analisa gangguan medan magnet kereta api listrik …
TRANSCRIPT
ANALISA GANGGUAN MEDAN MAGNET KERETA
API LISTRIK TERHADAP PENGAMATAN
GEOMAGNET
Skripsi
Oleh
SYAMSUL HIDAYAT LUBIS
NIM : 1111097000025
PROGRAM STUDI FISIKA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA
2018 M/ 1439 H
i
ii
LEMBAR PENGESAHAN
Skripsi berjudul “ANALISA GANGGUAN MEDAN MAGNET KERETA API
LISTRIK TERHADAP PENGAMATAN GEOMAGNET” telah diuji dalam
sidang Munaqosah Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif
Hidayatullah Jakarta. Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu syarat untuk
memperoleh gelar Sarjana Sains (S.Si) pada Program Studi Fisika.
Tim Penguji
Penguji I Penguji II
Tati Zera, M.Si Ambran Hartono, M.Si
NIP. 196908 200501 2 002 NIP. 19710408 200212 1 002
Tim Pembimbing
Pembimbing I Pembimbing II
Litanya Octonovrilna, M.Si Dr. Sutrisno, M.Si
NIP. 19891024 200911 2 001 NIP.1959020 2198203 1 005
Mengetahui
Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Ketua Program Studi Fisika
Dr. Agus Salim, M.Si Arif Tjahjono, M.Si
NIP. 19720816 199903 1 003 NIP. 19751107 200701 1 015
iii
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya meyatakan bahwa skripsi yang saya susun sebagai syarat untuk memperoleh
gelar sarjana merupakan hasil karya tulis pribadi yang belum pernah diajukan
sebagai skripsi atau karya ilmiah pada perguruan tinggi atau lembaga manapun.
Adapun bagian – bagian tertentu dalam bagian penulisan skripsi ini yang saya kutip
dari hasil karya orang lain telah dituliskan sumbernya secara jelas sesuai dengan
norma, kaidah dan etika penulisan ilmiah. Saya bersedia menerima sanksi
pencabutan gelar akademik yang saya peroleh dan sanksi-sanksi lainnya yang
sesuai dengan ketentuan berlaku, apabila dikemudian hari ditemukan adanya
plagiat dalam skripsi ini.
Jakarta, 29 Juni 2018
Syamsul Hidayat Lubis
1111097000025
iv
HALAMAN PERSEMBAHAN
KARYA TULIS INI SAYA PERSEMBAHKAN KEPADA :
Kedua Orang Tua saya
Ayah Bahrum Lubis dan Ibunda Yusminar Hasibuan
Adik-adik yang saya sayangi
Abdul Yasser Lubis
Melly Habibah Lubis
Hari Putra Lubis
Beserta kepada seluruh keluarga besar di Rumbio, Panyabungan Sumatera Utara
Semoga karya tulis ini dapat bermanfaat bagi siapapun
v
ABSTRAK
Peristiwa gangguan medan magnet yang dihasilkan oleh kereta api listrik DC
(Direct Current) tidak hanya berasal dari arus motor traksi, namun juga dari arus
kebocoran ke tanah. Medan magnet tersebut sebagian besar berasal dari arus
bocor, hal ini menjadi permasalahan besar bagi pengamatan geomagnet dan
penelitian elektromagnet lainnya. Perhitungan secara teoritis yang
memungkinkan adanya pendekatan kuantitatif dari dampak magnetik dari kereta
api listrik DC termasuk arus bocor ke tanah dapat di jelaskan pada penelitian ini.
Validitas dari model teoritis dapat diverifikasi dengan perngamatan langsung di
titik lokasi dari stasiun Tangerang sampai dengan stasiun Duri. Pengamatan
gangguan medan magnet kereta api listrik ini menggunakan sensor magnet tipe
LEMI – 018 MAGNETOMETER yang berada pada stasiun pengamatan
Geofisika klas 1 BMKG (Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika) kota
Tangerang. Perhitungan numerik menggunakan metode ARIMA (Auto
Regression Moving Average) pada software MATLAB mengindikasikan tingkat
gangguan maksimum sebesar 27,75 nT pada komponen F. Jarak antara sensor
magnet dengan rel kereta sekitar 340 meter sangat berpengaruh terhadap
pengamatan medan magnet bumi. Titik koordinat sensor, posisi gardu listrik
dengan kereta, dan arus utama serta arus kebocoran ke bumi menjadi faktor
penting dalam penelitian ini
Kata Kunci : Pengamatan Geomagnet, Kereta Api Listrik, Arus Bocor ke bumi,
Medan Magnet, Gardu listrik
vi
ABSTRACT
The event of magnetic field disturbances generated by DC (Direct Current) electric
rail, particularly from the traction current, but also from the leakage current to the
ground. The magnetic field is derived from leakage current, which is a major
problem for geomagnetic observations and other electromagnetic studies. The
theoretical calculations which allow for a quantitative approach to the magnetic
impact of a DC electric train including the leakage current to the ground can be
explained in this study. The validity of the theoretical model can be verified by
direct observation at the point of location from Tangerang station to Duri station.
Observation of electric railway magnetic field disruption using magnetic sensor
type LEMI - 018 MAGNETOMETER located at geophysics observatory station
class 1 BMKG (Agency Meteorology Climatology and Geophysics) in Tangerang
city. Numerical calculations using the ARIMA (Auto Regression Moving Average)
method, with the MATLAB software we could indicate a maximum disturbance
level at 45 nT on Z Field. The distance between the magnetic sensor to the railway
is about 340 meters. That is very influential on the observation of the earth's
magnetic field. The coordinate points of the sensors, the position of the substation
with the train, and the mainstream and the earth leakage current become an
important variable in this study.
Keywords: Geomagnet Observation, Electric Railway, Earth Leakage Current,
Magnetic Field, Electricity Substation
vii
KATA PENGANTAR
Bismillahirrahmannirrahim
Dengan memanjatkan puji dan syukur Alhamdulillah kehadirat Allah SWT,
berkat nikmat dan petunjuk-Nya penulis dapat menyelesaikan penulisan tugas akhir
dan menyusun laporan ini tepat pada waktunya. Shalawat beserta salam selalu
tercurah kepada junjungan kita Nabi Muhammad Saw dan juga kepada para saudara
serta sahabatnya, sebagai penunjuk jalan kebenaran yang telah membimbing umat
muslim dari masa gelap gulita menuju masa yang terang benderang
Laporan tugas akhir dengan judul “Analisa Gangguan Medan Magnet
Kereta Api Listrik Terhadap Pengamatan Geomagnet” ini dibuat penulis untuk
memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan Strata – Satu
(S1) di Jurusan Fisika Fakultas Sains dan Teknologi UIN Syarif Hidayatullah
Jakarta. Dalam melaksanakan tugas akhir ini penulis banyak menemukan hal baru
dan berbagai kesulitan. Namun demikian penulis dapat menyelesaikannya sesuai
waktu yang direncanakan berkat dari dorongan dan dukungan dari semua pihak.
Oleh karena itu penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada yang terhormat :
1. Keluarga yang telah memberikan dukungan moril dan material.
2. Dr. Agus Salim, M.Si selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi,
Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatulah Jakarta.
3. Arif Tjahjono ST, M.Si selaku ketua Program Studi Fisika yang selalu
memberikan kesempatan dan arahan kepada penulis.
4. Sutrisno M.Si dan Tati Zera M.Si, Selaku Dosen yang Membimbing penulis
dalam menyelesaikan penelitian tugas akhir ini.
5. Pimpinan perpustakaan Fakultas Sains dan Teknologi dan perpustakaan
umum yang telah memberikan fasilitas untuk mengadakan studi
kepustakaan;
6. Teguh Rahayu S.Kom. MM sebagai Kepala stasiun Geofisika klas 1 BKMG
Tangerang, terimakasih atas kesempatannya sehingga penulis dapat melakukan
penelitian berkaitan dengan geomagnet.
viii
7. Litanya Oktonovrilna Hutagalung, S.Si, M.Si sebagai pembimbing penelitian
ini, terima kasih sudah bersabar dalam membimbing penulis
8. Staff stasiun Geofisika klas 1 Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika
Tangerang atas segala bantuan dan dukungannya
9. Ryan Rizaldy Sebagai Kawan yang selalu membantu penulis dalam
menyelesaikan Penelitian tugas akhir ini
10. Seluruh kawan-kawan fisika 2011 UIN Syarif Hidayatullah Jakarta, Terima
kasih atas semua dukungannya
11. Keluarga besar KMPLHK RANITA UIN Syarif Hidayatullah Jakarta, atas
segala pengalaman dan pelajaran hidup yang diberikan
12. Dan semua pihak yang belum disebutkan diatas, yang telah membantu
terlaksananya pembuatan tugas akhir ini.
Jazaakumullah Khairan Katsiiran, semoga Allah membalas semua kontribusi kalian
dengan barokah yang lebih baik.
Jakarta, 29 Juni 2018
Penulis
Syamsul Hidayat Lubis
1111097000025
ix
DAFTAR ISI
Hal
HALAMAN PENGESAHAN ..................................................................... i
HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ....................................... ii
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI .............................. iii
HALAMAN PERSEMBAHAN SKRIPSI ................................................ iv
ABSTRAK ................................................................................................... v
ABSTRACT ................................................................................................. vi
KATA PENGANTAR ................................................................................. vii
DAFTAR ISI ................................................................................................ ix
DAFTAR GAMBAR ................................................................................... xi
DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................... xiii
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ........................................................................... 1
1.2. Batasan Penelitian ...................................................................... 4
1.3. Tujuan Penelitian ...................................................................... 4
1.4. Manfaat Penelitian ..................................................................... 5
1.5. Sistematika Penulisan ................................................................ 5
BAB II LANDASAN TEORI
2.1. Kondisi Geologi Kota Tangerang ............................................. 6
2.2. Kereta Api Bertenaga DC .......................................................... 7
2.2.1 Sistem Catu Daya .............................................................. 8
2.2.2 Kereta Api Listrik ............................................................. 8
2.2.3 Pembagian Arus Antar Gardu ........................................... 9
2.3. Sejarah Magnet Bumi ................................................................. 10
2.4. Medan Magnet Bumi ................................................................ 12
2.4.1 International Geomagnetic Reference Field (IGRF) ........ 15
2.4.2 Variasi Diurnal dan Badai Magnetik ................................. 16
2.4.3 Pengaruh Geologi .............................................................. 19
2.5. Teori Metode Geomagnet .......................................................... 20
2.5.1 Gaya Magnetik ................................................................. 20
2.5.2 Kuat Medan Magnet .......................................................... 21
x
2.5.3 Momen Magnetik .............................................................. 21
2.5.4 Intensitas Magnetik ........................................................... 21
2.5.5 Suseptibilitas Kemagnetan ................................................ 22
2.5.6 Induksi Magnetik .............................................................. 23
2.5.7 Hukum Biot-Savart ........................................................... 24
2.6. Instrumen Geomagnet ................................................................ 28
2.6.1 Fluxgate Magnetometer LEMI - 018 ................................ 28
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Tempat Penelitian....................................................................... 29
3.2. Tahapan Penelitian ..................................................................... 29
3.3. Diagram Alir Penelitian ............................................................. 30
3.4. Waktu dan Tempat .................................................................... 31
3.5. Alat dan Bahan ........................................................................... 31
3.6. Pengolahan Data ........................................................................ 33
3.6.1 Pengolagan Data Medan Magnet H dan F ........................ 34
3.6.2 Pengolagan Data Dengan MATLAB ................................ 34
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Interpretasi Data ......................................................................... 35
4.1.1 Pengaruh Waktu Perjalanan .............................................. 36
4.1.2 Pengaruh Medan Magnet Terhadap Stasiun...................... 40
4.1.3 Pengaruh Medan Magnet Terhadap Waktu 24 Jam .......... 42
4.1.4 Gangguan Selama Pengamatan ......................................... 44
4.2. Pembahasan Teoritis .................................................................. 46
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan ................................................................................ 50
5.2. Saran ........................................................................................... 50
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 51
LAMPIRAN ................................................................................................. 53
xi
DAFTAR GAMBAR
Hal.
Gambar 1.1 Batasan Wilayah Penelitian ....................................................... 4
Gambar 2.1 Peta Struktur Geologi Kota Tangerang ..................................... 6
Gambar 2.2 Rangkaian kereta api listrik ....................................................... 7
Gambar 2.3 Beberapa perangkat awal magnet .............................................. 10
Gambar 2.4 Miniatur bola magnet sebagai bumi .......................................... 11
Gambar 2.5 Medan Magnet Bumi ................................................................. 13
Gambar 2.6 Elemen Magnet Bumi................................................................ 14
Gambar 2.7 Variasi Intensitas, kemiringan dan gradien ............................... 15
Gambar 2.8 variasi medan magnet ................................................................ 16
Gambar 2.9 Perbandingan medan magnet pada siang dan malam hari......... 17
Gambar 2.10 Pengaruh angin matahari terhadap magnet bumi .................... 18
Gambar 2.11 Orientasi momen dipol mangnet dan nonmagnet .................... 21
Gambar 2.12 Suseptibilitas magnetik dari beberapa jenis batuan................. 22
Gambar 2.13 Kawat arus menimbulkan medan magnet ............................... 24
Gambar 2.14 Model magnet Biot – Savart.................................................... 25
Gambar 2.15 Model magnet Biot – Savart pada kawat panjang terhingga ... 26
Gambar 2.16 Model arah arus 𝐽1 ................................................................... 27
Gambar 2.17 Loop persegi arus kebocoran ke bumi..................................... 27
Gambar 3.1 Bagan Alir Penelitian ................................................................ 30
Gambar 3.2 LEMI-018 .................................................................................. 31
Gambar 3.3 Global Positioning System ........................................................ 31
Gambar 3.4 Stopwatch .................................................................................. 32
Gambar 3.5 Pengolahan data H ..................................................................... 34
Gambar 3.6 Pengolahan data F ..................................................................... 34
Gambar 4.1 Model koordinat panjang rel .................................................... 35
Gambar 4.2 Model koordinat sensor terhadap rel ........................................ 36
Gambar 4.3 Grafik komponen X pengaruh waktu ....................................... 37
Gambar 4.4 Grafik Komponen Y Pengaruh Waktu ..................................... 37
xii
Gambar 4.5 Grafik Komponen Z Pengaruh Waktu ..................................... 38
Gambar 4.6 Grafik Komponen X Pengaruh Stasiun Kereta ........................ 40
Gambar 4.7 Grafik Komponen Y Pengaruh Stasiun Kereta ....................... 40
Gambar 4.8 Grafik Komponen Z Pengaruh Stasiun Kereta ........................ 41
Gambar 4.9 Grafik magnetik komponen X, Y, Z ...................................... 42
Gambar 4.10 Grafik magnetik komponen H, F, D, I .................................... 42
Gambar 4.11 Grafik Gangguan komponen X ............................................... 44
Gambar 4.12 Grafik Gangguan komponen Y ............................................... 44
Gambar 4.13 Grafik Gangguan komponen Z ................................................ 45
Gambar 4.14 Grafik Gangguan komponen F ................................................ 45
Gambar 4.15 Arus bocor dari rel ke bawah tanah ......................................... 46
Gambar 4.16 Kebocoran arus dari motor traksi dan pantograf ..................... 47
Gambar 4.17 Medan Magnet terhadap rel kereta .......................................... 48
Gambar 4.18 Medan Magnet terhadap sensor............................................... 48
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
Hal.
Lampiran 1 Data pengamatan medan magnet bumi ...................................... 53
Lampiran 2 Data Magnetik interval satu jam ................................................ 61
Lampiran 3 Data Magnetik setiap stasiun kereta .......................................... 62
Lampiran 4 Plot Magnet................................................................................ 63
Lampiran 5 Moving Average ........................................................................ 66
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Penciptaan Besi merupakan unsur logam yang paling melimpah di bumi
(sekitar 36%). Dari sisi kapasitasnya, besi memiliki bentuk (struktur) yang unik.
Besi merupakan unsur logam dan memiliki sifat kemagnetan yang kuat, oleh sebab
itu batuan magnet disebut 𝐹𝑒2𝑂3 atau magnetit (Buschow, 2004). Keunikan dari
Pengaruh dari medan magnet ini yang menjadi fokus penelitan. Seperti yang
dijelaskan pada ayat Alquran surat Al Hadid ayat 25 :
Artinya :
Sesungguhnya Kami telah mengutus rasul-rasul Kami dengan membawa bukti-
bukti yang nyata dan telah Kami turunkan bersama mereka Al Kitab dan neraca
(keadilan) supaya manusia dapat melaksanakan keadilan. Dan Kami ciptakan besi
yang padanya terdapat kekuatan yang hebat dan berbagai manfaat bagi manusia,
(supaya mereka mempergunakan besi itu) dan supaya Allah mengetahui siapa yang
menolong (agama)Nya dan rasul-rasul-Nya padahal Allah tidak dilihatnya.
Sesungguhnya Allah Maha Kuat lagi Maha Perkasa.
Dalam meneliti medan magnet, kita harus melakukan analisa secara
kualitatif dan kuantitatif mengenai efek dari gangguan medan magnet oleh arus
bocor kereta api listrik. Penelitian dilakukan untuk mengetahui sumber gangguan
dan metode untuk mengurangi gangguan terebut. Penelitian mengenai magnet
sudah sejak lama dilakukan oleh bangsa-bangsa terdahulu seperti penemuan
kompas oleh bangsa cina 202 – 220 SM (Glaßmeier, 2009). Pada kasus ini, perlu
2
adanya eksperimen dalam melakukan survei lapangan dan membuat model
perhitungan teoritis dalam mengidentifikasi gangguan medan magnet oleh kereta
api listrik DC.
Kereta api listrik DC (Direct Current) menghasilkan medan elektromagnet,
tidak hanya dari arus traksi, namun dari arus kebocoran ke bumi yang tidak
diinginkan. Hal ini menjadi sebuah masalah sendiri bagi penelitian geomagnetik.
Sejak kereta listrik diperkenalkan pada tahun 1880-an, geofisikawan diseluruh
dunia mengeluhkan gangguan yang dihasilkan oleh kereta api listrik. Arus yang
bocor ke tanah dari sistem kereta api listrik menghasilkan efek langsung lebih dari
puluhan kilometer pada pengukuran Telluric (padua, 2002). Sistem ini juga
mengganggu dalam pemantauan resistivitas tanah dan secara tidak langsung
menyebabkan gangguan pada pengukuran lain misalnya pada pengukuran
akselerator CERN LEP (Bravin, 1998).
Kereta api listrik menghasilkan medan magnetnya sendiri yang disebut
medan magnet lokal. Nilai maksimal ini merupakan hasil diskusi representatif dari
perwakilan observatorium geomagnetic ottawa (Pirjola, 2007). Oleh karena itu
perhitungan yang tepat dalam pengamatan geomagnetik dengan peralatan yang
cukup baik sangat penting dibutuhkan. Terdapat beberapa contoh sejarah yang
berhubungan dengan lokasi pengamatan geomagnet yang perlu dipindahkan lebih
jauh dari jalur kereta api listrik DC karena menyebabkan gangguan pengamatan
yang signifikan (Nevanlinna, 2004). Pada prinsipnya, arus traksi yang dibutuhkan
untuk menggerakkan kereta harus mengalir pada sirkuit tertutup dengan memberi
arus pada kabel atas dan meneruskan keseluruh rangkaian kereta. Medan magnet
dihasilkan traksi tersebut dekat dengan jalur lintasan rel kereta cukup signifikan,
pada praktiknya kereta mungkin memiliki kontak langsung dengan tanah melalui
relnya yang menyebabkan adanya arus bocor menuju bumi. Model yang
dipresentasikan pada penelitian medan magnetik yang disebabkan oleh kereta api
listrik DC dengan menggunakan hukum biot – savart, rumus ideal mengenai medan
magnet tanpa arus bocor dan untuk medan magnet pada arus yang bocor, sehingga
medan magnet total pada sistem tersebut yaitu jumlah kedua medan magnet tersebut
(Georgescu, 2002). Pengukuran gangguan magnetik yang dihasilkan oleh kereta api
3
listrik dari stasiun Tangerang sampai dengan stasiun Duri akan dianalisa dan
hasilnya akan diketahui seberapa besar pengaruh gangguan magnetik dari kereta
api listrik tersebut terhadap pengamatan geomagnetik
Kota Tangerang sampai Jakarta Barat termasuk dalam cekungan jakarta
bagian barat yang tersusun oleh endapan alluvium pantai, endapan delta dan
sebagian tersusun dari material gunung api. Batuan yang menutupi kota tangerang
merupakan batuan kuarter dengan ditindih oleh endapan kipas alluvium yang terdiri
dari atas pasir halus – kasar (Pemkot Tangerang, 2014). Kondisi geologi tangerang
menyebabkan kecilnnya anomali magnetik lokal sehingga sangat cocok sebagai
tempat pengamatan geomagnetik. Namun pertumbuhan penduduk dan
pembangunan besar – besaran yang dilakukan oleh pemerintah kota Tangerang
menyebabkan gangguan medan elektromagnet yang ditimbulkan oleh aktifitas
kelistrikan seperti kereta api listrik dan transformator serta benda kelistrikan
lainnya menyebabkan adanya gangguan pengamatan medan magnet bumi. Analisa
secara kualitatif dan kuantitatif akan dilakukan pada penelitian ini sehingga model
teoritis dari gangguan aktifitas kereta api listrik tersebut dapat ditunjukkan.
Interpretasi dalam bentuk grafik gangguan medan magnet bumi yang tercatat oleh
sensor magnet terjadi karena pengaruh jarak antara kereta api listrik dengan stasiun
pengamatan magnet bumi di Stasiun Geofisika Klas1 BMKG Tangerang.
1.2. Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dalam penelitian pengaruh kereta api terhadap
pengamatan medan magnet bumi diantaranya :
1. Apakah aktifitas kereta api listrik mempengaruhi pengamatan medan magnet
bumi?
2. Bagaimana aktifitas kereta api listrik mempengaruhi pengamatan medan
magnet bumi?
3. Seberapa besar kereta api listrik dapat mempengaruhi pengamatan medan
magnet bumi ?
4
1.3. Batasan Masalah
Ruang lingkup tugas akhir ini terbatas pada masalah proses pengolahan data
magnetik sampai proses interpretasi data magnetik yang menjadi gangguan atau
noise pada alat pengamatan magnetik di stasiun geofisika Badan Meteorologi
Klimatologi dan Geofisika (BMKG) Klas 1 Tangerang Jl. Meteorologi No. 5 Tanah
Tinggi Tangerang dengan koordinat 06° 10′18" LS dan 106° 38′46" BT. stasiun
Tangerang 06° 10′ 37" LS dan 106° 37′ 54" BT sampai dengan stasiun Duri
dengan koordinat 06° 09′23" LS dan 106° 48′05" BT. Jarak antara stasiun
Tangerang sampai dengan stasiun Duri sekitar 19 km, seperti gambar dibawah ini :
Gambar 1.1 Batasan Wilayah Penelitian
Penelitian ini akan mendapatkankan nilai gangguan dan diinterpretasikan
dalam bentuk model yang berkaitan dengan nilai magnetik dan jarak kereta
terhadap stasiun pengamatan.
1.4. Tujuan Penelitian
Penelitian mengenai gangguan medan magnet kereta api listrik terhadap
pengamatan geomagnet memiliki beberapa tujuan diantaranya :
1. Mengetahui pengaruh gangguan kereta api listrik terhadap pengamatan medan
magnet bumi
2. Mengetahui seberapa besar gangguan kereta api listrik terhadap pengamatan
medan magnet di stasiun geofisika klas 1 BMKG Tangerang
3. Mengetahui komponen utama penyebab gangguan pengamatan medan magnet
bumi
5
1.5. Manfaat Penelitian
Penelitian ini dilakukan atas dasar kegelisahan beberapa peneliti mengenai
gangguan medan magnet kereta api listrik dalam melakukan pengamatan
geomagnet. Manfaat dari hasil penelitian gangguan medan magnet ini diharapkan
menjadi sebuah rujukan dalam rekomendasi pembangunan observatorium
geomagnetik maupun pengembangan penelitian yang lebih komprehensif
kedepannya, sehingga dapat mengurangi gangguan medan magnet tersebut.
1.6. Sistematika Penulisan
Penulisan penelitian ini terdiri dari beberapa sistematika penulisan untuk
mempermudah pembahasan, penelitian ini sesuai dengan pedoman penulisan
skripsi dari Fakultas Sains dan Teknologi UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.
penelitian ini dibagi menjadi dua segmen, dimana segmen pertama terdiri dari kata
pengantar, daftar isi, daftar gambar dan daftar tabel sedangkan segmen kedua
dimulai dengan abstrak dan dilanjutkan dengan laporan penelitian. Laporan
penelitian skripsi ini terdiri dari lima bab, yang sistematika beserta dengan
deskripsinya dapat diuraikan sebagai berikut:
A. Bab I Pendahuluan berisikan latar belakang, rumusan masalah, tujuan
penelitian, sistematika penulisan, dan batasan masalah.
B. Bab II Tinjauan Pustaka, merupakan dasar-dasar teori dari literatur ilmiah
yang menjadi acuan yang digunakan di dalam penulisan penelitian meliputi
medan magnet, kereta api listrik dan teori dasar metode geomagnetik.
C. Bab III Metodologi Penelitian, berisikan uraian mengenai lokasi penelitian,
alat yang digunakan, akuisisi data, pengolahan data, dan interpretasi.
D. Bab IV Hasil Analisis dan Pembahasan, marupakan uraian yang menjelaskan
analisis data pengamatan dalam pengolahan data dan pembahasan hasil
penelitian.
E. Bab V Kesimpulan dan Saran, menjelaskan kesimpulan dari hasil pengukuran
dalam penelitian dan rekomendasi terkait penelitian yang dilaksanakan.
6
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1. Kondisi Geologi Kota Tangerang
Wilayah Kota Tangerang rata-rata berada pada ketinggian 10 – 18 meter
di atas permukaan laut. Bagian Utara memiliki rata-rata ketinggian 10 meter di atas
permukaan laut, sedangkan bagian Selatan memiliki ketinggian 18 meter di atas
permukaan laut, seperti Kecamatan Ciledug dan Kecamatan Larangan, dan
Kecamatan Karang Tengah. Secara geologi, Kota Tangerang termasuk dalam
Cekungan Jakarta bagian Barat, yang tersusun oleh endapan alluvium pantai,
endapan delta dan sebagian tersusun dari material gunung api. Gambaran mengenai
kondisi geologis dan geografis kota Tangerang dapat dijelaskan pada gambar
berikut ini :
Gambar 2.1 Peta Geologi Kota Tangerang (Pemkot Tangerang, 2014)
Tinggian ini terdiri atas batuan Tersier yang memisahkan Cekungan Jawa
Barat Utara di bagian barat dengan Cekungan Sunda di bagian timur. Tinggian ini
dicirikan oleh kelurusan bawah permukaan berupa lipatan dan patahan normal,
berarah utara-selatan. pada suatu tinggian struktur yang dikenal dengan sebutan
Tangerang High. Endapan pematang pantai dengan struktur batuan yang terdiri atas
pasir halus – kasar, cangkang moluska; serta endapan alluvium yang terdiri atas
bongkah, kerakal, kerikil, pasir halus, dan lempung. Endapan batuan ini berasal dari
7
material batuan yang terbawa oleh aliran sungai dan berumur antara 20.000 tahun
hingga sekarang. Endapan tersebut tersusun oleh material lempung, pasir halus dan
kasar, dan konglomerat serta mengandung cangkang moluska. Endapan alluvium
tersebut dapat membentuk endapan delta, endapan rawa, endapan gosong pasir
pantai, dan endapan sungai dengan bentuk meander atau sungai teranyam. Endapan
ini terdiri atas lempung, lanau, pasir, kerikil, kerakal, dan bongkah yang berumur
Kuarter dan tersebar pada daerah pedataran serta sekitar aliran sungai.
2.2. Kereta Api Bertenaga DC
Setiap tahun para pengguna KRL terus meningkat, oleh karena itu jumlah
Kereta Rel Listrik terus ditingkatkan dan ini harus diimbangi pula dengan
peningkatan penyediaan daya pada listrik aliran atasnya.
Gambar 2.2 Rangkaian kereta api listrik
Rangkaian kereta api listrik dapat digunakan untuk perjalanan jarak jauh
maupun Commuter line. Dalam beberapa kasus sering disebut sebagai Light Rapid
Tansit (LRT) atau Metro maupun Tram ketika beroperasi di jalan. Namun untuk
lebih mudah kita akan menyebutnya dengan kereta api listrik (KRL). Rangkaian
KRL bergerak pada jalur yang terdiri dari dua batang baja sebagai rel. lokomotif
kereta bertenaga electric – diesel menghasilkan arus listrik pada kereta itu sendiri,
atau dengan daya AC (Alternating Current) dimana rektifikasi terjadi dari arus AC
ke DC (Direct Current) di kereta.
8
2.2.1 Sistem Catu Daya
Arus traksi kereta akan disuplai oleh rectifier pada gardu DC. Sistem kerja
recifier cukup rumit, namun dalam penelitian ini kita melakukan pendekatan yang
lebih umum. Pada rentang kerja normal, mereka memiliki nilai resistansi internal
yang konstan (biasanya berkisar 0,03 Ω). Masing – masing gardu akan memiliki
dua atau lebih recifier yang normalnya bekerja secara paralel.
Untuk menyalurkan arus dari gardu menuju kereta atau sebaliknya,
membutuhkan dua buah konduktor. Salah satu konduktor tersebut adalah kabel
tembaga diatas rangkaian kereta atau “rel ketiga” di sekitar permukaan tanah. Untuk
mempermudahnya kita akan fokus membahas sistem kelistrikan atas kereta. Tinggi
kabel dari permukaan tanah berkisar antara 4,5 – 5,5 m. Kita akan asumsikan jarak
antara kabel dengan rel sebesar 5 m. Pada umumnya arus listrik akan kembali
menuju gardu melalui kedua rel atau salah satunya. Kebocoran yang terjadi pada
proses kembalinya arus ini menyebabkan permasalahan pada pengamatan
geomagnet. Current International Standart (CIS) menentukan nominal tegangan
suplai DC sebesar 750, 1500, 3000 V. Dengan daya listrik berkisar 1 MW atau
lebih, maka arus traksi berkisar 1000 A atau lebih. Pada pemukiman padat
penduduk jarak antara gardu recifier ≤ 2 km, namun pada sistem “single track”
jaraknya mungkin sekitar 20 km atau lebih. Satu rel baja kereta api yang kontinu
memiliki resistansi sebesar 0,036 Ω/km (Lowes, 2009).
2.2.2 Kereta Api Listrik
Pada sebuah kereta listrik, rangkaian listrik kereta disuplai melalui alat
yang disebut Centenary atau listrik aliran atas. Kereta bergerak pada kecepatan
yang tepat di jalur dengan daya konstan, pergerakan ini hanya dipengaruhi oleh
gesekan dengan rel dan udara. Kereta membutuhkan akselerasi saat menaiki bukit,
dan kebutuhan daya mungkin lebih banyak pada kondisi ini. Sirkuit listrik terdiri
dari dua bagian vertikal yang pendek (melalui gardu dan kereta), dan dua horizantal
yang panjang (melalui bagian kabel atas dan rel kereta), keduanya memiliki jarak
lima meter. Arus traksi dari gardu dan arus bocor ke tanah ini yang menyebabkan
adanya medan magnet lokal. Untuk menyalurkan arus ke kereta yang berjalan
9
digunakan piranti bernama pantograf. Terdapat tipe pantograf ada yang berbentuk
diamond – shaped atau single – arm, kedua tipe ini memiliki fungsi sama untuk
mengalirkan listrik dari sumber diatas ke converter kemudian diteruskan ke motor
sehingga KRL berjalan. Pantograf harus terus bersentuhan secara kontinu dengan
konduktor (Halgamuge, 2010). Pada awal perkembangan KRL, motor DC dominan
digunakan karena mudah pengaturannya. Sekarang ini untuk mengatur tegangan
pada KRL motor DC digunakan konverter AC – DC atau sering disebut chopper
DC. Dengan konverter ini pengaturan tegangan lebih mudah dan efisien. Untuk
menghasilkan torsi kereta, motor traksi DC memerlukan arus.
2.2.3 Pembagian Arus Antar Gardu
Sesuai dengan argumentasi diatas, apabila hanya terdapat satu gardu dan
satu kereta dalam satu jalur, untuk mendapatkan persamaan yang baik kereta dapat
dianggap sebagai generator arus impedansi internal yang tinggi. Apabila kita
menambah lebih banyak gardu, lalu untuk mendapatkan persamaan yang sama
kereta tetap digambarkan pada arus yang sama. Apabila kereta terletak diantara dua
gardu, arus akan terbagi menjadi dua, rasio dari arus menjadi kebalikan dari rasio
resistansi (aliran atas + gardu + rel) pada dua bagian arus. Pada praktiknya rasio ini
didominasi oleh resistansi pada kabel aliran atas.
Setiap kereta pada sistem perkeretaapian listrik akan memiliki arus
generator masing – masing, dengan pembagian arus antar gardu ditentukan oleh
posisi kereta pada jalur, terlepas dari kehadiran kereta lain. Kemudian distribusi
arus keseluruhan pada aliran atas dan rel dapat dijelaskan dengan persamaan aljabar
dari distribusi arus masing – masing kereta. Tentunya ini juga termasuk dengan
pembatalan dari kontribusi arus lain pada beberapa lokasi, namun pendekatan ini
memungkinkan penggunaan beberapa perhitungan sederhana, daripada
menyelesaikan beberapa persamaan simultan (Lowes, 2009).
10
2.3. Sejarah Magnet Bumi
Minat umat manusia terhadap magnetisme berawal pada sifat tarik menarik
dari mineral Lode – stone, bentuk magnetik alami. Sering disebut sebagai loadstone
sebutan tersebut berasal dari bahasa inggris lama, kata “Load” bermakna “jalan”
ataupun “jalur”. Loadstone secara harfiah merupakan sebuah batu yang
menunjukan arah kepada para musafir. Awal pengamatan mengenai magnetisme
dibuat sebelum catatan penemuan yang akurat disimpan. Sehingga tidak mungkin
memastikan preseden sejarah. Meskipun begitu filsuf yunani menulis tentang
Lodestone sekitar tahun 800 SM dan komponen struktur magnetnya diketahui cina
pada tahun 300 SM. Bagi orang yunani kuno sains itu disamakan dengan
pengetahuan, dan dianggap sebagai elemen filsafat. Akibatnya, gaya tarik menarik
dari Lodestone dianggap berasal dari kekuatan metafisik. Beberapa filusuf
animisme bahkan meyakini bahwa Lodestone memiliki jiwa (Lowrie, 2007).
Magnet permanen lemah cukup banyak tersebar di alam dalam bentuk
Lodestone, batu yang kaya akan unsur magnetit yaitu 𝐹𝑒3𝑂4 yang dimagnetisasi
oleh arus listrik besar dari sambaran petir. Ulama dan orang – orang Sumeria,
Yunani kuno, Cina, dan orang Amerika kuno sudah terbiasa dengan keajaiban alami
dari magnet ini. Sebuah Lodestone yang diukir berbentuk sendok cina adalah awal
dari perangkat magentik. Dibuat untuk geomansi di Cina (Coey, 2009). Perangkat
magnetik kuno dapat dijelaskan seperti gambar berikut :
Gambar 2.3 Beberapa perangkat awal magnet, “South Pointer” digunakan untuk
penunjuk arah di Cina dan kompas pelaut portugis pada abad ke 15
11
Pada abad pertengahan banyak fantasi mengerikan mengenai magnet,
namun semua itu dibantah oleh William Gilbert dalam bukunya pada tahun 1600
Monograf De Magnete, yang bisa dibilang merupakan teks ilmiah modern pertama.
Pemeriksaan arah bidang dipol pada permukaan bola Lodestone atau “Terella”, dan
mengaitkannya dengan pengamatan kemiringan yang saat itu telah diukur pada
banyak titik dipermukaan bumi. Gilbert mengidentifikasikan gaya dari sumber
magnetik yang menyelaraskan jarum kompas seperti bumi itu sendiri, bukan bukan
bintang seperti yang diasumsikan sebelumnya. Dia menduga bahwa bumi itu sendiri
adalah magnet raksasa.
Kekuatan magnet tampak seperti mengalir dari satu kutub keujung lainnya
sepanjang garis induksi yang bisa dibuat terlihat dengan menaburkan serbuk besi
pada kertas yang dipegang diatas magnet. Istilah “Fluks” biasanya digunakan untuk
mencari “induksi magnet” untuk vektor medan magnet B. Salah satu koloni yunani
kuno yang terkuat dan terkaya adalah kota pelabuhan Eferus, di muara sungai
meander provinsi Persia. Pada abad kelima sebelum masehi negara bagian yunani,
Thessaly mendirikan sebuah koloni di Meander dekat dengan Efesus yang disebut
Magnesia, setelah tahun 133 SM dimasukkan kedalam kekaisaran romawi sebagai
Magnesia ad Maeandrum..
Gambar 2.4 Miniatur bola magnet sebagai bumi (Gilbert, 1893)
Magnet atau magnit adalah suatu obyek yang mempunyai suatu medan
magnet. Kata magnet (magnit) berasal dari bahasa Yunani magnítis líthos yang
berarti batu Magnesian. Pada saat ini, suatu magnet adalah suatu materi yang
mempunyai suatu medan magnet. Materi tersebut bisa dalam berwujud magnet
12
tetap atau magnet tidak tetap. Magnet yang sekarang ini ada hampir semuanya
adalah magnet buatan. Magnet selalu memiliki dua kutub yaitu: kutub utara (North/
N) dan kutub selatan (South/ S). Walaupun magnet itu dipotong – potong, potongan
magnet kecil tersebut akan tetap memiliki dua kutub. Magnet dapat menarik benda
lain. Beberapa benda bahkan tertarik lebih kuat dari yang lain, yaitu bahan logam.
Namun tidak semua logam mempunyai daya tarik yang sama terhadap magnet. Besi
dan baja adalah dua contoh materi yang mempunyai daya tarik yang tinggi oleh
magnet. Sedangkan oksigen cair adalah contoh materi yang mempunyai daya tarik
yang rendah oleh magnet. Sifat kutub magnet adalah kutub sejenis jika didekatkan,
akan tolak menolak. Sedangkan kutub – kutub tidak sejenis jika didekatkan, akan
tarik menarik. Ruangan di sekitar magnet yang masih dipengaruhi adanya gaya
magnet disebut medan magnet. Kuat medan magnet ditunjukkan oleh garis – garis
magnet yang disebut fluks (Benedictus, 2017).
Pada Tahun 1935, Henry Gilibrano yang mempelajari data ini menyadari
bahwa medan magnet bumi berubah-ubah seiring dengan waktu. Medan magnetik
bumi dapat digambarkan sebagai batang magnet dengan dua kutub yang terletak di
dalam bumi tapi tidak tepat ditengah-tengah. Sumbu magnet bumi bergeser sejauh
1.200 km dari sumbu tengah bumi. Temperatur pada saat material kehilangan
kemampuan untuk mempertahankan sifat magnet dikenal sebagai suhu Curie.
Temperatur ini mungkin dicapai pada bagian bawah kerak bumi. Tekanan
berpengaruh sangat kecil pada suhu Curie. Pengukuran medan magnet
dipermukaan bumi merupakan resultan dari berbagai variabel (Santoso, 2002).
2.4 Medan Magnet Bumi
Bumi berlaku seperti sebuah magnet sferis yang sangat besar dengan suatu
medan magnet yang mengelilinginya. Medan itu dihasilkan oleh suatu dipol magnet
yang terletak pada pusat bumi. Sumbu dipol ini bergeser sekitar 11° derajat dari
sumbu rotasi bumi, yang berarti kutub utara geografis bumi tidak terletak pada
tempat yang sama dengan kutub utara magnetik bumi. melalui perhitungan posisi
simetris dimana dipol magnetik memotong permukaan bumi, letak kutub utara bumi
adalah 79,7° N, 71,8° W dan 79,7° S; 108,2° E untuk kutub selatan (Lowrie, 2007).
13
Gambar 2.5 Medan Magnet Bumi
Medan magnet bumi tergolong lemah, Intensitas maksimum ketika
mencapai dekat dengan kutub magnet sekitar 6 × 10−5 T. Instrumen modern untuk
menghitung medan magnet disebut dengan magnetometer memiliki sensitifitas
sebesar 10−9 T, satuan ini disebut nanotesla (nT) dan telah diadopsi dalam
geofisika sebagai intensitas medan magnet bumi. Sebagian besar survei geomagnet
dilakukan sampai tahun 1970 an menggunakan sistem satuan c.g.s, dimana medan
magnet B dihitung dalam satuan Gauss, setara dengan 10−4 T. Satuan eksplorasi
geofisika kemudian menjadi 10−5 𝐺𝑎𝑢𝑠𝑠, disebut sebagai Gamma (𝛾). Dengan
demikian satuan tersebut sama dengan 10−9 T atau nanotesla (nT).
Medan magnet bumi merupakan vektor yang dapat digambarkan pada
permukaan bumi dengan tiga komponen ortogonalnya atau komponen magnet X
(menunjuk kearah utara geografis), Komponen Y (menunjuk kearah timur) dan
komponen Z (arah vertikal kebawah). Dua komponen magnetik X dan Y dapat
digabungkan dapat menghasilkan komponen intensitas medan magnetik H dengan
H = √X2 + Y2, yang sejajar dengan arah jarum kompas. Dengan menambahkan
komponen vertikal Z, maka medan magnet total F diperoleh F = √X2 + Y2 + Z2.
Deklinasi D didefinisikan sebagai sudut antara H dengan utara geografis dan
inklinasi sebagai sudut antara budang horizontal bumi dengan vektor medan F
(Glaßmeier, 2002). Vektor magnetik dapat digambarkan sebagai komponen
14
komponen kartesian paralel terhadap tiga sumbu ortogonal. Elemen medan magnet
bumi dapat diambil dari komponen kearah utara dan timur geografis bumi serta
vertikal kearah bawah. Alternatifnya, elemen geomagnet dapat juga digambarkan
dalam koordinat bola. Besar vektor magnet bisa didapatkan dari kuat medan magnet
F, dengan deklinasi sebagai sudut antara kutub utara magnetik dan utara geografis
dan Inklinasi sebagai sudut dari arah vektor magnet dibawah garis horizontal.
Gambar 2.6 Elemen Magnet Bumi
Bentuk kartesian (X, Y, Z) dan koordinat bola (F, D, I) dalam elemen
geomagnet dapat saling berkaitan dengan persamaan :
X = FcosIcosD ; Y = FcosIsinD ; Z = FsinI
D = acrtan (X
Y) ; I = arctan (
Z
√X2+Y2) (2.1)
Karena letaknya yang berbeda terdapat perbedaan antara arah utara magnet
dan geografi yang disebut sebagai deklinasi. Arah polarisasi benda magnet akan
ditentukan oleh nilai inklinasi dimana benda tersebut diletakkan. Dalam ilmu
geofisika makna utara dan selatan biasa digunakan untuk mendeskripsikan
perbedaan polaritas positif dan negatif, namun para geofisikawan beranggapan
bahwa kutub utara dan selatan magnetik adalah positif. Medan magnet utama bumi
15
berasal dari arus listrik yang beredar dilapisan inti luar, namun sebagian besar dapat
dimodelkan sebagai sumber dipol dipusat bumi. salah satu komponen utama magnet
bumi adalah dipol magnet. Dipol tidak selaras dengan poros rotasi bumi karenanya
kutub magnetik menyimpang dari kutub geografis. Variasi dengan garis lintang dari
besar dan arah yang ideal dari bidang dipol sejajar sepanjang sumbu putar bumi.
Dekat garis ekuator, sudut kemiringan berubah hampir dua kali lebih cepat dari
sudut lintang seperti gambar dibawah ini (Milsom, 2003):
Gambar 2.7 Variasi Intensitas, kemiringan dan gradien sepanjang poros bumi
2.4.1 International Geomagnetic Reference Field (IGRF)
International Geomagnetic Reference Field (IGRF) atau referensi medan
magnet bumi internasional merupakan kesepakatan internasional dan secara umum
menggunakan model matematika dari medan magnet internal bumi. IGRF
dirancang untuk memberikan persamaan yang mudah diakses, pada bagian berskala
besar medan magnet bumi berawal dari bawah permukaan bumi. Sebagian besar
medan ini didominasi oleh arus listrik dari pergerakan cairan inti bumi. Fluktuasi
medan magnet yang cepat disebabkan karena variasi sistem arus listrik di lapisan
magnetosfer dan ionosfer. Pada medan magnet lemah karena batuan yang
dimagnetisasi tidak termasuk kedalam IGRF (Susan, 2014). Variasi medan magnet
utama bumi terhadap garis lintang, bujur dan waktu dapat dijelaskan dengan
pendekatan eksperimen, yang didefinisikan oleh 120 koefisien harmonik sferis ke
urutan n = 10 Panjang gelombang paling pendek adalah sekitar 4000 km. IGRF
16
menyediakan Representasi yang masuk akal dari wilayah regional aktual di daerah
yang disurvei dengan baik, dimana IGRF dapat digunakan untuk menghitung
koreksi regional, namun perbedaannya sebanyak 250 nT dapat terjadi di daerah
dimana sedikit informasi tersedia pada saat perumusan.
Mayoritas pengguna IGRF saat ini terdiri dari ahli geofisika dengan fokus
penelitian pada interpretasi geologi survei magnetik regional dan lembaga
penelitian pemerintah yang berfokus pada riset medan magnet bumi. Karena
perubahan sekuler jangka panjang tidak dapat diprediksi kecuali oleh ekstrapolasi
dari observasi masa lalu, IGRF diperbaharui setiap lima tahun sekali. Pembaharuan
berkala ini berdasarkan pengamatan di observatorium dan juga direvisi secara
retrospektif untuk memberikan model definitif (DGRF). Koreksi IGRF sangat
penting Ketika survei udara atau kelautan yang dilakukan berbulan-bulan atau
bahkan bertahun-tahun. Secara terpisah IGRF dapat dibandingkan atau
dikombinasikan. Pada prakteknya IGRF sering digunakan menjadi acuan dalam
survey geomagnet dalam mencari distribusi anomali pada kegiatan ekplorasi.
2.4.2 Variasi diurnal dan badai magnetik
Medan magnet bumi juga bervariasi karena perubahan kekuatan dan arah
arus yang beredar di lapisan ionosfer. Dalam pola Solarquite (Sq) normal, medan
magnet hampir konstan pada malam hari tapi menurun antara fajar dan sekitar pukul
11 pagi, meningkat lagi sampai sekitar pukul 4 sore, dan kemudian perlahan – lahan
menurun pada tengah malam, seperti pada gambar dibawah ini :
Gambar 2.8 variasi medan magnet pada lintang pertengaham
17
Kurva diurnal cenderung berhubungan langsung dengan waktu matahari
lokal namun perbedaan amplitudo bisa lebih dari 20 persen karena perbedaan
konduktivitas kerak bumi (Milsom, 2003).
Molekul terionisasi dalam ionosfer melepaskan elektron kuat, secara
horizontal dan membentuk cincin arus listrik. Bentuk ini sebagai sumber medan
magnetik luar yang terdeteksi pada permukaan bumi. Ionisasi paling kuat terjadi
disisi bumi pada siang hari. Dimana lapisan ekstra berkembang, matahari juga
menyebabkan pasang surut atmosfer, sebagian karena gaya tarik gravitasi tapi
terutama disebabkan karena sisi yang menghadap matahari memanas selama siang
hari. Gerakan partikel bermuatan melalui medan magnet bumi menghasilkan medan
listrik, menurut hukum lorentz dimana menggerakkan arus listrik di ionosfer,
khususnya komponen horizontal dari kecepatan partikel berinteraksi dengan
komponen medan magnet vertikal sehingga menghasilkan loop arus listrik
horizontal di ionosfer. Arus ini yang menyebabkan medan magnet di permukaan
bumi. Saat ini bumi berputar dibawah ionosfer teramati intensitas medan
geomagnetik berfluktuasi dengan disaran 10 – 30 nT pada permukaan bumi dalam
periode satu hari.
Gambar 2.9 Perbandingan medan magnet pada siang dan malam hari
Perubahan intensitas medan geomagnetik yang bergantung pada waktu
disebut sebagai variasi diurnal (variasi harian), besarnya variasi harian bergantung
pada garis lintang pengamatannya karena sangat mempengaruhi keakuratan
18
pengukuran medan magnet selama survei berlangsung, variasi ini harus
dikompensasikan dengan mengoreksi pengukuran medan magnet dilapangan.
Berikut ini merupakan gambaran dari aktifitas matahari yang berpengaruh
pada medan magnet bumi :
Gambar 2.10 Pengaruh angin matahari terhadap magnet bumi
Kejadian badai matahari Geomagnet berhubungan dengan fenomena yang
timbul di matahari terutama pada saat matahari aktif, yaitu berupa lontaran massa
korona (Coronal Mass Ejection – CMA) yang menyebabkan gangguan terhadap
angin matahari dan berakibat pada peningkatan aktivitas medan magnet bumi
melalui kopling angin matahari – magnetosfer – ionosfer yang akan memicu
terjadinya badai geomagnet. Medan magnet bumi diangkasa telah diukur dari satelit
dan pesawat ruang angkasa. Medan magnet eksternal cukup rumit, seperti gambar
diatas dapat dilihat bahwa sebagian besar sangat dipengaruhi oleh angin matahari,
aliran pertikel bermuatan listrik (terutama terdiri dari elektron, proton dan inti
helium) yang terus menerus dipancarkan oleh matahari. Angin matahari adalah
plasma, hal ini adalah istilah fisika untuk sebuah gas yang terionisasi dari partikel
dengan kepadatan rendah yang terbentuk hampir serupa dengan konsentrasi ion
yang dibebankan. Jarak bumi dari matahari (1 AU) dengan kerapatan angin
matahari sebesar 7 ion per cm3 dan menghasilkan medan magnet sekitar 6 nT.
Angin matahari berinteraksi dengan medan magnet bumi membentuk suatu daerah
disebut magnetosfer. Pada jarak lebih dari beberapa radii interaksi sangat
19
mengubah medan magnet dari dipole sederhana. Kecepatan relatif angin matahari
relatif terhadap bumi sekitar 450 kms−1. Pada jarak yang sangat jauh disisi siang
hari angin matahari supersonik bertabrakan dengan bagian atmosfer yang tipis. Ini
menghasilkan sebuah efek yang mirip dengan gelombang kejut didepan sebuah
pesawat supersonik.
Aktifitas matahari berubah secara berkala dengan 11 tahun siklus bintik
matahari dan flare matahari. Emisi dari radiasi yang terkait dengan fenomena
matahari ini meningkatkan arus ionosfer, secara cepat ini menimbulkan anomali
medan magnetik yang kuat atau disebut badai magnetik dengan amplitudo
mencapai 1000 nT di permikaan bumi. Gangguan ionosfer juga menganggu
transmisi gelombang pendek ke glombang radio. Survei magnetik harus dihentikan
sementara ketika badai magnetik sedang berlangsung, badai ini dapat berlangsung
selama berjam – jam atau hari, tergantung dari lamanya aktifitas matahari.
2.4.4 Pengaruh Geologi
Medan magnet bumi secara sederhana dapat digambarkan sebagai medan
magnet yang ditimbulkan oleh batang magnet raksasa yang terletak di dalam inti
bumi, namun tidak berhimpit dengan garis utara – selatan geografis Bumi.
Sedangkan kuat medan magnet sebagian besar berasal dari dalam bumi sendiri
(98%) atau medan magnet dalam (internal field), sedangkan sisanya (2%)
ditimbulkan oleh induksi magnetik batuan di kerak bumi maupun dari luar angkasa.
Pada dasarnya medan magnet internal berasal dari inti bumi (innercore) dan kerak
bumi (Alfhareza, 2014).
Nilai Curie untuk semua bahan magnetik secara geologis ada dikisaran
500 – 600°C. Suhu itu tercapai normalnya dibagian bawah permukaan kerak
benua, namun juga dibawah lapisan moho di dasar lautan. Lapisan mantel atas
adalah bagian magnetik lemah, sehingga basis efektif sumber magnet lokal adalah
isoterm Curie dibawah benua dan moho dibawah lautan. Deposit magnetit besar
dapat menghasilkan medan magnet sebanyak 200.000 nT. Anomali magnetik
memiliki bagian positif dan negatif. Dalam kasus ekstrim arah magnetometer
bahkan dapat merekam medan magnet negatif.
20
Anomali dari ukuran ini tidaklah biasa, namun tanggul basalt dan arus
serta beberapa intrusi dasar yang lebih besar dapat menghasilkan medan magnet
ribuan atau bahkan puluhan ribu nanotesla. Medan magnet anomali lebih dari 1000
nT jarang sekali terjadi, bahkan di area ruang bawah tanah kristal yang Outcropping
sekalipun. Batuan sedimen umumnya menghasilkan perubahan kurang dari 10 nT,
seperti halnya perubahan magnetisasi tanah dalam arkeologi dibeberapa daerah
tropis, medan magnett puluhan nanotesla diproduksi oleh Maghemite yang
terbentuk sebagai pertumbuhan nodular pada laterit. Nodulnya mungkin muncul
untuk membentuk kerikil besi yang menimbulkan tingkat gangguan yang tinggi
dalam survey tanah.
2.5. Teori Metode Geomagnet
Metode magnetik merupakan salah satu metode geofisika untuk mengukur
variasi medan magnetik di permukaan bumi yang disebabkan adanya variasi
distribusi benda termagnetisasi dibawah permukaan bumi, sehingga meningkatakan
munculnya medan magnet bumi yang tidak homogen atau disebut anomali
magnetik. Variasi intensitas medan magnetik yan terukur kemudian ditafsirkan
dalam bentuk distribusi bahan magnetik dibawah permukaan, yang kemudian
dijasikan dasar bagi pendugaan keadaan geologi yang mungkin dalam aplikasinya,
metode magnetik mempertimbangkan variasi arah dan besar vektor magnetisasi.
Pengukuran intensitas medan magnetik bisa dilakukan melalui darat, laut maupun
udara. Metode magnetik sering digunakan dalam eksplorasi pendahuluan minyak
bumi, panas bumi, dan batuan mineral serta dapat diterapkan pada propeksi
pencarian benda – benda arkeologi (Fristy, 2012).
2.5.1 Gaya Magnetik
Dasar teori dari metode magnetik adalah gaya coulomb antara dua kutub
magnet 𝑚1𝑑𝑎𝑛 𝑚2 (e.m.u) yang berjarak r (m) dalam bentuk berikut :
�� =𝑚1𝑚2
𝜇0𝑟2 𝑟 (2.1)
21
Dimana �� adalah gaya yang bekerja diantara dua magnet dengan kuat medan
magnet 𝑚1𝑑𝑎𝑛 𝑚2. 𝜇 adalah permeabilitas suatu medium dengan satuan Henry per
meter (𝐻𝑚−1). Dalam medium hampa permeabilitas mutlak sama dengan 𝜇0 yang
nilainya 4𝜋×10−7 𝐻𝑚−1. Konstanta 𝜇0 adalah permeabilitas untuk ruang hampa
tidak berdimensi.
2.5.2 Kuat Medan Magnet
Kuat medan magnet (𝐻) pada suatu titik yang berjarak r dan
𝑚1didefinisikan sebagai gaya per satuan kuat kutub magnet, dapat dituliskan
sebagai berikut :
�� = ��
𝑚2=
𝑚1
𝜇0𝑟2 𝑟 (2.2)
2.5.3 Momen Magnetik
Dipol magnetik dapat dibayangkan sebagai dua kutub magnet dengan kuat
+m dan –m terpisah pada jarak 𝑙. Momen dipol magnetik dapat didefinisikan
sebagai berikut ;
�� = 𝑚𝑙𝑟 (2.3)
Gambar 2.11. (a) orientasi momen dipol nonmagnet dan (b) benda magnet
𝑟 adalah arah vektor satuan 𝑟 dari kedua kutub.
2.5.4 Intensitas Magnetik
Suatu benda magnetik yang ditempatkan pada suatu medan magnet dengan
kuat medan B , maka akan mengalami magnetisasi karena induksi. Magnetisasi
yang diukur dapat dinyatakan dalam persamaan ;
𝐼 =��
𝑉 . 𝐹 (2.4)
Satuan magnetisasi dalam cgs adalah gauss dan dalam SI adalah A/𝑚.
22
2.5.5 Suseptibilitas Kemagnetan
Derajat suatu benda magnetik untuk mampu termagnetisasi ditentukan
oleh suseptibilitas magnetik benda tersebut. Berikut ini nilai suseptibilitas dari
beberapa batuan, diantaranya :
Gambar 2.12 Suseptibilitas magnetik dari beberapa jenis batuan
nilai suseptibilitas magnet yang ditunjukkan oleh persamaan:
�� = 𝑘�� (2.5)
Dengan �� adalah intensitas magnet dalam A/m, k adalah nilai suseptibilitas suatu
bahan dan tidak memiliki dimensi serta adalah kuat medan magnet dalam A/m.
Nilai k adalah parameter dasar yang digunakan dalam metode magnet. Nilai
suseptibilitas batuan semakin besar jika dalam batuan tersebut dijumpai banyak
mineral yang bersifat magnet. Besaran suseptibilitas adalah parameter dasar yang
dipergunakan dalam prospek magnetik, dimana semakin besar suseptibilitas batuan
maka semakin banyak dijumpai mineral yang bersifat magnetik (Sugiyo, 2015).
Meskipun ada sebuah variasi terbesar pada harga k. Pada sebuah batuan khusus dan
tipe yang berbeda, batuan sedimen merupakan jenis batuan yang memiliki nilai rata
– rata suseptibilitas terkecil dan batuan beku meiliki nilai tertinggi. Suseptibilitas
tergantung dari jumlah mineral ferromagnetik yang ada, umumnya magnetik
maupun kadang – kadang ilmenit dan pirotit (Syirojudin, 2010).
23
2.5.6 Induksi Magnetik
Flux magnetik B merupakan nilai dari gaya magnetik yang dihasilkan oleh
medan magnet dengan satuan Weber. Kerapatan Fluks Magnet atau induksi magnet
adalah nilai dari garis gaya persatuan luas, satuannya Weber/𝑚2 atau Tesla.
Sebelumnya kerapatan Fluks magnetik atau induksi magnetik termasuk vektor
dengan fluks magnetik dapat ditulis sebagai berikut :
𝜙 = ∫ ��.𝑠
��. 𝑑𝑠 (2.6)
Suatu bahan magnet yang diletakkan dalam medan magnet luar �� akan
menghasilkan medan tersendiri 𝐻′ yang meningkatkan nilai total medan magnet
bahan tersebut. Induksi medan magnet didefinisikan sebagai medan magnet total
bahan yang dapat ditulis sebagai :
�� = �� + 𝐻′ (2.7)
dimana satuan ��, �� dan 𝐻′ dianggap sama dalam sistem satuan cgs.
Hubungan medan sekunder 𝐻′ dengan intensitas magnet adalah:
𝐻′ = 4𝜋𝐼 (2.8)
Sehingga :
�� = (1 + 4𝜋𝑘) �� (2.9)
Konstanta 1+4πk sama dengan permeabilitas magnet (μ) yang juga merupakan
perbandingan antara �� dan �� sehingga dapat ditulis sebagai:
�� = 𝜇�� (2.10)
Satuan B dalam emu adalah gauss, sedangkan dalam geofisika eksplorasi dipakai
satuan gamma (g) dengan 1 g = 10−5gauss = 1 nT.
2.5.7 Hukum Biot-Savart
Elemen medan magnet dB dihasilkan oleh elemen vektor arus I ds dari
persamaan hukum Biot – Savart. Medan magnet dapat dihasilkan dari suatu muatan
listrik q yang bergerak dengan kecepatan v. Medan magnet yang dihasilkan pada
jarak r dari muatan bergerak q sebesar:
24
𝐵 =𝜇0𝑞(𝑉×��)
4𝜋 𝑟2 (2.11)
Kemudian r merupakan jarak dari muatan terhadap titik medan magnet
diukur dan r adalah vektor satuan dengan arah tegak lurus permukaan yang dibentuk
perkalian vektor v dan r. Arah dari garis – garis gaya magnet ditentukan dengan
kaidah tangan kanan. Sebuah kawat apabila dialiri oleh arus listrik akan
menghasilkan medan magnet yang Garis – garis gayanya berupa lingkaran yang
berada di sekitar kawat tersebut. Titik A dengan P didefinisikan dengan a, yang
merupakan jarak suatu titik dengan kawat berarus. Persamaan ini dikenal sebagai
hukum Biot – Savart. Salah satu contoh penggunaan paling sederhana adalah pada
kawat lurus :
Gambar 2.13 Kawat arus menimbulkan medan magnet
Pada gambar diatas jarak antara titik A dengan P merupakan jarak tegak
lurus antara kawat dengan titik pengamatan. Kemudian kita bagi prosesnya pada
kondisi kawat BA sebagai salah satu kondisi dimana terdapat jarak antara titik
pengamatan P dengan kawat arus di titik tertentu, pada kasus ini didefinisikan
dengan vektor r. Setelah itu bentuk model magnetnya menjadi :
25
Gambar 2.14 Model magnet Biot – Savart
Kemudian pada gambar diatas ini 𝑠𝑖𝑛 θ = cos 𝛼. Untuk kawat berarus
elemen arus I dl dimasukkan untuk mengganti qv, sehingga diperoleh :
∫ 𝑑𝐵 = ∫μ0I
4π
dl×r
r2 (2.12)
B𝑃 =μ0I
4π ∫
dl sin θ
r2 (2.13)
Subtitusi nilai 𝑠𝑖𝑛 θ
𝑠𝑖𝑛 θ =rd𝛼
𝑑𝑙 (2.14)
B𝑃 =μ0I
4π ∫
dl
r2
𝑟𝑑𝛼
𝑑𝑙 (2.15)
B𝑃 =μ0I
4π ∫
𝑑𝛼
𝑟 (2.16)
Subtitusi nilai r dengan cos 𝛼 =𝑎
𝑟
B𝑃 =μ0I
4π ∫
cos𝛼 𝑑𝛼
𝑎 (2.17)
B𝑃 =μ0I
4π a∫ cos𝛼 𝑑𝛼
90
0 (2.18)
B𝑃 =μ0I
4π a sin𝛼|0
90 (2.19)
Besar medan magnet yang dihasilkan oleh setengah kawat yang sangat panjang BA,
maka batas 𝛼 terkecil adalah 𝛼 = 0 dan terbesar 𝛼 = 90 adalah :
26
B𝑃 =μ0I
4π a (2.20)
Jika dianggap panjang kawat tak – terhingga, maka dengan cara ang sama
kawat AC pun akan menghasilkan medan magnet yang sama dititik P, oleh sebab
itu untuk menghitung besar medan magnet seluruh BAC adalah :
B𝑃 =μ0I
2π a (2.21)
Pada prinsipnya penyelesaian kasus medan magnet akibat kawat lurus
berarus I yang panjangnya berhingga ini sama dengan kasus kawat tak berhingga.
Besar medan magnet dititik P apabila kawat tidak sangat panjang seperti :
Gambar 2.15 Model magnet Biot – Savart pada kawat panjang terhingga
(Dirgahadipta, 2016)
Maka besar medan magnet pada titik P adalah :
B𝑃 =μ0I
4π a(cos𝜃 + 𝑐𝑜𝑠𝜑) (2.22)
Arus yang disuntikkan oleh gardu induk melalui feeding line menuju kereta
adalah 𝐽1. Dengan menggunakan aturan tangan kanan sistem koordinat kartesian
xyz dimana sumbu x paralel terhadap loop dengan gardu listrik dan kereta yang
berada pada masing – masing x = 0 dan x = L serta sumbu z ke arah bawah.
27
Gambar 2.16 Model arah arus 𝐽1
Pada kondisi ideal, arus awal seharusnya mengalir kembali dari kereta
menuju gardu melalui rel, yaitu dari x = L menuju x = 0 pada z = 0 seperti pada
loop persegi 𝐽1 pada gambar diatas. pada prakteknya rel kereta dengan arusnya
digambarkan dengan model sebagai berikut :
Gambar 2.17 Loop persegi arus kebocoran ke bumi
Kita asumsikan bahwa arus bocor tersebut konstan (= j dx) sepanjang rel kereta.
Dengan satuan arus bocor densitas persatuan unit panjang (= j)
𝑗𝑟𝑎𝑖𝑙(𝑥) = 𝐽1 − ∫ 𝑗 𝑑𝑥 = 𝐽1 − 𝑗(𝐿 − 𝑥)𝐿
𝑥 (2.23)
Penjelasan pada komponen 𝑗(𝐿 − 𝑥) merepresentasikan penurunan 𝐽1 akibat
adanya kebocoran. Total arus bocor antara 𝑥 = 𝐿 dan 𝑥 = 0 dinotasikan dengan 𝑗0,
sama dengan 𝐽(0) = 𝑗𝐿, maka 𝑗 = 𝐽0/𝐿. Untuk menghitung medan magnet dititik
(x,y) pada permukaan tanah (z = 0), kita harus menambahkan kontribusi dari loop
arus “kebocoran” 𝑗 𝑑𝑥 = 𝐽0𝑑𝑥/𝐿 pada medan magnet yang dihasilkan dari loop
total tersebut (pirjola, 2007).
28
2.6 Instrumen Geomagnet
torsi awal magnetometer pada awalnya menggunakan jarum kompas yang
dipasang pada Sumbu horizontal (jarum dipol) untuk mengukur medan magnet
vertikal. Metode ini digunakan sampai sekitar 1960, sampai mereka mulai
menggantikannya dengan fluxgate, Proton Precission dan Alkali Vapour
Magnetometers. Instrumen dari ketiga jenis ini sekarang dipasarkan dengan data
logger built-in dan sering dapat diatur untuk merekam secara otomatis pada interval
waktu tetap di Base Station. Ketiganya bisa dipakai sendiri atau secara bersamaan
sebagai gradiometer, meskipun kemudian perawatan harus dilakukan dengan
Instrumen presisi untuk memastikan bahwa medan polarisasi dari satu sensor tidak
Mempengaruhi pengukuran lain (Milsom, 2003).
2.6.1 Fluxgate Magnetometer LEMI – 018
Magnetometer LEMI – 018 untuk pengukuran yang tepat dalam menghitung
medan magnet bumi dan variasinya di laboratorium maupun akuisisi lapangan serta
pada pengamatan geomagnet yang diproduksi berdasarkan sensor flux – gate, ketiga
komponennya yang diimplementasikan dalam bagian yang sama. Alat Terdiri dari
dua unit sensor dengan dukungan yang dapat diatur atau ditangguhkan dan unit
elektronika yang keduanya dapat dihubungkan oleh kabel. Unit elektronika ini
memungkinkan operasi akuisisi otomatis, pemrosesan dan penyimpanan data
medan magnet dan variasinya dikartu FLASH yang tertanam, serta fitur Transmisi
ke pengguna eksternal melalui tampilan RS232 (RS – 422). Dilengkapi dengan
Penerima GPS (Global Positioning System) yang dapat menyediakan sinkronisasi
satelit Terhadap waktu dan koordinat dari lokasi magnetometer. Hal ini
memungkinkan pengorganisasian operasi sinkron dari satu set magnetometer yang
dipasang di daerah pengamatan. Volume besar dari memori internal yang tidak
mudah menguap memungkinkan untuk perekaman data dan konsumsi daya yang
kecil untuk penggunaan magnetometer pada pengukuran jangka panjang dalam
kondisi dipermukaan tanah (KJT Enterprises, 2017).
29
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Tempat Penelitian
Penelitian Tugas akhir dengan judul “Analisa Gangguan Medan Magnet
Kereta Api Listrik Terhadap Pengamatan Geomagnet” akan dilakukan di Stasiun
Geofisika Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG) Klas 1
Tangerang Lokasinya berada di Jl. Meteorologi no. 5 Tanah tinggi Tangerang.
dengan koordinat 06° 10′18" LS dan 106° 38′46" BT dan stasiun kereta api listrik
dari stasiun Tangerang sampai stasiun Duri. jarak antara sensor magnetik dengan
stasiun kereta cukup dekat ±340 meter.
3.2. Tahapan Penelitian
Penelitian tugas akhir ini memiliki beberapa tahapan dalam pengambilan data
sampai interpretasi diantaranya :
A. Studi Pustaka
Mempelajari dan memahami data sekunder dari buku dan penelitian
sebelumnya merupakan informasi paling utama dalam sebuah penelitian.
Sumber yang didapatkan harus valid dan dapat dipertanggung jawabkan, oleh
sebab itu sumber referensi penelitian ini berasal dari buku, jurnal ilmiah dan
penelitian skripsi.
B. Akuisisi data
Pengambilan data langsung di lapangan untuk memperoleh data primer
mengenai nilai magnetik bumi saat terjadinya gangguan
C. Pengolahan data
Data hasil dari akuisisi akan diolah dalam bentuk pemisahan antara nilai
geomagnetik dan gangguan atau noise ketika kereta api melintas.
D. Interpretasi data
setelah pengolahan data maka hasilnya akan diinterpretasikan dalam bentuk
grafik dan atau pemetaan gangguan dari nilai magnetik tersebut
30
E. Presentasi dan Evaluasi
Hasil akhir dari penelitian ini adalah berupa perbandingan antara nilai
gangguan dari anomali lokal yang di sebabkan oleh aktivitas kereta api listrik
dari perhitungan filter noise dan data lapangan.
3.3. Bagan Alir Penelitian
Penelitian ini memiliki beberapa proses, berikut merupakan Diagram alir dari
penelitian tugas akhir ini :
Gambar 3.1 Bagan Alir Penelitian
Studi Literatur
Identifikasi Masalah
Observasi Posisi Stasiun
Kereta Api Listrik
Pengambilan Data
Pengolahan Data
Magnetik
Interpretasi
Selesai
1. Realtime Medan magnet X, Y, Z
2. Titik Koordinat kereta interval 5 detik
1. Microsoft Excel
2. Matlab
1. Grafik Medan Magnet
Terhadap Waktu
2. Grafik Medan Magnet
Terhadap Posisi Kereta
3. Grafik Medan Magnet
Terhadap Stasiun Kereta
4. Perhitungan Teoritis
31
3.4. Waktu dan Tempat
Penelitian skripsi ini akan dilaksanakan pada :
Waktu : 07 Juni 2017 – Selesai
Judul : “Analisa Gangguan Medan Magnet Kereta Api Listrik Terhadap
Pengamatan Geomagnet ”
Tempat : Badan Metorologi Klimatologi dan Geofisika (Stasiun Geofisika
klas 1 Tangerang)
3.5. Alat dan Bahan
Penelitian tugas akhir ini membutuhkan beberapa peralatan pendukung dalam
menunjang terlaksananya pengamatan medan magnet diantaranya :
A. Fluxgate Magnetometer LEMI-018
Gambar 3.2 LEMI-018
B. GPS (Global Positioning System)
GPS (Global Positioning System) adalah sistem satelit navigasi dan
penentuan posisi. GPS ini memiliki fungsi untuk menentukan suatu posisi
berdasarkan 4 faktor yaitu latitude, longitude, altitude and time
Gambar 3.3 Global Positioning System
32
C. Stopwatch
Untuk mengukur waktu pemberhentian kereta di setiap interval lima detik
dan disetiap stasiun.
Gambar 3.4 Stopwatch
D. Worksheet
Untuk mencatat Real time, Lintang dan Bujur dan medan magnet dari
komponen X, Y, Z, H dan F total saat pengambilan data.
NO REAL
TIME LAT LONG
X
FIELD
Y
FIELD
Z
FIELD
H
FIELD
F
FIELD
1
2
3
4
5
Tabel 3.1 Worhsheet akuisisi
33
E. Software pengolahan data
Pengolahan data magnetik pada penelitian ini menggunakan beberapa software
diantaranya :
1. Microsoft Office (Exel).
Software ini digunakan untuk mengumpulkan data pengamatan selama satu hari
dalam bentuk Sheet kemudian dapat diolah dengan mencari nilai H dan F
2. MATLAB R16
Software MATLAB digunakan untuk mengetahui nilai gangguan magnetik dengan
cara memisahkan nilai magnetik dengan nilai gangguannya.
3.6. Pengolahan Data
Akuisisi pengambilan data dilakukan dari stasiun Tangerang sampai dengan
stasiun Duri pada pukul 13:55:00 WIB sampai 14:16:00 WIB. Tercatat sebanyak
1262 data, oleh sebab itu data tersebut diperkecil dengan interval 5 detik sehingga
total data menjadi 253 data. Akuisisi data yang di ambil berupa data pencatatan
waktu, kemuadian data titik koordinat selama rentang perubahan waktu selama lima
detik berupa titik lintang selatan dan bujur timur dan data sensor magnet yang
mencatat medan magnet komponen X, Y, dan Z. Penentuan data magnetik berupa
perhitungan data Intensitas magnetik dan nilai medan magnet total dapat dihitung
secara manual dengan menggunakan Ms. Excel dengan menentukan resultan
vektornya. Gangguan magnet akibat dari aktivitas kereta api listrik sangat
berpengaruh terhadap pengamatan magnet bumi, penelitian ini akan menunjukan
beberapa pengaruh tersebut dengan interpretasi data pengamatan. Interpretasi ini
akan menunjukan pengaruh medan magnet setiap perubahan jarak selama lima
detik. Data interpretasi ini akan menunjukan seberapa besar pengaruh jarak stasiun
kereta api listrik terhadap rumah sensor. Interpretasi data selanjutnya pengaruh
medan magnet selama satu hari pengamatan, data ini menunjukan pengaruh
aktivitas kereta api listrik terhadap pengamatan medan magnet pada tanggal 7 Juni
2017. Interpretasi data mengenai filter data gangguan magnet menggunakan metode
ARIMA (Auto Regressive Integrated Moving-Average) akan menunjukan seberapa
besar nilai gangguan magnet kereta api listrik tersebut.
34
3.6.1 Pengolahan Data Medan Magnet H dan F
Data mentah dari hasil pengamatan medan magnet pada penelitian ini yaitu waktu
dan medan magnet komponen X, Y, dan Z. Untuk mengetahui komponen H dan F
dengan menggunakan resultan vektor tersebut H = √X2 + Y2 seperti dibawah ini :
Gambar 3.5 Pengolahan data H
untuk mendapatkan nilai F yaitu dengan 𝐻 = √𝑋2 + 𝑌2 + 𝑍2 seperti dibawah ini :
Gambar 3.6 Pengolahan data F
Kemudian data tersebut dapat diolah kembali dengan menjadikan
semua komponen medan magnet dari X, Y, Z, H dan F menjadi bentuk
grafik dengan cara blok data→insert→chart.
3.6.2 Pengolahan data dengan MATLAB
Hasil pengamatan variasi medan magnet bumi akan tersimpan dalam bentuk
file .TXT kemudian data tersebut dapat di Smoothing menggunakan metode Auto
Regression Moving Average (ARIMA) pada software MATLAB. (Script
Terlampir).
35
BAB IV
PEMBAHASAN
4.1. Interpretasi Data
Penelitian ini menyajikan interpretasi data dalam bentuk pendekatan
Persamaan yang dijelaskan pada bagian sebelumnya dan memungkinkan
perhitungan medan magnet yang diciptakan oleh kereta api listrik yang berbeda
pengaruhnya pada setiap titik stasiun pemberhentian. Sebagian besar perhitungan
data dibuat menggunakan software Matlab dan Microsoft Excel. Pertimbangkan
kereta api listrik dari barat – timur lurus dengan jarak lebih dari 20 Km panjangnya.
Seperti model koordinat xy panjang lintasan rel kereta api listrik dibawah ini :
Gambar 4.1 Model koordinat panjang rel
Lintasan rel kereta terbentang dari barat menuju timur dan bergerak ke
arah utara dari stasiun Grogol menuju ke stasiun Duri. Selanjutnya diasumsikan
bahwa setiap kereta api listrik, secara independen diberi arus dari gardu induk
sebesar 1000 A (= J1) dengan kabel listrik sekitar 20 km dan 5 m tinggi rel menuju
kabel listrik. Perhatikan bahwa nilai 1000 A untuk arus J1 dapat dianggap sebagai
batas Maksimum. Model Arus kebocoran total nominal pada sistem ini dapat
diasumsikan sama dengan 20 A. Namun terkadang lebih dari 50% dari total arus
saat ini mungkin bocor ke tanah. Oleh karena itu, kita membahas komponen medan
magnet di lokasi tertentu sebagai fungsi arus bocor total. Model koordinat xy pada
tiga stasiun kereta api listrik terdekat dengan sensor magnet di stasiun pengamatan
36
geomagnet BMKG Tangerang dengan titik P sebagai sensor magnet. Berikut ini
adalah model koordinat xy tersebut :
Gambar 4.2 Model koordinat sensor magnet terhadap rel
Kita akan mempersempit penelitian ini sebagai model Biot – Savart
dengan kondisi titik acuan P terhadap kabel listrik terhingga antara stasiun
Tangerang dengan Stasiun Batu Ceper. Titik P merupakan acuan pengamatan
dengan jarak 340 meter dari rel kereta, kemudian jarak stasiun Tangerang sampai
dengan Batu Ceper sekitar 3615 meter. Kedua titik stasiun ini dipilih karena
merupakan salah satu gardu menyuplai listrik kereta ketika bergerak dari stasiun
Tagerang menuju stasiun Duri maupun sebaliknya.
Pada bagian pembahasan menunjukan pengaruh perubahan jarak kereta
api listrik terhadap sensor medan magnet bumi, pembahasan selanjutnya mengenai
grafik medan magnet dari titik stasiun kereta terhadap sensor magnetik dan
selanjutnya mengenai grafik pengamatan medan magnet selama satu hari penuh
pada pengamatan tanggal 7 Juni 2017 di Stasiun Geofisika BMKG Tangerang.
interpretasi data gangguan hasil Smoothing menggunakan matlab, pembahasan
selanjutnya membandingkan data gangguan magnet dengan hasil teoritis medan
magnet dari model Biot – savart. Berikut ini interpretasi data tersebut :
4.1.1 pengaruh Waktu Perjalanan
Berikut ini merupakan grafik pengaruh perubahan medan magnet bumi
pada pengamatan di stasiun geofisika BMKG Tangerang terhadap waktu perjalanan
dalam interval waktu 5 detik keberangkatan kereta dari stasiun Tangerang dimulai
pada pukul 13:55:00 WIB sampai menuju stasiun Duri pada pukul 14:16:00 WIB,
Grafik pengamatan tersebut diantaranya :
37
A. Pengamatan Komponen X
Gambar 4.3 Grafik komponen X pengaruh waktu
B. Pengamatan Komponen Y
Gambar 4.4 Grafik Komponen Y Pengaruh Waktu
38976,00
38978,00
38980,00
38982,00
38984,00
38986,00
13
:55
:00
13
:55
:55
13
:56
:50
13
:57
:45
13
:58
:40
13
:59
:35
14
:00
:30
14
:01
:25
14
:02
:20
14
:03
:15
14
:04
:10
14
:05
:05
14
:06
:00
14
:06
:55
14
:07
:50
14
:08
:45
14
:09
:40
14
:10
:35
14
:11
:30
14
:12
:25
14
:13
:20
14
:14
:15
14
:15
:10
Mag
net
ic F
ield
(n
T)
REALTIME (WIB)
X Field
410,00
412,00
414,00
416,00
418,00
420,00
422,00
13
:55
:00
13
:55
:55
13
:56
:50
13
:57
:45
13
:58
:40
13
:59
:35
14
:00
:30
14
:01
:25
14
:02
:20
14
:03
:15
14
:04
:10
14
:05
:05
14
:06
:00
14
:06
:55
14
:07
:50
14
:08
:45
14
:09
:40
14
:10
:35
14
:11
:30
14
:12
:25
14
:13
:20
14
:14
:15
14
:15
:10
Mag
net
ic F
ield
(n
T)
REALTIME (WIB)
Y field
38
C. Pengamatan Komponen Z
Grafik 4.5 Grafik Komponen Z Pengaruh Waktu
Hasil observasi nilai magnetik yang tercatat pada sensor magnet di Stasiun
Geofisika BMKG Klas 1 Tangerang pada saat kereta berangkat dari stasiun
Tangerang sampai dengan stasiun Duri. Interpretasi data pengamatan magnetik
dengan rentang waktu lima detik dapat dilihat pengaruh jarak kereta api listrik
terhadap sensor magnet cukup signifikan pada observasi yang telah dilakukan pada
komponen magnet X, Y, dan Z.
Komponen magnetik X dan Y merupakan komponen utara dan timur
geografis bumi, dari grafik magnetik dapat dilihat bahwa pada awal keberangkatan
nilai magnetik kereta api listrik cukup tinggi karena traksi awal membutuhkan
banyak arus listrik untuk menggerakkan kereta, karena setelah bergerak konsumsi
arus listrik otomatis berkurang. Adanya grafik penurunan nilai magnet disebabkan
karena adanya pengereman pada kereta api listrik untuk berhenti di setiap stasiun.
Pada observasi lapangan kereta api listrik jurusan Tangerang – Duri memiliki dua
lintasan sehingga pasti ada kesempatan kedua kereta saling berpapasan.
Pada penelitan ini dapat dilihat penggunaan arus maksimum terjadi ketika
kereta berpapasan dengan nilai magnetik maksimum pada komponen X sebesar
39985,47 nT. Pada komponen Y terjadi gangguan terhadap aktifitas kereta api
listrik, gangguan pada komponen ini terlihat jelas terjadi pada saat kereta api listrik
-22220,00-22218,00-22216,00-22214,00-22212,00-22210,00-22208,00-22206,00-22204,00
13
:55
:00
13
:55
:55
13
:56
:50
13
:57
:45
13
:58
:40
13
:59
:35
14
:00
:30
14
:01
:25
14
:02
:20
14
:03
:15
14
:04
:10
14
:05
:05
14
:06
:00
14
:06
:55
14
:07
:50
14
:08
:45
14
:09
:40
14
:10
:35
14
:11
:30
14
:12
:25
14
:13
:20
14
:14
:15
14
:15
:10
Man
etic
Fie
ld (
nT)
REALTIME (WIB)
Z Field
39
berangkat dari stasiun Tangerang menuju Duri kemudian berhenti di stasiun Tanah
Tinggi, karena sensor magnet BMKG berdekatan dengan stasiun tersebut.
Kemudian adanya kenaikan kembali di 14:08:30 WIB karena kereta api listrik dari
stasiun Duri menuju Tangerang sudah mendekati stasiun Tanah Tinggi.
pada komponen Z terlihat bahwa adanya kenaikan gangguan pada pukul
13:57:25 WIB sebesar -22209,71 nT dan kenaikan medan magnet kembali terjadi
pada pukul 14:09:10 WIB sebesar -22212,76 nT. kenaikan grafik pada awal
pengamatan disebabkan oleh penggunaan beban arus yang cukup besar untuk
menggerakan motor traksi. Dari grafik pengamatan komponen Z menjelaskan
bahwa pengaruh jarak sensor dengan kereta api listrik sangat berpengaruh karena
kedua titik maksimum pada grafik diatas terjadi karena aktifitas kereta api listrik
yang dekat dengan sensor magnet.
Pada pembahasan ini dapat kita analisa bahwa jarak antara kereta api listrik
terhadap sensor dan penggunaan arus traksi sangat berpengaruh pada pengamatan
magnet bumi. Komponen X dan Y sebagian besar dipengaruhi oleh lapisan ionsfer
bumi dan aktifitas magnetik matahari, namun gelombang elektromagnet yang
dihasilkan oleh aktifitas kereta api listrik juga dapat mempengaruhi pengamatan
magnetik. Pada komponen Z merupakan komponen vertikal ke bawah permukaan
bumi, gangguan pada komponen ini sebagian besar dipengaruhi oleh adanya arus
bocor ke bumi. Sistem kereta api listrik DC menyebabkan adanya arus bocor dari
aliran listrik atas maupun dari rel kereta api listrik tersebut.
Perjalanan kereta api listrik dari stasiun Tangerang sampai dengan stasiun
Duri berjarak sejauh lebih dari 20 kilometer. Terdapat sebelas stasiun
pemberhentian, pengamatan magnetik mencatat bahwa selama aktifitas kereta api
sensor magnet mendapat gangguan terbesar pada waktu dimana kereta api listrik
memiliki jarak terdekat dengan rumah sensor magnet. Terlihat jelas pada
pengamatan magnetik komponen Z, sehingga medan magnet yang bocor kebawah
permukaan bumi menjadi gangguan yang paling signifikan. Karena memang
dugaan induksi elektromagnet dari aktifitas kelistrikan pada rel kereta, sehingga
adanya kebocoran arus yang tidak diinginkan. Gangguan magnet juga dapat diteliti
dari perpindahan rangkaian kereta dari satu stasiun ke stasiun lainnya.
40
4.1.2 Pengaruh Medan Magnet terhadap Stasiun
Akuisisi data titik koordinat ketika kereta melaju dari stasiun Tangerang
menuju stasiun duri tercatat dilakukan dengan melewati sebelas stasiun dari awal
keberangkatan sampai pemberhentian terakhir. Berikut ini merupakan grafik
pengaruh stasiun kereta api listrik terhadap pengamatan medan magnet :
A. Pengaruh Terhadap Komponen X
Gambar 4.6 Grafik Komponen X Pengaruh Stasiun Kereta
B. Pengaruh Terhadap Komponen Y
Gambar 4.7 Grafik Komponen Y Pengaruh Stasiun Kereta
38977,0038978,0038979,0038980,0038981,0038982,0038983,0038984,0038985,0038986,00
MA
GN
ETIC
FIE
LD (
nT)
TRAIN STATION
X FIELD
412,00413,00414,00415,00416,00417,00418,00419,00420,00
MA
GN
ETIC
FIE
LD (
nT)
TRAIN STATION
Y FIELD
41
C. Pengaruh Terhadap Komponen Z
Gambar 4.8 Grafik Komponen Z Pengaruh Stasiun Kereta
Pada sebelas stasiun kereta api listrik terdapat enam stasiun yang menjadi
gardu yang berfungsi sebagai unit suplai listrik DC kereta diantaranya Stasiun Duri,
Stasiun Pesing, Stasiun Bojong Indah, Stasiun Kalideres, Stasiun Batu Ceper, dan
Stasiun Tangerang. Pada komponen X dapat kita lihat bahwa pengaruh magnetik
berada pada puncaknya pada saat kereta api listrik berada di stasiun Kalideres yaitu
sebesar 38985,18 nT. Kenaikan ini disebabkan oleh kereta api listrik dari arah
stasiun Tangerang menuju stasiun Duri berpapasan dengan kereta api listrik dari
arah Duri menuju stasiun Tangerang. Pengaruh nilai medan magnetik memiliki
perbedaan pengaruh diantara stasiun dengan gardu listrik dan non gardu listrik.
Pembahasan pada komponen Y dapat dijelaskan bahwa terdapat kenaikan
nilai magnetik pada saat kereta berada di stasiun Tanah Tinggi sebesar 416,54 nT
dan Batu Ceper sebesar 417,05 nT kemudian adanya kenaikan medan magnet
kembali ketika kereta berada di stasiun Taman Kota sebesar 418,80 nT dan Pesing
sebesar 418,73 nT. Hal ini disebabkan karena observasi dilakukan pada kereta
keberangkatan dari stasiun Tangerang menuju Duri. Nilai maksimum pada stasiun
Tanah Tinggi dan Batu Ceper disebabkan karena kedua stasiun tersebut berdekatan
dengan sensor magnet.
4.1.3 Pengaruh Medan Magnet Terhadap Waktu 24 Jam
-22220,00
-22218,00
-22216,00
-22214,00
-22212,00
-22210,00
-22208,00
-22206,00
MA
GN
ETIC
FIE
LD (
nT)
TRAIN STATION
Z FIELD
42
Pengamatan magnet bumi dilakukan dengan presisi per satuan waktu.
Berikut ini merupakan grafik pengamatan magnetik pada tanggal 7 Juni 2017
selama dua puluh empat jam, variasi magnetik pada komponen X, Y, dan Z
diantaranya :
Gambar 4.9 Grafik magnetik komponen X, Y, Z selama satu hari
Kemudian grafik variasi magnetik pada komponen H, F serta sudut Inklinasi dan
Deklinasi selama pengamatan magnetik sebagai berikut :
Gambar 4.10 Grafik magnetik komponen H, F, D, I selama satu hari
43
Bumi sebagai magnet raksasa sangat dipengaruhi oleh beberapa faktor
diantaranya aktifitas magnetik matahari dan anomali regional serta anomali
magnetik bawah permukaan bumi. Pengamatan aktifitas matahari seperti yang
dikutip pada spaceweather.com pada tanggal 7 Juni 2017 tercatat bahwa tidak
adanya bintik hitam atau Coronal Mass Ejection (CME) sehingga kemungkinan
besar efek gangguan dari observasi magnetik saat itu disebabkan oleh anomali
regional.
Pada grafik diatas dapat kita analisa bahwa aktifitas magnetik bumi
bersifat diurnal, karena untuk bagian muka bumi yang terkena matahari akan
terpapar gelombang elektromagnet sehingga nilai magnetik bumi pada siang hari
lebih besar daripada malam hari. waktu yang tercantum pada grafik diatas
merupakan waktu Greenwich sehingga untuk indonesia GMT +7 untuk waktu
indonesia bagian barat. Pada komponen X aktifitas magnetik bumi berada pada
puncaknya pada pukul 12.00 WIB – 13.00 WIB sedangkan untuk nilai magnetik
minimum terjadi pada pukul 23.00 WIB – 01.00 WIB, hal ini menguatkan bahwa
nilai maksimum pada komponen X sangat dipengaruhi oleh bagian muka bumi yang
terpapar sinar matahari.
Gangguan magnetik akibat dari aktifitas kereta api listrik dapat kita analisa
secara lebih spesifik dengan mempertimbangkan bahwa jam operasional kereta api
listrik DC dimulai pukul 05.00 WIB – 11.00 WIB. Berdasarkan grafik diatas
Gangguan medan magnet dimulai pada pukul 05.00 WIB dan berhenti pada pukul
00.00 WIB, sensor magnet masih terjadi gangguan satu jam setelah jam operasional
kereta api listrik dimatikan disebabkan karena ketika gardu listrik dimatikan tidak
seluruh arus listrik benar – benar mati pada rangkaian rel kereta maupun kabel.
Setelah gardu dimatikan masih ada induksi medan listrik dari rel dan kabel sehingga
masih tercatat oleh sensor magnet.
Pengamatan pada komponen H dan F memiliki perbedaan yang menarik,
kedua perbedaan ini menegaskan bahwa pengaruh terbesar pada gangguan
magnetik terjadi pada komponen bawah permukaan bumi yaitu komponen Z yang
sangat mempengaruhi komponen F sedangkan komponen X dan Y yang sangat
mempengaruhi komponen H tidak terjadi gangguan yang terlalu signifikan.
44
4.1.4 Ganggguan selama pengamatan
Data variasi medan magnet bumi kemudian akan di smoothing dengan
metode ARIMA menggunakan software MATLAB, kemudian untuk mengetahui
nilai gangguan magnet tersebut maka akan dicari selisih antara data variasi magnet
sebelum di smoothing dan data setelah di smoothing. Berikut ini grafik dari interval
gangguan variasi magnetik selama pengamatan pada tanggal 07 Juni 20017 dari
pukul 13:55:00 WIB sampai dengan 14:16:00 WIB :
A. Gangguan komponen X
Gambar 4.11 Grafik Gangguan komponen X
B. Gangguan Komponen Y
Gambar 4.12 Grafik Gangguan komponen Y
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
6:5
5:0
06
:55:4
46
:56:2
86
:57:1
26
:57:5
66
:58:4
06
:59:2
47
:00:0
87
:00:5
27
:01:3
67
:02:2
07
:03:0
47
:03:4
87
:04:3
27
:05:1
67
:06:0
07
:06:4
47
:07:2
87
:08:1
27
:08:5
67
:09:4
07
:10:2
47
:11:0
87
:11:5
27
:12:3
67
:13:2
07
:14:0
47
:14:4
87
:15:3
2
Mag
net
ic F
ield
(nT
)
Realtime (GMT +7)
Noise X Field
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
6:5
5:0
0
6:5
5:4
76
:56:3
4
6:5
7:2
16
:58:0
8
6:5
8:5
5
6:5
9:4
27
:00:2
97
:01:1
6
7:0
2:0
3
7:0
2:5
07
:03:3
77
:04:2
47
:05:1
1
7:0
5:5
87
:06:4
57
:07:3
27
:08:1
9
7:0
9:0
6
7:0
9:5
3
7:1
0:4
07
:11:2
7
7:1
2:1
47
:13:0
1
7:1
3:4
8
7:1
4:3
57
:15:2
2
Mag
net
ic F
ield
(nT
)
Realtime (GMT +7)
Noise Y Field
45
C. Gangguan komponen Z
Gambar 4.13 Grafik Gangguan komponen Z
D. Gangguan Komponen F
Gambar 4.14 Grafik Gangguan komponen F
Data variasi nilai magnetik pada saat pengamatan akan di Smoothing
dengan menggunakan metode ARIMA sehingga dapat diketahui nilai gangguan
magnet tersebut. Interval gangguan dari aktivitas kereta api listrik yang terpantau
oleh sensor magnet pada setiap komponen magnetik memiliki variasi gangguan
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
40,00
45,00
50,00
6:5
5:0
0
6:5
5:4
76
:56:3
4
6:5
7:2
16
:58:0
8
6:5
8:5
5
6:5
9:4
27
:00:2
97
:01:1
6
7:0
2:0
3
7:0
2:5
07
:03:3
77
:04:2
47
:05:1
1
7:0
5:5
87
:06:4
57
:07:3
27
:08:1
9
7:0
9:0
6
7:0
9:5
3
7:1
0:4
07
:11:2
7
7:1
2:1
47
:13:0
1
7:1
3:4
8
7:1
4:3
57
:15:2
2
Mag
net
ic F
ield
(nT
)
Realtime (GMT +7)
Noise Z Field
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
6:5
5:0
0
6:5
5:5
3
6:5
6:4
6
6:5
7:3
9
6:5
8:3
2
6:5
9:2
5
7:0
0:1
8
7:0
1:1
1
7:0
2:0
4
7:0
2:5
7
7:0
3:5
0
7:0
4:4
3
7:0
5:3
6
7:0
6:2
9
7:0
7:2
2
7:0
8:1
5
7:0
9:0
8
7:1
0:0
1
7:1
0:5
4
7:1
1:4
7
7:1
2:4
0
7:1
3:3
3
7:1
4:2
6
7:1
5:1
9
Mag
net
ic F
ield
(nT
)
Realtime (GMT +7
F
46
yang berbeda – beda, pada komponen X dan Y memiliki nilai gangguan maksimum
sebesar 15 nT dan 32 nT. Perbedaan gangguan ini kemungkinan besar disebabkan
karena kereta api listrik bergerak dari arah barat menuju timur sehingga komponen
Y yang merupakan komponen timur geografis bumi memiliki gangguan yang lebih
besar daripada komponen X yang merupakan komponen utara geografis bumi. Pada
grafik komponen Y juga dapat kita perhatikan bahwa nilai gangguan maksimum
dari pengamatan magnetik terjadi ketika kereta api listrik bergerak mendekati
sensor magnet.
Komponen medan magnet Z memiliki nilai gangguan maksimum sebesar
46,39 nT, Nilai ini merupakan gangguan terbesar dari seluruh komponen magnetik.
Perihal gangguan terbesar ini dapat dijelaskan bahwa adanya arus kebocoran ke
bumi yang cukup signifikan. Pada grafik komponen Z dapat diperhatikan bahwa
gangguan terbesar terjadi ketika rangkaian kereta api listrik bergerak mendekati
sensor magnet baik itu dari arah stasiun Tangerang ataupun sebaliknya. Kemudian
gangguan medan magnet total atau komponen F sebesar 27,75 nT. Kita dapat
beranggapan bahwa gangguan medan magnet komponen F ini mewakili ketiga
komponen lain.
4.2. Pembahasan Teoritis
Arus kebocoran ke bumi terjadi karena arus yang bocor melalui rel kereta
api listrik maupun dari motor traksi rangkaian kereta. arus kebocoran tersebut dapat
diilustrasikan dengan gambar berikut :
Gambar 4.15 Arus bocor dari rel ke bawah tanah (a) situasi sebenarnya. (b)
perkiraan teknisi kereta.
47
Perhatikan bahwa sistem koordinat xy di permukaan tanah dapat
didefinisikan dengan sistem gardu induk kereta listrik, jadi ketika medan magnet
diproduksi oleh beberapa kereta listik yang bergerak secara simultan, kita memiliki
banyak sistem koordinat xy yang berbeda – beda. Medan magnet yang dipancarkan
oleh motor traksi yang berada dibawah rangkaian kereta api listrik serta pantograf
yang berada diatas rangkaian seperti gambar berikut :
Gambar 4.16 Kebocoran arus dari motor traksi dan pantograf
Penelitian ini mengadopsi model dari Penelitian Risto Pirjola tahun 2007,
kita memperoleh rumus teoritis untuk menghitung medan magnet pada setiap titik
pengamatan karena kereta api DC tergantung pada faktor jumlah pasangan kereta
dengan gardu, lokasi mereka, Jenis Kereta, panjang dan tinggi arus feeder Kabel
dan arus feeder serta kebocorannya.
Arus listrik dari sistem kereta api DC menghasilkan medan listrik dan
magnet yang mengganggu pengamatan geomagnet dan penelitian elektromagnet
lainnya hingga jarak puluhan kilometer. Dengan menggunakan kalibrasi instrumen
yang tepat dan pengamatan variasi kecil medan magnet dengan sensor yang sensitif
jelas mendikte tingkat gangguan maksimum yang diizinkan yaitu sekitar
10−2 nT = 10 pT.
Hasil perhitungan teoritis menggunakan persamaan rumus Biot – Savart
dengan mengguanakan data arus bocor ketanah sebesar 20 A, kemudian interpretasi
dibagi menjadi dua bentuk grafik penurunan medan magnet terhadap jarak. Model
A merupakan penurunan medan magnet pengaruh jarak sensor terhadap rel kereta
api, dengan jarak antara sensor magnet dan rel kereta sejauh 340 meter. Kemudian
48
model B merupakan grafik penurunan medan magnet pengaruh jarak rangkaian
kereta api listrik terhadap sensor ketika disimulasikan bergerak dari stasiun menuju
titik tegak lurus dengan sensor magnet. Hasil perhitungan teoritis dari penurunan
medan magnet terhadap jarak dapat digambarkan seperti grafik dibawah ini :
Gambar 4.17 Medan Magnet pengaruh jarak sensor terhadap rel kereta
Gambar 4.18 Medan Magnet pengaruh jarak rangkaian kereta terhadap sensor
Grafik Biot – Savart A merupakan model perhitungan menggunakan
rumus Biot – Savart B𝑃 =μ0I
4π a(cos𝜃 + 𝑐𝑜𝑠𝜑), dengan arus sebesar 20 Ampere,
jarak sensor dari 0 – 1000 meter, dan 𝜇0 yang nilainya 4𝜋×10−7 𝐻𝑚−1. Kemudian
nilai cos𝜃 dan 𝑐𝑜𝑠𝜑 didapatkan dengan metode phytagoras dari segitiga sensor
magnet – stasiun batu Ceper – Stasiun Tangerang dengan prinsip posisi sensor
magnet yang berpindah – pindah secara kontinu. Kemudian grafik Biot – Savart B
menggunakan perhitungan yang sama dengan model A namun prinsipnya gerbong
kereta berpindah dari titik tegak lurus dari posisi sensor magnet pada jarak 340
-5,00E-08
5,00E-08
1,50E-07
2,50E-07
3,50E-07
4,50E-07
0 200 400 600 800 1000Med
an M
agnet
(T
)
Jarak (m)
Grafik Biot - Savart (A)
5,0000E-096,0000E-097,0000E-098,0000E-099,0000E-091,0000E-081,1000E-081,2000E-08
0 250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000
Med
an M
agnet
(nT
)
Jarak (m)
Grafik Biot - Savart (B)
49
meter sampai dengan jarak 2000 meter. Pada dasarnya arus balik akan mengalir
sepanjang rel kereta akan kembali ke gardu induk. Medan magnet yang dihasilkan
oleh arus dari babel feeder dan arus balik akan cenderung untuk menghasilkan area
gangguan yang terbatas pada rel kereta. Berdasarkan pada perhitungan
menggunakan Hukum Biot – savart, gambar diatas menunjukkan bahwa gangguan
magnetik dengan arus bocor 20 A memiliki gangguan sebesar 4 μT pada jarak titik
pengamatan sangat dekat dengan rel kereta. Nilai ini mendekati model gangguan
medan magnet kereta api listrik pada penelitian Risto Pirjola pada tahun 2007. Jarak
stasiun Geofisika BMKG Tangerang dengan rel kereta memiliki jarak 340 m, pada
jarak ini perhitungan nilai gangguan medan magnet sebesar 11,5 nT dan pada jarak
1 km gangguan medan magnet sekitar 3,5 nT. Medan magnet yang dihasilkan oleh
kereta api listrik banyak tergantung pada besarnya arus bocor, gangguan ini dapat
bervariasi dengan perubahan kualitas insulasi dan kondisi cuaca.
Model perhitungan Biot – savart B menggunakan metode phytagoras
dalam menentukan jarak antara sensor dengan gerbong kereta. Hasil perhitungan
medan magnet pada model B menjelaskan bahwa jarak terdekat kita anggap ketika
posisi rangkaian kereta tegak lurus dengan posisi sensor magnet. Pada kondisi ini
prediksi nilai gangguan medan magnet maksimum sebesar 11,76 nT dan nilai
minimum medan magnet sebesar 6,50 nT. Untuk nilai arus bocor yang berbeda-
beda serta parameter yang tidak diketahui lainnya yang terkait dengan kereta DC.
Perhitungannya bisa dilakukan dengan parameter input yang dikoreksi
menggunakan rumus teoritis yang disajikan dalam penelitian ini. Akhirnya, model
teoritis didasarkan pada asumsi bahwa konduktivitas dari bumi tidak memiliki
variasi – variasi lateral arus bocor didistribusikan secara simetris ditanah. Kasus ini
mungkin menjadi subjek penelitian dimasa yang akan datang, penting juga
diperhatikan bahwa sudut pandang teknologi pada aliran arus antar struktur logam.
Isu tambahan yang perlu dipertimbangkan lebih lanjut adalah fakta bahwa arus yang
menghidupkan kereta api listrik tidak sepenuhnya berasal dari listrik DC, kemudian
indikasi bahwa gangguan listrik bocor berupa pendaran gelombang elektromagnet,
ini berarti efek induksi di bumi dipengaruhi oleh bagian dari arus bocor tersebut
sehingga menimbulkan medan magnetik.
50
BAB V
PENUTUP
4.3. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian gangguan magnet kereta api listrik terhadap
magnet bumi, maka didapatkan beberapa kesimpulan diantaranya sebagai berikut :
1. Aktifitas kereta api listrik sangat menyebabkan gangguan diantaranya
gangguan medan magnet total maksimum tercatat sebesar 27,75 nT pada
pengamatan magnetik komponen F dan medan magnet total perhitungan
teoritis sebesar 11,5 nT
2. Aktivitas gangguan magnetik mengalami penurunan gangguan pada
pukul 23.00 WIB – 03.00 WIB
3. Gangguan terbesar medan magnet terjadi pada komponen magnet vertikal
akibat pengaruh arus bocor ke tanah
4.4. Saran
Dalam penelitian ini analisa gangguan elektromagnet dari jalur kontak LRT
(Light Rapid Transit) untuk kereta api listrik kota Tangerang dilakukan berdasarkan
Peninjauan ulang dari bebagai jurnal penelitian dan interpretasi dengan
menggunakan pemodelan nilai gangguan pada aktifitas kereta api listrik. pada
penelitian sebelumnya yang dilakukan BMKG mendapatkan nilai gangguan
magnetik dari hasil smoothing data pengamatan menggunakan metode ARIMA
(Auto Regression Moving Average). penelitian ini mengemukakan perbandingan
perhitungan teoritis dan model gangguan magnet tersebut terhadap satuan jarak
stasiun pengamatan dengan jalur kereta api listrik. Penelitian ini merekomendasikan
adanya penelitian lanjutan yang komprehensif dengan melibatkan peneliti lintas
akademik untuk mendapatkan metode yang lebih efektif dan efisien dalam
mengurangi dampak gangguan elektromagnet dari aktifitas kereta api listrik.
51
DAFTAR PUSTAKA
Buschow, K. H. J. dan F. R. Boer. (2004). Physics Of Magnetism and Materials.
Amsterdam: Kluwer Academic Publisher.
Georgescu, P., dkk.. (2002). Electric and magnetic perturbations generated by d.c.
electric railway, Romania: Geofizica, Bucuresti.
Gilbert, William, M. D. (1893). Lodestone and Magnetic Bodies and On The Great
Magnet The Earth, diterjemahkan oleh P. Fleury Mottelay. London: Bernard
Quaritch.
Glaßmeier, Karl – Heinz, dkk.. (2009). Geomagnetic Field Variations. Berlin:
Springer.
Halgamuge, Malka N., dkk.. (2010). Measurement And Analysis Of
Electromagnetic Fields from Trams, Trains And Hybrid Cars. Melbourne:
Radiation Protection Dosimetry, Vol. 141, No. 3.
Indrawadi, Benedictus Bayu. (2017) Pengembangan Mesin Magnetic Perpetual
Motion Dengan Acuan Pada Variabel Clearance Dan Sistem Overhead
Camshaft. Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
J. M. D. Coey. (2009). Magnetism and Magnetic Materials. New York : Cambridge
University Press.
Lita, Fristy. (2012). Identifikasi Anomali Magnetik Di Daerah Prospek Panas Bumi
Arjuna – Welirang. Depok: Unversitas Indonesia.
Lowes, F. J. (2009). DC railways and the magnetik fields they produce – the
geomagnetik context. Newcastle: Earth Planets Space 61, i-xv.
Macmillan, Susan dan Christopher Finlay. (2014). The International Geomagnetic
Reference Field : The 12th Generation. Zürich: Earth, Planet and Space
Milsom, John. (2003). Field Geophysics Third Edition. London: Wiley.
padua, M. B., dkk.. (2002). Disturbances on Magnetotelluric Data Due to DC
Electrified Railway: A Case Study From Southeastern Brazil. Brazil: Earth
Planets Space.
Pemerintah Kota Tangerang. (2014). Peraturan Daerah Kota Tangerang Nomor 10
Tahun 2014 Tentang Rencana Pembangunan Jangka Menengah Daerah
Kota Tangerang Tahun 2014-2018. Tangerang : Pemkot Tangerang.
52
Pirjola, R., dkk.. (2007). Modelling the disturbance caused by a dc-electrified
railway to geomagnetik measurements. Madrid: Earth Planets Space 59.
943-949.
Reynolds, John M. (2011). An Introduction To Applied and Enviromental
Geophysics Second Edition. United Kingdom: Wiley – Blackwell.
Roy, kalyan kumar. (2007). .Potential Theory In Applied Geophysics. Calcutta :
springer.
Sandy, Alfhareza. (2015). Pemodelan 3D Reservoar Geothermal Berdasarkan
Data Anomali Magnetik Reduction To The Pole Daerah Ulubelu Kabupaten
Tanggamus. Lampung: Universitas Lampung.
Santoso, Djoko. (2013). Pengantar Teknik Geofisika. Bandung : Penerbit ITB.
Sugiyo, Endar Widi. (2015). Kajian Panas Bumi Daerah Medini – Gonoharjo
Berdasarkan Data Geomagnetik. Semarang: Universitas Negeri Semarang.
Syirojudin, Muhammad. (2010). Penentuan Karakteristik Sesar Cimandiri segmen
pelabuhan ratu – Citarik Dengan Menggunakan Metode Magnet Bumi.
Jakarta: Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah
Telford, W.M., dkk.. (1996). Applied Geophysics. United Kingdom: Cambridge
University Press.
Tokumoto, T and S. Tsunomura. (1984). Calculation of magnetik field disturbance
produced by electric railway. Tokyo: Mem. Kakioka Maguman. Obs. 20,
2,: 33-44.
William, Lowrie. (2007). Fundamental of geophysics second edition. New York:
cambridge university press.
53
Lampiran 1
No Realtime
(WIB)
Latitude
(LS)
Longitude
(BT) X (nT) Y (nT) Z (nT) H (nT) F (nT)
1 13:55:00 061036,9 1063754,4 38982,33 414,36 -22214,55 38984,53 44869,59
2 13:55:05 061037,0 1063755,0 38982,34 414,41 -22214,48 38984,55 44869,57
3 13:55:10 061037,1 1063757,2 38982,34 414,47 -22214,42 38984,54 44869,53
4 13:55:15 061037,2 1063800,2 38982,34 414,49 -22214,43 38984,54 44869,54
5 13:55:20 061037,3 1063802,4 38982,26 414,61 -22214,17 38984,46 44869,34
6 13:55:25 061037,3 1063804,0 38982,05 414,92 -22213,29 38984,26 44868,73
7 13:55:30 061037,1 1063806,2 38981,74 415,27 -22212,28 38983,95 44867,96
8 13:55:35 061036,9 1063808,0 38981,87 415,23 -22212,53 38984,09 44868,20
9 13:55:40 061036,6 1063810,2 38981,78 415,28 -22212,66 38983,99 44868,18
10 13:55:45 061036,2 1063813,0 38981,73 415,34 -22212,74 38983,94 44868,18
11 13:55:50 061035,7 1063816,1 38981,65 415,37 -22212,81 38983,87 44868,15
12 13:55:55 061035,1 1063819,8 38981,61 415,38 -22212,90 38983,83 44868,16
13 13:56:00 061034,5 1063823,5 38981,59 415,41 -22212,94 38983,80 44868,16
14 13:56:05 061033,9 1063826,8 38981,58 415,45 -22212,95 38983,79 44868,16
15 13:56:10 061033,4 1063830,2 38981,57 415,48 -22212,91 38983,79 44868,13
16 13:56:15 061032,7 1063834,2 38981,35 415,71 -22212,27 38983,56 44867,62
17 13:56:20 061032,1 1063838,1 38981,22 415,95 -22211,60 38983,44 44867,18
18 13:56:25 061031,6 1063841,4 38981,28 416,00 -22211,52 38983,50 44867,19
19 13:56:30 061031,0 1063845,2 38981,32 416,03 -22211,47 38983,54 44867,21
20 13:56:35 061030,7 1063847,1 38981,11 416,26 -22210,89 38983,33 44866,73
21 13:56:40 061030,4 1063848,7 38980,88 416,49 -22210,29 38983,10 44866,24
22 13:56:45 061030,3 1063849,4 38980,84 416,54 -22210,15 38983,06 44866,13
23 13:56:50 061030,3 1063849,4 38980,63 416,70 -22209,84 38982,85 44865,80
24 13:56:55 061030,3 1063849,3 38980,52 416,80 -22209,69 38982,75 44865,63
25 13:57:00 061030,3 1063849,4 38980,49 416,87 -22209,70 38982,72 44865,61
26 13:57:05 061030,2 1063849,7 38980,46 416,91 -22209,72 38982,69 44865,60
27 13:57:10 061030,0 1063851,2 38980,47 416,95 -22209,71 38982,70 44865,60
28 13:57:15 061029,7 1063853,2 38980,49 416,96 -22209,69 38982,72 44865,61
29 13:57:20 061029,2 1063856,9 38980,57 416,93 -22209,77 38982,80 44865,71
54
30 13:57:25 061028,6 1063900,9 38980,69 416,67 -22210,31 38982,92 44866,09
31 13:57:30 061027,5 1063907,8 38980,74 416,50 -22210,71 38982,97 44866,33
32 13:57:35 061026,9 1063911,8 38980,82 416,34 -22211,08 38983,04 44866,58
33 13:57:40 061026,2 1063916,2 38980,87 416,18 -22211,44 38983,09 44866,79
34 13:57:45 061025,4 1063920,7 38980,87 416,18 -22211,44 38983,09 44866,80
35 13:57:50 061025,0 1063923,6 38980,90 416,16 -22211,50 38983,12 44866,85
36 13:57:55 061024,5 1063926,5 38980,90 416,10 -22211,68 38983,12 44866,94
37 13:58:00 061024,0 1063929,9 38980,91 416,04 -22211,82 38983,13 44867,02
38 13:58:05 061023,3 1063934,0 38980,98 416,04 -22211,84 38983,20 44867,09
39 13:58:10 061022,7 1063938,0 38981,11 416,32 -22211,40 38983,33 44866,99
40 13:58:15 061022,2 1063941,3 38981,36 416,84 -22210,57 38983,59 44866,80
41 13:58:20 061021,7 1063944,2 38981,82 417,27 -22209,94 38984,05 44866,89
42 13:58:25 061021,2 1063947,5 38982,37 417,31 -22210,15 38984,60 44867,47
43 13:58:30 061020,7 1063950,6 38982,71 416,96 -22211,15 38984,94 44868,26
44 13:58:35 061020,3 1063953,0 38982,67 417,13 -22210,64 38984,90 44867,98
45 13:58:40 061020,1 1063954,7 38982,73 417,12 -22210,57 38984,97 44868,00
46 13:58:45 061019,9 1063955,8 38982,76 417,10 -22210,48 38984,99 44867,98
47 13:58:50 061019,9 1063956,1 38982,82 417,05 -22210,53 38985,05 44868,05
48 13:58:55 061019,9 1063956,0 38982,87 417,01 -22210,54 38985,10 44868,10
49 13:59:00 061020,0 1063956,1 38982,94 416,95 -22210,56 38985,17 44868,17
50 13:59:05 061019,9 1063956,6 38983,04 416,95 -22210,42 38985,27 44868,19
51 13:59:10 061019,7 1063957,8 38983,10 416,95 -22210,38 38985,33 44868,22
52 13:59:15 061019,3 1064000,2 38983,38 416,76 -22210,98 38985,61 44868,76
53 13:59:20 061018,9 1064003,0 38983,57 416,60 -22211,52 38985,79 44869,19
54 13:59:25 061018,2 1064007,0 38983,60 416,59 -22211,58 38985,83 44869,25
55 13:59:30 061017,7 1064010,5 38983,64 416,58 -22211,60 38985,86 44869,29
56 13:59:35 061017,2 1064013,3 38983,93 416,35 -22212,21 38986,15 44869,84
57 13:59:40 061016,7 1064016,6 38984,21 416,09 -22212,92 38986,43 44870,43
58 13:59:45 061016,2 1064020,2 38984,28 415,99 -22213,21 38986,50 44870,64
59 13:59:50 061015,7 1064023,2 38984,48 415,78 -22213,71 38986,70 44871,06
60 13:59:55 061015,2 1064026,4 38984,57 415,65 -22214,02 38986,79 44871,29
61 14:00:00 061014,7 1064029,1 38984,53 415,50 -22214,34 38986,74 44871,41
62 14:00:05 061014,2 1064032,3 38984,43 415,36 -22214,67 38986,65 44871,49
55
63 14:00:10 061013,6 1064035,9 38984,34 415,24 -22214,95 38986,55 44871,54
64 14:00:15 061013,2 1064038,4 38984,27 415,18 -22215,15 38986,48 44871,58
65 14:00:20 061012,8 1064041,1 38984,18 415,19 -22215,23 38986,39 44871,54
66 14:00:25 061012,3 1064043,7 38984,08 415,45 -22214,78 38986,29 44871,23
67 14:00:30 061011,8 1064047,1 38984,09 415,66 -22214,41 38986,31 44871,06
68 14:00:35 061011,4 1064049,5 38984,15 415,85 -22214,02 38986,37 44870,93
69 14:00:40 061011,1 1064051,4 38984,28 416,02 -22213,68 38986,50 44870,87
70 14:00:45 061011,0 1064052,0 38984,47 416,04 -22213,71 38986,69 44871,05
71 14:00:50 061010,8 1064052,5 38984,73 416,05 -22213,70 38986,95 44871,27
72 14:00:55 061010,8 1064052,6 38985,07 416,11 -22213,52 38987,29 44871,48
73 14:01:00 061010,8 1064052,6 38985,40 416,23 -22213,24 38987,62 44871,63
74 14:01:05 061010,8 1064052,6 38985,47 416,22 -22213,27 38987,69 44871,70
75 14:01:10 061010,8 1064052,6 38985,42 415,94 -22213,78 38987,64 44871,91
76 14:01:15 061010,8 1064052,8 38985,20 415,43 -22214,72 38987,41 44872,18
77 14:01:20 061010,6 1064053,9 38984,81 414,93 -22215,71 38987,02 44872,32
78 14:01:25 061010,2 1064056,5 38984,53 414,65 -22216,41 38986,73 44872,42
79 14:01:30 061009,7 1064059,8 38984,55 414,69 -22216,47 38986,75 44872,47
80 14:01:35 061009,2 1064102,7 38984,53 414,65 -22216,70 38986,73 44872,56
81 14:01:40 061008,8 1064105,6 38984,58 414,67 -22216,74 38986,78 44872,63
82 14:01:45 061008,1 1064109,5 38984,67 414,69 -22216,75 38986,87 44872,71
83 14:01:50 061007,6 1064112,8 38984,74 414,71 -22216,76 38986,94 44872,77
84 14:01:55 061007,2 1064115,5 38984,80 414,71 -22216,79 38987,00 44872,85
85 14:02:00 061006,6 1064119,4 38984,85 414,71 -22216,83 38987,06 44872,91
86 14:02:05 061006,0 1064122,7 38984,86 414,68 -22217,01 38987,07 44873,01
87 14:02:10 061005,4 1064126,4 38984,91 414,67 -22217,09 38987,11 44873,09
88 14:02:15 061004,9 1064129,8 38984,92 414,68 -22217,16 38987,12 44873,13
89 14:02:20 061004,5 1064132,5 38984,87 414,64 -22217,37 38987,08 44873,20
90 14:02:25 061004,0 1064135,8 38984,73 414,65 -22217,55 38986,93 44873,16
91 14:02:30 061003,4 1064139,0 38984,63 414,66 -22217,62 38986,83 44873,11
92 14:02:35 061002,7 1064142,9 38984,54 414,65 -22217,71 38986,74 44873,07
93 14:02:40 061002,2 1064145,6 38984,43 414,62 -22217,80 38986,64 44873,02
94 14:02:45 061001,6 1064149,4 38984,33 414,62 -22217,85 38986,53 44872,96
95 14:02:50 061002,1 1064152,7 38984,30 414,65 -22217,84 38986,50 44872,93
56
96 14:02:55 061000,5 1064156,1 38984,26 414,68 -22217,91 38986,46 44872,93
97 14:03:00 061000,0 1064200,1 38984,26 414,82 -22217,77 38986,47 44872,87
98 14:03:05 060959,4 1064203,5 38984,32 414,97 -22217,56 38986,53 44872,81
99 14:03:10 060958,9 1064206,9 38984,42 415,13 -22217,25 38986,63 44872,75
100 14:03:15 060958,3 1064210,5 38984,65 415,24 -22217,01 38986,86 44872,83
101 14:03:20 060958,0 1064212,0 38984,93 415,32 -22216,80 38987,14 44872,97
102 14:03:25 060957,9 1064213,0 38985,18 415,36 -22216,70 38987,39 44873,14
103 14:03:30 060957,6 1064213,8 38985,26 415,41 -22216,64 38987,47 44873,18
104 14:03:35 060957,5 1064213,7 38985,24 415,47 -22216,60 38987,45 44873,14
105 14:03:40 060957,5 1064213,8 38985,19 415,52 -22216,55 38987,40 44873,07
106 14:03:45 060957,6 1064213,7 38985,08 415,56 -22216,46 38987,30 44872,94
107 14:03:50 060957,5 1064213,7 38984,96 415,57 -22216,45 38987,17 44872,82
108 14:03:55 060957,4 1064214,5 38984,84 415,53 -22216,59 38987,06 44872,80
109 14:04:00 060957,1 1064216,1 38984,70 415,45 -22216,89 38986,91 44872,82
110 14:04:05 060956,7 1064218,9 38984,74 415,46 -22216,93 38986,96 44872,87
111 14:04:10 060956,2 1064222,3 38984,74 415,50 -22216,88 38986,95 44872,85
112 14:04:15 060955,7 1064225,2 38984,76 415,54 -22216,80 38986,98 44872,83
113 14:04:20 060955,2 1064228,4 38984,81 415,57 -22216,76 38987,02 44872,85
114 14:04:25 060954,5 1064232,4 38984,77 415,59 -22216,79 38986,98 44872,83
115 14:04:30 060953,9 1064235,8 38984,71 415,62 -22216,80 38986,92 44872,78
116 14:04:35 060953,4 1064239,1 38984,65 415,64 -22216,85 38986,86 44872,75
117 14:04:40 060952,6 1064243,9 38984,61 415,71 -22216,81 38986,83 44872,70
118 14:04:45 060952,0 1064247,6 38984,53 415,78 -22216,77 38986,75 44872,62
119 14:04:50 060951,3 1064252,0 38984,46 415,85 -22216,72 38986,68 44872,53
120 14:04:55 060950,9 1064254,7 38984,39 415,94 -22216,65 38986,61 44872,44
121 14:05:00 060950,5 1064257,0 38984,34 416,03 -22216,58 38986,56 44872,35
122 14:05:05 060950,1 1064259,7 38984,26 416,11 -22216,57 38986,48 44872,28
123 14:05:10 060949,6 1064302,5 38984,18 416,15 -22216,62 38986,40 44872,24
124 14:05:15 060949,2 1064305,1 38984,12 416,18 -22216,65 38986,34 44872,20
125 14:05:20 060948,7 1064307,4 38984,02 416,17 -22216,81 38986,24 44872,19
126 14:05:25 060948,4 1064309,5 38983,92 416,14 -22216,98 38986,14 44872,19
127 14:05:30 060948,1 1064311,2 38983,83 416,13 -22217,14 38986,06 44872,20
128 14:05:35 060947,6 1064313,7 38983,76 416,13 -22217,30 38985,98 44872,21
57
129 14:05:40 060947,3 1064315,3 38983,70 416,15 -22217,40 38985,93 44872,21
130 14:05:45 060947,0 1064317,2 38983,73 416,20 -22217,36 38985,95 44872,21
131 14:05:50 060946,7 1064319,3 38983,72 416,21 -22217,37 38985,94 44872,21
132 14:05:55 060946,4 1064320,7 38983,74 416,24 -22217,27 38985,96 44872,18
133 14:06:00 060946,2 1064322,3 38983,78 416,24 -22217,17 38986,00 44872,16
134 14:06:05 060946,2 1064323,0 38983,82 416,25 -22217,12 38986,04 44872,17
135 14:06:10 060946,0 1064323,2 38983,90 416,26 -22217,10 38986,12 44872,23
136 14:06:15 060946,0 1064323,2 38983,97 416,29 -22217,02 38986,19 44872,25
137 14:06:20 060946,0 1064323,3 38984,05 416,27 -22216,99 38986,27 44872,30
138 14:06:25 060945,9 1064323,3 38984,14 416,25 -22216,95 38986,37 44872,37
139 14:06:30 060945,9 1064323,3 38984,24 416,15 -22217,05 38986,46 44872,50
140 14:06:35 060945,8 1064323,2 38984,20 416,03 -22217,27 38986,42 44872,57
141 14:06:40 060945,8 1064323,3 38984,12 415,99 -22217,31 38986,34 44872,53
142 14:06:45 060945,6 1064323,9 38984,08 415,96 -22217,33 38986,30 44872,50
143 14:06:50 060945,5 1064325,8 38983,98 415,97 -22217,27 38986,20 44872,39
144 14:06:55 060945,0 1064328,7 38983,78 416,00 -22217,16 38986,00 44872,16
145 14:07:00 060944,5 1064331,6 38983,56 416,01 -22217,09 38985,78 44871,93
146 14:07:05 060944,0 1064334,4 38983,46 416,09 -22216,82 38985,68 44871,71
147 14:07:10 060943,4 1064347,7 38983,45 416,04 -22216,85 38985,67 44871,71
148 14:07:15 060942,9 1064340,6 38983,45 416,04 -22216,75 38985,67 44871,67
149 14:07:20 060942,4 1064343,9 38983,41 415,96 -22216,78 38985,63 44871,65
150 14:07:25 060941,8 1064347,2 38983,43 415,95 -22216,62 38985,65 44871,58
151 14:07:30 060941,3 1064349,9 38983,43 415,89 -22216,59 38985,65 44871,57
152 14:07:35 060940,7 1064353,6 38983,46 415,90 -22216,42 38985,67 44871,51
153 14:07:40 060940,2 1064356,3 38983,43 415,95 -22216,20 38985,65 44871,38
154 14:07:45 060939,6 1064359,7 38983,44 415,93 -22216,19 38985,66 44871,38
155 14:07:50 060939,0 1064402,9 38983,45 415,94 -22216,19 38985,67 44871,39
156 14:07:55 060938,4 1064406,0 38983,44 415,85 -22216,44 38985,66 44871,51
157 14:08:00 060937,2 1064409,9 38983,36 415,63 -22217,02 38985,57 44871,72
158 14:08:05 060936,8 1064411,0 38983,27 415,42 -22217,57 38985,48 44871,91
159 14:08:10 060936,6 1064411,4 38983,15 415,05 -22218,43 38985,36 44872,23
160 14:08:15 060936,5 1064411,6 38983,15 415,07 -22218,38 38985,36 44872,20
161 14:08:20 060936,5 1064411,6 38983,27 415,20 -22218,03 38985,48 44872,14
58
162 14:08:25 060936,4 1064411,6 38983,38 415,31 -22217,77 38985,59 44872,10
163 14:08:30 060936,3 1064412,0 38983,47 415,43 -22217,47 38985,68 44872,04
164 14:08:35 060935,7 1064413,4 38983,56 415,56 -22217,20 38985,78 44871,98
165 14:08:40 060934,5 1064416,1 38983,58 415,68 -22217,04 38985,79 44871,92
166 14:08:45 060933,3 1064419,4 38983,59 416,13 -22216,32 38985,81 44871,58
167 14:08:50 060932,6 1064422,8 38983,60 416,84 -22215,28 38985,82 44871,07
168 14:08:55 060932,2 1064426,2 38983,55 417,71 -22214,05 38985,79 44870,43
169 14:09:00 060931,8 1064431,7 38983,37 418,60 -22212,79 38985,62 44869,66
170 14:09:05 060931,5 1064435,7 38983,36 418,67 -22212,76 38985,61 44869,64
171 14:09:10 060931,2 1064439,1 38983,23 418,41 -22213,48 38985,48 44869,88
172 14:09:15 060931,0 1064442,5 38982,99 418,27 -22214,01 38985,23 44869,93
173 14:09:20 060930,7 1064445,8 38982,56 418,34 -22214,12 38984,81 44869,62
174 14:09:25 060930,4 1064449,8 38982,28 418,48 -22214,01 38984,53 44869,32
175 14:09:30 060930,0 1064453,8 38982,15 418,68 -22213,67 38984,40 44869,04
176 14:09:35 060929,8 1064456,6 38982,05 418,85 -22213,41 38984,31 44868,83
177 14:09:40 060929,5 1064500,6 38981,98 418,93 -22213,42 38984,23 44868,77
178 14:09:45 060929,2 1064504,0 38981,88 418,99 -22213,48 38984,14 44868,72
179 14:09:50 060928,9 1064507,4 38981,87 418,99 -22213,69 38984,12 44868,81
180 14:09:55 060929,0 1064510,7 38982,03 418,83 -22214,31 38984,28 44869,25
181 14:10:00 060929,2 1064513,4 38982,03 418,63 -22214,99 38984,28 44869,58
182 14:10:05 060930,1 1064517,8 38981,95 418,66 -22215,07 38984,19 44869,56
183 14:10:10 060930,9 1064521,4 38981,83 418,69 -22215,18 38984,08 44869,51
184 14:10:15 060930,9 1064522,4 38981,75 418,80 -22215,13 38984,00 44869,41
185 14:10:20 060930,9 1064522,4 38981,64 418,86 -22215,22 38983,89 44869,36
186 14:10:25 060930,9 1064522,5 38981,56 418,97 -22215,19 38983,81 44869,28
187 14:10:30 060931,2 1064523,8 38981,44 419,02 -22215,28 38983,70 44869,22
188 14:10:35 060432,5 1064524,2 38981,34 419,01 -22215,45 38983,59 44869,22
189 14:10:40 060933,5 1064533,1 38981,24 419,07 -22215,44 38983,49 44869,13
190 14:10:45 060934,2 1064537,0 38981,14 419,15 -22215,29 38983,39 44868,96
191 14:10:50 060935,3 1064542,5 38981,10 419,22 -22215,09 38983,36 44868,84
192 14:10:55 060936,3 1064547,8 38981,12 419,43 -22214,51 38983,38 44868,57
193 14:11:00 060937,1 1064552,2 38981,14 419,65 -22214,00 38983,40 44868,33
194 14:11:05 060937,8 1064557,2 38981,13 419,85 -22213,55 38983,39 44868,10
59
195 14:11:10 060938,4 1064601,6 38981,09 420,03 -22213,17 38983,35 44867,88
196 14:11:15 060938,6 1064602,6 38981,09 420,12 -22212,94 38983,35 44867,77
197 14:11:20 060939,0 1064606,0 38981,08 420,08 -22212,92 38983,35 44867,76
198 14:11:25 060939,6 1064611,1 38981,05 420,05 -22212,93 38983,32 44867,73
199 14:11:30 060939,8 1064612,2 38980,99 420,01 -22212,98 38983,26 44867,71
200 14:11:35 060940,4 1064616,3 38980,94 419,94 -22213,07 38983,20 44867,70
201 14:11:40 060940,6 1064618,3 38980,93 419,85 -22213,21 38983,19 44867,76
202 14:11:45 060940,9 1064620,6 38980,91 419,41 -22213,90 38983,17 44868,08
203 14:11:50 060941,5 1064621,5 38980,89 418,73 -22214,90 38983,14 44868,55
204 14:11:55 060941,1 1064621,4 38980,91 417,90 -22216,09 38983,15 44869,15
205 14:12:00 060941,1 1064621,4 38981,08 417,06 -22217,31 38983,31 44869,89
206 14:12:05 060941,2 1064621,7 38981,00 416,96 -22217,45 38983,23 44869,89
207 14:12:10 060941,5 1064623,4 38980,89 417,18 -22216,94 38983,12 44869,55
208 14:12:15 060941,6 1064625,7 38980,83 417,33 -22216,52 38983,07 44869,29
209 14:12:20 060941,8 1064629,0 38980,92 417,30 -22216,48 38983,15 44869,35
210 14:12:25 060941,9 1064632,9 38980,99 417,27 -22216,53 38983,22 44869,43
211 14:12:30 060942,0 1064636,3 38981,07 417,22 -22216,69 38983,30 44869,58
212 14:12:35 060942,2 1064640,3 38981,11 417,16 -22216,96 38983,34 44869,75
213 14:12:40 060942,4 1064645,0 38981,06 417,20 -22217,02 38983,29 44869,73
214 14:12:45 060942,6 1064649,1 38981,03 417,23 -22217,07 38983,27 44869,74
215 14:12:50 060942,7 1064652,4 38980,95 417,30 -22216,96 38983,18 44869,61
216 14:12:55 060942,8 1064655,9 38980,70 417,56 -22216,40 38982,94 44869,12
217 14:13:00 060943,0 1064659,7 38980,53 417,73 -22216,06 38982,77 44868,80
218 14:13:05 060943,2 1064704,1 38980,48 417,76 -22216,05 38982,72 44868,76
219 14:13:10 060943,3 1064707,8 38980,49 417,75 -22216,09 38982,73 44868,79
220 14:13:15 060943,5 1064711,0 38980,50 417,72 -22216,19 38982,74 44868,84
221 14:13:20 060943,6 1064714,5 38980,49 417,71 -22216,27 38982,73 44868,87
222 14:13:25 060943,7 1064716,3 38980,47 417,71 -22216,35 38982,70 44868,89
223 14:13:30 060943,8 1064718,3 38980,43 417,70 -22216,43 38982,67 44868,90
224 14:13:35 060943,9 1064719,4 38980,41 417,70 -22216,51 38982,65 44868,92
225 14:13:40 060943,9 1064719,8 38980,39 417,69 -22216,55 38982,63 44868,93
226 14:13:45 060943,8 1064719,8 38980,41 417,66 -22216,70 38982,65 44869,02
227 14:13:50 060943,8 1064719,9 38980,42 417,71 -22216,64 38982,66 44869,00
60
228 14:13:55 060943,7 1064720,0 38980,47 417,74 -22216,64 38982,71 44869,04
229 14:14:00 060943,7 1064720,8 38980,54 417,79 -22216,55 38982,78 44869,05
230 14:14:05 060943,8 1064722,7 38980,59 417,87 -22216,44 38982,83 44869,05
231 14:14:10 060943,9 1064726,0 38980,63 417,93 -22216,39 38982,87 44869,06
232 14:14:15 060944,0 1064729,1 38980,61 417,97 -22216,41 38982,85 44869,05
233 14:14:20 060944,2 1064733,2 38980,60 418,04 -22216,40 38982,84 44869,03
234 14:14:25 060944,3 1064736,6 38980,59 418,10 -22216,41 38982,84 44869,04
235 14:14:30 060944,4 1064740,0 38980,60 418,14 -22216,40 38982,84 44869,04
236 14:14:35 060944,4 1064742,6 38980,61 418,19 -22216,37 38982,85 44869,03
237 14:14:40 060944,2 1064745,0 38980,59 418,22 -22216,36 38982,83 44869,01
238 14:14:45 060943,6 1064747,0 38980,56 418,26 -22216,35 38982,81 44868,98
239 14:14:50 060942,5 1064751,0 38980,50 418,25 -22216,47 38982,75 44868,99
240 14:14:55 060941,7 1064753,0 38980,41 418,24 -22216,60 38982,66 44868,97
241 14:15:00 060940,8 1064755,2 38980,31 418,24 -22216,73 38982,55 44868,95
242 14:15:05 060940,1 1064756,7 38980,22 418,28 -22216,78 38982,47 44868,90
243 14:15:10 060939,5 1064757,9 38980,16 418,36 -22216,75 38982,40 44868,83
244 14:15:15 060938,8 1064759,3 38980,07 418,43 -22216,79 38982,32 44868,77
245 14:15:20 060938,2 1064800,6 38979,98 418,49 -22216,85 38982,23 44868,72
246 14:15:25 060937,5 1064801,7 38979,90 418,54 -22216,91 38982,15 44868,69
247 14:15:30 060936,4 1064802,6 38979,86 418,57 -22216,94 38982,11 44868,67
248 14:15:35 060935,2 1064803,7 38979,83 418,57 -22216,97 38982,08 44868,65
249 14:15:40 060933,7 1064804,5 38979,81 418,57 -22216,99 38982,05 44868,64
250 14:15:45 060932,1 1064804,9 38979,78 418,58 -22216,98 38982,03 44868,62
251 14:15:50 060927,6 1064804,7 38979,76 418,61 -22216,98 38982,00 44868,59
252 14:15:55 060924,7 1064804,7 38979,75 418,62 -22216,98 38982,00 44868,59
253 14:16:00 060922,8 1064804,6 38979,76 418,66 -22216,93 38982,01 44868,57
61
Lampiran 2
No
Realtime
(WIB) X(nT) Y(nT) Z(nT) H(nT) F(nT)
1 7:00:00 38957,94 422,17 -22245,11 38960,23 44863,62
2 8:00:00 38963,19 419,41 -22233,32 38965,44 44862,31
3 9:00:00 38973,10 412,83 -22227,91 38975,29 44868,18
4 10:00:00 38971,84 411,35 -22223,04 38974,01 44864,65
5 11:00:00 38975,70 405,14 -22224,72 38977,81 44868,79
6 12:00:00 38980,13 403,36 -22219,28 38982,21 44869,92
7 13:00:00 38984,95 408,69 -22219,61 38987,09 44874,32
8 14:00:00 38984,53 415,50 -22214,34 38986,74 44871,41
9 15:00:00 38971,45 424,31 -22225,12 38973,76 44865,47
10 16:00:00 38962,38 423,09 -22234,94 38964,68 44862,44
11 17:00:00 38952,12 418,17 -22242,72 38954,36 44857,34
12 18:00:00 38952,26 413,08 -22244,60 38954,45 44858,35
13 19:00:00 38952,68 414,48 -22242,09 38954,89 44857,49
14 20:00:00 38951,52 415,16 -22235,84 38953,73 44853,38
15 21:00:00 38954,19 417,02 -22231,58 38956,42 44853,61
16 22:00:00 38956,66 413,73 -22234,38 38958,85 44857,11
17 23:00:00 38954,70 415,17 -22236,22 38956,92 44856,33
18 0:00:00 38951,29 415,58 -22233,89 38953,50 44852,22
19 1:00:00 38956,71 419,65 -22228,72 38958,97 44854,40
20 2:00:00 38961,85 419,35 -22231,95 38964,11 44860,46
21 3:00:00 38961,53 420,95 -22232,24 38963,80 44860,34
22 4:00:00 38956,29 424,26 -22227,66 38958,60 44853,56
23 5:00:00 38958,75 424,94 -22229,33 38961,07 44856,53
24 6:00:00 38962,12 426,63 -22230,12 38964,45 44859,86
62
Lampiran 3
No Stasiun Realtime
(WIB) X(nT) Y(nT) Z(nT) H(nT) F(nT)
1 Tangerang 13:55:00 38982,33 414,36 -22214,55 38984,53 44869,59
2 Tanah Tinggi 13:56:45 38980,84 416,54 -22210,15 38983,06 44866,13
3 Batu Ceper 13:58:50 38982,82 417,05 -22210,53 38985,05 44868,05
4 Poris 14:00:45 38984,47 416,04 -22213,71 38986,69 44871,05
5 Kalideres 14:03:25 38985,18 415,36 -22216,70 38987,39 44873,14
6 Rawa Buaya 14:06:05 38983,82 416,25 -22217,12 38986,04 44872,17
7 Bojong Indah 14:08:05 38983,27 415,42 -22217,57 38985,48 44871,91
8 Taman Kota 14:10:15 38981,75 418,80 -22215,13 38984,00 44869,41
9 Pesing 14:11:50 38980,89 418,73 -22214,90 38983,14 44868,55
10 Grogol 14:13:35 38980,41 417,70 -22216,51 38982,65 44868,92
11 Duri 14:15:40 38979,81 418,57 -22216,99 38982,05 44868,64
63
Lampiran 4
A. Plot Magnet
langkah – langkah dalam mengetahui nilai noise dengan menggunakan
MATLAB R16. Berikut ini pengolahan data magnetik tersebut :
1 % Program PlotMag
2 % by Miyakawa and Bambang S. Prasetyo
3 % ---------------------------------------------------------------------------------------------
4 % MAG (:, 1) : Year
5 % MAG (:, 2) : Month
6 % MAG (:,3) : Day
7 % MAG (:,4) : Hour
8 % MAG (:,5) : Minute
9 % MAG (:,6) : Second
10 % MAG (:,7) : Data X
11 % MAG (:,8) : Data Y
12 % MAG (:,9) : Data Z
13 % MAG (:,10) : Temperature?
14 % MAG (:,11) : Temperature?
15 % MAG (:,12) : H = sqrt (X^2 + Y^2)
16 % MAG (:,13) : F = sqrt (X^2 + Y^2 + Z^2)
17 % MAG (:,14) : D = Angle (Y/X)
18 % MAG (:,15) : I = Angle (Z/H)
19 % --------------------------------------------------------------------------------------------
20 % Initial Parameter
22 % FILE = ‘2017 06 07 00 00 00.txt’; % Input File Name
23 % FILE = ‘2017 06 07 00 00 00.txt’;
24 % AvgTime = 180; % Moving Average Time In Second
25 % --------------------------------------------------------------------------------------------
26 % Load File
27 % MAG = load (FILE);
64
28 % TIME = Datenum(MAG(:,1) ,MAG(:,2) ,MAG(:,3) ,MAG(:,4) ,MAG(:,5)
,MAG(:,6));
29 % MAG = (:,12) = sqrt(MAG(:,7).^2+MAG(:,8).^2); % H
30 % MAG = (:,13) = sqrt(MAG(:,7).^2+MAG(:,8).^2)+MAG(:,9).^2); % F
31 % MAG = (:,14) = unwrap (atan(MAG(:,8)./MAG(:,7)))/2/pi*360; % D
32 % MAG = (:,15) = unwrap (atan(MAG(:,9)./MAG(:,12)))/2/pi*360; % I
33 %---------------------------------------------------------------------------------------------
34 % Moving Average
36 % MAGavg = MAG;
37 % For ii = 7:15 % Moving Average using
MovingAverage.m
38 % MAGavg(:,ii) = Moving Average(MAG(:,ii),AvgTime);
39 % End
41 %---------------------------------------------------------------------------------------------
42 % Plot
43 Figure(1);
45 set(1, ‘name’,’Gambar Variasi Medan XYZ’,’Number Title’,’off’);
46 Subplot(3,1,1), Plot(TIME,MAG(:,7),TIME,MAGavg(:,7),’r’); Grid on;
datetick(‘x’,’HH:MM’);
47 Title ([′Data X :′ , datestr(TIME(1), 26)]);
48 xlabel(‘Time’); ylabel(‘nT’);
49 subplot(3,1,2), plot(TIME,MAG(:,8),TIME MAGavg(:,8),’r’); grid on;
datetick(‘x’,’HH:MM’);
50 Title ([′Data Y :′ , datestr(TIME(1), 26)]);
51 xlabel(‘Time’); ylabel(‘nT’);
52 subplot(3,1,3), plot(TIME,MAG(:,9),TIME MAGavg(:,9),’r’); grid on;
datetick(‘x’,’HH:MM’);
53 Title ([′Data Z :′ , datestr(TIME(1), 26)]);
54 xlabel(‘Time’); ylabel(‘nT’);
55 %---------------------------------------------------------------------------------------------
56 figure(2)
65
57 set(2,’Name’,’Gambar Variasi Medan HF dan Deklinasi Inklinasi’,’Number
Title’,’off’);
58 subplot(4,1,1), plot(TIME,MAG(:,12), TIME,MAGavg(:,12),’r’); grid on;
datetrick(‘x’,’HH:MM’);
59 title([′H : ′, datestr(TIME(1), 26)]
60 xlabel(‘Time’); ylabel(‘nT’);
61 subplot(4,1,2), plot(TIME,MAG(:,13), TIME,MAGavg(:,13),’r’); grid on;
datetrick(‘x’,’HH:MM’);
62 title([′F : ′, datestr(TIME(1), 26)]
63 xlabel(‘Time’); ylabel(‘nT’);
64 subplot(4,1,3), plot(TIME,MAG(:,14), TIME,MAGavg(:,14),’r’); grid on;
datetrick(‘x’,’HH:MM’);
65 title([′D : ′, datestr(TIME(1), 26)]
66 xlabel(‘Time’); ylabel(‘Degree’);
67 subplot(4,1,4), plot(TIME,MAG(:,15), TIME,MAGavg(:,15),’r’); grid on;
datetrick(‘x’,’HH:MM’);
68 title([′I : ′, datestr(TIME(1), 26)]
69 xlabel(‘Time’); ylabel(‘Degree’);
70 %---------------------------------------------------------------------------------------------
76 % Save to File
71 [pathsrt, name, ext] = fileparts (FILE);
72 [fid, message] = fopen([name, ′_avg′, ext],’wt’);
73 fprintf(fid,’ %04d %02d %02d %02d %02d %02d %.2f %.2f %.2f %.2f %.2f
%.2f %.2f %.2f %.2f/n’,MAGavg’);
74 fclose(fid);
75---------------------------------------------------------------------------------------------
66
Lampiran 5
B. Moving Average
Berikut ini merupakan langkah program dalam menentukan Moving Average
pada data variasi data magnet. Berikut ini merupakan langkah – langkah
pemograman moving averange dengan software matlab 2016 :
1 function xx = MovingAverage (x,n)
2 % Apply Moving Average to vector data
3 % x = Data (vektor)
4 % n = Number of samples to averaged
5 % xx = moving averaged data
6 xx = zeros (lenght(x),1);
7 for ii = 1:lenght(x)
8 if ii ==1 │ │ ii == lenght(x)
9 xx(ii) = x(ii);
10 elseif ii < floor (n/2)+1
11 xx(ii) = sum (x(1:2*ii-1))/(2*ii-1);
12 elseif ii > lenght(x) – floor(n/2)
13 xx(ii) = sum(x(end-(lenght(x)-ii)*2:end))/(2*(lenght(x)-ii+1)-1);
14 else
15 xx(ii) = sum (x(ii-ceil(n/2)+1:ii+floor(n/2)))/n;
16 end
17 end
18 end