materi n0 1_ teknik listrik terapan d1
TRANSCRIPT
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan
Teknik Listrik Terapan Ripto / Bogor / 2007 1 / 21
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan
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
Teknik Listrik Terapan Ripto / Bogor / 2007 2 / 21
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan
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.
Teknik Listrik Terapan Ripto / Bogor / 2007 3 / 21
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
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan
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.
Teknik Listrik Terapan Ripto / Bogor / 2007 4 / 21
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan
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
Teknik Listrik Terapan Ripto / Bogor / 2007 5 / 21
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
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan
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
Teknik Listrik Terapan Ripto / Bogor / 2007 6 / 21
EL
EL
EL
EF
EF
EF
R
N
S
T
Il.1
Il.3
Il.2
If.3
If.3
n
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan
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
Teknik Listrik Terapan Ripto / Bogor / 2007 7 / 21
Il1
EF
EF
EF
EL
EL
EL
Il2
Il3
If3 If2
HUBUNGAN BINTANG
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan
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
Teknik Listrik Terapan Ripto / Bogor / 2007 8 / 21
+ + +
P
V
I
P. I .U
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan
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
Teknik Listrik Terapan Ripto / Bogor / 2007 9 / 21
P.I.U
U P I
++
-
-
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan
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
Teknik Listrik Terapan Ripto / Bogor / 2007 10 / 21
P.I.U
U P I
++
-
-
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan
Hubungan dari tiga beban digambarkan sebagai berikut :
Teknik Listrik Terapan Ripto / Bogor / 2007 11 / 21
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)
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan
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
Teknik Listrik Terapan Ripto / Bogor / 2007 12 / 21
QS
P
φ
Q
S
P
φ
Beban bersifat kapasitifBeban bersifat induktif
P
Q
S
φ
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan
9. PERHITUNGAN RUGI –RUGI PADA SALURAN
9.1. Rugi Tegangan
Teknik Listrik Terapan Ripto / Bogor / 2007 13 / 21
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan
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
Teknik Listrik Terapan Ripto / Bogor / 2007 14 / 21
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan
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
Teknik Listrik Terapan Ripto / Bogor / 2007 15 / 21
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan
Karakteristik listrik untuk kabel Kabel Tanah 20
Karakteristik listrik untuk kabel udara twisted alumunium
Teknik Listrik Terapan Ripto / Bogor / 2007 16 / 21
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan
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
Teknik Listrik Terapan Ripto / Bogor / 2007 17 / 21
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan
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 )
Teknik Listrik Terapan Ripto / Bogor / 2007 18 / 21
1000 mm
700 mm
450 mm
450 mm
n
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan
GMD = 1.007,9 m
GMD SUTM POLA III ( PENTANAHAN LANGSUNG )
Tabel GMR untuk penghantar AAC dan AAAC
Teknik Listrik Terapan Ripto / Bogor / 2007 19 / 21
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
PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan
Teknik Listrik Terapan Ripto / Bogor / 2007 20 / 21