soal-soal tegangan tinggi
DESCRIPTION
contoh soalTRANSCRIPT
-
5/23/2018 Soal-soal Tegangan Tinggi
1/16
SOAL-SOAL TEGANGAN TINGGI Gregorius Alvin Tanthio Purnomo
18010062
MODUL 1PEMBANGKITAN TEGANGAN TINGGI SEARAH
1. Apa kegunaan dari tegangan tinggi searah?Jawab:
Tegangan tinggi searah digunakan untuk pengujian dan penelitian susunan insulator
dengan kapasitansi fungsi seperti kabel dan kapasitor.
2. Sebutkan minimal 3 contoh pemanfaatan tegangan tinggi searah dalam kehidupan!Jawab:
1. instalasi elektrostatik (penyaring gas buang, peralatan pengecatan)2. peralatan kedokteran (alat rontgen)3. pada fisika inti (pemercepat muatan / akselerator).
3. Jelaskan secara singkat cara untuk membangkitkan tegangan tinggi searah danmempertinggi nilai tegangan searah!
Jawab:
Untuk membangkitkan tegangan tinggi searah digunakan metode menyearahkan tegangan
bolak balik dengan menggunakan suatu rangkaian semikonduktor dengan dioda
Selenium, Germanium, dan Silizium.Sementara itu, untuk mempertinggi nilai tegangan
searah digunakan suatu rangkaian pengganda tegangan searah.
4. Rangkaian paling sederhana untuk membangkitkan tegangan tinggi searah adalah denganmenggunakan penyearah setengah gelombang (half wave rectifier). Jelaskan secara jelas
mengenai penyearah tersebut! Bagaimana cara memperkecil ripple pada tegangan tinggi
searah?
Jawab:
RL adalah resistansi beban dan C adalah kapasitor untuk meratakan tegangan keluaran dc
-
5/23/2018 Soal-soal Tegangan Tinggi
2/16
SOAL-SOAL TEGANGAN TINGGI Gregorius Alvin Tanthio Purnomo
18010062
Jika kapsitor tidak terhubung tegangan terminal keluaran dc masih bergelombang.
Dengan adanya kapasitor akan meratakan tegangan keluaran sehingga hasil
tegangan keluaran mendekati tegangan dc murni.
Gambar a menunjukan rangkaian penyearah setengah gelombang. Gambar b menunjukan tegangan keluaran sebelum diberikan kapasitor
sebagai perata tegangan keluaran.
Gambar c menunjukan tegangan keluaran setelah diberikan kapasitorperata.
Tegangan output V tidak lagi konstan jika rangkaian dibebani, dalam satu periode
T = 1/f dari tegangan A.C tegangan muatan Q ditransfer ke beban RL yang dapatdirepresentasikan dalam persamaan
I adalah nilai rata rata dari tegangan output dc iL(t) dan V(t) yang diikuti dengan
ripple seperti gambar berikut
-
5/23/2018 Soal-soal Tegangan Tinggi
3/16
SOAL-SOAL TEGANGAN TINGGI Gregorius Alvin Tanthio Purnomo
18010062
Dengan demikian ripple dapat dikurangi dengan memperbesar kapasitas kapasitor
perata atau dengan mempertinggi frekuensi
5. Rangkaian kaskade Greinacher dikenal sebagai pengganti Cockroft-Walton danmerupakan metode yang digunakan untuk membangkitkan tegangan searah yang sangat
tinggi. Rangkaian pengganda Greinacher sebenarnya merupakan perluasan dari rangkaian
Cockroft-Walton. Gambarkan rangkaian kaskade Greinacher dan rangkaian Cockroft-
Walton!
Jawab:
- Rangkaian kaskade greinacher
-
5/23/2018 Soal-soal Tegangan Tinggi
4/16
SOAL-SOAL TEGANGAN TINGGI Gregorius Alvin Tanthio Purnomo
18010062
- Gambar rangkaian Cockroft-Walton -
-
5/23/2018 Soal-soal Tegangan Tinggi
5/16
SOAL-SOAL TEGANGAN TINGGI Gregorius Alvin Tanthio Purnomo
18010062
MODUL 2PEMBANGKITAN TEGANGAN TINGGI IMPULS
1. Apa itu tegangan tinggi impuls? Sebutkan jenis-jenis tegangan tinggi impuls dangambarkan bentuk tegangan tinggi impuls untuk setiap jenisnya!
Jawab:
Tegangan tinggi impuls merupakan pulsa tegangan tinggi dengan polaritas tunggal.
Terdapat tiga jenis tegangan impuls, yaitu:
Tegangan impuls petir Tegangan impuls surja hubung Tegangan impuls terpotong
Gambar:
- Bentuk Tegangan Impuls Petir, Surja Hubung, dan Terpotong
2. Sebutkan 4 parameter impuls petir! Jelaskan dengan gambar, keempat parameter tersebutdalam kurva parameter impuls petir!
Jawab:
Arus puncak Kecuraman Muatan Arus Energi (integral kuadrat arus)
Gambar:
-
5/23/2018 Soal-soal Tegangan Tinggi
6/16
SOAL-SOAL TEGANGAN TINGGI Gregorius Alvin Tanthio Purnomo
18010062
3. Gambarkan dalam kurva, parameter tegangan uji impuls petir standar! (menurut DieterKind 1993:34)
Jawab:
-
5/23/2018 Soal-soal Tegangan Tinggi
7/16
SOAL-SOAL TEGANGAN TINGGI Gregorius Alvin Tanthio Purnomo
18010062
4. Sebutkan 3 generator yang digunakan untuk membangkitkan tegangan tinggi impuls!Gambarkan rangkaian generator impuls RC!
Jawab:
Generator impuls RC Generator impuls RLC Generator Marx
Gambar:
5. Apa hal yang anda ketahui mengenai cara mengukur tegangan impuls menggunakan:a) Sela Bola
b) Cathode-Ray OscillographJawab:
a) Sela BolaSela bola sering digunakan untuk mengukur tegangan impuls. Sela bola harus
selalu ditera dengan tegangan percik 50% dari sela bola standar. Sela bola standar
adalah sela bola yang memenuhi syarat standar mengenai:
Kualitas Jarak sela Ukuran bola
Dalam keadaan udara tertentu, sela bola selalu mempunyai tegangan perciktertentu pula. Itulah sebabnya sela bola dapat dipakai sebagai alat ukur.
Bentuk kondisi bola elektroda
Syarat:
o Permukaannya licino Lengkungnya ratao Permukaan bola harus bebas debu, minyak,dllo Tahanan peredam dipasang seri dengan jarak minimum 2d
(d=diameter) dari bola diukur dari titik dimana terjadi
percikan.
-
5/23/2018 Soal-soal Tegangan Tinggi
8/16
SOAL-SOAL TEGANGAN TINGGI Gregorius Alvin Tanthio Purnomo
18010062
Tegangan uji ac =100 kW s/d 1000 kW
Tegangan uji impuls 500 W
b) Cathode-Ray OscillographDengan mengunakan Chatode-Ray Oscillograph (CRO) kita dapat :
Tegangan puncak
Bentuk gelombang
Ketidak normalan bentuk impuls (menggambarkan kerusakan alat uji)
CRO hanya bisa mengukur tegangan rendah saja, jadi untuk mengukur tegangan
tinggi diperlukan pembagi tegangan (baik resistor atau kapasitor)
-
5/23/2018 Soal-soal Tegangan Tinggi
9/16
SOAL-SOAL TEGANGAN TINGGI Gregorius Alvin Tanthio Purnomo
18010062
MODUL 3DISTRIBUSI TEGANGAN PADA ISOLATOR RANTAI
1. Jelaskan mekanisme tembus listrik pada isolator rantai!Jawab:
Peristiwa kegagalan suatu isolasi yang disebabkan oleh tidak kuatnya bahandielektrik yang mengisolasi tegangan. Pada bahan dielektrik terdapat kuat medan
tembus yang merupakan kekuatan bahan tersebut untuk ditembus oleh medan
listrik di sekelilingnya. Jika kuat medan tembus tersebut besarnya dilampaui,
maka akan terjadi tembus pada isolator tersebut.
Biasa terjadi karena adanya polutan yang menempel pada permukaan isolatortersebut sehingga arus bocor dapat mengalir dipermukaan dan tembus pun terjadi.
2. Sebutkan syarat-syarat suatu material dapat digunakan sebagai isolator rantai!Jawab:
Bahan yang kedap air. Bagian terluar harus sulit untuk menempelnya debu yang dapat menimbulkan jalur
konduksi.
Bahan pembuatnya harus homogen, tidak terkandung pengotor yang dapatmerusak ketahanan material.
Harga harus ekonomis.
3. Sebutkan minimal 3 fungsi isolator rantai!Jawab:
Mencegah adanya arus yang mengalir antara penghantar dengan tanah dan antarapenghantar yang satu dengan penghantar yang lain.
Memikul beban mekanis yang disebabkan oleh berat penghantar atau gaya tarikpenghantar.
Menjaga agar jarak antar penghantar tetap.
4. Sebutkan dan jelaskan secara lengkap 4 macam isolator yang digunakan pada jaringandistribusi!
Jawab:
Isolator jenis pasak Digunakan pada tiang lurus dan tiang sudut 50sampai 300. Banyak terbuat dari porselin atau gelas dan bagian bawahnya diberi suatu
pasak yang terbuat dari besi/baja tempaan.
Tiap kepingan diikatkan oleh suatu bahan semen yang berkualitas baik. Pemasangannya dipuncak tiang maupun pada talang kayu.
Isolator jenis pos Digunakan pada tiang lurus dan tiang sudut 50sampai 150.
-
5/23/2018 Soal-soal Tegangan Tinggi
10/16
SOAL-SOAL TEGANGAN TINGGI Gregorius Alvin Tanthio Purnomo
18010062
Diameternya lebih kecil dan tak menggunakan kepingan-kepingan sepertiisolator jenis pasak.
Terdiri dari lekukan-lekukan pada permukaan untuk mengurangi hantaranyang terjadi pada isolator.
Makin tinggi tegangan isolasinya makin banyak lekukannya. Diberi tutup dan bagian bawah diberi pasak dari besi/baja tempaan.
Bahan yang digunakan adalah porselin basah. Kekuatan mekanis lebih tinggi dari jenis pasak.
Isolator jenis gantung Digunakan pada tiang sudur dengan sudut 30O sampai 90O, tiang belokan
tajam, dan tiang ujung.
Isolator ini lebih kuat dan kokoh dalam penggandengannya, serta tidak adakemungkinan lepas dari gandengan karena ujungnya menggunakan mir baut
untuk mengikatnya.
Terbuat dari porselin untuk piringan dengan tutup dari besi tempaan dan pasakdari baja yang diikatkan dengan semen berkualitas sehingga membentukisolator berkualitas tinggi.
Bahan gelas untuk jaringan distribusi primer dan bahan porselin untukjaringan transmisi tegangan tinggi.
Isolator jenis cincin Digunakan pada tiang lurus dengan sudut 0O sampai 10O, yang dipasang
horizontal maupun vertikal.
Bentuknya bulat berlubang ditengahnya seperti cincin yang terdapat satu ataudua lekukan saja yang terbuat dari porselin.
Isolator ini tidak menggunakan pasak sehingga memiliki kualitas teganganlebih rendah.
Biasa dipasangkan pada jaringan distribusi sekunder serta pelayanan kerumah-rumah.
5. Sebutkan kelebihan dan kekurangan masing-masing isolator porselin dan kaca!Jawab:
Isolator porselino Kelebihan :
Terbuat dari bahan campuran tanah porselin, kwarsa, dan veld spaat. Bagian luarnya dilapisi dengan bahan glazuur agar bahan isolator
tersebut tidak dapat menyerap air.
Dapat dipakai dalam ruangan yang lembab maupun di udara terbuka. Memiliki sifat tidak menghantarkan listrik yang tinggi dan memiliki
kekuatan mekanis tinggi.
Dapat menahan beban yang menekan serta tahan akan perubahan-perubahan suhu.
Memiliki kualitas yang lebih tinggi dan tegangan tembusnya lebihbesar.
o Kekurangan : Tidak tahan akan kekuatan yang menumbuk atau memukul. Ukurannya tidak dapat dibuat lebih besar karena saat pembuatan
terjadi penyusutan bahan.
-
5/23/2018 Soal-soal Tegangan Tinggi
11/16
SOAL-SOAL TEGANGAN TINGGI Gregorius Alvin Tanthio Purnomo
18010062
Harganya lebih mahal, tetapi lebih memenuhi persyaratan yangdiinginkan.
Isolator kacao Kelebihan :
Terbuat dari bahan campuran pasir silika, dolomit, dan phospat. Lebih banyak dijumpai pemakaiannya pada jaringan distribusi
sekunder.
Isolator ini harganya lebih murah dibandingkan dengan isolatorporselin.
o Kekurangan : Memiliki sifat mengembun kelembapan udara, sehingga lebih mudah
debu melekat di permukaan.
Makin tinggi tegangan sistem, makin mudah pula terjadi peristiwakebocoran arus listrik.
Memiliki kualitas tegangan tembus rendah dan kekuatannya berubahdengan cepat sesuai dengan perubahan temperatur.
Saat terjadi kenaikan dan penurunan suhu secara tiba-tiba, makaisolator ini mudah retak.
-
5/23/2018 Soal-soal Tegangan Tinggi
12/16
SOAL-SOAL TEGANGAN TINGGI Gregorius Alvin Tanthio Purnomo
18010062
MODUL 4TEMBUS PADA GAS
1. Mekanisme kegagalan insulasi gasA. Dalam mekanisme tembus listrik bahan insulasi, ada beberapa peristiwa/proses yang
berperan di dalamnya, antara lain: ionisasi, deionisasi, dan emisi. Jelaskan ketiga
peristiwa tersebut!
B. Saat ini dikenal dua mekanisme kegagalan insulasi pada gas. Sebutkan dan jelaskandua mekanisme tersebut!
Jawab:A. Ionisasi, Deionisasi, Emisi
Ionisasi, yaitu peristiwa terlepasnya elektron dari ikatan atom netral sehinggamenghasilkan satu elektron bebas dan ion positif Deionisasi, yaitu peristiwa dimana satu ion positif menangkap elektron bebassehingga ion positif tersebut menjasi atom netral
Emisi, yaitu peristiwa terlepasnya elektron dari permukaan logam menjasielektron bebas Proses dasar dalam kegagalan isolasi gas adalah ionisasi benturan
oleh elektron.
B. Mekanisme kegagalan insulasi gasMekanisme Kegagalan Townsend
Pada proses primer, elektron yang dibebaskan bergerak cepat sehingga timbul energiyang cukup kuat untuk menimbulkan banjiran elektron. Jumlah elektron Ne pada
lintasan sejauh dx akan bertambah dengan dNe, sehingga elektron bebas tambahan
yang terjadi dalam lapisan dx adalah dNe = Ne.dx . Ternyata jumlah elektron bebas
dNe yang bertambah akibat proses ionisasi sama besarnya dengan jumlah ion positif
dN+baru yang dihasilkan, sehingga dNe = dN+= Ne.(t).dt;
dimana :
: koefisien ionisasi Townsend.
dN+ : junlah ion positif baru yang dihasilkan.
Ne : jumlah total elektron.
Vd : kecepatan luncur elektron.
Pada medan uniform, konstan, Ne = N0, x = 0 sehingga Ne = N0ex
Jumlah elektron yang menumbuk anoda per detik sejauh d dari katoda sama dengan
jumlah ion positif yaitu N+= N0e
x
Jumlah elektron yang meninggalkan katoda dan mencapai anoda adalah:
-
5/23/2018 Soal-soal Tegangan Tinggi
13/16
SOAL-SOAL TEGANGAN TINGGI Gregorius Alvin Tanthio Purnomo
18010062
Arus ini akan naik terus sampai terjadi peralihan menjadi pelepasan yang bertahan
sendiri. Peralihan ini adalah percikan dan diikuti oleh perubahan arus
dengan cepat dimana karena d>> 1 maka 0
d secara teoritis menjadi tak
terhingga, tetapi dalam praktek hal ini dibatasi oleh impedansi rangkaian yang
menunjukkan mulainya percikan.
Mekanisme Kegagalan Streamer
Ciri utama kegagalan streamer adalah postulasi sejumlah besar foto ionisasi molekul
gas dalam ruang di depan streamer dan pembesaran medan listrik setempat oleh
muatan ruang ion pada ujung streamer. Muatan ruang ini menimbulkan distorsi medandalam sela. Ion positif dapat dianggap stasioner dibandingkan elektron-elektron yang
begerak cepat dan banjiran elektron terjadi dalam sela dalam awan elektron yang
membelakangi muatan ruang ion positif. Medan Er yang dihasilkan oleh muatan
ruang ini pada jari jari R adalah :
Pada jarak dx, jumlah pasangan elektron yang dihasilkan adalah xdx sehingga :
R adalah jari jari banjiran setelah menempuh jarak x, dengan rumus difusi R=(2Dt)Dimana t = x/V sehingga
dimana :
N: kerapatan ion per cm2,
e: muatan elektron ( C ),
e0: permitivitas ruang bebas,
R: jari jari (cm),
V: kecepatan banjiran,
D : koefisien difusi.
-
5/23/2018 Soal-soal Tegangan Tinggi
14/16
SOAL-SOAL TEGANGAN TINGGI Gregorius Alvin Tanthio Purnomo
18010062
2. Berdasarkan kekuatan dielektrik, rugi-rugi dielektrik, stabilitas kimia, korosi, dll,insulator gas dapat diklasifikasikan menjadi: gas sederhana, gas oksida, gas hidrokarbon,
dan gas elektronegatif. Sebutkan minimal dua contoh gas untuk tiap-tiap klasifikasi!
Jawab:
Gas sederhana, contohnya:o Udarao Nitrogeno Heliumo Hidrogen, dll
Gas Oksida, contohnya:o Gas karbondioksidao Gas Sulphur dioksida
Gas Hidrokarbon, contohnya:o Methanao Ethanao Propana, dll
Gas Elektronegatif, contohnya:o Gas Sulphur hexaflorida (SF6)o CH2Cl2
3. Sebutkan beberapa sifat dari insulator gas sebagai media insulasi yang perlu diperhatikan!Jawab:
Sifat Kelistrikano Tahanan insulasio Kekuatan dielektriko Faktor dayao Konstanta dielektriko Rugi-rugi dielektrik
Temperatur Sifat Kimia Sifat Mekanis
o Kerapatan volumeo Viskositaso
Absorpsi kelembamano Tekanan permukaan
4. Sebutkan kelebihan dan kekurangan penggunaan gas SF6 sebagai medium insulasidibanding gas-gas lainnya!
Jawab:Kelebihan gas SF6 sebagai medium insulasi dibandingkan dengan gas- gas lainnya
adalah:
Pengurangan sejumlah pemutus dalam hubungan seri per phasa pada ratingtegangan yang digunakan.
-
5/23/2018 Soal-soal Tegangan Tinggi
15/16
SOAL-SOAL TEGANGAN TINGGI Gregorius Alvin Tanthio Purnomo
18010062
Karena waktu durasi yang pendek dari busur api, maka bunga api kontak yangterjadi dibatasi meskipun untuk arus hubung singkat yang sangat tinggi.
Hasil busur api yang kebanyakan terdiri dari serbuk dengan sifat isolasi yang baikdapat dipindahkan saat perbaikan.
Gas blast tidak di-discharge (pelepasan muatan) ke atmosfir sehingga saat bekerjaakan lebih tenang jika dibandingkan denganAir Blast Breaker.
Memiliki sifat kimia yang lamban, stabil, tidak mudah terbakar dan tidak beracun. Pemutus dari gas SF6 mempunyai dimensi yang lebih kecil jika dibandingkan
denganAir BlastBreaker.
Kekurangan dari gas SF6 adalah:
Relatif lebih mahal dari segi pembiayaan. Walaupun dalam jumlah yang kecil, apabila terjadi kerusakan maka membutuhkan
waktu yang lama untuk perbaikan.
Gas SF6 harus dipompa ke dalam tabung penyimpan apabila ada penelitian danmaintenance.
Karena titik lelehnya sangat rendah yaitu 100 Celcius dan tekanan 1,520 kN/m2,maka perlu dipakai alat pengukur suhu untuk pengontrolan.
5. Apa itu kurva Paschen? Jelaskan ketiga daerah pada kurva Paschen! Gambarkan pulakurva Paschen dalam satu gambar untuk gas He, Ne, Ar, H2, N2!
Jawab:Kurva Paschen menggambarkan karakteristik tembus pada gas.
Pada umunya kurva Paschen dibagi menjadi tiga daerah.
Daerah pertama merupakan karakteristik tembus gas pada keadaan vakum.Pada kondisi ini diperlukan tegangan tembus yang sangat tinggi karena gas
pada keadaan vakum sehingga memerlukan energi yang lebih untuk memicu
terjadianya peluahan muatan listrik.
Daerah kedua merupakan daerah terjadinya tembus Townsend pada tekananrendah dan jarak sela yang kecil (ps
-
5/23/2018 Soal-soal Tegangan Tinggi
16/16
SOAL-SOAL TEGANGAN TINGGI Gregorius Alvin Tanthio Purnomo
18010062
Kurva Paschen untuk Gas He, Ne, Ar, H2, N2