rl - rangkaian 3 fasa
TRANSCRIPT
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 sumbersumber 3 fasa terhubung Y3 fasa terhubung 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 sumbersumber 3 fasa terhubung Y3 fasa terhubung 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 sumbersumber 3 fasa terhubung Y3 fasa terhubung Y
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 Tiga FasaRangkaian Tiga Fasa
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
Rangkaian Tiga FasaRangkaian Tiga Fasa
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
Rangkaian Tiga FasaRangkaian Tiga Fasa
adalah beda fasa antara V fasa dengan I fasa