Rangkaian Listrik Tiga Fasa Seimbang

Tegangan yang kita peroleh dari sistem tiga fasa seimbang dihasilkan oleh generator sinkron.

Dalam kondisi seimbang, ketiga tegangan memiliki amplitudo yang sama. Tipe pertama adalah koneksi seimbang Y-Y.

Bahkan memiliki amplitudo yang sama, yang membuat sistem tiga fase memiliki tegangan tiga fase adalah karena perbedaan sudut fase.

Setiap tegangan memiliki perbedaan sudut fasa 120◦.

Ada empat jenis tegangan tiga fasa seimbang:

Koneksi Y-Y ( star-star) yang seimbang (yaitu, sumber terhubung-Y dengan beban terhubung-Y).
Koneksi Star-delta yang seimbang.
Koneksi delta-delta yang seimbang.
Koneksi delta-Y yang seimbang.

Koneksi Y Tiga Fase Seimbang

Kita mulai dengan sistem Y-Y karena setiap sistem tiga fase yang seimbang dapat direduksi menjadi sistem Y-Y yang setara.

Oleh karena itu, analisis sistem ini harus dianggap sebagai kunci untuk menyelesaikan semua sistem tiga fase seimbang.

Sistem Y-Y seimbang adalah sistem tiga fase dengan sumber terhubung Y seimbang dan beban terhubung Y seimbang.

Lihat sistem Y-Y empat-kawat seimbang pada Gambar.(1), di mana beban terhubung-Y terhubung ke sumber terhubung-Y.

Kita asumsikan beban seimbang sehingga impedansi beban sama.

Meskipun impedansi ZY adalah impedansi beban total per fase, ini juga dapat dianggap sebagai jumlah dari impedansi sumber ZS, impedansi saluran Zl, dan impedansi beban ZL untuk setiap fase, karena impedansi ini seri.

Seperti diilustrasikan pada Gambar.(1), ZS menunjukkan impedansi internal dari belitan fasa generator; Zl adalah impedansi saluran yang menghubungkan fase sumber dengan fase beban; ZL adalah impedansi setiap fase beban, dan Zn adalah impedansi saluran netral.

Jadi, secara umum

ZS dan Zl lebih kecil dibandingkan dengan ZL, sehingga dapat diasumsikan bahwa ZY = ZL jika tidak ada sumber atau impedansi saluran.

Bagaimanapun juga, dengan menyatukan impedansi, sistem Y-Y pada Gambar.(1) dapat disederhanakan seperti yang ditunjukkan pada Gambar.(2).

Gambar 1

Gambar 2

Dengan asumsi urutan positif, tegangan fasa (atau tegangan line-to-netral) adalah:

Tegangan line-to-line atau hanya tegangan saluran Vab, Vbc, dan Vca terkait dengan tegangan fasa.

Sebagai contoh soal rangkaian 3 fasa seimbang,

Demikian pula, kita dapat memperoleh

Jadi, besarnya tegangan saluran VL adalah 3 kali besar tegangan fasa Vp, atau

Dimana

Dan

Juga, tegangan saluran memimpin tegangan fase yang lain sebesar 30◦. Gambar.(3a) mengilustrasikan hal ini.

Gambar.(3a) juga menunjukkan cara menentukan Vab dari tegangan fasa, sedangkan Gambar.(3b) menunjukkan hal yang sama untuk tegangan tiga saluran.

Perhatikan bahwa Vab memimpin Vbc sebesar 120◦, dan Vbc memimpin Vca sebesar 120◦sehingga tegangan saluran berjumlah nol seperti halnya tegangan fasa.

Menerapkan KVL ke setiap fase pada Gambar. (2), kami memperoleh arus saluran sebagai

Kita dapat dengan mudah menyimpulkan bahwa arus saluran bertambah hingga nol,

Sehingga

Atau

yaitu, tegangan pada kabel netral adalah nol.

Garis netral dengan demikian dapat dihilangkan tanpa mempengaruhi sistem.

Bahkan, dalam transmisi daya jarak jauh, konduktor dalam digunakan dengan pembumian itu sendiri bertindak sebagai konduktor netral.

Untuk pemahaman yang lebih mudah, Anda lebih baik membaca tentang tegangan tiga fase yang seimbang terlebih dahulu.

Sistem tenaga yang dirancang dengan cara ini di rancang dengan baik di semua titik kritis untuk memastikan keselamatan.

Sedangkan arus saluran adalah arus di setiap saluran, arus fasa adalah arus di setiap fasa sumber atau beban.

Dalam sistem Y-Y, arus saluran sama dengan arus fasa. Kita menggunakan subskrip tunggal untuk arus saluran karena wajar dan konvensional untuk mengasumsikan bahwa arus saluran mengalir dari sumber ke beban.

Cara alternatif untuk menganalisis sistem Y-Y yang seimbang adalah dengan melakukannya berdasarkan "per fase".

Kita lihat satu fase, katakanlah fase a, dan analisis rangkaian ekivalen satu fase pada Gambar.(4). Analisis fase tunggal menghasilkan arus saluran Ia sebagai

Dari Ia, kita gunakan urutan fase untuk mendapatkan arus saluran lainnya. Jadi, selama sistem seimbang, kita hanya perlu menganalisis satu fase.

Kita dapat melakukan ini bahkan jika garis netral tidak ada, seperti pada sistem tiga kabel.

Contoh Koneksi Y-Y Seimbang

Untuk pemahaman yang lebih baik mari kita tinjau contoh soal rangkaian 3 fasa di bawah ini:

1. Hitung arus saluran dalam sistem Y-Y tiga kawat pada Gambar.(5).

Penyelesaian:

Sirkuit tiga fase pada Gambar. (5) seimbang; kita dapat menggantinya dengan rangkaian ekivalen satu fasa seperti pada Gambar.(4). Kita peroleh Ia dari analisis fase tunggal sebagai