33210933-BAHAN-ISOLASI-BERSERAT

BAHAN ISOLASI BERSERAT

BAHAN LISTRIK

Oleh :

PUTU RUSDI ARIAWAN (0804405050)

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA

JIMBARAN-BALI

2009

PUTU RUSDI ARIAWAN 2

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis aturkan Kepada Tuhan Yang Maha Esa , karena

atas berkat dan rahmatnya, tugas makalah ini dapat diselesaikan tepat pada

waktunya .

Tugas makalah ini merupakan perwujudan usaha saya untuk senantiasa

menambah wawasan. Dalam pelaksaan ini penulis banyak mendapat bantuan dari

berbagai pihak yang tidak mungkin disebut satu persatu. Untuk itu penulis

mengucapkan terima kasih sedalam-dalamnya kepada semua pihak yang telah

membantu pelaksanaan penulisan ini.

Penulis menyadari bahwa tugas makalah ini masih jauh dari kata sempurna

sehingga penulis tidak menutup diri untuk menerima kritik dan sarandari

pembaca, pada akhir kata, besar harapan penulisan semoga makalah ini dapat

bermanfaat bagi pembaca.

Denpasar, Maret 2009

Penyusun


BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Bahan listrik sangat banyak ragamnya. Bahan listrik sangat diperlukan pada

kehidupan sehai-hari. Bahan listrik merupakan suatu bahan yang digunakan dalam

peralatan listrik. Isolasi memiliki peranan yang sangat penting dalam sistem

tenaga listrik. 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.

Bahan listrik sudah digunakan oleh masyarakat luas untuk berbagai macam

aplikasi peralatan listrik dan tentunya peralatan tersebut didukung oleh keamanan

peralatan serta keamanan konsumen atau pengguna. Untuk itu pengguna harus

mengetahui bahan isolasi yang ada dan diperhatikan dalam ketepatan pemilihan

bahan oleh para pengguna. Pada kemajuan teknologi tegangan tinggi, isolasi

listrik memegang peranan yang sangat penting dalam teknik tegangan tinggi,

Isolasi listrik sangat diperlukan untuk menunjang keandalan di dalam penyaluran

tegangan listrik.

Untuk itu diperlukan suatu informasi bagi pengguna agar dapat menentukan

bahan-bahan isolasi yang digunakan pada peralatan listrik khususnya bahan isolasi

berserat yang merupakan bahan yang terdiri dari suatu serat-serat yang

mempunyai fleksibilitas yang baik dan kekuatan mekanis yang tinggi. Bahan-

bahan ini juga merupakan bahan-bahan yang umum yang dapat kita temui di alam

dan harganya pun relatif murah.


1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas dapat dirumuskan beberapa permasalahan

yaitu :

1. Bagaimana pengertian dan fungsi bahan isolasi berserat?

2. Apa saja kelebihan dan kekurangan bahan isolasi berserat?

3. Apa saja macam-macam bahan isolasi berserat?

4. Bagaimana cara menangani kekurangan dari bahan isolasi berserat?

1.3 Tujuan Penulisan

Adapun tujuan dari penulisan laporan ini adalah :

1. Mengetahui pengertian dan fungsi bahan isolasi berserat.

2. Mengetahui kelebihan dan kekurangan yang dimiliki bahan isolasi berserat.

3. Mengetahui macam-macam bahan isolasi berserat.

4. Mengetahui cara menangani kekurangan dari bahan isolasi berserat.

1.4 Manfaat Penulisan

Manfaat dari pembuatan laporan ini adalah:.

1. Agar kita mengetahui pengertian dan fungsi dari bahan isolasi berserat.

2. Agar kita mengetahui kelebihan dan kekurangan bahan isolasi berserat.

3. Menambah pengetahuan mengenai macam-macam bahan isolasi berserat.

4. Agar kita mengetahui cara menangani kekurangan dari bahan isolasi berserat.

1.5 Batasan Masalah

Mengingat permasalahan yang terlalu luas dalam penyusunan makalah ini,

maka penulis membatasi masalah ini sehingga hanya akan mencakup pada

pengertian, macam-macam, dan kelebihan serta kekurangan dari bahan isolasi

berserat.


1.6 Sistematika Penulisan

Adapun sistematika pembahasan yang digunakan dalam penulisan makalah

ini adalah :

BAB I : PENDAHULUAN

Berisikan tentang gambaran umum isi tulisan, mulai latar belakang

masalah, rumusan masalah, tujuan penulisan, manfaat penulisan,

batasan masalah yang akan dibahas dan sistematika penulisan.

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

Dalam bab ini memaparkan kepustakaan yang berisikan tentang

konsep dan penggunaan bahan isolasi secara umum

BAB III : PEMBAHASAN

Dalam bab ini membahas tentang pengertian dan macam-macam

Bahan Isolasi Berserat, serta dicantumkan juga kelebihan dan

kekurangan serta cara mengatasi kekurangan dari bahan isolasi ini.

BAB V : PENUTUP

Bab ini yang berisikan kesimpulan dari uraian pembahasan dan saran-

saran yang menghubungkan dengan pembahasan sebelumnya.


BAB II

DASAR TEORI

2.1 Tinjauan Umum

Bahan isolasi merupakan peralatan yang digunakan untuk memisahkan

bagian-bagian yang bertegangan atau bagian-bagian yang aktif. Bahan isolasi

dibedakan menjadi: bahan isolasi gas, bahan isolasi padat, bahan isolasi cair.

Dalam pembahasan kali ini kami akan menekankan pada bahan isolasi

berserat.(Drs. Muhaimin,1991)

Bahan Penyekat (Insulating Materials) adalah bahan yang befungsi untuk

menyekat (misalnya antara 2 penghantar), agar tidak terjadi aliran

listrik/kebocoran arus apabila kedua penghantar tersebut bertegangan. Jadi bahan

penyekat harus mempunyai tahanan jenis besar dan tegangan tembus yang tinggi.

Bahan dasar yang dipergunakan untuk bahan berserat berasal dari tiga

macam, yaitu tumbuh-tumbuhan, binatang, dan bahan tiruan (sintetis). Sebenarnya

bahan ini kurang baik sebagai bahan penyekat listrik karena sifatnya sangat

menyerap cairan, sedangkan cairan itu dapat merusak penyekat yang

menyebabkan daya sekatnya menurun. Tetapi karena faktor-faktor lain seperti

bahan yang berlimpah sehingga murah harganya, daya mekanisnya cukup kuat

dan fleksibel, dan dengan disusun berlapis-lapis dan dicampur dengan zat-zat

tertentu untuk meningkatkan daya sekat, daya mekanis dan daya tahan panas,

sehingga bahan berserat ini banyak dipakai sebagai penyekat listrik.


BAB III

PEMBAHASAN

3.1 Bahan Isolasi Berserat

Bahan-bahan isolasi berserat sangat besar peran dan penggunaannya pada

teknik listrik. Dikatakan sebagai bahan berserat karena bahan-bahan ini terdiri dari

serat-serat yang terpisah satu sama lain. Pada kebanyakan bahan ini (benang, kain,

pita) struktur seratnya sangat mudah dilihat, sedangkan pada kayu dan kertas,

untuk memeriksa strukturnya perlu menggunakan mikroskop.

Kelebihan bahan berserat adalah mempunyai fleksibilitas yang baik,

kekuatan mekanis yang tinggi, mudah diproses dan murah harganya. Adapun

kekurangannya adalah higroskopis dan tegangan tembusnya rendah. Untuk

mengatasi hal tersebut, bahan-bahan berserat yang akan digunakan sebagai

pengisolasi perlu diimpregnansi. Bahan berserat asli tergolong bahan isolasi kelas

Y, sedangkan bahan isolasi yang telah diimpregnansi menjadi kelas A.

Bahan dasar yang dipergunakan untuk bahan berserat berasal dari tiga

macam, yaitu tumbuh-tumbuhan, binatang, dan bahan tiruan (sintetis). Sebenarnya

bahan ini kurang baik sebagai bahan penyekat listrik karena sifatnya sangat

menyerap cairan, sedangkan cairan itu dapat merusak penyekat yang

menyebabkan daya sekatnya menurun. Tetapi karena faktor-faktor lain seperti

bahan yang berlimpah sehingga murah harganya, daya mekanisnya cukup kuat

dan fleksibel, dan dengan disusun berlapis-lapis dan dicampur dengan zat-zat

tertentu untuk meningkatkan daya sekat, daya mekanis dan daya tahan panas,

sehingga bahan berserat ini banyak dipakai sebagai penyekat listrik.

3.2 Macam-macam Bahan Isolasi Berserat

Bahan isolator berserat mudah sekali kita dapatkan, karena bahan isolator

berserat merupakan bahan –bahan dari alam. Bahan-bahan tersebut diambil dari

alam, kemudian diproses dan dijadikan bahan isolator.


Berikut adalah bahan yang termasuk bahan isolator berserat.

3.2.1 Kayu

Pada tahun-tahun yang silam, kayu banyak digunakan sebagai isolasi sejak

perkembangan teknik listrik misalnya untuk tiang listrik, karena terdapat dimana-

mana dan harganya murah. Sekarang kayu banyak terdesak oleh besi, beton, dan

bahan sintetis. Kelebihan kayu adalah kekuatan mekanisnya cukup tinggi

tergantung dari macam dan kerasnya kayu dan tidak terlalu berat. Kekuatan

tariknya berkisar antara 700 hingga 1300 kg/cm2, massa jenisnya berkisar antara

0,5 hingga 1 gr/cm2, tetapi kelemahannya adalah menyerap air, dapat rusak karena

hama dan penyakit serangga sehingga mudah rapuh. Supaya daya tahan lama,

maka kayu harus diawetkan atau diimpregnansi lebih dahulu.

Cara mengimpregnansi kayu sebagai berikut :

Bahan untukmengimpregnansi antara lain minyak cat, minyak vernis yang

dipanaskan hingga 120o hingga 130

oC denga kayu yang diimpregnansi

dimasukkan kedalamnya. Selanjutnya didinginkan hingga suhu 60oC dan kayu

dikeluarkan dari minyak. Kayu yang sudah dikeluarkan dari minyak selanjutnya

dikeringkan dalam oven dengan suhu 110o hingga 130

oC. Jika dilakukan dengan

cat, impregnansi tanpa dilakukan pemanasan selama 5 hingga 8 jam pada suhu

135oC. Kayu yang telah diimpregnansi bertambah beratnya 70 hingga 80% di

samping kekuatannya bertambah. Jika yang digunakan mengimpregnansi adalah

vernis bakelit dengan kandungan alkohol 50%, benda yang sudah diimpregnansi

harus dikeringkan pada suku 110o hingga 130

oC, kemudian dicelupkan lagi ke

dalam bahan pengimpregnansi dan selanjutnya dikeringkan lagi dengan suhu 130o

hingga 135oC.

Kayu yang akan digunakan sebagai isolator selain diimpregnansi juga perlu

diberi antiseptik agar tahan terhadap peluruhan dan dilapisi dengan antipirin agar

tidak mudah terbakar.


3.2.2 Kertas

Kertas atau karton merupakan bahan berserat yang seratnya pendek, kertas

dan karton pada dasarnya adalah selulosa (C6H10O5) atau asetat, dimana bahan ini

adalah zat sel tumbuh-tumbuhan yang terdapat antara kulit dan batangnya.

Selulosa ini berserat, fleksibel, lunak dan menyerap air, sedangkan bahan pembuat

kertasnya diambil dari kayu, merang, rami, majun (sisa bahan tekstil), dan lain-

lain. Kertas yang terlalu kering atau lembab, kekuatan isolasinya berkurang

karena kertas sangat menyerap cairan, sehingga untuk mengatasinya kertas

dilapisi lak isolasi. Penggunaan kertas untuk isolasi selain sebagai pembalut lilitan

kawat dan kumparan, juga untuk isolasi kabel dan kondensator kertas. Untuk

memenuhi tebal yang diharapkan kertas dibuat berlapis-lapis. Kertas yang

digunakan untuk bahan isolasi selulosa digodok dengan senyawa alkali. Sifat dari

selulosa alkali dibanding dengan kertas biasa adalah secara mekanis lebih kuat

dan lebih tahan terhadap panas.

Pemakaian kertas atau karton untuk bahan isolasi listrik antara lain sebagai :

- Bahan isolasi kabel

- Kertas telepon

- Penyaring minyak transformator

- Kertas kapasitor (dielektrik)

Adapula jenis kertas yang lain yaitu kertas mika. Kertas ini dibuat dari serat

katun atau jenis lain dari substansi tumbuhan serat panjang.

Kekuatan tarik kertas ini kearanh memanjang lebih besar daripada kearah

melebar. Banyak digunakan untuk memperkuat pita kertas dengan cara

mengelemkannya.Kertas mika juga diperkuat dengan vernis.

3.2.3 Prespan

Prespan juga sebetulnya kertas, karena bahan dasarnya sama hanya berbeda

sifat-sifatnya saja. Dibandingkan dengan kertas, prespan lebih padat sehingga

kurang menyerap air. Padat karena pembuatannya ditekan dengan tegangan tinggi

sehingga lebih keras dan lebih kuat, tetapi dapat dibengkokan dengan tidak retak-

retak sehingga baik sekali untuk penyekat alur stator atau rotor mes in listrik, juga


pada transformator sebagai penyekat lilitan dan kawatnya. Prespan ini di pasaran

berbentuk lembaran atau gulungan dengan ukuran tebal antara 0,1 sampai 5 mm,

warnanya kekuning-kuningan, coklat muda atau abu. Karena daya menyerap air

masih ada, maka dalam pelaksanaannya selalu masih perlu dilapisi lak penyekat.

3.2.4 Benang

Benang merupakan hasil pemintalan pertama dari sebuah kapas yang

berserat cukup panjang, setelah biji-bijinya yang menempel dipisahkan terlebih

dahulu. Dari kumpulan benang ini dapat dibuat tali, pita, dan kain tenun, yang

selanjutnya disebut dengan tekstil. Dalam bidang kelistrikan banyak digunakan

sebagai penyekat kawat. Pemakaian benang banyak dipakai untuk penyekat kawat

halus yang digunakan dalam pembuatan pesawat-pesawat cermat seperti

pengukuran listrik. Sekarang banyak digunakan benang sintetis dari bahan plastik,

gelas, dan sebagainya karena lebih kuat dan tahan panas.

3.2.5 Bahan Isolasi Dari Tekstil

Tekstil termasuk bahan yang mempunyai serat yang cukup panjang. Tekstil

secara mekanis adalah kuat khususnya untuk mengikat dan tidak terjadi

penyusutan yang berarti jika terkena lembab. Namun tegangan tembusnya lebih

rendah dibanding kertas.

Dengan menenun benang menjadi tekstil (pita dan kain dengan berbagai

macam corak, ukuran dan kualitas) maksudnya adalah untuk memperoleh

penyekat yang lebih baik, yaitu pertama lebih kuat, dan kedua dalam beberapa hal

mempermudah teknis pelaksanaan (membalut lilitan penyekat kawat). Selain

tekstil dari kapas, ada juga sutra yang digunakan sebagai bahan islasi namun

harganya cukup mahal. Kemudian juga terdapat bahan isolasi yang terbuat dari

serat tumbuh-tumbuhan yang dikenal dengan nama lena (linnen). Bahan ini lebih

kuat daripada kertas. Pada tekstil ini ada yang terbuat dari bahan tiruan (sintetis),

dimana bahan ini digunakan dalam bidang kelistrikan sebagai penyekat kawat-

kawat lilitan mesin listrik, pengikat, dan sebagainya. Karena sifat tekstil ini dapat

menyerap cairan, maka untuk memperbaiki daya sekatnya dilapisi atau dicelup ke


dalam cairan lak penyekat. Selain itu ada beberapa keuntungan dari tekstil sintetis

ini, yaitu kekuatan mekanis, elastisitas, dan ketahanan terhadap panas yang tinggi,

higroskopisitas rendah, den lebuh stabil terhadap pengaruh kimia.

Serat sintetis yang paling penting diantaranya adalah serat poliamid

(yaitu nilon, kapron, silon, dederon), serat poliester (yaitu lavsan, terilin, tetron,

dakron), serat-serat yang dibuat dari polistrin, pvc atau politetrafluoroethilen.

Berikut ini adalah tabel perbandingan antara lavsan, kapron, dan sutera.

Sifat-sifat utama Lav

san

Kapr

on

Sutera

alam

1. Panjang pemutusan

dalam keadaan kering (km)

2. Pengurangan

kekuatan mekanis dalam keadaan

basah (%)

3. Pengurangan

kekuatan mekanis setelah 3 jam

pada suhu 190oC (%)

4. Pemuluran dalam

keadaan kering (%)

5. Massa jenis (g/cm3)

6. Persentase

kelembaban pada kelembaban

relatif 65%

40

– 50

0

1

20

– 25

1,3

8

0,5

40 –

50

10

48

20 –

25

1,14

3,4 –

4

32 –

36

15

53

17 –

18

1,37

11

Dari data di atas dapat dilihat bahwa kapron lebih ekonomis daripada sutera

alam, karena kapron lebih tipis, lebih ringan dibanding sutera alam.

Suatu hal yang perlu diperhatikan pada bahan berserat yaitu panjang

pemutusan (rupture-length). Panjang pemutusan adalah panjang rentangan suatu

bahan yang menyebabkan bahan tersebut patah atau putus secara mendadak

disebabkan oleh berat benda itu sendiri.


Besarnya panjang pemutusan adalah :

1000

fPsL

L = panjang pemutus (m)

Ps = kuat tarik pemutus (gr)

f = faktor

Besarnya faktor (f) merupakan perbandingan panjang bahan terhadap

beratnya, persamaannya adalah :

G

lf

l = panjang bahan (m)

G = berat bahan (gr)

Di beberapa negara ketebalan sutera dan bahan-bahan sintetis dinyatakan

dengan Titer, yaitu berat bahan-bahan sintetis delam gram setiap panjang bahan

9000 meter. Dengan demikian hubungan Titer (T) dengan faktor (f) adalah :

9000Tf

Dari sini tampak bahwa makin besar Titer suatu bahan , maka makin tebal

bahan tersebut. Diantara bahan-bahan yang digunakan pada teknik listrik adalah

sebagai berikut.

Nama Bahan Tebal (mm)

A. Katun :

1. Chifton

2. Cambric

3. Cambric muslin

dan calico kasar

B. Sutera :

1. Florentin

2. Flourard

C. Pita Katun :

1. Plester

2. Calico

3. Cambric

0,15

0,12

0,4

0,08

0,07

0,45 0,02

0,22 0,02

0,12 0,01


3.2.6 Bahan Berserat Anorganik

Salah satu bahan berserat anorganik adalah ketahanannya terhadap panas

lebih tinggi. Jenis bahan isolasi berserat ada 2, yaitu asbes dan fiberglass.

Terdapat beberapa macam asbes yang mempunyai komposisi kimia yang berbeda.

Kristolin atau serpentin dengan komposisi kimia 3MgO∙2SiO2∙2H2O adalah jenis

asbes yang paling umum digunakan sebagai bahan isolasi.

Asbes dapat diperoleh dari batu-batuan yang merupakan jalur kecil yang

terdiri atas kumpulan serat yang paralel satu sama lain.Panjang serat-serat tersebut

tergantung ukuran jalurnya yang berkisar antara satu hingga beberapa sentimeter.

Makin panjang serat suatu asbeb, makin tinggi mutunya dan makin mahal

harganya.

Pada suhu 300o hingga 400

oC, asbes dianggap tidak terjadi perubahan, tetapi

pada suhu yang lebih tinggi lagi kandungan airnya akan hilang dan kekuatan

mekanisnya akan menurun.

Hal yang menyebabkan asbes tahan terhadap suhu tinggi adalah karena pori-

porinya mudah dimasuki udara sehingga konduktivitas panasnya rendah. Asbes

akan meleleh pada suhu 1150o. Bahan-bahan asbes tidak digunakan di atas 1000

volt karena kemampuan isolasinya jelek.


BAB IV

PENUTUP

4.1 Simpulan

Dari hasil pembahasan diatas dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut:

1. Kelebihan dari bahan isolasi berserat adalah harga yang murah dan bahan-

bahan ini mudah didapat.

2. Kekurangan utama yang dimiliki bahan isolasi berserat adalah higroskopis

atau daya serap terhadap air yang tinggi serta tegangan tembus yang

rendah.

3. Suatu cara untuk mengatasi kekurangan utama dari bahan isolasi berserat

adalah dengan cara mengimpregnansi atau mengawetkan atau melapisi

suatu bahan isolasi berserat dengan suatu bahan pelapis.

4. Beberapa macam bahan isolasi berserat adalah kayu, kertas, prespan,

benang, bahan isolasi tekstil, bahan berserat anorganik.

4.2 Saran

Bahan isolasi berserat merupakan salah satu bahan listrik yang sangat

berperan besar pada teknik listrik. Yang perlu dilakukan oleh pemerintah dan

masyarakat mulai sekarang ini adalah meningkatkan pengetahuan mengenai bahan

isolasi berserat dan melestarikan bahan-bahan yang masih tersedia banyak di alam

kita ini sehingga masih dapat digunakan oleh beberapa generasi berikutnya.


DAFTAR PUSTAKA

Muhaimin. 1993. Bahan-Bahan Listrik Untuk Politeknik. Jakarta : PT Pradnya

Paramita.

2009. Modul Pembelajaran Ilmu Bahan Listrik. Diakses dari

http://www.google.com. Tanggal 18 Februari 2009.

http://www.google.com/


BIODATA PENULIS

Nama : Putu Rusdi Ariawan

TTL : Denpasar. 19 April

1990

Agama : Hindu

Mahasiswa Teknik Elektro Unv. Udayana

Email : [email protected]

www.facebook.com/turusdi

mailto:[email protected]

http://www.facebook.com/turusdi

33210933-BAHAN-ISOLASI-BERSERAT

Documents

Transcript of 33210933-BAHAN-ISOLASI-BERSERAT