Enhance the reliability and safety of instrumentation and information system against LEMP and SEMP

Lightning Protection System of Instrumentation, Control Telecommunication Center

Lightning Protection System of Information Center Grounding System of instrumentation cabling.

EMC sebuah peralatan adalah:Kemampuan peralatan untuk tetap berfungsi

dengan baik pada lingkungan EM tanpa mengganggudan/ atau diganggu peralatan lainnya. Jika fungsiperalatan terganggu oleh energi EM lain yang takdiinginkan, maka peralatan tersebut menerimainterferensi EM (EMI).

Pengertian Dasar

Coupling types

Model of coupling mechanism

Conductor FieldGalvanic

ImpedanceCapasitive

Electric Field EInduktive

Magnetic Field HRadiativeField E/H

Ust

= iR + L(di/dt) Ust = RC12 (du/dt) Ust = M12 (di/dt) Ust = E. ieff

Near Field

x < λ/2π

Far Field

x > λ/2π

Pemodelan Berbagai Mekanisme Kopling

EMC merepresentasikan besaran kompleks, EMC = (SE, SF, E)

yang dikarakterisasi melalui: Ketahanan internal SE = (SE1, SE2, ... , SEn), artinya level ketahanan

terhadap besaran elektromagnetis yang bersumber dari dalam sistem Ketahanan eksternal SF = (SF1, SF2, ... , SFn), artinya level ketahanan

terhadap besaran elektromagnetis yang bersumber dari luar sistem Level emisi gangguan E = (E1, E2, ... , En) yang berasal dari efek

samping elektromagnetik dari obyek tertentu

Permasalahan EMC terletak pada usaha mengurangi efek interferensi elektromagnetik yang muncul akibat adanya

mekanisme kopling, baik berupa kopling medan maupun kawat

Sumber dan besaran gangguan ElektromagnetikLuahan Petir

Petir terjadi sekitar 100 kali setiap detiknya di seluruh dunia. Petir membawa volume energi sekitar 100 kJ per meter melalui kanal petir yang diikuti efek suara (guntur), panas, cahaya dan elektro magnetik. Sambaran petir langsung berakibat kebakaran dan kerusakan, sedangkan sambaran petir tidak langsung menyebabkan tegangan lebih dan induksi yang merusak peralatan.

Impuls Petir dan Parameternya

Dampak sambaran Petir yang mungkin terjadi

D: sambaran petir langsung/dekat, F: sambaran petir jauh, PAS: penyama tegangan,RE: resistansi bumi (0,5 – 10 Ohm), S: loop instalasi, W: luahan petir antar awan, 1: bangunan yang dilindungi, 2: bagian bangunan, 3: Gardu trafo

Parameter Impuls Petir dan DampaknyaPARAMETER ARUS PUNCAK

ÎKECURAMAN

S = di/dtMUATAN Q = ∫ i dt

ENERGI W/R = ∫ i2 dt

Nilai tipikal: 2 ... 200 kA 2 ... 200 kA/s 150 .... 3000 As 2,5 ... 10 MJ/Ω

Akibat pada titik sambar

petir:Kenaikan Tegangan Tegangan Induksi

Ui = Ku * SPelelehan Pemanasan Konduktor

Contoh î = 200 kARE = 5Ωû = 1000 kV

S = 200 kA/µsa = 10 mb = 0,1 m/10 mui = 40 V/216 kV

Muatan 300 As melelehkan alumunium tebal 5 mm

Energi petir 10 MJ/Ω melelehkan kawat baja 10 mm2 dan kawattembaga25 mm2

Kelas Lingkungan 4 (industri dengan level elektromagnetik tinggi)

Tak ada proteksi tegangan lebih Peralatan switsing yang menimbulkan pengapian Kondisi pembumian yang tak terdefinisi Tak ada pemisahan kawat komunikasi, kendali dan suplai Kawat sinyal dan kendali dalam kabel empat Kelembaban udara yang berubah dan material triboelektrik Tak ada aturan penggunaan handphone Dekatnya transmitter berdaya tinggi Dekatnya peralatan elektronik, seperti peralatan las, oven elektrik

Contoh: area di luar industri, sistem tegangan tinggi

Kelas Lingkungan 3 (industri)

Ada sistem pembumian Terpisahnya kabel untuk data, sinyal, dan kendali Kelembaban relatif udara pada batas tertentu dan tak ada

material triboelektrik Pembatasan pemakaian handphone

Contoh: industri proses, pembangkit listrik, stasiun relay

Kelas Lingkungan 2 (terlindungi)

Adanya proteksi tegangan lebih Tak ada peralatan switsing Stabilisator tegangan Adanya konsep pembumian yang baik Adanya pemisahan rangkaian arus Adanya pengatur kelembaban udara, tak ada meterial

triboelektrik Adanya larangan pemakaian handphone dan transmitter

Kelas Lingkungan 1 (terlindungi dengan baik)

•Adanya proteksi tegangan lebih yang terkoordinasi• adanya kontinuitas pasokan listrik, saluran suplai listrik

terpisah• Adanya konsep EMC untuk pembumian, perkabelan dan

shielding• Adanya klimatisasi ruangan dan proteksi terhadap

discharge elektrostatik• Adanya larangan pemakaian transmitter

Contoh: ruangan komputer

UPAYA EMC UNTUK SISTEM

Aspek EMC harus diperhatikan dalam fasa perencanaanuntuk menghindarkan kerusakan, kegagalan fungsi.

Hal ini dilakukan dengan cara:• Pemakaian peralatan dengan parameter EMC yang

sesuai dengan kondisi lingkungan EMC• Penempatan peralatan ukur dan kontrol dan juga

komponen komunikasi sesuai peralatanelektromagnetik

• Perencanaan dan operasidari bangunan sesuai EMC• Realisasi serangkaian upaya dan manajemen EMC

EMC AND COUPLING MECHANISM

Potensial referensiSetiap konfigurasi potensial referensi, baik pada sistem analog maupun diskrit, berpotensi menimbulkan bahaya interferensi galvanis.

Untuk menghindarinya, perlu dilakukan:• Konfigurasi potensial referensi memiliki resistensi dan induktansi

serendah mungkin• Sistem potensial referensi terpisah, masing-masing untuk bagian

analog, digital dan daya• Setiap sistem potensial rendah harus saling terisolasi• Topologi sistem potensial referensi disesuaikan dengan frekuensi

yang akan ditangani, misal untuk frekuensi di bawah 10 kHz (bagian analog dan daya) berbentuk bintang (star), sedangkan untuk frekuensi di atas 100 kHz (bagian digital) berbentuk jejaring atau permukaan

Usaha EMC dilakukan dengan menghubungkan sistem potensial referensi dari masing-masing bagian pada

sebuah sistem penyama potensial.

Penyama tegangan internal: A - bagian analog, D-bagian digital, L-bagian daya, Z titik referensi senrtal, PE-proteksi arde

Integration of electronic systems into the equipotential bonding network

Lightning Overvoltage Protection of Automatic System

Ü1, Ü2, Ü4 - overvoltage protection apparatus (from rough to fine level), PAS = PEB – Potential Equipotential Bar, GA – metallic structure of building

UPAYA PADA SISTEM PEMBUMIAN• Pada sistem otomatik dengan beberapa alat, mekanisme

kopling bisa diminimalisir dengan menghubungkan alat-alattersebut dengan penyama tegangan.

• Selanjutnya penyama tegangan ini dihubungkan dengansistem Pembumian yang menghubungkan berbagai jenisPembumian, seperti Pembumian natural (kerangka logambangunan) atau Pembumian teknis (selubung kabel, dsb)

• Pada peralatan, penyama tegangan menggunakan topologibintang (star) yang terisolasi untuk menghubungkanberbagai peralatan melalui saluran atau kabel terisolasi juga melalui jalan terpendek, untuk proteksi dari tegangan surja.

• Topologi bintang merupakan teknik klasik untuk rangkaiananalog dan rangkaian digital dengan kecepatan hinggamenengah. Pada rangkaian digital berkecepatan tinggi(frekuensi tinggi), topologi ini tidak cocok karenaimpendansi saluran Pembumian terlalu tinggi

AG peralatan, LAN jaringan local, PAS penyama tegangan, USV suplai daya tak terputus (UPS), I2, I3, I4 kelas lingkungan. 1) sistem suplai daya, 2) perkabelan, 3) sistem Pembumian, 4) Tegangan surja petir dan switching,5) medan impuls dan elektromagnetik, 6) luahan elektrostatik, 7) peralatan penyearah arus,8) peralatan elektromagnetik

Upaya EMC pada sistem otomatisasi

UPAYA TEKNISUpaya sistem suplai listrik

Beberapa hal yang harus diperhatikan:• Besaran gangguan tidak mengganggu operasi jaringan,

seperti kegagalan tegangan, osilasi tegangan, perubahantegangan transien, ketidaksimetrian, harmonisa, penyimpangan frekuensi

• Komponen sistem berdaya tinggi tidak memperburukkualitas suplai listrik dan tidak menyebabkan gangguanberfrekuensi tinggi yang berlebihan, seperti mesin las

• Peralatan energi listrik tidak menimbulkan gangguan, baikmelalui saluran maupun medan

• Peralatan energi listrik tidak saling mengganggu

Upaya EMC untuk mengurangi efek harmonisa: a) low-pass filter, b) rangkaian absorber, c) schwunggrader, d) kompensator Dinamis, e) simetriung, f) koneksi pada level tegangan tinggi

UPAYA EMC

Upaya EMC untuk kehandalan suplai untuk sistem otomatisasia) Filter, b) stabilisator tegangan, c) sistem UPS statis, d) sistem UPS dinamik, e) agregrat arus darurat, f) sistem cadangan

UPAYA PADA PENGKABELANPeralatan elektrik dan elektronik terhubung satu sama lain

melalui saluran transmisi atau salauran sinyal, control dan data.

Upaya EMC yang perlu dilakukan untuk sistem perkabelanbertujuan

• Melindungi peralatan dari gangguan luar, seperti fault, aruspetir, medan elektromagnetik

• Melindungi saluran suplai, data, control dari kabel energiberkapasitas besar

• Menghilangkan pengaruh koppling antar saluran suplai, data dan control

Berdasarkan tujuan di atas, upaya EMC untuk sistemperkabelan diantaranya

• Kawat untuk sinyal pergi dan balik dipilin menjadi satuuntuk menghilangkan koppel kapasitif

• Tidak membuat kawat bersama untuk sinyal balik daribeberapa saluran sinyal

• Saluran sinyal dan data berjarak sejauh mungkin (> 10 cm) dari saluran daya atau kabel yang menghantarkan arusdengan perubahan arus.

• Pada gangguan kuat dengan frekuensi rendah, saluransinyal dan data diselubungi pipa baja feromagnetis yang sekaligus melindungi secara mekanis. Di dalam bangunan, semua saluran ditempatkan pada kanal yang terdiri atas tigakamar.

Kabel Pengukuran dan Control: 1-kawat tembaga, 2-isolasi kawat, 3-shielding, 4-selubung material, 5-selubung luar (pilinan tembaga), 6-material luar PVC

Saluran kabel dengan tiga kamar baja

Pembumian pada sistem otomatisasi: A peralatan, B saluranpotensi referensi, F penyama potensi jejaring, FE Pembumian pondasi, GB kerangka logam bangunan, KE Pembumian teknis, NE Pembumian natural, SP titik bintangterisolasi

UPAYA PADA TEGANGAN LEBIH AKIBAT SWITCHING ATAU PETIR

Sambaran petir menimbulkan bahaya kerusakan, baik berupakerusakan material akibat sambaran langsung maupunkerusakan peralatan elektronik akibat sambaran taklangsung via jaringan listrik/telekomunikasi atau induksimedan magnet. Untuk keperluan proteksi, perlu dipasangsistem petir eksternal dan internal serta proteksi teganganlebih.

Proteksi petir eksternal merupakan usaha proteksi pada permukaan luar bangunan dengan menyalurkan arus petirsedemikian rupa sehingga tidak ada perbedaan potensialdan tidak muncul medan gangguan elektromagnetik di bagian dalam ruangan. Upaya ini dilakukan dengan sistempembumian dan juga sangkar Faraday yang menggunakankerangka logam natural bangunan untuk menyalurkan aruspetir dengan terdistribusi pada sebanyak mungkin

Sedangkan, proteksi petir internal mereduksi gangguan tersisa hingga batasyang dianggap aman terhadap peralatan. Gangguan bisa berasal darijaringan elektrik karena arus impuls atau dari peralatan elektrik sekitarnyaUpaya proteksi internal meliputi:• Penyamaan tegangan antara bagian tidak aktif, seperti

instalasi logam, salurah pipa, selubung kabel, melaluilempeng atau ikatan penyama tegangan

• Penyamaan tegangan melalui saluran terlindungi yang kedua ujungnya dihubungkan dengan penyama tegangan

• Penyamaan tegangan pada saluran aktif, seperti salurandaya, TV, kontrol dan data, melalui proteksi tegangan lebihke tanah.

Selain itu, upaya EMC perlu dilakukan secara individual pada peralatan elektronik di dalam ruangan, seperti selubung unitfungsional, kabel, saluran atau ruangan.

UPAYA PADA INTERFERENSI ELEKTROMAGNETIK

• Interferensi elektromagnetik bisa ditimbulkan olehtransmitter TV/radio, remote control, handphone dan sistemtenaga listrik, luahan petir dan juga luahan elektrostatik. Inteferensi ini menembus peralatan data dan kontrol.

• Upaya EMC untuk mereduksi bahaya interferensi tersebutdiantaranya selubung logam untuk lemari atau kotakperalatan, lapisan logam.

• Selain itu, interferensi terhadap kabel direduksi olehselubung kabel, penempatan kabel yang aman.

• Untuk peralatan yang sangat sensitif, seperti pusatkomputer atau sistem remote control, diperlukan ruanganyang juga terproteksi

UPAYA PADA PERALATAN PENYEARAH ARUS

Upaya EMC yang bisa dilakukan diantaranya• Penerapan rangkaian penyearah arus yang

membangkitkan harmonisa sekecil mungkin• Penentuan dimensi kumparan yang tepat• Kontrol dalam operasi penyearah yang menekan

harmonisa• Pemilihan dan penyusunan alat kompensator

reaktansi

Input-outputUpaya EMC pada input-output dilakukan dengan cara:• Membatasi nilai batas tegangan lebih melalui

saluran sinyal dan kontrol yang membahayakan isolasi peralatan

• Merealisasikan matching level antara rangkaian sinyal dan kontrol kepada elektronik

• Memasang elemen pemisah antara rangkaian luardan dalam dari peralatan

Proteksi tegangan lebih dilakukan dengan memasangkomponen pembatas tegangan, khususnya Z-Dioda, diodasuppressor atau metaloxidvaristor. Untuk menghilangkantegangan gangguan, terutama impuls, digunakan filter. Sedangkan untuk matching level tegangan dan pemisahanpotensial dipasang relay, opto kopler atau rangkaian

Panel Instrumentasi di control room

Junction Box di Gas Plant Field

ELEMEN PEMISAHElemen pemisah ini berfungsi untuk menghindarkan bahaya

dari gangguan galvanis lewat kawat atau kabel dari berbagai sistem. Dengan bantuannya, perbedaan tegangan hingga 1 kV bisa teratasi. Namun, efektivitas pemisahan berkurang dengan adanya kapasitas parasiter Cp.

MEKANISME KOPLINGMekanisme EMC melibatkan pengirim (source), jalur

kopling dan penerima (victim/sink). Pengirim danpenerima biasanya berupa peralatan elektronis. Pengirimlainnya bisa berupa gejala alam, seperti petir, electrostatic discharge.

Mekanisme kopling bisa terjadi via kawat atau medan. Mekanisme kopling via kawat bersifat konduktif/galvanis, sedangkan mekanisme kopling via medan bersifatkapasitif jika medan elektrik E lebih dominan atau bersifatinduktif jika medan elektrik H lebih dominan dan radiatif. Pada kopling radiatif terdapat hubungan E/H = 377 Ohm.

Kopling Galvanis

Kopling galvanis atau konduktif (kopling impedansi bersama) terjadisaat jalur kopling antara sumber dan penerima terjadi melaluipenghantar atau impedansi bersama, seperti saluran transmisi, kawat, kabel, jalur PCB atau bungkus logam.

Impedansi bersama bisa berupa resistansi internal dari komponenjaringan atau saluran bersama dari saluran suplai listrik atau via sistem pembumian.

Mode konduktif ditandai oleh kemunculannya pada konduktor Mode differential muncul pada dua konduktor dengan arah berbeda Mode common muncul pada dua konduktor dengan arah yang sama

Mode konduktif ditandai oleh kemunculannya pada konduktor• Mode differential muncul pada dua konduktor dengan arah berbeda• Mode common muncul pada dua konduktor dengan arah yang sama

KOPLING GALVANIS: Kopling Galvanik akibat impedansi bersama pada

dua rangkaian listrik

Kopling galvanis akibat impedansi bersama padajaringan listrik

Kopling galvanis pada rangkaian suplai (a) danrangkaian sinyal (b)

Susunan umum Susunan Lebih baik

(c)

(d)

(e)

Beberapa contoh upaya mereduksi gangguan galvanis dan perbaikannya

Kopling Galvanis via Loop Grounding

Pencegahan: Untuk menurunkan tegangan gangguan Ust dilakukan dengan cara: Reduksi perbedaan tegangan U12 dengan mereduksi impedansi melalui instalasi penyamategangan mesh (Gbr. a), kawat penyama tegangan (Gbr. b), shielding saluran sinyal yang dibumikan

Kopling Galvanis dan Upaya Pencegahan

Kopling Induktif

Kopling induktif terjadi jika sumber dan penerima terpisahdengan jarak pendek (kurang dari panjang gelombang). Kopling ini terbagi dua, yakni induksi elektrik dan induksimagnet.

Biasanya induksi elektrik disebut kopling kapasitif sedangkaninduksi magnetik terkenal sebagai kopling induktif.

Kopling induktif diakibatkan oleh medan magnet antara duakonduktor parallel yang terpisah dengan jarak lebih kecildari panjang gelombang, menginduksikan perubahan padategangan pada konduktor penerima.

Mekanisme kopling induktif

Rangkaian pengganti kopling induktif

Rangkaian Arus Paralel

Luahan Petir: Kopling induktif akibat arus petir yang mengalir melalui konduktor

Kopling induktif akibat luahan petir

Pada kasus l = 20 m, r0 = 25 m, a1 = 0,4 cm, a2 = 60 cm, dan (Δi/Δt) = 200 kA/µs, diperoleh tegangan gangguan Ust1 ≈ 128 V dan Ust2 ≈ 19,2 kV.

Pada kasus l = 10 m, r0 = 11 m, a = 15 m, dan (Δi/Δt) = 200 kA/µs, diperoleh tegangan induksisekitar 540 kV. Tanpa proteksi tegangan berlebih, makakedua jaringan akan mengalami kerusakan

Kopling induktif pada jaringan listrik dan data akibat sambaran petir langsung

Pencegahan

Kopling induktif bisa dikurangi dengan cara Induktif L12 dibuat sekecil mungkin dengan memendekkan l

melalui kawat pendek dan rangkaian kompak, jarak d besar antarakawat informasi dan energi, luas loop al dibuat sekecil mungkin. Mengurangi kecepatan flux dΦ/dt melalui lingkaran hubungan

singkat K Menghilangkan kecepatan flux dengan susunan orthogonal Mengkompensasi tegangan gangguan pada lingkaran 2 melalui

kawat terpilin shielding kabel, kawat melalui shielding ferromagnetis dengan

memperbesar permeabilitas dan tebal dinding shielding

Kopling Kapasitif

Kopling kapasitif terjadi saat medan elektrikberubah-ubah berada diantara dua konduktoryang biasanya kurang dari panjang gelombang, dan menginduksikan perubahan tegangan padagap.

Kopling kapasitif bisa terjadi antara dua konduktoratau obyek konduktif dari lingkaran arus berbeda. Kopling ini terjadi terpisah secara galvanis, kedualingkaran arus memiliki kawat tegangan referensi,

Kopling KapasitifMekanisme kopling kapasitif dengan pemodelan medan (a),

rangkaian listrik (b)

Kopling kapasitif pada konduktor paralel

shielding rangkaian arus terhadap kopling kapasitif

Kopling Kapasitif pada Luahan Petir

Sambaran petir langsung pada konduktor mengakibatkan teganganinduksi pada resistansi tanah pada waktu sangat singkat dengantegangan sangat tinggi u > 100 kV relatif terhadap lingkungan. Tegangan induksi

Ust = u CK / (CK + CE)

Kopling kapasitifpada sambaran petir

Kopling Kapasitif pada Luahan Petir

Ust = u CK / (CK + CE)

Kopling kapasitif pada sambaran petir

Kopling Radiatif

Kopling radiatif atau kopling elektromagnetik terjadi ketika sumbergangguan dan penerima terpisah pada jarak lebih besar panjanggelombang. Sumber gangguan dan penerima bertindak sebagaiantena radio: sumber gangguan memancarkan gelombangelektromagnetik yang melintasi udara terbuka dan diterima olehpenerima.

KoplingRadiatif

Pencegahan

shielding terhadap medan elektromagnetik, baikgelombang masuk maupun gelombang keluar, diberikanoleh dinding shielding S antara sumber dan penerima.

Dinding shielding memperlemah kuat medan E0 yang datang menjadi kuat medan E1. Pelemahan inidiakibatkan oleh penyerapan (absorbsi) energi medanpada material shielding dan pemantulan (refleksi)

Selain itu, level pelemahan ditentukan juga oleh tebaldinding shielding, konduktivitas dan permeabilitasmaterial shielding dan frekuensi gelombangelektromagnetik.

KOMPONEN PEREDAM DAN shielding PASIF

Kompatibilitas elektromagnetik merupakan usaha untuk Mengurangi emisi interferensi dari sumber gangguan Menjaga sink dari interferensi Membatasi tegangan lebih Melemahkan medan elektromagnetik Untuk itu, diperlukan komponen shielding dalam bentuk filter,

pembatas tegangan lebih dan shielding

Susunan komponen shielding pasif.(a) susunan tak terlindungi, (b) shielding sink gangguan, (c) peredaman gangguan

FILTERCara Kerja

Filter merupakan komponen untuk meredam interferensi via kawat. Filter berfungsi untuk memisahkan interferensi dari sinyal. Parameter filter perlu diset sedemikian rupa sehingga redaman terhadap interferensi tidak berpengaruh pada sinyal. Pembagi tegangan merupakan salah satu bentuk filterisasi.

Prinsip filterisasi

Rangkaian arus gangguan dengan filterSecara umum, filter bisa modelkan dengan kutub-empat

yang menghubungkan sumber tegangan dan sink. dimana A11, A12, A21, A22 adalah parameter kutub-empat

kompleks. Nilai konkrit untuk struktur filter yang sederhana dirangkum pada Tabel 6.1

Parameter empat-kutub untuk rangkaian filter dasar

Sebuah filter isa memiliki karakter berbeda yang tergantung pada kondisi aplikasinya, mengingat ZQ dan Zs bisa bervariasi. Namun, untuk standard, biasanya diambil nilai tipikal dari ZQ dan Zs, misalkan, 50, 60, 150 atau 600 Ohm.

Parameter Pemilihan Struktur Filter

Elemen Filter

Elemen filter mendasar adalah kondensator dan kumparan. Keduanya dikombinasikan sebagai filter.

Tipe dasar kondensator peredam

Tipe dasar kumparan

ELEMEN PEMISAHElemen pemisah ini berfungsi untuk menghindarkan bahaya dari gangguan galvanis lewat kawat atau kabel dari berbagai sistem. Dengan bantuannya,

perbedaan tegangan hingga 1 kV bisa teratasi.

Aplikasi kondensator dan kumparan sebagai filter

PEMBATAS TEGANGANPembatas tegangan adalah komponen yang membatasi tegangan

lebih transien akibat luahan petir, luahan elektrostatik, switsing pada sistem elektrik atau elektronik. Pembatas tegangan melindungi perangkat dari kerusakan.

Fungsi pembatas tegangan dijalankan oleh sebuah resistansi RB yang memiliki karakteristik tegangan non-linier.

Pembatasan tegangan lebih dengan resistansi non-linear RBa) tanpa shielding, b) dengan shielding RB, c) kurva tegangan gangguan pada sink, USF tegangan tahan sink

Spark gap

• Spark gap bisa berupa gas, udara, dan berfungsi sebagai shielding secara kasar. Spark gap gas terdiri atas dua elektroda dengan jarak tertentu yang terpisah gas mulia dan dbungkus oleh silinder keramik atau gelas. Efeknya terhadap sistem yang dilindungi sangat kecil karena resistansi isolasi antara elektroda lebih dari 1010

Ohm dengan kapasitas kurang dari 10 pF. Pada saat tegangan nyala UZ terlewati, maka resistansi antara dua elektroda akan turun sebesar 1010 kali. Tegangan menjadi UG.

Kurva tegangan-arus dari

Penghantar gas discharge

Waktu respon tipikal dari penghantar gas discharge

Kurva tegangan-perubahan arus penghantar gas discharge dan gleit discharge

VaristorVaristor atau variable resistor adalah resistansi yang tergantung pada

tegangan dengan kurva tegangan-arus non-linear. Untuk I > 0, berlaku rumusan: I = KUα

Pada saat tegangan operasi terlewati, resistansi resistor R = 1/(kUα-1)akan mengecil berpuluh kali

Kurva tegangan-arus varistor:a) linear, b) double logarithmic

Dioda Avalanche

Pada rangkaian elektronika dioda avalanche digunakan untuk stabilisator tegangan dan pembatas tegangan lebih. Dioda ini memiliki kurva tegangan-arus Z, di mana nilai tegangan pembatas UZ berkisar antara 3 – 200 V.

Kurva tegangan-arus Z-Diode

Kurva tegangan-arus Z-Diode dan parameter: UR = reverse voltage, UB = breakthrough voltage, UC = limit voltage

Pembatas Tegangan Jaringan Listrik

Adaptor pembatas tegangan lebih dengan

filter jaringan 220V terintegrasi

Pembatas tegangan lebih pada Jaringan Data

Kaskade tiga tahap dari pembatas tegangan lebih dengan penghantar gas discharge dan varistor metaloxide sebagai pembatas kasar dan Z-diode sebagai pembatas halus

SHIELDING

Shielding melemahkan medan elektrik, magnetik & elektromagnetik Efektifitas redaman dipengaruhi oleh frekuensi, konduktivitas, permeabilitas, tebal dinding dan geometri.

Redaman dari Shielding terbentuk dari absorpsi (aSA) dan refleksi (aSR). As = 20 log (E0/E1) As = 20 log (H0/H1) aS = aSA + aSR

Faktor redaman tergantung pada kondisi medan, dimensi dankarakteristik material shielding. Selain itu, jarak antara sumbergangguan dan sink serta frekuensi ikut berpengaruh pada faktorredaman

shielding rangkaianterhadap medan

elektrik dan magnetik(a) susunan dasar,

(b) kurva batasf = c/2πx antara

medan dekat danmedan jauh

Material shielding: shielding bisa terbuat dari bahan bukan-besiseperti tembaga, atau material ferromagnetik.

Bahan ferromagnetik (µr >> 1, σr < 1) meredam medan elektrikpada frekuensi rendah dengan kualitas redaman di bawahbahan non-magnetik, namun lebih baik pada kasus redamanmedan magnet.

Efek redamannya meningkat tajam dengan membesarnyafrekuensi.

Shielding Ruangan atau PeralatanKotak metal untuk peralatan elektronik memberi shielding terhadap

emisi maupun imisi elektromagnetik. Namun, efektivitas shielding berkurang dengan adanya celah, lubang dan sejenisnya. Beberapa cara dilakukan untuk membuat kotak kompatibel secara elektromagnetis, seperti hubungan galvanis tanpa celah, kromatisasi permukaan. Level redaman 40 hingga 100 dB bisa dicapai pada selang frekuensi 30 MHz hingga 1 GHz. .

Pengaruh shielding dari berbagai lapiran metal: 1: Nicket, 2: Nikel kimiawi, 3: Perak, 4: Seng semprot, 5: Tembaga kimiawi

Shielding Kabel

Shielding kabel berfungsi untuk mengurangi atau menghilangkanpengaruh interferensi pada kabel atau kawat akibat induksitegangan oleh medan elektrik atau medan magnet.

Shielding dari material konduktif, seperti tembaga ataualuminium, sangat membantu, namun pentanahan shieldingmemainkan peran penting.

Jika shielding hanya ditanahkan sepihak, maka tegangan akibatmedan elektrik E akan berkurang.

Pada pentanahan shielding pada kedua pihak, akan timbul looptertutup yang akan terinduksi arus oleh medan magnetik H.

Ketika sebuah shielding tidak cukup melindungi kabel, maka ditambahkan sebuah shielding lagi. Pada pentanahan sepihak diperoleh tegangan. Sedangkan pada pentanahan dua pihak diperoleh tegangan

Pada frekuensi rendah, pentanahan dua pihak tidak memperbaiki redaman. Namun, pada frekuensi tinggi, penresistansi dua pihak memberi redaman lebih baik, sedangkan pada penresistansi sepihak, redaman yang terjadi lebih buruk.

1. Copper wires. 2-wire insulation. 3-shielding. 4-material shielding. 5-outer shielding (copper twist). 6-outer PVC material

Measurement and control cable

Gbr. 6.25: Pengaruh shielding kabel: a) tanpa shielding, b) sepihak ditanahkan, c) dua pihak ditanahkan, d) dua shielding, bagian dalam dua pihak ditanahkan, e) dua shielding, bagian dalam sepihak ditanahkan,

No shield connection No shielding from capacitive/inductive couplings

Double-ended shield earthingShield connection at both ends – shielding from

capacitive/inductive couplings

Single-ended and indirect shield earthingShield connection at both ends – Solution:

Direct and indirect shield earthing