Rangkaian Bintang (Y)

Rangkaian bintang (Y) adalah rangkaian beban listrik 3 fasa yang bentuk huruf Y. Rangkaian segitiga (Δ) adalah rangkaian beban listrik 3 fasa yang berbentuk segitiga. Untuk membedakan rangkaian bintang dan rangkaian segitiga yaitu dengan mengetahui rangkaian bintang terdapat tegangan fasa-netral V_1N, V_2N, dan V_3N. Selain itu juga memiliki nilai tegangan fasa-fasa atau tegangan antar fasa V₁₂, V₂₃, dan V₃₁. Sedangkan pada rangkaian segitiga hanya terdapat tegangan antara fasa nya saja.

Gambar tegangan bintang dan segitiga

Analisa secara grafis dapat dijelaskan sebagai berikut :

Keterangan :

V₃₁ = Tegangan fasa 3 ke fasa 1

V_1N = Tegangan fasa 1 ke netral

√3   = Faktor pengendali

Gambar rangkaian beban bintang (Y)

Rangkaian bintang (Y) adalah rangkaian beban listrik yang memiliki nilai tegangan fasa-netral dan tegangan antar fasa. Rangkaian bintang miliki nilai tegangan fasa-netral V_1N, V_2N, dan V_3N. Selain tegangan memiliki nilai tegangan fasa-netral juga memiliki nilai tegangan fasa-fasa atau tegangan antar fasa V₁₂, V₂₃, dan V₃₁.

Grafik tegangan fasa-netral dan tegangan antar fasa. Tegangan fasa V_1N bergerak dari sudut 0^o sampai dengan 360^o. Tegangan fasa V_3N bergerak dari 60^o sampai 420^o. Tegangan antar fasa V₁₃ merupakan penjumlahan vektor (V_1N + V_3N) bergerak dari 30^o, sampai dengan 390^o.

Gambar tegangan fasa netral, tegangan fasa ke fasa

Nilai tegangan antar fasa V₁₂, V₂₃, V₃₁ = 380 V, sedangkan nilai tegangan fasa-netral V_1N, V_2N, V_3N = 220 V.

Gambar pengukuran tegangan antar fasa dan tegangan fasa-netral

Beban hubungan bintang terminal U2, V2, dan W2 disatukan. jala-jala L1-U1, L2V1, dan L3-W1. Dirangkai dengan empat buah amper meter yang digunakan untuk mengukur nilai I₁, I₂, I₃ dan I_N. Ketika beban seimbang I₁ = I₂ = I₃ ampere I_N = 0. Tegangan fasa V₁₂, V₂₃, V₃₁ besarnya 380V, maka tegangan fasa-netral V_1N, V_2N, V_3N besarnya :

Keterangan :
V    = Tegangan listrik (V)
V_str = Tegangan listrik start (V)
I    = Arus listrik (A)
I_str = Arus listrik strat (A)

Bentuk gelombang arus listrik 3 fasa I₁ berawal dari  0^o, 180^o dan berakhir di sudut α 360^o. Arus I₂ berawl dari 120^o, 300^o dan berakhir di sudut α 480^o. Arus I₃ berawal dari 240^o dan berakhir di sudut α 600^o. Antara I₁, I₂, I₃ masing-masing berbeda 120^o.

Gambar gelombang sinus 3 fasa

Rangkaian diagram vektor tegangan, dirangkai dengan tiga buah beban resistor yang besarnya identik sama, terhubung secara bintang. Vektor tegangan V_1N, V_2N dan V_3N. masing-masing beban sudut 120^o. Besar tegangan dan arus I₁ akan se-fasa dengan V_1N,  dan vektor I₂ akan se-fasa dengan V_2N dan I₃ sefasa dengan V_3N. kondisi ini sering disebut dengan seimbang.

Gambar diagram vektor tegangan dan Arus 3 fasa dengan beban seimbang

Beban pada Rangkaian Bintang (Y) yang Tidak Seimbang

3 beban resistor yang yang memiliki nilai tidak sama dirangkai secara bintang (Y). penunjuk pada ampermeter I₁ = 2,5A; I₂ = 2,0A; I₃ = 1,0A; dan I_N = 1,2A.

Gambar vektor tegangan dan arus beban resistif tidak seimbang dengan sekala 1cm = 1A

Beban tidak seimbang mengakibatkan ada arus yang mengalir melalui kawat netral, sebesar I_N = 1,2A. akibat lainnya tegangan fasa-netral V_1N, V_2N, dan V_3N juga berubah, posisi titik netral N bergeser kearah kiri bawah N. V₁₂, V₂₃, dan V₃₁ tetap simetris. oleh sebab itu pada pada rangkaian bintang beban tiap fasa harus seimbang, sehingga tidak mengganggu tegangan fasa-netral.

Gambar vektor tegangan fasa-netral, beban tidak seimbang

Rangkaian bintang (Y) pada terminal motor listrik 3 fasa :

Pada terminal box motor induksi 3 fasa memiliki notasi standar. Urutan ujung lilitan fasa W2, U2, dan V2 dan pada ujung lilitan yang lainnya diberikan notasi U1, V1, dan W1. Ada pula cara lain menuliskan notasi pada motor induksi 3 fasa yaitu :

Gambar rangkaian bintang pada motor listrik 3 fasa

Keterangan :

U1  = U

V1  = V

W1 = W

W2 = Z

U2  = X

V2  = Y

L1  = R

L2  = S

L3  = T

Rangkaian bintang, terminal W2, U2, V3 dirangkai menjadi satu sebagai titik bintang (pada gambar dihubungkan dengan garis berwarna pink). Terminal U1 dihubungkan dengan L1, terminal V1 dihubungkan dengan L2, dan terminal W1 dihubungkan dengan L3.