LAPORAN PRAKTIKUM TEKNIK DASAR LISTRIK Pengukuran arus dan tegangan pada sistem 3 fasa secara delta/segitiga dengan beban setimbang
A. TUJUAN
Mahasiswa dapat membuat rangkaian listrik dengan sistem 3 fasa secara delta/segitiga.
Mahasiswa dapat mengetahui dan menggunakan alat power supply,slide regulator, dan R load secara benar.
Mahasiswa dapat mengukur besarnya arus line,tegangan fasa dan tegangan line menggunakan alat ukur ampermeter dan voltmeter.
Mahasiswa dapat menggunakan dan merangkai voltmeter secara paralel dan amperemeter secara seri.
Dapat membandingkan nilai kuat arus line, tegangan fasa, dan tegangan line dengan pengukuran dan nilai arus line, tegangan fasa, dan tegangan line yang telah diketahui sebelumnya menggunakan perhitungan.
B. DASAR TEORI Pada dasarnya ada dua macam hubungan yang biasa digunakan pada sistem tiga fasa (terutama pada beban yang seimbang). Hubungan tersebut adalah hubungan
bintang (Y) dan hubungan delta (∆).Pada sistem tenaga listrik 3 fase, idealnya daya listrik yang dibangkitkan, disalurkan dan diserap oleh beban semuanya seimbang, P pembangkitan = P pemakain, dan juga pada tegangan yang seimbang. Pada tegangan yang seimbang terdiri dari tegangan 1 fase yang mempunyai magnitude dan frekuensi yang sama tetapi antara 1 fase dengan yang lainnya mempunyai beda fase sebesar
1
120°listrik, sedangkan secara fisik mempunyai perbedaan sebesar 60°, dan dapat
dihubungkan secara bintang (Y, wye) atau segitiga (delta, Δ, D).
Hubungan Segitiga
Pada hubungan segitiga (delta, Δ, D) ketiga fase saling dihubungkan sehingga membentuk hubungan segitiga 3 fase.
Gambar . Hubungan Segitiga (delta, Δ, D). Dengan tidak adanya titik netral, maka besarnya tegangan saluran dihitung antar fase, karena tegangan saluran dan tegangan fasa mempunyai besar magnitude yang sama, maka: Vline = Vfase
Tetapi arus saluran dan arus fasa tidak sama dan hubungan antara kedua arus tersebut dapat diperoleh dengan menggunakan hukum kirchoff, sehingga:
Iline = √3 Ifase = 1,73Ifase Slide Regulator/Voltage regulator Voltage regulator berfungsi sebagai alat yang mempunyai fungsi sebagai regulator keluaran tegangan sehingga kita dapat mengatur berapa keluaran tegangan yang kita inginkan, dengan memutar slide kita dapat menentukan berapa besar
2
tegangan yang kita inginkan namun sama seperti voltage stabilizer , voltage regulator juga mempunyai kapasitas seperti 1kVA, 2kVA.
Penggunakan Voltage Regulator Voltage regulator biasanya digunakan untuk mesin
– mesin atau alat yang
memang memerlukan tegangan yang spesial misalnya 180VAC, 300VAC dll.Cara pemasangan adalah voltage regulator dipasang setelah keluaran sumber utama listrik sebagai contoh jika tegangan yang diinginkan 180VAC dan daya 2200VAC maka gunakan atau siapkan voltage regulator 1 Phase dengan daya 3kVA ; pasang voltage regulator setelah MCB PLN atau KWH meter kemudian pasang output voltage regulator di beban yang diinginkan bisa mesin atau alat listrik lainnya Kemudian setelah semua terhubung dengan benar maka atur slide regulator seperti
yang
diinginkan
dan
lihat
volt
meter
yang
terdapat
di
voltage
regulator.Regulator Voltage berguna untuk filter tegangan agar sesuai dengan keinginan. Oleh karena itu biasanya dalam rangkaian power supply maka IC Regulator tegangan ini selalu dipakai untuk stabilnya outputan tegangan.Berikut susunan kaki IC regulator tersebut 78xx untuk regulator positif 78xx untuk regulator negative *Apabila
pemasangannya
terbalik
dalam
rangkaian
saat
menyolder,
dimungkinkan terjadi sort korsleting pada komponen atau tidak ada tegangan yang keluar.
3
GAMBAR SLIDE REGULATOR/VOLTAGE REGULATOR
Dalam percobaan ini kami menggunakan 2 (dua) buah alat ukur yaitu voltmeter dan amperemeter. Voltmeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur beda potensial listrik . Voltmeter biasanya disusun secara paralel (sejajar) dengan sumber tegangan atau peralataan listrik. Cara memasang voltmeter adalah dengan menghubungkan ujung sumber tegangan yang memiliki potensial lebih tinggi (kutub positif) harus dihubungkan ke terminal positif voltmeter,dan ujung sumber tegangan yang memiliki potensial lebih rendah (kutub negatif) harus dihubungkan ke terminal
4
negatif voltmeter. Bagian-bagian voltmeter hanya terdiri dari skala penunjuk besarnya tegangan, setup pengatur fungsi, dan kutub positif serta negatif.
Voltmeter Cara menghitung hasil pengukuran pada voltmeter : TEGANGAN =
x
BATAS UKUR VOLTMETER
Sedangkan amperemeter adalah suatu alat yang digunakan untuk mengukur arus, disebut amperemeter karena menggunakan satuan pengukuran yaitu ampere. Dalam konstruksi amperemeter, resistor eksternal ditambahkan untuk menambah range dari jarum penggerak yang dihubungkan paralel, sedangkan jika pada voltmeter dihubungkan seri. Cara menghitung hasil pengukuran pada ampermeter : TEGANGAN YANG TERUKUR =
x BATAS UKUR VOLTMETER
Amperemeter
5
C. ALAT DAN BAHAN 1. Multimeter Analog
1 buah
2. Voltmeter
1 buah
3. Ampermeter
2 buah
4. R-Load ( 6 KW)
1 buah
5. Kabel Spady Panjang
10 buah
6. Kabel Spady Pendek
5 buah
7. Kabel Colokan ( Banana Plug )
5 buah
8. Sumber Tegangan ( Power Supply )
1 buah
9. Slide Regulator
1 buah
10. Obeng
1 buah
11. Tespen
1 buah
D. LANGKAH KERJA
a. Menyiapkan alat dan bahan yang dibutuhkan. b. Mengecek adanya hambatan pada R-load mulai dari step 1,2,3,4,5, dan 6 diketiga beban dengan cara memasukan kabel ujung multimeter (ohm meter) kedalam L1 dan l1,L2 dan l2,L3 dan l3. c. Mencatat hasil pengukuran keenam step dan ketiga beban. d. Merangkai di R-load secara rangkain delta. e. Membuat rangkaian sistem tiga fasa secara delta yang didalamnya sudah terhubung dari power supply, kemudian ke slide regulator untukmengatur besarnya tegangan setelah itu volt meter untuk mengetahui nilai tegangan kemudian disambungkan R-load untuk mendapatkan beban 3 phasa setimbang.
6
f. Menentukan 3 nilai tegangan yang kemudian untuk perhitungan nilai kuat arus line, arus fasa. g. Menyalakan Power supply,Kemudian mengatur tegangan keluaran yang masuk kedalam R-load melalui slide regulator secara bertahap.sesuai dengan ketentuan yang sudah ditetapkan dalam perhitungan. h. Mengukur V line yang sudah ditetapkan nilainya, dengan cara memasang voltmeter secara parallel di L1 ke L2 atau L2 ke L3 atau L1 ke L3. Kemudian mencata Hasil pengukuran. i.
Mengukur Vphasa, untuk Vphasa beban setimbang sistem 3 fasa secara delta/segitiga dengan cara memasang voltmeter secara parallel di L1 ke I1 atau L2 ke I2 atau L3 ke I3. Kemudian mencatat hasil pengukuran.
j.
Mengukur besarnya arus phasa dengan memasang ampermeter di L1 ke I3 atau L2 ke I1 atau L3 ke I2, kemudian mencatat hasil pengukuran.
k. Mengukur besarnya arus line dengan memasang kabel ampermeter secara seri. Memasukan pada L1 atau L2 atau L3 . kemudian mencatat hasil pengukuran l.
Memutar switch pembebanan/step pada R-load secara bersama-sama (L1,L2,L3 )namun bertahap dengan nilai 1,2,3,4,5, dan 6. Sesuai perhitungan sebelumnya yang sudah dilakukan terlebih dahulu.
m. Mencatat hasil pengukuran. n. Melakukan pengukuran berikutnya untuk Vline yang berbeda dengan mengulangi langkah h, I, j, k, l, m o. Mencatat hasil percobaan.
7
E. GAMBAR RANGKAIAN
POWER SUPPLY N
SLIDE REGULATOR INPUT L1
L2
OUTPUT L3
L1
L2
L3
N
A
R LOAD L1
L2
V
L3 (Pengukuran Vline)
2 1 0 2 1 0 2 1 0
3
3
3
4 5 6 4 5 6 4 5 6
(Pengukuran Iphasa)
l1
l2
l3
P = 6 kw
V
(Pengukuran Vphasa)
8
F. HASIL PERCOBAAN
TABEL PERCOBAAN No Tegangan R1 R2 R3 Arus Fasa (Ip) Arus Saluran (IL) Saluran Terukur Terhitung Terukur Terhitung Step Step Step (VLine) 50 V 155 155 155 0,28A 0,33A 0,58A 0,57A 1
2
3
75 V
100 V
70
70
70
0,62A
0,63A
1,10A
1,091A
50
50
50
0,90A
0,90A
1,56A
1,55A
40
40
40
1,18A
1,19A
2,06A
2,06A
35
35
35
1,55A
1,55A
2,70A
2,6848A
30
30
30
1,84A
1,85A
3,20A
3,186A
155
155
155
0,50A
0,50A
0,88A
0,866A
70
70
70
1A
0,97A
1,68A
1,68A
50
50
50
1,38A
1,37A
2,38A
2,372A
40
40
40
1,86A
1,87A
3,25A
2,34A
35
35
35
2,30A
2,30A
4A
3,99A
30
30
30
2,90A
2,83A
4,90A
4,9A
155
155
155
0,70A
0,68A
1,18A
1,177A
70
70
70
1,25A
1,29A
2,24A
2,234A
50
50
50
1,90A
1,87A
3,25A
3,24A
40
40
40
2,50A
2,48A
4,30A
4,3A
35
35
35
3A
3,06A
5,30A
5,3A
30
30
30
3,75A
3,75A
6,50A
6,5A
9
PERHITUNGAN
Rumus perhitungan arus fasa
= IP =
.
Rumus Perhitungan arus line
= IL =
√ . IP
√
A. Perhitungan Arus Fasa Terhitung * IP =
untuk V line 50 V Arus fasa terhitungnya adalah
.
√ =
.
√
= 0,33 A IP =
.
√ =
.
√
= 0,63 A IP =
.
√ =
.
√
= 0,90 A IP =
.
√ =
.
√ 10
= 1,19 A IP =
.
√ =
.
√
= 1,55 A IP =
.
√ =
.
√
= 1,85 A
* IP =
untuk V line 75 V Arus fasa terhitungnya adalah
.
√ =
.
√
= 0,5 A IP =
.
√ =
.
√
= 0,97 A IP =
.
√ =
.
√
= 1,37 A
11
IP =
.
√ =
.
√
= 1,87 A IP =
.
√ =
.
√
= 2,3 A IP =
.
√ =
.
√
= 2,83 A
* IP =
untuk V line 100 V tegangan fasa terhitungnya adalah
.
√ =
.
√
= 0,68 A IP =
.
√ =
.
√
12
= 1,29 A
IP =
.
√ =
.
√
= 1,87 A IP =
.
√ =
.
√
= 2,48 A IP =
.
√ =
.
√
= 3,06 A IP =
.
√ =
.
√
= 3,75 A
B. Perhitungan Arus Line Terhitung *
untuk V line 50 V Arus fasa terhitungnya adalah
Pada R 155 13
IL =
√ . IP
= √ 0,33 = 0,57 A Pada R 70 IL =
√ . IP
= √ 0,63 = 1,091 A Pada R 50 IL =
√ . IP
= √ 0,9 = 1,55 A Pada R 40 IL =
√ . IP
= √ 1,19 = 2,061 A Pada R 35 IL =
√ . IP
= √ 1,55 = 2,6846 A Pada R 30
14
IL =
√ . IP
= √ 1,84 = 3,186 A
*
untuk V line 75 V Arus fasa terhitungnya adalah
Pada R 155 IL =
√ . IP
= √ 0,5 = 0,866 A Pada R 70 IL =
√ . IP
= √ 0,97 = 1,68 A Pada R 50 IL =
√ . IP
= √ 1,37 = 2,372 A Pada R 40 IL =
√ . IP 15
= √ 1,87 = 2,34 A
Pada R 35 IL =
√ . IP
= √ 2,3 = 3,99 A Pada R 30 IL =
√ . IP
= √ 2,83 = 4,9 A *
untuk V line 50 V Arus fasa terhitungnya adalah
Pada R 155 IL =
√ . IP
= √ 0,68 = 1,177 A Pada R 70 IL =
√ . IP 16
= √ 1,29 = 2,234 A Pada R 50 IL =
√ . IP
= √ 1,87 = 3,24 A Pada R 40 IL =
√ . IP
= √ 2,48 = 4,3 A Pada R 35 IL =
√ . IP
= √ 3,06 = 5,3 A Pada R 30 IL =
√ . IP
= √ 3,75 = 6,5 A
17
A. ANALISA Setelah melakukan percobaan dan didapat hasil seperti diatas, teori ternyata terbukti bahwa besar tegangan saluran sama dengan besar tegangan fasanya. Tegangan saluran 50 volt sama dengan tegangan fasanya yaitu 50 volt. Kemudian tegangan saluran 75 volt sama dengan tegangan fasanya yaitu 75 volt. Dan tegangan saluran 100 volt sama dengan tegangan fasanya yaitu 100 volt. Membuktikan teori bahwa besar Vline sama dengan besar Vfasa. Kemudian untuk hasil arus fasa dan arus line secara teori dengan rumus perhitungan arus fasa
IP = Vp/R . √3 dan rumus Perhitungan arus line IL = √3 . IP
menunjukan kebenarannya karena dengan yang terukur hanya terjadi diselisih 0,1 ataupun lebih sedikit lagi. Pada percobaan pengukuran besarnya arus fasa (Ip) dan arus line (I L) ada beberapa faktor yang mempengaruhi perbedaan nilai antara pengukuran dan perhitungan adapun faktor yang mempengaruhi yaitu internal dan faktor eksternal. Faktor internal :
Tegangan dari sumber tegangan (power supply) yang tidak stabil.
Usia dari alat yang digunakan, semakin lama usia alat yang digunakan maka keefektifannya akan menurun.
Suhu dari komponen yang bertambah karena semakin panas suhu maka nilai
yang
dihasilkanpun
akan
berbeda
sehingga
mempengaruhi
pengukuran tegangan.
Panjangnya
kabel
yang
digunakan,sehingga
mempengaruhi
nilai
tegangan.Semakin banyak kabel maka bertambah pula tahanannya.
18
Faktor eksternal :
Terkadang dalam melihat hasil pada voltmeter atau ampermeter dalam praktikan kurang teliti, biasanya jarum menunjukan nilai ditengah-tengah dan hasil pembacaan dibulatkan, hal ini yang menyebabkan hasil pengukuran dan hasil perhitungan secara teori terdapat selisih 0,1 atau lebih kecil dari nilai itu dan dalam pembacaan hasil pengukuran tidak tegak lurus terhadap alat.
Waktu pengukuran menggunakan alat voltmeter ataupun ampermeter pemilihan batas ukur range kurang tepat, seharusnya memilih batas ukur yang
menunjukan
nilai
¾
dilayar
pembacaan,
karena
tingkat
sensitifitasnya alat voltmeter ataupun ampermeter adalah ¾ nilai maksimal yang ditunjukan pada layar.
Pemutaran pengaturan pada slide regulator kurang tepat,sehingga nilai besarnya tegangan yang dikeluarkan tidak sesuai yang ditentukan. Biasanya terdapat selisih sedikit dengan nilai tegagan yang telah ditentukan sebelumnya
B. KESIMPULAN Setelah melakukan percobaan dan kami analisis, dapat kami simpulkan bahwa tegengan fasa sama dengan tegangan line yang besarnya 50V, 75V dan 100V. Arus line dan arus phasa secara teori dan pengukuran sama,hanya terpaut enol dibelakang koma, hal ini menunjukan kebenaran teori untuk beban setimbang 3 phasa secara delta.
19
