BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1. Eksperimen Sebelum Penggunaan Transformator Wye-Delta
4.1.1. Kondisi beban seimbang Data-data hasil pengukuran yang dilakukan terhadap besaran-besaran
listrik sebelum penggunaan transformator wye-delta pada kondisi beban yang seimbang ditampilkan pada Tabel 4.1. Karena eksperimen dilakukan pada kondisi
beban yang seimbang dan dengan arus pada penghantar fasa yang relatif sama, maka penulis hanya mengambil bentuk gelombang dan spektrum harmonisa fasa
S sebagai sampel. Bentuk gelombang arus dan spektrum harmonisa dari penghantar fasa S dan netral diperlihatkan pada Gambar 4.1a,b dan Gambar
4.2a,b. Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Sebelum Penggunaan Transformator Wye-Delta Pada
Kondisi Beban Seimbang Besaran
Fasa R Fasa S
Fasa T Netral
Frekuensi Hz 50,118
Tegangan rms V 214,36
211,77 212,12
0,59 Arus rms A
1,154 1,170
1,173 1,932
THD arus 75,8
74,4 74,4
2194,2 Cos φ DPF
0,96 0,94
0,95 -
Power Factor 0,74
0,72 0,73
-
Dari Tabel 4.1 dapat dilihat bahwa terdapat sedikit ketidakseimbangan pada tegangan masing-masing fasa ke netral dan juga penurunan tegangan
nominal yang seharusnya bernilai 220V. Hal ini terjadi karena sumber tegangan tiga fasa yang digunakan pada saat eksperimen diambil langsung dari sumber PLN
30
Universitas Sumatera Utara
di mana keseimbangan dan besar tegangan pada masing-masing fasa sangat bergantung kepada banyak atau sedikitnya beban pengguna layanan PLN di
setiap fasa pada suatu waktu tertentu. Meskipun demikian, ketidakseimbangan tegangan pada masing-masing fasa sangatlah kecil sehingga dapat diasumsikan
bahwa sumber tiga fasa yang digunakan adalah sumber tiga fasa yang seimbang. Arus pada masing-masing fasa relatif seimbang karena beban yang digunakan
pada masing-masing fasa juga seimbang. Akan tetapi arus yang mengalir pada penghantar netral cukup besar nilainya yaitu sekitar 166 dari rata-rata arus yang
mengalir pada penghantar fasa. Hal ini dapat terjadi karena keseluruhan beban yang digunakan pada eksperimen adalah lampu hemat energi yang merupakan
beban nonlinear. Nilai THD arus yang terdapat pada masing-masing fasa cukup tinggi yaitu
paling besar bernilai 75,8 yang terdapat pada fasa R. Nilai THD arus pada penghantar netral bahkan lebih tinggi lagi yaitu 2194,2. Pada Gambar 4.1b
dapat terlihat bahwa arus yang mengalir pada penghantar fasa S terdiri dari komponen arus harmonisa urutan positif orde ke-7, 13, 19, dan seterusnya,
urutan negatif orde ke-5, 11, 17, dan seterusnya, dan urutan nol orde ke-3, 9, 15, dan seterusnya. Sedangkan pada Gambar 4.2b terlihat bahwa arus yang
mengalir pada penghantar netral hanya didominasi oleh komponen arus harmonisa triplen sedangkan komponen arus harmonisa urutan positif dan negatif sangat
kecil nilainya dan dapat diabaikan. Hal ini terjadi karena pada penghantar netral, komponen arus harmonisa urutan positif dan negatif pada setiap fasa saling
meniadakan karena berselisih sudut 120 ° dan komponen arus harmonisa triplen
pada setiap fasa saling menjumlahkan karena tidak ada perbedaan sudut pada
31
Universitas Sumatera Utara
setiap fasa. Walaupun arus yang mengalir pada penghantar netral hanya terdiri dari komponen arus harmonisa urutan nol saja tetapi dominasi dari komponen
arus harmonisa urutan nol terhadap arus fundamental jauh lebih besar dibandingkan dengan dominasi dari komponen arus harmonisa urutan positif,
negatif, dan nol yang terdapat pada penghantar fasa. Itulah sebabnya nilai THD arus yang terdapat pada penghantar netral jauh lebih besar dibandingkan dengan
THD arus yang terdapat pada penghantar fasa. Faktor daya sistem rata-rata bernilai 0,73 dan dengan pergeseran fasa
displacement power factor atau Cos φ rata-rata bernilai 0,95. Faktor daya
merupakan perbandingan antara daya aktif W dengan daya total VA termasuk kontribusi dari semua komponen harmonisa. Sedangkan Cos
φ adalah perbandingan antara daya aktif dengan daya total tanpa memperhitungkan
kontribusi dari komponen harmonisa hanya komponen fundamental saja.
Gambar 4.1a Bentuk Gelombang Arus Fasa S Sebelum Penggunaan Transformator Wye-Delta Pada Kondisi Beban Seimbang
32
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.1b Spektrum Arus Harmonisa Fasa S Sebelum Penggunaan Transformator Wye-Delta Pada Kondisi Beban Seimbang
Gambar 4.2a Bentuk Gelombang Arus Netral Sebelum Penggunaan Transformator Wye-Delta Pada Kondisi Beban Seimbang
Gambar 4.2b Spektrum Harmonisa Arus Netral Sebelum Penggunaan Transformator Wye-Delta Pada Kondisi Beban Seimbang
33
Universitas Sumatera Utara
4.1.2. Kondisi beban tidak seimbang Data-data hasil pengukuran yang dilakukan terhadap besaran-besaran
listrik sebelum penggunaan transformator wye-delta pada kondisi beban yang tidak seimbang ditampilkan pada Tabel 4.2. Sedangkan bentuk gelombang arus
dan spektrum harmonisa dari masing-masing penghantar fasa dan netral diperlihatkan pada Gambar 4.3a sampai Gambar 4.6b.
Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Sebelum Penggunaan Transformator Wye-Delta Pada Kondisi Beban Tidak Seimbang
Besaran Fasa R
Fasa S Fasa T
Netral Frekuensi Hz
50,158 Tegangan rms V
220,48 214,37
213,77 0,63
Arus rms A 0,829
1,208 1,547
2,047 THD arus
80,8 76,4
74,1 432,0
Cos φ DPF 0,97
0,93 0,95
- Power Factor
0,73 0,71
0,73 -
Dari Tabel 4.2 dapat dilihat bahwa untuk eksperimen dengan beban yang tidak seimbang, arus pada masing-masing fasa bervariasi, pada fasa dengan beban
yang terbesar arus yang mengalir adalah sebesar 1,547A sedangkan pada fasa dengan beban yang terkecil arus yang mengalir adalah 0,829A. Sebaliknya untuk
pengukuran tegangan masing-masing fasa ke netral, fasa dengan beban yang terbesar memiliki tegangan yang terkecil yaitu 213,77V sedangkan fasa dengan
beban yang terkecil memiliki tegangan yang terbesar yaitu 220,48V. THD arus yang mengalir pada penghantar fasa bervariasi mulai dari yang
terkecil yaitu 74,1 terdapat pada fasa T hingga yang terbesar yaitu 80,8 terdapat pada fasa R. Dapat dilihat pada Gambar 4.3b, 4.4b, dan 4.5b bahwa
pada penghantar setiap fasa, arus yang mengalir juga terdiri dari komponen arus 34
Universitas Sumatera Utara
urutan positif, negatif, dan nol sama halnya seperti dalam kondisi beban yang seimbang. Untuk THD arus pada penghantar netral, terjadi penurunan yang cukup
signifikan dibandingkan dengan eksperimen sebelum penggunaan transformator wye-delta pada kondisi beban seimbang yaitu bernilai 432. Hal ini menunjukkan
bahwa penurunan THD pada penghantar netral tidak selalu diikuti oleh penurunan arus rms. Penurunan THD arus pada penghantar netral pada eksperimen sebelum
penggunaan transformator wye-delta dengan beban tidak seimbang dapat terjadi karena pada penghantar netral juga terdapat komponen arus fundamental orde-1
yang cukup besar, seperti yang terlihat pada Gambar 4.6b. Untuk faktor daya dan cos
φ tidak tampak adanya perbedaan yang signifikan antara eksperimen sebelum penggunaan transformator wye-delta dengan beban yang seimbang
maupun tidak seimbang.
Gambar 4.3a Bentuk Gelombang Arus Fasa R Sebelum Penggunaan Transformator Wye-Delta Pada Kondisi Beban Tidak Seimbang
35
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.3b Spektrum Arus Harmonisa Fasa R Sebelum Penggunaan Transformator Wye-Delta Pada Kondisi Beban Tidak Seimbang
Gambar 4.4a Bentuk Gelombang Arus Fasa S Sebelum Penggunaan Transformator Wye-Delta Pada Kondisi Beban Tidak Seimbang
Gambar 4.4b Spektrum Arus Harmonisa Fasa S Sebelum Penggunaan Transformator Wye-Delta Pada Kondisi Beban Tidak Seimbang
36
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.5a Bentuk Gelombang Arus Fasa T Sebelum Penggunaan Transformator Wye-Delta Pada Kondisi Beban Tidak Seimbang
Gambar 4.5b Spektrum Arus Harmonisa Fasa T Sebelum Penggunaan Transformator Wye-Delta Pada Kondisi Beban Tidak Seimbang
Gambar 4.6a Bentuk Gelombang Arus Netral Sebelum Penggunaan Transformator Wye-Delta Pada Kondisi Beban Tidak Seimbang
37
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.6b Spektrum Harmonisa Arus Netral Sebelum Penggunaan Transformator Wye-Delta Pada Kondisi Beban Tidak Seimbang
4.2. Eksperimen Setelah Penggunaan Transformator Wye-Delta
Kategori