MODUL II
LISTRIK 1 PHASA DAN 3 PHASA, RUMUS DASAR KELISTRIKAN
DAN RANGKAIAN LISTRIK
ِميِح ّرلا ِنمْح ّرلا ِهللا ِمْسِب
1.1
Kegiatan Belajar 1 (Waktu Belajar 60 menit) A. Tujuan Kegiatan PembelajaranSetelah menyelesaikan kegiatan belajar ini, peserta pelatihan diharapkan dapat:
1. Memahami listrik 1 phasa dan 3 phasa 2. Memahami rumus dasar kelistrikan B. Teori Dasar
1. Listrik 1 Phasa
Listrik 1 phasa adalah listrik yang menggunakan dua buah penghantar, yakni penghantar phasa dan penghantar netral (0). Jadi secara sederhana, listrik 1 phasa dapat diartikan sebagai listrik yang terdiri dari 1 kabel bertegangan dan 1 kabel netral. Dengan tegangan 220 Volt, listrik 1 phasa biasa digunakan untuk listrik perumahan. Meskipun kabel yang ada di jalan pada jaringan PLN menggunakan 3 phasa, namun kabel yang masuk ke rumah hanya 2 buah, yaitu 1 kabel phasa dan 1 kabel netral. Hal itu dikarenakan pada perumahan tidak memerlukan daya listrik yang terlalu besar sehingga 1 phasa sudah dianggap cukup untuk mengakomodasi kebutuhan listrik sehari-hari.
Fungsi listrik 1 phasa adalah:
Digunakan di sebagian besar rumah dan usaha kecil
Mampu memasok banyak tenaga untuk sebagian besar pelanggan yang lebih kecil, termasuk rumah dan usaha kecil non-industri
Cukup untuk menjalankan motor hingga sekitar 5 horsepower; sebuah motor phasa tunggal menarik arus yang jauh lebih besar daripada motor 3 phasa yang setara, hal itu membuat
daya 3 phasa menjadi pilihan yang lebih efisien untuk aplikasi industri.
Gambar 1. Arus Bolak Balik (AC) 1 Phasa
2. Listrik 3 Phasa
Listrik 3 phasa adalah listrik (alternating current) yang menggunakan 3 penghantar yang mempunyai tegangan sama tetapi berbeda dalam sudut phase sebesar 120 degree.(lihat gambar 2) Listrik 3 phasa menggunakan 3 buah penghantar phasa dan 1 buah penghantar netral (0). Jadi total ada 4 kabel yang masuk ke instalasi listriknya. Listrik 3 phasa memiliki tegangan listrik sebesar 380 Volt dan banyak digunakan pada industri, pabrik, hotel, dan tempat-tempat yang membutuhkan daya listrik besar lainnya. Ada 2 macam hubungan dalam koneksi penghantarnya yaitu Hubungan bintang (star atau ‘Y’) dan hubungan Segitiga (delta). Ada 2 macam tegangan listrik yang dikenal dalam sistem 3 phasa,yaitu :
1. Tegangan antar phase (Vpp : Voltage phase to phase atau voltage line to line)
2. Tegangan phasa ke netral (Vpn : Voltage phase to netral atau voltage line to netral). Keuntungan menggunakan listrik 3 phasa yaitu :
Memiliki daya listrik yang besar sehingga mampu memenuhi kebutuhan listrik pada tempat-tempat yang membutuhkan daya listrik besar seperti industri dan hotel.
Kabel yang digunakan bisa lebih kecil sehingga lebih hemat biaya. Hal ini dikarenakan listrik 3 phase menggunakan tegangan yang lebih tinggi sehingga menyebabkan arus listrik yang mengalir menjadi lebih rendah.
Karena dayanya yang sudah besar, maka auntuk menjalankan motor 3 fasa tidak lagi memerlukan kapasitor.
Bila suatu alat alat membutuhkan catu daya listrik 3 phasa, maka hubungan dengan catu daya = R S T (phase to phase 380 Volt). Bila alat membutuhkan catu daya 1 phasa maka hubungannya dengan catu daya
= R dengan N atau S-N atau T-N (phasa to netral 220 Volt). RST adalah phasa dan N adalah Netral.
Gambar 2. Arus Bolak Balik (AC) 3 Phasa
3. Rumus Dasar Kelistrikan 3.1 Hukum Ohm
Jika sebuah penghantar atau resistansi atau hantaran dilewati oleh sebuah arus maka pada kedua ujung penghantar tersebut akan muncul beda potensial, atau Hukum Ohm
menyatakan “Kuat arus yang mengalir pada suatu penghantar sebanding dengan beda potensial antara ujung-ujung penghantar itu dengan syarat suhunya konstan/tetap.”
Secara matematis :
V = I .R Keterangan :
V = Beda potensial atau Tegangan (V) I = Kuat Arus (A)
R = Hambatan (ohm)
3.2 Daya Listrik
Bila Anda perhatikan sebuah setrika listrik yang dihubungkan dengan sumber tegangan listrik, maka tidak berapa lama akan menjadi panas. Hal ini terjadi karena adanya usaha untuk memindahkan muatan listrik setiap saat pada rangkaian listrik yang besarnya sama dengan energi listrik yang diubah menjadi energi kalor. Besarnya energi setiap satuan waktu disebut daya listrik.
Secara matematis daya listrik dapat di tulis sebagai berikut :
Jika W = V × I × t,
Dari rumus hukum Ohm dapat dituliskan persamaan untuk daya listrik, yaitu:
P = V x I dimana : V = tegangan dalam satuan volt I = arus dalam satuan amper
P = daya dalam satuan Watt V2
P = --- ... P = I2 x R R
3.3 Hukum Kirchoff 1 (Kirchoff’s Current Law (KCL))
Jumlah arus yang memasuki suatu percabangan atau node atau simpul sama dengan arus yang meninggalkan percabangan atau node atau simpul, dengan kata lain jumlah aljabar semua arus yang memasuki sebuah percabangan atau node atau simpul sama dengan nol.
Secara matematis :
Σ Arus pada satu titik percabangan = 0 atau
Gambar 3. Loop Arus Kirchoff Jadi :
I
1 + (-I
2 ) + (-I
3 ) +I
4 + (-I
5 ) = 0I
1 +I
4 =I
2 +I
3 +I
53.4 Hukum Kirchoff 2 (Kirchoff’s Voltage Law (KVL))
Jumlah tegangan pada suatu lintasan tertutup samadengan nol, atau penjumlahan tegangan pada masing-masing komponen penyusunnya yang membentuk satu lintasan tertutup akan bernilai sama dengan nol. Hukum ini di dasarkan pada hukum kekekalan energi. Secara matematis hukum II Kirchhoff dapat dinyatakan sebagai berikut.
Contoh :
Lintasan a-b-c-d-a :
Vab + Vbc + Vcd + Vda = 0
− V1 + V2 − V3 + 0 = 0 V2 − V1 − V3 = 0 Lintasan a-d-c-b-a :
Vad + Vdc + Vcb + Vba = 0 V3 − V2 + V1 + 0 = 0
V3 − V2 + V1 = 0
1.2
Kegiatan Belajar 2 (Waktu Belajar 60 menit) A. Tujuan Kegiatan PembelajaranSetelah menyelesaikan kegiatan belajar ini, peserta pelatihan diharapkan dapat :
1. Memahami rangkaian terbuka dan rangkaian tertutup 2. Memahami rangkaian seri dan paralel
B. Teori Dasar
1. Rangkaian terbuka dan tertutup
Pada dasarnya rangkaian listrik dibedakan menjadi dua, yaitu rangkaian listrik terbuka dan rangkaian listrik tertutup. Rangkaian listrik terbuka adalah suatu rangkaian yang belum dihubungkan dengan sumber tegangan,
sedangkan rangkaian listrik tertutup adalah suatu rangkaian yang sudah dihubungkan dengan sumber tegangan.
(a) Rangkaian terbuka (b) Rangkaian tertutup Gambar 4. Rangkaian listrik
Rangkaian Terbuka (Open Circuit) Sifat : arus selalu sama dengan 0
atau I = 0 (tidak ada arus yang mengalir),Rd = ∞ tidak tergantung pada tegangan a-b.
Rangkaian Tertutup / Hubung Singkat (Short Circuit) Sifat : Vab selalu sama dengan 0 (Vab = 0) Rd = 0 tidak tergantung pada arus I yang mengalir padanya.
2. Rangkaian Seri dan Paralel Secara umum digolongkan menjadi 2 :
Hubungan seri
Jika salah satu terminal dari dua elemen tersambung, akibatnya arus yang lewat akan sama besar.
Hubungan paralel
Jika semua terminal terhubung dengan elemen lain dan akibatnya tegangan diantaranya akan sama.
R
e s istor ( R ) Hubungan seri :
KVL :
∑
V = 0V1 + V2 + V3 − V = 0
V = V1 + V2 + V3 = iR1 + iR2 + iR3 V = i(R1 + R2 + R3 )
Pembagi tegangan : V1 = iR1
V2 = iR2 V3 = iR3 dimana :
R
e s istor ( R ) Hubungan paralel :
KCL :
∑i = 0
i − i1 − i2 − i3 = 0 i = i1 + i2 + i3
V
= V + V
+ V Rek R1 R2 R3 1
= 1 + 1
+ 1 Rek R1 R2 R3
1.3
Praktikum (Waktu 120 menit)Menghitung menggunakan rumus dasar kelistrikan
1. Diketahui kuat arus sebesar 0,5 ampere mengalir pada suatu peng- hantar yang memiliki beda potensial 6 volt. Tentukan hambatan listrik penghantar tersebut !.
2. Pada kehidupan sehari-hari, kadang kita menemukan sebuah alat lis- trik yang bertuliskan 220 V/2 A. Tulisan tersebut dibuat bukan tanpa tujuan. Tulisan tersebut menginformasikan bahwa alat tersebut akan bekerja optimal dan tahan lama (awet) ketika dipasang pada tegangan 220 V dan kuat arus 2 A. Bagaimana kalau dipasang pada tegangan yang lebih tinggi atau lebih rendah? Misalnya, ada 2 lampu yang bertuliskan 220 V/2 A, masing-masing dipasang pada tegangan 440 V dan 55 V. Apa yang terjadi ?
3. Diketahui harga listrik Rp100,00 per kWh. Sebuah rumah memakai 5 lampu dengan daya masing-masing 60 watt, sebuah kulkas 160 watt, sebuah televisi 80 watt, dan 3 lampu dengan daya 40 watt. Jika
semua alat listrik itu menyala rata-rata 12 jam per hari, maka berapa besar biaya listrik dalam sebulan?
4. Silakan catat beban listrik di rumah Anda masing (alat alat elektronik) Misal TV (55 watt), kulkas (75 watt), AC (250 watt), pompa air air (200 watt),lampu (10 watt),kipas angin (20 watt).
Hitung biaya pemakaian listrik perbulan (30 hari) jika rata rata pemakaian masing masing alat eletronik tersebut...jam per hari.
berapa biaya perbulan yang dikeluarkan jika harga listrik per kWh Rp 1.300 rupiah. Khusus jawaban No. 4 silakan ditulis di kertas kemudian dikumpulkan ke pengajar.
Menghitung rangkaian seri dan paralel 5. Tentukan nilai Rek pada rangkain tersebut!
6. Buatlah Rangkaian seri dan paralel menggunakan 3 buah lampu pijar yang disusun seri dengan sumber tegangan 220 volt.
7. Ubahlah rangkaian No. 6 menjadi rangkaian paralel..amati dan catatlah perbedaan diantara 2 percobaan tersebut.
Lembar jawab Praktikum MODUL 2 1. Jawaban soal No.1
2. Jawaban soal No.2
3.Jawaban No. 3
Diketahui : 5 lampu × 60 watt = 300 watt 1 kulkas ×160 watt = 160 watt 1 televisi × 80 watt = 80 watt 3 lampu × 40 watt = 120 watt
+ Jumlah = 660 watt Ditanyakan: biaya per bulan= ....?
Jawab :
Pemakaian rata-rata 12 jam, maka dalam 1 bulan (30 hari) pemakaian energi listriknya adalah:
W = P × t
= 660 × (12 × 30)
= 660 × 360
= 237.600 watt-jam
= 237,6 kWh.
Jadi, biaya yang harus dikeluarkan adalah 237,6 × 100 = Rp23.760,00.
4.Jawaban No.4 berbeda setiap peserta.
5. jawaban No. 5
6. Siswa diminta mengamati hasil percobaaan dan mengukur arus listrik disetiap rangkain menggunakan multitester.
