bahan isolasi listrik

BAHAN ISOLASI

TUGAS BAHAN LISTRIK

Oleh :

PUTU RUSDI ARIAWAN (0804405050)

JURUSAN TEKNIK ELEKTROFAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA

JIMBARAN-BALI2009

PUTU RUSDI ARIAWAN ii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa, karena

atas berkat rahmat dan petunjuk-Nyalah Paper Bahan Isolasi ini dapat

diselesaikan. Dengan karunia kesehatan dan kesempatan dari-Nya pula, makalah

ini pun dapat rampung tepat pada waktunya.

Ucapan terima kasih kami berikan kepada semua pihak yang telah

banyak membantu kami dalam penyusunan makalah ini. Khususnya kepada

Bapak Ir. Ketut Wijaya M. Erg selaku dosen Mata Kuliah Bahan Listrik Jurusan

Teknik Elektro dan juga berbagai pihak yang tidak dapat kami sebutkan satu

persatu.

Makalah ini bertujuan untuk memenuhi tugas mata kuliah Bahan

Listrik. Disamping itu juga untuk memberikan informasi kepada para pembaca

mengenai materi Bahan Isolasi.

Kami menyadari sepenuhnya makalah ini masih jauh dari sempurna,

sehingga kami sebagai penyusun mengharapkan berbagai saran dan kritik yang

bersifat membangun, agar nantinya dapat dijadikan pedoman bagi kami dalam

penyusunan makalah berikutnya.

Denpasar, Februari 2009

Penyusun

PUTU RUSDI ARIAWAN iii

DAFTAR ISI

JUDUL ....................................................................................................... i

KATA PENGANTAR ................................................................................ ii

DAFTAR ISI .............................................................................................. iii

BAB I. PENDAHULUAN .......................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ................................................................................ 1

1.2 Rumusan Masalah ........................................................................... 1

1.3 Tujuan Penulisan ............................................................................. 1

1.4 Manfaat Penulisan ........................................................................... 2

1.5 Metode Penuisan ............................................................................. 2

BAB II PEMBAHASAN ............................................................................. 3

2.1 Bahan Isolasi .................................................................................. 3

2.2 Jenis Bahan Isolasi ........................................................................ .4

2.2.1 Bahan Isolasi Gas .................................................................. .4

2.2.2 Bahan Isolasi Cair.................................................................. .6

2.2.3 Bahan Isolasi Padat................................................................ .7

2.3 Sifat-Sifat Bahan Isolasi ................................................................ .7

2.3.1 Sifat Kelistrikan..................................................................... .7

2.3.2 Sifat Terhadap Panas ............................................................. 10

2.3.3 Sifat Fisis Dan Kimia............................................................. 13

2.3.4 Sifat Mekanis......................................................................... 16

BAB V PENUTUP

5.1 Simpulan........................................................................................... 18

5.2 Saran-saran ....................................................................................... 18

DAFTAR PUSTAKA

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangBahan listrik dalam sistem tenaga listrik merupakan salah satu elemen penting

yang akan menentukan kualitas penyaluran energi listrik itu sendiri. Bahan listrik yang

sangat popular selama ini meliputi konduktor, semi konduktor dan isolator.

Bahan listrik sudah digunakan oleh masyarakat luas untuk berbagai macam

aplikasi peralatan listrik dan tentunya peralatan tersebut didukung oleh keamanan

peralatan serta keamanan konsumen atau pengguna. Untuk itu harus pengguna harus

mengetahui bahan isolasi yang ada dan diperhatikan dalam ketepatan pemilihan bahan

oleh para pengguna. Pada kemajuan teknologi tegangan tinggi, isolasi listrik memegang

peranan yang sangat penting dalam teknik tegangan tinggi, Isolasi listrik sangat

diperlukan untuk menunjang keandalan di dalam penyaluran tegangan listrik.

Sifat dan karakteristik bahan pada saat digunakan dalam sistem tenaga listrik

mempunyai besaran yang sangat bervariasi mulia dari sifat fisik, mekanik maupun

elektrik. Yang semuanya sangat berperan guna menganalisis karakteristik sistem secara

keseluruhan. Salah satu sifat yang sangat penting adalah sifat kelistrikan. Namun

demikian sifat mekanis, sifat termal, ketahanan terhadap bahan kimia serta sifat-sifat

lainnya perlu juga diperhatikan. Salah satau bahan listrik yang sangat luas penggunaanya

dalam sitem tenaga listrik adalah isolasi.

Bahan isolasi digunakan untuk memisahkan bagian-bagian yang bertegangan atau

bagia-bagian yang aktif.

1.2 Rumusan Masalah

1. Apa yang dimaksud dengan bahan isolasi?

2. Bagaimanakah sifat-sifat bahan isolasi?

3. Apa saja jenis-jenis dari bahan isolasi listrik?

PUTU RUSDI ARIAWAN 2

1.3 Tujuan

1. Untuk mengetahui apa yang dimaksud dengan bahan isolasi

2. Untuk mengetahui bagaimanakah sifat-sifat bahan isolasi

3. Untuk mengetahui apa saja jenis-jenis dari bahan isolasi listrik

1.4 Manfaat

1. Kita dapat mengetahui apa yang dimaksud dengan bahan isolasi

2. Kita dapat mengetahui bagaimanakah sifat-sifat bahan isolasi

3. Kita dapat mengetahui apa saja jenis-jenis dari bahan isolasi listrik

1.5 Metode Penulisan

Adapun pembuatan makalah ini ditulis dengan menggunakan metode kajian

pustaka yakni melalui buku-buku dan sumber-sumber tertulis lainnya yang berhubungan

dengan tema yang telah ditentukan. Selain itu, kami juga mengambil bahan dan data-data

yang berhubungan dengan makalah ini melalui media internet.


BAB IIPEMBAHASAN

2.1 Bahan Isolasi

Bahan isolasi merupakan alat yang digunakan untuk memisahkan bagian-bagian

yang bertegangan atau bagian-bagian yang aktif. Bahan isolasi merupakan suatu

peralatan yang digunakan sebagai pembatas dan pengaman pada peralatan listrik yang

mempunyai kekuatan listrik yang cukup untuk menjamin sistem keselamatan yang

diperlukan pada saat peralatan listrik tersebut beroperasi maupun tidak beroperasi. Bahan

isolasi yang digunakan dalam teknik tegangan tinggi dibedakan menjadi: bahan isolasi

gas, bahan isolasi padat, bahan isolasi cair. Pada dasarnya suatu bagian yang aktif

peralatan listrik harus diisolasi sehingga mempunyai sistem keamanan dan kenyamanan

Koordinasi isolasi dapat di definisikan sebagai korelasi antara daya isolasi alat-alat

dan sirkuit listrik disatu pihak, dan karakteristik alat-alat pelindungnya dilain pihak,

sehingga isolasi tersebut terlindung dari bahaya-bahaya tegangan lebih. Koordinasi

isolasi dilakukan dengan menentukan kesesuaian yang diperlukan antara daya isolasi alat-

alat listrik dan karakteristik alat-alat pelindung terhadap tegangan lebih, yang masing-

masing ditentukan oleh tingkat ketahanan impuls dan tingkat perlindungan

impulsnya.koordinasi isolasi mempunyai tujuan untuk perlindungan terhadap peralatan

dan penghematan.

Beberapa sistem yang perlu diperhatikan dalam koordinasi isolasi adalah:

1. Penentuan sifat gangguan

2. Penentuan daya isolasi petralatan seperti: isolator, bushing, dan trafo.

3. Penentuan tegangan impuls standart.

4. Karakteristik alat-alat pelindung seperti CB, Arrester.

5. Penentuan tingkat isolasi impuls dasar ( BIL ) yang disingkat Basic Impuls Insulation

Level. Bil ini merupakan suatu besar tegangan yang masih mampu ditahan oleh

peralatan listrik, atau kemampuan peralatan listrik menahan tegangan maksimum

pada saat terjadi tegangan lebih.


2.2 Jenis Bahan Isolasi

Ada 3 jenis bahan isolasi yaitu : gas, padat, cair. Berikut ini adalah penjelasan dari

ketiga jenis bahan isolasi tersebut.

2.2.1 Bahan Isolasi Gas

Bahan isolasi adalah digunakan sebagai pengisolasi dan sekaligus sebagai media

penyalur panas. Bahan gas yang biasa digunakan adalah udara dan sulfur hexafluida

(SF6).

1. Udara

Udara merupakan bahan isolasi yang mudah didapatkan, mempunyai tegangan

tembus yang cukup besar yaitu 30 kV/ cm. Contoh yang mudah dijumpai antara lain :

pada JTR, JTM, dan JTT antara hantara yang satu dengan yang lain dipisahkan dengan

udara. Hubungan antara tegangan tembus dan jarak untuk udara tidak linier seperti

ditunjukkan pada gambar dibawah ini :

Gambar 2.1 kurva perbandingan

Kalau 2 buah elektroda yang dipisahkan dengan udara mempunyai beda tegangan

yang cukup tinggi yaitu tegangan yang melebihi tegangan tembus, maka akan timbul


loncatan bunga api. Secara umum, makin besar tekanannya, makin besar pula tegangan

tembusnya. Tetapi untuk keadaan pakem justru tegangan tembus akan menjadi lebih

besar. Keadaan yang demikian inilah yang digunakan atau diterapkan pada beberapa

peralatan listrik.

2. Sulphur Hexa Fluorida

Sulphur Hexa Fluorida (SF6) merupakan suatu gas bentukan antara unsur

sulphur dengan fluor dengan reaksi eksotermis :

S + 3 F2 ---------------- SF6 + 262 kilo kalori

Molekul SF6 seperti ditunjukkan pada gambar dibawah ini :

Gambar. 2.2 Molekul sulphur hexa fluoride

Sampai saat ini SF6 merupakan gas terberat yang mempunyai massa jenis 6,139

kg/m3 yaitu sekitar 5 kali berat udara pada suhu 00 celsius dan tekanan 1 atmosfir. Sifat

lainnya adalah : tidak terbakar, tidak larut pada air, tidak beracun, tidak berwarna dan

tidak berbau. SF6 juga merupakan bahan isolasi yang baik yaitu 2,5 kali kemampuan

isolasi udara.

Tabel 1 Sifat beberapa Gas

Gas Massa jenis (kg/m3) Konduktivitas panas(W/ . m)

Tegangan TembuskV/ cm

Udara 1,228 5 . 10-6 30

SF6 6,139 1,9 . 10-5 75

Nitrogen (N 2) 1,191 5,4 . 10-6 30

Karbon dioksida 1,867 3,2 . 10-6 27

Hidrogen 0,086 3,3 . 10-5 18


2.2.2 Bahan Isolasi Cair

Bahan isolasi cair merupakan bahan pengisi pada beberapa peralatan listrik.

Bahan isolasi cair ini biasanya digunakan pada peralatan seperti transformator, pemutus

beban, rheostat. Bahan isolasi cair memiliki dua fungsi yaitu sebagai pemisah antara

bagian yang bertegangan atau pengisolasi dan juga sebagai pendingin. Persyaratan agar

bahan cair dapat digunakan sebagai bahan isolasi adalah mempunyai tegangan tembus

dan daya hantar panas yang tinggi.

Beberapa alasan digunakannya bahan isolasi cair adalah sebagai berikut:

1. Isolasi cair memiliki kerapatan 1000 kali atau lebih dibandingkan dengan isolasi gas,

sehingga memiliki kekuatan dielektrik yang lebih tinggi menurut hukum Paschen.

2. Isolasi cair akan mengisi celah atau ruang yang akan diisolasi dan secara serentak

melalui proses konversi menghilangkan panas yang timbul akibat rugi energi.

3. Isolasi cair cenderung dapat memperbaiki diri sendiri (self healing) jika terjadi

pelepasan muatan (discharge). Namun kekurangan utama isolasi cair adalah mudah

terkontaminasi.

Adapun sifat-sifat listrik yang menentukan unjuk kerja cairan sebagai isolasi

adalah:

1. Withstand Breakdown

Yaitu kemampuan untuk tidak mengalami ketembusan dalam kondisi tekanan listrik

(electric stress ) yang tinggi.

2. Kapasitansi Listrik per unit volume yang menentukan permitivitas relatifnya. Minyak

petroleum merupakan subtansi nonpolar yang efektif karena merupakan campuran

cairan hidrokarbon. Minyak ini memiliki permitivitas kira-kira 2 atau 2.5 .

Ketidakbergantungan permitivitas subtansi nonpolar pada frekuensi membuat bahan

ini lebih banyak dipakai dibandingkan dengan bahan yang bersifat polar. Misalnya air

memiliki permitivitas 78 untuk frekuensi 50 Hz, namun hanya memiliki permitivitas

5 untuk gelombang mikro.

3. Faktor daya

Faktor dissipasi daya dari minyak dibawah tekanan bolak balik dan tinggi akan

menentukan unjuk kerjanya karena dalam kondisi berbeban terdapat sejumlah rugi-

rugi dielektrik. Faktor dissipasi sebagai ukuran rugi-rugi daya merupakan parameter

9


yang penting bagi kabel dan kapasitor. Minyak transformator murni memiliki faktor

dissipasi yang bervariasi antara 10-4 pada 20 oC dan 10-3 pada 90 oC pada frekuensi 50

Hz.

4. Resistivitas

Suatu cairan dapat digolongkan sebagai isolasi cair bila resitivitasnya lebih besar dari

109 W-m. Pada sistem tegangan tinggi resistivitas yang diperlukan untuk material

isolasi adalah 1016 W-m atau lebih.

2.2.3 Bahan Isolasi Padat

Bahan isolasi padat adalah bahan isolasi yang berbentuk padat. Ada beberapa

jenis bahan isolasi padat seperti : kayu, kertas, mika, porselin, kaca, sitol, dan lain-lain.

2.3 Sifat-Sifat Bahan Isolasi

2.3.1. Sifat Kelistrikan

Terdapat 3 hal pokok yang dibahas di dalam sub-bab ini yaitu resistivitas,

permitivitas dan sudut kerugian dielektrik. Dari 3 hal tersebut akan memberikan

gambaran sifat kelistrikan suatu bahan isolasi di samping sifat-sifat yang lain.

1. Resistivitas

Sesuai dengan fungsinya, bahan isolasi yang baik adalah bahan isolasi yang

resistivitasnya besar tak terhingga. Tetapi pada kenyataannya bahan yang demikian itu

belum bisa diperoleh. Sampai saat ini semua bahan isolasi pada teknik listrik masih

mengalirkan arus listrik (walaupun kecil) yang lazim disebut arus bocor. Hal ini

menunjukkan bahwa resistansi bahan isolasi bukan tidak terbatas besarnya.

Besarnya resistansi bahan isollasi sesuai dengan Hukum Ohm adalah :

Ri = v / Ib

Dengan variabel sebagai berikut :

Ri = resistansi isolasi (ohm)

V = tegangan yang digunakan (volt)

Ib = arus bocor (ampere)


diperhatikan lebih jauh, terdapat 2 macam resistansi yaitu resistansi volume (Rv) dan

resistansi permukaan (Rp).

Resistansi volume mengakibatkan mengalirnya arus bocor Iv, sedangkan resistansi

permukaan menyebabkan mengalirnya arus bocor lp, seperti ditunjukkan pada Gb. 2.3

Gambar 2.3 Arus bocor Iv dan Ip pada bahan isolasi

Seperti terlihat pada Gb.3.1 RY dan Rp adalah paralel. Sehingga berdasarkan Hukum

Kirchoff 1 :

Ib= v + ip

Dan 1/ Ri =1/ Rv + 1/ Rp

Ri = (Rv . Rp)/ (Rv + Rp)

Resistivitas volume pada umumnya disebut resistivitas saja.

Besarnya resistivitas volume adalah :

Rv = py 1 / S


pv - adalah resistivitas volume dengan (ohm - meter)

1 - adalah panjang bagian yang dilewati arus (m)

S - adalah luas penampang (m2)

Besarnya resistivitas permukaan di antara 2 bidang selebar b pada jarak a adalah :

Rp = ps (a/ b)


PS adalah resistivitas permukaan dengan satuan ohm.

Derinisi darl resistivitas permukaan PS adalah resistansi pada permukaan persegi suatu

bahan waktu arus mengalir di sisi lain dari penampang tersebut.


Gambar 2.4 llustrasi perhitungan resistansi

Beberapa hal yang harus diperhatikan sehubungan dengan resistivitas adalah :

a. Baik resistivitas volume maupun resistivitas permulaan akan berkurang besarnya jika

suhu dinaikkan. Banyak bahan yang mempunyai pv dan pp yang besar pada suhu

kamar, tetapi turun drastis pada suhu 1000 C.

b. Untuk bahan isolasi yang higroskopis, di daerah-daerah yang lembab resistivitasnya

akan turun secara mencolok.

c. Resistivitas akan turun jika tegangan yang diberikan naik

Dari 3 hal tersebut diatas, maka pada pemakaian sehari-hari dalam pemakaian bahan

isolasi misaInya untuk daerah kerja yang suhunya tinggi atau lembab, harus dipilih bahan

yang sesuai baik bahan maupun tegangan kerjanya.

2. Permitivitas

Setiap bahan isolasi mempunyai permitivitas. Hal ini bagi bahan -bahan yang

digunakan sebagai elektrik kapasitor. Kapasitansi suatu kapasitor tergantung beberapa

faktor yaitu : luas permukaan, jarak antara keping-keping kapasitor serta dielektriknya.

Besarnya kapasitansi C (farad) dapat dihitung dengan :

h

SC

9

36

10


adalah permitivitas bahan elektrik (F/m)

h adalah jarak keping-keping kapasitor (m)

S adalah luas permukaan keping-keping kapasitor (m2)

Besarnya permitivitas udara hampir 1 yaitu 1.000.589, sedangkan besarnya

permitivitas untuk zat padat dan zat cair selalu lebih besar dari 1.


3. Sudut Kerugian Dielektrik

Pada saat bahan isolasi diberi tegangan bolak balik, maka terdapat energi yang

diserap oleh bahan tersebut. Akibatnya terdapat faktor kapasitif. Hubungan vektoris

antara tegangan dan arus pada bahan isolasi adalah seperti ditunjukkan pada Gb. 3.3.

Besarnya kerugian yang diserap bahan isolasi adalah berbanding lurus dengan tegangan

V volt, frekuensi f hertz, kapasitansi C farad, dan sudut kerugian dielektrik tan , seperti

ditunjukkan pada persamaan berikut.

Gambar 2.5 Hubungan IC = f (Ir)

P = V . 2π. f . C . tan

Sehingga

CfV

P

..2.tan

2

Dari persamaan di atas terlihat bahwa makin besar tegangan, frekuensi dan

kapasitansi untuk kerugian yang sama, maka makin kecil harga tan atau makin kecil

sudut antara arus kapasitif IC dengan arus total I dan makin besar sudut antara arus

resistif Ir dengan arus total I.

2.3.2 Sifat Terhadap Panas

Pada penghantar yang dilewati arus listrik selalu terjadi kerugian daya. Kerugian

daya ini selanjutnya didesipasikan dalam bentuk energi panas. Untuk itu perlu dipelajari

pengaruh panas terhadap bahan-bahan isolasi karena panas dapat mempengaruhi bahan

isolasi dalam hal : sifat kelistrikan, kekuatan mekanis, kekerasan, viskositas, ketahanan

terhadap pengaruh kimia dan sebagainya. Suatu bahan isolasi dapat rusak disebabkan

oleh panas dalam kurun waktu tertentu. Waktu tersebut dikatakan sebagai umur panas

bahan isolasi. Sedangkan kemampuan bahan menahan suatu panas tanpa terjadi

Ic

IrV


kerusakan disebut ketahanan panas (heat resistance). Klasifikasi bahan isolasi menurut

IEC (International Electrotechnical Commission) didasarkan atas batas suhu kerja bahan.

Tabel 2 kelas bahan isolasiKELAS BAHAN SUHU KERJA MAKS

Y Katun, sutera alam, wolsintetis, rayon, serat,

poliamid, kertas, prespan, kayu ,poliakrilat,

polietilen, polivinil, karet.

900 C

A Bahan kelas Y yang diimpregnasi dengan

vernis, aspal, minyak trafo.

Email yang dicampur dengan vernis dan

poliamid.

1050C

E Email kawat yang terbuat dari : polivinil

formal, poli urethane dan damar , bubuk

plastik, bahan selulosa pengisi pertinaks,

tekstolit triasetat, polietilen tereftalat.

1200C

B Bahan anorganik (mika, fiberglass, asbes)

bitumen, bakelit, poli monochloro tri flour

etilen, poli etilen tereftalat, polikarbonat, sirlak

1300C

F Bahan – bahan anorganik yang diimpregnasi

atau direkat dengan epoksi, poliurethan, atau

vernis dengan ketahanan panas yang tinggi

1550C

H Mika, fiberglass dan asbes yang diimpregnasi

dengan silicon tanpa campuran bahan berserat,

karet silicon, email kawat poliamid murni

1800C

C Bahan – bahan anorganik tanpa diimpregnasi

atau diikat dengan substansi organik yaitu :

mika, mikanit tahan panas, mikaleks, gelas,

keramik, Teflon (politetra fluoroetilen) adalah

satu – satunya substansi organik

Di atas 1800C


1. Ketahanan terhadap suhu rendah

Ketahanan terhadap suhu rendah ialah kemampuan bahan isolasi untuk digunakan

pada suhu rendah dalam hal ini -600 hingga -700 C.

Hal ini perlu diperhitungkan bagi bahan isolasi yang digunakan untuk penghantar pada

pesawat terbang, pegunungan dan sebagainya.

Umumnya bahan isolasi jika terkena suhu yang rendah akan menjadi keras dan

regas. Untuk itu biasanya bahan isolasi juga diuji pada suhu rendah dengan diberi vibrasi.

2. Konduktivitas Panas

Panas yang didesipasikan oleh penghantar atau rangkaian magnetic pada medan

listrik melalui bahan isolasi diterusakan ke udara sekelilingnya.

Untuk menghitung besarnya resistansi panas dapat digunakan rumus yang mirip dengan

hokum ohm sebagai berikut :

Rp

tP


P : adalah panas yang lewat melalui bahan isolasi setiap detik dalam satuan watt.

t : adalah beda suhu antara bagian yang panas dengan bagian yang dingin dalam satuan 0C.

Rp : adalah resistansi panas delam satuan derajat per watt atau ohm meter panas ( p).

Untuk menghitung besarnya resistansi panas (Rp) digunakan rumus :

s

hpRp

Dengan varibel sebagai berikut :

p : adalah resistivitas panas (o/W atau m Ω panas ).

h : adalah jarak antara bagian yang panas dan dingin (m).

S : adalah penampang (m2).


Besar konduktivitas panas ( p) adalah :

p = p

1

Bahan – bahan tersebut di udara mempunyai p yang tinggi dan p tersebut akan turun

bila bahan diimpregasi atau bila bahan menjadi lembab.

Tabel 3 konduktivitas beberapa bahanNo. Nama Bahan Konduktivitas Panas

(W/o.m)

1 Uadara (celah yang sempit) 5 . 10-6

2 Aspal 7 . 10-6

3 Kertas 10-5

4 Kain yang divernis 13 . 10-6

5 Pertinaks 35 . 10-6

6 Kuarsa 12,5 . 10-5

7 Porselin 16 . 10-5

8 Steatit 22 . 10-5

9 Titanium dioksid 65 . 10-5

10 Silikon dioksid 12,5 . 10-4

11 Grafit 18,2 . 10-4

12 Karborundum 20,5 . 10-4

13 Alumina 3 . 10-3

14 Magnesium 3,6 . 10-3

15 Besi 6,8 . 10-3

16 Berilium 2,18 . 10-2

17 Aluminium 2,26 . 10-2

18 Tembaga 3,9 . 10-2

2.3.3 Sifat Fisis dan Kimia

Beberapa sifat fisis dan kimia yang akan dibahas di sini adalah; sifat kemampuan

larut, resistansi kimia, higroskopisitas, permeabilitas uap, pengaruh tropis dan resistansi

radio aktif.


a. Sifat kemampuan Larut

Sifat ini adalah diperlukan ketika menentukan macam bahan pelarut untuk suatu

bahan, misalnya : vernis, plastik, dan sebagainya. Juga ketika menguji bahan isolasi atas

kemampuannya tetap tahan di dalam cairan selama diimpregnasi dan selama

pemakaiannya (bahan isolasi trafo minyak). Kemampuan larut bahan padat dapat

dievaluasi berdasarkan banyaknya bagian permukaan bahan yang dapat larut setiap

satuan waktu jika diberi bahan pelarut. Kemampuan larut suatu bahan akan lebih besar

jika suhunya dinaikkan. Umumnya bahan pelarut komposisi kimianya sama dengan

bahan yang dilarutkan. Contohnya : hidro karbon (parafin, karet alam) dilarutkan dengan

cairan hidro karbon atau phenol formaldehida.

b. Resistansi Kimia

Bahan isolasi mempunyai kemampuan yang berbeda ketahanannya terhadap

korosi yang disebabkan oleh : gas, air, asam, basa dan garam. Hal ini perlu diperhatikan

untuk pemakaian bahan isolasi yang digunakan di daerah yang kosentrasi kimianya aktif,

suhu di atas normal. Karena kecepatan korosi dipengaruhi pula oleh kenaikkan suhu.

Bahan isolasi yang digunakan pada instalasi tegangan tinggi harus mampu menahan

terjadinya ozon. Artinya, bahan tersebut harus mempunyai resistansi ozon yang tinggi.

Karena ozon dapat menyebabkan isolasi berubah menjadi regas. Pada prakteknya, bahan

isolasi anorganik mempunyai ketahanan terhadap ozon yang baik.

c. Higroskopisitas

Beberapa bahan isolasi ternyata mempunyai sifat higroskopisitas, yaitu sifat

menyerap air sekelilingnya. Uap air ternyata dapat mengakibatkan perubahan mekanis fisik

(physico mechanical) dan memperkecil daya isolasi.

Untuk itu selama penyimpanan atau pemakaian bahan isolasi agar tidak terjadi

penyerapan uap air oleh bahan isolasi, maka hendaknya bahan penyerap uap air yaitu

senyawa P2O5 atau Ca Cl2. Bahan dielektrik yang melekulnya berisi kelompok hidroksil

(OH), higroskopisitasnya relative besar. Sedangkan bahan dielektrik seperti : parafin,

polietilin dan politetra fluoro etilen adalah bahan -bahan nonhigroskopis.


d. Permeabilitas Uap

kemapuan bahan isolasi untuk dilewati uap disebuat permeabilitas uap bahan

tersebut. Factor ini perlu diperhatikan bagi bahan yang digunakan untuk : isolasi kabel,

rumah kapasitor.

Banyak uap M dalam satuan mikro-gram, selama t jam, melalui permukaan S meter persegi,

dengan beda tekanan pada kedua sisi bahan p dalam satuan mm-Hg, adalah

M = PtS

hA

..

10.. 2

A : adalah permeabilitas uap yang juga disebut konstansi difusi

g : adalah permeabilitas uap air dengan satuan mmHgjamcm

g

..

Tabel 4 permeabilitas uap beberapa bahanNo. Nama Bahan

AmmHgjamcm

g

..

1 Parafin 0,0007

2 Polistirin 0,03

3 Karet 0,03 s/d 0,08

4 Selulose triasetat 1

5 Cellophane 5

6 Kaca atau logam 0

e. Pengaruh Tropis

Terdapat 2 macam daerah tropis yaitu daerah tropis yang basah dan daerah tropis

yang kering.

Didaerah tropis yang basah memungkinkan tumbuhnya jamur dan serangga dapat hidup

dengan baik. Suhu yang cukup tinggi disertai kelmbaban yang terjadi dalam waktu lama

dapat menyebabkan turunnya resistivitas isolasi, menambah permitivitas dan mengurangi

kemampuan kelistrikan bahan.

Pada penggunaan bahan isolasi di daerah tropis harus diperhatikan2 hal yaitu : perubahan

sifat kelistrikan setelah bahan direndam dan kecepatan pertumbuhan jamur pada bahan

tersebut. Karena hal-hal tersebut maka bahan isolasi sebaiknya dilapisi dengan anti jamur,

antara lain : paranitro phenol, pentha chloro phenol.


f. Resistansi Radiasi

Pemakaian bahan isolasi sering dipengaruhi bermacam-macam energy radiasi.

Pengaruh ini dapat mengubah sifat bahan isolasi. Radiasi sinar matahari mempengaruhi umur

bahan isolasi, khusunya jika bahan tersebut bersinggungan langsung dengan oksigen. Sinar

ultraviolet dapat merusak beberapa bahan organik yaitu menurunnya kekuatan mekanik,

elastisitas dan retak – retak.

Sinar X, sinar – sinar dari reactor nuklir, misalnya : sinar dan partikel – pertikel

radio isotop, mempunyai pengaruh sangat besar pada bahan isolasi. Bahan polimer organik

akan menjadi lebih keras dan akan menjadi lebih tahan terhadap panas jika terkena sinar –

sinar tersebut, misalnya : politetraflouroetilen. Kemampuan suatu bahan isolasi untuk

menahan pengaruh radiasi tanpa mengalami kerusakan disebut resistansi radiasi.

2.3.4 Sifat – Sifat Mekanis

Kekuatan mekanis bahan-bahan listrik maupun logam adalah kemampuan menahan

beban dari dalam atau luar, pada prakteknya adalah beban tarik dan geser. Jika suatu bahan

dengan penampang A cm2 ditarik dengan suatu gaya tarik yang bertambah secara perlahan,

maka bahan tersebut akan putus pada gaya tarik tertentu sebesar Pt kg.

Dalam hal ini stres atau tegangan tarik bahan t adalah seperti ditunjukkan pada

persamaan berikut :

t = S

Pt

Penambahan panjang bahan sebelum putus 1 dibagi dengan panjang mula-mula 1

disebut penambahan panjang relatif bahan atau strain adalah :

= %1001

xl

Setelah titik Y penambahan panjang tanpa memerlukan penambahan gaya atau mungkin

hanya kecil saja. Gejala ini terjadi sekitar 5 hingga 7 % dari panjang mula-mula 1. Titik

Y disebut titik lumer (yield point) suatu bahan, sedangkan tegangan yang menjadikan

bahan lumer disebut tegangan lumer (yield stress) yang besarnya adalah :

y = S

Py


Py : adalah gaya yang menyebabkan bahan menyerah (kg)

S : adalah luas penampang mula-mula (m2)

1. Pengujian derajat kekerasan

Pengujian derajat kekerasan dapat dilakukan dengan penggoresan atau

penumbuhan dengan benda lancip terhadap bahan yang dapat mengalami deformasi

plastis yaitu logam dan plastik. Derajat kekerasan suatu bahan perlu diperhatikan

terutama untuk gawai yang bergesekan seperti : mata bor, komutator, bantalan. Pengujian

derajat kekerasan untuk keramik dilakukan dengan penggoresan. Satuan derajat

kekerasan bahan dengan penggoresan

adalah Moh dengan intan sebagai bahan terkeras nilainya 10 dan kapur sebagai yang

terlunak dengan nilai 1 Sedangkan untuk mengukur derajat kekerasan berdasarkan

tumbukan digunakan metode-metode : Brinell, Rockwell dan Vickres. Pada cara

pengujian dengan metode Brinell, sebuah bola baja dengan diameter 10 mm dan sudah

diperkeras, ditekankan ke permukaan bahan yang diuji dengan beban statis sehingga

menimbulkan lekukan pada permukaan bahan yang diuji. Derajat kekerasan dapat

dihitung dengan persamaan :

kekerasan =)(

)(2mmlekukanbidangLuas

kgdiberikanyanggaya

Derajat kekerasannya dinyatakan dengan satuan Brinell (HG). Pada pengujian

derajat kekerasan metode Vickres menggunakan intan yang berbentuk piramid.

Pengujian dengan cara ini lebih menguntungkan dibanding dengan metode Brinell,

karena pada intan tidak akan terjadi deformasi plastik. Untuk menentukan derajat

kekerasannya digunakan persamaan di atas. Yang membedakan di sini, lekukannya tidak

berbentuk bidang bola. Pada pengujian dengan metode Vickres satuannya adalah Vickres

(HD).

Pada pengujian kekerasan dengan metode Rockwell hasil pengujiannya dapat

langsung terbaca pada alat pengujian. Sehingga pengujian dengan metode ini lebih

mudah dan cepat. Mata penumbuk yang digunakan adalah intan berbentuk kerucut untuk

bahan yang keras atau bola baja jika bahan yang diuji lunak.


BAB IIIPENUTUP

3.1 Simpulan

Adapun simpulan yang didapat dari hasil pembahasan diatas adalah sebagai

berikut :

1. Bahan isolasi merupakan alat yang digunakan untuk memisahkan bagian-bagian

yang bertegangan atau bagian-bagian yang aktif. Bahan isolasi merupakan suatu

peralatan yang digunakan sebagai pembatas dan pengaman pada peralatan listrik

yang mempunyai kekuatan listrik yang cukup untuk menjamin sistem keselamatan

yang diperlukan pada saat peralatan listrik tersebut beroperasi maupun tidak

beroperasi.

2. Adapun sifat-sifat dari bahan isolasi tersebut adalah :

a) Sifat kelistrikan yang meliputi : resistivitas, permitivitas, sudut kerugian

dielektrik

b) Sifat terhadap panas

c) Sifat fisis dan kimia

d) Sifat mekanis

3. Ada 3 jenis bahan isolasi listrik yaitu : bahan gas, bahan cair, dan bahan padat.

3.2 Saran

Bahan isolasi merupakan bahan listrik yang sering digunakan dan berguna bagi

masyarakat. Yang perlu kita lakukan sebagai generasi muda adalah meningkatkan

pengetahuan kita mengenai bahan isolasi baik yang terbuat dari gas, cair, maupun padat.

Dan diperlukan juga pengembangan dan riset yang lebih lanjut mengenai bahan isolasi

supaya ditemukan lagi bahan isolasi yang lebih bagus dan efektif.

PUTU RUSDI ARIAWAN

DAFTAR PUSTAKA

Muhaimin. 1993. Bahan-Bahan Listrik Untuk Politeknik. Jakarta : PT Pradnya

Paramita.

2007. Energi. Diakses dari http://www.elektroindonesia.com. Tanggal 11 Juli

2007, 09:34.

John Vernon, 1979, Introduction to Engineering Materiual, English Leanguage

Book, Society & Mac Millan, London

Herman Polack, 1981, Material Science and Metalurgy, 3rd Edition, Reston

Publishing Company, Virginia.

PUTU RUSDI ARIAWAN

BIODATA PENULIS

Nama : Putu Rusdi Ariawan

TTL : Denpasar. 19 April 1990

Agama : Hindu

Mahasiswa Teknik Elektro Unv. Udayana

Email : [email protected]

www.facebook.com/turusdi

bahan isolasi listrik

Documents