m

25

BAB 1. PENDAHULUAN1.1. Tujuan Mata KuliahBahan - bahan listrik adalah semua bahan di bumi yang dapat digunakan di bidang listrik.Tujuan dari mata kuliah bahan - bahan listrik adalah memberikan bekal kepada tenaga ahli listrik untuk mengenal dan mengetahui jenis, sifat , dan kegunaan berbagai bahan - bahan listrik dari aspek teknik ( mekanik, elektrik, thermal, kimia, magnetik, dan kemudahan dikerjakan/ diperbaiki ), maupun dari aspek non - teknik ( ekonomi, kemudahan diperoleh ). Setelah menempuh mata kuliah bahan - bahan listrik maka sebagai seorang ahli listrik harus mampu memilih dengan tepat bahan - bahan listrik sesuai dengan keperluan / penerapan di bidang listrik, dan dapat dipertanggungjawabkan.

1.2. Teori Atom Wujud Bahan Bahan Listrik adalah padat, cair, dan gas.Bahan Bahan Listrik terdiri dari molekul - molekul yang tersusun atas atom atom.Inti atom berupa proton dan neutron.Proton bermuatan positip. Neutron tidak bermuatan.Inti atom dikelilingi oleh elektron elektron.Elektron bermuatan negatip.Jumlah proton sama dengan jumlah elektron sehingga atom netral.Elektron mengorbit mengitari inti atom secara bertingkat dengan energi tertentu.Untuk berpindah orbit, elektron memerlukan energi dari luar.Dibutuhkan energi terbesar bagi elektron untuk berpindah dari orbit yang paling dekat dengan inti atom.Jumlah elektron di setiap orbit mengikuti rumus 2 n .Orbit ke 2 (L) memuat 2 (2) atau 8 buah elektron.]

Struktur Atom.Hidrogen (H) diberi nomor atom (NA) = 1, hanya ada 1 buah elektron yang mengorbit pada 1 buah proton.Oksigen (O) NA = 8 , ada 8 buah elektron yang mengorbit pada 8 buah proton dalam struktur ( 2 , 6 ).Tembaga (Cu) NA = 29, ada 29 buah elektron dalam struktur ( 2, 8, 18, 1 )Aluminium (Al) NA = 13, ada 13 buah elektron d l m struktur ( 2, 8, 3 )

Elektron ValensiElektron valensi adalah elektron pada orbit yang paling luar. Unsur adalah stabil bila jumlah elektron valensi sebanyak 8 buah, misal : Argon(A), Neon(Ne).Arus listrik adalah perpindahan elektron valensi oleh energi dari luar seperti : beda potensial listrik, cahaya matahari, dan sebagainya.

Ikatan AtomIkatan Metalik adalah ikatan atom - atom dari satu unsur dengan 1 s/d 3 buah elektron valensi , misal : Cu (2, 8, 18, 1), Al (2, 8, 3), Ag (2, 8, 18, 18, 1).Ikatan Kovalen adalah ikatan atom-atom dari satu unsur dengan 4 buah elektron menuju stabil ( = 8 buah ), misal : Ge (2, 8, 18, 4) , Si (2, 8, 4).Ikatan Ionik adalah ikatan atom - atom dari unsur berbeda yang saling memberi dan menerima elektron membentuk ion, misal : Na (2, 8, 1) + Cl (2, 8, 7) Na + Cl.

1.3. Kelasifikasi Bahan ListrikBahan listrik diklasifikasikan menjadi 6 macam yaitu : konduktor, semi- konduktor, isolator, dielektrik, magnet, dan konverter energi.Konduktor adalah bahan listrik yang memerlukan energi kecil untuk melepaskan elektron valensi, misal : logam (tembaga, aluminium, besi), asam/ garam ( H2SO4, NaOH )Semi konduktor adalah bahan listrik yang memerlukan energi agak besar untuk melepaskan elektron valensi, misal : Silikon, Germanium.Isolator adalah bahan listrik yang memerlukan energi besar untuk melepaskan elektron valensi, misal : padat (karet, mika, porselain, plastik, kayu ), cair ( minyak trafo), gas ( freon, SF6 , nitrogen).Dielektrik adalah bahan listrik yang dapat menyimpan energi listrik untuk perbaikan faktor daya, misal : kondensator elektrolit.Magnet adalah bahan listrik yang mengandung / dapat dibuat/ dipengaruhi magnet, misal : besi/ baja, nikel, kobalt.Konverter energi adalah bahan listrik yang dapat mengubah bentuk energi tertentu menjadi bentuk energi lain, misal : sel surya, batere kering , magneto hydro dinamik ( MHD ).

RangkumanBahan listrik berwujud padat, cair, dan gas yang terdiri dari molekul- molekul yang tersusun atas atom- atom.Inti atom dikelilingi elektron- elektron yang bermuatan negatip. Elektron pada orbit yang paling luar disebut elektron valensi. Arus listrik adalah perpindahan elektron valensi.Bahan listrik diklasifikasikan menjadi 6 macam yaitu : konduktor, semi- konduktor, isolator, dielektrik, magnet, dan konverter energi.

Contoh Soal :1) Sebutkan 3 macam ikatan atom.Jawab : Ikatan metalik, kovalen dan ionik.2) Sebutkan 3 jenis bahan listrik.Jawab : konduktor, semi konduktor , dan isolator.3) Jelaskan yang disebut elektron valensi.Jawab : elektron valensi adalah elektron yang berada pada kulit orbit terluar yang berperan penting sebagai aliran arus listrik.

Soal Latihan :1) Apakah tujuan belajar mata kuliah bahan bahan listrik ?2) Menurut struktur ikatan atom , jelaskan klasifikasi bahan listrik.3) Sebutkan perbedaan antara konduktor dan semi konduktor.4) Tuliskan 6 macam bahan listrik.

BAB 2. KONDUKTOR

2.1. Konduktivitas dan ResistivitasKonduktor adalah bahan listrik yang mudah menghantarkan listrik dengan rugi sekecil mungkin.Konduktansi (G) adalah kemampuan bahan listrik dalam menyalurkan listrikKonduktivitas () adalah nilai konduktansi bahan listrik pada satuan panjang ( l ) dan luas penampang (A).Resistansi (R) adalah kemampuan bahan listrik menghambat arus listrik.Resistivitas () adalah nilai resistansi bahan listrik pada satuan panjang ( l ) dan luas penampang (A).

2.2. Peningkatan daya hantar dan daya hambatHambatan atau resistansi (R) dari bahan listrik adalah sebanding dengan panjangnya ( l ) dan resistivitasnya ( ) serta berbanding terbalik dengan luas penampangnya ( A ).R = l / A . ( 1 )Keterangan :R = hambatan bahan () = resistivitas bahanl = panjang bahan ( m )A = luas penampang bahan ( mm )Menurut rumus ( 1 ) bahwa kemampuan hambat atau daya hambat dari bahan listrik dapat ditingkatkan dengan memperpanjang bahan itu atau dengan memperkecil luas penampangnya.Hantaran atau konduktansi ( G ) dari bahan listrik adalah berbanding terbalik dengan resistansi ( R ), sehingga konduktivitasnya ( ) berbanding terbalik dengan resistivitasnya ( ). G = 1 / R ; = 1 / G = A / l. ( 2 )

Menurut rumus ( 2 ) bahwa kemampuan hantar atau daya hantar bahan listrik dapat ditingkatkan dengan memperpendek bahan itu atau dengan memperbesar luas penampangnya.Contoh soal :1). Kawat tembaga panjangnya 20 meter dan berdiameter 0,5 mm. Hitung hambatan kawat itu. Resistivitas tembaga ( ) 0,0175.10 6Penyelesaian :Penampang kawat ( A ) = { 3,14 x (0,5) 2 x 10 6 } / 4 = 0,196 x 10 6mm2Hambat kawat ( R ) = ( l ) / A= ( 0,0175. 10 6 x 20 ) / 0,196 x 10 6= 1,783 2.3. Koefisien TemperaturNilai hambat bahan listrik berubah bila terjadi perubahan temperaturnya . Perubahan nilai hambat setiap satu derajat celsius disebut koofisien temperature ( ).Nilai hambat setelah terjadi perubahan temperature memenuhi persamaan ( 3 ).

Rt = Ro ( 1 + t ).( 3 )

Keterangan :Rt = nilai hambat pada temperature t C ( )Ro = nilai hambat pada temperature 0 C ( ) = koofisien temperatur t = kenaikan temperature dari 0 C hingga t C

Contoh soal :1). Kawat aluminium hambatannya 0,625 pada temperature 20 C. Hitung nilai hambat kawat itu pada temperature 50 C.Penyelesaian :Nilai hambat kawat itu pada temperature 50 C adalahR50 = R 20 ( 1 + t ) = 0,625 { 1 + 0,004 ( 50 20 ) } = 0,700 Rangkuman :1) Kemampuan hambat atau daya hambat dari bahan listrik dapat ditingkatkan dengan memperpanjang bahan itu atau dengan memperkecil luas penampangnya.2) Kemampuan hantar atau daya hantar bahan listrik dapat ditingkatkan dengan memperpendek bahan itu atau dengan memperbesar luas penampangnya.

3) Hambatan atau resistansi (R) dari bahan listrik dihitung dengan rumus

R = l / A ... ( 1 )4) Hantaran atau konduktansi ( G ) dari bahan listrik dihitung dengan rumus

G = A / l ..( 2 )

5) Nilai hambat setelah terjadi perubahan temperature dihitung dengan rumus

Rt = Ro ( 1 + t ).( 3 )Soal latihan :1) Kawat tembaga berdiameter 0,5 mm panjangnya 20 meter. Hitung hambat kawat itu bila panjangnya 100 meter. Hitung daya hantar kawat itu bila diameternya 1,5 mm. Resistivitas tembaga ( ) 0,0175. 10 6.2) Kawat mangan hambatnya 20 pada temperature ruang 25 C. Hitung panjang kawat itu bila diameternya 0,40 mm.Berapa hambat kawat itu pada temperature 85 C ?Resistivitas mangan 0,42. 10 6. Koofisien temperature mangan 0,00002

BAB 3. LOGAM KONDUKTIF, RESISTIF, DAN PADUAN

3.1. Logam Konduktif

Bahan logam konduktif ( BLK ) penting di bidang listrik adalah :1) TembagaCu4) PerakAg2) AluminiumAl5) SengZn3) BajaFe6) Timah Sn

TEMBAGAALUMINIUM

SIFAT : - Mudah dibentuk kondisi dingin - Tahan korosi - Mudah disoldir - Non magnetik SIFAT :- Tidak korosi- Ringan, lunak dan rapuh - Non magnetik

GUNA : - Penghantar / kabel - Belitan - Busbar dalam GUNA : - Penghantar udara - Busbar luar - Rotor sangkar

BAJAPERAK

SIFAT : - Kuat secara mekanis - Korosif - Keras dan kaku SIFAT : - Konduktif di atas tembaga - Agak rapuh - Tahan korosi

GUNA : - Struktur tiang, chasis - Penghantar kereta listrik - Penguat SUTT - Magnet GUNA : - Sekering / fuse - Lidah kontak

SENGTIMAH

SIFAT : - Tahan korosi - Konduktif tembaga - Mudah dibentuk - Tidak tahan kimiaSIFAT : - Tidak korosi - Lunak dan temp. lebur rendah

GUNA : - Pelapis galvanis- Kutub batere- Bahan catGUNA : - Pelapis - Soldir - Selubung kabel tanah

3.2. Logam ResistifBahan Logam Resistif ( BLR ) penting di bidang listrik adalah :1) NikelNi4) MerkuriHg2) Tungsten W5) KarbonC3) PlatinaPtNIKELTUNGSTEN

SIFAT : - Tidak korosif - Mudah dibentuk

SIFAT : - Temperatur lebur tinggi 3.300 C - Cepat beroksidasi - Resistivitas besar = 5. 10 6

GUNA : - Elektroplating - Elemen pemanas - MagnetGUNA : - Filamen lampu dan tabung elektronik

PLATINAMERKURI

SIFAT : - Tidak korosi - Tahan kimia - Temperatur lebur tinggi 1.775 C - Hambat jenis = 10 7SIFAT : - Cair dan muai merata - Temperatur lebur rendah 38,8 C - Beroksidasi dan beracun

GUNA : - Thermo kopel - Kontak saklar

Guna : - Kontak rele pengaman transformator - Thermometer dan lampu

KARBON

SIFAT : - Keras , tahan aus , dan tahan kimia - Temperatur lebur tinggi 3.900 C - Koefisien temperatur negatif - Hambat jenis = (1 s/d 7). 10 - 3 - Tidak beroksidasi - Penghantar panasGUNA : - Elektroda tungku lebur - Elektroda batere kering - Pengumpul arus - Sikat mesin listrik - Resistor nilai besar daya rendah

2.4. Paduan LogamBahan Paduan Logam penting di bidang listrik adalah :a. Paduan logam konduktif ( PLK ) yaitu :1) Kuningan3) Duralium2) PerungguKUNINGAN ( Brass )PERUNGGU ( Bronz )

SIFAT : Komposisi Cu / Zn : 60 / 40 Tidak korosi , dan mudah dibentuk Kekuatan mekanik di atas tembaga SIFAT : Komposisi Cu / Sn : 90 / 10 Keras , rapuh Tahan kimia dan tahan korosi

GUNA : Pegas arus Komponen : fiting, saklar, kotak hubung GUNA : Komutator Pegas arus , dan batang lidah saklar

DURALIUM

SIFAT : Komposisi Al / Cu : 95 / 5 Keras, tahan korosi Dapat dikerjakan Tidak menyerap panas

GUNA : Bantalan poros, roda gigi, handel Landasan oven

b. Paduan logam resistif ( PLR ) yaitu :1) Nikrom3) Konstantan2) ManganNIKROMMANGAN

SIFAT : Komposisi Ni / Cr : 80 / 20Temperatur lebur tinggi 1.100 C Hambat jenis = 10 - 6

SIFAT :Komposisi Mg / Ni / Cu : 12 / 2 / 86 Hambat jenis = 5.10-7

GUNA : Elemen pemanas : heater, oven, seterika

GUNA : Resistor daya / wire wound

KONSTANTAN

SIFAT : Komposisi Cu/Ni : 60/40 Temperatur lebur 1.300 C Tahan korosi Hambat jenis = 5.10 -5 GUNA : Thermo kopel Resistor starter mesin listrik

Contoh soal : 1) Sebutkan sifat dan kegunaan dari dua buah bahan logam konduktif penting.Jawab : TEMBAGAALUMINIUM

SIFAT : - Mudah dibentuk kondisi dingin - Tahan korosi - Mudah disoldir - Non magnetik SIFAT :- Tidak korosi- Ringan, lunak dan rapuh - Non magnetik

GUNA : - Penghantar / kabel - Belitan - Busbar dalam GUNA : - Penghantar udara- Busbar luar- Rotor sangkar

2) Sebutkan sifat dan kegunaan dari dua buah bahan logam resistif penting.Jawab : NIKELTUNGSTEN

SIFAT : - Tidak korosif - Mudah dibentuk

SIFAT : - Temperatur lebur tinggi 3.300 C - Cepat beroksidasi - Resistivitas besar = 5. 10 6

GUNA : - Elektroplating - Elemen pemanas - MagnetGUNA : - Filamen lampu dan tabung elektronik

3) Sebutkan sifat dan kegunaan dari dua bahan paduan logam konduktif penting.Jawab : KUNINGAN ( Brass )PERUNGGU ( Bronz )

SIFAT : Komposisi Cu / Zn : 60 / 40 Tidak korosi , dan mudah dibentuk Kekuatan mekanik di atas

SIFAT : Komposisi Cu / Sn : 90 / 10 Keras , rapuh Tahan kimia dan tahan korosi

GUNA : Pegas arus Komponen : fiting, saklar, kotak hubung GUNA : Komutator Pegas arus , dan batang lidah saklar

4) Sebutkan sifat dan kegunaan dari dua buah bahan paduan logam resistif penting.Jawab : NIKROMMANGAN

SIFAT : Komposisi Ni / Cr : 80 / 20Temperatur lebur tinggi 1.100 C Hambat jenis = 10 - 6

SIFAT :Komposisi Mg / Ni / Cu : 12 / 2 / 86 Hambat jenis = 5.10-7

GUNA : Elemen pemanas : heater, oven, seterika

GUNA : Resistor daya / wire wound

Rangkuman :

1). Bahan logam konduktif ( BLK ) penting di bidang listrik adalah :a) TembagaCud) PerakAgb) AluminiumAle) SengZnc) BajaFef) Timah Sn

2). Bahan Logam Resistif ( BLR ) penting di bidang listrik adalah :a) NikelNid) MerkuriHgb) Tungsten We) KarbonCc) PlatinaPt3). Paduan logam konduktif ( PLK ) penting di bidang listrik yaitu :

a) Kuninganc) Duraliumb) Perunggu

4). Paduan logam resistif ( PLR ) penting di bidang listrik yaitu :a) Nikromc) Konstantanb) Mangan

Soal latihan :

1) Sebutkan sifat dan kegunaan dari enam buah bahan logam konduktif penting.2) Sebutkan sifat dan kegunaan dari lima buah bahan logam resistif penting.3) Sebutkan sifat dan kegunaan dari tiga buah bahan paduan logam resistif penting.4) Sebutkan sifat dan kegunaan dari tiga buah bahan paduan logam konduktif penting.

BAB 4. SEMI KONDUKTOR

4.1. Energi Elektron

Energi luar antara lain : listrik, cahaya Matahari, panas.Energi luar dibutuhkan untuk melepaskan elektron valensi dari orbitnya.Energi elektron yang membuat atom stabil terdiri dari energi potensial, rotasi ,dan sentrifugal.

4.2. Hubungan Lapisan bahan P N

Bahan semi konduktor adalah unsur berelektron valensi 4 seperti : Silikon dan Germanium. Bahan semi konduktor yang masih murni ( intrinsik ) masih stabil dan bersifat isolasi. Bahan semi konduktor yang sudah tidak murni ( ekstrinsik ) atau sudah dikotori menjadi tidak stabil dan bersifat semi konduktor.Bahan lapisan Positip ( P ) diperoleh dari pengotoran bahan berelektron valensi 4 oleh bahan berelektron valensi 3, seperti : Aluminium, Boron, Indium.Bahan lapisan Negatip ( N ) diperoleh dari pengotoran bahan berelektron valensi 4 oleh bahan berelektron valensi 5, seperti : Pospor, Arsen, Antimon.Bila bahan lapisan Positip ( P ) dan bahan lapisan Negatip ( N ) dihubungkan / disambung maka diperoleh bahan semi konduktor dengan sambungan : mono (Dioda) , duo (Transistor ), maupun trio (Thyristor ), dan multi (Integrated Circuits ). Bahan-bahan semi konduktor dan penggunaannya dimuat pada Tabel 4. 1.Tabel 4. 1. Bahan semi konduktor dan penggunaannya

No Bahan Semi KonduktorPenggunaan

1Germanium (Ge)Dioda, Transistor

2Silikon (Si)Dioda, Transistor, Thyristor, IC

3Barium titanat ( Ba Ti )Thermistor (PTC)

4Bismuth Telerida ( Bi2 Te3 )Konverter thermo elektrik

5Galium Arsenida (Ga As)Dioda, Transistor, LED

6Cadmium Sulfida ( Cd S )Sel foto konduktif

7Indium Antimon (Ga Sb)Detector infra merah

8Indium Arsenida ( In As)Piezo resistor

9Selenium (Se)Penyearah

10Plumbum Sulfur (Pb S)Foto sel

11Indium Stibium (In Sb)Detector infra merah

Faktor faktor yang berpengaruh pada bahan semi konduktor adalah temperature, cahaya, tegangan listrik, dan medan listrik.Resistansi bahan semi konduktor turun bila temperature naik. Resistansi bahan semi konduktor turun bila intensitas cahaya bertambah kuat.Resistansi bahan semi konduktor turun bila tegangan listrik naik.Resistansi bahan semi konduktor turun bila medan listrik bertambah kuat.Proteksi thermal pada bahan semi konduktor dilaksanakan dengan metode : plat logam pendingin (heat sink), kipas angin (fan), dan pendingin udara (AC)

Contoh soal :

1) Sebutkan satu energi luar untuk melepaskan elektron valensi.Jawab : cahaya Matahari.2) Jelaskan cara mendapatkan bahan semi konduktor lapisan positip.Jawab : Bahan lapisan Positip ( P ) diperoleh dari pengotoran bahan berelektron valensi 4 oleh bahan berelektron valensi 3.3) Sebutkan tiga bahan semi konduktor dan penggunaannya.Jawab : Germanium (Ge) untuk Dioda, Transistor.Silikon (Si) untuk Dioda, Transistor, IC.Plumbum Sulfur (Pb S) untuk Foto sel.

Soal latihan :

1) Sebutkan tiga energi luar untuk melepaskan elektron valensi.2) Jelaskan cara mendapatkan bahan semi konduktor lapisan positip.3) Jelaskan cara mendapatkan bahan semi konduktor lapisan negatip.4) Tuliskan sepuluh bahan semi konduktor dan penggunaannya.5) Jelaskan faktor faktor yang berpengaruh pada bahan semi konduktor.6) Sebutkan cara melakukan proteksi thermal pada bahan semi konduktor.

BAB 5. MAGNET

Definisi :1) BAHAN magnet adalah bahan listrik yang dapat dibuat/ dipengaruhi magnet.2) MEDAN magnet adalah ruang di sekitar magnet/ penghantar berarus listrik yang dilingkupi oleh garis-garis gaya magnet.3) GAYA GERAK magnet ( GGM ) adalah gaya yang menggerakkan garis - garis gaya magnet dan besarnya sama dengan arus dikalikan banyaknya lilitan ( I N Amper lilit )4) KUAT MEDAN Magnet ( H ) adalah gaya gerak magnet per satuan panjang rangkaian magnet ( I N / l Amper lilit per meter )5) FLUKSI Magnet ( ) adalah gaya gerak magnet per reluktansi ( I N / S )6) KEPADATAN FLUKSI ( B ) adalah Fluksi total per luas penampang bahan ( / A )7) PERMEABILITAS ABSOLUT ( ) adalah hantar jenis bahan dilalui garis-garis gaya magnet ( B / H )8) PERMEABILITAS RELATIF ( r ) adalah rasio permeabilitas absolut bahan terhadap permeabilitas udara ( / o ). Dimana o = 4 10 -79) RELUKTANSI Magnet ( S ) adalah hambatan bahan bila dilalui oleh garis-garis gaya magnet ( l / A ).Dimana l adalah panjang lintasan rangkaian magnet

5.1. Karakteristik Histerisis

HISTERISIS magnet adalah peristiwa tertinggalnya kepadatan fluksi (B) dari kuat medan magnet (H).RUGI HISTERISIS magnet adalah rugi energi untuk proses magnetisasi dan demagnetisasi bahan magnet.RUGI ARUS PUSAR magnet adalah rugi energi karena medan magnet bolak balik yang membangkitkan gaya gerak listrik pada bahan magnet sehingga mengalirkan arus pusar dan menyebabkan bahan magnet itu panas.

5.2. Energi Magnetisasi

Energi yang dibutuhkan untuk proses magnetisasi adalah

dW = e I dt = ( L di/dt ) I dt = L I diDiintegral menjadi W = I L(5.1)

Keterangan : W = energi magnetisasi ( Watt )I = arus magnetisasi ( Amper )L = induktansi belitan magnet ( Henry )

5.3. Magnet Lunak dan Keras

Bahan magnet lunak (remanen) memiliki jerat histerisis yang sempit, a.l :

1). Besi murni3). Baja lunak5). Besi tuang7). Besi nikel 2). Besi tempa4). Baja keras6). Baja silikon

BESI MURNI : Fe / C = 100 / 0BESI TEMPA : Fe / C = / s/d 0,25

Permeabilitas tinggiUntuk magnet remanenElastis dan liatMudah korosiDapat dilas/ dikerjakanUntuk magnet remanenUntuk struktur : rantai, rel

BAJA LUNAK : Fe / C = / s/d 0,35BAJA KERAS : Fe / C = / s/d 1,4

Elastis dan liatMudah korosiDapat dilas/ dikerjakanUntuk magnet remanenUntuk : baut, plat, taliElastis dan liatMudah korosiTidak dapat dilas/ dikerjakanUntuk magnet remanenUntuk : cetakan, poros, tool

BESI TUANG : Fe / C = / 2 s/d 5BAJA SILIKON : Fe / C = / s/d 2

Keras dan rapuhTahan korosiTidak dapat dilas/ dikerjakanTidak dapat dibuat magnetUntuk : body / rumah mesinJerat histerisis sempitUntuk : kutub mesin, inti trafo

BAJA NIKEL : Fe/ Ni/ M = 15 / 80 / 5

Permeabilitas sangat tinggiRugi histeris rendahUntuk : meter besi putar, amor kabel tanah

Bahan magnet keras (permanen) memiliki jerat histerisis yang luas, a.l :

1). Baja silicon3). Baja kobalt5). Baja non magnet2). Baja tungsten4). Baja alnico6). Ferit

BAJA SILIKON : Fe / Si = .. / s/d 2..4BAJA TUNGSTEN : Fe/W/C = 93,3/6/0,7

Saturasi besarUntuk : inti rele, mesin listrikReluktansi tinggiKoersif 8.000 AT/mUntuk : kutub permanen motor listrik

BAJA KOBALT:Fe/Co/Cr/W: 55/34/5/6BAJA ALNICO:Fe/Al/Ni/Co/Cu:52/10/18/15/5

Koersif 10.000 AT / mUntuk : magnet permanen instrumenKoersif 100.000AT / mKeras dan rapuhTidak dapat dikerjakanUntuk : magnet permanen terbaik, instrument presisi

BAJA NON MAGNET: Fe/Mn : 86/14FERIT

Non magneticRugi arus pusar nolUntuk : body mesin listrik, poros, mur bautBaO(Fe2 O3) 6Ringan dan untuk magnet permanentFe2O3 + NiO + ZnOJerat histeris persegi empatRugi arus pusar kecilUntuk inti trafo frekuensi tinggi

Soal contoh :

1) Jelaskan rugi histerisis dan rugi arus pusar.Jawab : RUGI HISTERISIS magnet adalah rugi energi untuk proses magnetisasi dan demagnetisasi bahan magnet.RUGI ARUS PUSAR magnet adalah rugi energi karena medan magnet bolak balik yang membangkitkan gaya gerak listrik pada bahan magnet sehingga mengalirkan arus pusar dan menyebabkan bahan magnet itu panas.

2) Sebutkan sifat dan kegunaan dua bahan magnet lunak.Jawab :

BAJA LUNAK : Fe / C = / s/d 0,35BESI TUANG : Fe / C = / 2 s/d 5

Elastis dan liatMudah korosiDapat dilas/ dikerjakanUntuk magnet remanenUntuk : baut, plat, taliKeras dan rapuhTahan korosiTidak dapat dilas/ dikerjakanTidak dapat dibuat magnetUntuk : body / rumah mesin

Soal latihan :1) Jelaskan rugi histerisis dan rugi arus pusar.2) Sebutkan sifat dan kegunaan tujuh bahan magnet lunak.3) Sebutkan sifat dan kegunaan enam bahan magnet keras.4) Sebuah bahan magnet bentuk cincin keliling rata-ratanya 1,4 m dan penampangnya 0,0012 m2 dililit kawat 500 belitan. Bila dialiri arus listrik 2 A membangkitkan fluksi 1,2 mili Weber.Hitung permeabilitas relatif bahan itu.[ Jawab : r = 1114 ]

BAB 6. DIELEKTRIK

Bahan dielektrik adalah bahan listrik yang mampu menyimpan muatan listrik.Bahan dielektrik digunakan untuk menyimpan energi listrik, memperbaiki faktor daya, dan menyaring tegangan searah hasil penyearahan.

6.1. Kekuatan dielektrikKekuatan dielektrik adalah kekuatan bahan listrik dalam menahan medan listrik dari potensial listrik per satuan panjang / tebal bahan.

VE = ------- [ volt / meter ] atau [ kilo volt / sentimeter ](6.1) d

Keterangan : E = Kekuatan dielektrik (kV/cm)V = potensial listrik (V)d = tebal bahan (meter)

6.2. Kapasitansi

Kapasitansi bahan dielektrik adalah kapasitas bahan dielektrik dalam menyimpan muatan listrik persatuan tegangan listrik.

QC = -------[ Coulomb / volt ] . (6.2)VKeterangan : C = kapasitansi (Coulomb/volt)Q = muatan listrik (Coulomb)V = potensial listrik (V)

6.3. Konstanta dielektrik

Konstanta dielektrik adalah hasil perkalian kapasitansi dan ketebalan bahan dibagi luas permukaan bahan.

C . d = ------------ ..(6.3) A

Keterangan : C = kapasitansi (Coulomb/volt)d = tebal bahan (meter)A = luas permukaan bahan ( meter )

Konstanta dielektrik dan kekuatan dielektrik dari beberapa jenis bahan listrik disajikan dalam Tabel 6.1.

Tabel 6.1. Jenis bahan, konstanta, dan kekuatan dielektrikBahan dielektrik

Kontanta dielektrik( )Kekuatan dielektrik(kV/cm)

Udara130

Kertas2,0 2,62,5 4,0

Mika2,5 6,680

Minyak2,2 4,7100

Kaca5,4 9,9

Porselain5,7 6,8TR 1,5-4/TT 10-16

Kerugian dielektrik adalah rugi daya listrik akibat adanya arus bocor.Kerugian dielektrik meningkat jika terjadi tegangan lebih, peningkatan frekuensi, panas, ataupun kelembaban.

Energi yang tersimpan dalam bahan dielektrik adalah setengah dari kapasitansi bahan dikalikan kwadrad dari potensial listrik.W = C V [ Joule ](6.4)

Keterangan : W = energi (Joule)C = kapasitansi (Coulomb/volt)V = potensial listrik (V)

Contoh soal :

1). Sebutkan apa yang dimaksud dengan :a. Bahan dielektrikb. Kegunaan bahan dielektrikJawab :a. Bahan dielektrik adalah bahan listrik yang mampu menyimpan muatan listrik.b. Bahan dielektrik digunakan untuk menyimpan energi listrik, memperbaiki faktor daya, dan menyaring tegangan searah hasil penyearahan.2). Sebuah kondensor pada tegangan 500 Volt di udara kapasitasnya 0,005 F. Bila direndam dalam minyak berkonstanta dielektrik 2,5 hitunglah besarnya energi yang tersimpan sebelum dan sesudah direndam.

Jawab :

Di udara = 1

Q = CV = (0,005.10 6) (500) = 2,5. 10 6Coulomb

Q(2,5. 10 6 ) W = C V = ---- = ---------------- = 625. 10 6 JouleC2 (0,005. 10 6 )

Energi yang tersimpan sebelum direndam W = 625. 10 6 Joule

Di dalam minyak = 2,5

Q* = Q = 2,5. 10 6Coulomb

C* = 2,5 C = 2,5 (0,005. 10 6) = 0,0125. 10 6Farad

(Q*) (2,5. 10 6 ) W* = ------- = ----------------------- = 250. 10 6Joule2 C* 2 (0,0125. 10 6 )

Energi yang tersimpan sesudah direndam W = 250. 10 6Joule

Soal latihan :

1). Sebutkan apa yang dimaksud dengan :a. Bahan dielektrikd. Konstanta dielektrikb. Kegunaan bahan dielektrike. Kapasitansic. Kekuatan dielektrikf. Rugi dielektrik

BAB 7. ISOLASI

Bahan isolasi/ isolator adalah bahan listrik yang mampu memisahkan / menyekat bagian yang bertegangan listrik dengan bagian konduktif terbuka (BKT) maupun netral yang dapat membahayakan jika tersentuh manusia.Asal bahan isolasi dari organik, anorganik, dan sintetis.

7.1. Sifat Bahan IsolasiSifat- sifat pokok bahan isolator adalah sifat kelistrikan, terhadap panas, fisis, kimia, dan mekanis.Sifat kelistrikan adalah kemampuan bahan menahan arus listrik.Resistansi volume bahan menghambat arus bocor volume bahan. Resistansi permukaan bahan menghambat arus bocor permukaan bahan.Kedua resistansi itu menurun jika terjadi tegangan lebih, peningkatan frekuensi, panas, ataupun kelembaban.Sifat bahan isolasi terhadap panas adalah kemampuan bahan menahan panas sehingga didapatkan resistansi panas yang diklasifikasikan pada Tabel 7.1.

Tabel 7.1. Klasifikasi Bahan IsolasiKelasBahan isolasiTemperatur Kerja maks. ( C )

YKatun, sutra, wool, rayon, kertas, kayu, karet, polyvinyl, poly ethylene, poly amid90

ABahan kelas Y diimpregnasi minyak, vernis. Email dicampur vernis dan polyamide105

EKawat email120

BBahan anorganik : mika , fiber glas, asbes130

FBahan anorganik diimpregnasi epoxy, polyuretan155

HMika , fiberglas, asbes diimpregnasi silicon resin180

CBahan anorganik tidak diimpregnasi bahan organic : porselen, quartz, kacaDi atas 180

Sifat fisis dan kimia bahan isolasi adalah sifat kemampuan larut, resistansi kimia, higroskopis, permeabilitas uap, tropis, dan radiasi.Bahan pelarut komposisinya sama dengan bahan yang dilarutkan. Misalnya hidrokarbon ( parafin ) larut dalam cairan phenol formaldehyde.Bahan kimia asam, basa, atau garam menurunkan resistansi bahan isolasi. Misalnya bahan anorganik tahan ozonisasi.Sifat penyerapan uap air (higroskopis) di sekitarnya bahan isolasi positif merusak. Bahan hidroksil higroskopisnya relatif tinggi, sedangkan paraffin, polyethelene bersifat non higroskopis.Kemampuan bahan isolasi dilewati uap disebut sifat permeabilitas uap.Pengaruh iklim tropis dipengaruhi oleh letak geografis bahan isolasi dipasang. Bahan anti jamur dapat mengurangi pengaruh tropis seperti bahan para nitro phenol, penta chloro phenol.Radiasi sinar Matahari khususnya ultraviolet merusak bahan isolasi jenis organik.Sifat mekanis bahan isolasi adalah kemampuan bahan menahan beban tarik, tekan, dan geser. Sifat kekerasan bahan isolasi adalah ketahanan bahan terhadap goresan, dan tumbukan.

7.2. Wujud Bahan Isolasi.Wujud bahan isolasi adalah GAS , CAIR , dan PADAT.Bahan isolasi GAS :1). Udara4). Gas Mulia : Ne , Ar , Hg , Sb2). Nitrogen5). Halogen3). Hidrogen6). S F 6UDARANITROGEN

SIFAT : -Tidak mudah terbakar- Tidak eksplosif- Mudah didapat dan murah- Tegangan tembus 20 s/d 50 kV/cm

SIFAT :- Anti oksidan

GUNA :- SUTT , saklar , dielektrik kondensorGUNA : Pengisi kabel tegangan tinggi- Trafo daya berpendingin minyak

HIDROGENGAS MULIA ( Ne Ar Hg Sb )

SIFAT : - Konduktif thermal Kepadatan rendah/ ringan 2,7 s/d 4,5 kV/ cmSIFAT : Tidak beroksidasi

GUNA : - Pendingin belitan mesin listrik besarGUNA : - Pengisi tabung elektronik Bolam lampu

HALOGEN ( Fl, Cl )GAS SF6

SIFAT : Kekuatan dielektrik besar pada tekanan tinggi

SIFAT : Tidak terbakar Konduktif thermal Stabil pada temperature 100 C Kuat dielektrik sangat besar pada tekanan tinggi 12 kV /cm

GUNA : Pengisi kabel tanah bertekanan

GUNA : Trafo daya besar Switching daya besar

Bahan isolasi CAIR :1). Minyak mineral3). Minyak tumbuhan2). Minyak sintetis4). Vaselin

MINYAK MINERALMINYAK SINTETIS

SIFAT: Dari minyak bumi Tidak menggumpal Tidak mudah terbakar 30 s/d 40 kV/ cm

SIFAT: Tidak mudah terbakar Tidak mudah beroksidasi Tidak menggumpal Tidak degradasi kimia 40 kV/ cm Beracun

GUNA : Pengisi kabel tanah, trafo, kondensor Pendingin saklar daya, starterGUNA : Pengisi kabel tanah, trafo, kondensor Pendingin saklar daya, starter

MINYAK TUMBUHANVASELIN

Sekarang tidak digunakan

SIFAT : Kekentalan tinggi Beku pada 33 s/d 50 C

GUNA : Kertas tekan/ impregnasi Pengisi kapasitor

BAHAN ISOLASI PADAT ( BIP ) :

1). Serat6). Keramik2). Serat ditekan7). Gelas3). Plastik8). Non-resin4). Karet9). Laminasi dan adhesive5). Mineral10). Cat

BIP SERAT ( BIPS )

1). Kayu5). Katun2). Kertas dan karton6). Fiberglas3). Tekstil7). Pita perekat4). Asbes8). Sutera

KAYUKERTAS DAN KARTON

SIFAT Ringan Menyerap air Mudah terbakarSIFAT: Ringan Menyerap air Mudah terbakar

GUNA: Struktur tiang Landasan Chasis, tutup Pegangan, tongkatGUNA: Kapasitor Bungkus belitan trafo Alas alur mesin listrik Sekat kabel telepon

TEKSTIL

ASBES

SIFAT: Ulet/ liat Menyerap air Mudah terbakar

SIFAT: Tahan panas sampai 400 C Menyerap air 30 s/d 50 kV /cm

GUNA ; Divarnish pengikat belitan

GUNA: Selubung kabel panas Selonsong pemanas Penahan bunga api saklar

KATUN

FIBERGLAS

SIFAT : Menyerap air Mudah terbakar Temperature kerja 100 C Lentur/ fleksibel Kuat dielektrik rendah

SIFAT : Tidak menyerap air Mudah dicetak/ dibentuk Temperature kerja 120 C

GUNA : Selubung belitan kecil Pengikat belitan Bungkus kabel seterika Bungkus sambungan pemanas

GUNA : Tandon air pendingin trafo, AC

PITA PEREKAT

SUTERA

SIFAT : Tidak mengandung belerang Temperature kerja 75 C

SIFAT : Kurang menyerap air Kuat dielektrik di atas katun Lebih mahal dari katun

GUNA : Bungkus ujung kabel yang dikupas

GUNA : Selubung belitan mesin kecil

BIP SERAT DITEKAN ( BIPSD )1). Kertas tekan2). Tekstil tekan

KERTAS TEKANTEKSTIL TEKAN

SIFAT : Tidak mudah terbakar Mudah dikerjakan Rugi dielektrik kecil MurahSIFAT: Kurang menyerap air Temperature kerja 105 C Kuat dielektrik naik

GUNA : Selubung kabel tanah, trafo daya Dielektrik kapasitorGUNA : Pita ikat belitan Bungkus belitan mesin medium Selubung kabel

BIP PLASTIK1). Natural / alami ( lak, ambar, varnish, getah )2). Sintetis / buatanNATURAL

SINTETIS

SIFAT : Berdaya rekat Tidak larut dalam minayk bumi dibawah 300 C

1. Thermoset /polimerisasi kondensasi2. Thermoplas/ polimerisasi aditif

GUNA : Impregnasi kertas, tekstil Pengikat/perekat komutator,lapis mika

BPIPPS THERMOSET :1). Melamin4). Silicon2). Polyester5). Phenol3). Epoxy6). Polyurethan

MELAMIN

POLYESTER

SIFAT : Mudah dicetak Tahan panas dan kimia Kedap air Permuakan licin Lengket sebelum keras

SIFAT : Tahan panas Tahan benturan Tidak tahan air

GUNA ; Pelapis permukaan

GUNA ; Pelapis laminasi

EPOXY

SILIKON

SIFAT : Tahan kimia Kuat mekanik Tidak menyusut Perekat dengan hardener

SIFAT : Tahan air Tahan panas 180 C Tidak tahan minyak bumi

GUNA ; Lem besi Komponen kecil ganti besi (roda gigi, mur baut)

GUNA : Cairan pendingin trafo Aditif (karet,logam,plastic,keramik)

PHENOL

POLYURETHAN

SIFAT : Tahan panas Kuat Kaku, ukuran stabil

SIFAT: Tidak menyerap air Mengeras dan rusak pada 200 C

GUNA : Cabinet TV, dll Pegangan alat/ tool Soket/ outlet Disket, CD Casing IC,semi konduktor

GUNA : Lapis enamel kawat belitan Varnish

BIPPS THERMOPLAS :

1). Bakelit (celulos acetate)5). Poly vinyl chloride (PVC)2). Celuloid (celulos nitrat)6). Polyamid / nylon3). Polyethylene/ polythene7). Poly carbonat4). Polystyrene8). Bitumen

BAKELIT

CELULOID

SIFAT : Tahan bentur Mudah dikerjakan Menyerap air Agak mudah terbakar Agak keras , rapuh, kaku

SIFAT: Keras tahan bentur Mudah terbakar Larut dalam acetone

GUNA : Landasan :soket lampu, saklar, kontak

GUNA : Tidak digunakan di listrik

POLYETHYLENE / POLYTHENE

POLYSTYRENE

SIFAT : Ringan Elastic pada 60 C Tidak menyerap air Tidak larut dalam solven/asam Lebur pada 110 C 200 s/d 600 kV /cm

SIFAT : Elastic Tidak menyerap air 200 kV /cm temperature kerja 80 C

GUNA : Selubung kabel Selang, pipa, container

GUNA : Bushing Dielektrik kapasitor DC Cabinet TV, dll

POLYVINYL CHLORIDE

POLYAMID/ NYLON

SIFAT : Keras agak lentur Tidak menyerap air 300 kV/ cm temp. kerja 90 C

SIFAT: Tahan gesek Tahan solven/ asam Temp. kerja 150 C 200 kV /cm

GUNA : Selubung kabel Pipa listrik, air Film, pita, lembar selubung :batere, dll

GUNA : Selubung kabel Lembaran, pita,pipa Komponen kecil alat

POLY CARBONAT

BITUMEN

SIFAT: Tahan bentur Tahan asam/ solven Tidak menyerap air Larut oleh hydrocarbon aromatic

SIFAT : Mudah dicetak Lunak pada 75 C

GUNA : Film isolasi Komponen isolasi cetak

GUNA :

BIP KARET :

1). Karet alam4). Karet kloroprene/ neoprene2). Karet ebonite5). Karet silikon3). Karet buatan/ sintetis

KARET ALAM

KARET EBONIT( karet alam + belerang )

SIFAT Elastic Beroksidasi Temperature kerja 75 C Temperature lebur 230 C 200 kV/cm

SIFAT Rusak oleh matahari Dapat dikerjakan Temperature kerja 60 C

GUNA Selubung kabel fleksibel tegangan Rendah : las, katrol

GUNA Bushing Rumah batere

KARET BUATAN( karet butyl )

KLOROPRENE / NEOPRENE

SIFAT Kenyal Tahan gores Tahan panas Tahan solven/ asam Tidak beroksidasi Rusak oleh minyak bumi

SIFAT Tahan api Tahan solven Tahan matahari Adhesive dengan logam

GUNA Isolasi kabel fleksibel

GUNA Isolasi kabel

KARET SILIKON

SIFAT Tahan minyak dan air Lentur pada 60 C-Temperature kerja 60 s/d 150 C

GUNA Pelapis Pita perekat Selubung kabel

BIP MINERAL / ANORGANIK :1). Mika3). Marmer2). Mikanit4). SabakMIKA

MIKANIT( lembar mika + selak )

SIFAT Tahan panas Tidak rusak oleh air,asam,garam Dapat dicetak Kuat dan kaku 400 s/d 1500 kV/cm

SIFAT 300 kV/ cm

GUNA Isolasi komutator Terminal mesin listrik Isolator pemanas

GUNA Bushing Isolasi komutator mesin besar Isolasi alur mesin listrik

MARMER

SABAK

SIFAT Rapuh Tahan panas Mudah dikerjakan 650 kV/ cm

SIFAT Rapuh Tahan panas Mudah dikerjakan

GUNA Landasan saklar daya

GUNA Bushing Landasan komponen

BIP KERAMIK / PORSELAIN1). Produk tanah 2). Refraktori

PRODUK TANAH

REFRAKTORI(dolomite CaCO3, magnesit MgCO3)

SIFAT Keras, licin, rapuh Berpori

SIFAT Tahan panas sampai 1200 C Tahan gores Tahan kimia Tahan retak Mudah diekrjakan

GUNA Isolator elemen pemanas Isolator duduk, gantung Landasan saklar, fuse Rumah fuse Bushing

GUNA Dinding tungku Cetakan logam tuang

BIP GELAS :

SIFAT UMUMGUNA UMUM

Keras , licin, rapuhTransparanPadat , sulit dikerjakanTahan kimia , solven, airTabung lampuJendela instrumen, PHBFuse kecil

BIP GELAS :1). Quart3). Fiber2). Pyrex

QUART ( gelas silica )

PYREX ( gelas boron )

SIFAT Sulit dikerjakan Temperature kerja 1470 C Temperature lebur 1667 C

SIFAT Tahan kimia Temperature lebur 820 C

GUNA Kaca tahan api

GUNA Pipa kaca Gauge

FIBER ( gelas resin sintetis )

SIFAT Tahan bentur Mudah dicetak Berserat resin Temperature kerja 130 C Temperature lebur 626 C

GUNA Sekat tembus pandang Jendela instrument

BIP NON-RESIN1). Malam/wax 2). Aspal

MALAMASPAL

SIFAT Tahan air Padat pada temp. ruang Temperature lebur 50 s/d 87 C

SIFAT Tahan asam dan garam Dapat terbakar Temperature leleh 60 C Temperature lebur 100 C

GUNA Segel/ seal Penahan bocor kecil minyak

GUNA Selubung dan sambungan/ joint Kabel tanah

BIP LAMINASI & ADHESIF(pelapis & perekat)1). Laminat3). Enamel2). Adhesif4). Varnis

LAMINAT

ADHESIF

SIFAT Menyerap air Temperatur kerja 60 s/d 190 C Tebal lembar 0,2 s/d 50 mm

SIFAT Cair dan lengket Lentur, tidak rapuh/ retak Mudah dikupas Tahan gesek Tahan solven Rusak oleh air Tebal sampai < 0,05 mm Temperatur kerja 200 C

GUNA Pelapis lembar kertas ,asbes, gelas

GUNA Selubung belitan

VARNISCAT

SIFAT Tahan air Tidak tahan gores Keras bila beroksidasi

SIFAT Cair dan lengket Tahan air bila kering Keras bila beroksidasi

GUNA Pelapis anti oksidasi Penahan air Meningkatkan isolasi

GUNA Pelapis anti korosi :tiang, rumah alat

Soal contoh :1). Apakah yang disebut bahan isolasi itu ?Jawab :Bahan isolasi/ isolator adalah bahan listrik yang mampu memisahkan / menyekat bagian yang bertegangan listrik dengan bagian konduktif terbuka (BKT) maupun netral yang dapat membahayakan jika tersentuh manusia.2). Sebutkan lima sifat pokok bahan isolasi.Jawab :Sifat kelistrikan, terhadap panas, fisis, kimia, dan mekanis.3). Berapa temperature kerja bahan isolasi kelas Y ?Jawab :90 C4). Tuliskan satu contoh bahan isolasi gas, cair, dan padat masing- masing dengan sifat dan kegunaannya.Jawab :

UDARANITROGEN

SIFAT : -Tidak mudah terbakar- Tidak eksplosif- Mudah didapat dan murah- Tegangan tembus 20 s/d 50kV/cmSIFAT :- Anti oksidan

GUNA : - SUTT , saklar , dielektrik kondensorGUNA : Pengisi kabel tegangan tinggi- Trafo daya pendingin minyak

MINYAK MINERALMINYAK SINTETIS

SIFAT: Dari minyak bumi Tidak menggumpal Tidak mudah terbakar 30 s/d 40 kV/ cm

SIFAT: Tidak mudah terbakar Tidak mudah beroksidasi Tidak menggumpal Tidak degradasi kimia 40 kV/ cm beracun

GUNA : Pengisi kabel tanah, trafo, kondensor Pendingin saklar daya, starterGUNA : Pengisi kabel tanah, trafo, kondensor Pendingin saklar daya, starter

KAYUKERTAS DAN KARTON

SIFAT Ringan Menyerap air Mudah terbakarSIFAT: Ringan Menyerap air Mudah terbakar

GUNA: Struktur tiang Landasan Chasis, tutup Pegangan, tongkatGUNA: Kapasitor Bungkus belitan trafo Alas alur mesin listrik Sekat kabel telepon

Soal latihan :

1). Jelaskan lima sifat pokok masing - masing dari bahan isolasi.2). Berikan tiga buah contoh bahan isolasi kelas Y.3). Tuliskan enam buah contoh bahan isolasi gas masing- masing dengan sifat dan kegunaannya.4). Tuliskan empat buah contoh bahan isolasi cair masing- masing dengan sifat dan kegunaannya.5). Tuliskan sepuluh buah contoh bahan isolasi padat masing- masing dengan sifat dan kegunaannya.

BAB 8. KONVERTER ENERGI

8.1. Konverter Energi Langsung

Bahan pengubah / konverter energi langsung adalah bahan bahan yang dapat mengubah secara langsung energi tertentu menjadi energi listrik.Konversi energi itu antara lain adalah : 1). Sel Surya. 3). Sel Pembakaran5). Thermionik2). Magneto Hidro Dinamik 4). Thermo Elektrik

Tabel 8.1. Bahan Pengubah Energi , Sumber , Daya , dan Efisiensi

BahanSumberDaya ( kW )Efisiensi ( % )

Sel SuryaMatahari0,2514

Magnet Hidro dinamikPanas20.00060

Sel PembakaranUdara, H, O1590

Thermo ElektrikPanas535

ThermionikPanas0,3010

1). Sel Surya

Sel Surya dibuat dari bahan semi kondukktor transistor foto voltage.Surya Matahari yang mengenai bahan semi konduktor/ sel surya itu melepaskan electron valensi dari orbitnya. Sambungan P-N menghalangi aliran electron tersebut dari lapisan N ke lapisan P, dan membangkitkan beda potensial pada bahan sel surya itu.

2). Magneto Hidro Dinamik

Magneto Hidro Dinamik terdiri dari beberapa ruang yaitu : ruang bakar, ruang ionisasi, dan ruang elektroda. Di sekeliling ruang ionisasi dipasang magnet.Bahan bakar hydrogen ditiup ke dalam ruang bakar dengan temperature 2.500 C menuju ke ruang ionisasi. Ketika gas itu sampai ke ruang elektroda membangkitkan beda potensial pada ujung ujung elektroda.

3). Sel Pembakaran

Sel Pembakaran berupa ruangan dengan tiga pintu. Pintu pertama untuk masuk bahan bakar (hydrogen, ethylene, methane). Pintu kedua untuk masuk oksigen. Pintu ketiga untuk keluar oksida hasil pembakaran dan air. Elektrolit yang digunakan adalah alkali Kalium Hidroksil (KOH). Tegangan keluaran dibangkitkan pada dua elektroda.Bahan baker yang ditiup bersama dengan oksigen ke ruangan berisi elektrolit untuk proses oksidasi, sehingga terjadi pergerakan ion yang tinggi pada elektroda, dan dibangkitkan beda potensial pada ujung- ujung elektroda itu.

4). Thermo Elektrik

Thermo Elektrik terdiri dari sambungan serial dari beberapa lapis bahan semi konduktor tipe P dan N menggunakan dua logam penghubung Konstantan yang disambungkan pada salah satu ujung dari bahan tipe P dan N tersebut.Ketika diberikan temperature berbeda hingga 1.200 C pada logam - logam penghubung itu , maka dibangkitkan beda potensial pada ujung - ujung akhir.

5). Thermionik

Thermionik terdiri dari ruangan berisi elektrolit padat Oksida Calsium (CaO) dengan landasan dari bahan Nikelin (Ni) sebagai katoda / emitter dan dengan tutup dari bahan Tembaga (Cu) sebagai anoda / kolektor.Katoda diberi masukan energi panas 2.000 C sehingga elektron valensi meninggalkan katoda menuju ke anoda, dan dibangkitkan beda potensial antara ujung ujung elektroda tersebut.

Soal contoh :

1) Jelaskan apa yang dimaksud dengan bahan pengubah / konverter energi.Jawab :Bahan pengubah / konverter energi langsung adalah bahan bahan yang dapat mengubah secara langsung energi lain menjadi energi listrik.

2) Sebutkan dua buah bahan pengubah / konverter energi dan jelaskan prinsip kerjanya.

Jawab :

(1). Sel SuryaSel Surya dibuat dari bahan semi kondukktor transistor foto voltage.Surya Matahari yang mengenai bahan semi konduktor/ sel surya itu melepaskan elektron valensi dari orbitnya. Sambungan P-N menghalangi aliran elektron tersebut dari lapisan N ke lapisan P, dan membangkitkan beda potensial pada bahan sel surya itu.

(2). Magneto Hidro Dinamik

Magneto Hidro Dinamik terdiri dari beberapa ruang yaitu : ruang bakar, ruang ionisasi, dan ruang elektroda. Di sekeliling ruang ionisasi dipasang magnet. Bahan bakar hydrogen ditiup ke dalam ruang bakar dengan temperature 2.500 C menuju ke ruang ionisasi. Ketika gas itu sampai ke ruang elektroda membangkitkan beda potensial pada ujung ujung elektroda.

Soal latihan :

1) Sebutkan lima buah bahan pengubah / konverter energi dan jelaskan prinsip kerjanya.2) Tuliskan sumber , daya, dan efisiensi dari masing masing lima bahan pengubah / konverter energi itu.

DAFTAR PUSTAKA

P.L. Kapoor, 1984, Electrical Engineering Material, Khana Publisher, New Delhi.Theraja BL, 1994, Electrical Technology, Division of Ninja and Development. Co. Ltd , New Delhi.Muhaimin, Drs, Bahan -Bahan Listrik, Pradnya Paramitha, Jakarta.The Houw Liong , PhD, 1986, Elektromagnetika Teknologi, Erlangga, Jakarta.Eko Widiarto, ST, 2002, Buku Pegangan Kuliah Mahasiswa (BPKM) Ilmu Bahan Listrik, Politeknik Negeri Semarang.Internet

MODUL

MATA KULIAH BAHAN - BAHAN LISTRIK

OLEH

SUGIJONO, ST

PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI SEMARANG

2007

DAFTAR ISI

halHALAMAN JUDUL...iHALAMAN KATA PENGANTAR...iiHALAMAN DAFTAR ISI...iii

1. PENDAHULUAN11.1. Tujuan Mata Kuliah11.2. Teori Atom11.3. Klasifikasi Bahan Listrik2

2. KONDUKTOR42.1. Konduktivitas dan resistivitas42.2. Peningkatan Daya Hantar dan Daya Hambat42.3. Koefisien Temperatur5

3. LOGAM KONDUKTIF, RESISTIF, DAN PADUAN .63.1. Logam Konduktif 63.2. Logam Resistif73.3. Paduan Logam8

4. SEMI KONDUKTOR124.1. Energi Elektron124.2. Hubungan Lapisan P N12

5. MAGNET145.1. Karakteristik Histerisis145.2. Energi Magnetisasi155.3. Magnet Lunak dan Keras15

6. DIELEKTRIK176.1. Kekuatan Dielektrik176.2. Kapasitansi176.3. Konstanta Dielektrik18

7. ISOLASI207.1. Sifat Bahan Isolasi207.2. Wujud Bahan Isolasi20

8. KONVERTER ENERGI328.1. Konverter Energi Langsung32

DAFTAR PUSTAKA34