bahan listrik.doc

(1)

(2)

(3)

BAHAN LISTRIK DIKELOMPOKAN MENJADI:

1. Bahan penghantar (conducting materials) 2. Bahan penyekat (insulating materials) 3. Bahan magnetik (magnetize material)

4. Bahan konstruksi jaringan listrik (struktural materials)

1. BAHAN PENGHANTAR:

-Dapat berupa padat, cair maupun gas

-Konduksi bahan penghantar padat didasari oleh tron bebas

-Secara umum mempunyai tahanan jenis dengan

tang  = 10-8 _₁₀-6 __m

2. BAHAN PENYEKAT:

-Dapat berupa padat, cair maupun gas

-Konduksi tidak dapat dilakukan pada kuat medan biasa yang mempengaruhi, sehingga elektronnya tidak mudah terbebas dari ikatannya

-Secara umum mempunyai tahanan jenis dengan

tang  = 1012 ₁₀18



m

3. BAHAN MAGNETIK:

-Pada umumnya dari logam

-Terbagi menjadi 3 golongan yaitu:

a. ferromagnetik mempunyai permeabilitas   1

b. paramagnetik mempunyai permeabilitas   1

c. diamagnetik mempunyai permeabilitas   1

4. BAHAN KONSTRUKSI JARINGAN LISTRIK:

Bahan struktur jaringan listrik adalah material yang digunakan untuk mendukung konstruksi:

(4)

b. saluran udara tegangan menengah c. saluran udara tegangan rendah

d. fondasi untuk mesin-mesin listrik (motor, generator, transformator, genset, switchgears, papan panel)

SIFAT-SIFAT BAHAN PENGHANTAR:

A. Sifat dasar listrik:

1. sifat tahanan, jika penghantar berfungsi secara tif maka akan bersifat menahan lajunya arus

list-rik, dan besarnya dapat dirumuskan: R =



q

.



.

2. sifat induktansi, merupakan fungsi dari medan magnit yang ditimbulkan oleh arus yang mengalir di dalam penghantar, dan dapat dirumuskan:

L =

I

N

.



_.

3. sifat kapasitansi, tergantung dari dimensi luar, yaitu jarak konduktor, sifat dielektrik bahan

listrik, secara umum dapat dirumuskan: C =

V

Q

.

4. sifat konduktansi, bergantung dari jarak dan sifat dielektrikumnya serta tegangannya. Jika gangan melebihi kekuatan dielektrikum maka jadi kebocoran.

B. Sifat-sifat yang lain dan sangat penting:

1. Daya hantar listrik, seberapa besar kapasitas peng- hantar untuk mengalirkan arus listrik, secara umum

dapat dirumuskan: G =

R

1

=

q

.



1



=



q

.

1

(5)

= k.



q

k =



1

= konduktifitas

2. Koefisien suhu tahanan, adalah bagaimana pengaruh perubahan temperatur terhadap nilai tahanan pada penghantar, bisa bernilai positif dan atau negatif dan

dapat dirumuskan  =

Ro

x

, di dalam terapannya

dapat dirumuskan:

Rt = Ro{ 1   (t1 – to)}

3. Daya hantar panas, menunjukan jumlah panas yang melalui lapisan bahan tiap satuan waktu. Yang

perhitungkan dalam satuan: kal-cm/det. cm2. C.

Secara umum daya hantar panas dapat dirumuskan dalam keadaan steady state:

H =

L

t

A

K

.

(

2



1

)

dimana:

H = koefisien daya hantar panas K = konstanta bahan

A = luas permukaan bahan L = tebal lapisan bahan

t1 dan t2 = perbedaan suhu permukaan bahan

Daya hantar panas diperhitungkan dalam an mesin listrik dan peralatannya, kabel dan lain.

(6)

untuk penghantar listrik di atas tanah. Oleh karena itu setiap kawat yang akan dibentangkan dari satu tiang ke tiang yang lain dengan tarikan maka kekuat- an tegangan tarik dapat dihitung:

t =

S

Pt

_(kg/cm2₎

dimana: t = kekuatan tarik

Pt = gaya tarik

S = luas penampang bahan

5. Daya elektromotoris thermo, jika dua titik kontak yang terbuat dari bahan yang berlainan maka pada rangkaian listrik akan terbangkit daya elektromotor thermo bila ada perbedaan suhu.

T2

T2 > T1

B

A T1

PENGHANTAR BENTUK PADAT

1. Tembaga: tembaga ada 2 macam yaitu tembaga lunak (annealed copper) dan tembaga keras (hard draw copper).

Sifat-sifat:

a. Berwarna kemerah-merahan b. Bahan non magnetik

(7)

d. Daya hantar panas 0,93 kkal-m/det.m2 _C

e. Tahan terhadap korosi, dapat disolder dan di las f. Sangat kenyal dan dapat regang

g. Kekuatan tariknya 8,15 s/d 4,72 ton/cm2

h. Dapat dibuat menjadi kawat yang penampangnya sangat kecil dan atau dibual lembaran yang tipis

g. Koefisien suhu tahananya  = 0,0038

h. Tahanan jenisnya  = 1,72 x 10-8 _m

i. Tahanan kontaknya rendah

Penggunaan:

a. Untuk pembuatan kawat dan kabel transmisi dan distribusi tenaga listrik, kawat belitan motor dan

generator, transformator, kabel tanah tegangan tinggi. b. Untuk pembuatan bus bar pada bus-bus sistem tena- ga listrik dan berbagai macam keperluan yang berkait- an sistem kelistrikan.

2. Aluminium: merupakan salah satu bahan penghantar yang baik setelah perak dan tembaga. Sifat-sifat:

a. Logam yang ringan dan berwarna putih

b. Dapat dibuat menjadi kawat yang berpenampang kecil c. Mempunyai ketahanan korosi yang tinggi, karena lapis- an oksid aluminium yang dibentuk di permukaan

d. Titik cairnya 655o_{C dan titik didihnya 2057}o_C

e. Oleh karena lapisan oksid yang dibentuk di permukaan maka aluminium sulit di solder

f. Koefisien suhu tahanan  = 0,0035

g. Tahanan jenisnya  = 2,8 x 10-8 _m

(8)

Penggunaan:

a. Kawat jaringan transmisi udara (ACSR), konduktor rotor sangkar pada motor induksi

b. Kawat-kawat jaringan udara tegangan rendah dan lain-lain.

3. Baja: baja merupakan salah satu bentuk logam yang mempunyai bahan dasar besi (iron) dan ditambah sedikit karbon.

Baja dapat diklasifikasikan menjadi:

3.1. Baja ringan dengan karbon sampai 0,25%

3.2. Baja sedang dengan karbon sampai 0,45% 3.3. Baja keras dengan karbon sampai 0,70% Sifat-sifat:

a. Bahan ferromagnetik b. Tahanan jenisnya 8 sampai 9 kali tahanan jenis tem- baga

c. Prosentase karbon yang dikandung baja kecil akan meningkatkan kekuatan tarik baja

d. Jika prosentase karbon tinggi, baja akan menjadi rapuh

e. Baja akan mudah berkarat jika kondisinya lembab atau panas

f. Jika arus bolak-balik mengalir pada kawat baja, ta- hanan dan kerugian dayanya sangat tinggi dibanding dengan jika yang mengalir arus searah; hal ini dise- babkan sifat kemagnitan baja.

(9)

4. Seng : pemurnian seng diperoleh secara elektrolisis dari bahan oksida seng (ZnO). Sifat-sifat: a. Logam yang mempunyai warna putih mengkilap

b. Titik leleh 905o_{C dan titik cair 1000}o_C

c. Tahanan jenisnya  = 15,5 x 10-8 m

d. Getas dan rapuh e. Dapat disolder dan tahan terhadap karat f. Dapat dipengaruhi oleh asam dan alkali

Penggunaan: a. Untuk bahan campuran logam kuningan dan peru- nggu b. Untuk plat positif (anoda) pada battery cel kering c. Digunakan untuk melindungi baja dari korosi

d. Oksida zeng digunakan sebagai warna cat

5. Timah Hitam: Dikenal dalam dengan timbel. Sifat-sifat:

a. Termasuk logam lunak berwarna abu-abu b. Termasuk logam berat dengan BJ = 11,4

c. Titik cair 325 C

d. Titik didih 1560 C

e. Tahanan jenisnya  = 0,94 mm2_/m

f. Koefisien suhu tahanan  = 0,004

g. Tahan terhadap banyak bahan kimia tetapi dapat berkarat oleh asam nitrit, asam acetic

Penggunaan:

a. Tempat batery untuk elektrode

(10)

d. Sebagai bahan solder jika dicampur dengan timah putih

e. Sebagai pembuatan sambungan kabel.

6. Timah putih. Sifat-sifat:

a. Logam dengan warna putih mengkilap

b. Lunak dan dapat ditempa, dapat dibuat menjadi kawat dan dapat ditempa menjadi timah foil

c. Titik cairnya 232 C

d. Titik didihnya 765 C

e. Berat jenisnya 7,3

f. Tahanan jenisnya  = 0,15  mm2_/m

g. Koefisien suhu tahanan  = 0,004

Penggunaan:

a. Pelapis tembaga pada kawat

b. Untuk bahan campuran logam paduan (timah dan tembaga)

c. Untuk bahan campuran pembuatan pengaman lebur (patron) dan pelindung kabel

d. Untuk bahan campuran timah solder

e. Timah foil digunakan sebagai bahan kemasan makanan

7. Karbon dan Grafit: berdasarkan bentuknya karbon di bedakan menjadi:

a. Berbentuk hablur (kristal) keras dan bening b. Karbon tanpa bentuk

c. Grafit berbentuk hablur (kristal) Sifat-sifat:

a. Karbon murni adalah semikonduktor

b. Titik cairnya 3900 C

(11)

d. Tahanan kontak karbon menurun jika tekanan kontak meningkat

e. Tidak dapat dipengaruhi oleh asam dan kelembaban f. Mempunyai daya hantar panas yang baik

g. Tahanan jenisnya  = 0,1  mm2_/m

h. Koefisien suhu tahanannya  = -0,0005

Penggunaan:

a. Elemen elektroda battery sel kering b. Sikat pada mesin-mesin listrik

c. Sebagai bahan tahanan

d. Untuk grid anoda pada tabung elektro

8. Bahan penghantar logam lain:

A. Wolfram: merupakan logam keras dan berat yang menyerupai platina

Sifat-sifat:

a. Berwarna putih kelabu

b. Titik cairnya 3400 C

c. Titik didihnya 5900 C

d. Tahanan jenisnya  = 0,055  mm2_/m

e. Koefisien suhu tahanan  = 0,005

f. Logam ini sangat keras dan tidak rusak pada su- hu tinggi

g. Dapat dibuat menjadi kawat yang sangat kecil (tipis) untuk pembuatan filamen

h. Secara murni logam ini tidak mempunyai sifat kemagnetan, tetapi dapat dipadu dengan baja, menjadi “Baja wolfram”. Baja wolfram meru- pakan bahan kemagnetan dengan kualitas sangat baik.

Penggunaan:

a. Untuk bahan filamen lampu pijar, tabung elek- tron (tabung sinar X)

(12)

bagai bahan magnet permanen

Alasan wolfram digunakan sebagai bahan filamen untuk pemijar lampu:

i) Titik cairnya tertinggi diantara semua logam ii) Kekuatan tariknya tinggi dalam bentuk tipis iii) Dapat dibuat kawat dalam bentuk yang tipis iv).Tidak dapat rusak dalam suhu yang tinggi

B. Molibdinum: logam ini menyerupai wolfram dalam hal sifat dan kondisinya.

Sifat-sifat:

a. Titik cairnya 2620 C

b. Titik didihnya 3700 C

c. Tahanan jenisnya  = 0,048  mm2_/m

d. Koefisien suhu tahanan  = 0,0047

Penggunaan: menyerupai wolfram

PENGHANTAR BENTUK CAIR:

Penghantar bentuk cair disebut elektrolit. Penghantar ini ber- beda dengan penghantar padat.

Berdasarkan proses menghantar , penghantar cair ditandai de- ngan reaksi kimia dan gerakan zat-zat pada penghantar terse- but.

Di dalam proses menghantar pada penghantar cair akan terjadi peristiwa yang dinamakan “kesehargaan kimia listrik “.

1. Kesehargaan kimia listrik

Menurut Faraday kesehargaan kimia listrik dapat dirumus- kan: Banyaknya perubahan (zat) yang dihasilkan pada

(13)

lurus dengan jumlah muatan listrik yang mengalir melalui elektrolitnya.

Berat unsur yang dibebaskan oleh arus sebesar 1 amper sela-

ma 1 detik disebut “kesehargaan kimia listrik”.

Secara matematis dapat ditumuskan: w = z. I . t atau w = z. Q dimana:

w = berat unsur yang dibebaskan, dalam mg z = kesehargaan kimia listrik

I = besar arus listrik, dalam amper t = waktu dalam detik

Q = muatan listrik dalasm coulomb

2. Macam-macam penghantar bentuk cair: a. Air raksa (Hg)

b. Asam sulfat (H2SO4)

c. Perak nitrat (AgNO3)

d. Tembaga sulfat (CuSO4)

e. Chrome sulfat (CrSO4)

f. Nikel sulfat (NiSO4)

PENGHANTAR BENTUK GAS:

Sesungguhnya tidak ada gas yang khusus digunakan sebagai penghantar. Karena dalam kenyataannya tabung-tabung pu yang berisi gas sangat memungkinkan bahwa gas yang ter- dapat di dalamnya dianggap penghantar.

Sesungguhnya gas yang terdapat di dalam lampu adalah di- maksudkan untuk memperoleh warna.

Gas-gas yang banyak digunakan untuk pemberi warna lampu tabung adalah:

(14)

f. Uap natrium

BAHAN PENYEKAT Maksud dan tujuan:

Maksud bahan penyekat adalah untuk memisahkan secara fi- sik sesuatu terhadap sesuatu yang bertegangan atau memi- sahkan tegangan terhadap sesuatu yang netral. Sehingga tuju- annya tidak terjadi arus bocor.

Sifat-sifat bahan penyekat A. Sifat listrik:

1. Tahanan isolasi

isolasi

Ii

Ii = arus bocor

V Iv Is Iv = arus dalam isolasi

Rv Rs Is = arus permukaan

isolasi

Di dalam suatu penyekat akan terjadi 2 kemungkinan arus

bocor yaitu arus yang melalui permukaan penyekat Is dan

(15)

Sehingga tahanan isolasi ada 2 yaitu:

Rs = tahanan di permukaan penyekat

Rv = tahanan di dalam penyekat

Maka besar tahanan isolasi:

Ri V_Ii _atau

Rv RsRsRv Ri



 . 

2. Kapasitansi:

Setiap bahan penyekat bila bekerja secara aktif akan membentuk suatu kapasitansi.

Besar kapasitansi yang dibentuk adalah:

C =



36

10



9

.  _hA

3. Kerugian sudut dialektrik:

Apabila suatu penyekat dikenai tegangan AC, penyekat tersebut mengambil energi dalam bentuk panas. Energi yang diambil dalam satuan waktu disebut “kerugian dut dialektrik”. Kerugian sudut dielektrik untuk semua bahan tidak dapat dihindari, sehingga pergeseran sudut

fasa antara tegangan dan arus kurang dari 90o. Secara

empiris dapat dirumuskan:

P = V2_{. 2.}__.f.C.tan__watt

4. Kekuatan dielektrik:

Suatu bahan penyekat yang tidak dapat menahan an yang dikenakanya akan terjadi break down. Sedang bahan penyekat yang mampu menahan tegangan yang dikenainya, maka bahan tersebut mempunyai kekuatan dielektrik. Jadi kekuatan dielektrik adalah kesanggupan bahan penyekat untuk menahan terjadinya break down voltage, dirumuskan:

Vbr = Ebr. h (KV)

B. Sifat mekanis

(16)

1. Kekuatan mekanis 2. Temperatur

3. Kelembaban

5. Kekentalan (untuk cair) 6. Keregangan

7. Daya larut

8. Kekuatan dan ketahanan menjamur 9. Penyerapan air.

Faktor-faktor diatas sangat mempengaruhi sifat mekanis dari bahan penyekat.

C. Sifat thermis

Jika panas yang timbul karena arus atau oleh gaya magnet dan panas yang timbul dari luar penyekat, hal ini akan mempengaruhi kemampunan penyekat. Sifat panas suatu bahan penyekat perlu memperhatikan,

1. Titik cair 2. Pemuaian

3. Daya hantar panas 4. Mudah menyala 5. Titik lunak

6. Ketahanan terhadap panas 7. Stabilitas panas.

D. Sifat kimia

Sifat kimia suatu bahan penyekat perlu memperhatikan, 1. Ketahanan terhadap zat kimia (asam, basa, garam dll) 2. Higroskopis

3. Pengaruh kontak dengan bahan lain

Bahan penyekat ideal

(17)

mempunyai sifat,

a. Kekuatan dielektrik idealnya sebaik mika b. Kekuatan mekanisnya idealnya sebaik baja

c. Kualitas ketahanan terhadap api idealnya sebaik silica d. Kekerasan secara kimia idealnya sama dengan platina e. Kualitas ketahanan terhadap air idealnya seperti

para-fin wax (lilin)

f. Pengerjaan pembuatan secara makanis idealnya seper-mengerjakan kayu

g. Tahanan dalam dan permukaan idealnya seperti belerang h. Kekerasanya idealnya seperti granit

i. Kehalusan permukaan idealnya seperti ebonit

Bentuk bahan penyekat

Seperti halnya bentuk material, bahan penyekat mempunyai bentuk yang sama yaitu,

A. Penyekat bentuk padat

Berdasarkan asalnya penyekat bentuk padat dikelompokan menjadi,

1. Bahan tambang, antara lain: batu pualan, asbes, mika, mikanit, mikafolium, lek, dan lain-lain.

2. Bahan berserat, antara lain: benang, kain, kertas, pres- pan, kayu dan lain-lain. 3. Gelas dan keramik

4. Plastik

5. Karet, bakelit, ebonit dan sebagainya 6. Bahan-bahan yang dipadatkan

B. Penyekat bentuk cair

Penyekat bentuk cair yang paling banyak dipakai adalah mi- nyak bumi yang diproses menjadi:

1. Minyak trafo 2. Minyak kabel

(18)

C. Penyekat bentuk gas meliputi: 1. Udara

2. Nitrogen 3. Hidrogen

4. Sulphur hexaflouride 5. Karbon dioksida

D. Pembagian kelas bahan penyekat

[image:18.638.69.580.320.739.2]

Bahan penyekat listrik dapat dibagi menjadi beberapa ke- las berdasarkan suku kerja maksimum sebagai berikut:

Tabel: Pembagian kelas bahan penyekat

Kelas Suhu kerja Bahan maksimum

Y 90C -Katun, sutera, kertas, kertas prespan, kayu, thermo- plastik, karet alam dan lain-lain

A 105C -Katun sutera, kertas yang dicelup, email kawat seje- nis damar-oleo dan damar-polyamide

E 120C -Bahan-bahan yang mempunyai stabilitas panas yang bekerja 15 diatas bahan kelas A

B 130C -Mika, fibre glass, asbes, dicelup atau direkat di satu dengan pernis atau kompon

F 155C -Mika, fibre glass, asbes, dicelup atau direkat di satu dengan eposide, polyurethane

H 180C -Bahan berkomposisi dengan bahan dasar mika, fibre glass, asbes yang dicelup dalam silikon dan tidak sesuatu bahan organik

C diatas -Mika, porselen, gelas, polytetraflouroethylene 180C (teflon)

BAHAN TAHANAN

(19)

Pemakaian tahanan dapat digolongkan menjadi:

1. Untuk pembuatan kotak tahanan standar dan tahanan shunt

2. Untuk tahanan dan reostat

3. Untuk unsur pemanas listrik, kompor dan semacamnya

Bahan tahanan logam dan paduan logam dari nikel ialah: 1. Nikel, nikel dapat dipadukan dengan logam lain

diantara-nya:

a. Nichrom (nikel + chrom) b. Ferro Nikel (besi + nikel)

c. Nikelin (tembaga + nikel + seng)

d. Konstantan (tembaga + nikel)

e. Manganin (tembaga + mangan + nikel)

2. Wolfram

Penggunaan bahan tahanan:

1. Nicrom, cocok untuk elemen pemanas karena tidak diper-lukan persyaratan khusus, misalnya elemen pemanas ka, pemanggang roti, kompor dan lain-lain.

2. Ferro nikel, cocok untuk pembuatan tahanan berdaya kecil misalnya potensio meter atau tahanan geser dan lain-lain. 3. Konstantan, cocok untuk pembuatan tahanan reostat pada

motor, kotak tahanan, thermo couple, tahanan pengatur medan untuk regulasi tegangan generator dan lain-lain. 4. Nikelin, karena hampir sama dengan konstantan maka nggunaannya serupa.

5. Manganin, cocok untuk pembuatan belitan tahanan untuk alat ukur, tahanan shunt untuk pengukuran, kotak tahanan koil tahanan standar dan lain-lain.

(20)

BAHAN KONTAK LISTRIK

Kontak listrik dapat dijelaskan secara terbatas yaitu dua buah permukaan yang dapat menghubungkan dan atau mutuskan pada suatu rangkaian listrik.

A. Syarat-syarat yang diperlukan untuk kontak listrik:

1. Harus cukup kuat bahannya terhadap gaya-gaya mekanis 2. Harus cukup kuat terhadap besarnya arus yang mengalir 3. Tahanan jenis dari bahan kontak harus kecil

4. Harus tahan terhadap tegangan kerja yang akan bungkan

5. Kontak harus dapat bekerja di udara, minyak dan rapa bahan lainnya.

B. Penyebab terjadinya panas pada kontak: 1. Tahanan pada bahan kontak

2. Membuka dan menutupnya kontak karena berbeban

C. Faktor-faktor yang mempengaruhi tahanan kontak: 1. Tahanan jenis dari bahan kontak

2. Lapisan permukaan dari bahan kontak

3. Tekanan yang dikenakan padanya mempengaruhi luas kontak efektif.

D. Faktor-faktor lain yang mempengaruhi performance kontak 1. Kecepatan membuka kontak

2. Jenis beban (kapasistif, induktif, resistif) 3. Media dalam kontak bekerja

4. Frekuensi pemakaian yaitu banyaknya kerja kontak per satuan waktu.

(21)

1. Jika permukaan kontak beroksidasi akan membentuk tahanan kontak bertambah besar, dan akan bersifat sebagai isolasi

2. Apabila dua buah kontak tegangan yang sebelumnya beroksidasi disatukan dengan pemberian tegangan, maka tahanan kontak akan berkurang dengan bertambahnya

arus . Karena sifat oksid metal mempunyai  = 

3. Oksida perak jika dipanasi diatas 200C oksida tersebut

akan menjadi perak murni, sedang tembaga akan tambah besar

4. Tembaga lebih cepat beroksidasi sedang perak sangat lambat

E. Bahan-bahan kontak listrik: 1. Tembaga

2. Perak 3. Wolfram 4. Cadmium 5. Nikel

6. Karbon 7. Air raksa 8. Palladium 9. Emas

10. Platina

BAHAN-BAHAN MAGNETIS

Bahan kemagnetan merupakan bahan yang sangat penting lam bidang kelistrik an. Magnet sangat pegang peranan dalam konversi energi listrik. Tanpa magnet konversi energi listrik dak dapat dilakukan.

A. Istilah-istilah yang berhubungan dengan bahan magnetik

1. Medan magnet: ruang lingkup magnet atau konduktor yang dilalui arus listrik akan berakibat terjadinya medan magnet

2. Kuat medan: sebuah kumparan, panjang



, jumlah lilitan

(22)

magnet.

Sedang kuat medan H dapat dihitung:

H =



I

W

.

_oersted

Jika panjang kumparan  D lilitan, maka kuat medan

jadi:

H = 1,25



I

W

.

_oersted

dimana:

H = kuat medan (oersted) I = besar arus listrik (amper) W = jumlah lilitan



= panjang kumparan (cm)

1,25 = ketetapan

3. Permeabilitas: perbandingan kerapatan fluksi B dengan kuat medan H, adalah permeabilitas µ. Permeabilitas diberi notasi µ

µ = _HB

dimana,

B = kerapatan fluksi (Wb/m2₎

H = kuat medan (AT/m)

Permeabilitas bahan kemagnetan adalah,  = o r

dimana,

o = permeabilitas ruang hampa (4 x 10-7)

r = permeabilitas relatif

4. Reluktansi: adalah tahanan kemagnetan (tahanan bagi garis gaya magnet) dan diberi notasi,

S =

μ

.μ

.a

r o

(23)

dimana,

S = reluktansi (AT/Wb)



= panjang garis magnetik

a = luas penampang bahan magnetik

o = permeabilitas ruang hampa

r = permeabilitas relatif dari bahan

5. Fluksi: adalah jumlah garis gaya magnet yang mengalir pada bahan magnet. Di dalam rangkaian magnetik, fluksi dirumuskan,

 =

.a .μ μ

N.I ReluktansiMMF

r o

 

6. Kerapatan fluksi: fluksi yang mengalir per satuan luas

Kerapatan fluksi dirumuskan:

B = _a Wb/m2

Juga, B = 0 r H Wb/m2

B. Macam-macam bahan magnet

Berdasarkan reaksi bahan terhadap medan magnet dapat longkan menjadi:

1. Bahan Ferromagnetik,

- bahan yang polarisasi magnetik terjadi dengan sendirinya pada keadaan “subtastice” yang sama,

- bahan-bahan yang dapat mengalirkan garis gaya magnet dengan baik

- mempunyai permeabilitas magnet yang sangat besar,

 >>> 1. (elemen dasarnya: besi, cobalt. nikel)

(24)

bahan ferromagnetik

2. Bahan paramagnetik,

- bahan yang dapat mengalirkan garis gaya magnet tetapi tidak banyak

- mempunyai permeabilitas magnet sedikit lebih besar dari 1,

 > 1, (elemen dasar: Al, Pb, Mn, Platina, Oksigen)

- mempunyai banyak permanen magnetik tetapi susunannya tidak teratur. Interaksi antara dipole yang berdekatan dapat diabaikan.

bahan paramagnetik

3. Bahan diamagnetik,

- bahan yang sukar mengalirkan garis gaya magnet

- mempunyai permeabilitas magnet lebih kecil dari 1,  < 1

(elemennya: perak, tembaga, bismuth, hidrogen) - tidak mempunyai permanen magnet dipole

C. Rugi-rugi besi pada bahan magnetik.

1. Rugi hysterisis, terjadi karena perubahan medan magnet bolak-balik pada bahan kemagnetan, yang menyerap energi dan dikonversikan menjadi panas. Secara empirik kerugian hysterisis diperoleh,

(25)

dimana,

Ph = kerugian hysterisis (erg/cm2/det)

 = koefisien hysterisis, tergantung dari tingkat dan

tas bahan

f = frekuensi medan magnet (c/s)

Bmax = induksi magnet maksimum (maxwell/cm2)

k = konstanta diperoleh secara empirik (1,6 untuk

patan fluks 1500  12000 gauss)

2. Rugi arus pusar (eddy current loss), terjadi karena adanya perubahan intensitas medan pada suatu periode komplit dari magnetrisasi, maka akan terinduksi “internal emf” dalam bahan magnet sehingga menimbulkan arus pusar. Arus pusar ini terdesipasi dalam bentuk energi panas.

Secara empirik kerugian arus pusar didapat:

Pe =  (fx. f. Bmax. t)2

dimana,

Pe = rugi arus pusar (erg/cm2/det)

 = koefisien arus pusar, tergantung pada tingkat dan

kualitas bahan

fx = faktor bentuk dari gelombang fluksi

f = frekuensi medan magnet (c/s)

Bmax = induksi magnet maksimum (maxwell/cm2)

t = tebal dari sheet atau laminasi (cm)

Jadi rugi besi pada bahan magnetik,

Pbesi = Ph + Pe

D. Bahan ferromagnetik dibagi menjadi: 1. Bahan magnetik lunak (soft magnetic): a. Besi murni

b. Besi tuang (karbon 2  5 %)

c. Besi tempa (karbon 0  0,25 %)

(26)

e. Baja keras (hard steel: karbon 0,5  1,4 %)

f. Baja silikon (silikon 0,2  6 %)

g. Paduan besi nikel (permalloy: nikel 79%, molibdinum 5%, sisanya besi)

h. Mumetal (nikel 75,5%, tembaga 4%, chrome 1,5% sisanya besi)

i. Premnivar (nikel 50%, cobalt 25%, besi 25%)

2. Bahan magnetik keras (hard magnetic)

a. Baja wolfram (wolfram 6%, karbon 0,7%, sisanya besi) b. Baja cobalt (cobalt 34%, chrome 5%, wolfram 6%, sisanya besi)

c. Baja chromium (chrome 2  5%, karbon 0,5  1%,

mangan 0,4%, sisanya besi)

d. Alni (Aluminium 10  15%, nikel 25  30%, besi 55  65%)

e. Alnico (nikel 18%, aluminium 10%, tembaga 5%, cobalt 15%, sisanya besi)

f. Cunife (tembaga 60%, nikel 20%, besi 20%) g. Hypernic (nikel 50%, besi 50%)

h. Invar (besi 62%, nikel 38%) i. Permalloy (nikel 78%, besi 22%)

KAWAT DAN KABEL

A. Kawat: kawat yang dimaksud adalah kawat yang digunakan untuk belitan. Kawat belitan umumnya dibuat dari bahan tembaga, ada pula yang dibuat dari aluminium tetapi sangat jarang sekali.

Kawat belitan disekat dengan suatu lapisan yang dinamakan email. Email dibuat dari bahan damar buatan diantaranya: 1. Viflek

2. Hetalvin’ 3. Polyester 4. Polyamide

(27)

B. Kabel: kabel seperti diketahui adalah gabungan antara kawat dan isolasi yang disusun sesuai dengan kebutuhan.

Fungsi kabel adalah untuk menyalurkan energi listrik dari satu tempat ke tempat lain (dari sumber energi ke pusat beban). Menurut pemasangannya, kabel dikelompokkan:

1. Kabel tanah 2. Kabel udara

Perbedaan prinsip antara kabel tanah dengan kabel udara adalah:

1. Kabel tanah, satu kabel untuk 3 fasa 2. Kaben udara, satu kabel untuk 1 fasa Contoh jenis kabel:

1. Kabel tanah: NYFGbY

2. Kabel udara: BCC, AAC, ACSR, kabel twizted, dll

BAHAN-BAHAN KHUSUS

I. Sekring

A. Sekring sesungguhnya adalah logam pendek yang akan leleh jika arus lebih mengalir padanya.

1. Fungsi utama sekring adalah: melindungi rangkaian dari arus yang disebabkan oleh beban lebih atau hubung kat.

2. Fungsi dari kawat sekring adalah:

a. Menyalurkan arus kerja normal secara aman dengan tidak menyebabkan panas

b. Memutuskan rangkaian jika arus melebihi harga batas 3. Bahan yang paling banyak untuk kawat sekring adalah: a. timah hitam e. perak

(28)

h. paduan tembaga

4. Besar arus sekring, besar arus sekring dapat dirumuskan:

I = k. dn

dimana:

I = arus sekring dalam amper

d = diameter kawat sekring dalam cm k = konstanta dari bahan

n = mempunyai pendekatan harga

2

3

[image:28.638.63.607.44.847.2]

Berikut tabel yang memuat harga konstanta k berbagai bahan

Tabel: Harga konstanta sekring untuk bahan yang berbeda

Bahan k

Tembaga 2430 Aluminium 1870 Besi 777 Timah putih 404,5 Timah hitam 304,5

B. Jenis sekring

(29)

Jenis sekring tegangan rendah dibagi menjadi 2 kelas:

a. Sekring setengah tertutup, sekring ini dibuat dari keramik berbentuk tabung yang di dalamnya bersisi kawat dan sekaligus sebagai pegangan. Sekring ini digunakan mulai 10 A.

b. Sekring jenis peluru, sekring ini dibuat dari keramik bentuk silinder, di dalamnya berisi kawat dan serbuk. Serbuk berfungsi sebagai peredam busur api.

Jenis sekring tegangan tinggi

a. Sekring tegangan tinggi jenis peluru, digunakan untuk tegangan tinggi di atas 33 KV

b. Sekring jenis liquid (cair) sangat luas digunakan pada tem tegangan tinggi. Dapat digunakan untuk rangkaian dengan arus nominal kira-kira 400 amper pada sistem tegangan 132 KV atau lebih.

II. Solder

Solder adalah suatu paduan dua atau lebih logam yang titik cairnya rendah. Solder digunakan untuk meyembung dua atau lebih logam. Titik cair logam harus lebih rendah dari han yang akan di solder.

Yang paling banyak solder adalah paduan dari timah putih dan timah hitam yang komposisinya 50% timah putih dan 50% timah hitam

Penggunaan solder untuk peralatan listrik dapat dibagi jadi 2 kelompok:

A. Solder ringan (titik cairnya lebih rendah dari 400C) ini

mempunyai komposisi timah putih dan timah hitam dengan berbagai variasi perbandingan.

Pemakaiannya: untuk menyolder peralatan elektronik, lapis besi atau baja lembaran untuk menutup lubang angannya.

(30)

paduan dari tembaga dan seng.

Pemakaiannya: untuk membuat hubungan tetap, bung kuningan, tembaga, besi dan baja.

III. Bimetal

Yang dimaksud dengan bimetal ialah dua buah logam atau paduan logam yang berlainan, di las menjadi satu.

Karena dijadikan satu dan masing-masing mempunyai efisien muai yang berbeda, jika terjadi kenaikan temperatur padanya bimetal akan menjadi melengkung.

Besar lengkungan dapat dilihat seperti pada gambar dan mus di bawah ini:

P =

[image:30.638.80.603.122.821.2]

Gambar lengkungan bimetal

dimana:

P = besar simpangan (mm/cm) = panjang bimetal (mm/cm) h = tebal bimetal (mm/cm) to = suhu awal bimetal (oC)

t = suhu akhir bimetal (o_C)

1 = koefisien logam 1

2 = koefisien logam 2

(31)

BAHAN KONSTRUKSI JARINGAN LISTRIK

Bahan-bahan konstruksi jaringan listrik di lapangan adalah bahan-bahan yang mendukung struktur.

Contohnya:

1. Tiang dan tower pembawa kawat jaringan transmisi udara dari satu tempat ke tempat lain.

2. Perlengkapan fondari mesin-mesin listrik seperti: motor, transformator, generator, switchgear, papan panel, generator set dan lain-lain.

3. Bahan –bahan lain seperti: kayu, besi, baja, batu bata, semen beton dan lain-lain

Sifat dasar atau keperluan dari bahan konstruksi jaringan trik adalah murah, awet, kekuatan mekanisnya baik dan

han oleh reaksi kimia.

A. Kayu

1. Digunakan di pedesaan, murah, untuk trnasmisi daya kecil tegangan rendah (220/380 V).

2. Jika dilapis dengan minyak creosote yang tingginya sampai 2 feet dari bawah, dapat digunakan sampai tegangan

132 KV

Keuntungan kayu:

a. murah b. bersifat isolasi c. ringan

Kekurangan kayu:

a. usinya hanya 20 – 25 tahun b. warnanya jelek c. pengawasan secara teratur sulit dilakukan

B. Tiang baja:

(32)

2. Sangat kuat dan awet

3. Umumnya di cat untuk memberi warna dan melindungi korosi dan oksidasi.

Tiang baja ada 3 jenis: a. Tiang rel:

- berprofil I atau L

- digunakan untuk jaringan transmisi dan distribusi tegangan rendah sampai 33 KV

b. Tiang berbentuk serupa pipa besar:

- umumnya digunakan untuk daerah kota - dibuat dari besi galvanis dalamnya lubang - jarak pemasangan 50 – 80 m

c. Tower baja:

- digunakan untuk tegangan ekstra tinggi (200 KV, 400 KV) - dilindungi dengan cat dan galvanis dari korosi dan oksidasi Tower baja ada 2 jenis: