beban hubungan delta

KONVERSI LISTRIK
Rangkaian 3 Fasa
Endy SA
JurusanTeknik Elektro
Fakultas Teknik
UHAMKA
Program Studi Tek. Mesin,
FT - UP
ELEKTROSlide
UHAMKASlide
- II
- II
1
Pendahuluan
Bahan 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).
Program Studi Tek. Mesin,
FT - UP
ELEKTROSlide
UHAMKASlide
- II
- 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 - 
Program Studi Tek. Mesin,
FT - UP
ELEKTROSlide
UHAMKASlide
- II
- 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.
Program Studi Tek. Mesin,
FT - UP
ELEKTROSlide
UHAMKASlide
- II
- II
4
Membangkitkan tegangan 3
fasa
Tegangan merupakan fungsi waktu, kecepatan putaran
dan sebuah nilai maksimum. Bentuk matematika sebuah
tegangan dapat dituliskan seperti :
vt   Vm sin t 
Dimana :
Vm = tegangan maksimum atau amplitudo dalam volt.
 = Frekuensi dalam radian per detik.
f = Frekuensi dalam jumlah siklus per detik atau Hertz per
detik.
Program Studi Tek. Mesin,
FT - UP
ELEKTROSlide
UHAMKASlide
- II
- II
5
Membangkitkan tegangan 3
fasa
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 waktu
Program Studi Tek. Mesin,
FT - UP
ELEKTROSlide
UHAMKASlide
- II
- II
6
Membangkitkan tegangan 3
fasa
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 :
va t   Vm sin t 
vb t   Vm sin t  120
vc t   Vm sin t  240
Program Studi Tek. Mesin,
FT - UP
ELEKTROSlide
UHAMKASlide
- II
- II
(1)
(2)
(3)
7
Membangkitkan tegangan 3
fasa
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.
Program Studi Tek. Mesin,
FT - UP
ELEKTROSlide
UHAMKASlide
- II
- II
8
Membangkitkan tegangan 3
fasa
Tegangan RMS sinyal sinusoidal diberikan persamaan :
Vm
V
2
.......... .......... ......... (4)
Dengan menggunakan fasa sebagai sebuah acuan, sistem
tiga fasa dapat digambarkan dengan persamaan :
Va  V00
Vb  V  1200
Vc  V  2400
Gambar 3 menunjukkan sebuah
lambang fasor tegangan 3 fasa
yang mengacu pada fasa
saluran a
Gb 3
Program Studi Tek. Mesin,
FT - UP
ELEKTROSlide
UHAMKASlide
- II
- II
9
Hubungan
Wye (Y) Dan Delta ()
Untuk setiap gulungan coil mempunyai 2 titik :
1 titik awalan dan 1 titik akhiran.
Untuk sistem 3 fasa ini diartikan bahwa dibutuhkan 6 buah
konduktor.
Untuk mengurangi rugi – rugi konduktor akan sama halnya
(setara) dengan mengurangi jumlah konduktornya.
Hal ini didapat dengan menghubungkan gulungan coil dan
fasa masing – masing pada setiap 2 bentuk saluran.
Ini disebut dengan hubungan Wye dan Delta. Sebelum kita
menggambarkan hubungan Wye dan Delta, perlu diketahui
beberapa definisi, berupa :
Program Studi Tek. Mesin,
FT - UP
ELEKTROSlide
UHAMKASlide
- II
- II
10
Hubungan
Wye (Y) Dan Delta ()
1. FASA. Menggambarkan satu elemen atau
divais dalam sebuah beban, saluran atau
sumber. Secara singkat disebut dgn cabang
rangkaian.
2. SALURAN. Mengacu pd saluran transmisi atau
pengkabelan yg menghubungkan sumber ke
beban.
3. NETRAL. Kabel ke-4 dlm sistem 3 fasa. Fasa
dari kabel ke-4 tersebut dihubungkan secara
bersama – sama pada hubungan wye (Y).
Program Studi Tek. Mesin,
FT - UP
ELEKTROSlide
UHAMKASlide
- II
- II
11
Hubungan
Wye (Y) Dan Delta ()
4. Tegangan dan Arus Fasa. Tegangan dan Arus yang
melintasi atau melalui sebuah cabang tunggal sebuah
rangkaian.
5. Arus Saluran. Arus yang mengalir pada setiap saluran
(Ia, Ib, Ic)
6. Tegangan Saluran. Tegangan antara setiap 2 buah
saluran (Vab, Vbc dan Vca), Tegangan – tegangan ini
juga dapat dirujuk sebagai tegangan saluran ke
saluran.
7. Tegangan netral Saluran. Tegangan antara setiap
saluran terhadap titik netral (Va, Vb dan Vc).
Program Studi Tek. Mesin,
FT - UP
ELEKTROSlide
UHAMKASlide
- II
- 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.
Gambar 4
Program Studi Tek. Mesin,
FT - UP
ELEKTROSlide
UHAMKASlide
- II
- II
13
Hubungan Wye
(Y atau Bintang)
Menentukan hubungan antara
saluran dan tegangan fasa.
tegangan
Vab  Va  Vb
.......... .......... .......... ..... (8)
Vab  V0  V  120
 V 1  1  120
 V (1  cos120  j sin 120)
  1   3 
 3  3 
   V   j

 v1      j 

  2
 2  2 
2






Program Studi Tek. Mesin,
FT - UP
ELEKTROSlide
UHAMKASlide
- II
- II
14
Hubungan Wye
(Y atau Bintang)
Konversi kedalam bentuk polar dan pengaturan kembali
bagian – bagian persamaan.
Vab  Va * 3300
(9)
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.
Il  I p
Program Studi Tek. Mesin,
FT - UP
ELEKTROSlide
UHAMKASlide
- II
- II
(10)
15
Contoh 1
Mulai dgn asumsi bahwa tegangan fasa sebesar
120 V. Tentukan tegangan saluran ?
Va  12000
Vb  120  1200
Vab  (12000 )  (120  1200 )
Vab  120 * 330
Vab  207.85300
Vbc  207.85  900
0
Vca  207.85  210
0
Kita mengatakan bahwa tegangan saluran sebesar
208 Volt yang melewatinya, dan tegangan sistem
keseluruhan dituliskan 120/208 V
Program Studi Tek. Mesin,
FT - UP
ELEKTROSlide
UHAMKASlide
- II
- II
16
Hubungan Wye
(Y atau Bintang)
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.
Gambar 5
Program Studi Tek. Mesin,
FT - UP
ELEKTROSlide
UHAMKASlide
- II
- II
17
Hubungan Wye
(Y atau Bintang)
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.
Gambar 6
Program Studi Tek. Mesin,
FT - UP
ELEKTROSlide
UHAMKASlide
- II
- II
18
Hubungan Wye
(Y atau Bintang)
Dalam sistem 4 kabel, berlaku hubungan persamaan seperti,
Ia 
Van
Za
Ib 
Vbn
Zb
Ic 
Vcn
Zc
........ (11)
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)
Program Studi Tek. Mesin,
FT - UP
ELEKTROSlide
UHAMKASlide
- II
- II
19
Hubungan Wye
(Y atau Bintang)
Jika rangkaian setimbang, kita dapat
menyelesaikan kasus tegangan, arus dan
daya pada satu fasa dengan menggunakan
analisa rangkaian.
Hal ini dinamakan fasa tunggal Pengganti.
Jika rangkaian tidak setimbang, seluruh
ketiga fasa tersebut harus dianalisa secara
rinci satu persatu – persatu.
Program Studi Tek. Mesin,
FT - UP
ELEKTROSlide
UHAMKASlide
- II
- II
20
Hubungan Wye
(Y atau Bintang)
Contoh 2
Sebuah 4 kabel terhubung –Y, 3-Fasa,
120/208V Sumber dihubungkan dengan
beban. Impedansi per fasa adalah 12300
. Tentukanlah :
1. Fasa dan tegangan saluran pada beban.
2. Fasa dan arus melalui beban.
Program Studi Tek. Mesin,
FT - UP
ELEKTROSlide
UHAMKASlide
- II
- II
21
Hubungan Wye
(Y atau Bintang)
Solusi :
Gunakan fasa sebagai acuan.
1. Fasa tegangan pada beban diberikan sebagai berikut :
Van  1200
0
Vbn  120  120
Vcn  120  2400
0
Tegangan saluran–saluran pada beban diberikan sbb :
Vab  207.85300
0
Vbc  207.85  90
0
Vca  207.85  120
Program Studi Tek. Mesin,
FT - UP
ELEKTROSlide
UHAMKASlide
- II
- II
22
Hubungan Wye
(Y atau Bintang)
2. Pada beban hubungan – Y, fasa dan arus saluran
adalah sama
Van
Ia 
Za
12000
0
Ia 

10


30
12300
Sama halnya dengan fasa arus dari fasa b dan fasa c diberikan pers
menjadi :
I b  10  1500 A
0
I c  10  270 A
Program Studi Tek. Mesin,
FT - UP
ELEKTROSlide
UHAMKASlide
- II
- II
23
Hubungan Delta
( atau Segitiga)
Bag akhir dari satu fasa dihubungkan ke bag awal satu
fasa lainnya dalam bentuk lingkar tertutup seperti
hubungan delta.
Gambar 7 menunjukkan bentuk sebuah sumber hubungan
.
Gambar 7. Hubungan Delta.
Program Studi Tek. Mesin,
FT - UP
ELEKTROSlide
UHAMKASlide
- II
- II
24
Hubungan Delta
( atau Segitiga)
Seperti yang ditunjukkan pada gambar 7, tegangan saluran
Vab sama dengan Va. Bagaimanapun juga, untuk gambaran
analisa, sumber hubungan- dihubungkan kedalam
sumber hubungan-Y yang setara. Untuk analisa mengikuti
prosedur yang sama.
Tegangan fasa setara dihubungkan ke tegangan saluran
dengan menggunakan persamaan (12);
Vab  j 300
Van 
e
3
Sumber hubungan delta jarang digunakan.
Program Studi Tek. Mesin,
FT - UP
ELEKTROSlide
UHAMKASlide
- II
- II
25
BEBAN HUBUNGAN DELTA ()
Beban 3 fasa dihubungkan dalam konfigurasi  dapat
dilihat pada gambar 8.
Gambar 8. Beban dengan
konfigurasi 
Program Studi Tek. Mesin,
FT - UP
ELEKTROSlide
UHAMKASlide
- II
- II
26
BEBAN HUBUNGAN DELTA ()
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,
I a  I ab  I ca
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.
I a  3 * I ab  30 A
0
Arus saluran dihubungkan ke arus fasa dengan faktor 3 dan terjadi
fasa tertinggal sebesar 300.
Program Studi Tek. Mesin,
FT - UP
ELEKTROSlide
UHAMKASlide
- II
- II
27
Contoh 3
Sebuah 3 kabel terhubung bintang (Y), 3
fasa, Sumber 120/208 V dihubungkan ke
beban setimbang terhubung-. Impedansi
per fasa adalah 12300 . Tentukanlah;
1. Tegangan fasa dan saluran pada beban.
2. Fasa dan arus saluran melalui beban.
Program Studi Tek. Mesin,
FT - UP
ELEKTROSlide
UHAMKASlide
- II
- II
28
Solusi
Untuk sebuah beban terhubung-. Tegangan antar dua saluran (atau
fasa) adalah 20800 V.
1.
Vab = VL = 208 V.
2.
Arus fasa,
Vab
2080
I ab 

 17.33  30 A
0
Z ab 1230
Arus saluran,
I a  3 * I ab  30 A
0
I a  3 *17.33  60 A
0
I a  30.0  60 A
0
Program Studi Tek. Mesin,
FT - UP
ELEKTROSlide
UHAMKASlide
- II
- II
29
Kesimpulan
1.
Pada rangkaian Y setimbang, tegangan saluran sama dengan
tegangan fasa , dikalikan dengan akar 3 (3) apabila arus saluran
sama dengan arus fasa.
Vab  3 *Va 300Volt
Il  I P
2.
Pada rangkaian setimbang , tegangan saluran sama dengan
tegangan fasa, apabila arus saluran sama dengan arus fasa
dikalikan dengan akar 3 (3).
I a  3 * I ab  30 Volt
Vab  Va
0
Program Studi Tek. Mesin,
FT - UP
ELEKTROSlide
UHAMKASlide
- II
- II
30
Terima Kasih
Wassalam
Program Studi Tek. Mesin,
FT - UP
ELEKTROSlide
UHAMKASlide
- II
- II
31