Sistem Kelistrikan 1 fasa dan 3 fasa

2 tipe fase sistem kelistrikan yang akan dibahas di blog ini, yakni sistem kelistrikan 1 fase dan 3 fase. sebenarnya 2 fase juga ada, namun karena kurang efisien dan populer, maka 2 fase jarang digunakan / termasuk ke 1 fase

1. Satu Fasa

sistem kelistrikan satu fase adalah pendistribusian daya listrik arus bolak-balik (AC) yang menggunakan sistem di mana semua tegangan menggunakan 1 fase. 1 fase ini membentuk sinyal sinusoidal dengan puncak ada di ditik 90 dan -270 derajat, untuk nilai tegangan tergantung pada masing-masing negara (Indonesia 220 V). biasanya 1 fase ini digunakan sebagian besar untuk perumahan. Maka dari itu kabel yang ada dirumah, terdapat 2 kabel, yakni fasa dan neutral.

 

 Gambar Grafik 1 Fasa

Karena tegangan sistem 1 fase mencapai nilai puncak dua kali dalam setiap siklus, daya sesaat tidak konstan.

1.1 Aplikasi dari 1 Fase

• Generator 1 Fase

Meskipun Listrik dari PLN kebanyakan berdaya 3 Fase, namun bukan berarti tidak ada generator 1 fase. Generator 1 fase (alternator 1 fase) adalah generator listrik arus AC yang menghasilkan tegangan bolak-balik 1 fase. Generator 1 fase paling sering digunakan ketika beban yang digerakkan relatif ringan, [1] dan tidak terhubung ke distribusi tiga fase (off-grid).

 

Gambar Prinsip Kerja Generator AC 1 Fase

• Trafo 1 Fase

Listrik yang dihasilkan oleh PLN biasaya dalam berbentuk 3 fase, namun 3 fase ini bisa dihubungkan dengan trafo 1 fase dengan dua cara: dengan koneksi antara satu fase dan netral atau dengan koneksi antara dua fase. Keduanya memberikan tegangan yang berbeda tergantung pada pasokan yang diberikan. Misalnya, pada sistem tiga fase 220/380 , yang ada di Indonesia, tegangan fase ke netral adalah 220 volt dan tegangan fase ke fase adalah 380 volt. Hal ini memungkinkan untuk satu fase dihubungkan ke motor fase ke netral dan tiga fase untuk dihubungkan ke ketiga fase.

 
Frekuensi standar sistem kelistrikan satu fasa adalah 50 (Indonesia) atau 60 Hz (Amerika Utara)

1 Fase pada trafo distribusi pada berguna untuk menghasilkan tenaga listrik fasa-split untuk peralatan rumah tangga dan penerangan jalan. 

 

Gambar Trafo Step Down 1 Fasa

• Motor Induksi 1 Fase

Motor induksi atau motor asinkron adalah motor listrik AC di mana arus listrik di rotor yang diperlukan untuk menghasilkan torsi diperoleh dengan induksi elektromagnetik dari medan magnet belitan stator. Motor induksi dapat dibuat tanpa sambungan listrik ke rotor. Rotor motor induksi dapat berupa tipe sangkar tupai.

Motor induksi sangkar tupai tiga fase banyak digunakan sebagai penggerak industri karena motor ini dapat memulai sendiri, andal, dan ekonomis. sedangkan Motor induksi satu fase digunakan secara luas untuk beban yang lebih kecil, seperti peralatan rumah, bor, dan kipas angin. 

 

Gambar Skematik Motor Induksi 1 Fase

2. Tiga Fasa 

Sistem listrik tiga fase adalah metode umum untuk menghasilkan, mentransmisikan, dan mendistribusikan tenaga listrik saat ini. [1] 3 fase ini adalah jenis sistem polifase dan merupakan metode yang paling umum digunakan oleh jaringan listrik di seluruh dunia untuk mentransfer daya. 3 fase biasanya digunakan untuk menyalakan motor besar dan alat beban berat lainnya seperti di industri.

 

Gambar grafik 3 Fase

Selama satu siklus 360 derajat, setiap fase akan memuncak pada tegangan dua kali. Juga, daya tidak pernah turun ke nol. Aliran daya dan kemampuan yang stabil untuk menangani beban yang lebih tinggi membuat pasokan tiga fase cocok untuk operasi industri.

sistem tenaga listrik tiga fase memiliki setidaknya tiga konduktor yang membawa voltase arus bolak-balik setiap sepertiga periode. Sistem tiga fase dapat diatur dalam delta (∆) atau bintang (Y/Wye). Sistem wye memungkinkan penggunaan dua tegangan berbeda dari ketiga fase, seperti sistem 220/380 V, yang menyediakan 220 V antara netral (hub tengah) dan salah satu fase, dan 380 V melintasi dua fase. Pengaturan sistem delta hanya menyediakan satu voltase tegangan, tetapi memiliki redundansi yang lebih besar karena dapat terus beroperasi secara normal dengan salah satu dari tiga belitan pasokan offline, meskipun pada 57,7% dari total kapasitas. [3] Arus harmonik pada netral dapat menjadi sangat besar jika beban nonlinear dihubungkan.

Sirkuit tiga fase tiga-kawat biasanya lebih ekonomis daripada sirkuit satu-fase dua-kawat yang ekuivalen pada garis yang sama ke tegangan ground karena menggunakan lebih sedikit bahan konduktor untuk mentransmisikan daya listrik dalam jumlah tertentu. [4]

Sumber: 

[1] William D. Stevenson, Jr. Elements of Power System Analysis Third Edition, McGraw-Hill, New York (1975).
[2] Terrell Croft, Wilford Summers (ed), American Electricians' Handbook, 11th ed., McGraw Hill,
[3] Delta and Wye 3-phase circuits (PDF)
[4] Keljik, Jeffrey (2008). Electricity 3: Power Generation and Delivery. Clifton Park, NY: Cengage Learning / Delmar.