Download - MODUL DSR INST LISTIK.pdf
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
1
BAB I
BADAN STANDARISASI KELISTRIKKAN.
A. PENDAHULUAN.
Pemasangan instalasi listrik tidak dapat dilakukan sembarangan. Jika
tidak hati hati dapat membawa akibat yang fatal, baik bagi pemasang
instalasi maupun bagi pemakainya. Peraturan peraturan ini bertujuan
melindungi manusia dan mengamankan barang dari bahaya yang mungkin
ditimbulkan oleh listrik, sera menyediakan tenaga listrik yang aman dan
efisien. Semakin rumitnya dan meningkatnya jumlah dan jenis barang
produksi yang dihasilkan oleh suatu industri, maka kehadiran standarisasi
yang berdasarkan peraturan yang ada merupakan sutu faktor utama yang perlu
diperhatikan. Peraturan untuk instalasi listrik terdapat pada buku Peraturan
Umum Instalasi Listrik 2000, yang disingkat PUIL 2000. Buku peraturan
instalasi ini diterbitkan oleh Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI),
PUIL 2000 ini berlaku untuk semua instalasi listrik arus kuat (Ayat 102.A1),
kecuali instalasi instalasi atau bagian bagian instalasi yang disebut dalam
Ayat 102.A2.
Dua organisasi international yang bergerak dibidang standarisasi adalah
International Electrotechnical Commission (IEC) untuk bidang teknik
listrik dan International Organization for Standarization (ISO) untuk
bidang bidang lainnya. Organisasi organisasi tersebut menerbitkan
publikasi publikasi yang disebut standar atau norma.
B. TUJUAN INSTRUKSIONAL.
Mahasiswa diharapkan mampu menjelaskan badan standarisasi kelistrikkan
beserta tujuan dan syarat - syaratnya secara terampil.
C. TUJUAN UTAMA STANDARISASI
Tujuan utama dibuat suatu standarisasi, yaitu untuk mencapai keseragaman
antara lain :
1. Ukuran, bentuk dan mutu barang produksi hasil dari industri.
2. Cara menggambar dan cara kerja.
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
2
D. PERATURAN.
Dapat diperkirakan bahwa kebanyakan orang tidak ahli dibidang listrik.
Supaya dapat digunakan dengan seaman mungkin, maka syarat syaratnya
pun yang telah ditentukan dalam peraturan sangat ketat.
1. Peraturan Umum Instalsi Listrik (PUIL 2000). Merupakan peraturan yang
mengatur semua tentang instalasi.
2. Undang undang keselamatan kerja yang ditetapkan dalam Undang
undang No1 tahun 1970.
3. Peraturan bangunan nasional.
4. Peraturan pemerintah RI No 18 tahun 1972 tentang PLN.
5. Peraturan peraturan lain mengenai kelistrikkan yang berlaku dan tidak
bertentangan dengan PUIL 2000.
E. RANGKUMAN.
1. Dengan adanya standarisasi akan mampu membatasi jumlah jenis bahan
dan barang, sehingga akan mengurangi kemungkinan terjadinya
kesalahan.
2. Dengan tercapainya standarisasi, mesin mesin dan alat alat dapat
dipergunakan secara lebih baik dan efisien, sehingga dapat menurunkan
harga pokok dan meningkatkan mutu.
3. Pemasangan instalasi listrik terikat pada peraturan peraturan yaitu :
pengamanan manusia dan barang, penyediaan tenaga listrik yang aman
dan efisien.
F. LATIHAN SOAL.
1. Jelaskan maksud dari standarisasi di bidang kelistrikkan ?
2. Sebutkan dan jelaskan tujuan, serta syarat standarisasi ?
3. Sebutkan peraturan peraturan di bidang kelisrikkan ?
4. Sebutkan organisasi organisasi yang mengurus standarisasi ?
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
3
BAB II KESELAMATAN KERJA.
A. PENDAHULUAN.
Keselamatan kerja merupakan upaya atau pemikiran dan penerapannya
yang ditujukan untuk menjamin keutuhan dan kesempurnaan baik jasmaniah
maupun rohaniah tenaga kerja pada khususnya dan manusia pada umumnya,
hasil karya dan budaya,untuk meningkatkan kesejahteraan tenaga kerja.
Keselamatan (Safety): Suatu keadaan selamat, bebas dari cedera atau
bahaya atau perasaan takut akan celaka, cedera dan resiko bahaya.
Kesehatan (Health): Suatu keadaan kejiwaan, fisik, dan sosial yang
sehat, serta bebas dari ancaman penyakit akibat kerja.
Lingkungan (Environment): Suatu keadaan di sekeliling tempat
perusahaan beroperasi, termasuk udara, air, tanah, sumber daya alam, flora &
fauna, manusia, dan interaksinya.
Bertujuan Melindungi para pekerja dan orang lainnya di tempat kerja
(formal maupun informal). Menjamin setiap sumber produksi dipakai secara
aman dan efisien serta menjamin proses produksi berjalan lancar.
Setiap kecelakaan yang membutuhkan pengobatan, pertolongan, atau
perawatan, terlebih dulu harus dilaporkan secepat mungkin kepada orang yang
diberi wewenang mengepalai pekerjaan yang bersangkutan, yang selanjutnya
akan melaporkan kejadian itu secara terinci kepada ahli teknik atasannya.
B. TUJUAN INSTRUKSIONAL.
Mahasiswa mampu terampil menjelaskan definisi, sebab, dasar hukum,
sejarah, sasaran, peralatan, dan perlengkapan keselamatan kerja secara
terampil.
C. DASAR HUKUM.
1. Pasal 27 ayat (2) UUD 1945 :
Tiap-tiap warga negara berhak atas pekerjaan dan penghidupan yang
layak bagi kemanusiaan.
2. UU No. 14 Tahun 1969 tentang Ketentuan ketentuan Pokok
Mengenai ketenagakerjaan.
a. Pasal 3
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
4
Tiap tenaga kerja berhak atas pekerjaan dan penghasilan yang
layak bagi kemanusiaan.
b. Pasal 9
Tiap tenaga kerja berhak mendapat perlindungan atas keselamatan,
kesehatan, kesusilaan, pemeliharaan moril kerja serta perlakuan
yang sesuai dengan martabat manusia dan moral agama.
c. Pasal 10
Pemerintah membina norma perlindungan tenaga kerja yang
meliputi :
- Norma keselamatan kerja.
- Norma kesehatan kerja
- Norma kerja
- Pemberian ganti kerugian, perawatan dan rehabilitasi dalam hal
kecelakaan kerja.
d. UU 1/ 1970 tentang Keselamatan Kerja
- Pasal 2 ayat (1) huruf q (Ruang Lingkup)
Setiap tempat dimana listrik dibangkitkan, ditransmisikan,
dibagi- bagikan, disalurkan dan digunakan.
- Pasal 3 ayat (1) huruf q (Objective)
- Dengan peraturan perundangan ditetapkan syarat-syarat
keselamatan kerja untuk : Mencegah terkena aliran listrik
berbahaya.
e. Keputusan Menteri Tenaga Kerja RI
No. Kep 75/ Men/ 2002
Pemberlakuan PUIL 2000
PUIL 2000 SNI 04-0225-2000
f. UU 20/ 2002 tentang Ketenagalistrikan
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
5
D. SEJARAH KESELAMATAN KERJA.
Gambar 2.1 Siklus sejarah keselamatan kerja.
E. RUANG LINGKUP.
1. Keselamatan, Kesehatan Kerja & Lingkungan (K3L) :
Suatu program untuk menciptakan lingkungan yang sehat, aman, sejahtera
dan produktif melalui upaya peningkatan kesehatan dan kesematan tenaga
kerja serta penyerasian lingkungan di dalam dan di sekitar perusahaan.
2. Sistem Manajemen Keselamatan, Kesehatan Kerja & Lingkungan (K3L) :
Bagian dari keseluruhan sistem manajemen yang mencakup :
Struktur Organisasi, perencanaan kegiatan, uraian tangung jawab, hasil
pelaksanaan, prosedur dan proses kegiatan, ketersediaan sumber daya
(manusia, dana & sarana), untuk mengembangkan, mengimplementasikan,
mencapai, mengevaluasi dan memelihara kebijakan keselamatan,
kesehatan kerja & Lingkungan (K3L).
ABAD 18
TAHUN 1841 DI PERANCIS : 1. UNDANG UNDANG YANG MENGATUR
PEKERJA ANAK-ANAK DALAM PERUSAHAAN
INDUSTRI, PABRIK, BENGKEL YANG MENGGUNAKAN TENAGA MEKANIK.
2. MELAKSANAKAN PROSES TERUS MENERUS. 3. MEMPERKERJAKAN LEBIH DARI 20 ORANG TAHUN 1893 MENJADI UU KESELAMATAN KERJA
KASUS KECELAKAAN MENINGKAT, KESADARAN
KESELAMATAN KERJA MENJADI PERHATIAN SERIUS, ORANG MULAI BERUPAYA
MEMPROTEKSSI OPERASIONAL KERJA SEBAIK BAIKNYA. DI INDONESIA
TANGGAL 28 PEBRUARI 1852 1. BERUPA STAATBLAD NO. 20. 2. PENJAGAAN KESELAMATAN KERJA
PADA PEMAKAIAN PESAWAT UAP. 3. INSTANSI PENGAWASAN
DIENSVANHET STOOMWEZEN
ABAD 19
1. MENUJU KE MASYARAKAT INDUSTRI. 2. PENGGUNAAN MESIN-MESIN DIESEL DAN MESIN
LISTRIK MENINGKAT.
3. .KASUS KECELAKAAN KERJA SEMAKIN LUAS DAN BERAGAM.
4. UPAYA KESELAMATAN KERJA MULAI DITERAPKAN DENGAN KONSEP YANG LEBIH JELAS MENYANGKUT PENGAMANAN PEKERJA, PERALATAN DAN
MATERIAL
SAAT INI DI INDONESIA
1. DIKELOLA / DITANGANI OLEH DEPNAKER.
2. ADA KETENTUAN STANDAR MENGENAI 3. KESELAMATAN KERJA. 4. MASING-MASING UNSUR MEMPUNYAI
PERATURAN KESELAMATAN KERJA
SESUAI DENGAN SPESIFIKASI PEKERJAAN MASING-MASING.
SFESIFIK
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
6
F. SASARAN KESELAMATAN KERJA.
1. Unsur manusia.
2. Unsur Pekerjaan.
3. Unsur perusahaan.
G. PENYEBAB TERJADINYA KECELAKAAN.
1. Internal (Individual).
2. Eksternal (Lingkungan).
H. STANDAR K3 LISTRIK DI INDONESIA.
1. AVE 1938.
2. PUIL 1964, PUIL 1964, PUIL 1977, PUIL 1987, PUIL 2000.
I. PERLENGKAPAN KESELAMATAN KERJA
1. Pakaian kerja.
2. Sabuk pengaman (safety belt).
3. Topi / helm pengaman (safety helmet).
4. Sepatu kerja.
5. Alat penutup telinga.
6. Sarung tangan.
7. Kaca mata.
8. Masker hidung.
9. Alat Bantu pernafasan ( breathing apparatus).
10. Penutup dada untuk las listrik.
11. Jas hujan dan lain lain.
J. PERALATAN KESELAMATAN KERJA UNTUK PEKERJAAN
LISTRIK :
a. Earth Resistance Tester.
b. Voltage Tester
c. Short Circuit Grounding dan lain lain.
K. RANGKUMAN.
1. Pusat pembangkit listrik, gardu induk, gardu hubung, bengkel listrik, dan
gudang harus dilengkapi perlengkapan pencegah bahaya kebakaran. Di
tiap ruang harus tersedia alat pemadam kebakaran racun api dengan isi
obat racun api yang cukup, sesuai dengan ketentuan yang berlaku.
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
7
2. Ruang kerja listrik yang dengan teratur atau terus menerus dilayani atau
dijaga oleh petugas seperti pusat pembangkit listrik, gardu induk, gardu
hubung, bengkel listrik, dan gudang harus dilengkapi perlengkapan
kecelakaan seperti obat obatan (PPPK) tanda, tandu dan lainnya.
3. Pada ruang kerja listrik berbahaya seperti pusat pembangkit listrik, gardu
induk, gardu hubung, bengkel listrik, dan gudang harus dipasangi papan
larangan masuk bagi setiap orang yang bukan petugas.
4. Dalam ruang kerja listrik berbahaya para petugas harus menggunakan
pakaian kerja yang baik, kering dan cocok menurut iklim dan aman sesuai
dengan sifat pekerjaan yang dihadapi.
L. LATIHAN SOAL.
1. Sebutkan pasal pasal tentang keselamatan kerja beserta isinya ?
2. Di dalam melakukan suatu pekerjaan kenapa keselamatan kerja sangat
diutamakan !
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
8
BAB III
PENGENALAN SIFAT SIFAT BAHAN LISTRIK
A. PENDAHULUAN
Saat ini semakin banyak industri maupun rumah tangga memakai peralatan
peralatan yang canggih, hal ini tentu saja terkait dengan semakin pesatnya
perkembangan teknologi bahan / material. Sebagai contoh : semua produk industri
apa saja, baik industri berat, maupun ringan dan industri rumah tangga terdapat
bermacam macam jenis bahan yang digunakan, ada logam, plastik, karet, kayu
dan bahan bahan olahan lainnya.
Untuk itu, seorang sarjana / ahli harus mengetahui sifat bahan / material
selama proses pembentukan dan karakteristiknya dalam masa pemakaian, seperti
sifat mekanis, ketahanan dan kestabilan elektriknya, ketahanan thermal serta
kimia dan lain lain. Perkembangan yang sangat cepat dari ilmu pengetahuan
dengan penemuan penemuan barunya akan sangat mempengaruhi bentuk suatu
produk.
B. TUJUAN INSTRUKSIONAL.
Mahasiswa diharapkan mampu menjelaskan sifat sifak mekanis dan sifat
thermal bahan serta pengaruh medan listrik terhadap bahan secara terampil.
C. SIFAT MEKANIS BAHAN
Beberapa sifat mekanik dari bahan :
1. Tegangan ( stress ); adalah gaya yang bekerja pada bahan / material per
satuan luas. Selama terjadi perubahan bentuk karena bahan menerima gaya
(deformasi) bahan mampu menyerap energi sebagai akibat adanya gaya yang
yang bekerja sepanjang jarak deformasi.
2. Regangan ( strain ); adalah besarnya perubahan bentuk ( deformasi ) dari
suatu bahan / material per satuan panjang akibat gaya yang diterimanya.
3. Kekuatan ( Strength ); adalah besarnya gaya yang dibutuhkan agar dapat
merusak / mematahkan suatu bahan.
4. Keuletan ( ductility ); adalah besarnya deformasi plastik yang dapat
dilakukan pada bahan / material sampai terjadi perpatahan. Atau juga
dikatakan ductility adalah; kemampuan material unuk meregang secara luas
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
9
sebelum putus. Bila material mengalami patah atau putus dengan hanya sekali
atau tanpa mengalami pemanjangan, maka material tersebut dikatakan rapuh.
Daya renggang / rentang material rapuh jauh dibawah besarnya kekuatan
material itu sendiri. Keuletan atau ductility sering kali ditentukan oleh
persentase pemanjangan ( elongation ) dan persentase pengurangan (
reduction ).
5. Persentase pemanjangan ( elongation ) ditentukan oleh :
% pemanjangan = [ (lf l0)/l0] x 100 %
Dimana :
lf = panjang final
l0 = panjang sebenarnya
6. Ketangguhan ( toughness ); adalah besarnya energi yang dibutuhkan untuk
mematahkan bahan / material.
D. SIFAT / KARAKTERISTIK THERMAL.
1. Muai Panas; adalah pemuaian yang biasanya dialami oleh bahan yang
dipanaskan sehingga ada peningkatan getaran atom atom. Pemuaian ini
dapat mengakibatkan pertambahan panjang L.
L/L sebanding dengan naiknya suhu T
L/L = L L
Umumnya L ( koefisien muai linier ), naik sedikit dengan naiknya suhu.
2. Muai Volume; akibat pemuaian maka bahan selain mengalami perubahan
panjang juga mengalami perubahan volume V/V yang sebanding dengan
kenaikan suhu T.
L/L = V L
3. Daya Hantar Panas; perambatan panas melalui benda padat biasanya terjadi
karena konduksi. Koefisien daya hantar panas juga tergantung kepada suhu,
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
10
akan tetapi berlainan dengan koefisien muai panas. Naiknya suhu yang tinggi
terhadap suatu bahan, maka akan terjadi perubahan susunan atom yang
mengiringi pencairan, dan pengaturan kembali susunan atom atom yang
diakibatkan perubahan suhu akan menyebabkan daya hantar panas terganggu.
E. PENGARUH MEDAN LISTRIK.
Logam dan semikonduktor dapat menghantarkan / mengalirkan muatan
listrik apabila ditempatkan dalam medan listrik.
Daya hantar tergantung kepada jumlah pembawa muatan n, besar
muatan q, dan mobilitas dari pembawa muatan. Konduktivitas adalah
kebalikan daripada ketahanan jenis . 1 / = = nq
Pada logam dan semikonduktor elektro merupakan pembawa muatan
muatan. Tahanan jenis merupakan suatu sifat dari bahan sehingga tidak
tergantung kepada bentuknya. Untuk suatu bentuk bahan yang seragam, maka
besarnya tahanan dapat dihitung dengan menggunakan rumus di bawah ini :
R = L / A.
= tahanan jenis
L = panjang bahan / material
A = luas penampang bahan.
Apabila tahanan R diketahui maka dengan rumus / persamaan dasar fisika
dapat dihitung besarnya arus dan daya listrik.
V = I X R
F. RANGKUMAN.
1. Sifat mekanis bahan sangat diperlukan untuk spesifikasi bahan untuk
mengetahui apakah bahan tersebut mampu untuk ditekan, ditarik, ditempa,
tahan asam, basa, garam dan untuk mengetahui titik beku, titik didih, titik
lebur dan lain lainnya, agar bahan tersebut dapat diaplikasikan sebagai
bahan untuk membuat komponen yang sesuai dengan sifat bahan tersebut.
2. Dengan dilakukannya suatu percobaan untuk mengetahui sifat bahan maka
akan dapat dimunculkan produk produk baru dalam perkembangan
teknologi sesuai dengan kebutuhan dimasa sekarang ini yang semakin
meningkat dan maju.
G. LATIHAN SOAL.
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
11
1. Jelaskan kenapa suatu logam penghantar dapat menghantarkan listrik!
2. Untuk seorang ahli listrik dapat menetapkan persyaratan atau karakteristik
bahan yang harus dipenuhi, sebutkan dan jelaskan !
BAB IV PENGERJAAN BAHAN
A. PENDAHULUAN.
Setiap orang yang berkecimpung dalam lapangan keteknikkan, misal ahli
teknik listrik, seharusnya mempunyai pengetahuan yang memadai mengenai
bahan bahan yang berhubungan dengan pekerjaan mereka. Bagi mereka
memiliki pengetahuan mengenai jenis jenis bahan dan sifat sifat bahan adalah
sangat perlu. Dengan pengetahuan tersebut mereka tahu bagaimana
memperlakukan bahan bahan yang mereka pakai dengan sebaik baiknya, atau
memanfaatkan dan menghindari penggunaan yang berbahaya. Mereka mengerti
bahan apa yang harus dipakai untuk suatu maksud tertentu, dapat mencari
alternatif bahan pengganti dan sebagainya.
Bahan bahan tersebut ada yang berbentuk padat, cair dan gas. Wujud bahan
tertentu juga bisa berubah karena pengaruh suhu. Bahan penghantar yang sering
kali digunakan diantaranya adalah tembaga dan aluminium. Dibawah ini adalah
penjelasan pengolahan tembaga dan aluminium sehingga dapat digunakan sebagai
bahan konduktor.
B. TUJUAN INSTRUKSIONAL
Mahasiswa diharapkan mampu menjelaskan teori - teori pengolahan bahan
tembaga dan aluminium serta sifat - sifatnya secara terampil.
C. PENGOLAHAN BAHAN TEMBAGA.
Tembaga adalah bahan tambang yang ditemukan sebagai bijih tembaga yang
masih bersenyawa dengan zat asam, asam belerang atau bersenyawa dengan
kedua zat tadi. Dalam bijih tembaga juga terkandung batu batu. Tembaga
terdapat di Amerika Utara, Chilli, Siberia, Pegunungan Ural, Irian Jaya dan
sebagainya.
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
12
Pembuatan tembaga dilakukan dalam beberapa tahap. Tembaga terikat secara
kimia di dalam bijih pada bahan yang disebut batu gang. Untuk mengumpulkan
bijih bijih itu biasanya dilakukan dengan membersihkannya dalam cairan
berbuih, dimana di situ ditiupkan udara. Ikatan tembaga dari bijih yang digiling
sampai halus dicampur dengan air dan zat zat kimia sehingga menjadi pulp (
bubur ) pada suatu bejana silinder. Zat zat kimia yang disebut reagens berfungsi
untuk mempercepat terpisahnya tembaga. Pada bubur tersebut ditiupkan udara
atau gas sehingga timbul buih yang banyak
Gambar 4.1 Elektrolisis Tembaga
katode
Elektrolit tembaga
+ -
Anode
Tembaga kasar
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
13
D. SIFAT SIFAT BAHAN TEMBAGA.
1. Memiliki daya hantar listrik dan panas yang tinggi.
2. Tahan Karat.
3. Dapat dirol, ditekan, ditarik dan ditempa (meleable).
4. Titik cair tembaga 10830C, titik didihnya 25930C, massa jenis 8,9, kekuatan tarik 160 N /mm2.
E. APLIKASI BAHAN TEMBAGA.
Digunakan untuk kelengkapan bahan radiator, ketel, alat kelengkapan pemanasan, bahan untuk baut
penyoldir, untuk kawat jalan kereta listrik dan trem, unsur hantaran listrik diatas tanah, hantaran penangkal
petir, dan lain lain.
F. PENGOLAHAN BAHAN ALUMINIUM.
Biasanya tanah aluminium bersama soda dicairkan di bawah tekanan pada suhu 1600C, sehingga terjadi
persenyawaan aluminium, dan kemudian sodanya ditarik sehingga berubah menjadi oksida aluminium yang
masih mempunyai titik cair tinggi (22000C). Titik cair turun menjadi sebesar 10000C setelah dicampur kriolit.
Proses cair itu terjadi dalam sebuah dapur listrik yang terdiri atas sebuah bak baja plat, dibagian dalam
dilapisi dengan arang murni, dan di atasnya terdapat batang batang arang yang dicelupkan ke dalam
campuran tersebut. Arus listrik yang mengalir akan mengangkat kriolit menjadi cair oleh panas yang terjadi
karena arus listrik yang mengangkat ke dalam cairan kriolit tersebut adalah sebagai bahan pelarut untuk
oksidasi aluminium. Aluminium (titik cair 6500C) dipisahkan oleh arus listrik ke dasar dan diambil. Proses
cair itu sebenarnya lama sekali dan perlu arus listrik yang besar (10.000 30.000 A). oleh karena itu
pembuatan aluminium hanya dilakukan di Negara - Negara yang listriknya murah.
Gambar 4.2
Pembuatan Aluminium Dengan Cara Elektrolisis
G. SIFAT SIFAT BAHAN ALUMINIUM.
Aluminium adalah logam yang sangat ringan ( berat jenis 2,56 atau 1/3 berat jenis tembaga). Tahanan
jenis 2,8 x10-8 atau 1,25 x tahanan jenis tembaga.Sifat tahan tarik maksimum dalam keadaan dingin 17 20
kg/mm2. Titik cair 6600C dan titik didihnya 18000C. Untuk bahan penghantar kemurniannya 99,5 % dan
sisanya terdiri dari unsur besi, silicon dan tembaga. Daya hantar panas / daya hantar listriknya 60 % daya
+
-
Lapisan C (katode)
Penyekat
Aluminium
Alumina
Cairan elektrolit
Anode anode
karbon.
Oksigen terlepas pada anode anode bersenyawa dengan
karbon membentuk
CO
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
14
hantar listrik tembaga sehingga untuk mendapatkan tahanan yang sama dengan tembaga yang panjangnya
sama dibutuhkan penampang 60 % lebih besar. Namun demikian beratnya lebih ringan 1/3 berat tembaga.
H. APLIKASI ALUMINIUM.
1. Aluminium yang tipis sekarang dapat menggantikan kertas perak (yang dipakai pada kondensator ).
2. Aluminium juga biasa dipakai untuk chasis pesawat radio.
3. Aluminium lebih menguntungkan dari tembaga bila dipakai untuk hantaran yang tidak memerlukan
penyekat ( misal hantaran transmisi di atas tanah ) sebab daya hantar panas / daya hantar listriknya kira
kira 60% daya hantar listrik tembaga sehingga untuk mendapatkan tahanan yang sama dengan
tembaga ( yang panjang dan penampangnya sama ) dibutuhkan penampang 60% lebih besar). Namun
demikian beratnya sangat ringan disbanding tembaga ( 1/3 berat tembaga ) sehingga cocok untuk
dipakai hantaran transmisi di atas tanah.
I. RANGKUMAN.
1. Produksi tembaga sebagian besar dipergunakan dalam industri kelistrikkan, karena tembaga
mempunyai daya hantar listrik yang tinggi, tetapi kotoran yang terdapt dalam tembaga akan
memperkecil / mengurangi daya hantar listriknya.
2. Karena pemakaian tembaga yang semakin meningkat, bahan cadangan untuk mengganti tembaga perlu
dipikirkan. Bahan pengganti yang hampir mendekati adalah aluminium (Al). Akan tetapi daya hantar
listrik listrik maupun daya hantar panas dari aluminium lebih rendah dibandingkan tembaga.
3. Aluminium lebih menguntungkan dibanding tembaga bila dipakai untuk hantaran yang tidak
memerlukan penyekat misalnya hantaran transmisi di atas tanah, sebab daya hantar panas / daya hantar
listriknya 60 % daya hantar listrik tembaga sehingga untuk mendapatkan tahanan yang sama dengan
tembaga yang panjangnya sama dibutuhkan penampang 60 % lebih besar. Namun demikian beratnya
lebih ringan 1/3 berat tembaga.
J. LATIHAN SOAL.
1. Jelaskan dan gambarkan proses pengolahan bahan tembaga sehingga dapat dijadikan sebuah penghantar
listrik !
2. Jelaskan dan gambarkan proses pengolahan bahan aluminium sehingga dapat dijadikan sebuah
penghantar !
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
15
BAB V
BAHAN KONDUKTOR
A. PENDAHULUAN.
Bahan penghantar ( conductors ) adalah bahan yang menghantarkan
listrik dengan mudah.
Bahan ini mempunyai daya hantar listrik ( electrical conductivity ) yang
besar dan tahanan listrik kecil. Bahan penghantar listrik berfungsi untuk
menghantarkan arus listrik. Bahan penghantar yang sering ditemui dalam
bidang teknik listrik adalah : aluminium dan tembaga.
B. TUJUAN INSTRUKSIONAL.
Mahasiswa diharapkan mampu menjelaskan teori - teori bahan konduktor,
sifat, jenis, dan aplikasinya secara terampil.
C. SIFAT BAHAN PENGHANTAR.
1. Tahanan Jenis
Arus listrik yang mengalir pada penghantar selalu mengalami
hambatan dari penghantar itu sendiri. Besarnya hambatan tergantung dari
beberapa faktor, yang antara lain ditentukan oleh jenis bahan. Ada bahan
yang menghantarkan listrik dengan bagus, ada yang kurang bagus.
Besarnya tahanan dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
R = (L / A)
dimana :
R : besar tahanan (hambatan) dalam satuan
L : panjang kawat dalam satuan meter
A : luas penampang kawat penghantar dalam meter kkuadrat
: tahanan jenis dari bahan penghantar
Dari rumus diatas didapatkan :
= ( R X A ) / L
Sehingga satuan untuk adalah Ohm m2 / m, atau Ohm meter.
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
16
Pada satuan sistem international (SI Units), tahanan jenis spesific
resistance atau resistivity adalah besarnya tahanan suatu bahan tiap meter
pada penampang 1 m pada suhu 200 C.
Contoh :
Suatu balok arang ( carbon ) dengan ukuran 1 cm x 1 cm x 50 cm.
Tahanan jenis arang pada 200C adalah 3,5 x 10-5 ohm meter.
Berapakah besarnya tahanan antara 2 sisi yang berbentuk bujur sangkar ?
Jawab :
Diketahui :
A = 1cm x 1cm = 1 cm2 = 10-4m2
L = 50 cm = 5 x 10-1m
Ditanyakan R ?
Jawab :
R = (L / A)
= 3,5 x 10-5 x (5 x 10-1 /10-4)
= 3,5 x 5 x 10-2
= 17,5 x 10-2 Ohm
2. Daya Hantar Jenis
Daya hantar atau konduktansi (conductance) atau G adalah kebalikan
dari tahanan. G = 1/R. Satuan untuk daya hantar adalah 1 / Ohm atau mho.
Dari rumus :
R = (L / A)
Diperoleh :
G = 1 / R = q ( / L)
G = (q / L)
adalah daya hantar jenis.
Daya hantar jenis (specific conductance) atau conductivity adalah
kebalikan dari tahanan jenis. Jadi satuan untuk tahanan jenis adalah
1/Ohm meter.
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
17
3. Pengaruh Suhu Pada Tahanan
Pengaruh kenaikan suhu bahan terhadap tahanan adalah :
a. Memperbesar tahanan untuk logam logam murni. Kenaikan tahanan
tersebut cukup besar pada kenaikan suhu tertentu. Jadi grafik suhu /
tahanan merupakan garis lurus. Logam murni mempunyai koefisien
suhu positif sebab dengan bertambahnya suhu, tahanan juga makin
besar positive temperature coefisient of resistance.
b. Memperbesar tahanan untuk logam logam paduan, tetapi di sini
kenaikannya relatif kecildan tidak teratur, bahkan kadang kadang
diabaikan.
c. Memperkecil tahanan untuk elektrolit dan isolator, (kertas, karet,
gelas, mika dan sebagainya) dan beberapa penghantar, misal carbon.
Jadi bahan bahan tersebut mempunyai koefisien suhu negatif
(negative temperature coefisient of resistance).
Hubungan antara perubahan suhu terhadap nilai tahanan dinyatakan
dengan rumus :
R2 = R1 [1 + (t2 t1)]
Dimana :
R2 = besar tahanan pada suhu t2 (dalam ohm)
R1 = besar tahanan pada suhu t1 (dalam ohm)
t1 = suhu sebelum ada perubahan (dalam 0C)
t2 = suhu sesudah ada perubahan (dalam 0C)
= koefisien suhu tahanan
Contoh :
Tahanan suatu gulungan elektromagnet kawat tembaga pada suhu 20 0C
adalah 30 ohm. Tentukan tahanan pada suhu 80 0C. Koefisien suhu
tahanan pada t = 00C adalah 42,7 x10-4.
Penyelesaian :
Rt = (R0 ( 1 + 0 t)
R0 = R20 / (1 + 0 t)
= 30 / (1 + 42,7 x 10-4 x 20
= 30 / 1,085 = 27,65 ohm
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
18
R80 = R0 (1 + 0 80)
= 27,65 ( 1 + 42,7 x 10-4 x 80) = 37,11 ohm.
D. BAHAN BAHAN KONDUKTOR DAN APLIKASINYA.
1. Konduktor Padat.
a. Seng ( Zn ): selongsong elemen kering ( kutub negatifnya ), batang
batang elektroda elemen galvani.
b. Timah Hitam / timbel ( Pb ) : Pelindung kabel listrik dalam tanah atau
pada kabel listrik dasar laut, pelat pelat aki, kutub kutub aki,
penghubung sel sel aki. Pb dicampur timah putih digunakan sebagai
kawat soldir.
c. Timah Putih :Pelapis tembaga pada hantaran yang bersekat karet dan
hantaran tanah, macam macam peralatan listrik dilapis dengan timah
untuk menahan karet, sepatu kabel, kontak penghubung, rel rel kotak
sekering, kapasitor dan lain lain.
d. Perak : untuk kumparan alat ukur, benang perak pada sekering.
e. Emas, platina, Rhenium, Tantalum, Niobium, Nikel
f. Karbon :Dipergunakan sebagai sikat sikat pada mesin listrik,
resistor, rheostat, elektroda pada kolam galvanis.
Alasan karbon dipergunakan sebagai sikat sikat pada mesin listrik
adalah : Tahan terhadap efek yang disebabkan suhu tinggi hingga
30000C. Kepadatannya rendah, karbon lebih ringan dibandingkan
logam lainnya hal ini memudahkan untuk adaptasi dengan gerakan
permukaan yang tidak beraturan. Dan tidak terjadi pengelasan
(menyatu) dengan logam pada kondisi yang sama jika logam logam,
menyatu satu sama lain, misalnya karena panas.
2. Konduktor Cair.
a. Elektrolisis Air : sebagai elektrolit menggunakan air yang ditambah
asam, basa atau garam sehingga didapatkan daya hantar listrik yang
baik.
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
19
b. Air Raksa : sebagai pengisi tabung tabung elektronik, penghubung
pada saklar air raksa, cairan pada pompa diffusi, elektroda pada
instrumen untuk mengukur sifat elektris bahan dielektrik padat.
c. Elektrolit (bahan asam sulfat) : sebagai elektrolit pada larutan aki.
3. Konduktor Gas.
Contoh bahan konduktor gas adalah sebagai berikut : Argon, kripton,
neon, helium, dan lain lain.
Aplikasinya : penghantar gas digunakan dalam lampu penerangan kecuali
lampu pijar, pemutus arus ( circuit breaker ), rectifiers, tabung elektron,
CRO (Cathode Ray Osciloscop), penangkal petir dan sebagainya.
E. KLASIFIKASI HANTARAN.
1. Klasifikasi hantaran menurut bahannya
a. Kawat Logam biasa
Contoh : BCC (Bare Copper Conductor)
AAC (All Aluminium Conductor)
b. Kawat Logam campuran (Alloy)
Contoh : AAAC (All Aluminium Alloy Conductor)
c. Kawat Logam paduan (composite)
Contoh : Copper Clad Steel (kawat baja berlapis Tembaga).
Aluminium Clad Steel (Kawat Baja berlapis Aluminium).
d. Kawat Lilitan campuran
Yaitu kawat yang lilitannya terdiri dari dua jenis logam atau lebih.
Contoh : ACSR (Aluminium Cable Steel Reinforced).
2. Klasifikasi hantaran menurut konstruksinya.
a. Kawat padat (solid wire) berpenampang bulat.
Kawat berlilit (stranded wire) terdiri 7 sampai dengan 61 kawat padat
yang dililit menjadi satu, biasanya berlapis dan konsentris.
b. Kawat berongga (hollow conductor)
Adalah kawat berongga yang dibuat untuk mendapatkan garis tengah
luar yang besar.
F. HANTARAN UNTUK INSTALASI DOMESTIK
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
20
1. Kabel NYA :
N adalah Standard cable, with copper as conductor.
Y adalah PVC Insulated.
Y adalah PVC Other sheath.
Dalam satu kabel terdiri dari beberapa core.
Kemampuan tegangan sampai dengan 1.000 volt.
Pada umumnya berwarna hitam.
2. Kabel NYY :
N adalah Standard cable, with copper as conductor.
Y adalah PVC Insulated.
A adalah Insulated wire.
Dalam satu kabel hanya terdiri dari satu core.
Terdiri dari bermacam macam warna ( hitam, kuning, biru & merah ).
Untuk pemasangan tetap dalam jangkauan tangan, harus dipasang
didalam pipa.Untuk pemasangan tetap diluar jangkauan tangan, boleh
dipasang terbuka dengan menggunakan rol isolator.
Pemasangan kabel jenis NYA, NYAF, NGA :
1. Kabel tanpa isolasi selubung (NYA, NYAF) tidak boleh di pasang
dalam/pada kayu dan tidak boleh langsung di dalam plester harus di
masukkan dalam pipa.
2. Jarak minimum kabel tanpa selubung tersebut terhadap bangunan
adalah 1 cm, atau di masukkan dalam pipa yang sesuai.
3. Jarak bebas antar kabel tanpa selubung adalah 3 cm minimum,
kecuali pencabangan.
4. Pemasangan dengan rol hanya boleh 1 kabel/rol dan tidak boleh
dibelitkan kecuali pada isolator ujung untuk regangan.
5. Pada ruang-ruang lembab harus di masukkan dalam pipa.
3. Kabel NYM :
N adalah Standard cable, with copper asconductor.
Y adalah PVC Insulated.
M adalah PVC Other sheath.
Dalam satu kabel terdiri dari beberapa core.
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
21
Kemampuan tegangan sampai dengan 500 volt.
Pada umumnya berwarna putih.
Kabel Instalasi Terselubung (NYM, NYY)
1. Boleh dipasang langsung dalam plesteran, diruang lembab, langsung
pada bagian bangunan. Namun lapisan pelindung tidak boleh
terkelupas.
2. Jarak antar klem kabel minimal 50 cm.
3. Penyambungan harus tetap pada kotak T dan diberi isolasi (lasdop)
serta tertutup.
4. Apabila memakai kabel dengan pelindung logam keras (NYRAMZ)
tidak boleh pada ruang lembab
G. RANGKUMAN.
Pemasangan instalasi dilakukan berdasarkan hal-hal sebagai berikut :
1.. Gambar Situasi
Letak bangunan dimana instalasi akan dipasang.
2. Gambar Instalasi
a. Rencana penempatan bahan instalasi
b. Rencana penyambungan
c. Hubungan antara peralatan, sarana pelayanan dan PHB
3. Diagram instalasi garis tunggal
a. Diagram PHB
b. Bahan yang dipakai
c. Ukuran dan jenis penghantar
d. Sistem pembumian
H. LATIHAN SOAL.
Beberapa jenis penghantar berikut ini, adalah singkatan dari :
a. AAC (All alluminium conductor) & AAAC (All Alluminium alloy
conductor).
b. ACSR (Alluminium Conductor steel reinforce) & TIC (Twisteed
Insulated Conductor).
c. AAC (Alluminium alloy conduktor).
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
22
d. Jawaban a, b dan c benar.
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
23
BAB VI
BAHAN ISOLATOR.
A. PENDAHULUAN.
Bahan Penyekat ( insulating materials ) adalah bahan yang berfungsi
untuk menyekat ( misal antara 2 penghantar ) : agar tidak terjadi aliran listrik
/ kebocoran arus apabila kedua penghantar tersebut bertegangan. Jadi bahan
penyekat harus mempunyai tahanan jenis besar dan tegangan tembus yang
tinggi. Yang perlu diperhatikan adalah bahan isolasi yang higroskopis
hendaknya dipertimbangkan penggunaannya pada tempat tempat yang
lembab karena resistivitasnya akan turun. Resistivitas juga akan turun apabila
tegangan yang diberikan naik..
B. TUJUAN INSTRUKSIONAL.
Mahasiswa diharapkan mampu menjelaskan teori - teori isolator, sifat, jenis
dan aplikasinya secara terampil.
C. ISOLATOR UNTUK INSTALASI DOMESTIK
Isolasi dan fungsinya :
1. Material listrik yang tidak bisa dialiri listrik (mengisolir arus listrik).
2. Untuk menyekat (mengisolasi) suatu penghantar atau material listrik yang
dapat menghantarkan arus listrik, agar arus listrik yang mengalir tetap
melalui hantaran yang ditetapkan.
3. Untuk menyekat hantaran bertegangan terhadap hantaran lain yang
bertegangan ataupun tidak bertegangan atau tanah.
4. Untuk melindungi keselamatan manusia terhadap kemungkinan terjadinya
sentuhan dengan hantaran listrik tersebut.
Isolasi plastik (cellulose tape), dipakai pada sambungan konduktor sebelum
ditutup dengan lasdop. Rol isolator, dipakai untuk hantaran jika akan
direntangkan, sehingga dapat tegang dan rapi. Dipasang pada tarikan yang
tidak menggunakan pipa dan terletak di atas plafon. Rol isolator dibuat dari
bahan keramik.
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
24
D. SIFAT BAHAN ISOLATOR.
1. Sifat Mekanis : Kekutan tarik, pemuluran, kekutan tekan, kerapuhan,
kelenturan.
2. Sifat Panas :
a. Jika terlalu lama berada pada suhu yang tinggi, mengakibatkan proses
penuaan bahan dapat lebih cepat.
b. Ketahanan panas bahan adalah ketahanan bahan terhadap suhu tertentu
dalam waktu tertentu pula (relatif pendek).
3. Sifat Kimia.
Ketahanan kimia dari bahan sangat penting sebab beberapa bahan
isolasi sangat peka terhadap pengaruh bahan bahan kimia, misalnya gas,
air, asam, basa dan alkali. Pada tegangan tinggi dapat timbul ozon,
beberapa bahan akan terpengaruh ketahanan isolasinya (karet tidak tahan
terhadap ozon).
4. Hidroskopisiti.
Kemampuan atau kapasitas suatu bahan untuk menarik uap air dari
udara, makin sedikit kapasitas uap air yang dapat diserap maka akan
semakin baik isolasi tersebut.
5. Penyerapan Air ( % ).
Kemampuan atau kapasitas suatu bahan untuk menyerap air bila
bahan tersebut dimasukkan ke dalam air. Suatu bahan dikeringkan,
ditimbang kemudian dicelupkan ke dalam air lagi, setelah diangkat
ditimbang lagi.
6. Titik leleh, sifat larut dalam bahan, dan pengaruh daya tembus dari
kelembaban.
7. Daerah lingkungan juga perlu diperhatikan seperti :
Daerah kering, daerah basah, daerah hujan yang tinggi, angin, rayap,
jamur, serangga dan lain lain.
E. KELAS ISOLASI.
1. Yang dapat digolongkan dalam kelas Y ialah :
Katun, sutera wol sintetis, rayon, serat poliamid, kertas prespan, kayu,
poliakrilat, polietilen, polivinil, karet.
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
25
2. Yang dapat digolongkan dalam kelas A ialah :
Bahan berserat dari kelas Y yang telah dicelup dalam vernis,aspal, minyak
trafo, email yang dicampur dengan vernis dan poliamid.
3. Yang dapat digolongkan dalam kelas E ialah :
Penyaket kawat email yang memakai bahan pengikat polivinil formal,
poli urethan dan damar epoksi dan bahan pengikat lain semacam itu
dengan bahan pengisi selulose, pertinaks dan tekstolit, film triasetat,
filem serat polietilen tereftalat.
4. Yang dapat digolongkan dengan kelas B ialah :
Bahan non organik (mika, gelas, fiber, asbes) dicelup/direkat
menjadi
satu dengan pernis atau dengan kompon, bitumen, sirlak, bakelit, dsb.
5. Yang dapat digolongkan dengan kelas F ialah :
Bahan bukan organik dicelup atau direkat menjadi satu dengan epoksi,
poliurethan, atau vernis yang tahan panas tinggi.
6. Yang dapat digolongkan dengan kelas H ialah :
Semua bahan komposisi dengan bahan dasar mika, asbes dan gelas fiber
yang dicelup dalam silikon tanpa campuran bahan berserat (kertas, katun
dan sebagainya). Dalam kertas ini termasuk juga karet silikon dan email
kawat poliamid murni.
7. Yang dapat digolongkan dengan kelas C ialah :
Bahan anorganik yang tidak dicelup dan tidak terikat dengan substansi
organik, misalnya mika, mikanit yang tahan panas (menggunakan bahan
pengikat anorganik, mikaleks, gelas, dan bahan keramik. Hanya satu
bahan organik saja yang termasuk kelas C yaitu politetra fluoroetilen
(teflon). Tabel 6.1 Suhu Kerja Kelas Isolasi
No Kelas Suhu kerja ( maks. 0C)
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Y
A
E
B
F
H
C
90
10
120
130
155
180
>180
F. BAHAN ISOLASI DAN APLIKASINYA.
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
26
1. Isolasi Padat.
a. Batu Pualam / batu kapur ( CaCO3 ).
b. Batu Tulis.
c. Klorida.
d. Asbes :
Aplikasi untuk penyekat panas, elemen elemen pemanas yang dibalut
dengan asbes, penyekat mesin mesin las, isolasi pemanggang (oven).
Isolasi untuk mesin mesin listrik yang bekerja dengan beban berat
dan tidak teratur, karena disitu akan timbul panas yang tinggi seperti
motor tram listrik, Derek dan compressor.
e. Mika :
Sebagai isolasi motor motor besar dengan tegangan kerja yang tinggi
misal generator turbo, generator hidro pada pembangkit, motor
motor araksi. Penyekat komutator antara lamel lamel dan sebagai
dielektrik kondensator, kaca penjenguk pada tungku tungku (untuk
melihat bagian dalam tungku), untuk menyekat elemen pemanas dan
alat pemanas (kompor listrik), seterika listrik, pemanggang roti, dll.
f. Mikaleks.
g. Sitol.
h. Kaca dan keramik :
Aplikasi : Untuk pembuatan bola lampu, tabung elektronik, penyangga
filament, untuk bahan dielektrik kapasitor, untuk berbagai macam
isolator.
i. Plastik.
Aplikasi : sebagai bahan isolasi kawat atau kabel misalnya NYA,
NYM, NYY, sakelar, kotak kontak dan lain lain sebagainya.
j. Karet.
Aplikasinya sebagai isolasi kawat dan kabel antara lain SiA, SiAF,
N4GAF, HO5RRF, HO7RNF.
2. Isolasi Berserat.
a. Kayu.
Sebagai bahan penyekat.
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
27
b. Kertas.
Sebagai isolasi kabel, kertas telepom, penyaring minyak trafo, dan
kertas kapasitor.
c. Tekstil.
Bahan isolasi yang berfungsi sebagai pengikat atau membalut.
3. Isolasi Cair.
a. Minyak biji lena. Digunakan untuk pembuatan pernis cat.
b. Minyak Tung.
c. Pernis. Digunakan untuk merekatkan mika dengan logam.
4. Gas : hidrogen, nitrogen, udara kering, CO2,SF6, dan lain-lain.
G. RANGKUMAN.
1. Besarnya kapasitansi bahan isolasi yang berfungsi sebagai dielektrik
ditentukan oleh permitivitasnya, disamping jarak dan luas pemukaannya.
2. Apabila bahan isolasi diberi tegangan bolak balik maka akan terdapat
energi yang diserap oleh bahan tersebut. Besarnya kerugian energi yang
diserap oleh bahan tersebut berbanding lurus dengan tegangan, frekuensi,
kapasitansi dan sudut kerugian dielektrik.
3. Suhu juga berpengaruh terhadap kekuatan mekanis, kekerasan, viskositas,
ketahanan terhadap pengaruh kimia dan sebagainya.
4. Bahan isolasi dapat rusak akibat panas yang terus menerus, bahan
isolasi.
H. LATIHAN SOAL.
1. Pemakaian bahan isolasi sering dipengaruhi oleh bermacam macam sifat,
sifat apa saja dan jelaskan pengaruh yang terjadi pada bahan isosolasi
tersebut
2. Kenapa dalam bahan isolasi memiliki kelas isolasi ?
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
28
BAB VII
BAHAN SEMIKONDUKTOR
A. PENDAHULUAN.
Sesuai dengan namanya, semikonduktor (setengah penghantar)
mempunyai daya hantar yang besarnya antara harga daya hantar konduktor
dan daya hantar isolator. Sifat tersebut dipengaruhi oleh susunan pita
konduksi dan pita valensi bahan. Suatu hal yang penting untuk memahami
semikonduktor adalah proses konduksi elektronik. Konduksi elektronik
bahan dipengaruhi oleh jarak pita konduksi dan pita valensi bahan. Pada
konduktor, kedua pita tersebut saling menumpuk. Pada isolator jarak
keduanya cukup jauh. Sedangkan pada semikonduktor jarak keduanya tidak
terlalu jauh dan ini memungkinkan terjadinya tumpang tindih jika
dipengaruhi, misalnya oleh panas, medan magnet dan tegangan yang cukup
tinggi. Jarak kedua pita tersebut disebut celah energi, seperti ditunjukkan
pada gambar dibawah ini :
Gambar 7.1
Celah Energi Bahan isolator, semikonduktor dan konduktor
Dari gambar di atas terlihat bahwa celah energi pada intan adalah 6 eV,
dan intan merupakan bahan isolator dengan resistivitas yang tinggi. Jarak
antara pita valensi dan dan pita konduksi jauh sehingga walaupun electron
electron bebas pada pita konduksi sudak tereksitasi ( terlepas dari orbitnya ),
elektron elektron pada pita valensi tidak akan dapat meloncat ke pita
konduksi. Bahan konduktor celah energinya sempit sehingga kalau ada
elektron lepas dari orbitnya maka elektron pada pita valensi segera
mengisinya. Sedangkan bahan semikonduktor mempunyai celah energi lebih
sempit daripada isolator, yaitu 0,12 5,3 eV. Oleh karena itu untuk
Intan Semi konduktor Konduktor
Pita
Konduksi
Pita
valensi
6 eV 0,12
s/d
5,3
eV
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
29
menjadikan bahan semikonduktor agar dapat menghantarkan listrik diperlukan
energi yang tidak terlalu besar.
B. TUJUAN INSTRUKSIONAL.
Mahasiswa diharapkan mampu menjelaskan teori - teori bahan
semikonduktor, jenis bahan, sifat serta aplikasinya dalam bidang tenaga listrik
secara terampil.
C. SEMIKONDUKTOR INTRINSIK DAN EKSTRINSIK.
Dalan teknik elektronika banyak dipakai semikonduktor dari germanium (Ge)
dan silicon (Si ). Germanium maupun silicon murni adalah bahan pelican dan
merupakan isolator.
1. Semikonduktor intrinsik.
Merupakan semikonduktor murni yang tidak ditambahkan atom atom
lain dan tanpa adanya pengaruh bahan tambahan. Lain.
2. Semikonduktor Ekstrinsik.
Adalah dengan mengotori bahan semikonduktor Ge dan Si dengan bahan
Arsenikum dan Boron. Bahan pengotor dari luar tersebut disuntikkan pada
bahan Ge atau Si. Proses penyuntikkan bahan tambahan terhadap
semikonduktor murni disebut doping. Penambahan tersebut dimaksudkan
untuk meningkatkan konduktivitasnya..
Dari bahan doping itu diperoleh bahan semikonduktor jenis P dan jenis N.
Bahan semikonduktor yang mendapat tambahan As akan menjadi
semikonduktor Jenis N, sedang yang mendapat tambahan B menjadi
semikonduktor jenis P.
D. SAMBUNGAN PN
Andaikata bahan jenis P dan jenis N saling dipertemukan seperti gambar
7.2 maka akan diperoleh diode (alat dengan 2 elektroda). Pada diode bahan
jenis P disebut anode, sedangkan bahan jenis N disebut katode. Karena diode
ini diperoleh dengan mempertemukan bahan jenis P dan bahan jenis N maka
disebut diode pertemuan (junction diode)
Pada sambungan PN bertegangan (Gambar 7.2), elektron dan hole yang
terletak dekat sambungan saling menarik dan bergabung sehingga timbul
tegangan oleh minoritas hole pada bahan jenis N dan minoritas elektron pada
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
30
jenis P, sehingga seakan akan terdapat baterai dengan tegangan kecil yang
polaritasnya berbeda dengan polaritas tegangan pada gambar 7.2.
Tegangan ini disebut potensial barier (tegangan penghalang). Dengan
adanya tegangan penghalang ini aliran dan perpindahan pembawa muatan
mayoritas akan berhenti kalau tegangan maju (foreward) tidak cukup besar.
+
-
Gambar 7.2 Potensial Barier.
1. Tegangan Maju (Foreward Bias)
Apabila pada sambungan PN dipasang tegangan luar yang polaritasnya
berbeda dengan potensial barier (Gambar 7.3) akan terjadi 2 akibat yang
penting. Dengan adanya tegangan luar tersebut, tegangan (+) akan
menolak hole pada bahan jenis P kearah sambungan (junction) sementara
muatan (-) juga akan menolak elektron kearah sambungan. Selanjutnya
potensial barier pada sambungan akan dinetralkan. Akibatnya pembawa
muatan mayoritas dapat menembus dan akan menimbulkan aliran arus.
2. Tegangan Terbalik (Reverse Bias)
Dengan membalik polaritas tegangan luar sehingga searah dengan
potensial barier maka hal ini akan menyebabkan bertambahnya pengaruh
dari potensial barier. Pembawa muatan mayoritas akan semakin sulit
untuk menembus sambungan.
Gambar 7.3 Tegangan Maju
P N Anode Katode
+ -
A
+ + + +
+ +
- -
- -
Potensial Barier
P N
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
31
Walaupun pembawa muatan mayoritas tidak dapat mengalir akibat
adanya tegangan mundur tadi, tegangan mundur akan menyebabkan muatan
minoritas menembus sambungan. Dengan adanya tegangan mundur pembawa
muatan mayoritas akan tertarik menjauhi sambungan potensial barier
semakin besar.
E. KARAKTERISTIK ARUS DIODE SEMIKONDUKTOR.
Jikalau anoda (bahan jenis P) dari diode dihubungkan dengan kutub
positif sumber arus, sedangkan katodanya (bahan N) dihubungkan dengan
kutub negatif (Gambar 7.4), maka arus listrik mengalir lewat dioda; arus dari
kutub (+) baterai lewat anode, lewat katoda, dan kembali ke kutub negatif.
Sebaliknya jika anoda dihubungkan dengan kutub negatif baterai dan katoda
dihubungkan dengan kutub positif maka tidak akan ada arus yang mengalir.
Sebuah diode mempunyai karakteristik yang menyatakan hubungan antara
arus dan tegangannya. Karakteristik diode perlu diketahui sehingga dioda
dapat dipergunakan sesuai dengan kebutuhannya.
Gambar 7.4 Tegangan Terbalik
Ada 2 macam karakteristik diode, yaitu karakteristik catu maju dan terbalik.
1. Karakteristik maju.
Diperoleh dengan memberikan catu maju mulai dari tegangan sebesar 0
volt pada sebuah diode. Pada tegangan 0 volt arus yang mengalir relatif
kecil karena adanya potensial barier. Setelah tegangan barier dapat
dilewati maka arus yang mengalir akan bertambah dengan cepat dengan
naiknya tegangan luar. Contoh karakteristik maju suatu diode
diperlihatkan pada Gambar 7.5.
P N
Anode Katode
- +
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
32
Gambar 7.5 Karakteristik Maju
2. Karaktristik Terbalik.
Dengan memasangkan tegangan terbalik pada diode, pembawa muatan
mayoritas tidak akan mengalir. Dengan memperbesar tegangan reverse,
dimulai dari 0 volt, arus reverse yang yang terjadi akhirnya akan
mencapai tingkat kejenuhan setelah melalui tegangan tembusnya.
Arus yang mengalir akibat diberi tegangan terbalik disebut arus bocor.
Pada diode germanium, arus bocor berada diantara 2 s/d 10 mikro
ampere, sedangkan pada diode silikon, arus bocor berkisar antara 20 s/d
100 nA.
Gambar 7.6 Karakteristik Terbalik.
I (ma) 73 ma
7,9 ma
Volt
0,91 ma
100a
1,15 a
0,125a
Tegangan maju Tegangan terbalik.
-1
A
Volt -7 -4 -2 0
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
33
F. APLIKASI SEMIKONDUKTOR.
Tabel 7.1 Aplikasi Semikonduktor.
Bahan Semikonduktor Penggunaannya
Barium Titinate (BA Ti)
Bismut Telurida (Bi2 Te3)
Cadmium Sulfida (CdS)
Galium Arsenida
Germanium
Indium Antimonida
Indium Arsenida
Silikon
Silikon Carbida
Seng Sulfida
Germanium Silikon
Selenium
Aluminium Stibium
Galium Phosfor
Indium Phosfor
Tembaga Oksida
Plumbum Sulfur
Termistor (PTC )
Konvermasi termoelektrik.
Sel foto konduktif.
Dioda, transisitor, laser, led, generator gelombang mikro.
Dioda, transistor.
Magneto resistor, piezo resistor, detector radiasi infra merah.
Piezo resistor.
Dioda, transistor, IC.
Varistor.
Perangkat penerangan elektro.
Pembangkitan termoelektrik.
Rectifier.
Dioda penerangan.
Dioda penerangan.
Filter Infra Merah.
Rectifier.
Foto sel.
Foto sel.
Detector infra merah, filter infra merah, generator hall.
G. RANGKUMAN.
1. Dioda memiliki sifat yang berada diantara konduktor dan isolator.
2. Dioda akan menjadi konduktor apabila tegangan suplai sudah melewati batas
celah terlarang atau celah energi, dimana besar celah energi tergantung dari
jenis bahan semikonduktor itu sendiri.
3. Semikonduktor terbagi 2 yaitu semikonduktor intrinsik merupakan
semikonduktor murni yang tidak ditambahkan atom atom lain dan tanpa
adanya pengaruh bahan tambahan. Lain. Dan semikonduktor Ekstrinsik adalah
dengan mengotori bahan semikonduktor Ge dan Si dengan bahan Arsenikum
dan Boron. Bahan pengotor dari luar tersebut disuntikkan pada bahan Ge atau
Si. Proses penyuntikkan bahan tambahan terhadap semikonduktor murni
disebut doping. Penambahan tersebut dimaksudkan untuk meningkatkan
konduktivitasnya..
H. LATIHAN SOAL.
1. Jelaskan dengan singkat bagaimana semikonduktor dapat merubah sifatnya
menjadi penghantar dan penyekat !
2. Jelaskan perbedaan dari semikonduktor intrinsik dan semikonduktor
ekstrinsik !
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
34
3. Sebutkan contoh bahan semikonduktor dan sebutkan aplikasinya dalam
bidang tenaga listrik ?
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
35
BAB VIII
BAHAN SUPERKONDUKTOR
A. PENDAHULUAN
Bahan Superkonduktor adalah bahan yang pada suhu tertentu atau suhu
kritis (sangat rendah) kira kira 4,260K. Tahanannya mendekati nol sehingga
apabila dialiri arus listrik terus menerus dengan tidak usah ditambah tenaga
lagi.
Gambar 8.1
Daerah Superkonduktor Pada Bidang Medan Magnet dan Suhu
B. TUJUAN INSTRUKSIONAL.
Mahasiswa diharapkan mampu menjelaskan teori - teori bahan
superkonduktor, jenis bahan, sifat serta aplikasinya dalam bidang tenaga
listrik secara terampil.
C. BAHAN SUPERKONDUKTOR.
Tabel 8.1
Bahan Superkonduktor
Unsur TC (0K) Senyawa TC (0K) T1
Zn
Al
TI
In
Sn
Hg
Ta
V
Pb
Nb
Tc & I I,2
Th
U
0,49
0,82
1,20
2,38
3,40
3,73
4,16
4,39
5,1
7,22
8,00
1,3
0,68
Na Bi
Ba Ba3
Nb2 Zn
Mo N
Mo Re
V2, 95 Ga
Nb N
V3 Si
Nb3Al
18,1
Cu S
Pb Sb
2,2
6,0
10,8
12,0
12,6
14,4
15,2
17,1
18,0
1,6
1,5
D. APLIKASI SUPERKONDUKTOR.
Kondisi
Siperkonduktif
TC T 0
B
BC
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
36
1. Bidang Komputer.
Chip computer, sel memori computer, swith computer dan lain lain.
2. Bidang Fisika
Konstruksi reaktor tempat terjadinya reaksi fusi.
3. Bidang Kedokteran.
Peralatan operasi.
4. Bidang Industri Tenaga Listrik.
Elektromagnet, kabel penghubung, pemutus arus, dan lain lain.
5. Bidang Telekomunikasi.
Roda kereta api, kapal tanpa BBM tetapi menggunakan bahan
superkonduktor sebagai pembangkit medan magnet.
RANGKUMAN.
6. Bahan Superkonduktor adalah bahan yang pada suhu tertentu atau suhu
kritis (sangat rendah) kira kira 4,260K. Tahanannya mendekati nol
sehingga apabila dialiri arus listrik akan terus menerus dengan tidak usah
ditambah tenaga lagi.
7. Bidang Komputer : Chip computer, sel memori computer, swith computer
dan lain lain. Bidang Fisika : Konstruksi reactor tempat terjadinya
reaksi fusi.Bidang Kedokteran : Peralatan operasi. Bidang Industri
Tenaga Listrik : Elektromagnet, kabel penghubung, pemutus arus, dan
lain lain. Bidang Telekomunikasi : Roda kereta api, kapal tanpa BBM
tetapi menggunakan bahan superkonduktor sebagai pembangkit medan
magnet.
E. LATIHAN SOAL.
1. Jelaskan yang dimaksud dengan superkonduktor ?
2. Jelaskan proses pengolahan bahan semikonduktor menjadi sebuah
konduktor
3. Sebutkan contoh contoh bahan semikonduktor dan sebutkan aplikasinya
dalam berbagai bidang !
4. Jelaskan aplikasi bahan superkonduktor sebagai pengganti BBM pada
kapal laut !
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
37
BAB IX
BAHAN MAGNET
A. PENDAHULUAN.
Medan magnet berperan sangat penting sebagai rangkaian proses
konversi energi. Melalui medium medan magnet, bentuk energi mekanik
dapat diubah menjadi energi listrik atau sebaliknya. Pada transformator,
gandengan medan magnet berfungsi untuk memindahkan dan mengubah
energi listrik dari rangkaian primer ke sekunder melalui prinsip induksi
electromagnet.
Dari sisi pandangan elektris, medan magnet mampu untuk
mengimbaskan tegangan pada konduktor, sedangkan dari sisi pandangan
mekanis, medan magnet sanggup untuk mengahasilkan gaya dan
kopel/menggandeng.
Keutamaan medan magnet sebagai perangkai proses konversi energi
disebabkan terjadinya bahan bahan magnetik yang memungkinkan
diperolehnya kerapatan energi yang tinggi ini akan menghasilkan kapasitas
tenaga per unit volume mesin yang tinggi pula. Jelaslah bahwa pengertian
kuantitatif tentang medan magnet dan rangkaian magnet merupakan bagian
penting untuk memahani proses konversi energi listrik.
B. TUJUAN INSTRUKSIONAL.
Mahasiswa diharapkan mampu menjelaskan teori - teori bahan magnetik, sifat
dan aplikasinya dalam bidang tenaga listrik secara terampil.
C. SIFAT KEMAGNITAN
1. Magnit permanen.
Adalah magnit yang bersifat tetap sehingga sifat kemagnitannya sukar sekali
hilang, misal : Baja, kobalt, nikel, atau kombinasi (campuran) dari material
tersebut.
2. Magnit remanen.
Adalah magnit yang bersifat remanen (sementara). Jadi material tersebut akan
menjadi magnit jika ada aliran listrik melalui kumparan yang
mengelilinginya, misal : plat dinamo, besi tuang dan baja tuang.
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
38
3. Non Magnitis.
Adalah material yang tidak bisa dijadikan magnit dan tidak dapat
dipengaruhi magnit, misal : aluminium, tembaga, antimon bismut dan
fosfor.
4. Para magnitis.
Adalah material yang tidak dapat dijadikan magnit, tetapi dapat
dipengaruhi magnit, misal : platina, mangaan.
D. PARAMETER DAN SATUAN ( UNITS ) DALAM KEMAGNETAN
Dalam kemagnetan sering dipakai parameter flux magnet atau magnetik
flux ( ), kuat medan magnet atau flux density ( B ), induksi kemagnetan
atau magnetising force ( H ), dan permeabilitas atau permeability ( )
Fluks adalah banyaknya garis gaya, sedangkan kuat medan magnet
adalah banyaknya garis gaya per satuan luas. Pada lilitan ber-arus juga dikenal
parameter magneto motive force dengan simbol F yang satuannya adalah
Amper lilit.
Besarnya untuk bahan ferromagnetik tidak konstan. Jika arus I
dialirkan melalui kumparan dengan inti yang terus bertambah secara bertahap
dimulai dari nol maka medan magnet dan kerapatan fluks akan bertambah.
Pertambahan keduanya adalah sepanjang garis OP. Pada gambar terlihat
bahwa kurva OP mula mula naik dengan tajam, kemudian setelah mencapai
tahapan tertentu kurvanya menjadi mendatar. Hal ini karena B telah mencapai
kejenuhan (saturasi). Hasil bagi nilai B dengan H adalah harga yang besarnya
tidak konstan.
Pada gambar dibawah setelah titik 6P dicapai, kemudian I ( arus )
diturunkan secara bertahap, maka diperoleh kurva PQ, yaitu pada saat arus
sama dengan nol, masih terdapat sisa kemagnetan ( Br ). Kemudian arah arus
dibalik dengan cara sebelumnya. Besar H akan bertambah sehingga B menjadi
nol di titk R, diperolah Hc yang disebut Daya Koersip ( Coersive Power ).
Selanjutnya prosedur seperti diatas diulang, didapat kurva tertutup PQRSCTP
yang disebut Jerat Histerisis Magnetik. Luas dari jerat tersebut sebanding
dengan volume bahan magnetik yang dimagnetisasi. Kalau inti tersebut diberi
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
39
arus bolak balik maka akan menimbulkan eddy current yang lazim disebut
arus pusar atau arus facoult.
Gambar 9.1 Jerat Histerisis Bahan Ferro.
E. APLIKASI BAHAN MAGNET.
Inti transformator, inti motor, inti generator, relai, peralatan sonar atau radar
dan bel listrik.
F. RANGKUMAN.
1. Apabila suatu bahan berada di daerah atau di suatu medan magnet maka
bahan tersebut berubah ukurannya yang biasa disebut dengan gejala
magnetostriksi.
2. Bahan magnetik yang banyak digunakan adalah paduan besi nikel dengan
tambahan molibdenum, chromium, atau tembaga, semua bahan campuran
tersebut dinamakan permalloy.
3. Untuk mengubah bahan magnetik lunak menjadi baja listrik, tetapi rugi
histerisis dan arus pusarnya turun adalah dengan menambahkan silikon
kedalam komposisinya. Cara ini akan mengurangi rugi histerisis dan arus
pusar dengan tajam karena penambahan silikon mengakibatkan pertambahan
resistivitas.
F. LATIHAN SOAL.
P
+ B
- B
HC
R Br
T
C
- H
S
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
40
1. Jelaskan bagaimana prinsip induksi elektromagnetik dapat mentrasfer
arus dan tegangan yang terjadi pada transformator ?
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
41
BAB X
SERAT OPTIK.
A. PENDAHULUAN.
Berbeda dengan kabel metalik, kabel serat optik ukurannya kecil kurang
lebih 3 cm, dan lebih ringan sehingga instalasi kabel serat optik dapat
dilakukan melalui beberapa span secara sekaligus.Panjang kabel serat optik
dalam satu haspel biasanya mencapai 2 s/d 4 km.
Pada saat ini, untuk mengatasi keterbatasan kapasitas kabel tembaga,
maka pembangunan junction menggunakan kabel serat optik jenis single
mode.
Ada dua jenis kabel optik, yaitu : yang pertama jenis pipa longgar, serat
optik ditempatkan di dalam pipa longgar yang terbuat dari bahan
polybutylene terepthalete yang berisi jelly. Yang kedua jenis alur atau slot,
dimana serat optik di tempatkan pada alur di dalam silinder yang terbuat dari
bahan polyethyiene. Di Jepang telah dibuat kabel jenis slot dengan kapasitas
1.000 3.000 serat.
B. TUJUAN INSTRUKSIONAL.
Mahasiswa diharapkan mampu menjelaskan teori - teori serat optik,
konstruksi serat optik, macam macam serat optik, sifat dan aplikasinya
dalam bidang tenaga listrik secara terampil.
C. SUSUNAN SERAT OPTIK.
Core ( inti ) : berfungsi untuk menentukan cahaya merambat dari
satu ujung ke ujung lainnya.
Cladding ( Lapisan ) : berfungsi sebagai cermin, yakni memantulkan
cahaya agar dapat merambat ke ujung lainnya
Coating ( jaket ) : berfungsi sebagai pelindung mekanis sebagai
pengkodean warna
Indek bias ( n ) core selalu lebih besar daripada indek bias Cladding ( Nc >
Nd )
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
42
Gambar 10.1 Struktur Dasar Serat Optik.
Keterangan :
Core :
1. Terbuat dari bahan kuarsa dengan kualitas sangat tinggi.
2. Merupakan bagian utama dari serat optik karena perambatan cahaya
sebenarnya terjadi pada bagian ini.
3. Memiliki diameter 10 mm 50 mm. Ukuran Core sangat mempengaruhi
karakteristik serat optik.
Cladding :
1. Terbuat dari bahan gelas indeks bias lebih kecil dari core.
2. Merupakan selubung dari core.
3. Hubungan indeks bias antara core dan cladding akan mempengaruhi
perambatan cahaya pada core ( mempengaruhi besarnya sudut kritis )
Coating :
1. Terbuat dari bahan plastik.
2. Berfungsi untuk elindungi serat optic dari kerusakan.
3. Tempat kode warna.
D. KEUNTUNGAN SERAT OPTIK
1. Band width lebar.
2. Informasi yang dikirim dalam satu saat lebih banyak.
3. Redaman kecil.
4. Jarak jangkau pengiriman tanpa penguat repeater lebih jauh.
5. Kebal terhadap induksi.
CORE/INTI
CLADDING/LAPISAN
COATING/JAKET
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
43
6. Tidak terpengaruh oleh kilat, transmisi radio.
7. Keamanan rahasia informasi lebih baik ( tidak mudah disadap ).
8. Penyadapan informasi dengan induksi atau hubungan sederhana tidak
dapat dilakukan.
9. Aman dari bahaya listrik.
10. Tidak ada bahaya sengatan listrik, kebocoran ke tanah / ground atau
hubung singkat. Penambahan saluran kanal / kapasitas terpasang lebih
mudah.
11. Tidak ada cakap silang ( crosstalk ) karena tidak memiliki L dan C.
12. Tidak berkarat.
13. Lebih ekonomis ( layanan yang sangat besar ).
14. Tahan temperature tinggi ( 2.000oC).
15. Konsumsi daya rendah 20 mw
E. KERUGIAN SERAT OPTIK
1. Tidak menyalurkan energi listrik, sehingga pada system repeater,
transmistter & receiver perlu pengubahan energi listrik ke optik dan
sebaliknya.
2. Perangkat sambung relatif lebih sulit, karena terbuat dari gelas silica,
memerlukan penanganan yang lebih hati hati.
3. Perangkat ujung terminasi lebih mahal.
4. Perbaikan lebih sulit
F. JENIS SERAT OPTIK
1. Step index multimode.
a. Indeks bias core konstan.
b. Ukuran core besar ( 50 m ) dan dilapisi cladding yang tipis.
c. Penyambungan kabel lebih mudah karena memiliki core yang besar.
d. Terjadi dispersi (lebar pulsa cahaya output yang dihasilkan oleh
sebuah pulsa input ideal dengan lebar mendekati nol.
e. Hanya digunakan unuk jarak pendek dan transmisi data bit rate
rendah.
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
44
Gambar 10.2 Serat Optik Step index.
2. Grade index multimode.
a. Core terdiri dari sejumlah lapisan gelas yang memiliki indeks bias
yang berbeda, indeks bias tertinggi terdapat pada pusat core dan
berangsur angsur turun sampai batas core cladding.
b. Cahaya merambat karena difraksi yang terjadi ada core sehingga
rambatan cahaya sejajar dengan sumbu serat
c. Dispersi minimum.
d. Harganya lebih mahal dari serat optik SI karena proses
pembuatannya lebih sulit.
Gambar 10.3 Serat Optik Grade Indeks.
3. Step index singlemode.
a. Serat optik SI monomode memiliki diameter core yang sangat kecil
dibandingkan ukuran claddingnya.
b. Cahaya hanya merambat dalam satu mode saja yaitu sejajar dengan
sumbu serat optik.
c. Digunakan untuk transmisi data dengan bit rate tinggi.
50 m 125 m
50m 125 m
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
45
Gambar 10.4 Serat Optik Step Indeks.
G. MODE PERAMBATAN CAHAYA.
1. Cahaya dapat merambat dalam serat optik melalui lintasan yang berbeda
( multimode ).
2. Lintasan cahaya yang berbeda beda ini disebut mode / tipe dari suatu
serat optik.
3. Ukuran diameter inti core menentukan jumlah mode / tipe / jenis yang
ada dalam suatu serat optik.
4. Serat optik yang memiliki lebih dari satu mode disebut serat optik
multimode.
5. Serat optik yang hanya satu mode saja disebut serat optik single mode,
serat optik single mode memiliki ukuran core yang lebih kecil.
H. PRINSIP PERAMBATAN CAHAYA DALAM SERAT OPTIK.
1. Sinar merambat lurus sepanjang sumbu serat tanpa mengalami
pemantulan refleksi / refraksi
2. Sinar megalami refleksi total karena memiliki sudut dating yang lebih
besar dari sudut kritis dan akan merambat sepanjang serat melalui
pantulan pantulan.
3. Sinar akan mengalami refraksi dan tidak akan dirambatkan sepanjang
serat karena memiliki sudut datang yang lebih kecil dari sudut kritis.
Gambar 10.5 Prinsip Perambatan Cahaya Dalam Serat Optik.
1 2
9m 125 m
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
46
I. LOSSES PADA SERAT OPTIK.
Secara garis besar losses yang terjadi diakibatkan oleh :
1. Faktor intrinsik ( dari serat optik itu sendiri ) :
a. Penghamburan ( scatering loss ).
Arus balik, tekanan, ukuran core yang tidak rata, dan mode coupling
(terjadi bila sudut sebuah mode yang direfleksikan berubah karena
perubahan diameter inti, pada kasus ini beberapa mode menyatu).
b. Penyerapan ( absorption loss ) : disebabkan kaena adanya molekul
molekul air dalam inti gelas.
2. Terjadi karena kabel optik yang diinstalasi.
a. Losses pada penyambungan : penyambungan dengan busur api,
mekanis, konektor.
b. Bengkokkan.
J. RANGKUMAN.
Sesuai dengan konstruksinya kabel serat optik terdiri dari : kabel duct,
kabel tanah, kabel atas tanah, dan kabel rumah.
Loose tube berbentuk tabung longgar yang terbuat dari bahan PBTP yang
berisi thixotropic gel dan serat optik ditempatkan di dalamnya.
Konstruksi loose tube yang berbentuk longgar tersebut mempunyai tujuan
agar serat optik dapat bebas bergerak, tidak langsung mengalami tekanan atau
gesekan yang dapat merusak serat pada saat instalasi kabel optik.
K. LATIHAN SOAL.
1. Berikan penjelasan yang jelas mengenai serat optik, beserta konstruksinya!
2. Serat optik terdiri dari beberapa jenis, jelaskan keuntungan dan
kerugiannya beserta gambarnya !
3. Jelaskan bagaimana proses perambatan cahaya pada serat optik ?
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
47
BAB XI
BAHAN NUKLIR.
A. PENDAHULUAN.
Pada hakikatnya bahan nuklir adalah suatu bahan yang dapat
mengadakan fisi (pembelahan) dan fusi (penggabungan). Dikenal 3 macam
bahan nuklir, yaitu U-235, Pu-239 dan U-233. perkembangannya ditemukan
unsur unsur diantaranya adalah Uranium, Neptunium, Plutonium yang
semuanya itu didapat dengan cara menembakkan Netron kedalam inti
Uranium. Bahan nuklir sering dipakai untuk bahan bakar reactor nuklir.
B. TUJUAN INSTRUKSIONAL.
Mahasiswa diharapkan mampu menjelaskan teori teori bahan nuklir, proses
pengolahan dan aplikasinya dalam bidang tenaga listrik secara terampil.
C. PROSES PENGOLAHAN BAHAN NUKLIR.
1. Mula mula uranium yang merupakan bahan tambang dipisahkan dari
bijihnya.
2. Deposit ini kemudian diolah menjadi yellowcake, suatu konsentrat yang
mengandung 70 90 % oksida uranium.
3. Melalui proses pemurnian, yellowcake menjadi UO2.
Setelah direduksi akan didapatkan uranium oksida, yang kemudian
dengan menggunakan proses sinter (dipanaskan dalam tungku sintering)
yang berisi gas hidrogen, argon an helium dengan suhu 1100 22000C,
serbuk UO2 akan berubah bentuk menjadi pellet.
4. Pellet Uo2 ini lalu dibungkus dengan bahan zirkanium, dan jadilah bahan
bakar nuklir reactor PLTN.
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
48
D. PLTN.
1. Di dalam reactor, bahan nuklir disusun sedemikian rupa sehingga suatu
reaksi berantai dari proses fisi dapat berjalan dalam keadaan terkendali
dan aman sehingga panas yang dihasilkan proses tersebut dapat
dimanfaatkan.
2. Melalui media air energi panas tersebut diserap.
3. Air panas yang bertekanan tinggi ini disirkulasikan melalui ketel uap dan
kembali ke reactor setelah melepaskan panasnya.
4. Uap panas lanjut yang dihasilkan ketel dipakai untuk menggerakkan
turbin uap yang dikopel mekanik dengan generator listrik.
5. Dengan demikian dibangkitkanlah suatu sumber daya listrik yang
memakai bahan bakar nuklir.
Gambar 11.1 Diagram Konversi Energi Nuklir Menjadi Energi Listrik.
E. PROSES FISI DAN FUSI.
G. Proses Fisi.
Adalah peristiwa terpecahnya suatu inti berat menjadi 2 inti yang diikuti
terlepasnya sejumlah energi. Untuk tiap fisi nuklir akan timbul energi kira
kira 2000 MeV dan sekitar 60 % dari energi itu dibawa oleh pecahan fisi
Air panas
Uap panas
reaktor
Energi nuklir
Ketel uap
Turbin uap
Konsumen
Energi listrik
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
49
sebagai energi kinetik yang akhirnya diambil sebagai kalor. Kalor ini
merupakan hasil dari reaksi berantai atom berat yang terbelah oleh sebuah
neutron. Dari pembelahan ini dikeluarkan neutron neutron baru yang
membelah inti atom berat lain sambil mengeluarkan energi yang
besar.Reaksi berantai ini harus dikendalikan supaya tidak membahayakan.
H. Proses fusi.
Dilaksanakan dengan berbagai cara, misalnya :
a. Menembaki atom atom ringan dengan partikel = partikel bermuatan
listrik yang diperoleh dari siklotron atau akselarator lain. Cara ini
hanya mengahsilkan penggabungan inti sedikit dan energi yang
didapat dari penggabungan inti juga sedikit sehingga tidak efisien.
b. Proses fusi atau termonuklir juga dapat dilaksanakan dengan memanasi
hydrogen (H) sampai suhu jutaan derajat C.
F. PEMANFAATAN BAHAN NUKLIR.
1. Pembangkit listrik tenaga nuklir.
2. Radio isotop dalam bidang kedokteran.
3. Teknik nuklir dalam bidang pertanian (untuk mencari bibit unggul).
4. Teknik nuklir dalam bidang industri.
a. Untuk melihat sambungan las atau cor.
b. Peningkatan mutu industri (serat kain, kayu, jaket kulit dll).
c. Pengukuran permukaan air dengan kamera gamma.
d. Pengukuran kadar air.
e. Pengukuran debit aliran sungai. Mendeteksi kebocoran pipa dalam
tanah.
f. Mendeteksi rembesan air pada bendungan.
g. Pengukuran endapan dan gerakan endapan Lumpur.
G. RANGKUMAN.
1. Bahan nuklir adalah suatu bahan yang dapat mengadakan fisi
(pembelahan) dan fusi (penggabungan).
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
50
2. Dikenal 3 macam bahan nuklir, yaitu U-235, Pu-239 dan U-233.
perkembangannya ditemukan unsur unsur diantaranya adalah Uranium,
Neptunium, Plutonium yang semuanya itu didapat dengan cara
menembakkan Netron kedalam inti Uranium.
3. Bahan nuklir sering dipakai untuk bahan bakar reactor nuklir.
4. Proses fisi adalah peristiwa terpecahnya suatu inti berat menjadi 2 inti
yang diikuti terlepasnya sejumlah energi. Untuk tiap fisi nuklir akan
timbul energi kira kira 2000 MeV dan sekitar 60 % dari energi itu
dibawa oleh pecahan fisi sebagai energi kinetik yang akhirnya diambil
sebagai kalor.
5. Proses fusi.
Dilaksanakan dengan berbagai cara, misalnya :
Menembaki atom atom ringan dengan partikel = partikel bermuatan
listrik yang diperoleh dari siklotron atau akselarator lain. Cara ini hanya
menghasilkan penggabungan inti sedikit dan energi yang didapat dari
penggabungan inti juga sedikit sehingga tidak efisien. Proses fusi atau
termonuklir juga dapat dilaksanakan dengan memanasi hydrogen (H)
sampai suhu jutaan derajat C.
H. LATIHAN SOAL.
Jelaskan proses pengolahan bahan nuklir sehingga dapat menjadi suatu
pembangkit listrik !
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
51
BAB XII
BAHAN BAHAN KHUSUS
A. PENDAHULUAN.
Pemasangan instalasi terikat pada peraturan peraturan yang bertujuan
pada aspek pengaman terhadap manusia, barang, mahluk hidup lain dan
terhadap lingkungan yang bertitik berat pada keamanan. Aspek pelayanan
penyediaan tenaga listrik yang aman, efisien dan terjaga kontinuitasnya.
Mengingat kedua hal diatas, maka pemasangan instalasi harus ketat
mengikuti ketentuan yang berlaku (dalam PUIL atau peraturan-peraturan
terkait lain). Pada saat ini berkembang bahwa konstruksi instalasi dan
kelengkapannya juga dilihat dari segi / aspek estetika sebagai bahan hiasan
serta kemudahan dalam operasionalnya (misalnya : remote controlled
contactor).
Perlengkapan instalasi harus dipasang sedemikian rupa sehingga tidak
membahayakan, harus tahan terhadap kemungkinan kerusakan mekanis,
termal, kimiawi, biologis (jamur), dan kontaminasi medan elektromagnetik.
B. TUJUAN INSTRUKSIONAL.
Mahasiswa diharapkan mampu menjelaskan dan menggambarkan bentuk serta
fungsi - fungsi komponen yang digunakan dalam bidang tenaga listrik secara
terampil.
C. ROL ISOLATOR
Rol isolator, dipakai untuk hantaran jika akan direntangkan, sehingga dapat
tegang dan rapi. Dipasang pada tarikan yang tidak menggunakan pipa dan
terletak di atas plafon. Rol isolator dibuat dari bahan keramik.
Las dop, digunakan sebagai penutup sambungan kawat yang ada di atas
plafon dan di dalam doos.
Pita isolasi (Isolation tape), digunakan untuk mengisolasi sambungan kawat
sebelum ditutup dengan lasdop.
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
52
Benang, digunakan untuk mengikat benang pada rol isolator dan sambungan
kawat.
Gambar 12.1 Rol Isolator dan Cara Mengikat Kabel.
D. SAKELAR
Sakelar adalah gawai pemutus dan penyambung rangkaian listrik.
Berfungsi untuk menghubungkan & memutuskan hubungan arus listrik.
Terdiri atas :
i. Pemisah : untuk memisah atau menyambung tanpa beban atau
dengan beban sangat kecil.
ii. Sakelar beban : Mempunyai kemampuan memutus rangkaian
listrik dalam keadaan berbeban dalam kerja pemutusan sesaat,
mempunyai kemampuan memadamkan busur api, contoh
MCB, MCCB.
Terbuat dari bahan ebonit dan plastik.
Dengan berbagai macam warna, misal : putih, hitam, coklat, abu-abu, dan
lain-lain.
Jenis pasangannya adalah pasangan dalam (in-bouw) dan pasangan luar (out-
bouw). Untuk pasangan dalam harus menambah komponen kotak sambung
(doos). Sedangkan untuk pasangan luar yang menempel di tembok, ditambah
roset.
Macam-macam sakelar pada instalasi domestik :
1. Sakelar tunggal
2. Sakelar deret (seri)
3. Sakelar dua kutub
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
53
4. Sakelar hotel (sakelar tukar)
5. Sakelar silang
6. Sakelar silang tiga
Dimmer switch, untuk mengatur kuat penerangan.
Gambar 12.2 Macam macam sakelar
Jenis-jenis sakelar.
Sakelar-sakelar dapat dikelompokkan sesuai penggunaannya :
1. Sakelar kotak, untuk menjalankan lampu penerangan, antara lain sakelar
satu/ganda, sakelar kecil, sakelar tukar, sakelar silang.
2. Sakelar tumpuk / paket, adalah sakelar putar jenis tutup digunakan untuk
beban-beban besar dengan rating di atas 16 A.
3. Sakelar sandung, adalah sakelar untuk variasi perubahan rangkaian listrik,
misalnya hubungan lampu/motor dengan rating beban minimum 16 A.
4. Sakelar tuas, adalah sakelar yang memiliki pisau-pisau/kotak bergerak
untuk pemakaian buka tutup rangkaian beban berat. contoh : Ohm sakelar.
5. Sakelar giling, hampir sama dengan sakelar tuas, hanya mekanisme
tukarnya berbeda.
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
54
E. STOP KONTAK (KOTAK KONTAK)
Stop kontak atau kotak kontak :
1. Berfungsi untuk mendapatkan sumber tegangan, yang diperlukan bagi
peralatan rumah tangga (lemari es, radio, kipas angin, televisi, dan lain-
lain).
2. Tegangan tersebut diperoleh dari hantaran fasa dan nol yang dihubungkan
dengan stop kontak tersebut.
Bagian-bagian dan bahan stop kontak :
1. Kaki, terbuat dari porselin, steatit atau bahan lainnya. Kontak-kontaknya
terdapat pada bagian kaki ini dan cara pemasangan bagian kaki adalah
disekrupkan pada tempat kedudukannya (tembok).
2. Tutup, umumnya terbuat dari ebonit, bakelit atau plastik. Cara
pemasangan tutup ini adalah dilekatkan pada kaki dengan menggunakan
sekerup.
3. Stop kontak yang mempunyai kaki dan tutup tersebut, adalah jenis
pasangan luar (out-bouw), umumnya berwarna hitam.
4. Untuk stop kontak pasangan dalam (in-bouw), antara kaki dan tutup
menjadi satu, terdiri bermacam-macam warna.
Jenis stop kontak :
1. Stop kontak biasa.
2. Stop kontak dengan hubung tanah.
3. Stop kontak tahan air (WD).
4. Stop kontak khusus (AC).
Adapun ketentuan pemasangannya adalah :
1. Untuk sistem satu fasa, terminal netral ada di sebelah kanan.
2. Untuk kotak dinding yang dipasang kurang dari 1,25 meter harus
dilengkapi dengan tutup atau lubang kontak yang berputar.
3. Untuk kotak lantai, ditempatkan tertutup yang dibuat khusus.
4. Di dalam ruangan yang dilengkapi dengan kontak pengaman tidak boleh
ada kotak-kontak pengaman lain, kecuali sakelar pemisah.
5. Kemampuan kotak kontak sesuai dengan daya tersambung atau minimal
10 Ampere.
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
55
Gambar 12.3 Macam macam kotak kontak.
F. KOTAK SAMBUNG
Penyambungan kabel dalam instalasi pipa hanya boleh dilakukan dalam kotak
sambung
Gambar 12.4 Macam macam kotak smbung.
G. PEMASANGAN PIPA DAN PERLENGKAPAN.
1. PEMASANGANNYA :
a. Ditanam (in-bouw) untuk dinding tembok.
b. Menempel pada dinding (out-bouw) dengan cara di klem
menggunakan klem (sengkang).
2. PERLENGKAPAN PIPA :
a. Sambungan lengkung (bock).
b. Klem (sengkang)
Sengkang (klem), digunakan untuk menjepit pipa PVC yang menempel
pada dinding atau pada plafon.
-
DASAR INSTALASI LISTRIK
56
c. Sambungan memanjang (Sock)
Paku, dipergunakan untuk memasang doos, menjepit pipa PVC pada
instalasi pasangan dalam (in-bouw) dan lain-lain.
H. PIPA INSTALASI.
Untuk instalasi di dalam gedung / tembok, digunakan pipa instalasi berupa :
1. Pipa baja galvanish atau dicat meni.
Pada ujung pipa harus dipasang pelindung / selubung masuk (tule) untuk
melindungi kabel terhadap bagian tajam pipa.
2. Pipa PVC yang mempunyai sifat tahan terhadap bahan kimia tidak
menjalarkan nyala api dan mudah digunakan serta mempunyai daya isolasi
yang baik.
3. Pipa fleksibel (corrugated plastic pipe).
Pembengkokan pipa harus dilaksanakan sedemikian rupa sehingga tidak
terjadi deformasi. Pembengkokan mengikuti aturan :
3 D untuk PVC.
4 D untuk pipa baja dengan ukuran 16 mm2 atau 5/8 inci.
Pipa instalasi ditanam sedemikian rupa dengan sempurna dan dijepit