TINJAUAN PUSTAKA
5. FOR NEXT
2.8 ARUS SEARAH (AC)
2.8.2 Rangkaian Arus Searah
Pada suatu rangkaian akan mengalir arus gambar, apabila dipenuhi syarat- syarat yaitu adanya sumber tegangan, adanya alat penghubung dan adanya beban. Tiga syarat tersebut dapat dilihat pada gambar 2.16.
commit to user
Gambar 2.16 Rangkaian arus
Sumber: PLN.co.id, 2008
Pada kondisi saklar S terbuka maka arus tidak akan mengalir melalui beban. Apabila sakelar S ditutup maka akan mengalir arus ke beban R dan Ampere meter akan menunjuk. Dengan kata lain syarat mengalir arus pada suatu rangkaian harus tertutup.
2.8.31Resistansi Dan Konduktansi
Gaya gerak listrik (ggl) pada suatu rangkaian tertutup akan menekan elektronelektro bebas dari atomnya dan membuatnya bergerak sepanjang penghantar. Jalan elektron di dalam penghantar amat berliku-liku di antara berjuta-juta atom dan saling bertumbukan satu dengan yang lainnya termasuk juga dengan atom. Rintangan yang terdapat di dalam penghantar ini disebut tahanan atau resistansi dari penghantar tersebut. Besar kecilnya tahanan tersebut diukur dengan suatu alat ukur ohm meter dalam satuan ohm, disingkat dengan ? yang diambil dari huruf besar Yunani omega, sebagai penghargaan kepada seorang ahli fisika Jerman bernama George Simon Ohm. Satu ohm adalah tahanan satu kolam air raksa yang panjangnya 1,063 m dengan penampang 1mm2 pada suhu 0O
celcius.
Penghantar yang mempunyai tahanan yang kecil amat mudah dialiri arus listrik, artinya daya kemampuan menghantarkan arus listriknya besar. Besarnya daya kemampuan untuk menghantarkan arus ini dinamakan daya antar arus atau konduktansi. Jadi penghantar yang mempunyai tahanan kecil berarti mempunyai daya-antar arus kecil. Satuan untuk daya-antar arus adalah siemens atau mho (kebalikan ohm). Tahanan atau resistansi diberi simbol R, sedangkan daya antar atau konduktansi diberi simbol G. Berdasarkan keterangan di atas, maka tahanan itu kebalikan dari daya-antar arus. Jika tahanan suatu kawat besarnya 5 ohm, maka daya-antar arus listriknya 1/5 siemens. Penghantar listrik seperti tembaga,
commit to user
alumunium, dan perak mempunyai tahanan yang kecil atau mempunyai daya-antar yang besar dan mudah dilalui arus listrik, sedangkan penyekat listrik seperti porselin, karet, dan mika mempunyai tahanan yang besar sekali atau daya-antar yang kecil, sehingga sulit dialiri arus listrik (www.bops.pln-jawa-bali.co.id).
2.8.4 Tegangan Listrik
Tegangan listrik dapat dimisalkan dengan tekanan air di dalam menara air. Di atas menara itu air disimpan dalam bak air dan dihubungkan dengan pipa melalui suatu keran pembuka dan penutup. Apabila makin tinggi penempatan bak air makin besar tekanannya, begitu pula bila makin rendah posisi bak air makin rendah pula tekanan air tersebut. Menurut teori elektron, jika sebuah benda bermuatan positif kalau benda tersebut kehilangan elektron dan jika bermuatan negatif kalau benda tersebut kelebihan elektron. Dalam keadaan perbedaan muatan inilah timbul tenaga atau energi potensial yang berada di antara benda- benda tersebut. Tenaga potensial tersebut dapat menunjukkan kemampuan untuk melaksanakan kerja, sehingga bila sepotong kawat penghantar dihubungkan di antara kedua benda yang berbeda muatan tersebut akan menyebabkan terjadinya perpindahan energi di antara benda-benda itu. Peralihan energi ini akan berlangsung terus menerus selama ada perbedaan tegangan. Terjadinya beda tegangan disebabkan karena setiap muatan mempunyai tenaga potensial untuk menggerakan suatu muatan lain dengan cara menarik (untuk muatan yang tidak sama atau tidak sejenis) atau menolak (untuk muatan yang sama atau sejenis).
Beda tegangan dapat juga dihasilkan dengan memberikan tekanan listrik dari suatu pembangkit listrik kepada salah satu penghantar. Baterai atau generator dapat bertindak sebagai pompa listrik untuk menghasilkan tegangan di antra dua titik. Satuan untuk mengukur tegangan ini adalah volt (ditulis dengan notasi huruf V), yang diambil dari nama seorang sarjana Italia Alessandro Volta (1775–1827). Beda tegangan di antara dua terminal dapat berubah-ubah, mulai dari seperjuta volt sampai beberapa juta volt. Beda tegangan di antara terminal-terminal pada PLN ada yang 110 volt, 220 volt, 380 volt, 20 kVolt, 150 kvolt, 500 kvolt. Beda tegangan diantara terminal aki adalah 6 volt, 12 volt, 24 volt, sedangkan beda tegangan pada terminal baterai umumnya 1,5 volt (Fitzgerald, 1985).
commit to user
2.8.5Hukum Ohm
Hubungan antara arus listrik, tegangan listrik dan hambatan listrik dalam suatu rangkaian listrik dinyatakan dalam hukum Ohm. Nama Ohm ini diambil dari seorang ahli fisika dan matematika Jermal bernama George Simon Ohm (1787-1854) dengan percobaan tentang listrik, yaitu:
1. Bila hambatan tetap, maka arus pada setiap rangkaian adalah berbanding langsung dengan tegangannya. Bila tegangan bertambah, maka aruspun bertambah begitu pula bila arus berkurang, maka aruspun semakin kecil.
2. Bila tegangan tetap, arus dalam rangkaian menjadi berbanding terbalik terhadap rangkaian itu, sehingga bila hambatan bertambah maka arus akan berkurang dan sebaliknya bila hambatan berkurang maka arus akan semakin besar.
Gambar 2.17 Hubungan arus, tegangan dan hambatan
Sumber: ictsleman.com
2.8.6 Relay
Relay adalah saklar yang dikendalikan secara elektronik (electronically switch). Arus listrik yang mengalir pada kumparan relay akan menciptakan medan magnet yang kemudian akan menarik lengan relay dan mengubah posisi saklar, yang sebelumnya terbuka menjadi terhubung. Relay memiliki tiga jenis kontak : COMMON = kutub acuan, NC (Normally Close) = kutub yang dalam keadaan awal terhubung pada COMMON, dan NO (Normally Open) = kutub yang pada awalnya terbuka dan akan terhubung dengan COMMON saat kumparan relay diberi arus listrik (KF ibrahim, 1986).
commit to user
Gambar 2.18 Relay
Sumber: andreasviklund, 2010
Gambar 2.19 Jenis-jenis kontak
Sumber: andreasviklund, 2010
Kontak Normally Open (NO), saat coil dalam kondisi tidak energized kontak dalam posisi terbuka (open, OFF) dan saat coil diberikan arus listrik dan 1 maka kontak dalam posisi menutup ON. Kontak Normally Close (NC), kebalikan dari kontak NO saat coil dalam kondisi tidak energized kontak dalam posisi tertutup (close, ON) dan saat coil diberikan arus listrik dan energized maka kontak dalam posisi membuka OFF. Kontak Single pole double trough, memiliki satu kontak utama dan dua kontak cabang, saat coil tidak energized kontak utama terhubung dengan cabang atas, dan saat coil energized justru kontak utama terhubung dengan kontak cabang bawah.
commit to user
Gambar 2.20 Bentuk fisik kontak diam dan kontak bergerak Sumber: andreasviklund, 2010
Gambar 2.21 Simbol dan bentuk fisik relay Sumber: andreasviklund, 2010
Komponen relay bekerja secara elektromagnetis, ketika coil K terminal A1 dan A2 diberikan arus listrik angker akan menjadi magnet dan menarik lidah kontak yang ditahan oleh pegas, kontak utama 1 terhubung dengan kontak cabang 4. Ketika arus listrik putus (unenergized), elektromagnetiknya hilang dan kontak akan kembali posisi awal Gambar 2.25 bentuk fisik kontak diam dan kontak bergerak karena ditarik oleh tekanan pegas, kontak utama 1 terhubung kembali dengan kontak cabang 2. Relay menggunakan tegangan DC 12 V, 24 V, 48 V, dan AC 220 V.
2.8.7 Kontaktor
Motor listrik yang mempunyai daya besar harus dapat dioperasikan dengan momen kontak yang cepat agar tidak menimbulkan loncatan bunga api pada alat penghubungnya. Selain itu, dalam pengoperasian yang dapat dilengkapi dengan beberapa alat otomatis paling mudah dengan menggunakan alat penghubung saklar magnet yang dikenal dengan kontaktor. Kontaktor magnet adalah suatu alat
commit to user
penghubung listrik yang bekerja atas dasar magnet yang dapat menghubungkan antara sumber arus dengan muatan. Bila inti coil pada kontaktor diberikan arus, maka coil menjadi magnet dan menarik kontak sehingga arus mengalir.
Kontaktor magnet atau saklar magnet ialah saklar yang bekerja berdasarkan kemagnetan. Artinya saklar ini bekerja jika ada gaya kemagnetan. Magnet berfungsi sebagai penarik dan pelepas kontak-kontak. Sebuah kontaktor harus mampu mengalirkan arus dan memutuskan arus dalam keadaan kerja normal. Arus kerja normal ialah arus yang mengalir selama pemutusan tidak terjadi. Sebuah kontaktor dapat memiliki coil yang bekerja pada tengangan DC atau AC. Pada tengangan AC, tegangan minimal adalah 85% tegangan kerja, apabila kurang maka kontaktor akan bergetar.
Ukuran dari kontaktor ditentukan oleh batas kemampuan arusnya. Pada kontaktor terdapat beberapa kontak yaitu kontak normal membuka (Normally Open = NO) dan kontak normal menutup (Normally Close = NC). Kontak NO berarti saat kontaktor magnet belum bekerja kedudukannya membuka dan bila kontaktor bekerja kontak itu menutup atau menghubung. Kontak NC berarti saat kontaktor belum bekerja kedudukan kontaknya menutup dan bila kontaktor bekerja kontak itu membuka. Jadi fungsi kerja kontak NO dan NC berlawanan. Kontak NO dan NC bekerja membuka sesaat lebih cepat sebelum kontak NO menutup.
commit to user
Gambar 2.22Kontaktor
Sumber: Budipurwa, 2009
Pada gambar 2.26 kontak 3 dan 4 adalah NC sedangkan kontak 1 dan 2 adalah NO. Apabila tidak ada arus maka kontak akan tetap diam. Tetapi apabila arus dialirkan dengan menutup switch maka kontak 3 dan 4 akan menjai NO sedangkan kontak 1 dan 2 menjadi NC. Fungsi dari kontak-kontak dibuat untuk kontak utama dan kontak bantu. Kontak utama tendiri dari kontak NO dan kontak bantu terdiri dan kontak NO dan NC. Konstruksi dari kontak utama berbeda dengan kontak bantu, yang kontak utamanya mempunyai luas permukaan yang luas dan tebal. Kontak bantu luas permukaannya kecil dan tipis.
Kotaktor pada umumnya memiliki kontak utama untuk aliran 3 fasa. Dan juga memiliki beberapa kontak bantu untuk berbagai keperluan. Kontak utama digunakan mengalirkan arus utama yaitu arus yang diperlukan untuk beban, misalnya motor listrik, pesawat pemanas. Sedangkan, kontak bantu digunakan mengalirkan arus bantu yaitu arus yang diperlukan untuk kumparan magnet, alat bantu rangkaian, lampu indicator (Budipurwa, 2009).