i

Siswoyo

TEKNIK LISTRIKINDUSTRIJILID 2

SMK

Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah KejuruanDirektorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan MenengahDepartemen Pendidikan Nasional

�

��

���� �������

ii

Hak Cipta pada Departemen Pendidikan NasionalDilindungi Undang-undang

TEKNIK LISTRIKINDUSTRIJILID 2Untuk SMK

Penulis : Siswoyo

Perancang Kulit : TIM

Ukuran Buku : 17,6 x 25 cm

SIS SISWOYOt Teknik Listrik Industri Jilid 2 untuk SMK /oleh Siswoyo ——

Jakarta: Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, DirektoratJenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah, DepartemenPendidikan Nasional, 2008.

vi, 136 hlmDaftar Pustaka : 323-325Glosarium : 326-344ISBN : 978-979-060-081-2ISBN : 978-979-060-083-6

Diterbitkan olehDirektorat Pembinaan Sekolah Menengah KejuruanDirektorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan MenengahDepartemen Pendidikan NasionalTahun 2008

Diperbanyak oleh:PT. MACANAN JAYA CEMERLANGJalan Ki Hajar Dewantoro Klaten Utara,Klaten 57438, PO Box 181Telp. (0272) 322440, Fax. (0272) 322603E-mail: macanan@ygy.centrin.net.id

iii

KATA SAMBUTAN

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, berkat rahmat dan karunia-Nya,Pemerintah, dalam hal ini, Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah KejuruanDirektorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah DepartemenPendidikan Nasional, telah melaksanakan kegiatan penulisan buku kejuruan sebagaibentuk dari kegiatan pembelian hak cipta buku teks pelajaran kejuruan bagi siswaSMK. Karena buku-buku pelajaran kejuruan sangat sulit didapatkan di pasaran.

Buku teks pelajaran ini telah melalui proses penilaian oleh Badan Standar NasionalPendidikan sebagai buku teks pelajaran untuk SMK dan telah dinyatakan memenuhisyarat kelayakan untuk digunakan dalam proses pembelajaran melalui PeraturanMenteri Pendidikan Nasional Nomor 45 Tahun 2008 tanggal 15 Agustus 2008.

Kami menyampaikan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada seluruh penulisyang telah berkenan mengalihkan hak cipta karyanya kepada Departemen PendidikanNasional untuk digunakan secara luas oleh para pendidik dan peserta didik SMK.

Buku teks pelajaran yang telah dialihkan hak ciptanya kepada DepartemenPendidikan Nasional ini, dapat diunduh (download), digandakan, dicetak,dialihmediakan, atau difotokopi oleh masyarakat. Namun untuk penggandaan yangbersifat komersial harga penjualannya harus memenuhi ketentuan yang ditetapkanoleh Pemerintah. Dengan ditayangkan soft copy ini diharapkan akan lebih memudahkanbagi masyarakat khususnya para pendidik dan peserta didik SMK di seluruh Indonesiamaupun sekolah Indonesia yang berada di luar negeri untuk mengakses danmemanfaatkannya sebagai sumber belajar.

Kami berharap, semua pihak dapat mendukung kebijakan ini. Kepada para pesertadidik kami ucapkan selamat belajar dan semoga dapat memanfaatkan buku ini sebaik-baiknya. Kami menyadari bahwa buku ini masih perlu ditingkatkan mutunya. Olehkarena itu, saran dan kritik sangat kami harapkan.

Jakarta, 17 Agustus 2008Direktur Pembinaan SMK

iv

v

PENGANTAR

Era persaingan di masa sekarang dan masa yang akan datang mensyaratkanbahwa bangsa yang unggul adalah yang memiliki kualitas sumber daya manusia yangunggul. Keunggulan SDM hanya dapat diraih melalui pendidikan. Pemerintah melaluiUU Sisdiknas No 20/ 2003, jenjang pendidikan menengah kejuruan termasuk programvokasional yang mendapatkan perhatian.

Buku Teknik Listrik Industri ini disusun berdasarkan profil standar kompetensi dankompetensi dasar untuk bidang Teknik Listrik Industri. Dengan pemahaman yang dimiliki,diharapkan dapat menyokong profesionalitas kerja para lulusan yang akan memasukidunia kerja. Bagi para guru SMK, buku ini dapat digunakan sebagai salah satu referensisehingga dapat membantu dalam mengembangkan materi pembelajaran yang aktualdan tepat guna. Buku ini juga bisa digunakan para alumni SMK untuk memperluaspemahamannya di bidang pemanfaatan tenaga listrik terkait dengan bidang kerjanyamasing-masing.

Buku Teknik Listrik Industri dibagi menjadi lima belas bab yang kami susun menjadi3 jilid. Buku Teknik Listrik Industri jilid 1 dimulai dari Bab 1 Pengetahuan Listrik Dasar,Bab 2 Kemagnetan dan Elektromagnetis, Bab 3 Dasar Listrik Arus Bolak-Balik, Bab 4Transformator. Buku Teknik Listrik Industri jilid 2 dimulai dari Bab 5 Motor Listrik ArusBolak-Balik, Bab 6 Mesin Arus Searah, Bab 7 Pengendalian Motor Listrik, Bab 8 AlatUkur dan Pengukuran Listrik, Bab 9 Elektronika Dasar. Adapun untuk Buku Teknik ListrikIndustri jilid 3 dimulai dari Bab 10 Elektronika Daya, Bab 11 Sistem Pengamanan BahayaListrik, Bab 12 Teknik Pengaturan Otomatis, Bab 13 Generator Sinkron,Bab 14 Distribusi Tenaga Listrik, dan Bab 15 Pembangkit Listrik Mikrohidro.

Penulis mengucapkan terima kasih kepada Direktur Pembinaan SMK, KasubditPembelajaran, beserta staf atas kepercayaan dan kerjasamanya dalam penulisan bukuini. Kritik dari pembaca dan kalangan praktisi akan kami perhatikan.

Semoga buku ini bermanfaat bagi banyak pihak dan menjadi bagian amal jariahbagi para penulis dan pihak-pihak yang terlibat dalam proses penyusunan buku ini.

Amin

Penulis

vi

vii

DAFTAR ISIBAB 55.1 Mengukur Kecepatan Putaran . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1455.2 Mengukur Torsi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1455.3 Hubungan Kecepatan, Torsi, dan Daya Motor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1455.4 Prinsip Kerja Motor Induksi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1465.5 Konstruksi Motor Induksi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1485.6 Rugi-Rugi dan Efisiensi Motor Induksi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1495.7 Putaran Motor Induksi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1505.8 Karakteristik Torsi Motor Induksi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1505.9 Pengasutan Motor Induksi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1515.10 Pengasutan Hubungan Langsung (DOL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1525.11 Pengasutan Resistor Stator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1535.12 Pengasutan Sakelar Bintang-Segitiga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1545.13 Pengasutan Soft Starting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1555.14 Pengasutan Motor Slipring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1565.15 Motor Dua Kecepatan (Dahlander) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1575.16 Prinsip Kerja Motor AC Satu Phasa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1585.17 Motor Kapasitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1595.18 Motor Shaded Pole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1615.19 Motor Universal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1615.20 Motor Tiga Phasa dengan Supply Tegangan Satu Phasa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1615.21 Rangkuman . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1625-22 Soal-Soal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164

BAB 66.1 Mesin Arus Searah . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1656.2 Prinsip Kerja Generator DC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1666.3 Generator Penguat Terpisah . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1686.4 Generator Belitan Shunt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1686.5 Generator Belitan Kompound . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1696.6 Konstruksi Generator DC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1696.7 Reaksi Jangkar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1706.8 Arah Putaran Mesin DC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1716.9 Prinsip Kerja Motor DC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1726.10 Starting Motor DC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1736.11 Pengaturan Kecepatan Motor DC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1746.12 Reaksi Jangkar pada Motor DC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1756.13 Motor Belitan Seri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1766.14 Motor DC Penguat Terpisah . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1776.15 Motor DC Belitan Shunt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1776.16 Motor DC Belitan Kompound . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1786.17 Belitan Jangkar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1786.18 Rugi-Rugi Daya dan Efisiensi Motor DC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1836.19 Rangkuman . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1846.20 Soal-Soal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186

BAB 77.1 Sistem Pengendalian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1897.2 Komponen Sistem Pengendalian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1897.3 Pengendalian Kontaktor Elektromagnetik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193

viii

7.4 Pengendalian Hubungan Langsung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1947.5 Pengendalian Bintang-Segitiga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1957.6 Pengendalian Putaran Kanan-Kiri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1987.7 Pengendali Dua Motor Bekerja Bergantian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2007.8 Pengendalian Motor Soft Starter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2017.9 Panel Kontrol Motor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2027.10 Instalasi Motor Induksi sebagai Water Pump . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2047.11 Rangkaian Kontrol Motor Induksi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2057.12 Rangkuman . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2087.13 Soal-Soal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209

BAB 88.1. Alat Ukur Listrik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2118.2. Sistem Satuan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2128.3. Ukuran Standar Kelistrikan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2138.4. Sistem Pengukuran . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2148.5. Alat Ukur Listrik Analog . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2148.6. Multimeter Analog . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2158.7. Alat Ukur Digital . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2168.8. Alat Ukur Analog Kumparan Putar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2178.9. Alat Ukur Besi Putar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2188.10. Alat Ukur Elektrodinamik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2188.11. Alat Ukur Piringan Putar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2208.12. Pengukuran Tegangan DC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2218.13. Pengukuran Arus DC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2218.14. Pengukuran Tahanan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2238.15. Jembatan Wheatstone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2238.16. Osiloskop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2248.17. Data Teknik Osiloskop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2258.18. Osiloskop Analog . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2258.19. Osiloskop Dua Kanal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2278.20. Osiloskop Digital . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2278.21. Pengukuran dengan Osiloskop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2288.22. Metode Lissajous . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2318.23. Rangkuman . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2328.24. Soal-Soal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232

BAB 99.1 Bahan Semikonduktor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2359.2 Struktur Atom Semikonduktor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2369.3 Semikonduktor Tipe N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2369.4 Semikonduktor Tipe P . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2379.5 Sambungan PN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2379.6 Diode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2389.7 Diode Zener . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2399.8 Transistor Bipolar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2409.9 Transistor dalam Praktek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2429.10 Garis Beban Transistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2439.11 Rangkuman . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2519.12 Soal-Soal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252Daftar Pustaka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253Simbol-Simbol Gambar Listrik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255