PEMANFAATAN KACA SEBAGAI BAHAN ISOLASIBAHAN LISTRIK

Oleh : PUTU RUSDI ARIAWAN NIM : 0804405050

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA 2010

KATA PENGANTAR

Puji syukur saya panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat rahmat-Nyalah saya dapat menyelesaikan laporan dengan judul : BAHAN ISOLASI KERAMIK tepat pada waktunya. Adapun tujuan dari penulisan ini adalah untuk memenuhi tugas mata kuliah Bahan Listrik pada Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana Tidak lupa saya mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Bapak Ir. I Ketut Wijaya yang telah membimbing saya dari awal perkuliahan semester ini sehingga saya dapat menyelesaikan laporan ini. Saya juga mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan laporan ini,. Saya mengakui bahwa laporan ini jauh dari sempurna mengingat terbatasnya kemampuan serta sulitnya mencari buku-buku yang dipakai sebagai acuan atau referensi. Untuk itu saya sangat mengharapkan kritik dan saran dari pembaca demi sempurnanya laporan ini. Akhir kata saya berharap semoga laporan ini dapat berguna bagi pembaca dan dapat memenuhi fungsinya.

Denpasar, Mei 2010

Penulis

PUTU RUSDI ARIAWAN

ii

DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL ........................................................................................... i KATA PENGANTAR ..................................................................................... ii DAFTAR ISI ................................................................................................... iii DAFTAR TABEL ........................................................................................... v ABSTRAKSI................................................................................................... vi BAB I PENDAHULUAN ................................................................................ 1 1.1 Latar Belakang ............................................................................... 2 1.2 Rumusan Masalah .......................................................................... 2 1.3 Tujuan Pembuatan .......................................................................... 2 1.4 Manfaat Pembuatan ........................................................................ 2 1.5 Ruang lingkup dan Batasan Masalah .............................................. 2 1.6 Sistematika Pembahasan................................................................. 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................... 4 2.1 Tinjauan Umum.............................................................................. 4 2.2 Tingkat Ketahanan Isolasi .............................................................. 4 2.3 Koordinasi Isolasi........................................................................... 6 2.4 Penggunaan Bahan Isolasi Mineral ................................................ 6 BAB III METODELOGI PENULISAN ........................................................... 9 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ......................................................... 9 3.2 Sumber Data................................................................................... 9 3.3 Jenis Data ....................................................................................... 9 BAB IV PEMBAHASAN................................................................................ 10 4.1 Pengertian Isolasi ........................................................................... 10 4.2 Bahan Isolasi Kaca ......................................................................... 10 4.3 Pabrikasi dan peningkatan kualitas ................................................. 13

PUTU RUSDI ARIAWAN

iii

4.4 Jenis-jenis kaca silika ..................................................................... 14 4.5 Pemakaian kaca pada bidang keteknikan ........................................ 16 BAB V PENUTUP .......................................................................................... 18 5.1 Simpulan ........................................................................................ 18 5.2 Saran .............................................................................................. 18 DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 19

PUTU RUSDI ARIAWAN

iv

DAFTAR TABEL2.1 Tabel BIL Untuk Beberapa Kelas Referensi 1 ............................................ 5 2.2 Tabel Klasifikasi Bahan Isolasi ................................................................. 8

PUTU RUSDI ARIAWAN

v

ABSTRAKSI

Bahan-bahan listrik sangat banyak jenisnya pada pabrikasi peralatan listrik. Untuk itu, sangat diperlukan pengetahuan tentang bahan-bahan listrik bagi seorang ahli listrik, baik yang berkecimpung dalam bidang industri listrik maupun yang berkecimpung dalam bidang jasa kelistrikan. Intinya seorang yang berkecimpung dengan listrik harus mempunyai banyak pengetahuan tentang bahan-bahan listrik. Bahan isolasi adalah bahan yang digunakan untuk mengamankan bagian yang aktif pada peralatan listrik, untuk meminimalisir arus bocor, yang tentunya sangat tidak diharapkan pada bidang kelistrikan. Salah satu bahan isolasi adalah kaca. Kaca sebenarnya tergolong mineral, tetapi penggunaannya tidak pada bentuk dan keadaan alaminya melainkan harus diproses terlebih dahulu dengan cara pemanasan (pembakaran), pengerasan, dan pelumeran. Kaca biasanya terbentuk apabila bahan cair yang didinginkan dengat cepat tidak membentuk suatu kristal, dengan demikian tidak memberikan cukup masa untuk kristal tersebut terbentuk. Kaca merupakan bahan yang terbentuk apabila bahan cair tidak berkristal disejukkan dengan cepat, dengan itu tidak memberikan cukup masa untuk jaringan kristal bisa terbentuk. Kaca adalah substansi yang dibuat dengan pendinginan bahan–bahan yang dilelehkan, tidak berbentuk kristal tetapi tetap pada kondisi berongga. Kaca pada umumnya terdiri dari campuran silikat dan beberapa senyawa seperti borat dan pospat.

PUTU RUSDI ARIAWAN

vi

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah Bahan-bahan listrik sangat banyak jenisnya pada pabrikasi peralatan listrik. Untuk itu, sangat diperlukan pengetahuan tentang bahan-bahan listrik bagi seorang ahli listrik, baik yang berkecimpung dalam bidang industri listrik maupun yang berkecimpung dalam bidang jasa kelistrikan. Intinya seorang yang berkecimpung dengan listrik harus mempunyai banyak pengetahuan tentang bahan-bahan listrik, karena peralatan listrik digunakan oleh hampir semua lapisan masyarakat, termasuk orang yang tidak begitu paham tentang kelistrikan. Pemilihan bahan listrik yang tepat akan sangat berpengaruh pada keselamatan peralatan maupun pemakainya. Pada umumnya isolasi digunakan untuk mengamankan bagian yang aktif pada peralatan listrik, untuk meminimalisir arus bocor, yang tentunya sangat tidak diharapkan pada bidang kelistrikan. Salah satu bahan isolasi adalah kaca. Kaca sebenarnya tergolong mineral, tetapi penggunaannya tidak pada bentuk dan keadaan alaminya melainkan harus diproses terlebih dahulu dengan cara pemanasan (pembakaran), pengerasan, dan pelumeran. Kaca biasanya terbentuk apabila bahan cair yang didinginkan dengat cepat tidak membentuk suatu kristal, dengan demikian tidak memberikan cukup masa untuk kristal tersebut terbentuk. Isolasi sangat diperlukan untuk memisahkan dua atau lebih penghantar listrik yang bertegangan sehingga antara penghantar-penghantar tersebut tidak terjadi lompatan listrik atau percikan. Bahan isolasi akan mengalami pelepasan muatan yang merupakan bentuk kegagalan listrik apabila tegangan yang diterapkan melampaui kekuatan isolasinya. Kegagalan yang terjadi pada saat peralatan sedang beroperasi bisa menyebabkan kerusakan alat sehingga kontinuitas sistem terganggu. Isolasi listrik pada sistem transmisi tenaga listrik

PUTU RUSDI ARIAWAN

1

dalam mengisolasi atau mengamankan konduktor dari tegangan membutuhkan suatu koordinasi isolasi. Koordinasi isolasi didalam teknik tegangan tinggi mempunyai tujuan untuk perlindungan terhadap peralatan dan penghematan. Cara yang efisien ditempuh adalah dengan memilih bahan isolasi yang cocok digunakan pada suatu peralatan tegangan tinggi dengan memperhitungkan keandalan dan kesederhanaan dari bahan isolasi.

1.2 Rumusan Masalah Dari latar belakang di atas dapat dirumuskan masalahnya, antara lain : Bagaimana karakteristik, proses pembuatan, dan pemanfaatan kaca sebagai bahan isolasi. 1.3 Tujuan Pembuatan Adapun tujuan dari penulisan paper ini adalah untuk mengetahui fungsi dari kaca serta aplikasinya sebagai bahan isolasi. 1.4 Manfaat Pembuatan Manfaat dari pembuatan laporan ini adalah diharapkan dapat digunakan sebagai acuan ataupun menjadi pertimbangan bagi industri kelistrikan di dalam merencanakan pemakaian kaca sebagai bahan isolasi dan juga bagi mahasiswa untuk menambah pengetahuan dan wawasan tentang pemanfaaatan bahan isolasi kaca. 1.5 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah Melihat luasnya permasalahan dalam penyusunan paper ini, maka perlu dibatasi permasalahannya pada masalah pembuatan, pemanfaatan dan karakteristik kaca sebagai bahan isolasi.

PUTU RUSDI ARIAWAN

2

1.6 Sistematika Pembahasan Adapun sistematika pembahasan yang digunakan dalam penulisan paper ini adalah : BAB I : PENDAHULUAN Dalam bab ini menguraikan latar belakang mengenai bahan isolasi kaca, rumusan masalah mengenai bagaimana pemanfaatan kaca sebagai bahan isolasi, tujuan pembuatan, manfaat pembuatan, batasan masalah serta sistematika pembahasan. BAB II : TINJAUAN PUSTAKA Dalam bab ini memaparkan karakteristik bahan isolasi secara umum dalam bidang keteknikan. BAB III : METODE PEMBUATAN Dalam bab ini diuraikan tempat dan waktu penelitian, sumber data dan jenis data. BAB IV : PEMBAHASAN Dalam bab ini membahas tentang bahan isolasi kaca. BAB V : PENUTUP Dalam bab ini berisi simpulan dari pembuatan makalah yang sudah dilakukan, dan saran untuk pembaca mengenai hasil pembuatan makalah tersebut.

PUTU RUSDI ARIAWAN

3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Tinjauan Umum Isolasi merupakan suatu peralatan yang digunakan sebagai pembatas dan pengaman pada peralatan listrik yang mempunyai kekuatan listrik yang cukup untuk menjamin sistem keselamatan yang diperlukan pada saat peralatan listrik tersebut beroperasi maupun tidak beroperasi. Bahan isolasi digunakan untuk memisahkan bagian-bagian yang bertegangan atau bagian-bagian yang aktif. Untuk itu sifat kelistrikannya memegang peran yang sangat penting. Namun, sifat mekanis, termal, ketahanan terhadap bahan kimia, serta sifat-sifat lainnya juga perlu diperhatikan. Untuk itu bahan isolasi yang digunakan dalam teknik tegangan tinggi dibedakan menjadi : bahan isolasi gas, bahan isolasi padat, bahan isolasi cair. Pada dasarnya suatu bagian yang aktif dari peralatan listrik harus diisolasi sehingga mempunyai sistem keamanan dan kenyamanan. Bahan isolasi mineral (padat) didasarkan pada kemampuan bahan untuk bekerja pada suhu dan kondisi tertentu. Bahan isolasi padat meliputi bahan-bahan isolasi berserat, plastik, mika, kaca, dan porselin. Dalam pembahasan laporan ini lebih ditekankan pada salah satu jenis bahan isolasi padat yaitu kaca. 2.2 Tingkat Ketahanan Isolasi (Basic Impuls Insulation Level/BIL) Basic Impuls Insulation Level/BIL adalah suatu referensi level yang dinyatakan dalam impuls crest voltage dengan standar bentuk gelombang dari 1,5 mikro sekon (di USA), sehingga isolasi dari peralatan-peralatan listrik harus mempunyai karakteristik ketahanan lebih tinggi atau sama dengan nilai BIL-nya.

PUTU RUSDI ARIAWAN

4

Pemikiran tentang tingkat isolasi suatu sistem tenaga listrik pertama-tama adalah penyusunan suatu level umum isolasi pada atau di atas level tertentu, dimana hal ini akan membatasi persoalan pada tiga kebutuhan yang fundamental, yaitu : 1. Pemilihan Level Isolasi yang sesuai. 2. Jaminan bahwa break down dan flash over dari semua peralatan yang di isolasi / isolator akan sama atau melebihi level yang telah dipilih. 3. Penggunaan dan ekonomis. Suatu isolasi peralatan harus disesuaikan dengan tingkat ketahanan impuls sebesar tidak kurang dari BIL. Dengan sendirinya peralatan harus mampu terhadap tegangan spesifikasi baik impuls positif maupun negatif.Tabel 2.1 Tabel BIL untuk beberapa kelas referensi

peralatan

pengaman

yang

akan

memberikan

suatu

perlindungan pada peralatan-peralatan sistem tenaga listrik dengan baik

Kelas referensi ( KV ) 1,2 1,8 12 23 34,5 46 69 92 115 138 161 180 196 230 BIL ( KV ) 30 75 95 150 200 250 350 450 550 650 750 825 900 1050 80%BIL ( KV ) 24 60 76 120 160 200 280 360 440 520 600 660 720 840

PUTU RUSDI ARIAWAN

5

260 287 345

1175 1300 1550

940 1040 1240

2.3 Koordinasi Isolasi Koordinasi isolasi dapat didefinisikan sebagai korelasi antara daya isolasi alat-alat dan sirkuit listrik disatu pihak, dan karakteristik alat-alat pelindungnya di lain pihak, sehingga isolasi tersebut lebih. Koordinasi isolasi dilakukan dengan menentukan kesesuaian yang diperlukan antara daya isolasi alat-alat listrik dan karakteristik alat-alat pelindung terhadap tegangan lebih, yang masing-masing ditentukan oleh tingkat ketahanan impuls dan tingkat perlindungan impulsnya.koordinasi isolasi mempunyai tujuan untuk perlindungan terhadap peralatan dan penghematan. Beberapa sistem yang perlu diperhatikan dalam koordinasi isolasi adalah: 1 Penentuan sifat gangguan 2 Penentuan daya isolasi petralatan seperti: isolator, bushing, dan trafo. 3 Penentuan tegangan impuls standart. 4 Karakteristik alat-alat pelindung seperti CB, Arrester. 5 Penentuan tingkat isolasi impuls dasar ( BIL ) yang disingkat Basic Impuls Insulation Level. BIL ini merupakan suatu besar tegangan yang masih mampu ditahan oleh peralatan listrik, atau kemampuan peralatan listrik menahan tegangan maksimum pada saat terjadi tegangan lebih. 2.4 Penggunaan Bahan Isolasi Mineral Bahan-bahan isolasi mineral memiliki peran dan penggunaan yang cukup besar pada teknik listrik. Bahan isolasi yang akan dibahas dalam laporan ini adalah kaca, yang merupakan salah satu contoh bahan isolasi mineral. Akan tetapi, kaca memiliki sedikit perbedaan dengan bahan isolasi mineral yang lainnya. Bahan isolasi mineral lain, seperti mika atau mikanit digunakan sebagai terlindung dari bahaya-bahaya tegangan

PUTU RUSDI ARIAWAN

6

isolasi pada ikatan kimia atau keadaan alaminya tanpa mengalami proses kimia atau termal sebelumnya, sedangkan penggunaan kaca tidak pada bentuk atau keadaan alaminya, melainkan harus diproses terlebih dahulu dengan pemanasan (pembakaran), pengerasan, dan pelumeran. Itulah sebabnya mengapa kaca dikatakan sedikit berbeda dengan bahan isolasi mineral lainnya. Kaca adalah substansi yang dibuat dengan pendinginan bahan–bahan yang dilelehkan, tidak berbentuk kristal tetapi tetap pada kondisi berongga. Kaca pada umumnya terdiri dari campuran silikat dan beberapa senyawa antara lain : borat, pospat. Kaca dibuat dengan cara melelehkan beberapa senyawa silikat (pasir), alkali (Na dan K) dengan bahan lain (kapur, oksida timah hitam). Karena itu sifat dari kaca tergantung dari komposisi bahan–bahan pembentuknya. Massa jenis kaca berkisar antara 2 hingga 8,1 g/cm3, kekuatan tekannya 6000 hingga 21000 kg/cm2, kekutan tariknya 1 hingga 300 kg/cm2. Karena kekuatan tariknya relatif kecil, maka kaca adalah bahan yang regas. Walaupun kaca adalah substansi berongga, tetapi tidak mempunyai titik leleh yang tegas, karena pelelehannya adalah perlahan-lahan ketika suhu pemanasan dinaikkan. Titik pelembekan kaca berkisar antara 500 hingga 17000 C. Makin sedikit kandungan SiO2 makin rendah titik pelembekan kaca. Demikian pula halnya dengan muai panjang (α) ny, mkin bnyk kdr SiO2 yng dikndungny kn mkin kecil α ny. Mui pnjng untuk kc berkisr ntr 5,5. 10-7 hingg 150. 10-7 per derjt celcius. Kc merupkn bhn kut, thn pns, kers, dn secr biologi merupkn bhn yng tidk ktif, yng dpt dibentuk menjdi permukn yng thn dn licin. Ciri-ciri ini menjdikn kc sebgi bhn yng sngt bergun. Komponen utm kc ilh silik. Silik ilh glin yng mengndungi silikon dioksid. Nm IUPAC silikon dioksid ilh silikon(IV) oksid. Wujud silik wlny dlh psir, yitu psir silik. Kc merupkn substnsi kimi yng serup dengn kurs. Silik mempunyi titik lebur sekitr 2000 derjt celsius. Du komponen penting dlm pembutn kc yng bik dlh mencmpurkn sod (sodium krbont N2CO3), tu potsy dengn klium krbont, yng dpt menurunkn titik lebur kc menjdi sekitr 1000 derjt celsius. Bhn sod

PUTU RUSDI ARIAWAN

7

menjdikn kc lrut, sedngkn kpur (klsium oksid, CO) dlh bhn yng menyebbkn kc sukr lrut. Kc merupkn bhn yng terbentuk pbil bhn cir tidk berkristl disejukkn dengn cept, dengn itu tidk memberikn cukup ms untuk jringn kristl bis terbentuk.

Tbel 2.2 Klsifiksi bhn isolsi

Kels Y A

Bhn Ktun, suter lm, wolsintesis, ryon, sert polimid, kerts, prespn, kyu, polikrilt, polietilen, polivinil, kret. Bhn kels Y yng diimpregnsi dengn vernis, spl, minyk trfo. Emil yng dicmpur dengn vernis dn polimid.

Suhu kerj mks. 90 oC 105 oC

E

Emil kwt yng terbut dri: polivinil forml, poli urethn dn dmr, bubuk plstik, bhn selulos pengisi pertinks, tekstolit, trisett, polietilen tereftlt.

120 oC

B

Bhn norgnik (mik, fibergls, sbes) bitumen, bkelit, poli monochloro tri fluor etilen, poli etilen tereftlt, poli krbont, sirlk.

130 oC

F

Bhn-bhn norgnik yng diimpregnsi tu direkt dengn dengn epoksi, poliurethn, tu vernis dengn kethnn pns yng tinggi.

155 oC

H

Mik, fibergls, dn sbes yng diimpregnsi dengn silikon tnp cmpurn bhn bersert, kret silikon, emil kwt polimid murni.

180 oC

C

Bhn-bhn norgnik tnp diimpregnsi tu diikt dengn substnsi orgnik yitu: mik, miknit thn pns, mikleks, gels,kermik, teflon(politetr fluoroetilen) dlh stu-stuny substnsi orgnik.

Di ts 180 oC

PUTU RUSDI ARIAWAN

8

BAB III METODELOGI PENULISAN

3.1 Tempt dn Wktu Penulisn Pembutn tugs ini dilkukn di perumhn Jln Gndpur No. 25 A Denpsr pd buln Mei 2007. 3.2 Sumber Dt Dt diperoleh mellui litertur-litertur yng berup konsep dn pliksi dri bhn isolsi pdt (bersert) yng dikrng oleh Drs.Muhimin, Drs Sumnto, MA, Abduh Symsir , sert sumber online (Internet).

3.3 Jenis Dt Dt yng digunkn dlm mengnlisis dlh dt sekunder yng bersl dri kjin pustk dengn dt-dt sebgi berikut : Bhn-bhn listrik untuk Politeknik Oleh : Drs.Muhimin Pengethun bhn untuk mesin dn listrik Oleh :Drs. Sumnto, MA Teori Keggln Isolsi Oleh : Abduh Symsir Medi internet - Mryti Doloksribu : pembutn kermik porselin sebgi bhn isoltor Listrik dn krkteristikny, 2005 USU Repository @ 2006 - Http://www.ugm.c.id/index.php?pge=rilis&rtikel=120 - Http;//www. wikipedi.org/wiki.com

PUTU RUSDI ARIAWAN

9

BAB IV PEMBAHASAN

4.1 Pengertin Isolsi Isolsi merupkn sutu perltn yng digunkn sebgi pembts dn pengmn pd perltn listrik yng mempunyi kekutn listrik yng cukup untuk menjmin Sistem keselmtn yng diperlukn pd st perltn listrik tersebut beropersi mupun tidk beropersi. Bhn isolsi yng digunkn dlm teknik tegngn tinggi dibedkn menjdi : bhn isolsi gs, bhn isolsi pdt, bhn isolsi cir. 4.2 Bhn Isolsi Kc Kc merupkn bhn yng terbentuk pbil bhn cir tidk berkristl disejukkn dengn cept, dengn itu tidk memberikn cukup ms untuk jringn kristl bis terbentuk. Kc merupkn bhn kut, thn pns, kers, dn secr biologi merupkn bhn yng tidk ktif, yng dpt dibentuk menjdi permukn yng thn dn licin. Ciri-ciri ini menjdikn kc sebgi bhn yng sngt bergun. Komponen utm kc ilh silik. Silik ilh glin yng mengndungi silikon dioksid. Nm IUPAC silikon dioksid ilh silikon(IV) oksid. Wujud silik wlny dlh psir, yitu psir silik. Kc merupkn substnsi kimi yng serup dengn kurs. Silik mempunyi titik lebur sekitr 2000 derjt celsius. Du komponen penting dlm pembutn kc yng bik dlh mencmpurkn sod (sodium krbont N2CO3), tu potsy dengn klium krbont, yng dpt menurunkn titik lebur kc menjdi sekitr 1000 derjt celsius. Bhn sod menjdikn kc lrut, sedngkn kpur (klsium oksid, CO) dlh bhn yng menyebbkn kc sukr lrut. Silikon(IV) oksid ilh molekul kovlen rkss. Oleh kren itu, silikon (IV) oksid dpt digunkn untuk mengtsi setip iktn kovlen ntr tom

PUTU RUSDI ARIAWAN

10

dlm struktur rkss. Mk, silikon(IV) oksid mempunyi titik lebur yng sngt tinggi, yitu 1710 derjt Celcius. Pd silikon(IV) oksid, setip tom silikon diikt secr kovlen kepd 4 tom oksigen dlm bentuk tetrhedron dengn sudut ntr iktn 109.5 . Unit itu diulngi secr tidk terhingg dengn tip tom oksigen terikt pd 2 tom silikon untuk membentuk molekul kovlen rkss seperti struktur berlin. Kc dlh substnsi yng dibut dengn pendinginn bhn–bhn yng dilelehkn, tidk berbentuk kristl tetpi tetp pd kondisi berongg. Kc pd umumny terdiri dri cmpurn silikt dn beberp senyw ntr lin : bort, pospt. Kc dibut dengn cr melelehkn beberp senyw silikt (psir), lkli (N dn K) dengn bhn lin (kpur, oksid timh hitm). Kren itu sift dri kc tergntung dri komposisi bhn–bhn pembentukny. Mss jenis kc berkisr ntr 2 hingg 8,1 g/cm3, kekutn teknny 6000 hingg 21000 kg/cm2, kekutn trikny 1 hingg 300 kg/cm2. Kren kekutn trikny reltife kecil, mk kc dlh bhn yng regs. Wlupun kc dlh substnsi berongg, tetpi tidk mempunyi titik leleh yng tegs, mksudny, ketik kc diberikn suhu = Q, kc tidk kn bis lngsung meleleh pd suhu tersebut, pelelehn kc berlngsung secr perlhnlhn ketik suhu muli dinikkn, mk dri itu kc diktkn tidk memiliki titik leleh yng tegs. Titik pelembekn kc berkisr ntr 500 hingg 17000 C. Mkin sedikit kndungn SiO2 mkin rendh titik pelembekn kc. Demikin pul hlny dengn mui pnjng (α) ny, mkin bnyk kdr SiO2 yng dikndungny kn mkin kecil α ny. Mui pnjng untuk kc berkisr ntr 5,5. 10-7 hingg 150. 10-7 meter per derjt celcius. Nili dri ngk mui pnjng dlh sngt penting bgi sutu kc dlm hubungnny dengn kemmpun kc menhn perubhn suhu. Pirnti dri kc yng dipnskn tu didinginkn secr tibtib kn meregng. Hl ini disebbkn distribusi suhu yng tidk mert pd lpisn lurny dn kedn tersebut menyebbkn pirnti retk. Jik kekutn trik pirnti kc lebih rendh dri kekutn teknny, mk pendinginn yng

PUTU RUSDI ARIAWAN

11

menddk pd permuknny kn lebih memungkinkn terjdiny keretkn dibndingkn dengn pemnsn yng tib-tib. Kc silik jenis jenis Red-Hot kn lebih mn dlm hl pendingn tu pemnsn tib-tib kren kc jenis ini mempunyi α yng sngt rendh. Pd kc yng tipis, jik diberikn pns menddk, pns tersebut kn menyebr mert ke semu molekulny, sehingg pemuin setip molekul menjdi mert. sedngkn untuk kc yng tebl, pns yng diterim tidk bis terserp mert ke semu molekulny, sehingg pemuin tip molekul tidk mert(molekul yng terken suhu lebih tinggi kn memui lebih cept, begitu pul seblikny).Sehingg pirnti kc yng dindingny tipis, kethnnny terhdp perubhn pns menddk lebih bik dibndingkn dengn pirnti kc yng dindingny tebl. Kc yng digunkn untuk sutu perngkt dn pd perngkt tersebut terdpt jug logm, mislny : lmpu pijr dn tbung sinr ktode mk nili α ny hrus disesuikn, yitu hrus rendh kren sellu bekerj pd suhu yng cukup tinggi. Dengn demikin mk tidk terjdi keretkn di bgin kcny pd wktu perngkt tersebut digunkn. Kemmpun lrut kc terhdp bhn lin kn bertmbh sesui dengn kenikkn suhuny. Kc yng mempunyi kekutn hidrolitik rendh kethnn permuknny pd medi yng lembb dlh kecil. Kc silik mempunyi kethnn hidrolitik pling tinggi. Kekutn hidrolitik kn sngt berkurng jik kc diberi lkli. Pd kenytnny kc silik dlh tidk pek terhdp sm keculi sm fluorid. Pd pbriksi kc, sm fluorid digunkn untuk membut kc embun. Pd umumny kc tidk stbil terhdp pengruh lkli. Sift-sift elektris dri kc dipengruhi oleh komposisi dri kc itu sendiri. Kc yng digunkn untuk teknik listrik pd suhu norml diperlukn syrt-syrt ntr lin : resitifits berkisr ntr 108 hingg 1017 Ω-cm, permitivitas relatif єr berkisar antara 3,8 hingga 16,2, kerugian sudut dielektriknya 0,003 hingga0.01, tegangan break-down 25 hingga 50 kV/mm. Kaca silika mempunyai sifat kelistrikan yang paling baik. Pada suhu kamar besarnya resitivitas adalah 107 Ω-cm, єr 3,8 dan sudut dielektriknya pada 1

PUTU RUSDI ARIAAN

12

MHz adalah 0,0003. Jika kaca silika ditambahkan natrium atau kalium, maka resitivitasnya akan turun, sudut kerugian dielektriknya (tanδ) naik seikit. Sering kali oksia logam alkali itambahkan paa pembuatan kaca engan maksu agar sifat-sifat kaca menjai lebih baik. Oksia-oksia tersebut imasukkan ke alam kaca sebagai pemurnian bahan-bahan mentah. Keberaaan natrium alam kaca aalah lebih tiak menguntungkan ari kalium. Karena ion Na aalah sangat kecil ukurannya an sangat muah bergerak i alam mean listrik. Itulah sebabnya mengapa Na apat menambah konuktivitas kaca. Kaca yang menganung oksia-oksia 2 logam alkali yang berbea imungkinkan mempunyai sifat isolasi yang lebih tinggi ibaningkan jika kuantitas oksianya hanya menganung 1 bagian ari kuantitas oksia 2 logam (efek netralisasi atau polialkalin). Kemampuan isolasi kaca juga apat lebih baik jika itambah PbO atau BaO, karena ion Pb an Ba memiliki massa yang relatif tinggi, an jika iberi muatan, ion-ion ini akan sulit bergerak, sehingga resitivitas ari kaca ini tetap terjaga.

4.3 Pabrikasi an peningkatan kualitas Kaca ibuat engan cara meninginkan secara cepat beberapa bahan yang ilelehkan atau kristalisasi. Proses tersebut inamakan evritrivikasi. Peninginan yang cepat tersebut iikuti engan naiknya kekentalan substansi atau pembentukan keaaan kristal. Pabrikasi kaca iawali engan pemotongan, penghalusan an mencampur bahan-bahan mentah antara lain ; pasir silika(SiO2), soa(Na2CO3), kapur (CaCO3), Kalsium magnesium karbonat(CaCO3.MgCO2), borak(NaB4O7), asam borik(H3BO3), minium(Pb3O4), tanah kaolin, an felspar. Semua bahan tersebut ifusikan. Kaca apat ilelehkan alam suatu waah yang kapasitasnya apat mencapai 2 ton bahan mentah. Setelah bahan-bahan tersebut meleleh (bahanbahan yang muah menguap akan hilang engan senirinya) maka akan terjai reaksi antara komponen-komponen pembentuknya. Kaca yang masih alam

PUTU RUSDI ARIAWAN

13

keaaan lunak ini isebut metal. Metal ini selanjutnya ihaluskan kembali alam suatu tangki khusus. Dari tangki ini kaca kemuian iambil untuk ibentuk. Karena kaca kental aalah kenyal, maka sangat muah ibentuk yaitu engan peniupan (misalnya untuk bola lampu, piranti gelas reaksi), penarikan (misalnya tatakan gelas, pipa, an tabung), atau engan penekanan an pencetakan. Kaca yang masih panas apat isoler engan baik satu sama lain seperti halnya logam. Umumnya kaca iprouksi alam bentuk atar seperti kaca jenela, an bentuk kemasan seperti botol an bola lampu. Setelah proses pembentukan, kaca harus iinginkan kembali secara perlahan-lahan alam sistem anealing, biasanya ilakukan alam suatu oven panjang yang isebut lehr. Peninginan perlahan-lahan ini sangat penting ilakukan, tujuannya aalah untuk mengurangi regangan thermal alam. Regangan ini kemungkinan akan menyebabkan retaknya kaca paa saat proses peninginan. Kaca ingin apat irekayasa yaitu engan pemotongan menggunakan intan pemotong, pembubutan, perataan, atau pengeboran (mata bornya aalah logam yang ekstra keras seperti pobeit atau engan bor perunggu yang menggunakan berbagai abrasip), kaca juga apat ipoles.

4.4 Jenis-jenis kaca silika Seperti telah ijelaskan sebelumnya, kaca silika mempunyai sifat isolasi yang tinggi, ketahanan terhaap panas yang tinggi, an kuat terhaap pengaruh hirolitik. Pabrikasi piranti kaca silika menggunakan apru tinggi khusus. Terapat 2 macam kaca silika yaitu : kaca silika bening an kaca silika tiak bening tetapi tembus cahaya (translucent). Kaca silika bening mempunyai sifat yang lebih baik aripaa kaca silika tiak bening. Paa kaca silika yang tiak bening terapat gelembung-gelembung uara i alamnya. Hal ini apat imaklumi, karena proses pembuatan kaca silika bening lebih sulit aripaa kaca silika tiak bening. Jika kristal kuarsa alam jumlah besar iperlukan, bisa

PUTU RUSDI ARIAWAN

14

igunakan pasir kuarsa biasa (pasir kali). Massa jenis kaca kuarsa aalah 2,2 g/cm3. Kebanyakan kaca silika yang igunakan i alam keteknikan mempunyai berbagai substansi yang itambahkan ke SiO2, sehingga membuatnya lebih muah irekayasa, tetapi titik fusinya menjai lebih renah. Kaca-silika i alam keteknikan iklasifikasikan menjai 3 kelompok yaitu : 1. Kaca alkali tanpa oksia berat. Kaca ini mempunyai titik lebur yang agak renah. Pemakaiannya antara lain untuk : botol, kaca jenela 2. Kaca alkali yang menganung oksia berat Kaca ini mempunyai sifat kelistrikan yang tinggi ibaningkan engan kaca alkali kelompok 1. Kaca flint itambah engan PbO atau kaca crown itambah engan BaO igunakan sebagai kaca optik. Kaca khusus untuk bahan ielektrik kapasitoraalah kaca flint yang isebut minos. Di antara kaca-kaca crown terapat jenis yang isebut pireks. Pireks mempunyai koefisien thermal 33. 10-7 per oC an mampu menahan perubahan suhu yang menaak. 3. Kaca non alkali Penggunaan kaca ini aalah sebagai kaca optik an bahan isolasi listrik. Beberapa jenis kaca ari kelompok ini mempunyai titik pelunakan yang sangat tinggi.

PUTU RUSDI ARIAWAN

15

4.5 Pemakaian kaca paa biang keteknikan Pemakaian kaca paa biang keteknikan antara lain : a. Pembuatan bola lampu, tabung elektronik, penyangga filamen Titik pelunakan kaca ini tiak terlalu tinggi, muai panjangnya henaknya ibuat menekati muai panjang logam maupun pauannya yang isangga. Logam imaksu aalah : wolfram, molibenum b. Untuk bahan ielektrik paa kapasitor Minos aalah salah stu jenis kacapermeabilitas relatif tinggi yaitu 7,5, suut kerugian ielektrik (tan δ) kecil paa frekuensi 1MHz, suhu 20oC, tan δ = 0.0009 paa frekuensi 1MHz, suhu 200oC, tan δ = 0,0012. Kaca minos mempunyai α = 8,2 . 107 per oC. mss jenis 3,6 g/cm3. c. Untuk membut berbgi isoltor Mislny : isoltor penyngg, isoltor nten, isoltor len, dn isoltor bushing. Untuk penggunn ini, selin sift kelistrikn yng bik jug dituntut mempunyi kekutn meknis yng tinggi, thn terhdp perubhn suhuyng menddk, dn thn terhdp pengruh kimi. Jenis kc yng digunkn untuk keperlun ini ntr lin : kc silik, pireks klium-ntrium. d. Pelpisn logm Slh stu jenis kc dlh enmel (bukn enmel vernis). Enmel dlm hl ini dpt digunkn untuk pelpisn logm tu bend lin sejenisny, mislny : dudukn lmpu, reflektor, brng-brng dekortif ; yng tujunny untuk mendptkn permukn yng lebih bgus. Enmel jug dpt digunkn sebgi isolsi listrik yitu untuk melpisi resistor tbung (kwt yng dililitkn pd tbung tersebut dlh resistor ntr lin : nikrom, konstntn). Dlm hl ini enmel dileburkn dn kemudin tbung kermik yng sudh dililiti kwt tersebut dicelupkn sehingg sel-sel di ntr lilitn diisi enmel. Tujunny di smping untuk

PUTU RUSDI ARIAWAN

16

mengisolsi lilitn, jug melindungi lilitn terhdp up, debu, dn oksidsi udrpd suhu kerj yng tinggi. Enmel dipbriksi dengn meleburkn komponen-komponenny yng hlus, kemudin ditungkn sedikit demi sedikit dlm kedn meleleh ke dlm ir yng dingin hingg membentuk seperti bol, selnjutny dihluskn menjdi bubuk. Pemkin enmel untuk pelpisn dpt dilkukn dengn cr kering mupun bsh. Pd pelpisn kering, perngkt yng kn dilpisi dipnsi hingg suhu tertentu kemudin dimsukkn ke dlm bubuk enmel. Dengn demikin mk bubuk di sekelilingny kn meleleh dn melpisi perngkt tersebut. Proses ini diulng berkli-kli hingg diperoleh ketebln lpisn yng diinginkn. Pd pelpisn bsh, mul-mul enmel diduk dengn ir sehingg menjdi bubur enmel yng digunkn untuk melpisi perngkt yng dimksud. Selnjutny perngkt yng sudh dilpis tersebut dikeringkn, llu dipnskn dengn oven sehingg enmel meleleh dn dengn demikin melpisi perngkt. Untuk keperlun pelpisn ini, koefisien mui pnjng enmel hrus diushkn sm dengn mui pnjng perngkt yng dilpisi. Komponen elmen untuk pelpisn resistor tbung(kc boron-timh hitm dengn mngn peroksid) dlh sngt sederhn yitu : 27% PbO, 70% H3BO3 dn 3% MnO2. Titik lebur enmel 600oC. Enmel kn hilng wrnny dn sebgin kn melrut jik direndm dlm ir dlm wktu yng lm. Untuk menmbh kethnn enmel terhdp ir dn pns bisny ditmbhkn psir kurs. Sedngkn Untuk menmbhkn kemmpun lektny enmel yng digunkn untuk melpis bj tu besi tulng, ditmbh Ni dn Co.

PUTU RUSDI ARIAWAN

17

BAB V PENUTUP

5.1 Simpuln Dri pembhsn di ts dpt ditrik kesimpuln yitu: 1. Bhn isolsi kc dpt digunkn dlm berbgi keperlun isolsi listrik. 2. Kc sngt cocok dn mn dlm penggunnny kren krkteristikny kn thn terhdp pns 5.2 Srn Adpun srn yng dpt diberikn dri pembhsn dits ntr lin: 1. Diperlukn studi nlis pengruh lm pd bhn isolsi kc, porselin, dn sitol, dn pengruhny terhdp rus listrik. 2. Setip penggun dri bhn isolsi (minerl) hrus mempunyi pengethun krkteristik bhn dn pengethun kn pemkiny.

PUTU RUSDI ARIAWAN

18

DAFTAR PUSTAKA

1. Bhn-Bhn Listrik Untuk Politeknik, PT Prdny Prmit, 1993, Drs. Muhimin. 2. Pengethun Bhn Untuk Mesin Dn Listrik, Andi Offset Yogykrt, 1944, Drs. Sumnto, MA. 3. Teori keggln isolsi, Universits Triskti, 2003, Abduh Symsir. 4. Http://www.ugm.c.id/index.php?pge=rilis&rtikel=120 5. Http;//www. wikipedi.org/wiki.com

PUTU RUSDI ARIAWAN

19

BIODATA PENULIS

Nm TTL Agm

: Putu Rusdi Ariwn : Denpsr. 19 April 1990 : Hindu

Mhsisw Teknik Elektro Unv. Udyn Emil : turusdi.info@gmil.com www.fcebook.com/turusdi

PUTU RUSDI ARIAWAN

20