.tahun dari 1887 sampai 1888.

http://en.wikipedia.org/wiki/Three-phase_electric_power

Generator AC Tiga FasaGenerator AC Tiga FasaPada prinsipnya dari generator 3 fasa adalah sama dengan generator 1 fasa. Suatu generator 3 fasa mempunyai 3 kumparan yang terpisah sehingga outputnya berbeda 1200 antara satu dengan lainnya (lihat gambar 1).

Gambar 1 : Generator 3 fasa

Sumber : http://www.tpub.com/content/doe/h1011v3/css/h1011v3_111.htm

a

b

c

Vcn Vbn

Van

a

b

c

Vcn

Vbn

Van

Rangkaian Sumber 3 Fasa tipe Y dan tipe Rangkaian Sumber 3 Fasa tipe Y dan tipe ∆∆

Rangkaian Rangkaian sumbersumber 3 fasa terhubung Y3 fasa terhubung Y

Rangkaian Rangkaian sumbersumber 3 fasa terhubung 3 fasa terhubung

∆∆

rms

0cn

0bn

an

VV

)240t(sinVV

)120t(sinVV

)t(sinVV

Rangkaian Beban 3 Fasa tipe Y Rangkaian Beban 3 Fasa tipe Y dan tipe dan tipe ∆∆

Rangkaian Rangkaian bebanbeban 3 3 fasa terhubung Yfasa terhubung Y

Rangkaian Rangkaian bebanbeban 3 3 fasa terhubung fasa terhubung ∆∆

Aplikasi Rangkaian sumber tipe Y Aplikasi Rangkaian sumber tipe Y dan Beban tipe Ydan Beban tipe Y


Rangkaian Rangkaian bebanbeban 3 fasa terhubung 3 fasa terhubung YY

Aplikasi Rangkaian sumber tipe Aplikasi Rangkaian sumber tipe Y dan Beban tipe YY dan Beban tipe Y


Rangkaian Rangkaian bebanbeban 3 fasa terhubung 3 fasa terhubung YY

Aplikasi Rangkaian sumber tipe Aplikasi Rangkaian sumber tipe ∆ ∆ dan Beban tipe Ydan Beban tipe Y

Rangkaian Rangkaian sumbersumber 3 fasa terhubung 3 fasa terhubung ∆∆

Rangkaian Rangkaian bebanbeban 3 fasa terhubung Y3 fasa terhubung Y

Aplikasi Rangkaian sumber tipe Aplikasi Rangkaian sumber tipe ∆ ∆ dan Beban tipe dan Beban tipe ∆ ∆

Rangkaian Rangkaian bebanbeban 3 fasa terhubung 3 fasa terhubung ∆∆

Rangkaian Rangkaian sumbersumber 3 fasa terhubung 3 fasa terhubung ∆∆

Rangkaian sumber tipe YRangkaian sumber tipe Y dan dan Komponen tipe Komponen tipe ∆∆


Rangkaian Rangkaian bebanbeban 3 fasa terhubung 3 fasa terhubung ∆∆

1616

Rangkaian Tiga FasaRangkaian Tiga FasaSistem dihubungankan Wye (Y, Bintang)Sistem dihubungankan Wye (Y, Bintang)

Titik netral di-tanahkanTitik netral di-tanahkan

Tegangan 3-fasa mempunyai magnitudo yg Tegangan 3-fasa mempunyai magnitudo yg sama.sama.

Perbedaan fasa antar tegangan fasa adalah Perbedaan fasa antar tegangan fasa adalah

120120°°..

V 0 V Van

120 V Vbn

240 V Vcn Van

Vcn

VbnUrutan fasa positif, atau urutan abc

Urutan fasa negatif, atau urutan acb

Van

Vbn

Vcn

V 0V Van

120V Vbn

120V 240V Vcn

Ia

Va n

Vb n

Vc n

nVc a

Va b

Vb c

Ib

Ic

Diagram fasor dari tegangan

Sistem dihubungkan Wye (Y, Bintang)Sistem dihubungkan Wye (Y, Bintang)

Tegangan Tegangan LINE to LINELINE to LINE berbeda dg berbeda dg tegangan tegangan FASAFASA

30V 3 V -V V bnanab 90-V 3 V -V V cnbnbc 150V 3 V -V V ancnca

Rangkaian Tiga FasaRangkaian Tiga Fasa

Besar Tegangan LINE to LINE =tegangan FASA (rms) Vac

Ia

Va nVb n

Vc n

n

Va b

Vb c

Ib

Ic

Klik untuk Bukti

Vb n

Vc n

Va n

Va b

Vb c

V ac

c

b

a

nVan

Vcn

Vbn

Vnb

300

Van

Vcn

Vbn

1500

Vna

Vca

Van

Vcn

Vbn Vnc

900

Vbc

Diagram fasor dari tegangan

150V 3Vac atau

PembuktianPembuktian

Next

Dari hasil pembuktian tersebut dapat disimpulkanDari hasil pembuktian tersebut dapat disimpulkan

Kembali

2121

Tegangan VTegangan Vanan , , VVbnbn , , VVcncn

2222

Tegangan VTegangan Vabab , , VVbcbc , , VVcaca

2323

Sistem Wye (Y, Bintang) BerbebanSistem Wye (Y, Bintang) Berbeban

Impedansi beban adalah ZImpedansi beban adalah Zaa, Z, Zbb, Z, Zcc Setiap sumber tegangan mensuplai Setiap sumber tegangan mensuplai

ARUS LINEARUS LINE ke beban. ke beban. Arus dinyatakan sebagai: Arus dinyatakan sebagai:

Pada sistem mengalir Pada sistem mengalir ARUS KE-ARUS KE-TANAHTANAH sebesar: sebesar:

Vab

Vbc

Zb

Zc

Ib

Ic

Io

a

b

c

Van

a

b

c

Za

Ia

Vbn

Vcn

a

b

c

Vca

n a

ana Z

VI

b

bnb Z

VI

c

cnc Z

VI

cba0 IIII


Rangkaian 3 fasa dengan beban seimbangRangkaian 3 fasa dengan beban seimbang

Van

A

C

IcC

IaA

IbB

N

B

c a n

b

Vbn

Vcn

ZY

ZY

ZY

ZLine ZLine

ZLine

InN

Anggap urutan fasa poistif, dengan memakai hukum tegangan Kirchoff sekitar masing-masing fasa diperoleh :

Dengan Ztotal adalah impedansi total pada masing-masing fasa dan Z adalah sudut yang dihubungkan dengan impedansi fasa total.

Dari persamaan di atas dapat ditulis :Arus saluranArus saluran Tegangan saluran ke netralTegangan saluran ke netral

Diagram fasor untuk arus saluran digambar sebagai berikut. Jika fasor tegangan saluran ke netral diletakkan dari ujung ke ujung lainnya, maka membentuk segitiga tertutup (hasil yang sama untuk arus saluran). Jadi Jumlah dari ketiga fasor tersebut sama dengan nol.

IbB

IcC IaA

Besar arus masing-masing saluran adalah sama dan sudut fasanya tertinggal terhadap tegangan masing-masing fasa sebesar Z. Jadi tegangan seimbang memberikan arus seimbang.

IbB

Van

Vbn

Vcn

IcC

IaA

Vcn

Van

Vbn

2626

Sistem Wye BerbebanSistem Wye Berbeban

Jika BEBAN SETIMBANG (ZJika BEBAN SETIMBANG (Za a = Z= Zbb = = ZZcc) maka: ) maka:

Dalam hal ini rangkaian ekivalen satu Dalam hal ini rangkaian ekivalen satu fasa dapat digunakan (fasa a, sebagai fasa dapat digunakan (fasa a, sebagai contoh)contoh)

Fasa b dan c di-”hilangkan”Fasa b dan c di-”hilangkan”

Io

a

Van

aZa

Ia

a

n

0 cba0 IIII


Contoh soal :Contoh soal :

A wye-wye balanced three-phase system with a phase voltage of 120 A wye-wye balanced three-phase system with a phase voltage of 120 V-V-rmsrms (positive phase sequence) has a line impedance of (positive phase sequence) has a line impedance of ZZlineline = (1+j1) = (1+j1)

and load impedance of and load impedance of ZZYY = (20+j10) = (20+j10) . Determine the phasor line Determine the phasor line

currents currents ((IIaAaA, I, IbBbB, I, IcCcC) and the phasor load voltages (V) and the phasor load voltages (VANAN, V, VBNBN, V, VCNCN).).

Analisa hanya salah satu fasa saja .Penyelesaian :

Van

A IaA

N

a

n

ZY

ZLine

VAN

(20 + j 10)

(1 + j 1)

Untuk menentukan respons fasa b, kurangi sudut fasa a dari hasil yang diperoleh tersebut dengan 120o.

Untuk menentukan respons fasa c, kurangi sudut fasa a dari hasil yang diperoleh tersebut dengan 240o (atau tambah 1200 )

2929

Perhitungan Daya 3-FasaPerhitungan Daya 3-Fasa Daya 3-Fasa merupakan jumlahan dari daya 1-FasaDaya 3-Fasa merupakan jumlahan dari daya 1-Fasa

Jika beban setimbang:Jika beban setimbang:

Sistem Wye: Sistem Wye:

Sistem Delta:Sistem Delta:

cba P PP P

cos IV 3P 3 P phasephasephase

LNLLLphaseLNphase V 3V II V V

cos IV 3 cos IV 3 P LLLphasephase

phaseLLphaseLine VV I 3I

cos IV 3 cos IV 3 P LLLphasephase


adalah beda fasa antara V fasa dengan I fasa

rl - rangkaian 3 fasa

Education