Bagi kalian yang menghampiri artikel ini, kalian pasti sudah pernah mendengar tentang listrik satu fasa dan tiga fasa. Tapi apakah kalian pernah mendengar tentang rangkaian listrik delta dan star? Dimana perbedaannya? Mari kita pelajari lebih lanjut.

Apa itu Listrik Tiga Fasa?

Listrik tiga fasa merupakan suatu jaringan listrik yang memiliki tiga kawat bertegangan dengan nilai tegangan yang berbeda-beda. Kenapa bisa berbeda-beda? Mari kita perhatikan grafik berikut:

grafik gelombang listrik tiga fasa

Pada gambar di atas, nilai EA, EB, dan EC memiliki amplitudo dan frekuensi yang sama. Akan tetapi, ketiga gelombang bergerak dengan dengan selisih waktu yang berbeda. Jika satu satuan waktu dinyatakan dalam 360o, maka selisih waktu pergerakan ketiga gelombang adalah 120o.

Dalam istilah teknik kita akan mengenal sebagai beda fasa antar tegangan. Dalam kondisi seimbang, beda fasa antara EA, EB, dan EC adalah 120o. Apa bedanya sudut fasa dengan beda fasa?

persamaan gelombang sinus

Persamaan di atas akan membentuk grafik gelombang sinus seperti grafik EA, EB, dan EC. Nilai ωt adalah sudut fasa gelombang dengan satuan rad/s dan nilai Φ (phi) adalah beda fasa dari gelombang tersebut.

Jika kedua gelombang memiliki beda fasa 120o maka nilai dari Φ adalah 120o. Beda fasa akan membuat gelombang bergeser mendahului atau meninggalkan, tergantung tanda positif atau negatif.

grafik vector listrik tiga fasa

Ketika dihubungkan dengan beban, listrik tiga fasa dapat dihubungkan melalui dua cara. Yaitu menggunakan rangkaian delta dan star. Apa perbedaannya? Jawabannya adalah jumlah kawatnya. Rangkaian star dilengkapi dengan kawat netral, sedangkan rangkaian delta tidak.

Artikel Terkait : Transformator Bagian 1: Pengertian Dan Prinsip Kerja

Mana Yang Lebih Baik?

Keduanya memiliki kelebihannya masing-masing, tergantung fungsi pemasang dari sistem listrik tersebut.

Listrik 3 fasa 3 kawat hanya mengalirkan arus menuju ketiga kawat tersebut secara bergantian. Artinya sistem ini hanya cocok digunakan pada beban 3 fasa yang seimbang. Contohnya seperti lingkungan industri yang banyak terdapat motor induksi 3 fasa, 9 fasa, dan mesin listrik lainnya.

Sebaliknya, sistem ini tidak cocok jika digunakan di lingkungan konsumen rumahan. Penggunaan listrik rumahan dapat berubah-ubah secara drastis dalam setiap waktu. Jika sampai ada ketidakseimbangan konsumsi listrik pada salah satu fasa maka ketidakseimbangan yang ekstrem dapat merusak sistem jaringan distribusi listrik.

Listrik 3 fasa 4 kawat mampu mengalirkan listrik untuk kebutuhan yang seimbang ataupun tidak seimbang. Hal ini terjadi karena setiap arus yang tidak seimbang akan dialirkan menuju kawat netral. Sehingga 3 kawat fasa akan selalu dalam kondisi seimbang.

Sistem ini juga dapat menyediakan kebutuhan listrik fasa tunggal yang hanya membutuhkan satu kawat fasa dan satu netral. Oleh karena itu, sistem ini cocok digunakan untuk kebutuhan listrik rumahan.

Bagaimana membedakan rangkaian delta dan star? Untuk lebih lengkapnya, mari kita bahas perbedaannya?.

Tegangan Rangkaian Star

Rangkaian Star terdiri atas tiga kawat berfasa dan satu kawat netral. Dengan adanya kawat netral, rangkaian ini memunculkan adanya tegangan fasa (VP) dan tegangan saluran (VL). Tegangan fasa menunjukkan beda potensial dari fasa ke netral (VAN, VBN, dan VCN) sedangkan tegangan saluran menunjukkan beda potensial dari fasa ke fasa (VAB, VBC, dan VAC).

rangkaian star

Antara tegangan fasa dan tegangan saluran akan membentuk grafik dan persamaan sebagai berikut.

grafik tegangan rangkaian star

Jika kita lakukan penjumlahan vektor pada tegangan saluran akan diperoleh hasil sebagai berikut:

tegangan rangkaian star

Dari penghitungan di atas dapat diambil kesimpulan bahwa pada rangkaian star, tegangan fasa (VP) adalah 1/√3 dari tegangan saluran (VL).

Arus Rangkaian Star

Keberadaan kawat netral pada rangkaian star akan menjadikan semua arus dari kawat fasa mengalir menuju kawat netral. Perhatikan grafik berikut.

arus rangkaian star

Karena arus mengalir dari kawat fasa ke kawat netral, maka tidak ada arus yang mengalir dari fasa ke fasa. Sehingga nilai dari arus fasa (IP) dan arus netral (IL) dianggap sama.

Artikel Terkait : Merancang Single Line Diagram Dengan ETAP

Tegangan Rangkaian Delta

Rangkaian delta hanya terdiri atas tiga kawat fasa. Sehingga perbandingan beda potensial hanya terjadi antara fasa satu dengan fasa lainnya.

rangkaian delta

Tegangan fasa muncul akibat adanya kawat netral, sedangkan dalam rangkaian delta tidak terdapat kawat netral. Sehingga nilai tegangan saluran (VL) akan dianggap sama dengan tegangan fasa (VP).

Arus Rangkaian Delta

Karena rangkaian delta hanya terdiri atas tiga kawat berfasa, maka arus listrik hanya mengalir antar fasa tersebut. Bagaimana dengan arus saluran? Mari kita perhatikan grafik berikut?

grafik arus rangkaian delta

Dalam keadaan seimbang seperti pada grafik vektor berwarna biru, hasil penjumlahan arus dari ketiga fasa akan bernilai nol. Artinya nilai IPA, IPB, dan IPC ini akan saling mengurangi.

Jika kita ingin mencari arus saluran ILA, maka kita akan melakukan perhitungan vektor antara IPA dengan IPB. Hal ini karena ILA adalah resultan dari kedua arus tersebut.

arus rangkaian delta

Dari perhitungan diatas, dapat dibuktikan bahwa nilai dari arus saluran IL adalah √3 dari arus fasa IP.

Daya Tiga Fasa

Di atas tadi kita telah memahami tentang nilai arus dan tegangan pada rangkaian delta dan star. Sekarang bagaimana cara mencari daya tiga fasa pada rangkaian tersebut?

Pertama mari kita ingat tentang perhitungan daya pada masing masing fasa.

daya satu fasa

Dari ketiga daya tersebut, sekarang kita lakukan penjumlahan.

daya tiga fasa

Secara umum, rumus daya tiga fasa terlihat seperti di atas. Jika ketiga fasa dihubungkan dalam rangkaian star atau delta, maka diperoleh persamaan sebagai berikut.

daya tiga fasa

Kedua jenis rangkaian memiliki persamaan daya yang sama. Sehingga untuk seluruh rumus daya bisa dikatakan memiliki persamaan sebagai berikut.

daya aktif, reaktif, dan semu

Artikel Terkait: Transformator Bagian 2: Pengujian Tanpa Beban

Sampai di sini pembahasan kita tentang listrik tiga fasa. Semoga setelah membaca artikel ini, anda sudah bisa membedakan nilai arus dan tegangan antara rangkaian star dengan delta. Jika ada pertanyaan silahkan menyampaikannya pada kolom yang tersedia. Terima kasih…

Referensi :

Phase Difference and Phase Shift in AC Circuit – Electronics Tutorials

Star Connection (Y): Three Phase Power, Voltage & Current Values – ELECTRICAL TECHNOLOGY