BAB II EKSPERIMEN 2 RANGKAIAN TIGA FASA SERTA HUBUNGAN (BINTANG) DAN DELTA ( ) I. Tujuan Untuk mempelajari hubungan arus dan tegangan pada hubungan dan delta pada rangkaian tiga fasa. II. Alat dan Bahan 1. 2. 3. 4. 5. Papan (mount) BR-3 Papan NO-11 (sambungan transformator tiga fasa) Multimeter digital Kabel koneksi masukkan tiga fasa Kabel koneksi III. Dasar Teori 3.1 Konstruksi Dan Prinsip Kerja Transformator Tiga Fasa Sebuah transformator 3 fasa dapat diperoleh dari 3 buah transformator satu fasa atau unit 3 fasa. Jika suplai 3 fasa yang digunakan adalah V1,V2, dan V3 dan masing-masing menghasilkan fluks (φ1,φ2, dan φ3) yang masing-masing fluks beda fasa 120º, maka berdasarkan hukum faraday pada lilitan primer dan lilitan sekunder masing-masing akan menghasilkan ggl induksi dan masing-masing fasa juga berjarak 120º. 3.2 Transformator hubungan segitiga-bintang (delta-wye) Pada hubungan segitiga-bintang (delta-wye), tegangan yang melalui setiap lilitan primer adalah sama dengan tegangan line masukan. Tegangan saluran keluaran adalah sama dengan 1,73 kali tegangan sekunder yang melalui setiap transformator. Arus line pada phasa A, B dan C adalah 1,73 kali arus pada lilitan sekunder. Arus line pada fasa 1, 2 dan 3 adalah sama dengan arus pada lilitan sekunder.
Gambar 2.2.1 Hubungan Segitiga-Bintang (-wye) Hubungan delta-bintang menghasilkan beda fasa 30 antara tegangan saluran masukan dan saluran transmisi keluaran. Maka dari itu, tegangan line keluaran E12 adalah 30 mendahului tegangan line masukan EAB, seperti dapat dilihat dari diagram phasor. Jika saluran keluaran memasuki kelompok beban terisolasi, beda fasanya tidak masalah. Tetapi jika saluran dihubungkan paralel dengan saluran masukan dengan sumber lain, beda phasa 30 mungkin akan membuat hubungan paralel tidak memungkinkan, sekalipun jika saluran tegangannya sebaliknya identik.keuntungan penting dari hubungan bintang adalah bahwa akan menghasilkan banyak isolasi/penyekatan yang dihasilkan di dalam transformator. Lilitan HV (High Voltage/tegangan tinggi) telah diisolasi/dipisahkan hanya 1/1,73 atau 58% dari tegangan saluran
Gambar 2.2.2 Skema Diagram Hubungan -Bintang dan Diagram Phasor 3.3 Sambungan Transformator 3 Fasa Terdapat bermacam-macam kombinasi sambungan di dalam transformator 3 fasa. Kombinasi sambungan transformator tersebut dapat digunakan untuk memindahkan daya dari daya 3 fasa ke daya 3 fasa, dari tiga fasa ke enam fasa, dan sebagainya. Terdapat kombinasi sambungan transformator 3 fasa yaitu seperti tabel berikut: Tabel 2.2.1 Tabel Kombinasi Sambungan Transformator 3 Fasa Primer Sekunder Penulisan Bintang Bintang y Bintang Segitiga d Bintang Zig-zag z Segitiga Bintang Dy Segitiga Segitiga Dd Segitiga Zig-zag Dz Dari bermacam-macam variasi kombinasi sambungan seperti tersebut diatas, yang lazim digunakan sesuai dengan normalisasi pabrik (VDE 0532) adalah : Primer : sambungan bintang () dan segitiga ( ) Sekunder : sambungan bintang () dan segitiga ( ) dan liku-liku (Z)
Gambar 2.2.3 Hubungan Segitiga Primer - Sekunder Tinjauan masing-masing sambungan baik pada sisi primer maupun sisi sekunder adalah sebagai berikut: 3.3.1 Sambungan Bintang () Pada sambungan ini diperoleh persamaan : Vfasa(Vf) = Vline / (2.2.1) Ifasa (If) = I line (IL)...(2.2.2) Daya = VL*IL*..(2.2.3a) = 3 * Vf * If* cos Ѳ.... (2.2.3b) 3.3.2 Sambungan Segitiga ( ) Pada sambungan ini diperoleh persamaan : Vfasa(Vf) = Vline (VL)..(2.2.4) Arus fasa (If) = I line(il) * Daya = VL*IL*.....(2.2.5) *cos Ѳ.......(2.2.6a) = 3 * Vf * If * cos Ѳ.... (2.2.6b) IV. Langkah Percobaan Adapun langkah percobaan ini adalah sebagai berikut : 1. Pasang papan No-11 ke papan (mount). Pastikan saklar daya di bagian kiri bawah papan dalam kondisi mati (lihat pada Gambar 2. 3. 4.1). Konfigurasikan saklar primer dan sekunder ke delta. Pastikan pemutus sirkuit utama dalam kondisi mati. Hubungkan jalur Input ke terminal Input R, S, T pada papan NO-11.
Catatan : Selalu berhati-hati dengan tegangan tinggi! Ketahuilah aturan keselamatan sebelum menyentuh papan. 4. Hidupkan saklar daya dan ukur tegangan fase sekunder dan isi tabel 4.1. Atur voltmeter ke kisaran paling sedikit 300V. Tabel 2.2.2 Pengukuran Tegangan Fase. Input/Output konfigurasi Primer Sekunder Tegangan fase 5. Matikan saklar daya. Konfigurasi ulang sekunder ke. 6. Hidupkan saklar daya. Ukur tegangan fase dan isilah Tabel 4.1. Lanjutkan eksperimen untuk sisa kombinasi konfigurasi primer dan sekunder. Selalu ingat untuk matikan saklar daya sebelum 7. 8. membuat perubahan. Bandingkan hasilnya dengan nilai yang diberikan pada tabel 4.1. Konfigurasi kedua primer dan sekunder ke dan ukur tegangan antara U, V, dan W ke N (netral). Jelaskan mengapa tegangan dari fase ke netral bukanlah satu setengah dari fase ke fase tegangan.
Gambar 2.2.4 NO-11 Papan Rangpkaian Transformasi Tiga Fasa V. Data Hasil Percobaan
Tabel 2.2.3 Koneksi 3 Fasa Transformator (Primer) Pengukuran Primary INPUT/OUTPUT CONFIGURASI PRIMER SEKUNDER PHASE VOLTAGE 385,1 388,9 380,3 385,1 388,9 380,3 385,1 388,9 380,3 385,1 388,9 380,3 Tabel 2.2.4(a) Koneksi 3 Fasa Transformator (Sekunder) Pengukuran Secondary INPUT/OUTPUT CONFIGURASI PRIMER SEKUNDER PHASE VOLTAGE 367.5 357.9 668 639 623 384.3 385.4 377.7 219.5 223.2 219.9 Tabel 2.2.4(b) Koneksi 3 Fasa Transformator dengan Netral (Sekunder) Pengukuran Secondary INPUT/OUTPUT CONFIGURASI PRIMER SEKUNDER VI. Analisis Hasil Percobaan PHASE VOLTAGE U-N V-N W-N 219.8 223.5 219.1
Berdasarkan hasil pengukuran primer di dapat tegangan primer (Vp) antar fasa sebagai berikut : Tabel 2.2.5 Koneksi 3 Fasa Transformator (Primer) Pengukuran Primary INPUT/OUTPUT CONFIGURASI PRIMER SEKUNDER PHASE VOLTAGE 385.1 388.9 380.3 385.1 388.9 380.3 385.1 388.9 380.3 385.1 388.9 380.3 Sedangkan berdasarkan hasil pengukuran sekunder di dapat tegangan sekunder (Vs) antar fasa sebagai berikut : Tabel 2.2.6 Koneksi 3 Fasa Transformator (Sekunder) Pengukuran Secondary INPUT/OUTPUT CONFIGURASI PRIMER SEKUNDER PHASE VOLTAGE 367.5 357.9 668 639 623 384.3 385.4 377.7 219.5 223.2 219.9 Hubungan tegangan primer dan sekunder pada transformator 3 fasa dirangkum dalam tabel di bawah ini : Tabel 2.2.7 Hubungan Vs dan Vp Trafo 3 Fasa Primer 6.1 Sekunder Sambungan Tegangan sekunder (Vs) dengan Np/Ns = 1 Vs=Vp Vs= 1,732xVp Vs = Vp Vs = Vp / 1,732
6.1.1 Perhitungan Secara Teori Sesuai dengan teori, sambungan pada bagian primer dan sekunder transformator adalah Vs = Vp, sehingga besarnya tegangan sekunder antar fasa sama dengan tegangan primernya. 6.1.2 Tabel Perhitungan Secara Teori Tabel 2.2.8 Tabel Perhitungan Secara Teori Sambungan - Hubungan - Sekunder Phase voltage Vs = Vp 371 377 6.1.3 Tabel Perbandingan Secara Teori dan Pengukuran Tabel 2.2.9 Tabel Perbandingan Secara Teori dan Pengukuran Sambungan - Hubungan - Phase voltage Teori Vs =Vp Pengukuran Vs 371 377 367,5 357,9 6.1.4 Perhitungan Persentase Kesalahan Pada hasil pengukuran tersebut besarnya Vs antar fasa tidak sepenuhnya sama dengan Vp sehingga persentase kesalahan yang didapat adalah : 1. Fasa
Secara teori Vs = Vp maka Vs teori adalah Vp pengukuran dengan fasa yang bersesuaian. % Kesalahan = Phase voltage Pengukuran x 100 % = 371-367,5 x 100 % = 0,94 % 371 2. Fasa V- W Secara teori Vs = Vp maka Vs teori adalah Vp pengukuran dengan fasa yang bersesuaian, % Kesalahan = Phase voltage Pengukuran x 100 % = - x 100 % = 0 % 3. Fasa W U Secara teori Vs = Vp maka Vs teori adalah Vp pengukuran dengan fasa yang bersesuaian, % Kesalahan = Phase voltage Pengukuran x 100 % = 377-357,9 x 100 % = 5,06 % 377 6.1.5 Tabel Persentase Kesalahan Tabel 2.2.10 Tabel Persentase Kesalahan Sambungan - Hubungan - Teori Pengukuran Phase voltage Vs = Vp Vs 371 367,5 377 357,9 6.1.6 Analisa Grafik % Kesalahan 0,94% 0,00% 5,06%
Dari ketiga fasa dalam hubungan delta - delta tersebut dapat dirangkum phase voltage sekundernya dalam grafik berikut : Gambar 2.2.5 Grafik Hubungan Dari grafik diatas diketahui pada sambungan cenderung nilai Vp (Tegangan Primer) lebih besar dibandingkan nilai Vs (Tegangan Sekunder). Seharusnya pada sambungan delta delta besarnya tegangan primer sama dengan tegangan sekunder. 6.1.7 Kesimpulan Besarnya Vs (tegangan sekunder) pada sambungan - untuk berbagai fasa tegangan tidak sama dengan besarnya Vp (tegangan primer). Persentase kesalahan terbesar yaitu terjadi pada fasa W U yaitu 5.06 %. Hal ini bisa saja disebabkan saat proses menginduksikan arus dari primer menuju sekunder, terdapat tegangan yang hilang sehingga tegangan yang terukur pada Vs tidak sama dengan Vp.
6.2 Sambungan 6.2.1 Perhitungan Secara Teori Hubungan Vs dan Vp pada sambungan dirumuskan sebagai berikut : Vs = 1,732 x Vp Sehingga di dapat besar Vs pengukuran dan Vs teori serta persentase kesalahannya sebagai berikut : 1. Fasa U V Vs (teori) = 1,732 x 372 = 644,304 2. Fasa V - W Vs (teori) = 1,732 x = 656,428 3. Fasa W - U Vs (teori) = 1,732 x 377 = 652,964 6.2.2 Tabel Perhitungan Secara Teori Tabel 2.2.11 Tabel Perhitungan Secara Teori Sambungan - Hubungan - Phase voltage Teori Vs = 1,732xVp 644,304 656,428 652,964
6.2.3 Tabel Perbandingan Secara Teori dan Pengukuran Tabel 2.2.12 Tabel Perbandingan Secara Teori dan Pengukuran Sambungan - Hubungan - Teori Pengukuran Phase voltage Vs = Vs 1,732xVp 668 644,304 639 656,428 623 652,964 6.2.4 Perhitungan Persentase Kesalahan 1. Fasa U V % Kesalahan = Phase voltage Pengukuran x 100% = 644,304-668 x 100 % = 0,82 % 644,304 2. Fasa V - W % Kesalahan = Phase voltage Pengukuran x 100% = 656,428-639 x 100 % = 2,65 % 656,428 3.Fasa W - U % Kesalahan = Phase voltage Pengukuran x 100% = 652,964-623 x 100 % = 4,58 % 652,964
6.2.5 Tabel Persentase Kesalahan Tabel 2.2.13 Tabel Persentase Kesalahan Sambungan - Hubungan - Phase voltage Teori Vs = 1,732xVp 6.2.6 644,304 656,428 652,964 Pengukuran Vs 668 639 623 % Kesalahan 0,82% 2,65% 4,58% Analisa Grafik Dari ketiga fasa dalam hubungan delta - tersebut dapat dirangkum phase voltage sekundernya dalam grafik berikut : Gambar 2.2.6 Grafik Hubungan Pada sambungan nilai Vp (Tegangan Primer) hampir 1.5 kali lebih kecil dibandingkan nilai Vs (Tegangan Sekunder). Pada sambungan delta besarnya tegangan sekunder sama dengan 1.732 kali tegangan sekunder. Dari
grafik diatas dapat dilihat hasil secare teori yang di dapat lebih besar dibandingkan dengan hasil secara pengukuran. 6.2.7 Kesimpulan Persentase kesalahan terbesar yaitu terjadi pada fasa W U yaitu 4.58 %. Hal ini bisa saja disebabkan saat proses menginduksikan arus dari primer menuju sekunder, terdapat tegangan yang hilang sehingga tegangan yang terukur pada Vs tidak sama dengan 1.732 kali Vp. 6.3 Sambungan 6.3.1 Perhitungan Secara Teori Pada sambungan pada bagian primer dan sekunder transformator adalah Vs = Vp, sehingga besarnya tegangan sekunder antar fasa sama dengan tegangan primernya. 6.3.2 Tabel Perhitungan Secara Teori Tabel 2.2.14 Tabel Perhitngan Secara Teori Sambungan - Hubungan - Sekunder Phase voltage Vs = Vp 372 377 6.3.3 Tabel Perbandingan Secara Teori dan Pengukuran Tabel 2.2.15 Tabel Perbandingan Secara Teori dan Pengukuran Sambungan - Hubungan - Teori Phase Pengukuran Vs = voltage Vs Vp 384,3 372 385,4 377,7 377
6.3.4 Perhitungan Persentase Kesalahan Pada hasil pengukuran tersebut besarnya Vs antar fasa tidak sepenuhnya sama dengan Vp sehingga persentase kesalahan yang didapat adalah : 1. Fasa Secara teori Vs = Vp maka Vs teori adalah Vp pengukuran dengan fasa yang bersesuaian. % Kesalahan = Phase voltage Pengukuran x 100% = 372-384,3 x 100 % = 3,30 % 372 2. Fasa V - W Secara teori Vs = Vp maka Vs teori adalah Vp pengukuran dengan fasa yang bersesuaian. % Kesalahan = Phase voltage Pengukuran x 100% = - 385,4 x 100 % = 1,68% 3. Fasa W - U Secara teori Vs = Vp maka Vs teori adalah Vp pengukuran dengan fasa yang bersesuaian. % Kesalahan = Phase voltage Pengukuran x 100% = 377-377,7 x 100 % = 0,18 % 377
6.3.5 Tabel Persentase Kesalahan Tabel 2.2.16 Tabel Persentase Kesalahan Sambungan - Hubungan - Teori Pengukuran Phase voltage Vs = Vp Vs 366 372 371 370 377 6.3.6 % Kesalahan 3,30% 1,68% 0,18% Analisa Grafik Dari ketiga fasa dalam hubungan - tersebut dapat dirangkum phase voltage sekundernya dalam grafik berikut : Gambar 2.2.7 Grafik Hubungan Pada sambungan, secara teoritis nilai Vp (Tegangan Primer) sama dengan tegangan sekundernya. Namun dari gambar grafik di atas diketahui bahwa besarnya Vs secara teori lebih besar dibandingkan dengan Vs saat pengukuran.
6.3.7 Kesimpulan Persentase kesalahan terbesar yaitu terjadi pada fasa V W yaitu 3,30 %. Hal ini bisa saja disebabkan saat proses menginduksikan arus dari primer menuju sekunder, terdapat tegangan yang hilang sehingga tegangan yang terukur pada Vp tidak sama dengan Vs. 6.4 Sambungan 6.4.1 Perhitungan Secara Teori Hubungan Vs dan Vp pada sambungan dirumuskan sebagai berikut : Vs = Vp / 1,732 Sehingga di dapat besar Vs pengukuran dan Vs teori serta persentase kesalahannya sebagai berikut : 1. Fasa U - V Vs (teori) = Vp / 1,732 = 371 / 1,732 = 214,203233 2. Fasa V - W Vs (teori) = Vp / 1,732 = / 1,732 = 218,822171 3. Fasa W - U Vs (teori) = Vp / 1,732 = 377 / 1,732 = 217,667436
6.4.2 Tabel Perhitungan Secara Teori Tabel 2.2.17 Tabel Perhitungan Secara Teori Sambungan - Hubungan - Sekunder Phase voltage 6.4.3 Vs = Vp/1,732 214,203233 218,822171 217,667436 Tabel Perbandingan Secara Teori dan Pengukuran Tabel 2.2.18 Tabel Perbandingan Secara Teori dan Pengukuran Sambungan - Hubungan - Phase Teori Pengukuran voltage Vs = Vp/1,732 Vs 219,5 214,203233 223,2 218,822171 219,9 217,667436 6.4.4 Perhitungan Persentase Kesalahan 1.Fasa U - V % Kesalahan = Phase voltage Pengukuran x 100 % = 214,203233-219,5 x 100 % = 2,47 % 214,203233 2. Fasa V - W % Kesalahan = Phase voltage Pengukuran x 100 % = 218,822171-223,2 x 100 % = 2,00 % 218,822171
3. Fasa W - U % Kesalahan = Phase voltage Pengukuran x 100 % = 217,667436-219,9 x 100 % = 1,02 % 217,6674362 6.4.5 Tabel Persentase Kesalahan Tabel 2.2.19 Tabel Persentase Kesalahan Hubungan - Phase voltage 6.4.6 Hubungan - Teori Pengukuran Vs Vs = Vp/1.732 210 214,203233 211 218,822171 213 217,667436 % Kesalahan 2,47 % 2,00 % 1,02 % Analisa Grafik Dari ketiga fasa dalam hubungan - tersebut dapat dirangkum phase voltage sekundernya dalam grafik berikut : Gambar 2.2.8 Grafik Hubungan Pada sambungan, secara teoritis nilai Vs (Tegangan sekunder) sama dengan tegangan primernya dibagi dengan 1.732. Dari grafik diatas
diketahui bahwa besarnya Vs secara teori lebih besar dibandingkan Vs secara pengukuran. 6.4.7 Kesimpulan Persentase kesalahan terbesar yaitu terjadi pada fasa V W yaitu 2.47 %. Hal ini bisa saja disebabkan saat proses menginduksikan arus dari primer menuju sekunder, terdapat tegangan yang hilang sehingga tegangan yang terukur pada Vs tidak sama dengan Vs dibagi 1.732.
VII. Kesimpulan Dari hasil analisa tersebut didapat kesimpulan sebagai berikut : 1. Besarnya Vs (tegangan sekunder) pada sambungan - untuk berbagai fasa tegangan tidak sama dengan besarnya Vp (tegangan primer). Persentase kesalahan terbesar yaitu terjadi pada fasa W U yaitu 6.631%. Hal ini bisa saja disebabkan saat proses menginduksikan arus dari primer menuju sekunder, terdapat tegangan yang hilang sehingga tegangan yang terukur pada Vs tidak sama dengan Vp. Dapat juga disebabkan ketidakakuratan alat ukur dalam menunjukkan hasil pengukuran. 2. Pada sambungan, besarnya Vs hampir 1.732 kali Vp. Namun pada hasil pengukuran besarnya Vs kurang lebih hanya 1.5 kali Vp. Persentase kesalahan terbesar yaitu terjadi pada fasa W U yaitu 5.66 %. Hal ini bisa saja disebabkan saat proses menginduksikan arus dari primer menuju sekunder, terdapat tegangan yang hilang sehingga tegangan yang terukur pada Vs tidak sama dengan 1.732 kali Vp. Dapat juga disebabkan ketidakakuratan alat ukur dalam menunjukkan hasil pengukuran. 3. Pada sambungan, besarnya Vs sama dengan besarnya Vp. Namun berdasarkan hasil pengukuran, besarnya Vs tidak sama dengan Vp. Persentase kesalahan terbesar yaitu terjadi pada fasa V W yaitu 2.11 %. Hal ini bisa saja disebabkan saat proses menginduksikan arus dari primer menuju sekunder, terdapat tegangan yang hilang sehingga tegangan yang terukur pada Vp tidak sama dengan Vs. Dapat juga disebabkan ketidak akuratan alat ukur dalam menunjukkan hasil pengukuran. 4. Pada sambungan, besarnya Vs adalah Vp/1.732. Persentase kesalahan terbesar yaitu terjadi pada fasa V W yaitu 3.57 %. Hal ini bisa saja disebabkan saat proses menginduksikan arus dari primer menuju sekunder, terdapat tegangan yang hilang
sehingga tegangan yang terukur pada Vs tidak sama dengan Vs dibagi 1.732.