Sistem Tiga Fasa

Definisi dan Ciri Sistem Tiga Fasa

Sistem tiga fasa didefinisikan sebagai sistem elektrik yang terdiri dari tiga fasa. Dalam susunan ini, arus elektrik mengalir melalui tiga kabel yang berbeda, sementara kabel neutral berfungsi sebagai jalur untuk arus gangguan agar dapat dibuang dengan selamat ke bumi. Alternatifnya, ia boleh digambarkan sebagai sistem yang menggunakan tiga kabel untuk proses penghasilan, penghantaran, dan penyebaran elektrik. Selain itu, sistem tiga fasa boleh berfungsi sebagai sistem satu fasa dengan mengekstrak salah satu fasa beserta kabel neutral. Dalam sistem tiga fasa yang seimbang, jumlah arus garis adalah tepat sifar, dan fasa-fasanya dipisahkan oleh perpindahan sudut 120º.

Sistem tiga fasa biasa menggunakan empat kabel: tiga konduktor penghantar arus dan satu kabel neutral. Perlu dicatat, luas keratan rentas konduktor neutral biasanya setengah daripada kabel hidup. Arus dalam kabel neutral sama dengan jumlah vektor arus garis dari tiga fasa. Secara matematik, ia setara dengan √3 kali komponen urutan fasa nol arus tersebut.

Sistem tiga fasa menawarkan banyak kelebihan yang signifikan. Berbanding dengan sistem satu fasa, mereka memerlukan lebih sedikit konduktor, mengurangkan kos infrastruktur. Mereka juga memastikan bekalan kuasa yang berterusan kepada beban, meningkatkan kebolehpercayaan perkhidmatan elektrik. Selain itu, sistem tiga fasa terkenal dengan kecekapan yang lebih tinggi dan pengurangan kehilangan kuasa semasa penghantaran dan operasi.

Tegangan tiga fasa dihasilkan dalam generator, menghasilkan tiga tegangan sinusoidal dengan magnitud dan frekuensi yang sama, namun berpindah fasa sebanyak 120º antara satu sama lain. Konfigurasi ini menyediakan bekalan kuasa yang tidak terputus. Jika salah satu fasa sistem mengalami gangguan, dua fasa yang lain boleh terus menghantar kuasa, memelihara perkhidmatan elektrik penting. Perlu diperhatikan bahawa dalam sistem tiga fasa yang seimbang, magnitud arus dalam mana-mana satu fasa sama dengan jumlah vektor arus dalam dua fasa yang lain, mengikut prinsip teori litar elektrik.

Perbezaan fasa 120º antara tiga fasa sangat penting untuk operasi yang betul dan boleh dipercayai dalam sistem tiga fasa. Tanpa hubungan fasa yang tepat ini, sistem sangat mudah terdedah kepada kerosakan, yang boleh menyebabkan gangguan bekalan kuasa, kegagalan peralatan, dan potensi bahaya keselamatan.

Jenis Sambungan dalam Sistem Tiga Fasa

Sistem tiga fasa boleh dikonfigurasikan dalam dua cara utama: sambungan bintang dan sambungan delta. Setiap kaedah sambungan ini memiliki ciri-ciri dan aplikasi yang berbeda, yang dijelaskan di bawah.

Sambungan Bintang

Sambungan bintang, juga dikenali sebagai sambungan Y, menggunakan empat kabel: tiga konduktor fasa dan satu konduktor neutral. Jenis sambungan ini sangat sesuai untuk penghantaran elektrik jarak jauh. Kehadiran titik neutral adalah kelebihan utama. Ia berfungsi sebagai jalur bagi arus yang tidak seimbang, membolehkan arus tersebut mengalir dengan selamat ke bumi. Dengan menangani arus-arus yang tidak seimbang ini secara efektif, sambungan bintang membantu memelihara keseimbangan keseluruhan sistem elektrik, mengurangkan risiko overloading, dan memastikan penghantaran kuasa yang stabil pada jarak yang panjang.

Dalam sistem tiga fasa yang disambungkan bintang, terdapat dua tahap voltan yang tersedia: 230 V dan 440 V. Secara khusus, voltan yang diukur antara konduktor fasa tunggal dan neutral adalah 230 V, sementara voltan antara dua konduktor fasa adalah 440 V. Ciri dual-voltan ini menjadikan sambungan bintang serbaguna untuk pelbagai aplikasi elektrik, melayani keperluan domestik voltan rendah dan industri voltan tinggi.

Sambungan Delta

Sambungan delta, sebaliknya, hanya menggunakan tiga kabel dan tidak mempunyai titik neutral, seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah. Salah satu ciri utama sambungan delta adalah voltan garis identik dengan voltan fasa. Konfigurasi ini memudahkan susunan elektrik dalam beberapa situasi, terutama apabila ketiadaan kabel neutral dapat diterima dan apabila reka bentuk sistem mendapat manfaat dari kesetaraan langsung voltan garis dan fasa.

Sambungan Beban dalam Sistem Tiga Fasa

Dalam sistem elektrik tiga fasa, beban boleh disambungkan dalam konfigurasi bintang (Y) atau delta (Δ). Kedua-dua kaedah sambungan ini memiliki ciri-ciri elektrik dan aplikasi yang berbeda. Gambarajah di bawah menunjukkan bagaimana beban tiga fasa disambungkan dalam kedua-dua susunan delta dan bintang, memberikan representasi visual yang jelas tentang perbezaan struktur dan perilaku elektrik mereka.

Dalam sistem elektrik tiga fasa, beban boleh dikategorikan sebagai seimbang atau tidak seimbang. Beban tiga fasa dianggap seimbang apabila tiga beban individu (yang diwakili oleh impedansi) Z1, Z2, dan Z3 menunjukkan magnitud dan sudut fasa yang sama. Dalam keadaan seimbang, bukan sahaja semua tegangan fasa mempertahankan magnitud yang sama, tetapi tegangan garis juga mempunyai ciri magnitud yang sama. Simetri dalam nilai tegangan dan impedansi ini menghasilkan operasi elektrik yang lebih stabil dan cekap, mengurangkan kehilangan kuasa, dan memastikan penyebaran tenaga elektrik yang merata di seluruh sistem.