I. Tujuan :
- Mengukur daya tiga fasa beban seimbang dengan menggunakan wattmeter 2 fasa (metode 2).
- Dapat mempergunakan alat ukur secara benar.
- Menentukan besarnya faktor daya beban.
- Mengukur besarnya arus netral pada beban seimbang dan tidak seimbang II. Petunjuk Keselamatan Kerja
- Pastikan saat merangkai alat dengan kabel penghubung dalam keadaan tidak bertegangan
- Pastikan semua alat ukur sudah terpasang secara benar sesuai dengan fungsinya.
- Jangan menghidupkan saklar dan memulai percobaan sebelum rangkaian diperiksa oleh Dosen/Instruktur.
- Matikan saklar sumber tegangan dan lepas rangkaian saudara ketika percobaan selesai dilakukan sesuai petunjuk.
- Kembalikan alat dan kabel penghubung ke tempatnya masing-masing.
III. Landasan Teori
- Pengukuran daya listrik AC tiga fasa merupakan pengukuran daya yang dilakukan untuk rangkaian listrik AC tiga fasa. Pada pengukuran daya listrik 3 fasa dapat dilakukan dengan berbagai macam cara atau metoda sesuai dengan alat ukur yang digunakan diantaranya Menggunakan wattmeter satu phasa dengan 2 buah wattmeter. Metode pengukuran daya yang hanya menggunakan 2 wattmeter satu fasa, pengukuran hanya dilakukan pada kedua fasanya. Diagram rangkaiannya seperti pada di gambar di bawah ini:
N R
S
T U1
V1 W1
U2 V2 W2
W1
W2
(a)
R
S T U1
V1 W1
U2
V2
W2
W1
W2
(b)
Gambar 1. Pengukuran daya 3 fasa, (a) konfigurasi Y, (b) Konfigurasi D
Maka diagram fasor dari sistem tiga fasa seimbang adalah:
(a) (b)
Gambar 2. Urutan Fasa, (a) abc atau urutan positif, (b) acb atau urutan negatif Sumber: Fundamentals of Electric Circuits 5th Edition -Matthew Sadiku
Mari kita perhatikan tegangan terhubung wye pada Gambar 1. Tegangan dan masing- masing berada di antara saluran 𝑉𝑎𝑛, 𝑉𝑏𝑛, 𝑉𝑐𝑛, dan garis netral n atau R, S, T dan N.
Tegangan ini disebut tegangan fasa. Jika sumber tegangan mempunyai amplitudo dan frekuensi 𝞈 yang sama dan berada di luar fasa satu sama lain sebesar 120° oleh tegangan yang dikatakan seimbang. Dinyatakan bahwa,
𝑉𝑎𝑛+ 𝑉𝑏𝑛+ 𝑉𝑐𝑛 = 0
|𝑉𝑎𝑛| = |𝑉𝑏𝑛| = |𝑉𝑐𝑛|
Jadi, Karena tegangan tiga fasa masing-masing berbeda fasa sebesar 120°, dan dinyatakan secara matematis sebagai,
𝑉𝑎𝑛= 𝑉𝑝∠0°
𝑉𝑏𝑛= 𝑉𝑝∠-120°
𝑉𝑐𝑛= 𝑉𝑝∠-240°=𝑉𝑝∠120°
Untuk tegangan fasa to fasa atau tegangan saluran 𝑉𝑎𝑏, 𝑉𝑏𝑐, 𝑉𝑐𝑎 adalah,
𝑉𝑎𝑏= 𝑉𝑎𝑛+ 𝑉𝑛𝑏 = 𝑉𝑎𝑛− 𝑉𝑏𝑛= √3 𝑉𝑝∠30°
𝑉𝑏𝑐 = 𝑉𝑏𝑛− 𝑉𝑐𝑛= √3 𝑉𝑝∠-90°
𝑉𝑐𝑎= 𝑉𝑐𝑛− 𝑉𝑎𝑛= √3 𝑉𝑝∠-210°
dari tegangan fasa 𝑉𝑝 atau,
𝑉𝐿= √3 𝑉𝑝 Dimana,
𝑉𝑝= |𝑉𝑎𝑛| = |𝑉𝑏𝑛| = |𝑉𝑐𝑛| Dan
𝑉𝐿= |𝑉𝑎𝑏| = |𝑉𝑏𝑐| = |𝑉𝑐𝑎|
Maka bentuk diagram fasaro seperti yang ditunjukkan pada gambar.3 dibawah.
Gambar 3. Diagram Fasor Yang Menggambarkan Hubungan Antara Tegangan Saluran Dan Tegangan Fasa
Sumber: Fundamentals of Electric Circuits 5th Edition -Matthew Sadiku
Metode ini digunakan untuk pengukuran daya beban 3 fasa seimbang dan tidak seimbang dan untuk melakukan pengukuran daya total pada sistem tiga fasa. Maka besarnya masing-masing daya pada wattmeter 1 dan 2 dari gambar 1 adalah:
𝑃𝑤𝑎𝑡𝑡𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟 1= 𝑉𝑅𝑆 𝑥 𝐼𝑆 𝑥 cos(30 + ϕ) 𝑃𝑤𝑎𝑡𝑡𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟 2= 𝑉𝑇𝑆 𝑥 𝐼𝑇 𝑥 cos(30 − ϕ) Dimana
𝑉𝑅𝑆= 𝑉𝑇𝑆 = 𝑉𝐿 ; 𝐼𝑆 = 𝐼𝑇 = 𝐼𝐿 Maka
𝑊1 = 𝑉𝐿 𝑥 𝐼𝐿 𝑥 cos(30 + ϕ) 𝑊2 = 𝑉𝐿 𝑥 𝐼𝐿 𝑥 cos(30 − ϕ)
Subtitusi W1 dan W2 akan menjadi
𝑊1 + 𝑊2 = 𝑉𝐿 𝑥 𝐼𝐿 𝑥[cos(30 + ϕ) + cos(30 − ϕ)]
Dengan menggunakan trigonometri cos(𝐴 + 𝐵) + cos(𝐴 − 𝐵), maka didapatkan
𝑊1 + 𝑊2 = 𝑉𝐿 𝑥 𝐼𝐿 𝑥[2 cos(30) + cos( ϕ)]
𝑊1 + 𝑊2 = 𝑉𝐿 𝑥 𝐼𝐿 𝑥 [2√3
2 cos( ϕ)]
Maka,
𝑊1 + 𝑊2 = √3 𝑉𝐿 𝑥 𝐼𝐿 𝑥 cos( ϕ)
Untuk besarnya 𝑊1 − 𝑊2 adalah dengan trigonometri cos(𝐴 + 𝐵) − cos(𝐴 − 𝐵)
didapatkan
𝑊1 − 𝑊2 = 𝑉𝐿 𝑥 𝐼𝐿 𝑥[2 sin(30) + sin( ϕ)]
𝑊1 − 𝑊2 = 𝑉𝐿 𝑥 𝐼𝐿 𝑥 [21
2sin( ϕ)]
𝑊1 − 𝑊2 = 𝑉𝐿 𝑥 𝐼𝐿 𝑥 sin( ϕ)
Untuk mencari besarnya faktor daya (PF) atau cos 𝜑 pada pengukuran menggunakan 2 wattmeter adalah
𝑊1 − 𝑊2
𝑊1 + 𝑊2= 𝑉𝐿 𝑥 𝐼𝐿 𝑥 sin( ϕ)
√3 𝑉𝐿 𝑥 𝐼𝐿 𝑥 cos( ϕ)
tan ϕ = √3 𝑊1 − 𝑊2 𝑊1 + 𝑊2
ϕ = 𝑡𝑎𝑛−1{√3 𝑊1 − 𝑊2 𝑊1 + 𝑊2}
𝑃𝐹 = cos( ϕ)=cos {𝑡𝑎𝑛−1{√3 𝑊1−𝑊2
𝑊1+𝑊2}}
Untuk menghitung besarnya PF dari pembacaan 2 wattmeter adalah, ϕ = 𝑡𝑎𝑛−1{ √3 ( 𝑊𝑎𝑡𝑡 𝑡𝑒𝑟𝑡𝑖𝑛𝑔𝑔𝑖 − 𝑊𝑎𝑡𝑡 𝑡𝑒𝑟𝑒𝑛𝑑𝑎ℎ
𝑊𝑎𝑡𝑡 𝑡𝑒𝑟𝑡𝑖𝑛𝑔𝑔𝑖 + 𝑊𝑎𝑡𝑡 𝑡𝑒𝑟𝑒𝑛𝑑𝑎ℎ }
Dimana:
𝑊𝑎𝑡𝑡 𝑡𝑒𝑟𝑡𝑖𝑛𝑔𝑔𝑖 𝑑𝑎𝑛 𝑊𝑎𝑡𝑡 𝑡𝑒𝑟𝑒𝑛𝑑𝑎ℎ = pembacaan dari kedua wattmeter
IV. Alat dan Bahan Yang Digunakan
1. Amperemeter FLUKE 3 buah
2. Multimeter SANWA 1 buah 3. Wattmeter Analog AC 1 Fasa 2 buah
4. Supply 3 Fasa 1 buah
5. Beban lampu pijar 100W 3 buah 6. Kabel penghubung secukupnya Secukupnya
7. Beban lampu TL 58 W 3 buah
V. Langkah Percobaan
Pengukuran Daya 3 Fasa beban seimbang dan tidak seimbang 1. Buatlah rangkaian seperti gambar dibawah ini:
VR
VS
VT
A W1
N
LAMPU 100W
LAMPU 100W LAMPU 100W V
W2 A
Gambar 4. Rangkaian Pengukuran Daya Pada Beban Seimbang
PENGUKURAN DAYA 3 FASA PADA BEBAN SEIMBANG DAN TIDAK SEIMBANG MENGGUNAKAN METODE 2
VR
VS
VT N
P3 P2
P A A
± AMPEREMETER
WATTMETER 1
VOLTMETER
P3 P2
P A A
±
AMPEREMETER
Gambar 2. Skema Pengukuran Daya Pada Beban Tidak Seimbang
2. Sesuaikan batas ukur dari meter-meter yang digunakan.
3. Aktifkan (tekan On) power supply AC 3 fasa dan atur tegangan menjadi 0- 380V.
4. Ukur besarnya arus yang mengalir pada ampere meter, tegangan pada volt
5. Catat hasil pengukuran daya pada wattmeter 1, dan wattmeter 2, pada tabel 1.
Kemudian turunkan tegangan power supply jika telah selesai pengukuran (skema beban seimbang).
6. Ulangi langkah nomor 6 buatlah skema beban tidak seimbang di salah satu fasanya, dan catat hasil pengukuran pada tabel 2.
7. Ganti beban (lampu pijar) dengan lampu TL dengan kapasitas daya 58W, dan ikuti langkah 1-5, catat hasil percobaan pada tabel 3.
PRAKTIKUM PENGUKURAN SISTEM TENAGA 51
Tabel. 1
Lampu Pijar = 100W (beban seimbang) Wattmeter
1 (W)
Wattmeter 2 (W)
Arus fasa (A)
Daya 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 (W)
Daya Semu (VA)
Daya Reaktif (Var)
cos 𝜑 Tetha (𝞱°)
Arus Netral
(A)
Tabel. 2
Lampu Pijar = 100W (beban tidak seimbang) Wattmeter
1 (W)
Wattmeter 2 (W)
Arus fasa (A)
Daya 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 (W)
Daya Semu (VA)
Daya Reaktif (Var)
cos 𝜑 Tetha (𝞱°)
Arus Netral
(A)
Tabel. 3
Lampu TL = 58W (beban seimbang) Wattmeter
1 (W)
Wattmeter 2 (W)
Arus fasa (A)
Daya 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 (W)
Daya Semu (VA)
Daya Reaktif (Var)
cos 𝜑 Tetha (𝞱°)
Arus Netral
(A)
PENGUKURAN DAYA 3 FASA PADA BEBAN SEIMBANG DAN TIDAK SEIMBANG MENGGUNAKAN METODE 2
VI. Pertanyaan
1. Gambarkan gelombang arus dan tegangan line to netral (salah satu fasanya) saat beban induktif dan resistif!
2. Jika beban bersifat resistif dan induktif apa yang terjadi pada faktor daya?
Jelaskan!
3. Jika nilai daya reaktif pada sistem tersebut itu besar apa yang terjadi pada sistem?Jelaskan!
4. Buatlah kesimpulan
