Analisis Rangkaian Listrik di Kawasan Fasor 2 Sudaryatno

  • Slides: 45
Download presentation
Analisis Rangkaian Listrik di Kawasan Fasor #2 Sudaryatno Sudirham

Analisis Rangkaian Listrik di Kawasan Fasor #2 Sudaryatno Sudirham

Isi Pelajaran #2 Ø Analisis Daya Ø Penyediaan Daya dan Perbaikan Faktor Daya Ø

Isi Pelajaran #2 Ø Analisis Daya Ø Penyediaan Daya dan Perbaikan Faktor Daya Ø Sistem Tiga Fasa Seimbang

Analisis Daya

Analisis Daya

Tinjauan di Kawasan Waktu Tinjauan Daya di Kawasan Waktu Nilai rata-rata = Vrms. Irmscos

Tinjauan di Kawasan Waktu Tinjauan Daya di Kawasan Waktu Nilai rata-rata = Vrms. Irmscos Komponen ini memberikan alih energi netto; disebut daya nyata: P Nilai rata-rata =0 pb t Komponen ini tidak memberikan alih energi netto; disebut daya reaktif: Q

Tinjauan Daya di Kawasan Fasor Tegangan, arus, di kawasan fasor: besaran kompleks Daya Kompleks

Tinjauan Daya di Kawasan Fasor Tegangan, arus, di kawasan fasor: besaran kompleks Daya Kompleks : Im j. Q P Re Segitiga daya

Faktor Daya dan Segitiga Daya I* Im Im V Re I (leading) V I*

Faktor Daya dan Segitiga Daya I* Im Im V Re I (leading) V I* Re j. Q P Faktor daya lagging I (lagging) Im S =VI* Im P Re Re j. Q S =VI* Faktor daya leading

Daya Kompleks dan Impedansi Beban

Daya Kompleks dan Impedansi Beban

Contoh I A seksi sumber seksi beban B

Contoh I A seksi sumber seksi beban B

Alih Daya Dalam rangkaian linier dengan arus bolak-balik keadaan mantap, jumlah daya kompleks yang

Alih Daya Dalam rangkaian linier dengan arus bolak-balik keadaan mantap, jumlah daya kompleks yang diberikan oleh sumber bebas, sama dengan jumlah daya kompleks yang diserap oleh elemen-elemen dalam rangkaian

Contoh A I 1 = 0, 1 0 o A V=10 90 o. V

Contoh A I 1 = 0, 1 0 o A V=10 90 o. V B I 2 j 50 I 4 I 3 j 100 C I 5 50 Berapa daya yang diberikan oleh masing -masing sumber dan berapa diserap R = 50 ?

Alih Daya Maksimum Dengan Cara Penyesuaian Impedansi A + ZT = RT + j.

Alih Daya Maksimum Dengan Cara Penyesuaian Impedansi A + ZT = RT + j. XT VT ZB = RB + j. XB B

Contoh A + 50 10 0 o j 100 V j 50 25 +

Contoh A + 50 10 0 o j 100 V j 50 25 + j 75 B

Alih Daya Maksimum Dengan Cara Sisipan Transformator impedansi yang terlihat di sisi primer +

Alih Daya Maksimum Dengan Cara Sisipan Transformator impedansi yang terlihat di sisi primer + ZT ZB VT N 1 N 2

Contoh + 50 j 100 10 0 o V Dari contoh sebelumnya: A 25

Contoh + 50 j 100 10 0 o V Dari contoh sebelumnya: A 25 + j 60 j 50 B Seandainya diusahakan Tidak ada peningkatan alih daya ke beban.

Rangkuman Mengenai Fasor adalah pernyataan sinyal sinus yang fungsi waktu ke dalam besaran kompleks,

Rangkuman Mengenai Fasor adalah pernyataan sinyal sinus yang fungsi waktu ke dalam besaran kompleks, melalui relasi Euler. Dengan menyatakan sinyal sinus tidak lagi sebagai fungsi waktu, maka pernyataan elemen rangkaian harus disesuaikan. Dengan sinyal sinus sebagai fungsi t elemen-elemen rangkaian adalah R, L, C. Dengan sinyal sinus sebagai fasor elemen-elemen rangkaian menjadi impedansi elemen R, j L, 1/j C. Impedansi bukanlah besaran fisis melainkan suatu konsep dalam analisis. Besaran fisisnya tetaplah R = l/A, dan C = A/d Dengan menyatakan sinyal sinus dalam fasor dan elemen-elemen dalam inpedansinya, maka hubungan arus-tegangan pada elemen menjadi hubungan fasor arus - fasor tegangan pada impedansi elemen. Hubungan fasor arus dan fasor tegangan pada impedansi elemen merupakan hubungan linier.

Rangkuman (lanjutan) Dengan menyatakan arus dan tegangan menjadi fasor arus dan fasor tegangan yang

Rangkuman (lanjutan) Dengan menyatakan arus dan tegangan menjadi fasor arus dan fasor tegangan yang merupakan besaran kompleks maka daya juga menjadi daya kompleks yang didefinisikan sebagai S = V I*. Besaran-besaran kompleks dapat digambarkan di bidang kompleks sehingga kita mempunyai digram fasor untuk arus dan tegangan serta segitiga daya untuk daya. Hukum-hukum rangkaian, kaidah-kaidah rangkaian, serta metoda analisis yang berlaku di kawasan waktu, dapat diterapkan pada rangkaian impedansi yang tidak lain adalah transformasi rangkaian ke kawasan fasor. Sesuai dengan asal-muasal konsep fasor, maka analisis fasor dapat diterapkan hanya untuk sinyal sinus keadaan mantap.

Penyediaan Daya

Penyediaan Daya

Transformator Dalam penyaluran daya listrik banyak digunakan transformator berkapasitas besar dan juga bertegangan tinggi.

Transformator Dalam penyaluran daya listrik banyak digunakan transformator berkapasitas besar dan juga bertegangan tinggi. Dengan transformator tegangan tinggi, penyaluran daya listrik dapat dilakukan dalam jarak jauh dan susut daya pada jaringan dapat ditekan. Di jaringan distribusi listrik banyak digunakan transformator penurun tegangan, dari tegangan menengah 20 k. V menjadi 380 V untuk distribusi ke rumah-rumah dan kantor-kantor pada tegangan 220 V. Transformator daya tersebut pada umumnya merupakan transformator tiga fasa; namun kita akan melihat transformator satu fasa lebih dulu

Transformator Dua Belitan Tak Berbeban If Vs + Belitan primer: + E 1 N

Transformator Dua Belitan Tak Berbeban If Vs + Belitan primer: + E 1 N 1 N 2 + E 2 Belitan sekunder: I 2 = 0

Transformator dua belitan tak berbeban If + E 1 + Vs Ic I N

Transformator dua belitan tak berbeban If + E 1 + Vs Ic I N 1 N 2 Fasor E 1 sefasa dengan E 2 karena diinduksikan oleh fluksi yang sama. E 1=E 2 If R 1 If + E 2 V 1 rasio transformasi a = 1, resistansi belitan primer R 1 Arus magnetisasi If dapat dipandang sebagai terdiri dari dua komponen yaitu I (90 o dibelakang E 1) yang menimbulkan dan IC (sefasa dengan E 1) yang mengatasi rugi-rugi inti. Resistansi belitan R 1 dalam diagram fasor ini muncul sebagai tegangan jatuh If. R 1.

Fluksi Bocor di Belitan Primer If Vs l 1 Ic E 2 I Mengatasi

Fluksi Bocor di Belitan Primer If Vs l 1 Ic E 2 I Mengatasi rugi-rugi inti V 1 l If E 1=E 2 If. R 1 ada fluksi bocor di belitan primer j. If. Xl Representasi fluksi bocor di belitan primer

Transformator Berbeban I 1 V 1 l 1 l 2 I 2 V 2

Transformator Berbeban I 1 V 1 l 1 l 2 I 2 V 2 R B V 1 E 2 If I 2 I’ 2 I 1 j. I 2 X 2 E 1 V 2 I 2 R 2 beban resistif , a > 1 I 1 R 1 j. I 1 X 1

Rangkaian Ekivalen Transformator I 2 I 1 R 1 j. X 1 V 1

Rangkaian Ekivalen Transformator I 2 I 1 R 1 j. X 1 V 1 If E 1 R c Ic j. X 2 R 2 j. Xc B V 2=a. V 2 I 2 I 1 V 1 R 2 I R 1 j. X 1 E 1 Z If I 2 , R 2 , dan X 2 adalah arus, resistansi, dan reaktansi sekunder yang dilihat dari sisi primer

Rangkaian Ekivalen yang Disederhanakan Arus magnetisasi hanya sekitar 2 sampai 5 persen dari arus

Rangkaian Ekivalen yang Disederhanakan Arus magnetisasi hanya sekitar 2 sampai 5 persen dari arus beban penuh Jika If diabaikan terhadap I 1 kesalahan yang terjadi dapat dianggap cukup kecil I 1=I 2 Re = R 1+R 2 j. Xe =j(X 1+ X 2) B V 1 V 2 I 2 Re j. I 2 Xe V 2

Contoh Penyediaan Daya 380 V rms 10 k. W f. d. 0, 8 lagging

Contoh Penyediaan Daya 380 V rms 10 k. W f. d. 0, 8 lagging 8 k. W f. d. 0, 75 lagging Impedansi saluran diabaikan Faktor daya total tidak cukup baik

Perbaikan Faktor Daya Perbaikan faktor daya dilakukan pada beban induktif dengan menambahkan kapasitor yang

Perbaikan Faktor Daya Perbaikan faktor daya dilakukan pada beban induktif dengan menambahkan kapasitor yang diparalel dengan beban, sehingga daya reaktif yang harus diberikan oleh sumber menurun tetapi daya rata-rata yang diperlukan beban tetap dipenuhi Im k. VA beban tanpa kapasitor paralel dengan beban k. VA beban dengan kapasitor | |S |S 1| j. Q kapasitor j. Q beban (induktif) Re P beban Daya yang harus diberikan oleh sumber kepada beban turun dari |S| menjadi |S 1|.

Contoh 380 V rms 50 Hz S 12 C P 12 j. Q 12

Contoh 380 V rms 50 Hz S 12 C P 12 j. Q 12 -j. Q 12 C C diinginkan 10 k. W f. d. 0, 8 lagging 8 k. W f. d. 0, 75 lagging

Diagram Satu Garis

Diagram Satu Garis

Contoh | V | = 380 V rms Vs 0, 2 + j 2

Contoh | V | = 380 V rms Vs 0, 2 + j 2 beban 1 10 k. W cos = 1 beban 2 8 k. W cos = 1

Sistem Tiga Fasa Seimbang

Sistem Tiga Fasa Seimbang

Sumber Satu Fasa dan Tiga Fasa vs(t) u Vs R 1/j C j L

Sumber Satu Fasa dan Tiga Fasa vs(t) u Vs R 1/j C j L s Sebuah kumparan dipengaruhi oleh medan magnet yang berputar dengan kecepatan perputaran konstan Tegangan imbas yang muncul di kumparan memberikan sumber tegangan bolak-balik, sebesar Vs C vs(t) u N s vs(t) VBN vs(t) Tiga kumparan dengan posisi yang berbeda 120 o satu sama lain berada dalam medan magnet yang berputar dengan kecepatan perputaran konstan VCN A VAN B Tegangan imbas di masing-masing kumparan memberikan sumber tegangan bolak-balik. Dengan hubungan tertentu dari tiga kumparan tersebut diperoleh sumber tegangan tiga fasa

Referensi Sinyal Dalam pekerjaan analisis rangkaian kita memerlukan referensi sinyal. Oleh karena itu tegangan

Referensi Sinyal Dalam pekerjaan analisis rangkaian kita memerlukan referensi sinyal. Oleh karena itu tegangan bolak balik kita gambarkan dengan tetap menyertakan referensi sinyal Untuk sumber tiga fasa, referensi sinyal tegangan adalah sebagai berikut besar tegangan fasa ke netral dituliskan pula sebagai Vfn atau Vf A, B, C : titik fasa C VAN , VBN , VCN VBN + VCN N + VAN + A VAB , VBC , VCA dituliskan pula sebagai B N : titik netral Simbol sumber tiga fasa: besar tegangan antar fasa adalah Vff

Diagram Fasor Sumber Tiga Fasa Im VCN C VBN + VCN N + VAN

Diagram Fasor Sumber Tiga Fasa Im VCN C VBN + VCN N + VAN + B Sumber terhubung Y Keadaan Seimbang |VAN| = |VBN| = |VCN| Diagram fasor tegangan 120 o A 120 o VAN VBN VAN = |VAN| 0 o VBN = |VAN| -120 o VCN = |VAN| -240 o Re

Sumber Tiga Fasa dan Saluran ke Beban C Tegangan fasa-netral VBN + VCN N

Sumber Tiga Fasa dan Saluran ke Beban C Tegangan fasa-netral VBN + VCN N + + VBC A VAN VCA IC IA VAB B Sumber Tiga Fasa Terhubung Y Saluran ke beban IB Tegangan fasa-fasa Arus saluran

Hubungan Fasor-Fasor Tegangan Im VCA Tegangan fasa-fasa: VBN VCN 30 o Tegangan Fasa-netral VAN

Hubungan Fasor-Fasor Tegangan Im VCA Tegangan fasa-fasa: VBN VCN 30 o Tegangan Fasa-netral VAN 120 o VBN 30 o VBC Dalam keadaan seimbang: VAB Re

Arus Saluran dan Arus Fasa Arus saluran IC C + VBN N + IA

Arus Saluran dan Arus Fasa Arus saluran IC C + VBN N + IA VCN + C Arus fasa A N VAN B B Sumber terhubung Y IB Beban terhubung Y Arus di penghantar netral dalam keadaan seimbang bernilai nol C A A B Arus fasa Beban terhubung Δ

*Beban Tiga Fasa

*Beban Tiga Fasa

Beban Terhubung Y IB B Z IA Z N A IN C IC VCN

Beban Terhubung Y IB B Z IA Z N A IN C IC VCN Z Im Keadaan seimbang IC IB VBN V AN IA Re referensi

Contoh IB B Z IA IN Z=4+j 3 Z N A VAN referensi Z

Contoh IB B Z IA IN Z=4+j 3 Z N A VAN referensi Z C IC VCN Vff = 380 V (rms) IC Im Re IB VBN IA VAN

Beban Terhubung IB IA A Z B Z ICA Z IBC C IC VCA

Beban Terhubung IB IA A Z B Z ICA Z IBC C IC VCA IAB Im ICA IBC VBC ICA IAB IA VAB Re

Contoh IB Z=4+j 3 Vff = 380 V (rms) VAN referensi IA IAB B

Contoh IB Z=4+j 3 Vff = 380 V (rms) VAN referensi IA IAB B IBC A IC C ICA Im VAB VCN ICA Re IBC IAB VBN VAN

* Analisis Daya Pada Sistem 3 Fasa Pada dasarnya analisis daya pada sistem tiga

* Analisis Daya Pada Sistem 3 Fasa Pada dasarnya analisis daya pada sistem tiga fasa tidak berbeda dengan sistem satu fasa

Contoh VLL = 480 V Is = ? RB = ? XB = ?

Contoh VLL = 480 V Is = ? RB = ? XB = ? Y 50 k. VA f. d. 0, 9 lagging

Contoh |Ssumber| = ? Vsumber= ? IS VS Z = 2 + j 20

Contoh |Ssumber| = ? Vsumber= ? IS VS Z = 2 + j 20 IB VB b e b a n 100 k. W 4800 V rms cos = 0, 8 lag

Courseware Analisis Rangkaian Listrik Di Kawasan Fasor #2 Sudaryatno Sudirham

Courseware Analisis Rangkaian Listrik Di Kawasan Fasor #2 Sudaryatno Sudirham