Download - dasar2 kelistrikan
5/11/2018 dasar2 kelistrikan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/dasar2-kelistrikan 1/12
Artikel kali ini lebih saya tujukan kepada orang awam yang ingin mengenal dan mempelajari teknik listrik
ataupun bagi mereka yang sudah berkecimpung di dalam teknik elektro untuk sekedar mengingat
kembali teori-teori dasar listrik.
1. Arus Listrik
adalah mengalirnya elektron secara terus menerus dan berkesinambungan pada konduktor akibat
perbedaan jumlah elektron pada beberapa lokasi yang jumlah elektronnya tidak sama. satuan arus listrik
adalah Ampere.
Arus listrik bergerak dari terminal positif (+) ke terminal negatif (-), sedangkan aliran listrik dalam kawat
logam terdiri dari aliran elektron yang bergerak dari terminal negatif (-) ke terminal positif(+), arah arus
listrik dianggap berlawanan dengan arah gerakan elektron.
Gambar 1. Arah arus listrik dan arah gerakan elektron.
“1 ampere arus adalah mengalirnya elektron sebanyak 624x10^16 (6,24151 × 10^18) atau sama dengan1 Coulumb per detik melewati suatu penampang konduktor”
Formula arus listrik adalah:
I = Q/t (ampere)
Dimana:
I = besarnya arus listrik yang mengalir, ampere
Q = Besarnya muatan listrik, coulomb
t = waktu, detik
2. Kuat Arus Listrik
Adalah arus yang tergantung pada banyak sedikitnya elektron bebas yang pindah melewati suatu
penampang kawat dalam satuan waktu.
5/11/2018 dasar2 kelistrikan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/dasar2-kelistrikan 2/12
Definisi : “Ampere adalah satuan kuat arus listrik yang dapat memisahkan 1,118 milligram perak dari
nitrat perak murni dalam satu detik”.
Rumus – rumus untuk menghitung banyaknya muatan listrik, kuat arus dan waktu:
Q = I x t
I = Q/t
t = Q/I
Dimana :
Q = Banyaknya muatan listrik dalam satuan coulomb
I = Kuat Arus dalam satuan Amper.
t = waktu dalam satuan detik.
“Kuat arus listrik biasa juga disebut dengan arus listrik”
“muatan listrik memiliki muatan positip dan muatan negatif. Muatan positip dibawa oleh proton, dan
muatan negatif dibawa oleh elektro. Satuan muatan ”coulomb (C)”, muatan proton +1,6 x 10^-19C,
sedangkan muatan elektron -1,6x 10^-19C. Muatan yang bertanda sama saling tolak menolak, muatan
bertanda berbeda saling tarik menarik”
3. Rapat Arus
Difinisi :
“rapat arus ialah besarnya arus listrik tiap-tiap mm² luas penampang kawat”.
Gambar 2. Kerapatan arus listrik.
Arus listrik mengalir dalam kawat penghantar secara merata menurut luas penampangnya. Arus listrik
12 A mengalir dalam kawat berpenampang 4mm², maka kerapatan arusnya 3A/mm² (12A/4 mm²),
ketika penampang penghantar mengecil 1,5mm², maka kerapatan arusnya menjadi 8A/mm² (12A/1,5
mm²).
5/11/2018 dasar2 kelistrikan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/dasar2-kelistrikan 3/12
Kerapatan arus berpengaruh pada kenaikan temperatur. Suhu penghantar dipertahankan sekitar 300°C,
dimana kemampuan hantar arus kabel sudah ditetapkan dalam tabel Kemampuan Hantar Arus (KHA).
Tabel 1. Kemampuan Hantar Arus (KHA)
Berdasarkan tabel KHA kabel pada tabel diatas, kabel berpenampang 4 mm², 2 inti kabel memiliki KHA
30A, memiliki kerapatan arus 8,5A/mm². Kerapatan arus berbanding terbalik dengan penampang
penghantar, semakin besar penampang penghantar kerapatan arusnya mengecil.
Rumus-rumus dibawah ini untuk menghitung besarnya rapat arus, kuat arus dan penampang kawat:
J = I/A
I = J x A
A = I/J
Dimana:
J = Rapat arus [ A/mm²]I = Kuat arus [ Amp]
A = luas penampang kawat [ mm²]
4. Tahanan dan Daya Hantar Penghantar
Penghantar dari bahan metal mudah mengalirkan arus listrik, tembaga dan aluminium memiliki daya
hantar listrik yang tinggi. Bahan terdiri dari kumpulan atom, setiap atom terdiri proton dan elektron.
Aliran arus listrik merupakan aliran elektron. Elektron bebas yang mengalir ini mendapat hambatan saat
melewati atom sebelahnya. Akibatnya terjadi gesekan elektron denganatom dan ini menyebabkanpenghantar panas. Tahanan penghantar memiliki sifat menghambat yang terjadi pada setiap bahan.
Tahanan didefinisikan sebagai berikut :
“1 Ω (satu Ohm) adalah tahanan satu kolom air raksa yang panjangnya 1063 mm dengan penampang 1
mm² pada temperatur 0° C"
5/11/2018 dasar2 kelistrikan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/dasar2-kelistrikan 4/12
Daya hantar didefinisikan sebagai berikut:
“Kemampuan penghantar arus atau daya hantar arus sedangkan penyekat atau isolasi adalah suatu
bahan yang mempunyai tahanan yang besar sekali sehingga tidak mempunyai daya hantar atau daya
hantarnya kecil yang berarti sangat sulit dialiri arus listrik” .
Rumus untuk menghitung besarnya tahanan listrik terhadap daya hantar arus:
R = 1/G
G = 1/R
Dimana :
R = Tahanan/resistansi * Ω/ohm+
G = Daya hantar arus /konduktivitas [Y/mho]
Gambar 3. Resistansi Konduktor
Tahanan penghantar besarnya berbanding terbalik terhadap luas penampangnya dan juga besarnya
tahanan konduktor sesuai hukum Ohm.
“Bila suatu penghantar dengan panjang l , dan diameter penampang q serta tahanan jenis ρ (r ho), maka
tahanan penghantar tersebut adalah” :
R = ρ x l/q
Dimana :
R = tahanan kawat * Ω/ohm+
l = panjang kawat [meter/m] l
ρ = tahanan jenis kawat *Ωmm²/meter+
q = penampang kawat [mm²]
5/11/2018 dasar2 kelistrikan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/dasar2-kelistrikan 5/12
faktot-faktor yang mempengaruhi nilai resistant atau tahanan, karena tahanan suatu jenis material
sangat tergantung pada :
• panjang penghantar.
• luas penampang konduktor.
• jenis konduktor .
• temperatur.
"Tahanan penghantar dipengaruhi oleh temperatur, ketika temperatur meningkat ikatan atom makin
meningkat akibatnya aliran elektron terhambat. Dengan demikian kenaikan temperatur menyebabkan
kenaikan tahanan penghantar"
5. potensial atau Tegangan
potensial listrik adalah fenomena berpindahnya arus listrik akibat lokasi yang berbeda potensialnya. dari
hal tersebut, kita mengetahui adanya perbedaan potensial listrik yang sering disebut “potential
difference atau perbedaan potensial”. satuan dari potential difference adalah Volt.
“Satu Volt adalah beda potensial antara dua titik saat melakukan usaha satu joule untuk memindahkan
muatan listrik satu coulomb”
Formulasi beda potensial atau tegangan adalah:
V = W/Q [volt]
Dimana:
V = beda potensial atau tegangan, dalam volt
W = usaha, dalam newton-meter atau Nm atau joule
Q = muatan listrik, dalam coulomb
RANGKAIAN LISTRIK
Pada suatu rangkaian listrik akan mengalir arus, apabila dipenuhi syarat-syarat sebagai berikut :
1. Adanya sumber tegangan2. Adanya alat penghubung
3. Adanya beban
5/11/2018 dasar2 kelistrikan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/dasar2-kelistrikan 6/12
Gambar 4. Rangkaian Listrik.
Pada kondisi sakelar S terbuka maka arus tidak akan mengalir melalui beban . Apabila sakelar S ditutup
maka akan mengalir arus ke beban R dan Ampere meter akan menunjuk. Dengan kata lain syarat
mengalir arus pada suatu rangkaian harus tertutup.
1. Cara Pemasangan Alat Ukur .
Pemasangan alat ukur Volt meter dipasang paralel dengan sumber tegangan atau beban, karena
tahanan dalam dari Volt meter sangat tinggi. Sebaliknya pemasangan alat ukur Ampere meter dipasang
seri, hal inidisebabkan tahanan dalam dari Amper meter sangat kecil.
“alat ukur tegangan adalah voltmeter dan alat ukur arus listrik adalah amperemeter”
2. Hukum Ohm
Pada suatu rangkaian tertutup, Besarnya arus I berubah sebanding dengan tegangan V dan berbanding
terbalik dengan beban tahanan R, atau dinyatakan dengan Rumus :
I = V/R
V = R x I
R = V/I
Dimana;
I = arus listrik, ampere
V = tegangan, volt
R = resistansi atau tahanan, ohm
• Formula untuk menghtung Daya (P), dalam satuan watt adalah:
5/11/2018 dasar2 kelistrikan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/dasar2-kelistrikan 7/12
P = I x V
P = I x I x R
P = I² x R
3. HUKUM KIRCHOFF
Pada setiap rangkaian listrik, jumlah aljabar dari arus-arus yang bertemu di satu titik adalah nol (ΣI=0).
Gambar 5. loop arus“ KIRChOFF “
Jadi:I1 + (-I2) + (-I3) + I4 + (-I5 ) = 0
I1 + I4 = I2 + I3 + I5
5/11/2018 dasar2 kelistrikan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/dasar2-kelistrikan 8/12
Pada dasarnya, Air Conditioner digunakan untuk :
1. Mengatur suhu udara
2. Mengatur sirkulasi udara
3. Mengatur kelembaban udara
4.
Mengatur kebersihan udara
Sistem Air Conditioner (AC) terdiri dari komponen-komponen yang bekerja berdasarkan
siklus pendinginan, yaitu :
1. Kompresor
adalah alat untuk memampatkan gas refrigerant (pendingin) yang masuk supaya dapat mencair di
Kondensor
1. Kondensor
Bekerja melepaskan panas yang diambil refrigerant di evaporator dan mencairkannya
1. Katup ekspansi/flow control
Katup ekspansi yang berdiameter kecil, berfungsi menurunkan tekanan aliran, dan dengan
turunnya tekanan memungkinkan refrigerant untuk menguap.
1. Evaporator
adalah media penguapan bagi cairan refrigerant dan selama menguap refrigerant menyerap
panas dari udara disekitarnya
KONDENSOR
Secara umum kompresor ada 2 jenis.
1. Kompresor model torak : terdiri dari beberapa bentuk gerak torak
o Tegak lurus
o Memanjang
o Aksial
o Radial
o Menyudut (model V)
Kerugian kompresor model torak :
· Momen putar yang dibutuhkan tidak merata, maka kejutan/getaran lebih besar
· Bentuk dan konstruksi lebih besar dan memakan tempat
5/11/2018 dasar2 kelistrikan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/dasar2-kelistrikan 9/12
Keuntungan kompresor model torak:
· Dapat dipakai untuk segala macam jenis AC
· Konstruksi lebih tahan lama
1. Kompresor model rotary
Gerakan rotor di dalam stator kompresor akan menghisap dan menekan zat pendingin.
Keuntungan kompresor rotary
· Karena setiap putaran menghasilkan langkah – langkah hisap dan tekan secara bersamaan,
maka momen putar lebih merata akibatnya getaran / kejutan menjadi lebih kecil
· Ukuran dimensinya dapat dibuat lebih kecil & menghemat tempat.
Kerugian kompresor rotary
· Sampai saat ini hanya dipakai untuk sistem AC yang kecil saja sebab pada volume yang
besar, rumah dan rotornya harus besar pula dan kipas pada rotor tidak cukup kuat menahan
gesekan.
Kompresor merupakan jantung dari sistem refrigerasi. Pada saat yang sama komrpesor
menghisap uap refrigeran yang bertekanan rendah dari evaporator dan mengkompresinya
menjadi uap bertekanan tinggi sehingga uap akan tersirkulasi. Kebanyakan kompresor-
kompresor yang dipakai saat ini adalah dari jenis torak. Ketika torak bergerak turun dalam
silinder, katup hisap terbuka dan uap refrigerant masuk dari saluran hisap ke dalam silinder. Padasaat torak bergerak ke atas, tekanan uap di dalam silinder meningkat dan katup hisap menutup,
sedangkan katup tekan akan terbuka, sehingga uap refrigean akan ke luar dari silinder melalui
saluran tekan menuju ke kondensor.
Beberapa masalah pada kompresor adalah bocornya katup terbakarnya motor kompresor. Jika
katup tekan bocor ketika torak menghisap uap dari saluran hisap, sebagian uap yang masih
tertinggal disaluran tekan akan terhisap kembali ke dalam silinder, sehingga mengakibatkan
efisiensinya berkurang. Hal yang sama juga dapat terjadi bila katup hisap bocor ketika torak
menekan uap ke saluran tekan, sebagian uap di alam silinder akan tertekan kembali ke saluran
hisap. Untuk mencegah kebocoran torak terhadap dinding silinder, biasanya dipasang cincin
torak. Jika cincin ini aus atau pecah, refrigeran dapat bocor sehingga “tekanan tekan” akan lebihrendah dan menyebabkan kekurangan efisiensi. Jika motor kompresor terbakar, terutama untuk
jenis hermetik dan semi hermetik, dan jika rifrigeran yang dipakai adalah CFC dan HCFC, maka
akan timbul asam yang bersifat korosif.
KONDENSOR
5/11/2018 dasar2 kelistrikan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/dasar2-kelistrikan 10/12
Kondensor juga merupakan salah satu komponen utama dari sebuah mesin pendingin. Pada
kondensor terjadi perubahan wujud refrigeran dari uap super-heated (panas lanjut) bertekanan
tinggi ke cairan sub-cooled (dingin lanjut) bertekanan tinggi. Agar terjadi perubahan wujud
refrigeran (dalam hal ini adalah pengembunan / condensing), maka kalor harus dibuang dari uap
refrigeran.
Kalor/panas yang akan dibuang dari refrigeran tersebut berasal dari :
1. Panas yang diserap dari evaporator, yaitu dari ruang yang didinginkan
2. Panas yang ditimbulkan oleh kompresor selama bekerja
Maka, fungsi kondensor adalah untuk merubah refrigeran gas menjadi cair dengan jalan
membuang kalor yang dikandung refrigeran tersebut ke udara sekitarnya atau air sebagai
medium pendingin/condensing.
Gas dalam kompresor yang bertekanan rendah dimampatkan/dikompresikan menjadi uap
bertekanan tinggi sedemikian rupa, sehingga temperatur jenuh pengembunan (condensingsaturation temperature) lebih tinggi dari temperature medium pengemburan (condensing medium
temperature). Akibatnya kalor dari uap bertekanan tinggi akan mengalir ke medium
pengembunan, sehingga uap refrigean akan terkondensasi.
KATUP EKSPANSI / FLOW CONTROL
Setelah refrigeran terkondensasi di kondensor, refrigeran cair tersebut masuk ke katup ekspansi
yang mengontrol jumlah refrigeran yang masuk ke evaporator.
Ada banyak jenis katup ekspansi, tiga diantaranya adalah pipa kapiler, katup ekspansi otomatis,
dan katup ekspansi termostatik.
1. Pipa Kapiler (capillary tube)
Katup ekspansi yang umum digunakan untuk sistem refrigerasi rumah tangga adalah pipa
kapiler. Pipa kapiler adalah pipa tembaga dengan diameter lubang kecil dan panjang tertentu.
Besarnya tekanan pipa kapiler bergantung pada ukuran diameter lubang dan panjang pipa
kapiler. Pipa kapiler diantara kondensor dan evaporator
Refrigeran yang melalui pipa kapiler akan mulai menguap. Selanjutnya berlangsung proses
penguapan yang sesungguhnya di evaporator. Jika refrigeran mengandung uap air, maka uap air
akan membeku dan menyumbat pipa kapiler. Agar kotoran tidak menyumbat pipa kapiler, makapada saluran masuk pipa kapiler dipasang saringan yang disebut strainer.
Ukuran diameter dan panjang pipa kapiler dibuat sedemikian rupa, sehingga refrigeran cair harus
menguap pada akhir evaporator. Jumlah refrigeran yang berada dalam sistem juga menentukan
sejauh mana refrigeran di dalam evaporator berhenti menguap, sehingga pengisian refrigeran
harus cukup agar dapat menguap sampai ujung evaporator. Bila pengisian kurang, maka akan
terjadi pembekuan pada sebagian evaporator. Bila pengisian berlebih, maka ada kemungkinan
5/11/2018 dasar2 kelistrikan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/dasar2-kelistrikan 11/12
refrigerant cair akan masuk ke kompresor yang akan mengakibatkan rusaknya kompresor. Jadi
sistem pipa kapiler mensyaratkan suatu pengisian jumlah refrigeran yang tepat.
2. Katup Ekspansi Otomatis
Katup Ekspansi Otomatis bekerja untuk mempertahankan tekanan konstan di evaporator. Bilabeban evaporator bertambah maka temperatur evaporator menjadi naik karena banyak cairan
refrigeran yang menguap sehingga tekanan di dalam saluran hisap (di evaporator) akan menjadi
naik pula. Akibatnya “bellow” akan bertekan ke atas hingga lubang aliran refrigeran akan
menyempit dan ciran refrigeran yang masuk ke evaporator menjadi berkurang. Keadaan ini
menyebabkan tekanan evaporator akan berkurang dan “bellow” akan tertekanan ke bawah
sehingga katup membuka lebar dan cairan refrigeran akan masuk ke evaporator lebih banyak,
demikian seterusnya.
3. Katup Ekspansi Termostatik (KET)
Katup Ekspansi Termostatik (KET) adalah satu katup ekspansi yang mempertahankan besarnyapanas lanjut pada uap refrigeran di akhir evaporator tetap konstan, apapun kondisi beban di
evaporator.
Jika beban bertambah, maka cairan refrigran di evaporator akan lebih banyak menguap, sehingga
besarnya suhu panas lanjut di evaporator akan meningkat. Pada akhir evaporator diletakkan
tabung sensor suhu (sensing bulb) dari KET tersebut. Peningkatan suhu dari evaporator akan
menyebabkan uap atau cairan yang terdapat ditabung sensor suhu tersebut akan menguap (terjadi
pemuaian) sehingga tekanannya meningkat. Peningkatan tekanan tersebut akan menekan
diafragma ke bawah dan membuka katup lebih lebar. Hal ini menyebabkan cairan refrigeran
yang berasal dari kondensor akan lebih banyak masuk ke evaporator. Akibatnya suhu panas
lanjut di evaporator kembali pada keadaan normal, dengan kata lain suhu panas lanjut dievaporator dijaga tetap konstan pada segala keadaan beban
EVAPORATOR
Pada evaporator, refrigeran menyerap kalor dari ruangan yang didinginkan. Penyerapan kalor ini
menyebabkan refrigeran mendidih dan berubah wujud dari cair menjadi uap (kalor/panas laten).
Panas yang dipindahkan berupa :
1. Panas sensibel (perubahan temperatur)
Temperatur refrigeran yang memasuki evaporator dari katup ekspansi harus demikian sampai
temperatur jenuh penguapan (evaporator saturation temparature). Setelah terjadi penguapan,
temperatur uap yang meninggalkan evaporator harus pupa dinaikkan untuk mendapatkan kondisi
uap panas lanjut (super-heated vapor)
1. Panas laten (perubahan wujud)
5/11/2018 dasar2 kelistrikan - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/dasar2-kelistrikan 12/12
Perpindahan panas terjadi penguapan refrigeran. Untuk terjadinya perubahan wujud, diperlukan
panas laten. Dalam hal ini perubahan wujud tersebut adalah dari cair menjadi uap atau menguap
(evaporasi). Refrigeran akan menyerap panas dari ruang sekelilingnya. Adanya proses
perpindahan panas pada evaporator dapat menyebabkan perubahan wujud dari cair menjadi uap.
Kapasitas evaporator adalah kemampuan evaporator untuk menyerap panas dalam periode waktutertentu dan sangat ditentukan oleh perbedaan temperatur evaporator, sementara perbedaan
tempertur evaporator adalah perbedaan antara temperatur jenis evaporator (evaporator saturation
temperature) dengan temperatur substansi/benda yang didinginkan.
SIKLUS REFIGRASI
Di dalam suatu alat pendingin (misal lemari es) kalor ditesarap di evaporator dan dibuang ke
kondensor. Uap refrigeran yang berasal dari evaporator yang bertekanan dan bertemperatur
rendah masuk ke kompresor melalui saluran hisap. Di kompresor, uap refrigerant tersebut
dimampatkan, sehingga ketika ke luar dari kompresor, uap refrigeran akan bertekanan dan
bersuhu tinggi, jauh lebih tiggi dibanding temperatur udara sekitar. Kemudian uap menunjuk kekondensor melalui saluran tekan. Di kondensor, uap tersebut akan melepaskan kalor, sehingga
akan berubah fasa dari uap menjadi cair (terkondensasi) dan selanjutnya cairan tersebut
terkumpul di penampungan cairan refrigeran. Cairan refrigeran yang bertekanan tinggi mengalir
dari penampung refrigean ke katup ekspansi. Keluar dari katup ekspansi tekanan menjadi sangat
berkurang dan akibatnya cairan refrigeran bersuhu sangat rendah. Pada saat itulah cairan tersebut
mulai menguap yaitu di evaporator, dengan menyeap kalor dari sekitarnya hingga cairan
refrigeran habis menguap. Akibatnya evaporator menjadi dingin. Bagian inilah yang
dimanfaatkan untuk mengawetkan bahan makanan atau untuk mendinginkan ruangan. Kemudian
uap rifregean akan dihisap oleh kompresor dan demikian seterusnya proses-proses tersebut
berulang kembali.