Tajuk Ujikaji: Sistem Pengukuran Tiga Fasa
Objektif:
a. Mengkaji hubungan di antara arus di bahagian yang berlainan di dalam sistem tiga fasa
b. Memperkenalkan kaedah 2 meterwatt di dalam pengukuran kuasa.
c. Mempelajari hubungan di antara arus dan kuasa di dalam sistem tiga fasa.
Bahagian 1 : Sistem seimbang tiga dawai - Bekalan bintang dengan beban bintang dan delta.
Pengenalan :
Bekalan yang disambung secara bintang dikenakan kepada beban yang disambung samada secara bintang atau delta. Pengukuran diambil bagi voltan, arus, kuasa dan faktor kuasa sistem tersebut seperti yang ditunjukkan oleh Rajah 1. Talian neutral pada bekalan tidak disambung pada talian neutral pada beban.
Peralatan yang diperlukan :
ETL171A Unit bekalan tiga fasa
ETL171B Unit pengukuran
ETL171C Unit beban
Gambarajah Litar : Rujuk Rajah 2
Cara Kerja
Keputusan
Bekalan |
Beban |
VAB |
VBC |
VCA |
IA |
IB |
IC |
FK |
WA |
WB |
Bintang |
Bintang |
112v |
110v |
110v |
0.3A |
0.3A |
0.3A |
0.82 lag |
20W |
50W |
Bintang |
Delta |
110v |
105v |
107v |
1.2A |
1.2A |
1.2A |
0.76 lag |
60W |
140W |
Jadual 1
Analisis Keputusan :
Gambarajah pemfasa bagi sistem tiga fasa tiga dawai sambungan bintang-bintang dengan menganggap voltan fasa VAN sebagai rujukan.
Gambarajah pemfasa bagi sistem tiga fasa tiga dawai sambungan bintang-delta dengan menganggap voltan talian VAB sebagai rujukan.
b. Sistem Tiga Fasa Tiga Dawai Dengan Beban Sambungan Bintang Seimbang.
ô VABô = ô VBCô = ô VCAô dan ô IAô = ô IBô = ô ICô
Tetapi mempunyai beza fasa antara satu sama lain sebanyak 120°
Voltan talian; VL : VAB, VBC,VCA
Voltan fasa; VP : VAN, VBN, VCN
Arus fasa; IP = Arus talian; IL : IA, IB, IC
Turutan Positif, ABC
Dengan mengambil voltan fasa VAN sebagai rujukan,
VAN =VAN Ð 0° Volt
VBN = VAN Ð -120° Volt
VCN = VANÐ 120° Volt
Dengan itu, voltan talian,
VAB = VAN + VNB
= VAN - VBN
= VAN Ð 0° - VAN Ð -120°
= VAN - VAN ( -0.5-j0.866 )
= 1.5VAN + j0.866VAN
= 1.732VAN Ð 30°
= Ö 3VAN Ð 30° Volt.
VBC = VBN -VCN
= VANÐ -120° - VANÐ 120°
= VAN (-0.5 - j0.866) - VAN (-0.5 +j0.866)
= VAN (-j1.732)
= Ö 3 VAN Ð -90° Volt.
VCA = VCN -VAN
= VAN Ð 120° - VAN Ð 0°
= VAN (-0.5 + j0.866 -1)
= (-1.5 + j0.866) VAN
= 1.732VAN Ð 150°
= Ö 3 VAN Ð 150° Volt
Faktor kuasa = 0.82 lag ,kos -1 0.82 = 35o iaitu sudut Vf dengan If
Didapati bahawa : 1. Voltan talian = Ö 3 Voltan fasa
2. Voltan talian mendulu voltan fasa sebanyak 30°
3. Arus talian mengekor voltan fasa sebanyak 35o
4. Arus talian = arus fasa
Pada bahagian beban.
ZA = ZB = ZC = Z
VAN Ð 0o = IA Z , VBN Ð 120o = IB Z, VCN Ð -120o = IC Z
Sistem Tiga Fasa Tiga Dawai Dengan Beban Sambungan Delta
Voltan talian; VL = Voltan fasa; VP : VAB ,VBC ,VCA
Arus talian; IL : IA , IB , IC
Arus fasa; IP : IAB ,IBC ,ICA
Turutan positif, ABC
Jika arus fasa IAN diambil sebagai rujukan
IAB = IABÐ 0°
IBC = IABÐ -120°
ICA = IABÐ 120°
IA = IAB - ICA
= IAB Ð 0° -IAB Ð 120°
= IAB ( 1 - (-0.5+ j0.866))
=1.732IAB Ð -30°
= Ö 3 IAB Ð -30°
IB = IBC - IAB
= IAB Ð -120° -IAB Ð 0°
= IAB (-0.5 - j0.866-1)
= 1.732IAB Ð -150°
= Ö 3 IABÐ -150°
IC = ICA - IBC
= IAB Ð 120° - IAB Ð -120°
= IAB ((-0.5+j0.866) - (-0.5 - j0.866))
= 1.732 IAB Ð 90°
= Ö 3 IAB Ð 90°
Didapati bahawa : 1. Arus talian mengekor arus fasa sebanyak 30° .
2. Arus talian = Ö 3 Arus fasa
3 . Arus fasa mengekor voltan fasa sebanyak 40o
4. Pada beban voltan fasa = voltan talian
Pada bahagian beban.
ZA = ZB = ZC = Z
VAN Ð 0o = IA Z , VBN Ð 120o = IB Z, VCN Ð -120o = IC Z
c. Jumlah kuasa yang diperolehi dengan menggunakan kaedah 2 meterwatt.
Sistem tiga fasa tiga dawai sambungan bintang seimbang.
Faktor kuasa, FK = 0.82 mengekor
kosq = 0.85
Jumlah kuasa aktif = 3VfIfkosq = 3 x (110/Ö 3) x 0.3x 0.82
= 46.86 Watt
Sistem tiga fasa tiga dawai sambungan delta seimbang.
Faktor kuasa, FK = 0.78 mengekor.
Jumlah kuasa aktif = 3VfIfkosq = 3 x 105 x (1.2/Ö 3) x 0.76
= 165.86 Watt
d. Jumlah kuasa yang dilesapkan oleh beban.
Sistem tiga fasa tiga dawai sambungan bintang seimbang.
Dari data yang telah direkod:
WA = 20W, WB = 50W
Jadi jumlah kuasa yang dilesapkan oleh beban ialah
WA + WB = 70 W
Peratus ralat : 70-46.86 x 100% = 33.05%
70
Sistem tiga fasa tiga dawai sambungan delta seimbang.
Dari data yang telah direkod:
WA = 60W, WB = 140W
Jadi jumlah kuasa yang dilesapkan oleh beban ialah
WA + WB = 200 Watt
Peratus ralat : 200 -165.86 x 100% = 17.07%
200
Bahagian 2: Sistem Seimbang Tiga Dawai - Bekalan Delta Dan Delta-Buka Dengan Beban Delta.
Peralatan yang diperlukan:
ETL171A Unit bekalan tiga fasa
ETL171B Unit pengukuran
ETL171C Unit beban
Gambarajah Litar: Rujuk Rajah 4
Cara Kerja:
Keputusan
Bekalan (delta) |
Beban |
VAB |
VBC |
VCA |
ICA |
IA |
IAC |
FK |
WA |
WC |
Tutup |
Delta |
125.5v |
125v |
125v |
1.2A |
2A |
1.3A |
0.5 lag |
0W |
230W |
Buka |
Delta |
125v |
120v |
125v |
2A |
2A |
1.25A |
0.5 lag |
0W |
220W |
Jadual 2
Analisis Keputusan:
a. Gambarajah pemfasa bagi sistem tiga fasa tiga dawai sambungan delta-delta dengan menganggap arus fasa, IAB sebagai rujukan.
Turutan positif, ABC
Jika arus fasa IAN diambil sebagai rujukan
IAB = IABÐ 0°
IBC = IABÐ -120°
ICA = IABÐ 120°
IA = IAB - ICA
= IAB Ð 0° -IAB Ð 120°
= IAB ( 1 - (-0.5+ j0.866))
=1.732IAB Ð -30°
= Ö 3 IAB Ð -30°
IB = IBC - IAB
= IAB Ð -120° -IAB Ð 0°
= IAB (-0.5 - j0.866-1)
= 1.732IAB Ð -150°
= Ö 3 IABÐ -150°
IC = ICA - IBC
= IAB Ð 120° - IAB Ð -120°
= IAB ((-0.5+j0.866) - (-0.5 - j0.866))
= 1.732 IAB Ð 90°
= Ö 3 IAB Ð 90°
Didapati bahawa arus talian = Ö 3 Arus fasa
b. Dari Jadual 2: Arus fasa (bekalan), I f = I CA
= 1.2 A
Arus fasa (beban), I f = I AC
= 1.3 A
Arus talian; I L : I A = 2.0 A
I CA (bekalan) x Ö 3 = 1.2A x Ö 3 = 2.075A
» 2.0A
= Arus talian.
I AC (beban) x Ö 3 =-1.3A x Ö 3 = 2.252
» 2.0A
= Arus talian.
Terbukti bahawa arus talian = arus fasa x Ö 3 (bagi bekalan dan beban).
c. Jika dilihat dari jadual, apabila litar delta dalam keadaan buka, didapati bahawa tiada perubahan yang berlaku dibandingkan dalam keadaan tetutup kecuali VBC yang jatuh sebanyak 5 volt. Perkara ini berlaku kerana apabila satu talian dibuka ia tidak akan mengganggu talian yang lain kerana susunan delta tersebut di mana . IA tetap sama ketika delta buka dan tutup kerana hal yang sama. Dalam keadaan terbuka tadi, IA tidak terganggu langsung.
d. Jumlah kuasa yang dilesapkan oleh beban.
Bekalan delta tutup.
Faktor kuasa FK = 0.5 mengekor
Jumlah kuasa yang dilesapkan = 3Vf If kosq = 3 x 125 x (2.0 /Ö 3) x 0.5
= 216.51 Watt
Bekalan delta buka.
Faktor kuasa FK = 0.5 mengekor
Jumlah kuasa yang dilesapkan = 3Vf If kosq = 3 x 125 x (2.0 /Ö 3) x 0.5
= 216.51 Watt
e. Dari data yang direkodkan dalam Jadual 2:
(Bekalan delta tutup) WA = 0W, WC = 230W
Jadi jumlah kuasa yang dilesapkan ialah :
WA + WC = 230Watt
Peratus ralat : 230-216.51 x 100% = 5.87%
230
(Bekalan delta buka) WA = 0W, WC = 220W
Jadi jumlah kuasa yang dilesapkan ialah :
WA + WC = 230Watt
Peratus ralat : 220-216.51 x 100% = 1.57%
220