gel berjalan

Upload: achmad-faizal-tamin

Post on 08-Jan-2016

228 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

nd

TRANSCRIPT

  • GELOMBANG BERJALAN

  • Gelombang Ektromagnetik (GEM)A. Pengertian Dasar GEMGelombang : getaran yang merambat dengan/tanpa medium

  • Gelombang Elektromagnetik (GEM) : gelombang yang dapat merambat walaupun tidak ada mediumSifat dan Karakteristik GEM terdiri : Merupakan gelombang transversalTidak memiliki muatan listrik sehingga bergerak lurus dalam medan magnet maupun medan listrikDapat mengalami pemantulan (refleksi), pembiasan (refraksi), perpaduan (interferensi), pelenturan (difraksi), pengutuban (polarisasi)Perubahan medan listrik dan medan magnet terjadi secara bersamaan, sehingga medan listrik & medan magnet sefase dan berbanding lurus

    Secara matematik dinyatakan sebagai : v = f.dengan : v = kecepatan rambat gelombang (m/det) = dalam udara bebas = kecepatan cahaya C = 3.108 m/det f = frekuensi (Hz) = panjang gelombang (m)

  • Perubahan medan magnetik dapat menimbulkan medan listrik maka sebaliknya perubahan medan listrik akan dapat menimbulkan medan magnetik.A.1.Gelombang Elektromagentik Menurut Hipotesis MaxwellMenurut perhitungan Maxwell, kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik hanya bergantung pada dua besaran, yaitu: permitivitas listrik (o = 8,85 1012 C/Nm2 ), permeabilitas magnetik (o = 12,60 106 Wb/Am)Secara matematik dinyatakan dalam :

  • A.2. Spektrum Gelombang Elektromagentik

  • Berikut tabel spektrum cahaya :A.3. Energi dalam GEM Hubungan antara kuat medan listrik dan medan magnet, dinyatakan dalam persamaan berikut :

  • dimana :Em, Bm = nilai max amplitudo medan listrik dan medan magnetikC = cepat rambat cahayadan A.4. Rapat Energi Listrik dan MagnetikDengan : ue = rapat energi listrik (J/m3) 0 = 8,85 x 10-12 C2 N-1m-2 E = kuat medan listrik (N/C) uB = rapat energi magnetik (J/m3) B = besar induksi magnetik (Wb/m2) 0 = 4 x 10-7 Wb/A

  • A.5. Intensitas GEMIntensitas GEM, disebut juga sebagai laju energi yg dipindahkan melalui GEM dan disebut dengan pointing (S).

    Intensitas rata-rata dinyatakan dalam :A.6. Hubungan Intensitas Gelombang dengan Energi Rata-rata

    Rapat energi magnetik dinyaakan :

    Energi total adalah :

  • Energi total rata-rata adalah Intensitas gelombang (laju energi rata2 per m2) yg dipindahkan melalui GEM sama dg rapat enrgi rata2 dikalikan dengan cepat rambat cahaya.Dengan :I = intensitas radiasi (W/m2)S = intensitas gelombang = laju energi rata2 per m2 (W/m2)P = daya radiasi (W)A = luas permukaan (m2)

  • A. Ciri-ciri Datangnya Petir :Langit tiba-tiba menjadi gelap disertai angin datang begitu cepatnya dan awanYang menjulang tinggi menyerupai bunga kol berwarna keabuan-abuan, kemudian udara terasa pengap. Awan ini biasanya disebut dengan awan petir CB (Comulunimbus) Dalam musim penghujan seperti saat inilah awanawan jenis ini banyak terbentuk. Penghubung yang "digemari", merujuk Hukum Faraday, tak lain adalah bangunan, pohon, atau tiang-tiang metal berujung lancip.SURJA PETIR B. Proses Terjadinya petirPetir terjadi akibat perpindahan muatan negatif (elektron) menuju ke muatan positif (proton). Para ilmuwan menduga lompatan bunga api listriknya sendiri terjadi, ada beberapa tahapan yang biasanya dilalui. Pertama adalah pemampatan muatan listrik pada awan bersangkutan.

  • Umumnya, akan menumpuk di bagian paling atas awan adalah listrik muatan negatif; di bagian tengah adalah listrik bermuatan positif; sementara di bagian dasar adalah muatan negatif yang berbaur dengan muatan positif. Pada bagian bawah inilah petir biasa berlontaran.Gambar.1 : Proses terjadinya petir

  • C. Petir dapat terjadi antara : Awan dengan awanJika muatan dibawah awan terendah melebihi kuat medan tembus udara, maka akan terjadi aliran electron dari awan ke tanah. Lidah Petir ini akan bergerak bertahap tergantung pada tersedianya electron udara, sehingga disebut sebagai step leader. Jika lidah Petir ini sudah mendekati suatu objek diatas tanah maka pada objek ini akan terinduksi muatan yang berlawanan dengan muatan pada step leader dan muatan ini akan bergerak menuju lidah Petir tadi disebut (connection leader).

    Petir jenis ini umumnya pelepasan muatan terjadi antara awan dengan antara pusat- pusat muatan didalam awan.

    Dalam awan itu sendiri

    Awan ke udara

    Awan dengan awan

  • Awan dengan tanah (bumi)Petir jenis ini terjadi pada objek-objek yang sangat menonjol diatas permukaan tanah, seperti puncak gunung, menara TV atau Radio, Gedung-gedung tinggi, menara Transmisi tenaga listrik. Muatan listrik akan muncul dari ujung objek diatas tanah ke awan bermuatan dengan proses yang sama seperti awan tanah.

  • D. Cara menghitung jarak Petir terhadap kita :Cara menghitung jarak petir dari tempat kita berada sangatlah mudah. Bahannya cukup mudah. Hanya memerlukan sebuah stopwatch. Yang mana stopwatch sekarang sangat mudah ditemukan. HP pun sekarang banyak memiliki aplikasi stopwatch

  • Caranya adalah sebagai berikut :Ukur selang waktu yang diperlukan antara cahaya petir dan suara petir dengan Stopwatch.Jadi saat anda melihat cahaya petir nyalakan stopwatch kemudian saat anda mendengar suara petir, matikan stopwatch dan lihat waktu yang diperlukan.b. Lalu setelah anda lihat waktu pada stopwatch tersebut kemudian dibagi tiga. Itulah jarak petir dari tempat anda. atau dibagi lima apabila ingin dihitung dalam jarak mil.

  • Berikut adalah diagram waktu yang diperlukan dari leader mula dan multiple stroke hingga terjadi petir E. Diagram Waktu Terjadinya Petir

  • F. Jenis Sambara PetirPetir negatif ke bawah (negatif downward lightning flash) Petir negatif ke bawah ialah jenis petir yang umum terjadi. Sekitar 70% petir adalah jenis ini. Petir ini mempunyai median 20 40 kA. Petir negatif ke atas (negatif upward lightning / flash) Petir negatif ke atas pertama kali di teliti di "Empire State Building", jenis ini mendominasi sambaran-sambaran petir ke bangunan tinggi. Mempunyai rata-rata 250 A.Petir negatif ke bawah (negative downward flash )Petir negatif ke atas (negative upward ightning/flash)

  • Petir positif ke bawah (positive downward lightning/flash), belum ada catatan mengenai petir jenis ini.Petir positif ke bawah (positive downward lightning/flash) Petir positif ke atas (positive upward lightning / flash) Petir positif ke atas dikenal juga sebagai "Super Flash", nilai rata-rata (mean) 55 kA, nilai maximum 270 kA.

    Petir positive ke atas (positive upward flash)

  • G. Koordinasi IsolasiKekuatan isolasi sangat tergantung pada material atau bahan yang digunakan untuk isolasi dan koordinasi isolasi dalam suatu sistem, secara umum terdapat empat spesifikasi yang harus dipenuhi oleh isolasi yaitu :Kekuatan listrik yang dimiliki oleh isolasi untuk semua komponen listrikKekuatan isolasi dalam mengatasi gangguan hubung singkat, antara fasa-ground dan antara fasa-fasaJarak bocor isolator eksternalRating, tipe, jumlah dan lokasi gelombang surja pada arester , kemungkinan pengaman dan spark gap lain

  • Faktor-faktor yang harus diperhatikan dalam koordinasi isolasi adalah :InstalasiLingkunganPeralatanBerikut adalah cara menentukan level pengaman terhadap gangguan tegangan lebih

  • GELOMBANG IMPULSE Bentuk umum suatu gelombang berjalan digambarkan seperti pada gambar (1), sedangkan spesifikasi dari suatu gelombang berjalan antara lain meliputi : Puncak (crest) gelombang, E (kV),yaitu amplitude maksimum dari gelombang. Muka gelombang, t1 (mikro detik), yaitu waktu dari permulaan sampai puncak. Dalam praktek ini diambil dari 10% E, lihat gambar (1b). Ekor gelombang, yaitu bagian dibelakang puncak. Panjang gelombang, t2 (mikro detik), yaitu waktu dari permulaan sampai titik 50% E pada ekor gelombang. Polaritas, yaitu polaritas dari gelombang, positif atau negative.Suatu gelombang berjalan (gelombang surja) dinyatakan dalam :

  • Gambar.1 : Spesifikasi Gelombang Berjalandengan : E = tegangan puncak t1/t2 = rasio muka gelombang terhadap ekor gelombang

  • Ekspresi dasar dari gelombang berjalan secara matematis dinyatakan dalam Persamaan :

    dimana : Nilai E, a, b merupakan nilaui konstanta

    Macam gelombang surja :Gambar.2 : Macam Gelombang Berjalan

  • Berdasarkan Gambar.2, dijelaskan sebagai berikut :Jika gelombang surja mengalami titik peralihan karena terjadi hub.terbuka, hub,singkat atau perubahan impedansi) maka sebagian gel. dipantulkan / diteruskan / dll

  • Berikut adalah bentuk gelombang tegangan impuls yang mungkin menerpa sistem tenaga listrik Gambar.3 : Bentuk gel.tegangan impulseSuatu tegangan impuls dinyatakan dengan tiga besaran, yaitu tegangan puncakwaktu muka (Tf) , dan waktu ekor (Tt). Menurut IEC waktu muka dan waktu ekor dinyatakan dalam :

  • Berikut gambar gelombang impuls dengan waktu muka dan waktu ekorGambar.4 : Gelombang tegangan impuls berdasarkan IEC

  • Standar IEC merupakan kompromi dari negara-negara lain, seperti yang ditunjukkan pada gambar.5 berikut:Gambar.5 : Standar gelombang tegangan impulse petir

  • Matematis Gelombang Berjalan :

    Bentuk umum persamaan gelombang berjalan dinyatakan dalam :m bentuk gel

    Dengan variasi nilai a dan b, dapat dibentuk berbagai macam bentuk gelombangberjalan, antara lain :e(t) = E { e-at e-bt }1. Gel.persegi yang sangat panjanga = 0b = e = E2. Gelombang eksponensialb = e = E.e-at

  • 5. Gelombang kilat tipikal4. Gelombang sinus teredam3. Gelombang dengan muka liniera = 0b 0E E = E (1 e-bt) = b.E.tbE terbatas (finite)a = - j.wb = + j.we = E ( e-t) sin.wta b E nilai terbatas dan riil

  • Menentukan nilai puncak dan muka gelombang berjalan

    1. Nilai tegangan puncak dan muka gel.berjalan

    Tegangan puncak terjadi pada saat t = t1 t1 = B/aEp = Em ( e-B - e-B.b/a )dengan : Ep = tegangan puncak gel. Em = tegangan maksimum gel B = a.t1

    2. Nilai panjang gel.berjalan Waktu sampai puncak gelombang = t2. Ep = E { e-at e-bt }

    . Em ( e-B - e-B.b/a ) = E {e-B.t2/t1 e (b/a(B.t2/t1) }

    terjadi hubungan antara t2/t1 dan b/a

  • Contoh : Konfigurasi saluran transmisi, dengan kawat tanah dipasang dibawah, seperti gambarSudut perisaiDengan :I = arus totalIt = arus yang melalui menaraIs = arus yang melalui saluran (kawat tanah & kawat fasa)Besar sudut perisai tergantungpada ketinggian kawat tanah di ataskawat fasa.

    Jika terjadi sambaran petir pada Menara (Gambar.2), maka besar arusSambaran mengalir menjadi tiga arahdan secara matematis dinyatakandalam persamaan :Gambar.1 : Sudut perisai pada menara

  • Besar impedansi total setelah terjadi gangguan petir, maka besar impedansitotal :Besar tegangan puncak menjadi :Refleksi tegangan dan koefisien transmisi dinyatakan dalamGambar.2 : Sambaran petir pada menara

  • Refleksi tegangan sebagian dipantulkan dan sebagian diteruskan ke menara yang berdekatan:

  • Pada titik peralihan gelombang yang datang (incident wave) dan gelombang pantul(reflection wave) dan gelombang terusan (transmitted wave) seperti pada Gambar.6Gambar.6 : Perubahan impedansi pada titik peralihanTitik peralihan

  • *