By FARIDLOTUL A.M131845810595

RANGKAIAN LISTRIK TIGA FASA

R

N

ST

N

T S

R

Vbn

Vcn

Van

a

b

c

n N

Zp

B A

C

MENGAPA LISTRIK AC ?• Transmisi listrik harus

menggunakan tegangan yang sangat tinggi agar rugi-rugi rendah

• Untuk distribusi dan pemakaian tegangan diturunkan kembali menggunakan trafo. Trafo bekerja untuk tegangan AC tidak bisa DC

MENGAPA TIGA FASA ?• Daya sesaat yang dikirimkan ke beban akan “melonjak tinggi”pada sistem 1 fasa. Pada Sistem tiga fasa daya yang dikirimkan lebih “stabil/ steady”

• Untuk mengirimkan daya yang sama, ukuran konduktor/ kabel dan komponen lainnya lebih kecil dibanding dengan menggunakan 1 fasa.

• Daya listrik yang dibangkitkan pada pembangkit adalah fasa banyak dengan frekuensi 50 Hz atau 60 Hz

LISTRIK DI INDONESIA• Tegangan rms fasa = 220 V

• Tegangan fasa ke fasa (Line Voltage) = 380 V

• frekuensi 50 Hz

LISTRIK DI AMERIKA• Tegangan rms fasa = 115 V• frekuensi 60 Hz

SISTEM FASA TUNGGAL TIGA KAWAT

Z1V1

V2

a

n

b

V1

V1

b

A

N

Z1

a

n

B

IaA

InN

IbB

1

1

1 ZV

ZVI an

aA

aAbn

bB IZV

ZVI

1

1

1

0)( bBaAnN III

• Karena tidak ada arus, maka netral dapat dihilangkan dari rangkaian karena tidak mempengaruhi KVL maupun KCL.

• Apabila garis aA maupun bB bukan konduktor sempurna tetapi mempunyai impedansi yang sama Z2,arus netral InN tetap 0

• Bila beban tidak sama/ tidak seimbang, maka arus netral 0

Sistem 3 fasa wye-wye

• Masing masing fasa mempunyai magnitude rms yang sama dan mempunyai perbedaan fasa 120o

• Van dipilih secara sembarang sebagai fasor referensi. Urutan fasor tegangan pada gambar di atas adalah positif (abc). Jika urutan dibalik menjadi acb, maka urutannya adalah negatif. Urutan ini hanya masalah pe-labelan/ konvensi.

Vbn

Vcn

Van

a

b

n

c

n

Van

Vbn

Vcn

0 pan VV

120 pbn VV

120 pcn VV

0 cnbnan VVV

Sistem 3 fasa wye-wye

• Magnitude tegangan antar fasa (line voltage)• Tegangan fasa di Indonesia : Vp = 220 V, maka tegangan antar fasa VL = 380 V

Van

Vcn

Vbn

Vnb=-Vbn

Vna=-Van

Vnc=-Vcn

Vab

Vbc

Vac

oppnbanab VVVVV 600

)23

21( jVVV ppab

)21

23(3 jVV pab

opab VV 303

opbc VV 903 o

pca VV 2103

pL VV 3

Sistem 3 fasa wye-wye seimbang

Vbn

Vcn

Van

a

b

c

n N

Zp

B A

C

• Wye-wye : Sumber dan beban terhubung dengan struktur wye (Y)

• Seimbang/ balanced = Sumber mempunyai tegangan fasa yang sama dan beban tiap fasa sama ZP

p

anaA Z

VI

oaA

p

oan

p

bnbB I

ZV

ZVI 120120

oaA

p

oan

p

cncC I

ZV

ZVI 120120

0 cCbBaAnN IIII

• Arus netral = 0• Arus saluran aA, bB dan cC adalah arus fasa Ip = IL

pLaA III

op

oLbB III 120120

op

oLcC III 120120

Daya padaSistem 3 fasa wye-wye

seimbangVbn

Vcn

Van

a

b

c

n N

Zp

B A

C

• Daya rata-rata pada masing-masing fasa)Re(cos 2

ppppp ZIIVP

• Total daya yang dikirim ke beban :

P = 3 Pp

Pengiriman DayaSistem 1 fasa vs Sistem

3 fasa

Daya total yang dikirimkan adalah :

• SISTEM 1 FASA 3 KAWAT

Z1

b

A

N

Z1

a

n

B

ZL

ZL

ZN

oV 0

oV 0

Beban

 

L

o

aN ZZVI

1

0

LaNaNaN ZZ

VIVP

1

2coscos

LaNbNaNtotal ZZ

VPPPP

1

2 cos22

Daya yang dikirimkan pada aN :

Arus pada aN :

Karena seimbang, maka InN = 0

Pengiriman DayaSistem 1 fasa vs Sistem

3 fasa

Daya total yang dikirimkan adalah :

• SISTEM 3 FASA

 

Daya yang dikirimkan pada a’N’ :

Arus pada aN :

a’

c

n

Z3

Vbn

Z3

Z3

ZL

ZN

ZL

ZL

b’

c’

A’

B’

C’

N’

oV 0

oV 120

oV 120

Beban

L

o

Na ZZVI

3

''0

LNaNaNa ZZ

VIVP

3

2

''''''coscos

LNaNcNbNatotal ZZ

VPPPPP

3

2

''''''''cos33

Karena seimbang, maka In’N’ = 0

Pengiriman DayaSistem 1 fasa vs Sistem

3 fasa

Karena tegangan yang digunakan sama, maka arus rms pada sistem 1 fasa akan lebih besar daripada sistem 3 fasa

• Untuk Tegangan, faktor daya dan daya yang dikirimkan sama antara sistem 1 fasa dan sistem 3 fasa

 

Rugi-rugi saluran total

23

1

3

L

L

ZZZZ

Untuk daya yang dikirimkan sama, impedansi fasa untuk rangkaian 3 fasa Z3+ZL lebih besar daripada impedansi sistem satu fasa :

23

//

3

1

''

L

L

Na

aN

ZZVZZV

II

Pengiriman DayaSistem 1 fasa vs Sistem

3 fasaRugi-rugi saluran total :

• Sistem satu fasa : 

 )Re(2 2

LaNL ZIP

)Re(34)Re(3

23 222

' LaNLaNL ZIZIP

• Sistem tiga fasa :

)Re(3 2''' LNaL ZIP

(*)

(**)Dengan membandingkan (*) dan (**), didapat : '2

3LL PP

Dengan tegangan, faktor daya dan daya yang dikirimkan sama, maka sistem 3 fasa lebih efisien dibanding sistem 1 fasa karena rugi-rugi saluran lebih kecil.

Hubungan Delta ()

  

Salah satu cara menhubungkan beban 3 fasa seimbang. Sistem 3 kawat, tidak ada netral

C

Zp

Z pZp

BA

ab

c

Zp

c

A

C

a

b B

Zp

Zp

Sumber tegangan juga bisa dihubungkan secara delta, tetapi jarang dilakukan Sumber jarang dihubungkan secara karena jika sumber tidak seimbang secara sempurna akan menimbulkan arus yang berputar sepanjang hubungan yang akan menyebabkan panas pada generator.Bentuk hubungan : Y - , -

Hubungan Delta ()

  

Keuntungan hubungan delta :• Beban dapat secara langsung diambil atau ditambahkan

karena beban langsung terhubung ke tegangan (Kalau pada bentuk Y salah satunya terhubung ke netral)

• Arus fasa pada hubungan lebih kecil dibanding hubungan Y untuk daya yang sama.

Tegangan fasa lebih tinggi daripada hubungan Y, memerlukan isnsulasi lebih baik daripada hubungan Y.