Analisa Sistem Tenaga.pdf

.B'

l 1

E'

BUDICNO

MISMATL

ANALISA

SI$TEM

TENAGA

I

I

i q

N

DAERATil llt\ It ! i rN.; _Jr'll I

I.E:IuBAGA

_PENENBITAN

_{IINIIIERSITAs}

_BRAWIJAYA

MALA

ter*srrA*l

BRAwr'rAxa

)

CiIVAVItr

UTUTUIIIrUA ETVIISETIATNN

NIilITANTSNEId

I,tn/ENErI

*q.Hnd

TwIAtSmi ONOrOns

:qop

uenqsu{leryg,

j '.^l-.-,

llf

.NOSNSASTS'O

ruVIT'II/I\

unanfio

:qalo

lvdwll)t

tstcl

VWVlU]d

CIIII

,l

YD'I/NIT

HIISIS

Pe rpustakaan _Dacrah

Jawa

Timur

ANALISA SISTEM TENAGA JILID PERTAMA

EOISI KEEMPAT

Pengeang/penyusun ...,...,...,.,... William D. Stevenson, JR,

Diterjemahkan ... Budiono Mismail

Illuskasi

Rencana Covet ,..,..,... A. Supratiknyo

CopyriEht ,...,... Pada lrenyusun

Penerbit ,... Lemb.ga Penerbitan

Universitas Brawijaya

MALANG

Pencetak _{"Usana Offset Printing"}

Surabaya _- Indonesia

Dilaang mengutip buku ini sebagian maupun seluruhnya

dan dilarang memperbanyak tanpa izin tertulis dari penerbit

ltoutslw ouolpng

g86I

lunf

u?q"Euapad'Suepyg 'Inquq? Suud uep88ue[a>1-uupE8uu[ar1 uep uu8ue.rnrlerl-ueEtre.rru1a1 r1e,{ueq le8uus rur eurel -rad

8wd

rslpa urBIBp "t\qeq uupertuau qeualrauad Buaru{ 'Suelepuaur ssBtu

Ip

nnlrcqrad

{nlun

{IlIq-{IllDI

uBp rrerus-rrerus uurldu.reqBuau lu8ues quurafrauad 'rut nqnq ueeu.rnduresa{

ruafl

'rur lrer{Burafre1 uurl -+lqJauau "rpa$Jaq 8uu,{ e.telrzr,rur[J sellsJalrun uullqJaua4

e8equal

upudaq uup e{uqse

n{nq

u€{ -eqesniuaur Bue,$, ua7 nsurelg

;,

urupnus upuda4 qrsu:{ Bturraq ueqdecn5uaur quure[rauad udnl qeprl e8nl'1u1 DInq ur{qeurakauaur urBIBp qeualreuad uzeluur.rad rde8Bueuaw 4rledturs ue8uep qe1a1 Buel['rp ouosuazralg 'G urqlIIM srrlurrug JosaJord epudal qlse{-sruuapaq +eBuus qeruafraua6 'ra+sauas Bnp iuulep uelirJaqrp u8uual rua?srs BsrIBuV q?llrul uleur u,telr,uBr8 sB?Isra^run

{Iu{oJ

sBlln{Bd 'or1>1a19 )tlu{aJ, uesn.rnf

rp

Sueureru Surdtues Ip Brrsrs"qeru ueqaq uequeBurrau

{nlun

pns{Blurp 'pUI[ Bnp

uep

Inpial Iul

n{ng

rm ru{nq uurlqeualrauau]

{nlun

rrtp ualrueraquaur quual.rauad'ersauopul B$qBq urulep UBnJE rulnq-n>lnq uB{? uuqn}nqa>1 ei{urlusap -uetu lu3u8uou unruuN'Brsauopul Bsuq?q ur?1ep 'oJ1{ala {1u{a+ e,{usnsnrlrl

'{lu)ia}

r.{BII}$-qBIriisr trenrluqurad eduepe tunlaq BuaJB{ ersauopul Esequq urel€p 1eda1 8uef, ele\-Blurl rrelnruauaul Lr"rBI -Bp uelrlnsa>l-ue?qnsa{ rnurouau rp{as >lzfueq qerua[raued rul

n{nq

uelqeual.rauau tu€le[J 'PISauopuJ esEqBq ure1gp

Iul

rulnq efuerpasral

unlaq

uep edefluerg sellsra^Iun ue8un>18ull 1p uee>lelsndrad tp z.{u -rlsg BsBqBq ur€lup ?nqasJa?

nlnq

eduseleqral le8ut8ualu '8ue1etrq 'e.{eft,nerg sB?IStaAIun 'om1a1g

{lu{al

uusnrn[

p

e8eua; tuolsrs BsrlBuV

WIF{

eleu

Fuelunuaur >1n1un ue>lqeural.raltp efe8ttas tui n4ng

'leduaa{

rilpa,,srsr{1euy ualsu{g Jalr\od Jo

$uaual[.,

Inpn[ ueBuap ''.Ip 'uosuaAa]S

'C

tuEII -llm qalo

slpllp

8ue,{ ru1nq rrep du>13ua1 ueqeue[ra1 ue>lednrau 1ur

r5eual

uralsls ESIIBUV

n{ng

VI\7}lVUcI

g'

$

98 s8 €8 I8 8L LL SL OL 89 99 s9 t9 6S 8S 9S NS €s IL OZ 6I 8I LI LI 9l SI VI ZT

II

09 6V sb €v 9t.

tt

ZI,

II

9Z SZ T,Z ZZ 27, pos-pos

:

: :

: :

: : :

:

:

il'i:Tii

ii'ii'f

f

i:ti:Hr1H;i;;'*xI[ix'TJJ':'1H

;l

:

1'g 'E rulueq8ua4 su>lleg

'

'

' '

IJleu6-I?J r{usrtued 1zre1 uu8ue6 eErl useg u?rnles rsuel{npul 'Z

l'€ u?rnlus useg e8rl

Isu?l{npul

'II't

qesnue4 uu8ua6 8uetr >1ere[ag

.::.:. :

::: :.::

: ::,

,,n0,",,,*;;,,.i'Jj;Par',:Hl3ilitql:

uele( loduola1

'

' '

ruluuq8ua4 r{?nqos Suepueg

xnlg

'g't

'

'

p8Eunl BS?C lB^\u) BnC uernl?S rsuBt>lnpul

'L't

:

,

i:jl,:+:3::+

i:,i:j'::i

:l,T:i!rr,eJ,ty,;#,:i:lxyf*.i,::?,il1i

?

:

'r't

rslurJe( rsuBllnpul

'

'

"

rsuBlslsau leltN TEUBCI

I t

'z't

rsuelsrs0u

'

'

'

r?lueq8ue4 sruafsruel

'l,t

ISI}I]SNVUI NYUNIYS rugS

ISNYOIId'U III

'flYS 'l?os13os . . . . . . . : . . . . . . . Ynn'ns rQd u?resag reseg qeqn8uohl 'l I

''

'

'

' '

u?niEs rad uerEseg '0I Z

:

::

::::iu*,,1,!,3;!1:'lT:1'Jl'$',-',itlffi5;1;t3,i5

i:,i

.g.T e8rlr8ag u,(eq .

.'

. .

""'s1e1d*-o;nin[

Sz . : .T?3.":+.rsEC {UB.q-)tBIog snlv uere48ue11 urelug e.,(ug 'h'Z

'

upue3 dr:1sqn5 rsu1o51

't

Z pB8unl drrlsqn5

rselop

'a. a

'l';

""'uEnlnqBpuod

UVSVC

dgSNO)

II

'8VII urqsquEJ uEece8 '01 ' I u,{eg uelsrg

rnfursul

'6'l uslrqelse)

Qus

.ti.l r.uJtsrs rslclotd

,'

L'I

'-'9i'

uen33ue3 ue8unlrrl-ra4 '

'

'

'srurouo{E ueqog uuurrr8ueg ''S'l 'ueqog '

'

Ipnis

'n'I 'lsnqrrlsr(l uBp rsrursuslJ

't'l

u8eual rs{npoId 'Z'l >1u1st1 e^{ug uro}sls uBIInqunlred ' I

'l

I{nnn cNYxvl:Is

uYrY']

'sYs NVN]NHVCNSd 6 IP ISI UYJCYC VIYXVUd uB:u?lBH

rsl

uvrJv(I

BAB.

BAB.

TV

KAPASITANSI SALURAN TRANSMISI

4.1

.

Medan Listrik Suatu Penghantar Lurus Panjang

4.2.

Beda Potensial Antara Dua Titik Karena Suatu Muatan

4.3.

Kapasitansi Saluran Dua Kawat

4.4.

Kapasitansi Saluran Fasa Tiga Dengan Pemisah Sejarak

4.5.

Kapasitansi Suatu Saluran Fasa Tiga Dengan Jarak Pemisah Tak-simetri

4.6.

Pengaruh Bumi Terhadap Kapasitansi Saluran Fasa figa

4.7.

Penghantar Berkas

4.8.

Saluran Fasa Tiga Rangkaian Paralel

4.9.

Ringkasan

4.10. Soal-Soal

HUBUNGAN ARUS DAN TEGANGAN PADA SALI.'RAN TRANSMISI

5.1.

Pewakilan Saluran

5.2.

Saluran Transmisi Pendek

5.3.

Saluran Transmisi Menengah

5.4.

Saluran Transmisi Panjang : Penyelesaian Persamaan Diferensial

5.5.

Saluran Transmisi Panjang : Arti Persamaan . . .

5.6.

Saluran Transmisi Panjang : Persamaan Dalam Bentuk Hiperbola

5.7

_"

Rangkaian Setara Saluran Panjang

5.8.

Aliran Daya Melalui Saluran Transmisi

5.9.

Kompensasi Reaktif Saluran Transmisi

5. 10. Peralihan Saluran Transmisi

5. I 1. Analisa Peralihan : Gelombang Berjalan

5.12. Analisa Peralihan : Pantulan

5.13. Transmisi Arus Searah

5.l4.Ringkasan... Soal-Soal

BAB.

u MoDELSISTEM

160

6.1.

KonstruksiMesinSerempak...

161

6.2.

Reaksi Jangkar Dlam Mesin

Serempak

164

6.3.

Model Rangkaian Untuk Mesin Serempak . .

.

161

6.4.

Pengaruh Penguatan Mesin Serempak . . .

6.5.

Transformator Sempurna

6.6.

Rangkaian Setara Transformator Yang Sebenarnya . .

6.7.

Ototransformator . .

6.8.

Impedansi Per Satuan Dlam Rangkaian Transformator Fasa Tunggal

6.9.

Transformator FasaTiga t/. . . .

6.1 0. Impedansi Per Satuan Transformator Tiga Gulungan . .

6.11. flagram Segaris

6.12. ttagam Impedansi dan Reaktansi . . . .

6.13. Keunggulan Perhitungan Per Satuan

6.14. Ringkaen .

..

Soal-Soal

BAB.

Vfl

PERI{ITUNGAN JALA_JALA

7.1-

Kesetaraan Sumber

7.2.

Persamaan Simpul_---"r

--7.3.

Penyekatan Matriks

7.4.

Penghapusan Simpul

7.4.

Penghapusan Simpul Dngan Aljabar Matriks

7.5.

Admitansi Ril dan Matriks Impedansi

7.6.

Modilikasi Matriks Impedansi Ril

7.7.

Penentuan Matriks Impedansi Ril Secara Langsung

7.8.

Ringkasan 90 91 92 93 98 r00 104 106 108 r09

ll0

112 114 l5 t7 l9 142 143 122 125 131 134 139 147 153 155 156 170 t'|2 176 r80 181 185 188 192 194 199 199 200 205 205 207

2t:

215 220 2:6 ,?r 236 23i

6

-ql unu-rnseur

rBuatuaur uuJBfEaErqndurauaur urnlaqas er(yp ua1s1s uuleledurau Euuz( ealsrsrir4uur

1tfirBq

nlrrBqruau

{nlun

4eduaras r[sarrr-ulsau uup rolurruoJsrrBrl B.relas uqurl8uur-uep{Euur

urqftrqueiuaru pupp

uelquqrad urlurlEmuad us{uaqlp

epd qala;

'lnfuel

qrqal

ur48uequa{p

uBqaq uBnp ue8unlrqrad {n+un uosqdql-uoproN Bpolary '11.r rsuupadun $lrrluru Euns8uq uBsrtru -ruad

qnd ualqsqur"Ip

r1ula;,'Wqn1p {?pr? rBsep dasuoq-dasuorl ruuaBuaur quq ei8urqas BpB r{Is -aur duluuur rrBBpBa{ urBIBp:lIIBq-{"Ioq snre urre4Buel-uetu48trer Wquro{ Buup8uaur

{nlun

uuqnl

-nqay

'[Brruou nBlB elu{srcl usrusoq-uereseq ue8uap Bsslqral rpufuaur B,lilslser{Bru ured uuleduras

€{

rraquraur

{nlun

ualtutsqura4p daqegaq Bruras rrep Z qug qra1?p

us{Fua{Ddtp

W:1 euegad uunlusrad ualqs'rsrrusuBrl uBmIBs .relaure.red-.ra1atue.rad [eua8uaut

u?quq

rr)tuur,{spadureur de1

-al:{nlun

uutlurur.red edurp{uuq qeppe uelnta4 uu4udruaur Euud ul48unntr 'tualsls uelrqe$a{ usp uBnE uu6 uu8uqlq.red'slruouorla ueuuGuad 'ueqeq

uz4p nlref

urc1 Euud Brrruln uusuqeq-4o4od ludrua upmd uuqququrBlTp qBIe+ lnqosral unEuq n1r ue6uap pnsos uep 'uralss

rqalord iuelual

qeq qBnqos 1uueEuaur qBIBpB

runun

Bu1pd Euud uaneg 'r8.ruq.raq Suez( uegeqrue+ ruluatuo{-ruluaruo>I lqdurus 1p snsnq{ urnfuugad ude.reqaq depuqral rcuuad.ral Euef ued?E8ue1-uude88uul

'pq

eduraq -eq urBIBp uup ueledela:l reBreq8ueur luiuus ufes uep 'uaBau qrunlas tp uasop ederaqaq

a{

rcuop i -en:1uur1ru148ueur qelel edus'uduunleqas rs.rAar-rsrlo.r uu4dursradurau ruBIBp

ufupq

lgadag 'uualfeqp tuud ueseqaq-r1or1od

dqps

qdureq uped

lnfuq

Wqal Is?turoJul r€q -run$raqruns ualuaqruour 1uI ruInq urEIBp plull-uB+B+Bc-r{s{-ua+81u3 'u.du1nfuelas BlBr?s upud

ryqs

rrrBIBp

nqe

ue6uedel

p

efrarleq BtuBIas efutrerlprpuad ueqlnfuulaut

{nlun

rrBsBprrq

pdunduatu

usllu BlrsrsBr{?ur '1ul uunlnqspuad uuBuaq

'qBS

?+er+S E/r4slsuqetu ered

qalo

q.reBuaunp ledup

Ewd

+ut8utl nlBns upud rasep uoe+ uqlrJaqruaru {n+un BtuBs{Bs dnqnc Id"?a+ tuelepuotu nIBIra+

{"prl

n1r

uunln;

'{Flsll

edup rrlsnpul puaEueru )pr(uBq qrqel uefqadurau

{nlun

B/rtslser1eru Fulur Eues8uBraur WIBpB urel Eued uenfn1'n1r Surdures 161

'o4{ala

{Iqal

uped edup walsrs r{BJa"p ruBI -sp ssnl Euel( ueseqeq rloqod {n+rm deluaur EuB,t

uagaiuad

reducuaru {n+un Blrlsrs?qeru

6uq

sas -o.rd ueqqnqunuau efes de1a1 eduuelurlapuad 'Erues d4e1 'unqa1-unq?Faq 4ufes 'u.r{uuen[n1 ldeg €;,'Bduussrq lrep qlqal

$I

iuud

uep'ualrqnred

:1a,(uuq itrnpueftreur nlqos

IuI n{nq

Isuer dq}as

trik.

Persamaan-persamaan

untuk

keadaan peralihan pada saluran tanpa-rugi telah dikembangkan

untuk

menuntun

ke

pembahasan mengenai arrester surja. Pokok-pokok bahasan yang lain yang

dibahas secara singkat adalah transmisi arus searah, konpensasi reaktif dan kabel-kabel

bawah-ta-nah. Pembahasan mengenai pengiriman beban otomatis juga telah diperluas.

Saya merasa sangat beruntung mempunyai dua penyumbang utama dalam edisi

ini.

Arun G.

Phadke, Consulting Engineer pada American Electric Power Seruice Corporation, adalah

penga-rang bab baru mengenai proteksi sistem. John J. Grainger, sejawat saya pada I'{.C. State

Uniuersi-ty,

yang telah menulis kembali sepenuhnya bab mengenai kestabilan sistem daya. Kepada kedua

orang yang telah menambah banyak dalam edisi

ini,

saya ucapkan terima kasih yang

sedalam-da-hmnya. W.H. Kersting dari New ll'Iexico State Uniuersity telah menyumbangkan bagian mengenai

kompensasi

reaktif.

Dia, bersama-sama dengan J.M. Feldman dari Northeastern (Jniuersity, G.T.

Heydt

dalJ, Purdue Uniuersity dan

H.V.

Poe dari Clemson Uniuersity menyediakan soal+oal baru

untuk sejumlah bab. Kepada mereka semua, saya sangat berterima kasih.

Saya harus berterima kasih kepada tiga orang yang selalu bersedia memberikan waktunya

bi-liamana saya perlukan saran mengenai edisi

ini.

Homer E. Brown dengan pengalamannya yang luas

dah;

bidang sistem daya

di

samping

karir

keduanya dalam mengajar, telah sangat banyak

mem-hntu

saya.

A.J.

Goetze yang sering mengajar mata-kuliah yang berdasarkan buku

ini di

sini di

North

Carolina State Uniuersify selalu siap dengan saran-sarannya apabila diminta, dan akhirnya

,Iohn Grainger harus disebut kembali karena dia banyak memberi saya informasi-informasi yang

up - to- da te dan nasehat-nasehat.

Terima kasih saya juga

untuk

perusahaan-perusahaan yang telah bersedia menyediakan

infor-masi, foto dan bahkan ulasan mengenai beberapa bahan uraian ya:rg baru. Perusahaan-Derusahaan

itu

adalah

:

CarolinaPower and

Light

Company, Dulze Powey Company, General Eleqtric

Comoa-n!,

Leeds and

Northup

Company,

Utility

Power Corooration, Virginia Electric andPower

Com-pany dan Westinghouse Electric Corporation.

Seperti biasanya, saya selalu mengambil manfaat dari surat-surat yang

dikirim

oleh para

pe-rrakai edisi yang lalu. Saya harapkan surat-menyurat ini tetap berlangsung.

II

'rolErauaE

{FlsII

{rlsrrc?}lBrB>{ rrrBlas BdBp unrsBls rBas dsllas nBlB rsnqr4srp Iualsrs-Iual

{s

u?Euop uBBunqnqr,aq u8)IB

{BpIl

Blr-x 'Iua+srs rsBrado uBp IsIIusuBl+ rrBrnlBs

{nlun

B+[rl surB+n uBllBqrad us]ilroq B+pl u"{B u€p'BsrIBus upo?au-"po?aur rr?)fllBfualu q"IBp"

Iq

rulnq u?n[r\L '(Eutt1cyms) ueqgp8uad rs8uny-ysFung uep tre8uuBal ueqeqn8uad uu4n4epur Bue,t {npu}npruF4npurnpre8 upud rsrruslrerl trernl?s

a{

Inpuasral uBqaq Bntuas uu4Funqnq8uau Isnq -.r4slp uta?sls

nluns 'rs{auo{mlrn

ust"p

utel Euud e,tep ua1sts uu8uap ue>l8unqnqEuau usp rsnq -1als1p tuolsls ue8uap q4Euequlad unrsels "re+ue Eunqnq8uad

reluw

"l€ut

q?pp"

Islusuer? tErnI"S '1uI rulnq urel?p sBrl?qlp us{B

{"pr+

rrup

lnqasrq

ueeqesnrad qer*ef Sun8€u4 uurludnratu ue:lnq {Fls11 ueeqesnlad nlens ue8Etrepd a>1 uu>Iqr.qlp Buer{ B3uual ueeun8Buad'rsnqu+srp urapls

u"p

Is -ilusu?rl u?mps 'lplEtruqurad unrsels : eurp+n ust8eq BFII ITBp

I4prq

{IrlsTI efep ura6rs qBnS 'ue8unqBurl uurxelsala{ r8unpuryau tusl"p 31nl "uru?n ualeqrad uuBuap

uq

-utas r83url lu8ues Eued lufu.rep urBIBp rra5rs uEBpuBa{ urureluaur

{nlun

uBp

{I4sll

a,tup rrlsnpur uqeos.rad-uqeos.red ue{qscauaur eun8

nup

uenfeura4 ue>ldelaualu uep ue4EuequraEuaur 4n1un uuqnlmdrp {1plprol le3ues Eue,{ .rnfursur-.rnfursu1

'qunp Ip

r€saqr4 Sued nles qeles uu4ednraur 'n1ua1ra1 pJspuBlsp&puels ruBIBp

'nll

rr?snpq '?nqasr4 uuEuegrel rdepeqBuaru ur"lep Eurluad ueuered Eueretuaw Suur{ e8uual tre>1rnp,{uau IrEp rtreqnEuau >{n+un BuBrBs nlus qBIBs ue4udru -a1II

{rrlsfl

s,{ep ura$rg

'lul

lBEs Blunp rdupetryp Suer{ resaq ueEueluel uelednraur elDI JI.Jsorq {Bsru -aur ledep Stred r.rcreuacuad rru{Inquruaw uduel er{utre>11ueluuruaur Blras urBI 8uu,t >1n1uaq

a{

{nl

-uaq

nl"ns

r.rep e8eual qeqniuaur uep 'ualnlradrp elrqude eBeuel uaptpa,tuaur 'Suulepuaur esau

p

ufusrquq sps ue>IB 4e1 Euud eFeual nlus

ualludupuou

'nreq e8euel Jaquns ue>lnluauar'{ 'Euutu -arruru Ip Brsnueru dnplq J"rB? uu{req.rad ua8uns8uula>1 {n?un nlrad luEuus Eue,{

I4snpul

uenfeur -a{ rcun{ uapdnraru eun8raq 8ue,{ uf.ruq l{nuaruatu {n?un eEeual raquns-raqurns uu3uuqura{rad

hlnhtn

E

Nvllv-t3E uvrv-I

nrvs

avs

1.

1

PE?"TUI'{BU'1AN

SISTE"I

DAYA

LISTP,II;

Perkembangan sistem arus bolak-balik dimulai

di

Amerika Serikat pada tahun 1885, sewaktu

Ge-uge

Westinghouse membeli patent Amerika mengenai sistem transmisi arus bolak-balik yang

di-kembangkan oleh

L.

Gaulard dan J.D. Gibbs dari Paris" William Stanley, seorang pembantu

per-tama Westinghouse menguji-coba transformator

di

laboratoriumnya

di

Great BarrinE$on, Massa

chusetts.

Di

sana, pada musim dingin 1885-1886, Stanley memasang sistem distribusi arus

bolak-hlik

percobaannya yang pertama yang mencatu 150 lampu di kota. Saluran transmisi arus

bolak-balik yang perbama

di

Amerika Serikat dioperasikan pada tahun l-890 untuk menyalurkan tenaga

listrik

yang dibangkitkan oleh daya air sejauh 13 mile dari Willamette Falls ke Portland, Oregon.

Saluran transmisi yang pertama

itu

adalah fasa tunggal dan tenaganya biasanya hanya

diman-faatkan

untuk

penerangan saja. Bahkan motor-motor yang pertama adalah fasa tunggal, tetapi

pa-da tanggal 16 Mei 1888, Nikola Tesla menyajikan suaiu makalah yang menguraikan motor

induk-si dan motor serempak fasa dua. Keunggulan motor-motor dengan fasa jamak (poll"phase)segera

nampak, dan suatu sistem distribusi arus bolak-balik fasa dua dipamerkan

di

muka umum pada

Columbian Exposition

di

Chicago pada tahun 1893. Setelah

itu

penyaluran tenaga

listrik

dengan

aus

bolak-balik, terutama arus bolak-balik fasa

tiga,

secara bertahap menggantihan

sistem

arus

searah. Dalam bulan Januari 1894, terdapat lima stasiun pembangkit fasa jamak di Amerika

Seri-kat, salah satunya fasa dua dan yang lain fasa tiga" Penyaluran tenaga

listrik di

Amerika Serikat

hampir seluruhnya dengan arus bolak-batit<. Satatr satu alasan yang menyebabkan sistem arus

bo-lak-balik

itu

dengan segera diterima adalah transformator, yang memunqkinkan penyaluran

tena-ga

listrik

pada suatu teganean yang lebih tinesr dari teqangan pembangkit atau tegangan

penssu-naan denppn keunggulan dalam kemampuan penyaluran yang Iebih

besar.

_,/

Dalam sistem penyaluran arus searah generator-generator arus bolak-balik mencatu saluran

arus searah melalui transformator dan penyearah elektronik. Suatu inverter elehfuonik mengubah

arus searah menjadi arus bolak-balik di akhir saluran sehingga tegangannya dapat diturunkan oleh

fuansformator. Dengan menyediakan penyearah dan inverter di masing-masing ujung saluran daya

dapat dipindahkan ke kedua arah. Studi ekonomi telah membuktikan bahwa penyaluran arus

se-arah deneen salqran udara

tidak

ekonomis

di

Amerika Serikat untuk jarak yang kurang dari 350

miie.

Di

Eropah, di mana saluran transmisi umumnya saneat lebih panjang daripada yane

di

Ame-rika

Serikat, saluran transmisi arus searah dipergunakan

di

beberapa te'npat baik untuk instalasi

bawah tanah maupun saluran udara.

Di

California sejumlah besar.daya air dipindahkan dari

Pasi-fic

lrlorthwest ke California bagian selatan melalui saluran arus bolak-balih 500

kV

sepanjang

pan-tai dan masuk jauh ke daratan melaiui Nevada dengan arus searah 800

kV

antar saluran.

Statistik yang dilaporkan dari tahun 1920 sampai awal dekade 1970-1980 menunjukkan

su-atu angka peningkatan yang hampir konstan baik

untuk

kapasitas pembangkitan terpasang

iI

-uad r4BI"seW 'tualsrs uelrqe?sa{ rpn?s uEp'+B{EUIS-Sunqnq d"peqra?

mp

(a?ms Euttlctrtms) rBI{Es ef.rns uep

nlad

dupuqra? rua?srs

funpullaur

{nlun

BuBrBs ueeuuJuarad '1a18urs-Sunqnq ueEun}u -rad'ueqeq Ipnls uurlnltroruaru u.{up ualsrs uesunl.rad uep uzeumduraztued 'ufta4 uuuuecuarad 'rre>Irs{auo{Ja?unp Etref uralsrs Bnluas eped >leduaJas JoleJoueS-.roleraua3 ueEuap eurus Sued qeqEtrel urslpp de1a1

npps

sruuq tual$s n+"s qups epud >ludura.ras rolerauab-.rolurauab eEn[ rd -e1a1 'uruus Eue,{ puruiou rsuaruIor; rc,tundruatu snreq e,{ueq }iepl+

nll

uB{rs{auo{Ja?u-rlp

Fuef

ua1 -srs-ua+srs'rs{auo{Ja+ul {I+l+ rp rensas 8ue,{ snq.nurad-snlnurad

wp

apJ-apr Suesedrp €Fq rpnJa)i rre{rs{auo{ra?urrp Euez( uralsrs-ua?srs a:1 reqefuaur ledup rua?sls qenqas epud 1e43uts Eunqnq n1e -ns qalo u?{+BqI{BIp Fuert tren8fiueg 'xesaq qrqal Sued snru

upr(uau

ndrueu^ Huef, paqoarq

)

rlr-rcx -Euer snlnuad ue8ueseued unlnlrauraru uup ruol$s n?sns rrrelep 1e43rns Eunqnq nlens rpuhal

elq

.rrpbuaurFue{ snre u,tu.resaq uerlXeqEuruau rs{ouo}ira?ul 'up{sunluaur uuFuap IsBlBIp ludep qe1a1 ue4e,tueqe{ 'nreq ueposred-ueposred >1e,tueq uB)llnqturuaur e8n[ ualsrs rBlrrB

rs{auo{ralul

'rs{auo{ralur rnplatu edueq urel Suert tuaprs-rualsls IrBp qalorad -1p ledep de1a1 uerlu ur{up eue.rel lerrau8 Euurt ueEuua{a{ Bs?Iu-€spru urBlup uequr4Eununp e[u1r>1 -Suuqured eped rre ertep epederl

Funluuiral

e.{uresaqrel ueriuq Euu,t uralsrs uuuertelad uu8uns8uul -aX

'urlru

Sued 1eq nluns re8eqas rrBurBlraq Eued ueuqesnrad rrep (uol$s-tualsrs BrB+uB

Ip

uB{JB)l -npadrp e,{up eueru 1p {I?I? nlens eped lrrlFrnuaur r.IBIa? rs>lauo{ialul 'rJrpuas e,{u1u18uequad raq -runs ue{Bun58ueu udueq upedrrep n}uapa? npIB/!\ Br.rrelas urtup ueiFeqas rlaqruatu >lnlun qBJmu qrqal Fuepueuratu uul8unu {ruBqesnrad nluns uup 'srruouo>1a Eurpd 8ue,t u,{ep raqwns uu{?BBJuBtu -aru

{nlun

ueeqesmad n?Bns us{wrl8unuaur uBn[ rslauo{ra+ul 'e,tue33ue1a1 epeda>1 e.{up treqeq -rue+ Blurwaui ludep u,{ueserq uzeqesnrad nlus rlBIBs

euale{

ue>luqEuntup

n}l

uisaur uu3uern5u -ad:(anrasar Eutuutds -- u!.rar1 ue8uepec) u8npral

{Bl

uep Bql+-Bqll Erecas u"qaq

uapluol

rsulu8uaur >1n1dn ualnlradrp Euud uuqaq edu4 e[ra>1aq 8uu,{ ursaur }plWas qrqal uep (ueEuepua selrsedal) >1ec -und ueqaq uped efrerlaq >lnlun ueBtrepuc rcEuqas ualnp6drp 8ue,{ msatu

lqlpas

qrqal Bua.re{ ua1 -Eunlun8uaru

ruouo{a

erecas n?l Is{auo{ra+ul 'u"q€TaqasJaq Euef, uralss-ua?sls emlue rs{auo{ra} -w us{Inqurruau u"Iepu"a>1 uulurl8uruad uep edep resaq qepunlas uB{B u"Bqururad 'ure8au qnrnl -as rlndqaur

{nlun

duq4raq e,tueq e,{u.reqa,(ueu uep

qusdr4

8uef, ualsrs-rualsrs ru8uqas BlnurJaq ?uare:l Inpuasral +Iun-+run reEeqas e[ra>1eq e^{ueserq

{IrlsII

tua?$s-tualsls

'l16I

unq"? rcdruug

'A{

ggl

rr"rnl"s re>1edp IBInU

696I

unqe1 rp

u"

-rpnrua{ unq"+ ludurg

'996l

unqq

uped u[ra>1aq euepad Btref

n4

00g uBrnlBS 'eurupad Sued ,1>1 g7g uernlus relnr.u

g96l

unqe+ IO

'9g6l

unqsl eped e[.ra>1aq rcIntu 8uu.( 'salaEuv so-I a>l ruEG

rol

-ooH rrup rrernles epud

n4

LBZvep'9Z6T unqe+ \p

LqWZ'tZ,6T

unqE+ Ip

A{

OZZ'tl6T

unq"}

1p

A{

gql

lpefuatu le:lEmuaul ue8uuEa;,'A{

00I

eped u[.re>1aq uernles nluns

106I

unqq

ICI

'A

00gg eped uuqrsuradorp puel1rod-a$aruullrlA uurn1es

068I

unqe+ BpBd '1zsad ue8uap 1o18uruaw ufu -utrarl ue8uu8al'1eryrag E{rratuv 1p {Wq-r{BIoq snm e,tup

uernpfued

ueeun83uad prvre epe4

'lsqutq

qrqal >1u8e urnurn ?r?cas 1duqa1

'ualpurenp

ledep qeprl

u"p

rnlur4

>1e1 rpeluaur

usrpnual

n?r ueqnqrun1rad

7

ting dalam operasi sistem yang efisien adalah penentuan berapa pembangkit keseluruhan yang

di-perlukan pada setiap waktu

itu

harus dibagi-bagikan di antara berbagai stasiun pembangkit dan di

antara

unit-unit

dalam stasiun tersebut. Dalam bab

ini

akan kita

tinjau

sifat-sifat umum

berba-gai jenis persoalan tersebut setelah pembahasan singkat mengenai produksi tenaga dan mengenai

transmisi dan distribusi.

Akan

liita lihat

betapa besar sumbangan yang diberikan oleh

kompu-ter dalam merencanakan dan mengoperasikan sistem daya.

I.2

PR,ODUKSI TENAGA

Daya

listrik

di

Amerika Serikat umumnya dibangkitkan oleh Pusat Listrik Tenaga Uap. Daya air

meliputi kurang dari 20Vo dari daya keseluruhan dan prosentase

itu

akan menurun karena hampir

semua sumber daya air

itu

telah dimanfaatkan. Turbin gas _digunakan untuk waktu yang pendek

bila suatu sistem memikul beban puncak.

Batubara merupakan bahan bakar yang paling banyak dipakai

untuk

Pusat

Listrik

Tenaga

Uap. Pusat

Listrik

Tenaga

Nuklir

dengan bahan bakar uranium

ikut

mengambil bagian dalam

me-mikul

beban yang meningkat

itu,

tetapi

pembangunan lamban dan

tak

tentu karena kesulitan

mendapatkan modal

untuk

memenuhi beaya pembangunan yang meningkat dengan tajam,

per-qyaratan keselamatan yang terus meningkat yang mengakibatkan perancangan kembali, tentangan

masyarakat terhadap operasi stasiun tersebut dan terlambatnya surat

ijin.'

Banyak stasiun pembangkit yang

dilbah

menjadi menggunakan bahan bakar minyak di

anta-ra

tahun

1970 dan 7972, tetapi dalam nlenghadapi kenaikan harga minyak yang terus menerus

dan perlunya mengurangi ketergantungan kepada minyak dari luar-negeri, perubahan kembali dari

hhan

bakar minyak ke batubara dilakukan bilamana memungkinkan.

Catu uranium terbatas, dan sekarang _{reaktor-reaklor fast} breeder dilarang

di

Amerika

Seri-kat, telah sangat memperluas tenaga keseluruhan yang tersedia dari uranium

di &opa.

Fusi

nuklir

merupakan harapan besar

di

masa mendatang, tetapi proses fusi terkendali

untuk

keperluan

ko-mersial belum diharapkan menjadi layak sebelum tahun 2000,

jika

hal

itu

mungkin. Tetapi tahun

itu

merupakan tahun sasaran untuk memperagakan model pelopor pertama suatu reaktor fusi

ter-kendali.

Sejalan dengan

itu,

sistem daya

listrik

harus terus tumbuh dan mengambil alih

peng-gunaan bahan bakar sec{ua langsung. IVlisalnya,

mobil

listrik'mungkin akan digunakan secara luas

tntuk

menghemat bahan ba&ar

fosil

(termasuk bahan bakar minyak dan gas yang diperoleh dari

batubara) guna dipakai oleh pesawat terbang dan

truk

angkutan jarak jauh.

Telan ada penggunaan tenaga panas bumi dalam bentuk uap panas yang keluar dari dalam

ta-nah

di

Amerika Serikat dan negara-negara lain. Tenaga matahari, pada masa

kini

terutama dalam

SI qaue+-qu,lreq Is[usIrE.\L 'IBIhurIp ?nqasJa? uu8udBa+ upud erupn uBJnlBs rse.redo qpla+as

unqq

0I

Er

-pI-"4{

Euequa$aq e{uqedur"u n+ua?Ja+ ueBuuBal n??ns

{ntun

qeu"l-qB^4.8q rsrusueJl laqsx 'uernl?s Fuelued epadaq Eunlue8ral lnqasra? Jol:{"J-ro+)le7 zf uurnun EpBd 'ueilq -B+sa{ re6uqas lBua{ry Eued 'uralsrs tuelup rp ursau-ulsau e.m?ue (wquo.u1curCsl uerluduraraso>l uEI -ueqegaduraw

{nlun

ueqnlnqa{ u"p r.rel?pu"ar1 'ue4urftrp Euu,t

qnlel

uu8treFal 'rzluuq8uad seud sul€q Bpedarl 8un1ue8.ret lnqasra+ uundrueura>1 "uare{'n1ua1ra1 ue6uu8al nluns eped upmlus n?"r6 epedeq us{rraqry ludup Buud n1ua1ral uenduztua{ "pB

{spll

'enp u?{?"{Euedrp eduue8uzBal

p

-edgzp r"saq qlqal:1e8e Bue,( er13ue ueBuap qsqnraq aues Bue,t Euelued ueEuap uu.rnps uenduuru

-a{

ruse{ ErBcoS '1nqas.ra1 uemles

(VAft)

eradurello,reFetu

urepp

uarnleduad uenduruura{ IJW nefu111p sqal quduuu r88trtl qrqal Suud rsrrususr? uern1us uuFuuBal uelnFFunay

'AI

00gI

rcdurus

000I

IrBp n1w[,(a?n11oy L1EIH

Dqln

--

AHil

fEul;

er116 uu3ueBe; luqEurl ur"Iup uernlus

{nlun

uerIruIBIIp Suepas 3ue,(

psrg

'A{

qgl

uep 00q 'g?g qcl€pu (a3oqo11tqflg

n4xg

--

AHil

rEFur;, er1 -s:1g uuBue8aI

'A{

0gZ

u"p

8gI'gII

qBIepB prupuuts (a?o17o1 qBlH --

ng)

1Bflu11ua8ueEa;, '611 gg1 rcdurus

gTI

s.relue qeraep ru"lep uernler{uad 1n1Bur1

a{

ue{{t?urp

ro?eroua8 uz8ueBa; 'Te{BdIp ledep 8uu,t roleraua8 qnlun p.repue?s ue3uu8al "pB tunlag

'A{

7g rudtuus

8I

B.rE+u" JBsr{Jaq Euel( ueEue8al

{n}un

lenqlp .rusaq Eue,t

uropou

.role.reuaE-ro+"]au

-aC'A{

pTrcdums

A{

8'gI

BrB+u" rp J"sl{raq e.(ueserq rusaq Sued roleraua8-role.raua8 uu8ue8a;,

IS08IUISIC NVC

ISII\ISNVUI

8'I

) r

*,,,,

1 *q J[',

ixff

::.lt..ff

,1T :

:

?reuatu 1uI IBq

tuuleg

'yrlrlnpord

Euuf ueqq

qeduuq n1elral uerleun8Euau qe>lEurros ur8urpuad rrB

{nlun

u?lunq neu"p

uep'um1

uer1e.{uququrau ue>Ie reBuns nu eped 63ut1 nIBIra? Fue,{ nqrs uu>flsuay 'uuunFuuqruod ertuaq qeqtuuuoru le8uus uup Futluad leFues rrplnu

rol{Bar

>1n1un utftr -lpuad r.re lds+e1 'se1a[:ledureu nlr8aq r1epr1 suued uereruaouad 'rr?snpur ercFeu-ursBau

rp

1ed>1er Feq eledu Buez(

pq

uapdnraur

B.rupn usreruacuad '8uer1uad leBues Bue[

pq

uerledmeur s?I{ uE -Eun:13u11 depeqral ueEunpullrad'uncledu eruc uuBuap e8uu4 ue4lsuq8ueu urelep 'e(unq>1y .urq Ege,( u"qeler.u e8eual EunsBuul {e1

{nluaq

ualednraur ueraquoc uep qedures trep {r+alurs seC

.Iqou

{nlun

Bturralrp lerlep Eued rurleq uuq€q rc8uqas uzrleunErp usuaq ueEuap md -ru3crp uep uertrq-rfiq Irep qnqtunl Euu.{ loqoqle qBlep" Euns8uel-qe? Irsqulutr uBeual {n?uaq nlBs rl"lgs

.uB{n{qlp

Euepas EuuqwoleB uep Buesed uuquqmad Irup ertep ttu>lludupuaur

{nlun

Bqesn-sq -esn .e,{ep 1llalsls epuda4 u,{ep pcarl qeprnfas ue{Iraqurau {n+un ledura} eduraqaq tp ue>ltsurado -rp ro?BJaua3 uerplureBBuaru Bue,t nB

fiouIy

'utuq dn>1nc Fue,t n1{€1r^ uurlnpadtp qlsBru ;de1a1 '1rq -asJal las u,teaq up{unrnuau u"p rsuarsrJe uallerlBuluotu tuBIBp resaq uenfeure4 rudecrp qBIaJ '{14 -sr1 rpuluaur EunsBuq rJ"qB?Btu .reurs quqnEuaru Eue,t {re1lo^oloJ 1as reua8uau ?asIJ InlBlaru stplerd

N.

Bnjangnya

tidak

seberapa tetapi _{mulai tambah berarti. Umumnya terbatas dipakai di daerah}

per-Kotaan yang padat _{penduduknya, atau digunakan di bawah muka air yang luas.}

')enurunan tegangan yang pertama dari tingkat transmisi adalah pada gardu induk utama, di

rnana _{l)engurangannya berkisar di antara 34,5 sampai L38 kV, tergantung, tentu saja, pada}

tegang-an saluran transmisinya. Beberapa pelanggan industri dapat dicatu pada tingkat tegangan tersebut.

Penurunan tegangan berikutnya adalah pada gardu distribusi, di mana tegangan pada sa1:ran yang

reninggalkan gardu

itu

berkisar antara

4

sampai 34,5

kV

dan umumnya di antara 11

dants

kV.

Itu

adalah sistem

distibusi

primer. _Tegangan yang paling populer pada tingkatan

itu

adalah

12

470 V antar saluran, yang berarti 7200 V dari saluran ke tanah atau netral. Tegangan

itu

biasa-nya disebutkan sebagai

L2

47O Y _l72OO V. Tegangan sistem primer yang lebih rendah yang jarang

digunakan adalah 4160 Y12400

V.

Pada umumnya beban-beban _{industri dicatu dari} sistem

pri-IrEr'

yang

juga

mencatu transformator distribusi _{yang memberikan tegangan sekunder melalui}

-rangkaia_n tiga kawat fasa tunggal untuk keperluan rumah-tangga. Di sini tegangannya adalah 240

di antara. dua kawat dan 120

V

antara masing-masing kawat

itu

ke kawat ketiga, yang

ditanatr-kan. Rangkaiantangkaian sekunder yang

lain

adalah sistem empat kawat fasa

tip

berteraan 208

Y lLzO V atau 480 Y 1277 V .

L.!

STUDr

BEBAN

Studi beban adalah penentuan tegangan, arus, daya dan faktor daya atau daya reaktif di berbagai

titik

dalam suatu jaringan

listrik

pada keadaan yang sedang berlangsung atau yang diharapkan

un-trk

operasi normal. Studi beban penting dalam perencanaan pengembangan sistem di masa

men-datang karena operrsi yang memuaskan pada suatu sistem tergantung kepada pengetahuan

menge-nai pengaruh-pengaruh interkoneksi dengan sistem-sistem daya yarrg:lain, mengenai

pengaruh-pe-nganrh beban baru, stasiun-stasiun pembangkit baru dan saluran-saluran transmisi baru sebelum

semuanya

itu

terpasang.

Sebelum berkembangnya komputer-komputer besar studi aliran beban dilakukan dengan

pa-nel penghitung arus bolak-balik (ac calculating board), yang memberikan tiruan fasa tunggal

de-ngan skala kecil untuk pengganti sistem yang sebenamya dengan saling menghubungkan

unsur-un-sur

ran$<aian

dan

_{zumber+umber tegangan. Menyusun rairgkaian, mengatur penyesuaian dan}

membaca data merupahan pekerjadn yang menjemukan dan makan waktu. Sekarang

komputer-komputer

digital

menyediakan penyelesaian

studi

aliran beban

untuk

sistem*istem yang

kom-pleks. Misalnya, suatu program komputer dapat menangani lebih dari 1b00

ril,2b00

saluran, b00

transformator dengan sadapan (

tail

yang berubatr dalam keadaan berbeban dan 2b transformator

LI

uutuqBuer nlens {nluaqtuatu ei8utqas

'uelquuelrp

Eue{ .rolurauaE nulu JolururoJsuarq

lu4au

a{

ue{wrl8untuau

uenle sn.re ez(ep

r4uuqtuad trep

a4 uep quusl rnlBlatu

quuq

qeue? depuq.lal r{Bpuar tsuupadut '4n1uaqra1 nT r{Bue1

a{

rsusruo .rn1u[ nlrFag

'npd

ue.reqrues Bueru{ sequrr uB1B -nur t8e1 quual ai1 .rnp[ usry.ulqruatu Bue,t 'rse$uq

qs{Fquruoru

ue{quu"tlp Euef e38ueduad Bue -t1 ueEuep reluuq8uad sruluu FEut+ uuiuu8a,

'edurolelcr

epad (.nnoqsolrf uu1e1r4 uuqleqrrleEuau Euelt'n1ad qalo uaIqBqa$p q?Iupu qlqal ne1e

A{

gIT

rsrusrrsJ+

u"ml"s

epzd uen88uu8 ez(uurnurg '.re[e,!A Ssed sn.re uB4lB nE8ue88uatu Eue[. uele8efla4

dqps

qsIBpB uzrerl8uer nluns urgep uun8Eueg

NVNCCNVC

NVCNNIIHUUd

9'I

'snuouo{o

Bqtd

Eue,t rsu.rado

u?{uaquau

{n+un rnlu-rp nIBIas ur(uuulrrlEuequad u8iuqes lpufral Euel( uuqaq uuqeqnrad durles

{nlun

ralnduro:1 qolo uu{rl?pue{Ip snrouatu-snral "rBcas uraprs n+s -ns upud urussls Bnruas B,lrqBq rluuu IBqII

Blr{ uerfy

'elurse.rado ruslup r"saqra? ueguruaq8uad red -E uaru {n+un lplFuequed unlss}s re8uqlaq Brelu" rp rua?sls nlens uped uur{nJnlasa{ u?qaq uu-rBeq -uad sesord apeda4 u?{Iraqlp Fue/t euBu W1upp (t1cyodslp crutouoca) sluouoqa uoutt.4?ua4 ' rlelueueru sn.re1 Eued rsrlnpord e,tuaq rdepeqBueur ru"IBp >ludel Euud uuBunlunarl ln5unruatu uup rrrnrms{Bur us}sruaqBuad uu{n{Elatu

{n+un'

+nqs -ral ut€q"snrad-ueuqesnrad uerlauatu'(lu{Irag

equauy)

suotsnttutoc

&Wln

arDrs qalo Jrrs} u€rr4 -uEua6'llqels

ruouo{a

usupua{ lees uped ue8uap uelSupueqlp nluauatu {81 uaIuua4lp Euud u,( -Bp JIJBI uep ludac uuBuap lerlEuruaru u{eaq "uuru rp Bssru ruel?p Sutluad Euu.rnq-n1r ro1rIBJ undrrl -saur'rrlsnpul nlens {BlaI ualnluauaur

{nlun

{rreuoru Euef ropleg uerledmaur r{erruu Eued qrr1q1 Jue;,'qerasp

npns

a{

nreq u+snput {ueuaru urBIBp

nlruf

'epu e,turuuaqes n1t ue8ulusrad 1du1a6 'ure1 Euel( ueeqesnrad qelo ruu,{eqlp

{"pI+

Eued

s;efoei

qu.raep nlens rrrelep uf.rarlaq

ufup

ueeq -ssruad EursBur-Eurseru suaral gpe$4 n+I I?H'uB8urus redunduraru qeprl edurledueu zdep

ulsnpq

SIT{ONO}II

NYflgB

NV'{IUICNgd

g'I

'rretqed e1q uele Bue,t Irca{ ualsrs nluns epud ueqaq u"rrle.ralnduo:1 ue{B1ac Is?q uu{{nfunuatu U'8 rBqurBC 'ralndurorl uuBuap uuqufia:1p uuqaq UB4IB rpnls BuBruge8uq

g

qeg Ip

llu"u

+er1q

s}pl

Ue:IV 'uu:1nryIp ueuuucuarad lees eped epe

unloq

Euu,( uuqaq lesnd-1usnd a4 udep ue4.rnp,tuaru

{nlun

{IBqra+ 8ue,{ uu.rnps

{4afs+Bl

uep unrs"ls 4ep1 ue8uap ue6unqnqraq Euu,{ qq?s?ur-qelusuur uedap a>1 qnuf lnqela8uau srueq edep u"pr{Bs -nrad nleng'e,(ue[.ra1 luale redurus rueq rlpInu efleua1, uuEuap lplBuequrad unlss]s n+Bns uu"uucuaJ -ad 1er'ru srelu" unqB+ OI

lr"p

qlqal n+{"rt,t' e4Buaf uurlnlradtq 'Buelup

uap

Euer{ unqu? 0e

n"lu 0I

pnfnnral ualdureqrp Euuz{

zlep

ualsrs nlzns uefqeduraur {n+un +sururaq tuolsF Buuouorad

tertutup.

Gangguan antar-saluran (line-to-line

_fault)

yang tidak melibatkan tanah lebih jarang

ter-iadi. Dengan membuka pemutus rangkaian

untuk

memisahkan bagian saluran yang mengalami

gangguan

daii

sistemnya akan menyela aliran arus yang melalui

jalur

ionisasi dan menimbulkan

deionisasi. Setelah selang waktu kira-kira 20 putaran (cycle) untuk memberi kesempatan

terjadi-nya deionisasi, pemutus rangkaian

itu

biasanya dapat

ditutup

kembali tanpa menimbulkan

loncat-an bunga api. Pengalaman dalam operasi saluran l,ransmisi menunjukkan bahwa pemutus

rangkai-an dengrangkai-an kecepatan ultra tinggi dapat menutup kembali dengan baik untuk setiap gangguan pada

umumnya. Dalam hal-hal di mana penutupan kembali

itu

tidak berhasil dengan baik, kebanyakan

disebabkan oleh gangguan permanen di mana penutupan kembali

itu

tidak mungkin untuk

dilaku-lian tanpa memandang selang waktu antara pembukaan dan penutupan kembali.

Gangguan-gang-guan perlnatlen disebabkan oleh saluran yang

jatuh

ke tanah, putusnya pengikat isolator karena

beban es, kerusakan permanen pada rnenara dan oleh karena kegagalan penangkal

petir.

Penga-laman menunjukkan bahwa antara 70 sampai 80% gangguan saluran transmisi adalah gangguan

sa-hran'tunggal-ke-tanah (single line-to-ground

_fault),

yang

timbul

karena kilatan salah satu saluran

ke menara dan tanah. Gangguan yang paling jarang terjadi, kira-kira 5%, meliputi ketiga rlasanya

dan disebut gangguan fasa-tiga (three-phase _fault)" Jenis gangguan saluran transmisi yang lain

ada-lah gangguan antar-saluran (line-to-line _fault), yang tidak melibatkan tanah, dan gangguan

saluran-pnda-ke-tanah (double line-to-ground fault ). Kesemua gangguan di atas kecuali jenis fasa tiga

ada-lah tak-simetri dan menyebabkan ketidak-seimbangan rli antara fasa-fasanya.

Arus yang mengaiir di berbagai bagian sistem daya segera setelah timbulnya gangguan

berbe-da dengan yang mengalir beberapa putaran kemudian tepat sebeium _{pemutus rangkaian bekerja}

membuka saluran pada kedua sisi gangguan tersebut, dan kedua arus

itu

sangat jauh berbeda

6e-ngan arus yang akan mengalir dalam keadaan mantap (steady-state condition) jika gangguan

terse-but tidak diasingkan dari seluruh sistem dengan bekerjanya pemutus rangkaian. Dua di antara

fak-tor-faktor

yang menentukan pemilihan pemutus rangkaian adalah arus yang menpglir segera

sete-lah' gangguan terjadi dan arus yang harus disela oleh pemutus rangkaian itu. Perhitungan gangzuan

meliputi

penentuan arus-arus tersebut

untuk

berbagai jenis gangguan

_di

berbasai iokasi sistem.

Data yang diperoleh dari perhitungan gangguan

itu

juga bermanfaat untuk menentukan setelan

re-le (relay setting) yang mengendalikan pemutus-pemutus rangkaian tersebut.

Analisa dengan komponen-komponen simetri merupakan sarana _{yang ampuh yang akan} kita

pelajari

nanti

dan membuat perhitungan gangguan tak-simetri menjadi hampir semudah

perhi-tungan gangguan _{fasa-tiga. Akan} kita pelajari operasi dasar yang diperlukan oleh program-program

komputer.

I.7

PITOTEKSI SISTEI{

Gangguan dapat sangat merusak sistem daya. Sangat banyak studi, pengembangan peralatan dan

terus-me-'rcd?crp ledep ul{8untu {Bprl ue{sunuraur Eue.{ efraq uBp ul

-q

Euuf dupuq.ral nles 8ue,t BJB?uB quqnraq nlelas uerlu e,{uruulup ueBue8al Sursetu-Surssur.BsBJ }np -ns-lnpns 'eltep ualsrs nlens eped rolurauaS-roleraua8 ureluu uu4eduarasa{ erllg '+nqosra+ ulsatu -ursaru uped ro1o.r JrlBIar ua{npnpa{ epedaq Eunlue8.ra1 nlr ur"lBp ueFuu8al eseJ lnpns-lnprg '.rolureuaE re8eqas r8el uerlnq

'rolotu

tu8eqas ef.rar1aq uerle Sued 'u1q Euud ar1 e.dep n?Bcuatu uu{e n?r ursaru nles qEES 'n1t uutal8uer tsuupadrur uup ueBuuBal uu -epaq.rad qalo uerlnlualrp Euer( eueuneBeqas'rtleEuaur u"{B snrp uep '1ou

uduap

?IuBs Ue>IB {spl? urq Sued eped ueflue8al ue8uap rFuern4rp e>1r[ e,{un1es qBIBs eped ue8ueFal 'e,{uesu; epaqraq tdel -o+ rusaq BrrrBs nlr e,(uenpal urBIBp uuBueEal

B{If

'eseJas uep rusaq eurus ef,uenpo{ tuEBp ueEuuB -a1

e{I!

snre us{rrleBueu

uap

{Bpll nll

lap.ruurad ueralSuer IIBnJa{ UIBI JEnI uerc>1Euer ueEunq -nq eduel Ide1a? lalered ufra4aq Euez( 41eq-4sloq snr? roleraua8 enp'e,{u1zsl}U'IrBqaq uep uuBut.rel >lr?srro+e>laruq epzd uep'n1r ualsrs ur"1ep urel Fue,{ ulsalu derlas ur?lep ueEue8al BseJ ?npns depeq -ra1e,{uwqup ueBuuBal Bs"J lnpns eped

'(urqep

uuiuuBal nele) uer1lr4Buuq1p Eue,{ ue8uuBal uped -a4 BunlueEral 4edwaras rolour

nele

{rleq->leloq snrc role.reuaE nlens ruBIBp rtpBttaru Suurt

snry

NYTISVISS)I ICTLTS'8'I

'alaJ rseurproo{ uep ueduraued reua8uaur ue8uqrq ueEuap qoluoJ ede.reqaq ne[u11 B]rr{

u"p

Jesup alar sruef-sruel{r5ual{Brerl seqeq B1DI

u"{B

gI

qug

urqeg

'rde8Eueuaur {n?un le8u8 n1r usqulaqasraq 8ue,{ qeraep eped alar uep rpefra1 uen8Sue8 euuru rp qera?pqura"p ne?e uuqulaqasJaq Euurt qBJaBp urqep urel Eued alar Sunlnpuau ue{e u8nf alar n+EnS 'a1ar reBeqraq qemef BunSSuq rpefuaru Eue.4 trra?srs uer8uq-uetEuq u?{rsrurJapuau

{nlun

uz{n1ualrp ueuetuuEuad (auoz) qeraep alar uudurauad urBIE6'uenEBue8 ufuepu ue{Bseraur 8uu[ alar qalo ue{rlepua{Ip uere4Buan snlmuad rseradg 'ure1 Fue,{ uolsrs ueFeq-uefeq epud IBruJou rserado ua1 -ueqelradruau {n+un uu4qesrdrp snreq uen8Suu8 turqeEuatu 6uer{ tualsrs uurEeq-uer8eq uauuuuad n1r uen8Eue8

nq"

T"qrlJo?

{"pl? nlad

p>lFueuad e>1r1, 'leurJou rsp.rodo

a{

ualrpqua8uaur

{n?un uu.relnd ederaqaq r.{Blotos srleruolo BJBcas IIBqura{ dnlnuaur u€p e>lnqtuaur ledep uere4Buer sn?mu -ad derlas uB8urqas e,(u1er18urs u€r{Iuapas u,tueserq efrns qalo

uailnqurlrp

Euu,{ uen5Euep '(3utt7c7tms) ueqqe8uad Buare{

qalo'AFI1

uep AHg uemles I€r{ ruelep'uep rrlad qaio ue4qeqasrp Eue,{

F8ulf

le8uus ue8ueE4 efrns depeqJa?

{npur

npreE uep 1p1 -Fuuqruad pr-pr eped roleruroJsuurl tlradas uelelerad funpurTaur

(nlsatn

a&ms) ehns p4Sueuad euururcSeq ueseqequrad

a{

BlpI un?unuau uu{e n?r

tpnls

'ualeuuqrapasrp le8uus Sued snierl nlers {n?un rsrrusueJ+ uBJnlBs nluns uped

(luasuotl)

ueqqerad uqeos.rad-ueluos.rad suqeq B}I{ Ue>IV ' uen88ueE edurpulra1 rlnqt8 uaur Suer{ ue1r43ue quad ruBIBp ueulartuad "?ms UBIBI€rad uep rsIlusuBr1 u?rnlBs eped ue>1usnra4 qeEacuau ruBIBp snJt'r

L

Sudut-sudut fasa tegangan dalam mesin serempak akan tetap konstan selama kecepatan

ber-bagai mesin

itu

tetap

konstan pada kecepatan yang bersesuaian dengan frekuensi fasor acuan

(reference phas<tr). Bila beban pada salah satu generator atau pada seluruh sistem beruoah, ar-us

dalam generator

itu

atau pada selumh sistem

itu

juga berubah.

Jika

perubahan arus

itu

tidak

mengakibatkan perubahan besar tegangan-tegangan dalam pada mesin-mesin tersebut, maka

su-dut-sudut fasa tegangan-tegangan

itu

yang harus berubah. Jadi perubahan kecepatan sesaat

diper-lukan

untuk

mendapatkan penyesuaian sudut-sudut fasa tegangan yang satu terhadap yang lain,

karena sudut-sudut fasa

itu

ditentukan oleh kedudukan

relatif

rotor-rotornya. Bita mesin-meisn

itu

telah menyesuaikan dirinya terhadap sudut fasa yang baru, atau bila gangguan yang

menye-babkan perubahan kecepatan sesaat

itu

telah dihilangkan, mesin-mesin tersebut harus bekerja

kembali pada kecepatan serempaknya. Jika suatu mesin tidak tetap dalam keserempakan dengan

bagian sistem yang 11i1, akan

timbul

suatu arus putar _{(circulating cun'ent) yang besar;dalam}

sis-tem yang dirancarri Jcngan baik, operasi _{rele-reie dan pemutus-pemutus rangkaian akan}

memisah-kan mesin

itu

dari

.stemnya. Persoalan kestabilan adalah persoalan dalam mempertahankan

ope-rasi serempak pada generator-generator clan motor-motor dalam sistem tersehrut.

Studi kestabilan digolongkan apakah kestabilan

itu

menyangkut keadaan mantap atau

pera-lihan. Ada suatu batas kemampuan banyaknya daya tertentu yang diberikan oleh suatu generator

arus bolak-balik dan

untuk

beban yang dapat ditahan oleh suatu motor serempak. Ketak-stabilan

yang ditimbulkan oleh usaha

untuk

meningkatkan masukan mekanis ke suatu generator atau

be-ban mekanis untuk suatu motor melebihi jumlah daya tertentu

itu,

yang disebut sebagai batas

ke-stabilan. Suatu

nilai

batas daya dapat tercapai meskipun jika perubahan

itu

dilakukan secara

ber-tahap. Gangguan pada suatu sistem, yang disebabkan oleh pembebanan yang mendadak,

timbui-nya gangguan hubung-singkat, hilangtimbui-nya penguatan (excitation) _{dalam medan suatu generator,}

dan oleh karena pengalihan, dapat menyebabkan kehilangan keserempakan meskipun bila

peruba-han dalam sistem yang disebabkan oleh gangguan

itu

tidak melebihi batas kestab-ilan jika

perubah-annya dilakukan secara bertahap. Nilai batas daya

itu

disebut batas kestabilan peralihan (transient

stabilitlt

limit)

alau batas kestabilan keadaan mantap (steady-state stability

limit),

tergantung

qpa-kah

titik

ketak-stabilan

itu

dicapai oleh karena perubahan dalam

sislgaitu

terjadi secara tiba-tiba

ataukah secara bertahap.

Untungnya para insinyur telah menemukan cara{ara perbaikan kestabilan dan peramalan

batas-batas operasi stabil baik

untuk

keadaan peralihan maupun keadaan mantap. Studi

kestabil-an sistem Cua mesin yang akan kita selidiki tidak serumit pada sistem dengan mesin jamak, tetapi

banyak cara

untuk

memperbaiki kestabilan yang dapat dilihat dari analisa sistem dua mesin

terse-but.

Komputer

digital

akan dimanfaatkan

untuk

meramalkan batas kestabilan suatu sistern yang

kompleks.

1.9

INSINYUR SISTEM

DAYA

Bab

ini

telah berusaha memberikan sekedar gambaran mengenai sejarah perkembangan dasar

merencana-IZ

*****

'6L61'uopuol

''p11 suog

T

,(alIA\

uqol

'eBr1a>1 Islpa.. tsutaXsrtg J?mod

Jul)alg..

,.r\i.fl .r(paa.AA

'IL6l

'>{ro1 rrrag 'slaqsrlqnd puor?Bcnpg lxolu1 ,,'stuals0g Jamod uJapory..

';g'p

'rapue./r6,suanaN

'6L61'{rol

rra,alq'suog

T

daIIlA uqof ,.'srs{,1nuy utalsKg Jamod..,

.v.J,soolp

IIL-^\BJ'ci{

'Bnpa{ Islpa

.,'uoll)npoJlul

uV 'Z96T '>lro1 rrra51 'dueduoC

{oog

,l,toaq7,

uapKg

tC?nug

crllcalg..

''1'g

'p.raEg 'ruelepuaru qrqal eJucas eues Buef >ladqns nele ueseqeq->1o>1od ederaqaq tlndtyau efuerelue rp undrqsaru rur

n{nq

ruBIBp ledepral Suert 4adqns Bnuras rduruq ue4n>lelradurau Bue,t rur ?n{rJaq ualrJaqrp Suer(

nlnq-n{nq a{

naerp e8nl "Jsqtuad 'seq"(l

elr{

ue{e Eue.{ uusequq-r1or1od >ledueq reuaBuaru qnel qrqal rsuruJoJur raqruns ue>lrJaqruaru rur n>lnq qnrnlas rp r{B>{-ue?e?Br-r{u>l-uelu1eC

NYHYSI{VJ

NVVJVS

OT'I

' resaq qrqal Suud tlBIBSuw-tleleseru ue.1tesa1a.{u -aur ledup nlr resep desuo>1-dasuo4 eueurre8eq rweqeruaur ledup reBe e,{ep rual$s ueEuap ue8unq -nqJaq Eued rusep dasuol-dasuo>1 rreleladrueix snreq e1i:1

'tcutladral

rgqal

BJ?Jas n1r ueposrai -uepos.rad nefuyl B?DI

unlaqag

'e[uuurppuaBuad {n+rrn uuleprad ueqqrured uup ua{sis rserado uep ueuueJuarad rqmuEuadruaru

nlr

rueJeuras rpn?s Buare{ snuouola ueqaq ueurrrBuad drsurxi -drsurrd ?Fas uulrqe?sa{ rpnls uep uen58uui esrpue 'ueqaq rpnls uerln{Blatu BJBO-E.rec tnqelaBu -aru snJeq e.(ep uralsrs rnfursu1 'uroporu

efep

ualsts nlans uesenlrad uep ue4rcq.rad 'rserado ua1

f

BAB

DUA

KONSEP

DASAR

Insinyur sistem daya selain terlibat dalam operasi sistem yang wajar juga terlibat dalam keadaan

yang

tidak

wajar. Oleh karena

itu

ia harus sangat terbiasa dengan rangkaian-rangkaian arus

bolak-balik, khususnya rangkaian-rangkaian fasa tiga. Untuk tujuan itulah bab ini mengulas kembali

be-berapa buah pikiran dasar mengenai rangkaian+angkaian sefilacam

itu,

menetapkan notasi-notasi

yang akan

di

pakai dalarn buku

ini

dan memperkenalkan pertryataan-pernyataan

nilai

tegangan.

arus, impedansi dan daya dalam per satuan.

2.

I

PEN) {.-IULUAI,I

Bentuk

gelombang tegangan pada

ril-ril

suatu sistem daya dapat diandaikan berupa sinusoida

murni

dengan

frekuensi

tetap. Dalam mengembangkan hampir setiap

teori

dalam buku

ini

kita

akan berhubungan dengan pewakilan-pervakilan fasor tegangan dan arus sinusoida dan akan kita

gunakan huruh-huruf besar

V

dan 1

untuk

menunjukkan fasor-fasor tersehut (dengan subskrip

yang sesuai bilamana diperlukan). Garis-garis tegak yang mengurung

V

dan1,

yaitu

lVl

danlll,

akan menunjukkan besar fasor-fasor tersebut.

Iluruf-huruf kecil

akan menunjukkan nilai-nilai

se-saat. Bilamana ditentukan suatu tegangan yang dibangkitkan (gaya gerak listrik

/egD,

huruf E

di-gunakan sebagai pengganti

Z untuk

tegangan guna menekankan bahwa yang ditinjau

di

antara

dua

titik itu

adalah ggl, bukan suatu selisih potensial biasa.

Jika suatu tegangan atau suatu arus dinyatakan sebagai fungsi waktu, seperti

sz €s nlr up8ueael-ue8ue8al

ueldelaueu

Inlun

'7trqeppe

77em1ue rp ue8ue8el uep

7I

I{BIepB n}I uerelSue.l uIeIBp sruv'l7-te8eqesIBpuBlIp

o

uup

r

Jndunssrelue uu8ue8el uep

3l

qulepe

nll

FC 'uere13url qenqes qalo rlD{e/!\rp 8ue,{ pB qunqes ueiuop IIiBq-{BIoq sn:e uurc18l-IBr nluns rrel4nfunuew I'7. ruqtue3

..IVDCI.]NI

dIT.},SSNS ISVJO}J

Z'Z

'u,(uese3 e8qal ue8uep ue8unqnqreq elrq u?>{qupnur -etu qrqel uXuusercl epue8 drrlsqns rselou rde1al 'p33un1 du>1sqns rs?lou uu4eunSSuau

{ruun

rup -Brueru

dnlnc

e.,(ueserq e8rl ese; uere>13uur nlens

{n}un

le8Bunl BSeJ BJE}os ruuluq 'gtlrsod uulrcpue -rp Suez( srue uerrle qeru

ueldeleueu

uur8erp uped qeuud

luuy

'ue8ue8el ue>ldeleuor.u urelep gqrsod ue{repuerp 8ue.{ qn1n1 ue41nlunueu uun8 snulru uep snld epue]

Inlueq

tuplzp

qrun{

ep -ue]-Bpuel ueluunSSuetu

{n}un

uelqepnueru Wqel Suues uere4Suu.r ue-detp-urer8utp ureluq 'ure1 3ue,4 lnpns-inpns ueIleqr[oru ue>p e,{u:oseg ueule,(ued euere>1 'uenoe rose; ru8eqes r uup ,r qelepe u,(uleeses repu 8ue,{ snru undneu ue8uuSel {Ieq qllluroru iedep -.IBpl}

e}{{

elus n1uel

Aos/+9'98

=o0F/00t

=

A r{EIupB

00t

u?8uep uerce JosBJ InlllqBpueu Suez( ue3uu3a1

v0/+9

=

;rils

=

t

uunJe roseg te8eqes qlllcllp nlr snJe

elrf

'lacua.talatl uenre

nluns qrpdrp snruq 'roseg re8eqes nJr ueJeseq-ueJusoq ue1e1e[ueu

In]un

'YzlIl

I{BPpB rolslsor n}ens uelep UBISIqRL1Ip 8ue,{ u1e: -e1er e,(eq 'usurq sruef Je]eurrue uep Ja]ouqlo^ qelo sceqlol 3ue,{ teltu-tulru I{BIepe tUI Ie1Iu-IEIIN

VS

=

l1l uep A

001

=

l,tl

rr uee1e.{u:ad-uee1e.(u.red >1n1un

Wel'Z.,'ue'uep

lSeq}p

urn.,ls)i'tti

yn1t/r"lrurrrrrpt'J;;:

;il:

'(sLu.t

-

atonbs - Loaui - too.t)JIl>1e3a r€lru{elru uuSuap ueSunqnrpeq Jesaq LIell}sl 'Luntul$[ar+IEIIU -relrrr

u€{Inlunuotu {n}un

I

uep ,7 ue8uap Brlrus-€ulesJeq ueluun8lp x?ut du>1sqns

eltf

uelnlrad -lp

{epl}

1e8e1 st:e8-slJe.J'V LO'L

=

*"1*p

Lb'lll

=

*oo',4selaieIurunulsl?{uIelIU-rEIIu

Imsof,

LO'L

=

! uup

7

C*mbar 2.1 Suatu nngkoian arus bolak-balik dengan sgl E* dan impedansi bebon 21.

bagai fasor, tanda

+

dan

_-,

yang disebut tanda-tanda kutub, diperlukan pada _{diagram tersebut di}

samping anak panah yang menunjukkan arah arus.

Dalam suatu rangkaian arus bolak-balik kutub yaag bertanda

+

adn161,

positif

terhadap ku_

tub

yang bertanda

_-

untuk

setengah putaran tegangan dan negatif terhadap kutub yang lain

sela-ma setengah putaran berikutnya.

Kita

tandai

kutub.kutub

tersebut untuk memudahkan kita

me-ngatakan bahwa tegangan

di

antara

kutubkutub itu

positif

pada setiap saat bila kutub yang

ber-tanda plus

itu

sebenarnya mempunyai tegangan yang lebih tinggi daripada kutub yang bertanda

minus. Misalnya pada Gambar 2.1, tegangan sesaat

u, positif

bila kutub _{yang bertanda plus}

sebe-narnya terletak pada potensial yang _{lebih tinggi} daripada kutub _{yang bertanda minus.} Selama

se-tengah putaran berikutnya

kutub

yang bertanda positif

_itu

sebenarnya negatif danv, negatif.

Be-berapa pengarang menggunakan tanda-anak panah tetapi harus ditentukan _{apakah anak} panah

itu

menunjuk ke

kutub

_{yang sebenamya bertanda plus ataukah yang bertanda minus dalam}

per-janjian seperti yang diuraikan di atas.

Anak panah arus melakukan tugas _{yang serupa. Subskrip, dalam hal ini}

_Z,

_{tidak diperlukan}

bila

tidak

o

''

_.rus

_{yang lain. Jelas arah aliran}

arus dalam suatu rangkaian arus bolak-balifi

ber-ubah setiap setengah putaran.

_Anak

panah

_itu

menunjuk ke arah yang dikatakan

positif

untuk

arus. Bila ants

itu

sebenarnya mengalir dengan _{arah yang berlawanan dengan arah anak panah}

ter-sebut. arus

itu negatii

Arus fasornya adalah

(2.1)

dan

Vt=Eg-ItZs

(2.2)

Karena simpul-simpul

tertentu

dalam rangkaian

itu

telah diberi tanda dengan huruf,

tegang-an-tegangan

itu

dapat dinamakan dengan _{subskrip tunggal yang menunjukkan simpul yang tegang:}

annya dinyatakan terhadap suatu simpul acuan. Dalam Gambar

2.I

tegangan sesaat

u,

dan fasor

tegangan

Vo

menyatakan tegangan

simpul

a

terhadap simpul acuan

o, dan

p

a

po;itif

btla

a

terletak pada _{potensial yang lebih tinggi daripada o. Jadi}

,

vt-v7

IL=_

SZ : lru{rreq reEBqes uB{sB{Euup lsdBp

I'z

rBqtUBc 3p -Bd uurc{Euer

{nlun

Bpu?E du4sqns rss}ou ueEuep p38untr dp>pqns rselou era4re ue8unqng

,eA_

=

ogTlrqrl

=

erA 'n1rur{ 1er(u11se uuEuep o08I BseJ BpeqJeq Suer{ ueEue8 -01 nule srue

ue{rJequeu

ue8ue8el undnele snJB

IIeq

dulsqns

ue}run >[IIBqueu uuSueg 'Qo7 lnqeslp u8nt qeloq SueA'q lnduns uup

r

lndnns Brelus rp

rrp8ueu

Eue1' QoI snr? qelo In1el1p 3uu,{ s1e1duo1 tsuzpadrul qBIBpe

Vy

eueu rp G,,L} Y7QD1

=

QD,t uep'qDAqslBpB uerenses -:aq Suef e,,(urosu; uutueEel

'q

epeilnp

F8url qrqel Eue,( ue8uu8el eped

D

ellq

uerelnd qu8ual -asuurules$Spd SDtem4eq uBp

q

lnduns

depeqrel

r

lndturs ue8ueSal qBIBpu 1'3 ruqtueS urel -ep uurelSuureped

Yg

ert.;lt:r-

lp

Qoa lueses ue8ue8el E^rqsq Iuereq

nll

IeH '?npe{ dF>1sqns qelo ppu€Up 3uu.( lnduns depuqrel n1r lndurts uped ueSue8el ue1e1e,(ueu uuelrad dglsqns ?A{I{8q uB{ -e1e,{ueur 8uu,( uertueFed r1n4r B}D{ uu>IV 'lnqurl} lnqesJel ue8tre8el Buctu

Ip

uerc18uer uped 1nd -unslnduns uu1>lnfunueu uuEue8el epud du>1sqns Jrunl{-Jrunq epue8 dtr4sqns ISs}.ou

ueleq

1

''Q

! -.ue8uepeures n1t {3 , snJv 'Q' t r1eqpe

nll

snJB epue8 du:1sqns tse}ou ruel

+p

uep 'q a\,

o

rrep 4le8uetu ruuoq-Jeueq n1l sruB ?llq grlrsod Tr luuses

sruV

1nqasrel qeuud leue ue8uep uu8unqnqreq

AuetII

srue

{nlunylrsod

qBJu ue{IsltrrJepueu q

a\

o

uep qeru8uau Sued r{Bupd {Bue

I'Z

rEqurBC TUEIBO ';rlrsod Suepuedrp lnqosro} srue

elq

n}I sruu uerlle I{eJB uz{IslulJ -opuoul srue Eueqruul epedel ue{rJeqrp Eue.{ dplsqns uslnJn snJe nlens

uelelefueur

tueleq '?uErFopes

dnlnc

Iln{Ip

srueq 8uu,{ uerfuetre4 'epue8 dFr:pqns ue8uep uetsls ue>1du:euau uu8uep sulefredlp qrqal

redrp rEq

esq

uere4Suer-ue.ft48uer rcua8uau uatga8uad 'epuu8

dulsqns

Isrtou

ue8uap Ir?pqqlp redep snrz

Intun

qeuad qbue qere uep uz8uzS3t >lnlun

qrunl

sPuel-EpuBl ueeunS8ua4

voNvc dlu)ssns

ISYIoN

t'7.

7r1

= Qr1

'Irt

=

Qd

lr

=or

1,7

=

'rt ,:--*+-..--_-'

Vt

=

Vo=

Voo

VL= lrb=

_Vbn

I

_L=

Iob

Dalam menltliskan hukum tegangan

Kirchhoff

umtan subskrip

itu

merupakan urutan

penje-jakan _{suatu jalur tertutup sepanjang rangkaian.} Untuk Gambar 2.1,

vro*vob+vbrr=o

Simpul-simpul

n

dan o sama dalam rangkaian tersebut, dan

n

diperkenalkan untuk menandai

jalur

itu

secara tepat. Dengan menggantiVoa menjadi

*Voo

dan dengan memperhatikan bahwa Vab =

IotZa

menghasilkan

-voo

*

lrt Z.q

+vbn

₌

0 (2.s1

sehingga

V-rr---vn-2,4

2.4

DAYA

DALAM

RANGI(AIAN

ARUS

BOLAI(--BALII(

FASA TUNGGAL

Meskipun

teori

dasar nrengenai penyaluran tenaga menguraikarr penjalaran tenaga dalam istilah

interaksi antara medan

listrik

dengan rnedan magnit, irrsinyur sistem daya hampir selalu lebih

ber-kepentingan dengan uraian mengenai kecepatan perubairan tenaga terhadap waktu (yang

merupa-kan

detlnisi daya) dalam

istilah

tegangan dan arus. Satuan daya adalah watt. Daya dalam watt

yang diserap oleh suatu beban pada setiap saat adalah hasiikali tegangan jatuh sesaat di antara

be-ban

itu

dalam

volt

dengan arus sesaat yang mengalir dalam beban tersebut dalam ampere. Jika

kti-ttttrkutub

bebanitu dinarnai

a

dann, dan

jika

tegangan dan arus tersebut dinyatakan oleh

ron=

Vrnrx cos

et dan

irn

=

I*o*

cos (o:r

-

0)

daya sesaatnya adalah

p =

vanian

=

V,nr*I*ax

cos<^;, cos (c^:t

-

0) {2.t1

Sudut

0

dalam persamaan-persamaan

di

atas

positif

untuk arus yang tertinggal dan negatif untuk

arus yang mendahului.

Suatunilai

p positif menyatakan banyaknyaperubahan di mana tenaga di

26

( _1.4)

{2.6)

,_

-LZ -ap useJes srueq Yi ]e,Sos

snrv

'g

soc

xpwlqer,pe

,,

*n-,rr13,?

yri{'*';r;:tffi;*

rzlru

z1r['0

sor

luoil =

lYtl'qt'Z

rBquBD IrBp

uzp'Ul

qulepe uoauefluap ?szJas

fluv|u\

uauod

-uoy'r.{u.rose;

uz.rSrrp qBIEp? qE'Z Jz,qvrBD Eueru rp 1a1e.rrd

utttlSuur

nlens uE>lInlunuaur rg'7 Jeqrrre3 'uotue?uep o06 eseJ BpeqJaq 3ue,,{ e.,{uueuodtuol vep 'o,r ue8uap eseJos 3ue,{ snre uauod -uo>1 nefurueur ue8uep qeppe n]r ]eeses e,(up 1n1un uee1e.,(u:ed Suepuerueu

In]un

UIEI PJeJ '1

I1

'

I

Al

n31B

lu'Al

JI]{eJe snre uep ue8ue8el

rpIIS€q

qelo ue{I}tIBBrp ledep

al"u'I

xoulABuEtu Ip 16'e)

l"'Il

(e'z) urnuns>1eut Xi

--,u

g'soc soJ l.D

*'*l

=lt

L'cr1

xD\xDurl

u\s

0 Z urs 7rn

+ Qc't7 soc

+

[ )g soc

xp\xoq

= rpefueu ue{euerlJop -esrp ludep

(l'Z)

ueur.uesre4 uped uue1u..{ured rr}aruouo8u} uuuruese{ ueleunSSueut ue8ueq 'l0u ur8uaprues

urle

riurtet-EIal

rrlru urp

r.,(uue;rtnd qr8uatas denas

tped

zrurs Suzri Srlz8au uzp ,irrrsod urrBzq rrdunduaru ue4r eduleesas

uXtp

'IuJnLu

;rlrsedzl

n?]B luJntu

JItInpuI

zu;ndruas uure>lSuer eprd efuluq p:adas'006 eseJ EpeqJaq n]r ue8uesol u?p snre e1r1 'g4e8eu tpulueu qeu -:ed >1ep4 e.(uleeses efep 'ru:ntuJI]srsaJ ueqeq nlens tuelep ez(u1eq tlredes'ese3os

uo!*p

"n

r4ll

'Suesud;e1 lnqaslol u"qaq Bueru rp uelsrs

eI

uuqoq usp uz{qeputdtp ez(ue8euo} tUBJsq uBp

Ircu

uz8ue8at qere epedrrp8ueursnre elrq uelledeprp uotuoAte?uqes Sunlrqrp 3ue,{ 3rle8eu ertep 'e^,{u -IlleqeS 'ueqeq e1 u8euel ueqepurured ueqeqrued edu4e,{uuq

uulednreu

uup qnlet ue8ue8el qere e1

lp8ueu

nlr snre eyq qelo-redlp uDluPrtlvflegas8unlrqrp 3ue,( 3rltsod u.{eg 'n1t [Bq ueIsl{nlou;

Z'L

req:uril{) 'EpuE} ueue^\elJoq

u'!uep

u'aeilq

Srle8eu tpelueu ue4e rde1e1 Srllsod il21 undnetu

"'n

4\rq

eyq 3rlrsod selef n1r lBESes

erteq'u

up.p D

{l}l}-)g}}}

Bru}uB

Ip

LUo}sIS ue6uq

qelo

deres 'ryt1oa doporyat uDlsqnfp o,bp uop uo8unBal 'sruV Z'Z toqwDg

do.

kmikian

pula komponen la,? yang

mumnya adalah

l,nor

tin 0. Karena

NIaka

dengan 900 adalah

lr.

olelt vo,, dengan 900,

yang nilei

maksim-(1. I 0)

(2.1

_t)

pada Persamaan (2.8).

{2.r2)

rd

(o,

Gambar 2.3 Rangkoion RL paralel denpn diagram .fasonya

::1*

tertinggal olelt I'o,,

i.y harus tertinggal

eP

sinc^.'r

iX, maksimunr

yang merupakan daya sesaat dalam resistansi dan adalah suku pertama

Gambar 2.4 rnenunjukkan vo,rip yang dilukis terhadap waktu.

Demikian pula,

DorriX

=

Vurr*lrno*

sin 0 sin cd, cos oJr

V"'*l'"'

sin0sin2t-:r

.,,

Gambar 2.4 Tegangan, drus .yang sefasa den,gan tegongannya don dayart.va dilukiskan terhadap waktu

lx=

vrniR

=

V,nr*l

_*o*

cos 0 cos2 <^.r,

v _{rno*l rno,}

=

c'.os6(1*cosclt)

2

L,,

Oe tlelEpE lur JrlIEor u,(u61 .lnluel qlqol

ulrl

uBsEtluqrusd ::r.itl:11 ll{llc'lJal uI{Etues ue{E 3uB^'eztup ruelsrs nlens rsuJado uB{pJEl(ueru ,l11}Lrn BunBJaq }EAues tiEp' -itl{EeJ sJeduBllo^ nelu JII{EaJ e,{up }nqasrp 'O reieqes srln}rp 'rur 1n,,(ueproq SuEI B,{Ep

unur

'LIEqeq IeiIN -islutu

ue{pSSuIUeIU uep nfnueLu

lrleq-Ieloq

e8uue] uerrle ue>le]e^uaur uep ruosas

!!l

uep re,(unduelu repu e}BJ-B}EJ ueuod{.uo) 'lou e,(ep dleuses tttt }nqoslp o,{op -1oat

JrlBBou

uep

.II} r1ue8-ilue8raq'6 e:elue -rsod

urs Sunpuu8ueu 3ue,{

nlns

'(g'Z)

Lmeu;esred uped

enpel n{ns

uelBuesud

-iir;uu^

ue8ue8al Inlnqepuartl nule 1u33ur1Jo]

rul

sn:e

rplede

uu1>infunuoru nJi e,tep ;o11e1 eped .:-.;ilr{epuaul l1e}u p88tttpe1 qBII}sl 'uieJ Llup}p{rad rrcSuo6; 'rnlnriepuour 8ue.{ u,{ep:o11e1 re,{und --ileLU uE{e}e{Ip;t1tsede1 uurelSuer n}Ens uep Je33r.rr1re1 8ue,{ e,{i;p

Jollp.j

re,(unduiau ue}ig}eIrp

:i:Inpur

uerc>13ue:

nlens

'o{op

toltlol

lnqoslp sn.re uep uu8uu8e1 EJEJLTE 0 esEJ inpns snurso>l '11E.\\e8aul llelB

1l3l\oll{

Luelep JnInIp ez{uuserq

7

e33uri1es e,,(ep ruelsis usJESaq-r.reJrseq urrlep edu -iieSunqnq tuelBp efu1rce1 uBDlruapes 3ue,,( uenles qelupe

]]uy\

nlES rclelal .lje,16 rlElepe EIe;EJEJ '.:-(ep undnelu lEuses u,(ep 4trlrrn )Ieq Jesep irenlps 'rlpr(u e,(up re8eqas lnqssrp u8nl ,e1e:-e1zr e,{ep

'7

e.{urinlt8ueru 8tte,( ueqeqtue} E}B{ BpE

lepp

BIIq e{up

uulryrlunuou

Buu,( ueresaq qelep? dr

rtI

I)

0 so-r I

Il

.

1.,11

=

d

'JIIIaJo snJu rclru uep ue8ueSol rplru i.ru{)inselu e1q eqrl ,ne1e

(zr

'(s

;

(I I

i

(0 r'a -iuls{

r:l';.)

S'.ittpue8ueu 8uu,r( 7 0

sol

-::-lr::

:

d -1. ttr lxp tu x0

w

EiEJ-ulEl rulru re.{ilndutotu uep grlrsod n1e1os ,6 so:

nlns

'euelred

nlns

eA\qeq >1ecftuuu

(g';)

uuerueslod nuft;r]

?]lit

nelu)

'l

depeq:e1 srynllp Suea u,i(urleIllseq uep X!.,1,,r uu1>1nfrrnurlirJ S.e -rEquiBC I -'

;

) tlsPluesJad LUEI€p enpe{

nlns

ueledn"Ieu uep Isue}{npur txulep }Eesas e,4ep ueleclnrau Bue,{ 'Dqlat e:lnttp EuDi oiullsoq o{op mp

rnrr*r,,iiliif,in16

|rb'tut1ta1 iiuo,t'sruo'toluob'a1 g.a rDquroD

dan

sesuai dengan yang kita harapkan.

Persamaan (2.14) dan (2.1 6) memberikan

ta lihat bahwa QIP

=

tan

6. Karena

itu

faktor

cosO

=

costan

atau dari Persamaan (2.14) dan (2. 17)

e=

lVl.lll

sin?

dua jumlah P pangkat dua dan Q

p

_{= lll2}

.

_lZl

_{cos 0}

e=

lll2

.lZl

sinl

Kemudian dengan mengenali bahwa R -- lZ

I

cos

0

dan

X

=

P

=

lIl?R

dan (2.1 _s) (2.16) hasilkali [ tr/] dan (2. I 8) (2.19)

lZl

sin 0. kita dapatkan

g=

_lrlzx

(2.20)

cara lain untuk menghitung faktor daya karena

ki-daya adalah

-1

_I

P

,2:

_'*o*!:'*

,rnu

atau Akar pangkat

[1],

karena

pangkat dua samadengarl

'u/Pz + 2z =

=

lvl

'

lll

Q-11)

Tentu saja

P

dan Q mempunyai satuan dimensi yang sama, tetapi biasanya satuan yang diberikan

untuk

_Q

adalah var (singkatan voltampere

reaktif).

Satuan yang

lebihpraktisuntuk

₀

adalah

ki-lovar atau megavar.

Dalam suatu rangkaian seri sederhana

di

mana

Z

sama dengan

R

+

i

X,

dapat kita gantikan

[Il tlZl

untuk

itrll

dalam Persamaan (2.14) dan (2.16) untukmendapatkan

l-: i P

coso

=

--Jika daya sesaat yang dinyatakan oleh Persamaan (2.8)

itu

adalah daya pada rangkaian yang

lebih bersifat kapasitif dengan tegangan terpasang yang sama.

0

akan negatif, membuat sin 0 dan