ANALISIS PENGARUH PEMBEBANAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK TIGA FASA.

Melthina Regina Ginaya Anggelina W,2013

ANALISIS PENGARUH PEMBEBANAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK TIGA FASA Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

ANALISIS PENGARUH PEMBEBANAN

PADA SISTEM TENAGA LISTRIK TIGA FASA

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Memenuhi Sebagian dari

Syarat Memperoleh Gelar Diploma

Jurusan Pendidikan Teknik Elektro

Oleh

MELTHINA REGINA GINAYA ANGGELINA W

1003265

JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS PENDIDIKAN TEKNOLOGI DAN KEJURUAN

UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA

BANDUNG

2013

Melthina Regina Ginaya Anggelina W,2013

ANALISIS PENGARUH PEMBEBANAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK TIGA FASA Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

SURAT PERNYATAAN

KEASLIAN TUGAS AKHIR

Saya yang bertandatangan di bawah ini,

N a m a : Melthina Regina Ginaya Anggelina Walupy

N I M : 1003265

menyatakan bahwa tugas akhir yang saya buat dengan judul “Analisis Pengaruh Pembebanan Pada Sistem Tenaga Listrik Tiga Fasa”

adalah merupakan hasil karya saya sendiri, dan bukan merupakan duplikasi ataupun plagiasi (jiplakan) dari hasil karya orang lain, kecuali bagian yang sumber informasinya dicantumkan sebagaimana mestinya. Bilamana dikemudian hari pernyataan yang saya berikan tidak sesuai, maka saya bersedia mempertanggungjawabkan sesuai dengan ketentuan yang berlaku.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya dalam keadaan sadar dan tanpa paksaan dari pihak manapun, untuk dipergunakan sebagaimana mestinya.

Bandung, ……… 2013 Pembuat Pernyataan,

Melthina Regina Ginaya Anggelina W,2013

ANALISIS PENGARUH PEMBEBANAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK TIGA FASA Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

LEMBAR PENGESAHAN

Proyek Akhir

Analisis Pengaruh Pembebanan pada Sistem Tenaga Listrik Tiga Fasa

Disusun Oleh :

Nama : Melthina Regina Ginaya Anggelina W

NIM : 1003265

Progam Studi : D3 – Teknik Elektro Konsentrasi : Arus Kuat

Disetujui dan disahkan oleh, Dosen Pembimbing

JPTE – FPTK UPI

Drs. Tasma Sucita, ST., MT NIP. 19641007 199101 1 001

Mengetahui,

Ketua Program D-III T. Elektro Ketua Jurusan Pendidikan Teknik Elektro

FPTK UPI FPTK UPI

Dandhi Kuswardhana, MT Prof. Dr. H. Bachtiar Hasan, ST., MSIE NIP. 19800623 200812 1 002 NIP. 19551204 198103 1 002

Melthina Regina Ginaya Anggelina W,2013

ANALISIS PENGARUH PEMBEBANAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK TIGA FASA Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edui

ABSTRAK

Suatu sistem tenaga listrik tiga fasa idealnya memiliki beban yang seimbang. Hal ini dilakukan untuk mendapatkan nilai efisiensi yang tinggi pada sistem tersebut. Tetapi, pada kenyataannya suatu sistem tenaga listrik tiga fasa tidak selalu berada dalam kondisi seimbang. Ketidakseimbangan ini salah satunya dapat diakibatkan oleh pembebanan yang tidak merata di masing-masing fasa R, S dan T dalam suatu sistem listrik tiga fasa.

Untuk mengetahui pengaruh pembebanan pada sistem tenaga listrik tiga fasa terhadap nilai efisiensinya, maka dilakukan sebuah percobaan pembebanan yang dilaksanakan di laboratorium arus kuat teknik elektro Universitas Pendidikan Indonesia. Percobaan ini dilakukan dengan melakukan beberapa pengukuran yang meliputi percobaan tanpa beban, percobaan beban seimbang, dan percobaan beban tidak seimbang. Nilai efisiensi didapatkan melalui perbandingan antara beban yang terukur terhadap beban yang terpasang.

Dari hasil pengukuran dan perhitungan maka dapat diketahui bahwa semakin tidak meratanya pembebanan pada sistem tenaga listrik tiga fasa akan mengakibatkan nilai ketidakseimbangannya semakin besar. Nilai ketidakseimbangan ini mempengaruhi rugi-rugi daya (losses) yang ditimbukan dan nilai efisiensinya. Semakin besar nilai ketidakseimbangan pembebanan akan menyebabkan nilai efisiensinya semakin kecil, begitu pun sebaliknya. Saat nilai ketidakseimbangan pembebanan kecil, maka nilai efisiensinya akan semakin besar.

Melthina Regina Ginaya Anggelina W,2013

ANALISIS PENGARUH PEMBEBANAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK TIGA FASA Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.eduv

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

UCAPAN TERIMA KASIH ... iii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR TABEL ... vii

DAFTAR GAMBAR ... viii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

I.1.Latar Belakang Masalah ... 1

I.2.Rumusan Masalah ... 2

I.3.Pembatasan Masalah ... 2

I.4.Tujuan Penelitian ... 3

I.5.Manfaat Penelitian ... 3

I.6.Metode Pengumpulan Data ... 4

I.7.Sistematika Penulisan ... 4

BAB II KAJIAN PUSTAKA ... 5

II.1 Gambaran Umum Sistem Tenaga Listrik Tiga Fasa ... 5

II.2 Sumber Tenaga Listrik Tiga Fasa ... 8

II.3 Beban Listrik ... 16

II.4 Daya Pada Rangkaian Listrik Tiga Fasa ... 21

II.5 Komponen Simetris ... 23

II.6 Efisiensi ... 29

Melthina Regina Ginaya Anggelina W,2013

ANALISIS PENGARUH PEMBEBANAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK TIGA FASA Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.eduvi

BAB III METODE PENELITIAN ... 31

III.1 Peralatan Yang Digunakan ... 31

III.2 Rangkaian Percobaan ... 32

III.3 Langkah-Langkah Percobaan ... 35

III.4 Pengukuran Besaran Listrik ... 38

BAB IV Hasil Penelitian dan Pembahasan ... 41

IV.1 Pembebanan Seimbang ... 41

IV.2 Pembebanan Tidak Seimbang ... 41

IV.3 Pembahasan Pengaruh/Dampak Pembebanan Pada Sistem Tenaga Listrik Tiga Fasa ... 42

BAB V KESIMPULAN DAN REKOMENDASI ... 71

5.1 Kesimpulan ... 71

5.2 Rekomendasi... 72

DAFTAR PUSTAKA ... 73 LAMPIRAN ...

Melthina Regina Ginaya Anggelina W,2013

ANALISIS PENGARUH PEMBEBANAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK TIGA FASA Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.eduvii

DAFTAR TABEL

BAB IV Hasil Penelitian dan Pembahasan

Tabel 4.1 Data Percobaan Pembebanan Seimbang... 43

Tabel 4.2 Data Hasil Percobaan Pembebanan Tidak Seimbang-1 ... 44

Tabel 4.3 Data Hasil Percobaan Pembebanan Tidak Seimbang-2 ... 45

Tabel 4.4 Data Hasil Percobaan Pembebanan Tidak Seimbang-3 ... 46

Tabel 4.5 Hasil Pengukuran Daya pada Percobaan Pembebanan Seimbang ... 54

Tabel 4.6 Hasil Pengukuran Daya pada Percobaan Pembebanan Tidak Seimbang-1 ... 55

Tabel 4.7 Hasil Pengukuran Daya pada Percobaan Pembebanan Tidak Seimbang-2 ... 56

Tabel 4.8 Hasil Pengukuran Daya pada Percobaan Pembebanan Tidak Seimbang-3 ... 57

Tabel 4.9 Hasil Perhitungan Data Percobaan Pembebanan Seimbang/Merata ... 59

Tabel 4.10 Hasil Perhitungan Data Percobaan Pembebanan Tidak Seimbang /Tidak Merata ... 60

Tabel 4.11 Data Pengaruh Pembebanan Total Terhadap Arus Rata-Rata ... 61

Tabel 4.12 Data Arus Terukur pada Pembebanan Tidak Seimbang-1 ... 62

Tabel 4.13 Data Arus Terukur pada Pembebanan Tidak Seimbang-2 ... 63

Tabel 4.14 Data Arus Terukur pada Pembebanan Tidak Seimbang-3 ... 64

Tabel 4.15 Pengaruh Ketidakseimbangan Pembebanan Terhadap Efisiensi ... 66

Tabel 4.16 Efisiensi Pembebanan pada Pembebanan Tidak Seimbang-1 ... 67

Tabel 4.17 Efisiensi Pembebanan pada Pembebanan Tidak Seimbang-2 ... 68

Melthina Regina Ginaya Anggelina W,2013

ANALISIS PENGARUH PEMBEBANAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK TIGA FASA Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.eduviii

DAFTAR GAMBAR

BAB II KAJIAN PUSTAKA

Gambar 2.1 Sistem Tenaga Listrik ... 7

Gambar 2.2 Sumber listrik sistem Y ABC ... 9

Gambar 2.3 Diagram fasor tegangan kawat ke kawat ... 10

Gambar 2.4 Diagram fasor sistem Y ABC ... 11

Gambar 2.5 Penyederhanaan diagram fasor sistem Y ABC ... 12

Gambar 2.6 Sumber listrik tiga fasa sistem Y CBA ... 12

Gambar 2.7 Diagram fasor sumber listrik tiga fasa sistem Y CBA ... 13

Gambar 2.8 Penyederhanaan diagram fasor sistem Y CBA ... 13

Gambar 2.9 Sumber listrik tiga fasa hubungan ∆ ABC ... 14

Gambar 2.10 Diagram fasor sumber listrik tiga fasa hubungan ∆ ABC ... 15

Gambar 2.11 Sumber listrik tiga fasa hubungan ∆ CBA ... 15

Gambar 2.12 Diagram fasor sumber listrik tiga fasa hubungan ∆ CBA ... 16

Gambar 2.13 Grafik arus dan tegangan pada beban resistif (V dan I sefasa) ... 17

Gambar 2.14 Rangkaian resistif gelombang AC ... 18

Gambar 2.15 Grafik arus dan tegangan pada beban induktif (I lagging) ... 19

Gambar 2.16 Rangkaian induktif gelombang AC ... 19

Gambar 2.17 Grafik arus dan tegangan pada beban kapasitif (arus leading) ... 20

Gambar 2.18 Rangkaian kapasitif gelombang AC ... 21

Gambar 2.19 Segitiga Daya... 22

Gambar 2.20 Vektor diagram arus dalam keadaan seimbang ... 23

Gambar 2.21 Vektor diagram arus yang tidak seimbang ... 24

Melthina Regina Ginaya Anggelina W,2013

ANALISIS PENGARUH PEMBEBANAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK TIGA FASA Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.eduix

Gambar 2.23 Komponen simetris tegangan dari sistem 3 fasa yang tidak seimbang 26

Gambar 2.24 Tegangan sistem sebagai penjumlahan dari komponen simetris ... 27

BAB III METODE PENELITIAN Gambar 3.1 Hioki clamp On.P.HI Tester ... 31

Gambar 3.2 Rangkaian percobaan dengan pembebanan seimbang pada masing-masing fasa ... 32

Gambar 3.3 Rangkaian percobaan pembebanan dengan memberikan beban yang sama pada kedua fasa sedangkan fasa lainnya tidak dibebani ... 33

Gambar 3.4 Rangkaian percobaan saat kedua fasa diberikan beban seimbang dan fasa lain dibebani berbeda ... 34

Gambar 3.5 Rangkaian percobaan saat ketiga fasa masing-masing diberikan beban yang berbeda ... 35

Gambar 3.6 Diagram alir langkah percobaan ... 37

BAB IV Hasil Penelitian dan Pembahasan Gambar 4.1 Grafik Pengaruh Pembebanan Total Terhadap Arus Rata-Rata ... 62

Gambar 4.2 Grafik Pengaruh Pembebanan Tidak Seimbang-1 Terhadap Arus Fasa 63 Gambar 4.3 Grafik Pengaruh Pembebanan Tidak Seimbang-2 Terhadap Arus Fasa 64 Gambar 4.4 Grafik Pengaruh Pembebanan Tidak Seimbang-3 Terhadap Arus Fasa 65 Gambar 4.5 Grafik Hubungan Antara Nilai Ketidakseimbangan Pembebanan dengan Efisiensi ... 66

Gambar 4.6 Grafik Efisiensi Pembebanan Tidak Seimbang-1... 67

Gambar 4.7 Grafik Efisiensi Pembebanan Tidak Seimbang-2... 68

Melthina Regina Ginaya Anggelina W,2013

ANALISIS PENGARUH PEMBEBANAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK TIGA FASA Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

1

BAB I PENDAHULUAN

I.1.Latar Belakang Masalah

Energi listrik merupakan salah satu komponen/unsur penting dalam kehidupan manusia. Tidak dapat dipungkiri lagi, saat ini listrik menjadi salah satu kebutuhan yang sifatnya pokok. Hal ini disebabkan karena hampir semua kegiatan manusia berhubungan dengan pemakaian energi listrik.

Seperti yang telah kita ketahui bersama, energi listrik digunakan baik itu untuk keperluan pribadi, rumah tangga, perusahaan, industri dan sebagainya. Banyak usaha dan aktivitas yang sangat bergantung pada energi listrik, bahkan karena ketergantungan tersebut seringkali banyak aktifitas terganggu bahkan tak jarang yang aktifitasnya mati total saat pasokan energi listrik mengalami gangguan pula.

Suatu sistem tenaga listrik yang lengkap mengandung empat unsur, yaitu unsur pembangkit tenaga listrik, sistem transmisi, sistem distribusi, dan unsur pemakaian atau utilisasi.

Hampir semua energi listrik dibangkitkan, ditransmisikan dan didistribusikan dalam bentuk sistem tiga fasa. Pemilihan sistem tiga fasa untuk pembangkitan dan penyaluran energi listrik didasari oleh kelebihan unjuk kerja maupun kelebihan ekonomis yang dapat diperoleh dari sistem ini.

Pada dasarnya, beban listrik dalam suatu sistem diusahakan berada dalam keadaan/kondisi seimbang, tetapi pada kenyataannya masih sering terjadi ketidakseimbangan beban yang dapat mengganggu kestabilan suatu sistem.

2

Melthina Regina Ginaya Anggelina W,2013

ANALISIS PENGARUH PEMBEBANAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK TIGA FASA Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

Pembebanan yang tidak seimbang pada sistem tenaga listrik tiga fasa dapat diakibatkan oleh impedansi beban pada masing-masing fasa R, fasa S, dan fasa T tidak sama. Beban yang tidak seimbang pada sistem listrik tiga fasa ini dapat menimbulkan kondisi-kondisi yang mengganggu kestabilan sistem.

Pada kesempatan ini penulis mengambil judul “Analisis Pengaruh Pembebanan pada Sistem Tenaga Listrik Tiga Fasa”. Judul ini diambil karena

penulis ingin mengetahui pengaruh dan dampak yang ditimbulkan terhadap efisiensi apabila kondisi beban pada suatu sistem listrik tiga fasa tidak seimbang.

I.2.Rumusan Masalah

Terdapat beberapa permasalahan yang dapat dirumuskan sebagai berikut: 1. Bagaimana suatu sistem tenaga listrik tiga fasa dapat dikatakan memiliki

beban seimbang?

2. Bagaimana suatu sistem tenaga listrik tiga fasa dapat dikatakan memiliki beban tidak seimbang?

3. Bagaimana pengaruh/dampak dari pembebanan pada sistem tenaga listrik tiga fasa terhadap efisiensi pembebanan?

I.3.Pembatasan Masalah

Penulisan Tugas Akhir (TA) ini menggunakan data yang diperoleh dari hasil pengujian di Laboratorium Arus Kuat Teknik Elektro Universitas Pendidikan Indonesia. Pengujian dilakukan dengan melakukan pembebanan terhadap jaringan tiga fasa yang merupakan tegangan tiga fasa dari Perusahaan Listrik Negara (PLN)

3

Melthina Regina Ginaya Anggelina W,2013

ANALISIS PENGARUH PEMBEBANAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK TIGA FASA Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

dengan berdasarkan kondisi yang ada pada saat pengujian. Beban yang digunakan berupa lampu.

I.4.Tujuan Penelitian

Tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Mengetahui bagaimana suatu sistem tenaga listrik tiga fasa dapat dikatakan memiliki beban seimbang.

2. Mengetahui bagaimana suatu sistem tenaga listrik tiga fasa dapat dikatakan memiliki beban tidak seimbang.

3. Mengetahui pengaruh/dampak dari pembebanan yang tidak seimbang pada sistem tenaga listrik tiga fasa terhadap nilai efisiensi pembebanan.

I.5.Manfaat Penelitian

Analisis ini diharapkan bermanfaat untuk:

1. Memberikan pemahaman mengenai pembebanan pada sistem tenaga listrik tiga fasa.

2. Memberikan pemahaman mengenai dampak pembebanan yang tidak seimbang pada sistem tenaga listrik tiga fasa.

3. Dapat dijadikan suatu referensi dalam mencari metode yang tepat untuk mengatasi dampak merugikan yang ditimbulkan akibat pembebanan yang tidak seimbang pada sistem listrik tiga fasa.

4

Melthina Regina Ginaya Anggelina W,2013

ANALISIS PENGARUH PEMBEBANAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK TIGA FASA Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu I.6.Metode Pengumpulan Data

Laporan kerja praktik ini disusun berdasarkan data-data yang diperoleh dari: 1. Studi literatur melalui buku-buku sumber yang berkaitan dengan masalah

kelistrikan.

2. Survey atau studi dokumentasi.

3. Wawancara/diskusi dengan pembimbing atau toolman.

4. Praktik/observasi/melakukan percobaan/eksperimen secara langsung.

I.7.Sistematika Penulisan

Untuk memudahkan pembahasan, laporan proyek akhir ini disusun dengan sistematika sebagai berikut:

BAB I Pendahuluan, yang berisi mengenai latar belakang masalah, rumusan masalah, tujuan dan manfaat penelitian, metode pengumpulan data, dan sistematika penulisan.

BAB II Kajian Pustaka, yang berisi mengenai gambaran umum sistem tenaga listrik tiga fasa, sumber tenaga listrik tiga fasa, beban listrik, daya pada rangkaian listrik tiga fasa, komponen simetris.

BAB III Metode Penelitian, berisi mengenai peralatan yang digunakan selama proses percobaan pembebanan listrik tiga fasa, rangkaian percobaan pembebanan, langkah percobaan, dan pengukuran besaran listrik.

BAB IV berisi tentang hasil percobaan/penelitian dan analis/pembahasannya. BAB V berisi tentang kesimpulan dan rekomendasi.

Melthina Regina Ginaya Anggelina W,2013

ANALISIS PENGARUH PEMBEBANAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK TIGA FASA Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu31

BAB III

METODE PENELITIAN

III.1. Peralatan yang Digunakan

Dalam mengumpulkan data hasil pengukuran, maka dilakukan percobaan pembebanan pada sistem tenaga listrik tiga fasa. Percobaan pembebanan ini dilakukan beberapa kali (percobaan dan pengukuran dilakukan dalam beberapa kondisi. Peralatan-peralatan yang dibutuhkan dalam melakukan pengujian/ pengukuran yaitu adalah sebagai berikut:

1. Enam buah lampu ukuran 23 Watt 2. Satu buah lampu pijar ukuran 100 Watt

3. Satu set multi Multimeter/AVO-meter (Ampere Volt Ohm-Meter) 4. Papan instalasi listrik tiga fasa

5. Hioki clamp On.P.HI Tester 6. Kabel

7. Tang 8. Tespen

32

Melthina Regina Ginaya Anggelina W,2013

ANALISIS PENGARUH PEMBEBANAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK TIGA FASA Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu III.2. Rangkaian Percobaan

Untuk mengetahui pengaruh pembebanan pada sistem listrik tiga fasa, maka dilakukan suatu percobaan pembebanan (beberapa gambar pelaksanaan percobaan pembebanan dapat dilihat pada lampiran). Percobaan pembebanan dan pengujian dilakukan dalam beberapa kondisi, yaitu dengan membuat pembebanan seimbang dan tidak seimbang pada ketiga fasa.

1. Percobaan tanpa beban.

2. Percobaan dengan pembebanan seimbang pada masing-masing fasa.

Percobaan pembebanan seimbang dilakukan dengan memberikan beban yang sama pada masing-masing fasa R-S-T dalam sistem tenaga listrik tiga fasa. Beban yang dipasang/diberikan pada tiap-tiap fasanya adalah lampu ukuran 46 Watt.

L1 = L2 = L3 = 46 Watt

L3 L2 L1 R S T N AM 1 AM 2 AM 3 VM 1 VM 3 VM 2

Gambar 3.2 Rangkaian percobaan dengan pembebanan seimbang pada masing-masing fasa.

33

Melthina Regina Ginaya Anggelina W,2013

ANALISIS PENGARUH PEMBEBANAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK TIGA FASA Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

3. Percobaan pembebanan dengan memberikan beban yang sama pada kedua fasa sedangkan fasa lainnya tidak dibebani.

Percobaan pembebanan sistem tenaga listrik tiga fasa berikutnya dilakukan dengan memberikan beban yang sama pada kedua fasanya (fasa Rdan fasa S), sedangkan fasa lainnyan (fasa T) tidak diberikan beban. Beban yang dipasang/diberikan pada fasa R dan fasa S yaitu lampu ukuran 46 Watt.

L1 = L2 = 46 Watt L3 = 0

L3 L2 L1 R S T N AM 1 AM 2 AM 3 VM 1 VM 3 VM 2

Gambar 3.3 Rangkaian percobaan pembebanan dengan memberikan beban yang sama pada kedua fasa sedangkan fasa lainnya tidak dibebani. 4. Dua fasa diberikan beban seimbang, fasa lain dibebani berbeda.

Percobaan pembebanan sistem tenaga listrik tiga fasa berikutnya dilakukan dengan memberikan beban yang sama pada kedua fasanya (fasa Rdan fasa S), sedangkan fasa lainnyan (fasa T) diberikan beban yang berbeda. Beban yang dipasang/diberikan pada fasa R dan fasa S yaitu lampu ukuran 46 Watt. Sedangkan beban yang diberikan pada fasa T yaitu lampu ukuran 100 Watt.

34

Melthina Regina Ginaya Anggelina W,2013

ANALISIS PENGARUH PEMBEBANAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK TIGA FASA Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

L1 = L2 = 46 Watt L3 = 100 Watt

L3

L2

L1 R

S

T

N

AM 1

AM 2

AM 3

VM 1 VM

3

VM 2

Gambar 3.4 Rangkaian percobaan saat kedua fasa diberikan beban seimbang dan fasa lain dibebani berbeda.

5. Tiap fasa dibebani berbeda

Percobaan pembebanan sistem tenaga listrik tiga fasa berikutnya dilakukan dengan memberikan beban yang tidak sama pada ketiga fasanya. Beban yang dipasang/diberikan pada fasa R yaitu lampu ukuran 23 Watt, beban pada fasa S yaitu lampu ukuran 46 Watt, sedangkan beban yang diberikan pada fasa T yaitu lampu ukuran 100 Watt.

L1 = 23 Watt L2 = 46 Watt L3 = 100 Watt

35

Melthina Regina Ginaya Anggelina W,2013

ANALISIS PENGARUH PEMBEBANAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK TIGA FASA Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

L3 L2 L1 R S T N AM 1 AM 2 AM 3 VM 1 VM 3 VM 2

Gambar 3.5 Rangkaian percobaan saat ketiga fasa masing-masing diberikan beban yang berbeda.

III.3. Langkah-Langkah Percobaan

Percobaan pembebanan sistem tenaga listrik tiga fasa ini dilakukan melalui beberapa langkah sebagai berikut:

1. Siapkan papan rangkaian/papan instalasi yang telah dirangkai sebelumnya. 2. Pasang lampu yang telah ditentukan sebelumnya pada masing-masing

penghantar fasa:

a. Percobaan pertama:

Fasa R = lampu 46 Watt Fasa S = lampu 46 Watt Fasa T = lampu 46 Watt b. Percobaan kedua

Fasa R = lampu 46 Watt Fasa S = lampu 46 Watt

36

Melthina Regina Ginaya Anggelina W,2013

ANALISIS PENGARUH PEMBEBANAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK TIGA FASA Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

Fasa T = tidak dipasangi lampu c. Percobaan ketiga

Fasa R = lampu 46 Watt Fasa S = lampu 46 Watt Fasa T = lampu 100 Watt d. Percobaan keempat

Fasa R = lampu 23 Watt Fasa S = lampu 46 Watt Fasa T = lampu 100 Watt

3. Hubungkan terminal dengan kotak kontak AC 220 V.

4. Hubungkan kabel dari papan instalasi ke sumber tenaga listrik. 5. Gunakan alat ukur Hioki clamp On.P.HI Tester.

6. Lihat nilai tegangan, arus, faktor kerja (cos �), daya nyata, daya semu pada tiap-tiap fasanya.

37

Melthina Regina Ginaya Anggelina W,2013

ANALISIS PENGARUH PEMBEBANAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK TIGA FASA Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

MULAI

Pengukuran Besaran Listrik

SELESAI Tanpa Beban

Beban Seimbang

Analisis

Y Y

T

T

- Rangkaian Instalasi Sistem 3 Fasa - Pemasangan Instrumen (Alat Ukur)

Pembebanan

Beban Tidak Seimbang

Pengukuran Lagi

T Hasil Pengukuran

Y

38

Melthina Regina Ginaya Anggelina W,2013

ANALISIS PENGARUH PEMBEBANAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK TIGA FASA Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu III.4. Pengukuran Besaran Listrik

Dalam suatu rangkaian listrik, terdapat berbagai komponen listrik dengan besar dan satuannya masing-masing. Untuk mendapatkan besar nilai-nilai tersebut maka diperlukan pengukuran besaran listrik.

Pengukuran besaran listrik ini tidak memerlukan keterampilan khusus, tetapi diperlukan suatu prosedur kerja yang diikuti dalam pelaksanaan pengukuran. Prosedur ini antara lain:

1. Prosedur keselamatan kerja, dengan mengenakan pakaian yang melindungi selama melakukan proses pengukuran.

2. Merangkai alat pengukuran dengan benar, misalnya alat ukur arus (Amperemeter) secara seri, alat ukur tegangan (Voltmeter) secara paralel dan alat ukur daya (Wattmeter) secara seri (representasi komponen arus pada wattmeter) dan secara paralel (representasi komponen tegangan pada wattmeter).

3. Melakukan pembacaan dengan baik, yaitu membaca alat dengan sudut pandangan yang tepat (pandangan mata tegak lurus antara jarum penunjuk juga dengan angka), serta membaca angka setelah kondisi berhenti berosilasi (steady).

4. Mengalikan angka yang dibaca dengan pengali yang sesuai (bila ada) dan memberi satuan yang sesuai dengan petunjuk penggunaan alat ukur.

Besaran listrik yang diukur dalam pengujian ini diantaranya adalah arus dan tegangan efektif bolak-balik, pengukuran faktor daya, pengukuran daya aktif, daya reaktif serta daya semu.

39

Melthina Regina Ginaya Anggelina W,2013

ANALISIS PENGARUH PEMBEBANAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK TIGA FASA Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

1) Pengukuran Arus dan Tegangan Efektif Bolak-Balik

Sumber tegangan yang tersedia untuk konsumen listrik, rumah tangga dan industri, adalah tegangan sinusoidal yang memiliki frekuensi 50 Hz dan tegangan 220 V. Ini berarti tegangan maksimumnya adalah 220 2 V atau sekitar 311,1 V sedangkan tegangan efektifnya adalah 220 V. Harga ini adalah ukuran keefektifan sumber tegangan bolak-balik dalam memberikan daya pada sebuah beban penahan.

Nilai efektif dari setiap arus bolak-balik sama dengan nilai dari arus searah yang mengalir melalui tahanan R yang sama. Daya yang diberikan oleh arus searah terhadap tahanan R adalah sama dengan daya yang diberikan oleh arus bolak-balik. Arus bolak-balik yang diberikan terhadap tahanan R memiliki daya sesaat sebesar i2R. Kemudian suatu arus searah mengalir melalui tahanan R yang sama dan menjaga agar arus searah dan memperoleh harga daya yang sama dengan rata-rata arus bolak-balik. Besar arus searah tersebut adalah arus efektif dari arus bolak-balik.

Faktor 2 merupakan faktor perbandingan harga maksimum dari arus periodik dengan nilai efektifnya dan hanya dipakai jika fungsi periodik tersebut berupa sinusoidal.

2) Pengukuran Daya dan Faktor Daya

Untuk sumber arus bolak-balik daya yang berubah terhadap waktu atau daya sesaat merupakan perkalian antara tegangan dan arus

� � = � � .� �

Untuk tahanan murni R, daya yang dipakai adalah positif sehingga daya yang dikembalikan ke sumber adalah 0. Untuk induktansi, ketika mendapat energi

40

Melthina Regina Ginaya Anggelina W,2013

ANALISIS PENGARUH PEMBEBANAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK TIGA FASA Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

bolak-balik, untuk setengah periode akan menyimpan energi elektromagnetis, dan mengembalikan energi tersebut pada sumbernya pada setengah periode berikutnya, sehingga daya rata-ratanya adalah 0.

Faktor daya adalah perbandingan antara daya aktif terhadap daya kompleks. Dapat dinyatakan dengan:

Cos � = �_�

Untuk pembebanan resistif murni, faktor dayanya adalah 1, untuk induktif murni dan kapasitif murni faktor dayanya adalah 0. Beban kapasitif memiliki faktor daya leading, dan beban induktif memiliki faktor daya lagging.

Melthina Regina Ginaya Anggelina W,2013

ANALISIS PENGARUH PEMBEBANAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK TIGA FASA Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

71

BAB V

KESIMPULAN DAN REKOMENDASI

V.1. Kesimpulan

1. Suatu sistem tenaga listrik tiga fasa dapat dikatakan memiliki beban seimbang saat sistem tersebut memiliki beban yang sama/merata pada setiap fasa R, fasa S dan fasa T sehingga arus pada masing-masing memiliki nilai yang sama dengan arus rata-ratanya.

2. Suatu sistem tenaga listrik tiga fasa dapat dikatakan memiliki beban tidak seimbang saat beban yang dipasangkan/dihubungkan pada masing-masing fasa R, fasa S dan fasa T tidak sama/tidak merata sehingga arus pada masing-masing fasanya memiliki nilai yang berbeda dengan arus rata-ratanya.

3. Berdasarkan hasil percobaan pembebanan sistem tenaga listrik tiga fasa dengan tegangan fasa yang berbeda (sesuai dengan kondisi di lapangan pada saat dilakukan percobaan) serta hasil perhitungan, walaupun hasilnya tidak begitu signifikan tetapi dapat dilihat bahwa besarnya nilai ketidakseimbangan pembebanan akan mempengaruhi nilai efisiensi pembebanan sistem. Semakin besar nilai ketidakseimbangan sistem maka akan semakin menurun efisiensinya. Begitu pula sebaliknya, saat nilai ketidakseimbangan semakin kecil maka efisiensinya akan semakin besar.

72

Melthina Regina Ginaya Anggelina W,2013

ANALISIS PENGARUH PEMBEBANAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK TIGA FASA Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu V.2. Rekomendasi

Untuk dapat mengetahui data dan hasil yang signifikan mengenai dampak/pengaruh pembebanan pada sistem tenaga listrik tiga fasa maka sebaiknya percobaan dilakukan pada tegangan fasa yang simetris/sama.

Melthina Regina Ginaya Anggelina W,2013

ANALISIS PENGARUH PEMBEBANAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK TIGA FASA Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu73

DAFTAR PUSTAKA

Hage. (2009). Sistem 3 Fasa. [Online]. Tersedia: http:/ /dunia-listrik.blogspot.ca/2009/01/sistem-3-fasa.html [2 Maret 2013].

Kadaffi, Muhamar. Karakteristik Beban Tenaga Listrik. Pusat Pengembangan Bahan Ajar Universitas Mercu Buana.

Lumbanraja, Hotdes. (2008). Pengaruh Beban Tidak Seimbang Terhadap

Efisiensi Transformator Tiga Fasa Hubungan Open-Delta. Skripsi Sarjana

pada FT USU: tidak diterbitkan.

Maxtrada, Bico. (2008). Pengaruh Ketidakseimbangan Beban Antara Fasa-Fasa

Menggunakan Transformator dengan Fasa-Netral Terhadap Hasil Pengukuran. Skripsi Sarjana pada FT UI Depok: tidak diterbitkan.

Meier, Alexandra von. (2006). Power Systems: A Conceptual Introduction. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc.

Timotius, Chris. (2012). Pendahuluan Sistem Tenaga Listrik. Bahan Ajar pada Mata Kuliah Instalasi Tegangan Menengah FPTK UPI, Bandung.

Wibisana, Boromeus Sakti. (2008). Analisis Perbandingan Pembacaan KWH

Meter Analog dengan KWH Meter Digital pada Ketidakseimbangan Beban. Skripsi Sarjana pada FT UI Depok: tidak diterbitkan.

38

Melthina Regina Ginaya Anggelina W,2013

ANALISIS PENGARUH PEMBEBANAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK TIGA FASA

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

III.4. Pengukuran Besaran Listrik

Dalam suatu rangkaian listrik, terdapat berbagai komponen listrik dengan besar dan satuannya masing-masing. Untuk mendapatkan besar nilai-nilai tersebut maka diperlukan pengukuran besaran listrik.

Pengukuran besaran listrik ini tidak memerlukan keterampilan khusus, tetapi diperlukan suatu prosedur kerja yang diikuti dalam pelaksanaan pengukuran. Prosedur ini antara lain:

1. Prosedur keselamatan kerja, dengan mengenakan pakaian yang melindungi selama melakukan proses pengukuran.

2. Merangkai alat pengukuran dengan benar, misalnya alat ukur arus (Amperemeter) secara seri, alat ukur tegangan (Voltmeter) secara paralel dan alat ukur daya (Wattmeter) secara seri (representasi komponen arus pada wattmeter) dan secara paralel (representasi komponen tegangan pada wattmeter).

3. Melakukan pembacaan dengan baik, yaitu membaca alat dengan sudut pandangan yang tepat (pandangan mata tegak lurus antara jarum penunjuk juga dengan angka), serta membaca angka setelah kondisi berhenti berosilasi (steady).

4. Mengalikan angka yang dibaca dengan pengali yang sesuai (bila ada) dan memberi satuan yang sesuai dengan petunjuk penggunaan alat ukur.

Besaran listrik yang diukur dalam pengujian ini diantaranya adalah arus dan tegangan efektif bolak-balik, pengukuran faktor daya, pengukuran daya aktif, daya reaktif serta daya semu.

Melthina Regina Ginaya Anggelina W,2013

ANALISIS PENGARUH PEMBEBANAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK TIGA FASA 1) Pengukuran Arus dan Tegangan Efektif Bolak-Balik

Sumber tegangan yang tersedia untuk konsumen listrik, rumah tangga dan industri, adalah tegangan sinusoidal yang memiliki frekuensi 50 Hz dan tegangan 220 V. Ini berarti tegangan maksimumnya adalah 220 2 V atau sekitar 311,1 V sedangkan tegangan efektifnya adalah 220 V. Harga ini adalah ukuran keefektifan sumber tegangan bolak-balik dalam memberikan daya pada sebuah beban penahan.

Nilai efektif dari setiap arus bolak-balik sama dengan nilai dari arus searah yang mengalir melalui tahanan R yang sama. Daya yang diberikan oleh arus searah terhadap tahanan R adalah sama dengan daya yang diberikan oleh arus bolak-balik. Arus bolak-balik yang diberikan terhadap tahanan R memiliki daya sesaat sebesar i2R. Kemudian suatu arus searah mengalir melalui tahanan R yang sama dan menjaga agar arus searah dan memperoleh harga daya yang sama dengan rata-rata arus bolak-balik. Besar arus searah tersebut adalah arus efektif dari arus bolak-balik.

Faktor 2 merupakan faktor perbandingan harga maksimum dari arus periodik dengan nilai efektifnya dan hanya dipakai jika fungsi periodik tersebut berupa sinusoidal.

2) Pengukuran Daya dan Faktor Daya

Untuk sumber arus bolak-balik daya yang berubah terhadap waktu atau daya sesaat merupakan perkalian antara tegangan dan arus

� � = � � .� �

Untuk tahanan murni R, daya yang dipakai adalah positif sehingga daya yang dikembalikan ke sumber adalah 0. Untuk induktansi, ketika mendapat energi

40

Melthina Regina Ginaya Anggelina W,2013

ANALISIS PENGARUH PEMBEBANAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK TIGA FASA

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

bolak-balik, untuk setengah periode akan menyimpan energi elektromagnetis, dan mengembalikan energi tersebut pada sumbernya pada setengah periode berikutnya, sehingga daya rata-ratanya adalah 0.

Faktor daya adalah perbandingan antara daya aktif terhadap daya kompleks. Dapat dinyatakan dengan:

Cos � = �_�

Untuk pembebanan resistif murni, faktor dayanya adalah 1, untuk induktif murni dan kapasitif murni faktor dayanya adalah 0. Beban kapasitif memiliki faktor daya leading, dan beban induktif memiliki faktor daya lagging.

Melthina Regina Ginaya Anggelina W,2013

ANALISIS PENGARUH PEMBEBANAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK TIGA FASA

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

71

BAB V

KESIMPULAN DAN REKOMENDASI

V.1. Kesimpulan

1. Suatu sistem tenaga listrik tiga fasa dapat dikatakan memiliki beban seimbang saat sistem tersebut memiliki beban yang sama/merata pada setiap fasa R, fasa S dan fasa T sehingga arus pada masing-masing memiliki nilai yang sama dengan arus rata-ratanya.

2. Suatu sistem tenaga listrik tiga fasa dapat dikatakan memiliki beban tidak seimbang saat beban yang dipasangkan/dihubungkan pada masing-masing fasa R, fasa S dan fasa T tidak sama/tidak merata sehingga arus pada masing-masing fasanya memiliki nilai yang berbeda dengan arus rata-ratanya.

3. Berdasarkan hasil percobaan pembebanan sistem tenaga listrik tiga fasa dengan tegangan fasa yang berbeda (sesuai dengan kondisi di lapangan pada saat dilakukan percobaan) serta hasil perhitungan, walaupun hasilnya tidak begitu signifikan tetapi dapat dilihat bahwa besarnya nilai ketidakseimbangan pembebanan akan mempengaruhi nilai efisiensi pembebanan sistem. Semakin besar nilai ketidakseimbangan sistem maka akan semakin menurun efisiensinya. Begitu pula sebaliknya, saat nilai ketidakseimbangan semakin kecil maka efisiensinya akan semakin besar.

72

Melthina Regina Ginaya Anggelina W,2013

ANALISIS PENGARUH PEMBEBANAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK TIGA FASA

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

V.2. Rekomendasi

Untuk dapat mengetahui data dan hasil yang signifikan mengenai dampak/pengaruh pembebanan pada sistem tenaga listrik tiga fasa maka sebaiknya percobaan dilakukan pada tegangan fasa yang simetris/sama.

Melthina Regina Ginaya Anggelina W,2013

ANALISIS PENGARUH PEMBEBANAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK TIGA FASA

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu73

DAFTAR PUSTAKA

Hage. (2009). Sistem 3 Fasa. [Online]. Tersedia: http:/ /dunia-listrik.blogspot.ca/2009/01/sistem-3-fasa.html [2 Maret 2013].

Kadaffi, Muhamar. Karakteristik Beban Tenaga Listrik. Pusat Pengembangan Bahan Ajar Universitas Mercu Buana.

Lumbanraja, Hotdes. (2008). Pengaruh Beban Tidak Seimbang Terhadap

Efisiensi Transformator Tiga Fasa Hubungan Open-Delta. Skripsi Sarjana

pada FT USU: tidak diterbitkan.

Maxtrada, Bico. (2008). Pengaruh Ketidakseimbangan Beban Antara Fasa-Fasa

Menggunakan Transformator dengan Fasa-Netral Terhadap Hasil Pengukuran. Skripsi Sarjana pada FT UI Depok: tidak diterbitkan.

Meier, Alexandra von. (2006). Power Systems: A Conceptual Introduction. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc.

Timotius, Chris. (2012). Pendahuluan Sistem Tenaga Listrik. Bahan Ajar pada Mata Kuliah Instalasi Tegangan Menengah FPTK UPI, Bandung.

Wibisana, Boromeus Sakti. (2008). Analisis Perbandingan Pembacaan KWH

Meter Analog dengan KWH Meter Digital pada Ketidakseimbangan Beban. Skripsi Sarjana pada FT UI Depok: tidak diterbitkan.