rangkaian satu fasa & tiga fasa

7/17/2019 Rangkaian Satu Fasa & Tiga Fasa

http://slidepdf.com/reader/full/rangkaian-satu-fasa-tiga-fasa 1/38

Single & Three PhaseCircuits

and Unit systemRangkaian Satu Fasa & Tiga Fasa, dan sistem Unit

Dosen : Ir. Sjamsjul Anam, MT.



Rangkaian Satu Fasa



Rangkaian Satu Fasa

Komponen rangkaian satu fasa:

>Sumber tegangan atau arus

>Impedansi (resistansi, induktansi,kapasitansi)

>Komponen dihubungkan seri atau

paralel.

R

LV

a b

g

VL

VR

I

0 60 120 180 240 300 36010

0

10

!

Vo

"eg

# $t%



• Sumber tegangan meng&asi'kan ge'ombang sinus :

"imana: Vrms a"a'a& &arga efektif sumber tegangan

ω a"a'a& frekuensi su"ut fungsi sinus $ra"(se)%

f a"a'a& frekuens* $60 +, "i -S./ 0 +, "i ropa%

! a"a'a& perio"e ge'ombang sinus $se)on"s%

• +arga un)ak $maksimum% tegangan a"a'a&

%$sin%$ tV2tvrms

ω

rms0V2V

! "

# $ rad%se&

"

2 $ 2 ===

π π ω

Rangkaian Satu Fasa



+arga efektif "apat "i&itung

• .ra& tegangan "iper'i&atkan o'e& pana&"ari g ke a +a'

ini berarti se'ama sik'us positifn*a/ potensia' a 'ebi&besar "aripa"a g

∫

"

0

2

rmsdtv(t)

"

# V

R

V

a b

g

V)

VR

I

Rangkaian Satu Fasa



• .rus *ang menga'ir 5uga sinusoi"a'

"imana: I rms a"a'a& &arga efektif arus

φ a"a'a& pergeseran fasa antara tegangan arus

• +arga efektif "apat "i&itung "engan&uk5um 7&m:

"imana: a"a'a& impe"ansi

%$sin%t$rms

φ ' I2i t

V I rms

rms

Rangkaian Satu Fasa



• Impe"ansi $"a'am 7&ms% a"a'a& :

a% Resistansi $R%

b% Reaktansi In"uktif

)% Reaktansi Kapasitif

*+* ω =

,

# +

, ω =

Rangkaian Satu Fasa



• Impe"ansi "ari sebua&

resistor "an in"uktor

*ang "i&ubungkan seri

a"a'a& :

• Su"ut fasan*a :

• -erhitungan impedansi

R

9L

V

a b

g

V9L

VR

I

φ = a+

tan

22 +. +=

Rangkaian Satu Fasa



• .rus generator menga'ir

"ari g ke a se'ama sik'us

positifn*a

• .rus "an tegangan

"a'am ara& *ang sama

• .rus "a'am sik'us positif

menga'ir "ari b ke g

• !&e 'oa" )urrent an"

#o'tages are in opposite

"ire)tion

V

a b

g

VL

VR

I

R

LIg

ILoa"

Rangkaian Satu Fasa



Rangkaian In"uktif;

• -ergeseran $asa ter/adi antara tegangan dan arus adalah negati$1.

• >>>rus tertinggal (lagging) terhadap tegangan.

R

L

V

a b

g

VL

VR

IV(t)

I(t)

φ

0 30 #20 #40 250 600 630#0

7

0

7

#0

V( )t

I( )t

t

Rangkaian Satu Fasa



Rangkaian Kapasitif

• -ergeseran $asa ter/adi antara tegangan dan arus adalah positi$1.

• >>>rus mendahului (leading) terhadap tegangan

t

R

V

a b

g

V)

VR

Iv(t)

i(t)

φ

0 30 #20 #40 250 600 630#0

7

0

7

#0

V( )t

I( )t

Rangkaian Satu Fasa



• I'ustrasi arus kapasitif $'ea"ing% "an in"uktif

$'agging%

t

#$t% IL$t% 'agging I$t% 'ea"ing

-φφ

Rangkaian Satu Fasa



<otasi Komp'ek

• er&itungan=2 teknik memer'ukan informasi &arga

efektif $rms% "an pergeseran fasa tegangan "an arus • Fungsi >aktu "igunakan untruk ana'isa transient

• .mp'itu"o$rms% "an su"ut fasa "apat "i&itungmenggunakan notasi komp'ek

• !egangan/ arus "an impe"ansi "in*atakan "a'amfp&asor komp'ek

Rangkaian Satu Fasa



omp'e? <otation

Impe"an)e p&asor: $resistan)e/ )apa)itor/ an" in"u)tan)e

)onne)te" in series%

Re)tangu'ar form:

?ponentia' form:

>&ere: R

9

φ

+ / )+'(+ / ) /

#(* / "* +=+=++=ω

ω

e /φ 8

22 +. +=8 ). +(tana=φ

Rangkaian Satu Fasa



Sing'e &ase ir)uitRe#ie>

omp'e? <otation

Impe"an)e p&asor: $resistan)e/ )apa)itor/ an"in"u)tan)e )onne)te" in para''e'%

!>o impe"an)es )onne)te" in para''e'

/* /

#

##

/

#

#

* /

#

###

ω

ω

+

=

ω

+

ω

+

=

@

2#

2#

##

##

#

+

=

+

=



<otasi Komp'ek

&asor impe"ansi:

Aentuk o'ar:

R

9φ

] &osφ

φ sin 58e8 5

22 +. +=8 %tan.

+(a

%8 (sin+ φ%8 (&os.

φ

Rangkaian Satu Fasa



er&itungan Ba*a

Ba*a sesaat/ a"a'a& &asi' perka'ian anatara tegangan sesaat

#$t% "an arus sesaat i$t%

C&ere:

t I 2tV 2i(t) v(t)t pφsinsin%$

tV 2tvω

sin%$ t I 2tiφsin%$

Rangkaian Satu Fasa



•Aagian 1 Rea' o>er

+arga R.!.=R.!. "ari p$t% a"a'a& R.L 7CR Ba*a ini'a& *ang

"itransfer "ari sumber ke bebean

•Aagian 2 a"a'a& Rea)ti#e o>er

+arga rata=rata rea)ti#e po>er a"a'a& <7L $mengapaD%:

a% Se'ama sik'us positif "a*a rekatif menga'ir "ari generator ke beban

b% Se'ama sik'us negatif "a*a rekatif menga'ir "ari bebean ke generator

)( &os IV - φ

)(sinIV 8 φ

Rangkaian Satu Fasa



Fungsi >aktu Ba*a Sesaat• Aerosi'asi "engan frekuensi "ua ka'i frekuensi "asarn*a

• Kur#a tergeser ke sumbu positif se&ingga "aera& "iba>a& kur#a

positif Ekur#a "iba>a& kur#a negatif

• Ba*a rata=rata *g "itransfer: -"

p t dt"

= ∫ #

0

( )

t

Vo'tage Ba*a SesaatBa*a rata=rata

Rangkaian Satu Fasa



tt

t t

Ba*a Reaktif "an Ba*a <*ata untuk berbagai pergeseran fasa

Φ =oΦ =30o

Φ =60oΦ =8o

8 sin (2ωt) - 9#'&os(2ωt):

p(t)

-

8 sin (2ωt)- 9#'&os(2ωt):

p(t)

-

8 sin (2ωt)- 9#'&os(2ωt):

p(t)

-

8 sin (2ωt)

- 9#'&os(2ωt):

p(t)

-

Rangkaian Satu Fasa



Ba*a Komp'ek • <otasi komp'ek "apat "igunakan untuk men*atakan Ba*a

• F.K!7R B.@. $pf% "i"efinisikan sebagai : perban"ingan antara Ba*a

<*ata $% "engan &arga mut'ak "ari "a*a komp'ek $GSG%

8- 5 IV S ±==

( )S P φ pf ==&os

Rangkaian Satu Fasa



Rangkaian !iga Fasa



Rangkaian !iga Fasa

Sistem "i&ubungankan C*e

• "itik netral di'tanahkan

• "egangan 6'$asa mempun;ai

magnitudo ;g sama.

• -erbedaan $asa antar tegangan

adalah #20<.

V b n

V& n

Va n

Va b

V b &

V& a

&

b

a

n

V0V =anV

#20V °−∠=bnV

250V °−∠=)nV



Sistem "i&ubungkan C*e

• "egangan *I= to *I= berbedadg tegangan ?S

Ia

Va n

V b n

V& n

n V& a

Va b

V b &

I b

I&

60V6an

+∠== bnanab V=VV

@0'6 ∠== bn)nbnb) VV=VV

#706 +∠== )nan)n)a VV=VV

Rangkaian !iga Fasa

Aesar "egangan *I= to *I= adalah √3 tegangan ?S

(rms)



Sistem C*e Aerbeban

• Impe"ansi beban a"a'a& a/ b/ )

• Setiap sumber tegangan mensup'ai.R-S LI< ke beban

• .rus "in*atakan sebagai:

• a"a sistem menga'ir .R-S K=!.<.+ sebesar:

Vab

Vb)

b

)

Ib

I)

Io

a

b

)

Van

a

b

)

a

Ia

Vbn

V)n

a

b

)

V)a

n

a

ana

8

VI =

b

bnb

8

VI =

)

)n)

8

VI =

)ba0 IIII ++=

Rangkaian !iga Fasa



Sistem C*e Aerbeban

• Hika AA.< S!IA.<J $a b

)% maka:

• B'am &a' ini rangkaian eki#a'en satufasa "apat "igunakan $fasa a/ sebagai)onto&%

• Fasa b "an ) "i=;&i'angkan;

Io

a

Van

aa

Ia

a

n

0=++= )ba0 IIII

Rangkaian !iga Fasa



Sistem !er&ubung Be'ta

• Sistem &an*a pun*a satu ma)amtegangan/ *akni LI< to LI<$ V

LL %

• Sistem mempun*ai "ua arus :

.rus LI<

.rus F.S.

• .rus F.S. a"a'a&:

V)a

a

b

)

b

Ia

I b

a

I ) )

a

b

Vab

Vb)

)I)a

Iab

I b)

ab

abab

8

VI =

b)

b)

b)

8

VI =

b)

b)

b)

8

VI =

Rangkaian !iga Fasa



Sistem !er&ubung Be'ta

.rus LI< :

• a"a beban setimbang:

Ia

Ib

I)

a

V)a

Vab

Vb)

)

b

a

b)b

)aab

Iab

IcaIbc

)

)aaba III

abb)b III

b))a) III

606 −∠=aba

I I

Rangkaian !iga Fasa



Rangkaian 3=Fasa "engan Aeban

Impe"ansi

Sumber 6'$asa 540 terhubung B;e dengan titik netral ditanahkan mensuplaiimpedansi 6'$asaa C D0 E / 30, b C 56 ' 30/, & C / 40 E 60 ohm

Aeban dihubungkanF#. B;e, grounded (sistem 5'kaGat)2. B;e, ungrounded ( sistem 6'kaGat)6. Helta

a) ambarkan rangkaiann;a. b) itungF arus pada kon$igurasi beban B;e, arus $asa Helta, arus line Helta,arus sumber, Ha;a sumber (apparent, real and rea&tive poGers), ?aktor Ha;a.



er&itungan Ba*a 3=Fasa

• Ba*a 3=Fasa merupakan 5um'a&an "ari "a*a 1=Fasa

• Hika beban setimbang:

• Sistem C*e:

• Sistem Be'ta:

)ba 2222 ++=

( )φ )osIV3232 p&asep&asep&ase ==

L<LLLp&aseL<p&ase V3V IIVV ===

( ) ( )φ φ )osIV3)osIV32 LLLp&asep&ase ==

p&aseLLp&aseLine VV I3I ==

( ) ( )φ φ )osIV3)osIV32 LLLp&asep&ase ==

Rangkaian !iga Fasa

φ a d a l a h b e d a

$ a s a a n t a r a V

$ a s a d gI $ a s a



-engukuran Ha;a

• -ada sistem 5'kaGat, da;a

n;ata (-) diukur dengan tiga

buah Gatt'meter #'$asa.

• Halam sistem 6'kaGat, da;a

n;ata diukur dengan dua buah

Gatt'meter #'$asa. Batt'meter

disuplai oleh tegangan *I= to*I=.

Loa" Catt meter 1

Cattmeter 2

"otal da;a adalah pen/umlahan dari

pemba&aan dua Gatt'meter.

Rangkaian !iga Fasa



Sistem er=unit

• Ba'am o>er engineering sistem satuan sering "in*atakan "a'am prosentase"ari suatu A.S +arga $o&ms/ amperes/ #o't/ >atts/ et)% "ibagi "g A.S=

n*a "an "in*atakan sebagai ni'ai antara 00 s(" 10 Sistem ini "isebut

sebagai er=unit;$pu%

base

rea'

pu V

V

V =

base

rea'pu

8

8 8 =

base

rea'

pu S

S

S =

base

rea'pu

I

I I =



enurunan er=unit $pu%

@ang "i5a"ikan A.S a"a'a& rating tegangan $V% "an "a*a komp'ek $S%

rate"

rate"2

rate"

rate"base

S

V

I

V 8 == rate"rate"rate" VIS karena =

Sistem er=unit



enurunan er=unit $pu%

• Impe"ansi per=unit $ pu% sama "engan rasio impe"ansi "'m 7+ $ o&m% "animpe"ansi A.S $base%

• -ntuk mengkon#ersi impe"ansi "ari per=unit ke &arga SA<.R<@.

$ o&m %

=

rate"2

rate"o&m

base

o&mpu

V

S8

8

8 8

=

rate"

rate"2

pubasepuo&mSV8888

Sistem er=unit



onto&

Jenerator 3=Fasa mensup'ai beban me'a'ui sebua& transformator Bata

sistem sbb :

Jenerator: 40 V. 2 kV 9gen 8

!ransformer: 00 V. 2 kV (120 kV 9tr 13

• +itung &arga sebenarn*a; reaktansi generator "an transformator

• Jambar "iagram impe"ansi $"'m o&m%

• +itung arus "i 5aringan 5ika pa"a termina' primer transformator

ter5a"i &ubung singkat !egangan generator pa"a saat ter5a"i

&ubung singkat a"a'a& 30 kV

Sistem er=unit



ertan*aan :

1% engapa sistem 3=Fasa ban*ak "igunakanD

2% Aerapa ka>at 'istrik *ang masuk ke ruma&=ruma& .n"aDAerapaka& tegangann*aD

3% Ha"i/ ruma& .n"a memakai sistem 1=Fasa atau 3=FasaD

4% engapa titik netra' "ari sistem "iketana&kanD

% engapa stop=kontak *ang a"a "iruma& .n"a mempun*ai tigatermina'()o'okanD .pa sa5aka& tiga termina' tsbD

rangkaian satu fasa & tiga fasa

Documents