Disusun Oleh :

Nama : Anita Rahayu

Kelas : TKR 1

SMK YASIHA GUBUG

JL.K.H. Hasan Anwar No. 09 Kec. Gubug kab. Grobogan 58164

Provinsi Jawa Tengah

KLIPING KELISTRIKAN

A. Teori Dasar Listrik

Artikel kali ini lebih saya tujukan kepada orang awam yang ingin mengenal dan mempelajari teknik listrik ataupun bagi mereka yang sudah berkecimpung di dalam teknik elektro untuk sekedar mengingat kembali teori-teori dasar listrik.

1. Arus Listrik

adalah mengalirnya elektron secara terus menerus dan berkesinambungan pada konduktor akibat perbedaan jumlah elektron pada beberapa lokasi yang jumlah elektronnya tidak sama. satuan arus listrik adalah Ampere.

Arus listrik bergerak dari terminal positif (+) ke terminal negatif (-), sedangkan aliran listrik dalam kawat logam terdiri dari aliran elektron yang bergerak dari terminal negatif (-) ke terminal positif(+), arah arus listrik dianggap berlawanan dengan arah gerakan elektron.

Gambar 1. Arah arus listrik dan arah gerakan elektron.

“1 ampere arus adalah mengalirnya elektron sebanyak 624x10^16 (6,24151 × 10^18) atau sama dengan 1 Coulumb per detik melewati suatu penampang konduktor”

Formula arus listrik adalah:

I = Q/t (ampere)

Dimana:I = besarnya arus listrik yang mengalir, ampereQ = Besarnya muatan listrik, coulombt = waktu, detik

2. Kuat Arus Listrik

Adalah arus yang tergantung pada banyak sedikitnya elektron bebas yang pindah melewati suatu penampang kawat dalam satuan waktu.

Definisi : “Ampere adalah satuan kuat arus listrik yang dapat memisahkan 1,118 milligram perak dari nitrat perak murni dalam satu detik”.

Rumus – rumus untuk menghitung banyaknya muatan listrik, kuat arus dan waktu:

Q = I x tI = Q/tt = Q/I

Dimana : Q = Banyaknya muatan listrik dalam satuan coulomb I = Kuat Arus dalam satuan Amper. t = waktu dalam satuan detik.

“Kuat arus listrik biasa juga disebut dengan arus listrik”

“muatan listrik memiliki muatan positip dan muatan negatif. Muatan positip dibawa oleh proton, dan muatan negatif dibawa oleh elektro. Satuan muatan ”coulomb (C)”, muatan proton +1,6 x 10^-19C, sedangkan muatan elektron -1,6x 10^-19C. Muatan yang bertanda sama saling tolak menolak, muatan bertanda berbeda saling tarik menarik”

3. Rapat Arus

Difinisi :

“rapat arus ialah besarnya arus listrik tiap-tiap mm² luas penampang kawat”.

Gambar 2. Kerapatan arus listrik.

Arus listrik mengalir dalam kawat penghantar secara merata menurut luas penampangnya. Arus listrik 12 A mengalir dalam kawat berpenampang 4mm², maka kerapatan arusnya 3A/mm² (12A/4 mm²), ketika penampang penghantar mengecil 1,5mm², maka kerapatan arusnya menjadi 8A/mm² (12A/1,5 mm²).

Kerapatan arus berpengaruh pada kenaikan temperatur. Suhu penghantar dipertahankan sekitar 300°C, dimana kemampuan hantar arus kabel sudah ditetapkan dalam tabel Kemampuan Hantar Arus (KHA).

Tabel 1. Kemampuan Hantar Arus (KHA)

Berdasarkan tabel KHA kabel pada tabel diatas, kabel berpenampang 4 mm², 2 inti kabel memiliki KHA 30A, memiliki kerapatan arus 8,5A/mm². Kerapatan arus berbanding terbalik dengan penampang penghantar, semakin besar penampang penghantar kerapatan arusnya mengecil.

Rumus-rumus dibawah ini untuk menghitung besarnya rapat arus, kuat arus dan penampang kawat:

J = I/AI = J x AA = I/J

Dimana:J = Rapat arus [ A/mm²] I = Kuat arus [ Amp] A = luas penampang kawat [ mm²]

4. Tahanan dan Daya Hantar Penghantar

Penghantar dari bahan metal mudah mengalirkan arus listrik, tembaga dan aluminium memiliki daya hantar listrik yang tinggi. Bahan terdiri dari kumpulan atom, setiap atom terdiri proton dan elektron. Aliran arus listrik merupakan aliran elektron. Elektron bebas yang mengalir ini mendapat hambatan saat melewati atom sebelahnya. Akibatnya terjadi gesekan elektron denganatom dan ini menyebabkan penghantar panas. Tahanan penghantar memiliki sifat menghambat yang terjadi pada setiap bahan.

Tahanan didefinisikan sebagai berikut :

“1 Ω (satu Ohm) adalah tahanan satu kolom air raksa yang panjangnya 1063 mm dengan penampang 1 mm² pada temperatur 0° C"

Daya hantar didefinisikan sebagai berikut:

“Kemampuan penghantar arus atau daya hantar arus sedangkan penyekat atau isolasi adalah suatu bahan yang mempunyai tahanan yang besar sekali sehingga tidak mempunyai daya hantar atau daya hantarnya kecil yang berarti sangat sulit dialiri arus listrik”.

Rumus untuk menghitung besarnya tahanan listrik terhadap daya hantar arus:

R = 1/GG = 1/R

Dimana :R = Tahanan/resistansi [ Ω/ohm] G = Daya hantar arus /konduktivitas [Y/mho]

Gambar 3. Resistansi Konduktor

Tahanan penghantar besarnya berbanding terbalik terhadap luas penampangnya dan juga besarnya tahanan konduktor sesuai hukum Ohm.

“Bila suatu penghantar dengan panjang l , dan diameter penampang q serta tahanan jenis ρ (rho), maka tahanan penghantar tersebut adalah” :

R = ρ x l/q

Dimana : R = tahanan kawat [ Ω/ohm] l = panjang kawat [meter/m] lρ = tahanan jenis kawat [Ωmm²/meter] q = penampang kawat [mm²]

faktot-faktor yang mempengaruhi nilai resistant atau tahanan, karena tahanan suatu jenis material sangat tergantung pada : • panjang penghantar.• luas penampang konduktor. • jenis konduktor .• temperatur.

"Tahanan penghantar dipengaruhi oleh temperatur, ketika temperatur meningkat ikatan atom makin meningkat akibatnya aliran elektron terhambat. Dengan demikian kenaikan temperatur menyebabkan kenaikan tahanan penghantar"

5. potensial atau Tegangan

Potensial listrik adalah fenomena berpindahnya arus listrik akibat lokasi yang berbeda potensialnya. dari hal tersebut, kita mengetahui adanya perbedaan potensial listrik yang sering disebut “potential difference atau perbedaan potensial”. satuan dari potential difference adalah Volt.

“Satu Volt adalah beda potensial antara dua titik saat melakukan usaha satu joule untuk memindahkan muatan listrik satu coulomb”

Formulasi beda potensial atau tegangan adalah:

V = W/Q [volt]

Dimana:V = beda potensial atau tegangan, dalam voltW = usaha, dalam newton-meter atau Nm atau jouleQ = muatan listrik, dalam coulomb

RANGKAIAN LISTRIK

Pada suatu rangkaian listrik akan mengalir arus, apabila dipenuhi syarat-syarat sebagai berikut : 1. Adanya sumber tegangan 2. Adanya alat penghubung 3. Adanya beban

Gambar 4. Rangkaian Listrik.

Pada kondisi sakelar S terbuka maka arus tidak akan mengalir melalui beban . Apabila sakelar S ditutup maka akan mengalir arus ke beban R dan Ampere meter akan menunjuk. Dengan kata lain syarat mengalir arus pada suatu rangkaian harus tertutup.

1. Cara Pemasangan Alat Ukur. Pemasangan alat ukur Volt meter dipasang paralel dengan sumber tegangan atau beban, karena tahanan dalam dari Volt meter sangat tinggi. Sebaliknya pemasangan alat ukur Ampere meter dipasang seri, hal inidisebabkan tahanan dalam dari Amper meter sangat kecil.

“alat ukur tegangan adalah voltmeter dan alat ukur arus listrik adalah amperemeter”

2. Hukum Ohm Pada suatu rangkaian tertutup, Besarnya arus I berubah sebanding dengan tegangan V dan berbanding terbalik dengan beban tahanan R, atau dinyatakan dengan Rumus :

I = V/RV = R x IR = V/I

Dimana;I = arus listrik, ampereV = tegangan, voltR = resistansi atau tahanan, ohm

• Formula untuk menghtung Daya (P), dalam satuan watt adalah: P = I x V P = I x I x R P = I² x R

3. HUKUM KIRCHOFF

Pada setiap rangkaian listrik, jumlah aljabar dari arus-arus yang bertemu di satu titik adalah nol (ΣI=0).

Jadi: I1 + (-I2) + (-I3) + I4 + (-I5 ) = 0I1 + I4 = I2 + I3 + I5

Gambar 5. loop arus“ KIRChOFF “

B. Mengenal peralatan instalasi listrik rumah tinggal

Anda pasti sudah mengenal peralatan listrik yang terpasang dirumah anda seperti sakelar, stop kontak, steker, sekering dan lainnya. Dan untuk anda yang awam dengan dunia listrik, artikel kali ini akan mengajak anda untuk mengenal fungsi dan jenis peralatan listrik tersebut secara umum. Pengenalan peralatan listrik instalasi listrik rumah tinggal ini akan dimulai dengan Bargainser.

1. Bargainser

Bargainser merupakan alat yang berfungsi sebagai pembatas daya listrik yang masuk ke rumah tinggal, sekaligus juga berfungsi sebagai pengukur jumlah daya listrik yang digunakan rumah tinggal tersebut (dalam satuan kWh). Ada berbagai batasan daya yang dikeluarkan oleh PLN untuk konsumsi rumah tinggal, yaitu 220 VA, 450 VA, 900 VA, 1.300 VA, dan 2.200 VA.

Pada bargainser terdapat tiga bagian utama, yaitu:

- MCB atau Miniature Circuit Breaker, berfungsi untuk memutuskan aliran daya listrik secara otomatis jika daya yang dihantarkan melebihi nilai batasannya. MCB ini bersifat on/off dan dapat juga berfungsi sebagai sakelar utama dalam rumah. Jika MCB bargainser ini dalam kondisi off, maka seluruh aliran listrik dalam rumah pun terhenti. Sakelar ini biasanya dimatikan pada saat akan dilakukan perbaikan instalasi listrik dirumah.

- Meter listrik atau kWh meter, alat ini berfungsi untuk mengukur besaran daya yang digunakan oleh rumah tinggal tersebut dalam satuan kWh (kilowatt hour). Pada bargainser, meter listrik berwujud deretan angka secara analog ataupun digital yang akan berubah sesuai penggunaan daya listrik.

- Spin Control, merupakan alat kontrol penggunaan daya dalam rumah tinggal dan akan selalu berputar selama ada daya listrik yang digunakan. Perputaran spin

control ini akan semakain cepat jika daya listrik yang digunakan semakin besar, dan akan melambat jika daya listrik yang digunakan berkurang/sedikit.

Pada kanal output Bargainser biasanya terdapat 3 kabel, yaitu kabel fasa, kabel netral dan kabel ground yang dihubungkan ketanah. Listrik dari PLN harus dihubungkan dengan bargainser terlebih dahulu sebelum masuk ke instalasi listrik rumah tinggal.

2. Pengaman Listrik

Instalasi listrik rumah tinggal pun membutuhkan pengaman yang berfungsi untuk memutuskan rangkaian listrik apabila terjadi gangguan pada instalasi listrik rumah tinggal tersebut, seperti gangguan hubung singkat atau short circuit atau korsleting.

Terdapat dua jenis pengaman listrik pada instalasi listrik rumah tinggal, yaitu:

- Pengaman lebur biasa atau biasa disebut sekering, alat pengaman ini bekerja memutuskan rangkaian listrik dengan cara meleburkan kawat yang ditempatkan pada suatu tabung apabila kawat tersebut dialairi arus listrik dengan ukuran tertentu.

- Pengaman listrik thermis, biasa disebut MCB dan merupakan alat pengaman yang akan memutuskan rangkaian listrik berdasarkan panas .

3. Sakelar

Sakelar atau switch merupakan komponen instalasi listrik yang berfungsi untuk menyambung atau memutus aliran listrik pada suatu pemghantar.

Berdasarkan besarnya tegangan, sakelar dapat dibedakan menjadi:

- sakelar bertegangan rendah.- Sakelar tegangan menengah.- Sakelar tegangan tinggi serta sangat tinggi.

Sedangkan berdasarkan tempat dan pemasangannya, sakelar dapat dibedakan menjadi :- Sakelar in-bow, sakelar yang ditanam didalam tembok.- Sakelar out-bow, sakelar yang dipasang pada permukaan tembok.

Jenis sakelar berikutnya dapat dibedakan berdasarkan fungsinya, yaitu:

- Sakelar on-off, merupakan sakelar yang bekerja menghubungkan arus listrik jika tombolnya ditekan pada posisi on. Untuk memutuskan hubungan arus listrik, tombol sakelar harus ditekan pada posisi off. Sakelar jenis ini biasanya digunakan untuk sakelar lampu.

- Sakelar push-on, merupakan sakelar yang menghubungkan arus listrik jika tombolnya ditekan pada posisi on dan akan secara otomatis memutus arus listrik, ketika tombolnya dilepas dan kembali ke posisi off dengan sendirinya. Biasanya sakelar jenis ini digunakan untuk sakelar bel rumah.

Berdasarkan jenis per-unitnya, sakelar dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu:

- Sakelar tunggal, merupakan sakelar yang hanya mempunyai satu buah kanal input yang terhubung dengan sumber listrik, serta kanal output yang terhubung dengan beban listrik/alat listrik yang digunakan.

- Sakelar majemuk, merupakan sakelar yang memiliki satu buah kanal input yang terhubung dengan sumber listrik, namun memiliki banyak kanal output yang terhubung dengan beberapa beban/alat listrik yang digunakan. Jumlah kanal output tergantung dari jumlah tombol pada sakelar tersebut.

4. Stop Kontak

Stop kontak, sebagian mengatakan outlet, merupakan komponen listrik yang berfungsi sebagi muara hubungan antara alat listrik dengan aliran listrik. Agar alat listrik terhubung dengan stop kontak, maka diperlukan kabel dan steker atau colokan yang nantinya akan ditancapkan pada stop kontak.

Berdasarkan bentuk serta fungsinya, stop kontak dibedakan menjadi dua macam, yaitu:

- Stop kontak kecil, merupakan stop kontak dengan dua lubang (kanal) yang berfungsi untuk menyalurkan listrik pada daya rendah ke alat-alat listrik melalui steker yang juga berjenis kecil.

- Stop kontak besar, juga nerupakan stop kontak dengan dua kanal AC yang dilengkapi dengan lempeng logam pada sisi atas dan bawah kanal AC yang berfungsi sebagai ground.sakelar jenis ini biasanya digunakan untuk daya yang lebih besar.

Sedangkan berdasarkan tempat pemasangannya. Dikenal dua jenis stop kontak, yaitu:

- Stop kontak in bow, merupakan stop kontak yang dipasang didalam tembok.- Stop kontak out bow, yang dipasang diluar tembok atau hanya diletakkan

dipermukaan tembok pada saat berfungsi sebagai stop kontak portable.

5. Steker

Steker atau Staker atau yang kadang sering disebut colokan listrik, karena memang berupa dua buah colokan berbahan logam dan merupakan alat listrik yang yang berfungsi untuk menghubungkan alat listrik dengan aliran listrik, ditancapkan pada kanal stop kontak sehingga alat listrik tersebut dapat digunakan.

Berdasarkan fungsi dan bentuknya, steker juga memliki dua jenis, yaitu:

- Steker kecil, merupakan steker yang digunakan untuk menyambung alat-alat listrik berdaya rendah, misalnya lampu atau radio kecil, dengan sumber listrik atau stop kontak.

- Steker besar, merupakan steker yang digunakan untuk alat-alat listrik yang berdaya besar, misalnya lemari es, microwave, mesin cuci dan lainnya, dengan sumber listrik atau stop kontak. Steker jenis ini dilengkapi dengan lempeng logam untuk kanal ground yang berfungsi sebagai pengaman.

6. Kabel

Kabel listrik merupakan komponen listrik yang berfungsi untuk menghantarkan energi listrik ke sumber-sumber beban listrik atau alat-alat listrik.

Untuk instalasi listrik rumah tinggal, kabel yang digunakan biasanya berjenis sebagai berikut:

- NYA, kabel jenis ini merupakan kabel listrik yang berisolasi PVC dan berintikan/berisi satu kawat. Jenisnya adalah kabel udara atau tidak ditanam dalam tanah. Kabel listrik ini biasanya berwarna merah, hitam, kuning atau biru. Isolasi kawat penghantarnya hanya satu lapis, sehingga tidak cukup kuat terhadap gesekan, gencetan/tekanan atau gigitan binatang seperti tikus. Karena kelemahan pada isolasinya tersebut maka dalam pemasangannya diperlukan pelapis luar dengan menggunakan pipa conduit dari PVC atau besi.

- NYM, merupakan kabel listrik yang berisolasi PVC dan berintikan kawat lebih dari satu, ada yang 2, 3 atau 4. Jenis kabel udara dengan warna isolasi luar biasanya putih dan warna isolasi bagian dalam beragam, karena isolasi yang rangkap inilah maka kabel listrik NYM ini relative lebih kuat terhadap gesekan atau gencetan/tekanan.

- NYY, kabel listrik jenis ini merupakan kabel berisolasi PVC, berintikan 2, 3 atau 4 dengan warna isolasi luarnya hitam. Jenis kabel tanah, sehingga tahan terhadap air dan gencetan atau tekanan.

- NYMHYO, kabel jenis ini merupakan kabel serabut dengan dua buah inti yang terdiri dari dua warna. Kabel jenis ini biasa digunakan pada loudspeaker, sound sistem, lampu-lampu berdaya kecil sampai sedang.

Demikian sekilas pengenalan peralatan-perlatan listrik untuk instalasi listrik rumah tinggal, keterangan fungsi, bentuk/konstruksi dan cara kerja dari masing-masing alat merupakan penjelasan secara umum.

C. Jenis-jenis Plug dan Socket Listrik

Setelah pada artikel sebelumnya yang membahas mengenai peralatan listrik rumah tinggal, maka artikel kali ini akan membahas lebih detail lagi mengenai satu peralatan instalasi listrik yang digunakan, yaitu plug

dan socket. Plug dan socket listrik (dalam bahasa sehari-hari dikenal dengan colokan dan stop-kontak) 2 pin awalnya diciptakan oleh Harvey Hubbell dan dipatenkan pada tahun 1904. Karya Hubbell ini pun menjadi rujukan pembuatan plug dan socket setelahnya dan menjelang tahun 1915 penggunaannya semakin meluas, walaupun pada tahun-tahun 1920an peralatan rumah serta komersial masih menggunakan socket lampu jenis screw-base Edison.

Kemudian plug 3 pin diciptakan oleh Albert Büttner pada tahun 1926 dan mendapatkan hak paten dari badan paten jerman (DE 370538), karyanya tersebut dikenal dengan nama

"schuko". Namun ada juga pencipta plug 3 pin ini, yaitu Philip F. Labre, semasa beliau masih menuntut ilmu di Sekolah Kejuruan Milwaukee (MSOE) dan mendapatkan hak paten dari amerika serikat pada 5 Juni 1928. Siapa pun penenmunya, penemuan plug atau colokan 3 pin ini merupakan sesuatu yang sangat luar biasa, karena memperhatikan aspek keselamatan manusia, sehingga plug atau colokan listrik jenis ini menjadi standar dihampir semua negara sampai saat ini.

Jenis-Jenis Plug dan Socket

Jenis-jenis plug dan socket diklasifikasikan berdasarkan tegangan dan frekuensi yang digunakan pada suatu negara, sehingga dapat dikatakan hanya ada dua jenis yang berdasarkan klasifikasi ini, yaitu:

- Untuk tegangan 110-220 volt pada frekuensi 60 hz- Untuk tegangan 220-240 volt pada frekuensi 50 hz

ada juga beberapa negara yang menggunakan plug dan socket untuk keduanya, lihat peta penggunaan tegangan dan frekuensi listrik di dunia dibawah ini. (klik gambar untuk melihat peta lebih besar lagi)

Sedangkan berdasarkan pengamannya plug dan socket diklasifikasikan menjadi:

- Tanpa pembumian, ungrounded. Biasanya untuk plug yang 2 pin, dan menurut standar IEC merupakan class-II

- Dengan pembumian, Grounded. Biasanya untuk plug yang 3 pin, dan menurut standar IEC merupakan class-I

- Dengan pembumian dan sekering, Grounded and fuse. Biasanya untuk plug yang 3 pin.

Berdasarkan klasifikasi-klasifikasi diatas, maka plug dan socket setiap negara dapat berbeda-beda, dan secara umum jenis dan standar dari plug dan socket adalah:

1. Jenis A

- 2 pin dengan standar NEMA 1–15 (North American 15 A/125 V ungrounded)plug jenis A juga dapat digunakan pada socket jenis B.

- JISC 8303, Class II (Japanese 15 A/100 V ungrounded) merupakan standar plug dan socket di jepang yang mirip dengan plug dan socket jenis A, dan juga harus lulus uji dari MITI (Ministry of International Trade and Industry) dan JIS (Japanese Industrial Standards).

2. Jenis B- 3 pin dengan standar NEMA 5–15

(North American 15 A/125 V grounded), merupakan plug dan socket standar di amerika utara (Canada, Amerika Serikat dan Mexico), juga digunakan di Amerika tengah, Karibia, Colombia, Ecuador, Venezuela dan sebagian Brazil, Jepang, Taiwan dan Saudi Arabia

- 3 pin dengan standar NEMA 5–20 (North American 20 A/125 V grounded), digunakan untuk instalasi rumah tanggal mulai tahun 1992, dengan slot socket model T.

- JIS C 8303, Class I (Japanese 15 A/100 V grounded)

3. Jenis C- CEE 7/16 (Europlug 2.5 A/250 V

ungrounded), Plug ini biasa digunakan dalam aplikasi-aplikasi class II (ungrounded). Plug ini adalah salah satu plug internasional yang paling banyak digunakan karena cocok dengan soket apapun yang bisa menerima kontak 4.0 – 4.8 mm dengan jarak pisah 19 mm. Plug ini bisa digunakan di semua negara-negara Eropa kecuali Inggris dan Irlandia (karena Inggris/Irlandia punya standar tersendiri). Tapi penggunaan plug ini secara umum memang terbatas untuk penggunaan aplikasi-aplikasi Class II yang memerlukan arus di bawah 2,5 A dan unpolarized.

- CEE 7/17 (German/French 16 A/250 V ungrounded), ukurannya hampir sama dengan tipe E dan F, pada plug nya dilapisi dengan karet atau plastik.

Digunakan juga di korea selatan untuk peralatan listrik yang tidak dibumikan dan di italia di kategorikan dengan Italian standard CEI 23-5

- BS 4573 (UK shaver), digunakan di Inggris untuk kegunaan alat-alat cukur atau shaver yang ada di kamar mandi. Jarak antar pin 5,08 mm dengan panjang pin 15,88 mm dan telah digunakan di inggris sejak tahun 1960an.

- Soviet plug (6 A/250 V ungrounded), hampir sama dengan French type E dan CEE7/17

4. Jenis D- BS 546 (United Kingdom, 5 A/250 V

grounded), equivalent to IA6A3 (India), rated at 6A / 250V

- BS 546 (United Kingdom, 15 A/250 V grounded), equivalent to IA16A3 (India) & SABS 164 (South Africa), rated at 16A / 250V

5. Jenis E

CEE 7/5 (French type E)

6. Jenis F

- CEE 7/4 (German "Schuko" 16 A/250 V grounded)- Gost 7396 (Russian 10 A/250 V grounded)

7. Jenis E/F Hybrid

CEE 7/7 (French/German 16 A/250 V grounded)

8. Jenis G

BS 1363 (British 13 A/230-240 V 50 Hz grounded and fused), equivalent to IS 401 & 411 (Ireland), MS 589 (Malaysia) and SS 145 (Singapore), SASO 2203 (Saudi Arabia)

9. Jenis H

- SI 32 (Israeli 16 A/250 V grounded)- Thai 3 pin plug TIS166-2549 (2006)