Konfigurasi Tiga Fasa Y dan Delta: Desain, Analisis, dan Keandalan
Koneksi Tiga Fasa Wye (Y)
Sistem daya tiga fasa dapat dibangun dengan menghubungkan tiga sumber tegangan pada titik umum – konfigurasi Y (atau bintang) klasik.
Pengaturan ini meletakkan satu ujung setiap sumber pada node bersama, sementara ujung lainnya memancar ke beban. (Gambar di bawah)
Koneksi tiga fasa Y: tiga sumber tegangan berbagi titik bersama.
Memvisualisasikan setiap sumber tegangan sebagai lilitan (lilinan alternator atau transformator) membuat tata letak Y tidak dapat disalahpahami (lihat gambar).
Koneksi Y empat-kabel: konduktor keempat (neutral) menghubungkan tiga lilitan bersama.
Konduktor yang membawa arus dari lilitan ke beban disebut lines, sementara lilitan itu sendiri adalah phases.
Kabel neutral mungkin ada atau tidak ada pada simpulan. Ketika disertakan (Gambar di bawah), ia menyediakan jalur yang melindungi terhadap kegagalan rangkaian terbuka dalam satu fasa.
Koneksi Y tiga-kabel: tidak ada kabel neutral yang digunakan.
Nilai Tegangan dan Arus dalam Sistem Tiga Fasa
Saat mengukur dalam sistem tiga fasa, penting untuk menentukan titik referensi.
- Tegangan garis – tegangan di antara dua konduktor garis mana pun. Dalam rangkaian di atas, tegangan garis sekitar 208 V.
- Tegangan fasa – tegangan di seluruh satu komponen (lilitan sumber atau beban). Untuk rangkaian yang sama, tegangan fasa adalah 120 V.
- Arus garis – arus yang mengalir melalui satu konduktor garis.
- Arus fasa – arus melalui satu komponen.
Dalam konfigurasi Y yang seimbang, tegangan garis sama dengan tegangan fasa dikalikan √3, sementara arus garis sama dengan arus fasa:
Konfigurasi Tiga Fasa Delta (Δ)
Tata letak Delta, dinamai berdasarkan geometri segitiganya, menghubungkan tiga sumber tegangan ujung-ke-ujung tanpa neutral bersama. (Gambar di bawah)
Koneksi tiga fasa Δ: tidak ada neutral bersama.
Pada pandangan pertama, menghubungkan tiga sumber dalam lingkaran mungkin terlihat menciptakan rangkaian pendek, tetapi sudut fasa mencegah arus circulasi apa pun.
Hukum Tegangan Kirchhoff dalam Koneksi Delta
Pemeriksaan KVL cepat mengonfirmasi bahwa tiga vektor tegangan berjumlah nol, berarti tidak ada gaya pengemudi bersih di sekitar lingkaran.
Sebagai contoh, mulai dari lilitan atas dan bergerak berlawanan jarum jam:
Atau, pecahkan lingkaran pada satu simpulan dan verifikasi tegangan di seluruh putusannya adalah nol:
Tegangan di seluruh Δ terbuka adalah nol – tidak ada arus circulasi.
Sumber yang terhubung Δ lengkap, tegangan garis sama dengan tegangan fasa, sedangkan arus garis menjadi jumlah vektor dari dua arus fasa. Akibatnya:
Analisis Rangkaian Contoh Koneksi Delta
Pertimbangkan sumber yang dimuat Δ berikut (Gambar di bawah). Setiap resistansi beban menerima 120 V dari lilitan sumbernya masing-masing, menghasilkan arus fasa 83,33 A.
Beban pada sumber Δ dihubungkan dalam Δ.
Jadi, setiap arus garis sama dengan 144,34 A, secara signifikan lebih tinggi daripada kasus terhubung Y, namun masih efisien untuk menyampaikan 30 kW yang sama pada 120 V konduktor-ke-konduktor.
Keuntungan Sistem Tiga Fasa Delta
- Sistem Delta menghilangkan kebutuhan akan kabel neutral, menyederhanakan rangkai kabel dan mengurangi biaya bahan.
- Mereka menawarkan toleransi kerusakan yang lebih baik: jika satu lilitan gagal terbuka, lilitan yang tersisa mempertahankan tegangan garis dan beban, hanya meningkatkan arus fasa sedikit.
- Arus garis yang lebih tinggi dari Delta memerlukan konvektor yang lebih tebal, namun berat tembaga keseluruhan tetap lebih rendah daripada sistem fasa tunggal yang sebanding.
- Sistem Y dipilih saat dual tegangan (misalnya, 120/208 V) atau arus garis yang lebih rendah diperlukan.
Dalam hal kegagalan lilitan sumber, konfigurasi Δ mempertahankan tegangan beban penuh. Untuk sumber yang terhubung Y, kegagalan dapat membelah tegangan pada dua beban dan menghapus daya dari ketiga.
Sumber Δ: lilitan terbuka meninggalkan tegangan garis pada 120 V dan tegangan fasa tidak berubah.
Sumber Y: lilitan terbuka membelah tegangan pada dua beban dan menghapus daya dari ketiga.
Tinjauan
- Lines adalah konvektor yang menghubungkan tiga titik dari sumber atau beban.
- Phases adalah komponen individual (lilitan atau impedansi) yang menyusun sistem.
- Tegangan garis = tegangan di antara dua garis mana pun.
- Tegangan fasa = tegangan di seluruh satu komponen.
- Arus garis = arus melalui garis; arus fasa = arus melalui komponen.
- Y seimbang: tegangan garis = √3 × tegangan fasa; arus garis = arus fasa.
- Δ seimbang: tegangan garis = tegangan fasa; arus garis = √3 × arus fasa.
- Sumber Δ menawarkan keandalan lebih besar pada kegagalan lilitan, tetapi sumber Y mengurangi arus garis untuk output daya yang sama.
Lembar Kerja Terkait
- Lembar Kerja Rangkaian 3-Fasa Delta dan Wye
