Teknik tenaga listrik pertemuan 2

3,902 views

Published on

penjelasan rangkaian 1 dan 3 fasa

Published in: Education
0 Comments
2 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
3,902
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
3
Actions
Shares
0
Downloads
256
Comments
0
Likes
2
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Teknik tenaga listrik pertemuan 2

  1. 1. Teknik Tenaga Listrik Sabtu 10 – 11-2012 Pertemuan ke 2-3Dasar Rangkaian Listrik Arus bolak-balik satu fasaRANGKAIAN LISTRIK ARUS BOLAK-BALIK SATU FASA Pada bagian ini akan dibahas tentang perbedaaan listrik arus searah dan arus bolak-balik, metode penyelesaian listrik arus bolak-balik, dan analisis rangkaian arus bolak- balik satu fasa. Hal ini sangat dibutuhkan dalam perencanaan instalasi listrik industri manufaktur. Setelah pembahasan materi ini, mahasiswa diharapkan dapat menghitung dan mengukur arus, tegangan dan daya rangkaian arus bolak-balik satu fasa.
  2. 2. Perbedaan Listrik Arus Searah dan ArusBolak-Balik Tabel 2.1 memperlihatkan beberapa perbedaan antara listrik arus searah dan listrik arus bolak-balik. Tabel 2.1 Perbedaan listrik arus searah dan arus bolak- balik.No Listrik Arus Searah (DC) Listrik Arus bolak-balik (AC)1 Hanya memiliki 1 fasa Satu fasa atau tiga fasa2 Tidak ada beda fasa Ada beda fasa antara tegangan dan arus3 Tidak memiliki frekuensi Memiliki frekuensi4 Hanya ada satu daya yaitu daya Dapat memiliki 3 jenis daya, yaitu daya aktif aktif, daya reaktif dan daya semu.5 Hanya memiliki tahanan R. Memiliki tahanan R dan reaktansi X
  3. 3.  Reaktansi adalah perlawanan  seperti dalam arus bolak-balik, maka nilai komponen sirkuit/rangkaian atas reaktansi 39 menjadi konstan. Resistor perubahan arus listrik atau tegangan ideal tidak memiliki reaktansi (bernilai 0), listrik karena adanya kapasitansi atau sedang induktor dan kapasitor ideal tidak induktansi. Medan listrik yang memiliki resistansi (tahanan bernilai 0). terbentuk dalam komponen tersebut Gabungan antara tahanan (R) dan reaktansi akan menghambat perubahan potensial (X) disebut impedansi (Z). listrik dan medan magnetik yang  Impedansi listrik, atau lebih sering terbentuk menghambat perubahan arus disebut impedansi, menjelaskan ukuran listrik. Simbol yang dipergunakan untuk penolakan terhadap arus bolak-balik menyatakan reaktansi sama dengan yang sinusoidal. Impedansi listrik memperluas dipergunakan pada hambatan listrik, konsep resistansi listrik ke sirkuit AC, namun memiliki beberapa perbedaan. menjelaskan tidak hanya amplitudo relatif Nilai kapasitansi dan induktansi dari tegangan dan arus, tetapi juga fase mempengaruhi sifat dari komponen relatif. tersebut,namun efek reaktansi tidak  Bila sebuah beban diberi tegangan, terlihat ketika komponen tersebut dialiri impedansi dari beban tersebut akan arus searah,efek reaktansi hanya akan menentukan besar arus dan sudut fase yang terlihat jika ada perubahan arus atau mengalir pada beban tersebut. Faktor daya tegangan merupakan petunjuk yang menyatakan sifat suatu beban.
  4. 4. Metode Penyelesaian Rangkaian Arus Bolak-Balik  Cara aljabar kompleks dan analisis fasor. Dalam suatu rangkaian linear yang Fasor dari kata “phasor” yangmerupakan terdiri atas tahanan (R), induktor akronim/singkatan dari phase vector (L),dan kapasitor (C), apabila suatu (vektor fase). Cara iniadalah cara paling arus atau tegangan adalah mudah. Fasor merupakan alat bantu untukmempermudah penganalisaan sinusoidal, maka semua arus dan besaran bolak-balik Fasor tegangan yang lain juga berbentuk menyatakantransformasi dari fungsi waktu sinusoidal dengan frekuensi yang ke dalam bidang kompleks sama. Melalui hukum Kirchoff yangmengandung informasi tentang amplitudo dan sudut fase. terdapat 3 cara untuk penjumlahan dan penguranganbentuk-bentuk  Cara aljabar kompleks dijelaskan di bawah sinusoidal: ini. Cara grafis, dengan menggambarkan gelombang demi  Bilangan kompleks (complex number) z gelombang dan dijumlahkan setiap adalah sebuah bilangan dalam bentuk x + jy, di mana x dan y adalah bilangan nyata saat. Ini memerlukan waktu yang dan j =  x = Re z yakni bagian nyata -1. lama dan kurang teliti. (real) dari z dan y = Im z yakni bagian Cara trigonometri, menggunakan khayal (imajiner) dari z. Bidang kompleks terdiri atas sepasang sumbu yang saling dalil-dalil trigonometri untuk tegak lurus dengan sumbu horizontal menjumlahkanmdan menggambarkan bagian nyata z (Re z) dan mengurangkan dua gelombang sumbu tegak menggambarkan j Im z. sinusoidal. Cara inisukar dan memerlukan waktu yang lama.
  5. 5. Jumlah dan Selisih Bilangan Kompleks Untuk menjumlahkan dua bilangan kompleks, jumlahkan bagian-bagian nyata dan bagian khayalnya secara terpisah. Untuk mengurangkan dua bilangan kompleks, kurangkan bagian-bagian nyata dan bagian khayal secara terpisah. Dari pandangan praktis, penjumlahan dan pengurangan bilangan kompleks hanya dapat dilakukan dengan baik jika kedua bilangan tersebut adalah dalam bentuk rektangular.
  6. 6.  Perkalian Bilangan  Pembagian Bilangan Kompleks Kompleks Hasil kali dua bilangan  Untuk dua bilangan kompleks kompleks bila keduanya dalam dalam bentuk eksponensial, bentuk eksponensial diperoleh pembagian diperoleh langsung langsung dari aturan eksponen: dari aturan eksponen,
  7. 7. Rangkaian Satu Fasa a I b • Komponen L VL rangkaian satu fasa: V R • >Sumber tegangan VR atau arus g • >Impedansi 10 Vo (resistansi, induktansi, 5v (t) 0 kapasitansi) 5 • >Komponen 10 0 60 120 180 240 300 360 dihubungkan seri atau deg paralel. T
  8. 8. Rangkaian Satu Fasa Sumber tegangan menghasilkan gelombang sinus : v (t)  2 V rms sin ( w t ) dimana: Vrms adalah harga efektif sumber tegangan w adalah frekuensi sudut fungsi sinus (rad/sec) 2 1 w  2 f  rad/sec f  Hz T T f adalah frekuensy (60 Hz di USA, 50 Hz di Eropa). T adalah periode gelombang sinus (seconds). V0  2 V rms Harga Puncak (maksimum) tegangan adalah
  9. 9. Harga efektif dapat dihitung 1 T V rms  0 v(t) dt 2 TArah tegangan diperlihatkan oleh panahdari g ke a. Hal ini berarti selama½ siklus positifnya, potensial a lebih besar daripada g. a I b C Vc V R VR g
  10. 10. Rangkaian Satu Fasa Arus yang mengalir juga sinusoidal i (t )  2 I rms sin ( w t - f )dimana: I rms adalah harga efektif arus. f adalah pergeseran fasa antara tegangan & arus. Harga efektif dapat dihitung dengan hukjum Ohm: V rms I rms  dimana: Z adalah impedansi Z
  11. 11. Rangkaian Satu Fasa Impedansi (dalam Ohms) adalah :  a) Resistansi (R)  b) Reaktansi Induktif XL  w L 1  c) Reaktansi Kapasitif XC  w C
  12. 12. Rangkaian Satu Fasa Impedansi dari sebuah  Perhitungan impedansi resistor dan induktor yang dihubungkan seri adalah : I a b XL VXL Z  R  X 2 2 V R VR Sudut fasanya : g X f  a tan R
  13. 13. Contoh soal1. Sebuah rangkaian RL seri, dengan tahanan R = 200 Ω dan reaktansi induktif XL = 150 Ω, dihubungkan dengan sumber tegangan bolak- balik V = 100 Volt,seperti pada Gambar 4.17. Hitunglah:a. Arus dalam rangkaian (i)b. Tegangan pada tahanan dan induktor. I Penyelesaian: R VRV XL VLGambar 4.17
  14. 14. Rangkaian Satu Fasa Arus generator mengalir  The load current and dari g ke a selama siklus voltages are in opposite positifnya. direction Arus dan tegangan a I b dalam arah yang sama. Ig L VL V Arus dalam siklus positif ILoad R mengalir dari b ke g. VR g
  15. 15. Rangkaian Satu FasaRangkaian “Induktif” Pergeseran fasa terjadi antara tegangan dan arus adalah “negatif”. >>>Arus tertinggal (lagging) terhadap tegangan. V(t) a I b 10 I(t) L VL 5 V f V( t ) R 0 VR I( t ) 5 g 10 0 60 120 180 240 300 360 t
  16. 16. Rangkaian Satu FasaRangkaian Kapasitif Pergeseran fasa terjadi antara tegangan dan arus adalah “positif”. >>>Arus mendahului (leading) terhadap tegangan 10 a I b v(t) 5 C Vc V( t ) i(t)V 0 I( t ) R VR 5 f g 10 0 60 120 180 240 300 360 t
  17. 17. Rangkaian Satu Fasa Ilustrasi arus kapasitif (leading) dan induktif (lagging). v(t) IL(t) lagging IC(t) leading -f f t
  18. 18. Rangkaian Satu FasaNotasi Komplek Perhitungan-2 teknik memerlukan informasi harga efektif (rms) dan pergeseran fasa tegangan dan arus. Fungsi waktu digunakan untruk analisa transient. Amplitudo(rms) dan sudut fasa dapat dihitung menggunakan notasi komplek. Tegangan, arus dan impedansi dinyatakan dalam fphasor komplek.
  19. 19. Rangkaian Satu FasaComplex NotationImpedance phasor: (resistance, capacitor, and inductance connected in series)Rectangular form: 1Z  R  jw L  ( )  R  j (X L - X C )  R  j X T jw C form: Z  Z e jfExponential Z X f Xwhere: Z  R  X 2 2 f  a tan ( ) R R
  20. 20. Single Phase CircuitReviewComplex NotationImpedance phasor: (resistance, capacitor, and inductance connected in parallel) 1 1 1Z    Y 1 1 1 1 1     jwC R jw L 1 R jw L jw CTwo impedances connected in parallel 1 Z1 Z 2 Z   1 1 Z1  Z 2  Z1 Z1
  21. 21. Rangkaian Satu FasaNotasi KomplekPhasor impedansi:Bentuk Polar:  Z cos f   j sin f  jfZ Z e Z X X f  a tan ( ) fZ  R  X 2 2 R RR  Z cos ( f ) X  Z sin ( f )
  22. 22. Rangkaian Satu FasaPerhitungan Daya.Daya sesaat, adalah hasil perkalian antara tegangansesaat v(t) dan arus sesaat i(t).Where:p ( t )  v(t) i(t)  2 V sin w t  2 I sin w t  f v (t)  2 V sin w t  i (t)  2 I sin w t  f 
  23. 23. Rangkaian Satu FasaBagian 1 Real PowerHarga RATA-RATA dari p(t) adalah REAL POWER. Daya inilah yangditransfer dari sumber ke beban. P  V I cos ( f )Bagian 2 adalah Reactive Power.Harga rata-rata reactive power adalah NOL (mengapa?):a). Selama siklus positif daya rekatif mengalir dari generator ke beban.b). Selama siklus negatif daya rekatif mengalir dari beban kegenerator. Q  V I sin ( f )
  24. 24. Rangkaian Satu FasaFungsi waktu Daya Sesaat Berosilasi dengan frekuensi dua kali frekuensi dasarnya. Kurva tergeser ke sumbu positif sehingga daerah dibawah kurva positif >kurva dibawah kurva negatif. Daya rata-rata yg ditransfer: 1 T P   p( t) dt T 0 Voltage Daya rata-rata Daya Sesaat t
  25. 25. Rangkaian Satu Fasa Daya Reaktif dan Daya Nyata untuk berbagai pergeseran fasa p(t) p(t)F= -5o F = -30o P P P [1-cos(2wt)] P [1-cos(2wt)] Q sin (2wt) Q sin (2wt) t t p(t)F = -60o p(t) F = -85o P P P [1-cos(2wt)] P [1-cos(2wt)] Q sin (2wt) Q sin (2wt) t t
  26. 26. Rangkaian Satu FasaDaya Komplek Notasi komplek dapat digunakan untuk menyatakan Daya. S  V I  P  jQ FAKTOR DAYA (p.f) didefinisikan sebagai : perbandingan antara Daya Nyata (P) dengan harga mutlak dari daya komplek (|S|). P pf cos φ  S
  27. 27. Rangkaian Tiga Fasa
  28. 28. Rangkaian Tiga FasaSistem dihubungankan Wye Titik netral di-tanahkan Va n Tegangan 3-fasa mempunyai magnitudo yg sama. a Vb n Perbedaan fasa antar tegangan Va b Vc a adalah 120°. n b Vc n Vb c c Van  V  0   V Vbn  V   120  Vcn  V   240 
  29. 29. Rangkaian Tiga Fasa IaSistem dihubungkan Wye Tegangan LINE to LINE berbeda dg tegangan FASA Va n Va b Vb n n Vab  Van - Vbn  3 Van   30  Ib Vc a Vc n Vbc  Vbn - Vcn  3 Vbn  - 90  Vb c Vca  Vcn - Van  3 V cn   150  Ic Besar Tegangan LINE to LINE adalah  tegangan FASA (rms)
  30. 30. Rangkaian Tiga FasaSistem Wye Berbeban Impedansi beban adalah Za, Zb, Zc Setiap sumber tegangan mensuplai Van Za ARUS LINE ke beban. a Ia Arus dinyatakan sebagai: Vbn Vab Zb V an V cn b V bn Ia Ib Ic n Ib Za Zc Vca Zb Vcn Vbc Zc c Pada sistem mengalir ARUS KE- Ic TANAH sebesar: I0 Ia  Ib  Ic Io
  31. 31. Rangkaian Tiga FasaSistem Wye Berbeban Jika BEBAN SETIMBANG (Za = Zb = Van Zc) maka: Za a Ia I0 Ia  Ib  Ic  0 Dlam hal ini rangkaian ekivalen satu fasa dapat digunakan (fasa a, sebagai contoh) Fasa b dan c di-”hilangkan” n Io
  32. 32. Rangkaian Tiga FasaSistem Terhubung Delta Sistem hanya punya satu macam tegangan, yakni LINE to LINE ( VLL ) Ia Za a a Sistem mempunyai dua arus : Iab Vab  Arus LINE Ib Zb b b  Arus FASA Vca I bc Vbc Arus FASA adalah: Ic c Zc c V ab V bc V bc Ica I ab  I bc  I bc  Z ab Z bc Z bc
  33. 33. Rangkaian Tiga FasaSistem Terhubung DeltaArus LINE : I a  I ab  I ca Ia a a I b  I bc  I ab Iab Ic  I ca  I bc Vab Zab Zca Pada beban setimbang: b Ibc Ica Vca Ib Vbc b Zbc c Ic Ia 3 I ab   30  c
  34. 34. Rangkaian 3-Fasa dengan Beban ImpedansiSumber 3-fasa 480 terhubung Wye dengan titik netral ditanahkanmensuplai impedansi 3-fasaZa = 70 + j 60, Zb = 43 - 60j, Zc = j 80 + 30 ohmBeban dihubungkan: 1. Wye, grounded (sistem 4-kawat) 2. Wye, ungrounded ( sistem 3-kawat) 3. Deltaa) Gambarkan rangkaiannya.b) Hitung: arus pada konfigurasi beban Wye, arus fasa Delta, arus lineDelta, arus sumber, Daya sumber (apparent, real and reactive powers),Faktor Daya.
  35. 35. Rangkaian Tiga FasaPerhitungan Daya 3-Fasa Daya 3-Fasa merupakan jumlahan dari daya 1-Fasa P  Pa  Pb  Pc Jika beban setimbang: P  3 P phase  3 V phase I phase cos f  Sistem Wye: V phase  V LN I phase  I L V LL  3 V LN P  3 V phase I phase cos f   3 V LL I L cos f  Sistem Delta: I  3 I phase V LL  V phase Line P  3 V phase I phase cos f   3 V LL I L cos f  f adalah beda fasa antara Vfasa dg Ifasa
  36. 36. Transformasi Y D

×