persentase beban dengan persentase penurunan arus pada penghantar netral ditunjukkan pada Gambar 4.16.
Gambar 4.16 Grafik Hubungan Persentase Beban dengan Persentase Penurunan Arus Netral
Persamaan grafik pada Gambar 4.16 dapat diperoleh dengan menggunakan pendekatan kuadratik yaitu y= ax
2
+ bx +c, di mana a= -0.00126, b= 0.07282, dan c=47.097.
4.5. Perhitungan Pengurangan Arus Netral
Perhitungan mengenai pengurangan arus netral dilakukan untuk kondisi sebelum dan setelah penggunaan transformator wye-delta pada kondisi daya
beban yang seimbang. Perhitungan dilakukan sebagai pelengkap dari metode eksperimen dan sebagai validasi terhadap rumus yang tersedia untuk mengetahui
besarnya pengurangan arus netral.
51
Universitas Sumatera Utara
4.5.1. Sebelum penggunaan transformator wye-delta Berdasarkan rangkaian ekivalen urutan nol pada Gambar 2.12, maka
rangkaian ekivalen urutan nol sebelum penggunaan transformator wye-delta pada kondisi beban seimbang dapat diperoleh dengan menghilangkan impedansi
transformator Z
zp
seperti yang terlihat pada Gambar 4.17 berikut.
Gambar 4.17 Rangkaian Ekivalen Urutan Nol Sebelum Penggunaan Transformator Wye-Delta
Dari Gambar 4.17 dapat dilihat bahwa Z
s
, Z
sn
, dan Z
Ln
saling terhubung seri dengan i
L0
. Sehingga dapat dikatakan bahwa besarnya arus urutan nol yang menuju ke sumber tegangan i
Sn
adalah sama besarnya dengan arus urutan nol yang dihasilkan oleh beban i
L0
. Yaitu: i
Sn =
i
L0
4.1 Arus rms pada penghantar netral merupakan akar pangkat dua dari jumlah
kuadrat masing-masing komponen arus harmonisa dalam hal ini harmonisa orde ganjil kelipatan 3 yang dihasilkan oleh beban nonlinear. Sehingga besar arus i
Sn
dapat diperoleh dengan Persamaan 4.2, yaitu:
I
Sn
= �∑
�
ℎ 2
21 ℎ=3
4.2
52
Universitas Sumatera Utara
Di mana h adalah harmonisa orde ganjil kelipatan 3 triplen. Besar arus dari setiap komponen harmonisa orde ganjil kelipatan 3 yang
terdapat pada spektrum harmonisa arus netral Gambar 4.2b ditampilkan pada Tabel 4.9.
Tabel 4.9 Besar Arus Untuk Setiap Harmonisa Orde Ganjil Kelipatan 3 Pada Penghantar Netral
Orde Harmonisa Arus A
3 1,960
∠ -126° 9
0,313 ∠ -91°
15 0,079
∠ 7° 21
0,044 ∠ -251°
27 0,029
∠ -162°
Dengan memasukkan nilai arus dari setiap orde harmonisa pada Tabel 4.9 ke Persamaan 4.2, maka besar arus rms pada penghantar netral yang menuju ke
sumber tegangan sebelum penggunaan transformator wye-delta dapat diperoleh melalui metode perhitungan sebagai berikut.
I
Sn=
���
3 2
+ �
9 2
+ �
15 2
+ �
21 2
+ �
27 2
�
I
Sn=
�1,960∠ − 126°
2
+ 0,313 ∠ − 91°
2
+ 0,079 ∠7°
2
+ �0,044∠ − 251°
2
+ 0,029 ∠ − 162°
2
I
Sn=
√3.875∠ 109.28° I
Sn =
1,968 ∠ 54,64° A
Berdasarkan Persamaan 4.1, maka besarnya arus urutan nol yang dihasilkan oleh beban i
L0
adalah juga sebesar 1,968 ∠ 54,64°A.
53
Universitas Sumatera Utara
4.5.2. Setelah penggunaan transformator wye-delta Besarnya arus harmonisa urutan nol yang mengalir menuju sumber
tegangan i
Sn
setelah penggunaan transformator wye-delta dapat diperoleh dengan menggunakan rangkaian ekivalen urutan nol pada Gambar 2.12 dan
Persamaan 2.28. Adapun nilai dari parameter-parameter yang terdapat pada rangkaian ekivalen urutan nol pada Gambar 2.12 adalah:
Tabel 4.10 Parameter Rangkaian Ekivalen Urutan Nol Parameter
Nilai Z
s
Ω 0,46+j0,01 asumsi
Z
Sn
Ω 0,46+j0,01 asumsi
Z
Zp
Ω j0,7
Z
Ln
Ω 0,46+j0,01 asumsi
i
L0
A 1,968
∠54,64°
Nilai dari parameter Z
Zp
diperoleh melalui pengujian hubung-singkat yang dilakukan terhadap transformator yang digunakan pada eksperimen Lampiran 1,
Bagian 1.4. Karena impedansi urutan nol pada rangkaian ekivalen transformator direpresentasikan sebagai fluks bocorreaktansi seri, maka impedansi dari
transformator pada rangkaian ekivalen urutan nol adalah reaktansinya yang bernilai 0,7
Ω pada fasa R dan bersifat imajiner. Sedangkan nilai i
L0
diperoleh dari hasil perhitungan pada Sub-bab 4.5.1.
Dengan memasukkan nilai dari parameter-parameter pada Tabel 4.10, Besar arus i
Sn
setelah penggunaan transformator wye-delta dapat diperoleh
sebagai berikut.
54
Universitas Sumatera Utara
�
��
= �
��
�
�
+ �
��
+ �
��
�
�0
�
��
= j0,7
0,46 + j0,01 + 0,46 + j0,01 + j0,7 1,968
∠54,64° �
��
= 1,179 ∠ − 73.41° A
Sehingga diperoleh persentase pengurangan arus pada penghantar netral melalui hasil perhitungan adalah sebesar 40,1. Di mana hasil ini tidak jauh
berbeda dengan persentase pengurangan arus pada penghantar netral melalui hasil eksperimen yaitu sebesar 40,4.
55
Universitas Sumatera Utara
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
