Koneksi Wye-Wye Seimbang

Tegangan tiga fasa yang kita peroleh dari generator sinkron tiga fasa harus berupa tegangan tiga fasa yang seimbang.

Kita tidak akan membahas apa itu rangkaian tiga fasa dan apa itu rangkaian AC di sini, karena keduanya telah dijelaskan di artikel lain. Namun perlu diingat bahwa rangkaian tiga fasa memiliki empat konfigurasi:

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

Sekarang kita akan mempelajari hubungan wye-wye yang seimbang.

Koneksi Wye-Wye yang Seimbang

Dari apa yang telah kita pelajari dalam koreksi faktor daya, semakin tinggi faktor daya, semakin baik efisiensi transfer daya dan umur pakai mesin kita yang lebih panjang. Namun, tegangan yang seimbang tidaklah cukup jika bebannya tidak seimbang.

Jika tegangan seimbang tetapi bebannya tidak, arus akan menjadi tidak seimbang, sehingga menyebabkan distorsi harmonik dan menghasilkan daya reaktif yang lebih besar sebagai pemborosan.

Kita mulai dengan sistem wye-wye karena setiap sistem tiga fasa yang seimbang dapat disederhanakan menjadi sistem wye-wye yang ekuivalen.

Konfigurasi wye berarti rangkaian memiliki koneksi yang membentuk bentuk “Y”

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

Koneksi wye tiga fasa yang seimbang adalah sistem tiga fasa dengan sumber terhubung wye yang seimbang dan beban terhubung wye yang seimbang.

Pertimbangkan sistem wye-wye empat kawat seimbang yang ditunjukkan di bawah ini, di mana beban terhubung wye terhubung ke sumber terhubung wye. Kami mengasumsikan beban seimbang sehingga impedansi beban sama.

Asumsikan rangkaian kami tidak memiliki tegangan tiga fasa yang tidak seimbang dan impedansi beban kami seimbang.

Kita akan menggunakan Z_Y sebagai impedansi ekuivalen untuk mewakili total impedansi pada beban yang terhubung secara wye.

Dari ilustrasi di atas:

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

Meskipun impedansi Z_Y merupakan total impedansi beban per fasa, ia juga dapat dianggap sebagai jumlah dari impedansi sumber (Z_S), impedansi jalur (Z_l), dan impedansi beban (Z_L) untuk setiap fasa, karena impedansi ini berada dalam rangkaian seri.

Dengan demikian

Z_S dan Z_l seringkali sangat kecil dibandingkan dengan impedansi beban Z_L jadi mari kita hilangkan keduanya untuk mempermudah.

Karena kita menghilangkan Z_S dan Z_I, maka akan menjadi

Dan diagram koneksi wye kita menjadi lebih sederhana hanya dengan sumber tiga fasa yang seimbang dan beban tiga fasa yang seimbang.

Dan tegangan tiga fasa kita dengan urutan positif (abc) adalah

Tegangan antar-jalur atau tegangan jalur V_ab, V_bc, dan V_ca terkait dengan tegangan fasa.

Dengan demikian, besarnya tegangan jalur V_L adalah √3 kali besarnya tegangan fasa V_p, atau

Dimana

Dari persamaan di atas, kita simpulkan bahwa tegangan jalur mendahului tegangan fasa yang bersesuaian sebesar 30° seperti dapat dilihat pada diagram fasor tegangan tiga fasa di bawah.

Sekalipun tegangan jalur mendahului tegangan fasa sebesar 30°, masing-masing tegangan jalur masih memiliki pergeseran fasa sebesar 120° dari tegangan jalur lainnya.

Dengan menerapkan Hukum Tegangan Kirchhoff pada setiap fasa dalam rangkaian di atas, kita memperoleh arus jalur sebagai

Berdasarkan Hukum Arus Kirchhoff, jumlah aljabar arus yang masuk dan keluar suatu node adalah nol, maka

Hal ini menyimpulkan bahwa tegangan pada kabel terminal (Z_N) adalah nol. Kemudian kita juga dapat menghilangkan ini beserta Z_S dan Z_I untuk membuat semuanya lebih sederhana lagi.

Sementara arus jalur adalah arus pada setiap jalur, arus fasa adalah arus pada setiap fasa sumber atau beban. Dalam sistem wye-wye, arus jalur sama dengan arus fasa.

Kita akan menggunakan satu bagian untuk arus jalur karena wajar dan konvensional untuk mengasumsikan bahwa arus jalur mengalir dari sumber ke beban.

Cara alternatif untuk menganalisis sistem wye-wye yang seimbang adalah dengan melakukannya berdasarkan “per fasa”.

Kita melihat satu fasa, katakanlah fasa a, dan menganalisis rangkaian ekivalen fasa tunggal di atas. Analisis fasa tunggal menghasilkan arus jalur I_a sebagai

Dari I_a, kita menggunakan urutan fasa untuk memperoleh arus jalur lainnya. Jadi, selama sistem seimbang, kita hanya perlu menganalisis satu fasa.

Kita dapat melakukan ini bahkan jika jalur netral tidak ada, seperti pada sistem tiga kawat.

Contoh Koneksi Wye-Wye Seimbang

Untuk mencapai keseimbangan dalam rangkaian tiga fasa, kita perlu menyeimbangkan tegangan dan beban. Dengan cara ini juga membuat rangkaian listrik kita memiliki daya tiga fasa yang seimbang.

Hitung arus jalur dalam sistem tiga kawat wye-wye dari rangkaian di bawah ini.

Jawaban:

Rangkaian tiga fasa di atas seimbang; kita dapat menggantinya dengan rangkaian ekivalen satu fasa seperti yang dijelaskan sebelumnya.

Kita memperoleh Ia dari analisis satu fasa sebagai

Dimana

Karena itu,

Karena tegangan sumber berada dalam urutan positif dan arus jalur juga berada dalam urutan positif,

Karena rangkaiannya seimbang, faktor daya mendekati kesatuan sehingga efisiensi transfer daya dan masa pakainya lebih baik untuk mesin kita.

Pertanyaan yang Sering Diajukan