Koneksi Wye-Delta Seimbang

Dibandingkan dengan koneksi wye-wye seimbang, kita akan mempelajari yang paling praktis di antara keempat konfigurasi tersebut, yaitu koneksi wye-delta seimbang.

Sesuai namanya, koneksi wye-delta seimbang adalah rangkaian listrik di mana kita memiliki sumber terhubung wye seimbang yang memasok beban terhubung delta seimbang.

Ini adalah konfigurasi kedua dari empat:

• Koneksi wye-wye seimbang
• Koneksi wye-delta seimbang
• Koneksi delta-delta seimbang
• Koneksi delta-wye seimbang

Koneksi Wye-Delta Seimbang

Mengapa kita memerlukan sumber yang seimbang dan beban yang seimbang?

Misalkan kita memiliki tegangan tiga fasa yang seimbang dan beban tiga fasa yang seimbang, karena tidak ada perbedaan dalam besaran, arus listrik juga selaras dengan tegangan. Tidak ada perbedaan dalam bentuk gelombang sinusoidalnya dalam sistem tiga fasa yang seimbang.

Sistem tiga fasa yang seimbang akan memiliki daya tiga fasa yang seimbang.

Jika suatu rangkaian memiliki tegangan dan arus yang selaras, faktor daya akan mendekati satu. Ini berarti rangkaian kita memiliki efisiensi transfer daya yang baik dan membuat mesin kita memiliki masa pakai yang lebih baik.

Apa yang terjadi jika kita memiliki rangkaian tiga fasa yang tidak seimbang? Solusi yang paling praktis adalah koreksi faktor daya tetapi ini memerlukan pemahaman tingkat lanjut tentang rangkaian AC.

Ingat bahwa:

Sambungan wye-delta tiga fasa seimbang adalah sumber tiga fasa dengan sumber terhubung wye seimbang dan beban terhubung delta seimbang.

Mari kita langsung ke analisis dan contoh rangkaian.

Perhatikan diagram kabel wye-delta seimbang di bawah ini, di mana kita memiliki sumber tegangan tiga fasa seimbang dalam konfigurasi wye di sebelah kiri dan beban tiga fasa seimbang dalam konfigurasi delta.

Dari pembahasan kita mengenai hubungan wye-wye seimbang, kita akan menghilangkan:

• Z_S sebagai impedansi internal lilitan fasa generator sebagai sumber kita
• Z_l sebagai impedansi jalur yang menghubungkan fasa sumber dengan fasa beban, ini adalah impedansi konduktor kita
• Z_n adalah impedansi jalur netral, yang menghubungkan titik netral dari suplai dan beban.

Karena ketiganya dapat diabaikan karena nilainya sangat kecil dibandingkan dengan impedansi beban.

Kita akan menggunakan Z_Δ sebagai impedansi ekuivalen kita untuk mewakili impedansi total pada beban yang terhubung delta.

Dibandingkan dengan koneksi wye-wye di mana terdapat jalur netral antara suplai dan beban, tidak ada jalur netral dalam diagram koneksi wye-delta.

Asumsikan bahwa kita memiliki urutan positif (urutan abc), tegangan fasa adalah

Tegangan jalur adalah

Oleh karena itu, hal ini menunjukkan kepada kita bahwa tegangan melintasi impedansi beban untuk sistem ini sama dengan tegangan jalur menggunakan koneksi ini.

Dari tegangan jalur ini, kita dapat memperoleh arus fasa

Arus-arus ini memiliki besaran yang sama tetapi berbeda fasa satu sama lain sebesar 120°.

Cara lain untuk mendapatkan arus fasa ini adalah dengan menerapkan Hukum Tegangan Kirchhoff. Misalnya, kita dapat menerapkan KVL di sekitar loop aABbna

Dan arus fasa adalah

Masih sama dengan metode arus fasa sebelumnya. Metode ini lebih mudah dilakukan karena kita dapat menerapkan KVL dasar pada rangkaian.

Arus jalur diperoleh dari arus fasa dengan menerapkan Hukum Arus Kirchoff pada simpul A, B, dan C.

Dengan demikian,

Karena I_CA = I_AB∠−240°,

menunjukkan bahwa besarnya arus jalur I_L adalah √3 kali besarnya arus fasa I_p, atau

Di mana

Dan

Selain itu, arus jalur tertinggal 30° dari arus fasa yang sesuai, dengan asumsi urutan positif.

Di bawah ini adalah diagram fasor yang menggambarkan hubungan antara arus fasa dan jalur.

Cara alternatif untuk menganalisis rangkaian wye-delta adalah dengan mengubah beban terhubung-delta menjadi beban terhubung-wye yang ekuivalen.

Dengan menggunakan rumus transformasi delta-wye,

Setelah transformasi ini, kita sekarang memiliki sistem wye-wye seperti pada koneksi wye-wye yang seimbang.

Kita dapat menggambar ulang sistem wye-delta tiga fasa pada ilustrasi di atas menjadi rangkaian ekivalen fasa tunggal yang digambar di bawah. Ini memungkinkan kita untuk menghitung hanya arus jalur.

Mengapa kita perlu mengubah beban delta menjadi beban wye?

Karena kita dapat dengan mudah mengambil sebagian koneksi wye-wye menjadi rangkaian fasa tunggal.

Arus fasa diperoleh dengan menggunakan persamaan arus jalur di atas dan memanfaatkan fakta bahwa masing-masing arus fasa mendahului arus jalur yang bersesuaian sebesar 30°.

Contoh Koneksi Wye-Delta Seimbang

Rangkaian AC tiga fasa seimbang dengan konfigurasi wye-delta seimbang.

Sumber terhubung wye urutan abc seimbang dengan V_an = 100∠10° V dihubungkan ke beban seimbang terhubung delta (8 + j4) Ω per fasa.

Kita perlu menghitung arus fasa dan jalurnya.

Jawaban:

Kita dapat memecahkan masalah ini dengan dua cara.

Metode 1

Impedansi beban adalah

Jika tegangan fasa V_an = 100∠10°, maka tegangan jalurnya adalah

Arus fasa adalah

Arus jalur adalah

Metode 2

Alternatifnya, menggunakan analisis fase tunggal,

seperti di atas. Arus jalur lainnya diperoleh dengan menggunakan urutan fase abc.

Pertanyaan yang Sering Diajukan