TEKNOLOGI ELEKTRIK 1 - Unit 8

SISTEM TIGA FASA (3

Φ

)

OBJEKTIF AM

Memahami konsep-konsep asas sistem tiga fasa (3Φ)

OBJEKTIF KHUSUS

Di akhir unit ini anda dapat :

 Menjelaskan prinsip asas sistem tiga fasa

 Membezakan sistem tiga (3Φ) dan satu fasa (1Φ).  Menerangkan proses penjanaan sistem tiga fasa.

 Menyatakan maksud beban seimbang dalam sistem 3Φ.  Menyatakan bekalan tiga fasa mempunyai tiga dawai hidup.

8.0 SISTEM TIGA FASA ( 3Φ)

Sistem banyak fasa adalah sistem yang mempunyai dua atau lebih punca voltan dengan perbezaan sudut fasa yang tetap. Sistem tiga fasa ialah sistem yang mempunyai tiga (3) sumber voltan yang sama magnitudnya yang dihasilkan oleh tiga gegelung pengalir yang disusun dengan perbezaan sudut fasa 120o _elektrik.

8.1 PENJANAAN VOLTAN TIGA FASA (3Φ)

Penjana satu fasa (1Φ) mengeluarkan daya gerak elektrik (dge) menggunakan satu gegelung pengalir yang diputarkan memotong fluks dalam medan magnet di antara kutub utara dan kutub selatan stator. Jika gegelung pengalir ditambah pada rotor (pemutar) sesebuah penjana, maka dge gelombang sinus akan bertambah dan sistem banyak fasa akan terbentuk.

Bagi penjana 3Φ, dge dijanakan menggunakan tiga gegelung pengalir yang disusun supaya memberi tiga dge yang sama amplitudnya dan mempunyai anjakan fasa 120o elektrik. Disebabkan ketiga-tiga gegelung pengalir mempunyai lilitan gegelung yang sama dan berputar pada kelajuan tetap, tiga (3) dge yang mempunyai bentuk, nilai puncak dan frekuensi yang sama terjana (Rujuk Rajah 8.1).

INPUT

Sila baca dan faham bahagian (8.1) dan (8.2) kerana ia

adalah komponen penting dalam unit ini. Jika perlu

Kutub Utara Y 120o _B” R” Oo R 240o B Y ” Kutub Selatan

Rajah 8.1 : Tiga (3) Gegelung Pengalir Dalam Fluks Magnet

Dge

Em ER EY EB

360O

θ

0O ₁₂₀o ₂₄₀o

Rajah 8.2 : Gambar Rajah Gelombang Sistem 3Φ

Dge terjana dalam gegelung RR” ialah

E

_m

sin

0

iaitu sifar.

Dge terjana dalam gegelung YY” ialah

E

_m

sin

120

oiaitu 0.866 Em volt. Dge terjana dalam gegelung BB” ialah

E

_m

sin

240

oiaitu –0.866 Em volt.

Dari gambar rajah gelombang pula (Rajah 8.2) ; Voltan Talian Merah,

E

R

=

E

m

sin

θ

.

Voltan Talian Kuning,

E

_Y

=

E

_m

sin(

θ

−

120

o

)

(8.1) Voltan Talian Biru,

E

_B

=

E

_m

sin(

θ

−

240

o

)

Persamaan dge di atas boleh diungkapkan dalam bentuk perwakilan fasa seperti berikut ;

o m B o m Y o m R

E

E

E

E

E

E

240

2

120

2

0

2

−

∠

=

−

∠

=

∠

=

di mana nilai ER , EY dan EB adalah nilai punca min kuasa dua dge,

E

pmkd.

8.2 KEGUNAAN SISTEM 3Φ Tahukah anda ? Bagaimana pers. (8.1) boleh diungkapkan menjadi pers. (8.2) !!!. Tanya pensyarah anda. (8.2)

Di antara kegunaan sistem tiga fasa adalah ; a) Untuk menghidupkan mesin-mesin 3Φ.

b) Untuk membekalkan kuasa ke kilang-kilang yang besar. c) Sebagai sistem penghantaran dan penagihan kepada pengguna. 8.3 PERBANDINGAN SISTEM 3Φ DENGAN 1Φ

Pada hari ini, sistem tiga fasa lebih banyak digunakan di dalam industri ynag memerlukan kuasa yang tingi berbanding dengan sistem satu fasa. Di antara kelebihan sistem tiga fasa berbanding satu fasa adalah ;

a) Lebih ekonomi kerana kurang kos pembinaan dan penyelengaraan. Bagi membekalkan sejumlah kuasa ketara yang sama dengan sistem satu fasa, pengalir yang digunakan lebih kecil dan seterusnya keperluan kuprum dapat dikurangkan. b) Mudah dipasang kerana talian atau kabel lebih kecil dan ringan. Ini menyebabkan

struktur penyokong yang kecil boleh didirikan pada jarak yang agak jauh di antara penyokong.

c) Peralatan 3Φ seperti motor aruhan 3Φ mempunyai ciriciri permulaan yang dan kendalian yang lebih baik kerana kuasa seketikanya lebih stabil dan tetap.

d) Tenaga elektrik yang dibekalkan oleh sistem 3Φ lebih tinggi berbanding 1Φ.

e) Kebanyakan motor yang besar menggunakan motor aruhan 3Φ kerana boleh hidup sendiri tanpa memerlukan peralatan tambahan seperti pemuat, suis empar atau litar tambahan yang lain

f) Produksi (keluaran) dan kualiti kerja peralatan 3Φ lebih baik berbanding 1Φ kerana mempunyai kecekapan dan faktor kuasa yang lebih tinggi.

Kebiasaannya bekalan tiga fasa mempunyai tiga (3) dawai hidup atau pengalir fasa iaitu ; a) Fasa Merah, R

b) Fasa Kuning, Y c) Fasa Biru, B

Biasanya beban yang digunakan di setiap fasa adalah seimbang. Iaitu nilai beban (galangan) pada setiap fasa adalah sama.

Jadual 8.1 : Perbezaan Antara Sistem Satu Fasa Dan Tiga Fasa

Ehhh !!! Rumah aku guna sistem satu fasa atau tiga fasa? Hee.. heee

SISTEM 1Φ SISTEM 3Φ Definisi :

Sistem yang mempunyai dua(2) kabel/dawai penyambung dari bekalan ke beban iaitu, kabel hidup (L) dan kabel neutral (N).

Definisi :

Sistem yang mempunyai tiga(3) kabel dari bekalan ke beban iaitu fasa merah (R), fasa kuning (Y) dan Fasa biru (B).

Sambungan Talian : Kabel hidup 240V beban Kabel neutral Sambungan Talian : R Y 240V 415V B N Bentuk gelombang : Voltan 240V 360o 0 180 θ Bentuk gelombang : Voltan R Y B 415V 360 0 120o ₂₄₀0 θ

AKTIVITI 8

8.1 Berikan definisi bagi sistem tiga fasa (3Φ).

8.2 Nyatakan tiga (3) kegunaan sistem 3Φ yang anda ketahui.

8.3 Apakah yang di maksudkan dengan beban seimbang dalam sistem 3Φ. 8.4 Senaraikan tiga pengalir fasa yang ada dalam sistem 3Φ.

Uji kefahaman dan ingatan anda dengan membuat aktiviti berikut. Sekiranya masih kabur, sila buat ulangkaji.

MAKLUM BALAS 8

8.1 Sistem tiga fasa ialah sistem yang mempunyai tiga (3) sumber voltan yang sama

magnitudnya yang dihasilkan oleh tiga gegelung pengalir yang disusun dengan perbezaan sudut fasa 120o _elektrik.

8.2 Di antara kegunaan sistem tiga fasa adalah ; i. Untuk menghidupkan mesin-mesin 3Φ.

ii. Untuk membekalkan kuasa ke kilang-kilang yang besar.

iii. Sebagai sistem penghantaran dan penagihan kepada pengguna. 8.3 Beban seimbang ialah nilai beban (galangan) pada setiap fasa adalah sama.

8.4 Kebiasaannya bekalan tiga fasa mempunyai tiga (3) dawai hidup atau pengalir fasa iaitu i. Fasa Merah, R

ii.Fasa Kuning, Y iii. Fasa Biru, B

Untuk perhatian pelajar. Unit 8, keseluruhannya melibatkan teori dan ianya memerlukan banyak kepada bacaan dan hafalan ..!!!

Tahniah jika anda berjaya menjawab semua soalan di atas.

Penilaian Kendiri

1. Dengan bantuan gambar rajah, terangkan proses penjanaan voltan tiga fasa (3Φ). 2. Salah satu perbezaan antara sistem satu fasa (1Φ) dengan sistem tiga fasa (3Φ)

adalah bentuk gelombang sinus. Lukis dan labelkan gambar rajah gelombang sistem )

3 ( Φ .

3. Jelaskan tiga (3) kelebihan sistem (3Φ) berbanding dengan sistem satu fasa (1Φ).

Untuk menilai

prestasi anda, sila

jawab semua soalan

di bawah dan hantar

kepada pensyarah

anda untuk dinilai...

MAKLUM BALAS KENDIRI

1. Proses penjanaan voltan tiga fasa :

Kutub Utara Y 120o _B” R” Oo R B 240o Y ” Kutub Selatan

Tiga (3) gegelung pengalir dalam fluks magnet

Penjana satu fasa (1Φ) mengeluarkan daya gerak elektrik (dge) menggunakan satu gegelung pengalir yang diputarkan memotong fluks dalam medan magnet di antara kutub utara dan kutub selatan stator. Jika gegelung pengalir ditambah pada rotor (pemutar) sesebuah penjana, maka dge gelombang sinus akan bertambah dan sistem banyak fasa akan terbentuk.Bagi penjana 3Φ, dge dijanakan menggunakan tiga gegelung pengalir yang disusun supaya memberi tiga dge yang sama amplitudnya dan mempunyai anjakan fasa 120o _{elektrik. Disebabkan ketiga-tiga gegelung} pengalir mempunyai lilitan gegelung yang sama dan berputar pada kelajuan tetap, tiga (3) dge yang mempunyai bentuk, nilai puncak dan frekuensi yang sama terjana

Dge

Em ER EY EB

360O

θ

0O ₁₂₀o ₂₄₀o

Gambar rajah gelombang sistem 3Φ

3. Tiga (3) kelebihan sistem tiga fasa berbanding dengan satu fasa ;

i. Lebih ekonomi kerana kurang kos pembinaan dan penyelengaraan. Bagi membekalkan sejumlah kuasa ketara yang sama dengan sistem satu fasa, pengalir yang digunakan lebih kecil dan seterusnya keperluan kuprum dapat dikurangkan.

ii. Mudah dipasang kerana talian atau kabel lebih kecil dan ringan. Ini menyebabkan struktur penyokong yang kecil boleh didirikan pada jarak yang agak jauh di antara penyokong.

iii. Peralatan 3Φ seperti motor aruhan 3Φ mempunyai ciriciri permulaan yang dan kendalian yang lebih baik kerana kuasa seketikanya lebih stabil dan tetap.

iv. Tenaga elektrik yang dibekalkan oleh sistem 3Φ lebih tinggi berbanding 1Φ. v. Kebanyakan motor yang besar menggunakan motor aruhan 3Φ kerana boleh

hidup sendiri tanpa memerlukan peralatan tambahan seperti pemuat, suis empar atau litar tambahan yang lain

vi. Produksi (keluaran) dan kualiti kerja peralatan 3Φ lebih baik berbanding 1

Φ kerana mempunyai kecekapan dan faktor kuasa yang lebih tinggi.