SISTEM TENAGA LISTRIK 3 FASA

SISTEM TENAGA LISTRIK 3 FASA

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 120°listrik, sedangkan secara fisik mempunyai perbedaan 

sebesar 60°, dan dapat dihubungkan secara bintang (Y, wye) atau segitiga (delta, Δ, D).

Gambar 1. sistem 3 fase.

Gambar 1 menunjukkan fasor diagram dari tegangan fase. Bila fasor-fasor tegangan tersebut 

berputar dengan kecepatan sudut dan dengan arah berlawanan jarum jam (arah positif),
 maka nilai maksimum positif dari fase terjadi berturut-turut untuk fase V1, V2 dan V3. sistem
3 fase ini dikenal sebagai sistem yang mempunyai urutan fasa a – b – c . sistem tegangan 3 fase 

dibangkitkan oleh generator sinkron 3 fase.

Hubungan Bintang (Y, wye)

Pada hubungan bintang (Y, wye), ujung-ujung tiap fase dihubungkan menjadi satu dan menjadi
 titik netral atau titik bintang. Tegangan antara dua terminal dari tiga terminal a – b – c mempunyai
 besar magnitude dan beda fasa yang berbeda dengan tegangan tiap terminal terhadapa titik netral. Tegangan Va, Vb dan Vc disebut tegangan “fase” atau Vf.

Gambar 2. Hubungan Bintang (Y, wye).

Dengan adanya saluran / titik netral maka besaran tegangan fase dihitung terhadap saluran / titik 

netralnya, juga membentuk sistem tegangan 3 fase yang seimbang dengan magnitudenya (akar 

3 dikali magnitude dari tegangan fase).

Vline = akar 3 Vfase = 1,73Vfase

Sedangkan untuk arus yang mengalir pada semua fase mempunyai nilai yang sama,

ILine = Ifase

Ia = Ib = Ic

Hubungan Segitiga

Pada hubungan segitiga (delta, Δ, D) ketiga fase saling dihubungkan sehingga membentuk 

hubungan segitiga 3 fase.

Gambar 3. 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 = akar 3 Ifase = 1,73Ifase

Daya pada Sistem 3 Fase

1. Daya sistem 3 fase Pada Beban yang Seimbang

Jumlah daya yang diberikan oleh suatu generator 3 fase atau daya yang diserap oleh beban 3 fase, diperoleh dengan menjumlahkan daya dari tiap-tiap fase. Pada sistem yang seimbang, daya total

 tersebut sama dengan tiga kali daya fase, karena daya pada tiap-tiap fasenya sama.

Gambar 4. Hubungan Bintang dan Segitiga yang seimbang.

Jika sudut antara arus dan tegangan adalah sebesar θ, maka besarnya daya perfasa adalah

Pfase = Vfase.Ifase.cos θ

sedangkan besarnya total daya adalah penjumlahan dari besarnya daya tiap fase, dan dapat 

dituliskan dengan,

PT = 3.Vf.If.cos θ

• Pada hubungan bintang, karena besarnya tegangan saluran adalah 1,73Vfase maka tegangan 

perfasanya menjadi Vline/1,73, dengan nilai arus saluran sama dengan arus fase, IL = If, maka 

daya total (PTotal) pada rangkaian hubung bintang (Y) adalah:

PT = 3.VL/1,73.IL.cos θ = 1,73.VL.IL.cos θ

• Dan pada hubung segitiga, dengan besaran tegangan line yang sama dengan tegangan fasanya, 

VL = Vfasa, dan besaran arusnya Iline = 1,73Ifase, sehingga arus perfasanya menjadi IL/1,73, maka 

daya total (Ptotal) pada rangkaian segitiga adalah:

PT = 3.IL/1,73.VL.cos θ = 1,73.VL.IL.cos θ

Dari persamaan total daya pada kedua jenis hubungan terlihat bahwa besarnya daya pada kedua 

jenis hubungan adalah sama, yang membedakan hanya pada tegangan kerja dan arus yang 

mengalirinya saja, dan berlaku pada kondisi beban yang seimbang.

2. Daya sistem 3 fase pada beban yang tidak seimbang

Sifat terpenting dari pembebanan yang seimbang adalah jumlah phasor dari ketiga tegangan 

adalah sama dengan nol, begitupula dengan jumlah phasor dari arus pada ketiga fase juga sama

 dengan nol. Jika impedansi beban dari ketiga fase tidak sama, maka jumlah phasor dan arus 

netralnya (In) tidak sama dengan nol dan beban dikatakan tidak seimbang. Ketidakseimbangan 

beban ini dapat saja terjadi karena hubung singkat atau hubung terbuka pada beban.

Dalam sistem 3 fase ada 2 jenis ketidakseimbangan, yaitu:

1. Ketidakseimbangan pada beban.

2. ketidakseimbangan pada sumber listrik (sumber daya).

Kombinasi dari kedua ketidakseimbangan sangatlah rumit untuk mencari pemecahan 

permasalahannya, oleh karena itu kami hanya akan membahas mengenai ketidakseimbangan 

beban dengan sumber listrik yang seimbang.

Gambar 5. Ketidakseimbangan beban pada sistem 3 fase.

Pada saat terjadi gangguan, saluran netral pada hubungan bintang akan teraliri arus listrik. Ketidakseimbangan beban pada sistem 3 fase dapat diketahui dengan indikasi naiknya arus 

pada salahsatu fase dengan tidak wajar, arus pada tiap fase mempunyai perbedaan yang cukup

 signifikan, hal ini dapat menyebabkan kerusakan pada peralatan.