Dasar - Dasar Listrik Kelas x Smk

SMKN 1 KOTA SUKABUMI


KATA PENGANTAR

Bahan ajar ini disusun dalam bentuk E - Book pembelajaran yang berisi uraian materi untuk mendukung

penguasaan kompetensi tertentu yang ditulis secara sequensial, sistematis dan sesuai dengan prinsip

pembelajaran dengan pendekatan kompetensi (Competency Based Training). Untuk itu bahan ajar ini sangat

sesuai dan mudah untuk dipelajari secara mandiri dan individual. Oleh karena itu kalaupun bahan ajar ini

dipersiapkan untuk peserta diklat/siswa SMKN 1 Kota Sukabumi dapat digunakan juga untuk diklat lain yang

sejenis.

Dalam penggunaannya, bahan ajar ini tetap mengharapkan asas keluwesan dan keterlaksanaannya, yang

menyesuaikan dengan karakteristik peserta, kondisi fasilitas dan tujuan kurikulum/programdiklat guna

merealisasikan penyelenggaraan dan tujuan kurikulum/program diklat, guna merealisasikan

penyelenggaraanpembelajaran di SMK. Penyusunan Bahan Ajar bertujuan untuk menyediakan bahan ajar

berupa produktif sesuai tuntutan penguasaan kompetensi tamatan SMK sesuai program keahlian dan tamatan

SMK.

Demikian, mudah -mudahan ini dapat bermanfaat dalam mendukung pengembangan pendidikan kejuruan,

khususnya dalam pembekalan kompetensi kejuruan peserta diklat.

Sukabumi ,Februari 2015 Penulis


DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ............................................................................................... i

DAFTAR ISI ............................................................................................................ ii-iiii

BAB 1 DASAR ILMU LISTRIK ............................................................................... 1

A. PENGETAHUAN LISTRIK DASAR ........................................................ 1

B.EFEK LISTRIK .......................................................................................... 3

C. SUMBER ARUS LISTRIK ........................................................................ 3

D.KEMAGNETAN ........................................................................................ 4

E. INSTRUMEN KELISTRIKAN ................................................................... 6

F. PENJELASAN MENDALAM .................................................................... 7

G. RANGKAIAN LISTRIK ........................................................................... 13

H. HUKUM OHM DAN HUKUM KIRCHOF ............................................... 17

I. ILMU LISTRIK TAMBAHAN ................................................................... 22

J. HAMBATAN KAWAT PENGHANTAR ................................................... 24

K. RANGKAIAN SERI, PARALEL DAN STAR-DELTA ............................. 26

BAB 2 FENOMENA ELEKTROSTATIS ................................................................. 56

A. FENOMENA MUATAN LISTRIK ............................................................ 56

B. GENERATOR VAN DE GRAF ................................................................. 58

C. TEGANGAN LISTRIK .............................................................................. 58

BAB 3 KONSEP INDUKSI ...................................................................................... 61

A. MEDAN MAGNET ................................................................................... 61

B. MEDAN MAGNETIK ARUS LISTRIK .................................................... 62

C. INDUKSI MAGNETIK ............................................................................. 64

D. INDUKSI ELEKTROMAGNETIK ............................................................ 66

BAB 4 1. ELEMEN KERING (BATERAI) ............................................................ 68

A. KONSTRUKSI BATERAI ................................................................ 68

B. JENIS-JENIS BATERAI ................................................................... 69

C. REAKSI KIMIA............................................................................... 70

2. ALTERNATOR GGL 3 FASE ............................................................ 72

A. KARAKTERISTIK ALTERNATOR GGL TIGA-FASE

........................................................................................................... 72

B. HUBUNGAN TEGANGAN DALAM

GENERATOR HUBUNGAN Y

........................................................................................................... 72

C. HUBUNGAN ARUS DALAM GENEATOR HUBUNGAN Y

........................................................................................................... 74


D. HUBUNGAN TEGANGAN DALAM GENERATOR HUBUNGAN

DELTA .............................................................................................. 74

E. HUBUNGAN ARUS DALAM HUBUNGAN GENERATOR DELTA

........................................................................................................... 75

F. DAYA DALAM RANGKAIAN GGL 3 FASE .............................. 75

3 CARA PEMBANGKITAN TEGANGAN AC ....................................... 76

A. CARA PEMBANGKITAN TEGANGAN TINGGI AC .................. 76

BAB 5 GENERATOR ............................................................................................... 86

A. GENERATOR ARUS SEARAH................................................................. 86

A.1 PROSES INDUKSI HASIL LISTRIK DC............................................ 86

A.2 PRINSIP KERJA GENERATOR ARUS SEARAH .............................. 87

A.3 KARAKTERISTIK ARUS SEARAH .................................................. 90

A.4 REAKSI JANGKAR ............................................................................ 93

A.5 KERJA PARALEL GENERATOR ARUS SEARAH ........................... 95

B. GENERATOR ARUS BOLAK-BALIK (ALTERNATOR) ......................... 96

A.1 PROSES INDKSI HASIL LISTRIK AC .............................................. 96

A.2 PRINSIP KERJA ALTERNATOR ....................................................... 97

BAB 6 MOTOR LISTRIK ........................................................................................ 99

A. KARAKTERISTIK MOTOR LISTRIK ...................................................... 99

B. PRINSIP KERJA MOTOR LISTRIK .......................................................... 100

C. PENDALAMAN MATERI ......................................................................... 102

D. JENIS-JENIS MOTOR LISTRIK ............................................................... 103

BAB 7 ALTERNATOR GGL 3 FASA

A. KARAKTERISTIK ALTERNATOR GGL TIGA-FASE....................... 104

B. HUBUNGAN TEGANGAN DALAM GENERATOR HUBUNGAN Y.... 104

C. Hubungan Arus dalam Generator Hubungan Y.............................104 D. Hubungan Tegangan dalam Generator Hubungan Delta................105

E. Hubungan Arus dalam generator Hubungan Delta.......................105

F. Daya dalam Rangkaian Tiga-Fase................................105

BAB 8 CARA PEMBANGKITAN TEGANGAN.......................106

A. Pembangkitan Tegangan Tinggi AC.....................................106

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................ 110


BAB 1

DASAR ILMU LISTRIK

Listrik dikelompokkan menjadi salah satu sumber energi yang sangat dibutuhkan dalam

kehidupan manusia. Setiap saat peranan listrik dalam kehidupan semakin jelas terlihat. Ada

banyak kebutuhan hidup yang tidak lepas dari peranan listrik. Dan sebagai bagian masyarakat

perlu memahami ekstensi listrik secara maksimal. Teori listrik dasar adalah teori atau

pengetahuan yang membahas masalah listrik secara tuntas. Pembahasan ini meliputi

pengaertian dasar listrik, bagaimana listrik diciptakan, istilah-istilah kelistrikan, dan

sebagainya.

A. PENGETAHUAN LISTRIK DASAR

Seperti anda ketahui, setiap zat, di dalamnya ada muatan. Muatan zat ini terdiri atas

muatan positif (proton) dan muatan negatif (elektron), serta inti atau neutron. Proton dan

elektron menempati posisi mengelilingi neutron.

Setiap saat elektron dan proton melakukan pergerakan sedemikian rupa sehingga

terjadi perubahan. Dalam teori listrik dasar, pergerakan muatan inilah yang menyebabkan

pengaliran muatan yang selanjutnya yang dikenal sebagai aliran listrik.

Pengaliran muatan ini sangat memungkinkan adanya perbedaan muatan antara bagian

positif dan negatif. Ketika bagian positif benda dihubungkan dengan bagian negatif, maka

terjadilah pengaliran muatan. Hal ini terjadi karena bagian yang kelebihan muatan negatif

akan memindahkan muatannya ke bagian yang kekurangan muatan negative , yaitu

muatan positif.

Ada banyak barang yang sumber energinya listrik. Agar anda tidak mengalami

kesulitan pada saat operasional listrik, maka teori listrik dasar harus dipahami.

Oleh karena itulah maka anda harus mengenal beberapa istilah dalam teori listrik

dasar. Istilah-istilah tersebut meliputi

Kutub Positif, yaitu bagian sumber listrik yang di dalamnya kekurangan muatan

negatif dan disebut sebagai bermuatan positif


Kutub Negatif, yaitu bagian sumber listrik yang di dalamnya kelebihan muatan

negatif dan disebut sebagai bermuatan negatif

Kuat Arus,yaitu jumlah muatan yang mengalir melalui media perantara dari kutub

negatif ke kutub positif dalam suatu sumber listrik. Kuat arus ini sangat bergantung

pada jumlah muatan yang berpindah dari satu kutub ke kutub lainnya. Semakin banya

muatan yang berpindah, maka kuat arus semakin besar.

Voltase/Voltage, yaitu beda potensial yang terdapat di kutub positif dan kutub negatif.

Beda potendial ini sangat menentukan besar kecilny arus yang mengalir. Dengan

adanya voltase inilah maka muatan yang ada dapat berpindah (muatan negatif menuju

muatan positif)

Hambatan, yaitu penghambat aliran listrik dari kutub negatif ke kutub positif.

Hambatan ini sangat menentukan arus listrik yang mengalir pada media perantara

aliran. Setiap bahan mempunyai nilai hambatan yang berbeda-beda. Ada bahan yang

hambatannya kecil sehingga aliran listrik dapat mengalir dengan lancar, dan jika

besar, maka aliran listrik tidak lancar.

Daya Listrik, yaitu kemampuan listrik untuk melakukan kegiatan atau pekerjaan.

Daya listrik ini adalah kemampuan yang dimiliki oleh listrik untuk melakukan

kegiatan dalam jangka waktu tertentu.

Dalam teori Listrik dasar, aliran listrik dapat tercipta atau terjadi jika rangkaian tertutup

dari sekian banyak alat listrik. Jika sumber listrik dihubungkan dengan alat-alat listrik

sehingga terjadi rangkaian, maka muatan yang ada di setiap kutub bereaksi. dan kutub

negatif sebagai kutub yang kelebihan elektron menggerakan muatannya

Arah arus listrik mengalir dari pole-pole positif melalui rangkain listrik ke pole

negatif. Arah arus listrik bertentangan dengan arus elektron sesuai dengan teori gerak

elektron dari pole negatif melalui rangkaian listrik ke pole positif.Yang perlu diketahui

bahwa bila arus listrik mengalir di dalam satu arah maka persamaan dengan itu arus

elektron berlawanan arahnya.

B. EFEK LISTRIK.


1. Efek panas

Suatu kawat bila dilalui arus akan menjadi panas. Pada teknologi kendaran bermotor

efek panas ini digunakan misalnya pada busi pijar untuk motor diesel, pemanas listrik

jendela belakang kendaran, kumparan pemanas rokok dan di dalam lampu pijar dimana

filamen dipanaskan sampai satu temperatur yang tinggisehingga dapat mengeluarkan

cahaya terang.

2. Efek magnet listrik

Arus listrik yang mengalir melalui suatu konduktor menimbulkan lapangan magnet di

sekeliling konduktor, kejadian ini dimanfatkan pada komponen kendaraan, misalnya :

regulator, relai stater, koil penyalaan dan sebaginya.

3. Efek kimia listrik

Arus listrik menyebabkan reaksi bila mengalir melalui suatu elektrolit, misalnya cairan

zat asam atau garam. Baterai pada kendaraan adalah suatu komponen dikarenakan oleh

efek kimia listrik, pada baterai arus listrik disebabkan oleh reaksi kimia.

C. SUMBER ARUS LISTRIK

Sumber listrik terdiri dari dua jenis yaitu lstrik aru searah (DC) dan arus bolak – balik

(AC) Arus searah (DC) adalah sejenis arus yang selalu mempunyai arah arus yang sama

melalui rangkaian listrik, itu adalah keadaan dimana sumber listrik dalam rangkaian itu

mempunyai kutub yang tak berubah yaitu menghasilkan voltase searah (DC). Arus bolak-

balik (AC) adalah sejenis arus yang mempunyai arah bolak-balik karena sumber arus

listrik menghasilkan voltase bolak-balik karena sumber arus listrik menghasilkan voltase

bolak-balik (voltase alternating). Sistem kelistrikan pada kendaraan bermotor

menggunakan arus searah, listriknya berasal dari arus bolak-balik dengan menggunakan

”inverter”. Pada kendaraan bermotor yang memakai generator AC (alternator)

memerlukan perubahan arus bolak-balik itu jika alternator sesuai digunakan pada

kendaraan bermotor tersebut.

D. KEMAGNETAN

Kemagnetan adalah sifat dari magnet dan arus listrik dapat menghasilkan suatu lapangan

gaya, sifat magnet ialah dapat menarik benda (besi), kemagnetan diperlukan untuk

generator starter dan komponen lain.

1. Magnet Permanen (Tetap)


Semua magnet mempunyai kutub utara dan selatan, lapangan gaya magnet terdiri dari

garis-garis gaya magnet yang ad diantara kutub-kutub garis gaya magnet, bertolak dari

kutub utara magnet kepada kutub selatan magnet. Jarum kompas menunjukkan arah

dari garis-garis gaya. Diantara kutub-kutub magnet U lapangan gaya lebih konsentrasi

karena jarak antara kutub lebih pendek. Makin sempit jarak antara kutub magnet

dikonsentrasikan lapangan gaya magnet.

2. Elektromagnet

Suatu penghantar yang mengalirkan arus dikelilingi oleh lapangan magnet dengan

garis-garis gaya beraturan mengelilingi sepanjang penghantar. Penghantar itu tidak

mempunyai kutub utara dan selatan. Garis-garis gaya bekerja ke sudut kanan

penghantar digunakan misalnya untuk pengukuran arus pada kabel starter, suatu

ammeter yang sederhana, indikator arus starter ditempatkan diluar kabel dan lapangan

magnet menggerakkan instrumen itu. Arah gerakan garis-garis gaya disekeliling

penghantar dapat ditentukan dengan menggunakan berbagai ketentuan (aturan). Salah

satu ialah aturan jalan spiral yaitu arh dan lapangan gaya bersaman dengan arah putarn

kanan dari arah arus di dalam penghantar.

3. Pengaruh-pengaruh Magnet

Bila dua megnet permanen ditempatkan berlawanan kutub, magnet iotu akan menarik

sesamanya. Jika magnet itu dilepaskan dengan kutub-kutub sesama magnet akan

menolak satu dengan yang lainnya (terpisah). Kutub yang berlawanan tarik menarik,

kutub yang senama tolak menolak.

4. Pengaruh Gaya-gaya dari Arus didalam Penghantar

Bila arus mengalir berlawanan arah pada dua kawat sejajar, maka garis-garis gaya

mengarah ke tempat yang sam diantar penghantar dan lapngan magnet akan menjadi

tegang, lapangan magnet menolak penghantar-penghantar itu. Gejala ini digunakan

pada seluruh motor listrik, penghantar yang berada pada lapangan magnet diantara dua

kutub dan diberikan arus maka penghantar itu akan bergerak. Beberapa penghantar

yang sejajar membawa arus dalam satu arah, membuat suatu lapangan magnet yang

umum, seperti banyak dalam komponen-komponen. Seperti contoh misalnya kumparan

pada suatu koil pengapian, kumparan sepatu pada generator DC, kumparan pembangkit

pada suatu alternator.


5. Lapangan Magnet disekitar Kumparan

Lapangan magnet akan dihasilkan disekitar kumparan melalui gulungan-gulungan arus,

kumparan itu mempunyai kutub utara dan selatan seperti batang magnet permanen,

kutub-kutub kumparan itu (koil) bergantung pada arah arus dan dapat ditentukan

dengan menggunakan dalil tangan kanan. Peganglah kumparan dengan tangan kanan,

jari-jari menunjukkan arah arus dan ibu jari menunjukkan kutub utara. Jika sepotong

besi lunak digunakan sebagai inti kunparan itu kuat lapangan magnet bertambah

beberapa ratus kali, sebab inti besi penghantar yang baik untuk garis-garis gaya magnet,

sedangkan udara adalah penghantar yang tidak baik. Kekuatan lapangan magnet listrik

bergantung pada jumlah lilitan pada kumparan dan jumlah arus melalui kumparan itu.

E. INSTRUMEN KELISTRIKAN

Disini ada tiga jenis instrumen, yakni

1. Moving coil instrument

2. Moving iron instrument

3. Moving magnet instrument

Penjelasan lebih lanjut adalah sebagai berikut :

a) Moving coil instrument

Moving coil instrument adalah koil persegi panjang yang ditempatkan pada suatu

sumbu dengan bantalan sehingga dapat berputar pada antara kutub-kutub magnet, jarum

penunjuk dilekatkan pada sumbu dan bila tidak ada voltase kepada instrumen jarum

penunjuk berada pada posisi 0 (nol) disebabkan oleh pegas gulung (coil spring).

Arus dari kutub positif ke moving coil melalui pegas gulung bawah. Lapangan magnet

yang dihasilkan sekitar moving coil berhubungan dengan gaya lapangan magnet diantara

kutub-kutub magnet sehingga menyebabkan moving coil bergerak. Instrumen seperti ini

banyak digunakan pada alat tes kendaraan. Moving coil instrument sebagi voltmeter,

instrumen itu dilengkapi dengan resistor yang dihubungkan seri yang tahanannya dihitung

dalam hubungannya dengan tahanan moving coil.

b) Moving Iron instrument

Moving iron instrument mempunyai coil yang efek lapangan megnetnya kepada sebuah

vane dari besi lunak, vane itu diletakkan pada sumbu jarum dan ditarik lebih jauh kecil


bila arus bertambah besar, skala tidak beraturan karena keadaan magnetnya. Bagian

pertama dari skala dengan jarak pembagian yang pendek, instrumen ini cocok untuk arus

DC dan AC.

c) Moving Magnet instrument

Sebuah vane dari besi lunak dilekatkan pada sumbu jarum dan ditempatkan di antara

kutub-kutub magnet kuku kuda. Posisi armature itu ditentukan oleh lapangan dari gaya

magnet itu dan yang mana lapangan magnet itu dihasilkan oleh arus yang melalui

koil. Bila arus mengalir melalui koil vane itu akan berputar dan menyimpang arus.

Instrumen itu digunakan sebagi amperemeter pada sistem listrik, ia menunjukkan charge

(mengisi) atau tidak charge tetapi instrumen itu tidak presisi. Ini sebuah bacaan bagi

teman-teman yang ingin tau tentang sedikit mengenai kelistrikan. Semoga sukses.

F. PENJELASAN MENDALAM

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.


“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, ampere

Q = Besarnya muatan listrik, coulomb

t = 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 t

I = Q/t

t = 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”.

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/A

http://1.bp.blogspot.com/_jqFxKzwEbD8/SX7J7LCoyZI/AAAAAAAAArc/JjvgmsFjw_4/s1600-h/Tabel+Kemampuan+Hantar+Arus+(KHA).png


I = J x A

A = 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/G

G = 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]

http://2.bp.blogspot.com/_jqFxKzwEbD8/SX7It0vWSsI/AAAAAAAAArM/w9Nt2UVit2c/s1600-h/Resistansi+konduktor.png

https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQaUXL7eapV-pQbegmaW8woynlpLktf_rsWNhG_pCyoXgbio2GN


l = panjang kawat [meter/m] l

ρ = 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 volt

W = usaha, dalam newton-meter atau Nm atau joule

Q = muatan listrik, dalam coulomb


G. 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”

4. Hukum Ohm

Pada dasarnya sebuah rangkaian listrik terjadi ketika sebuah penghantar mampu dialiri

electron bebas secara terus menerus. Aliran yang terus-menerus ini yang disebut dengan arus,

dan sering juga disebut dengan aliran, sama halnya dengan air yang mengalir pada sebuah

pipa.

Tenaga (the force) yang mendorong electron agar bisa mengalir dalam sebauh rangkaian

dinamakan tegangan. Tegangan adalah sebenarnya nilai dari potensial energi antara dua titik.

http://2.bp.blogspot.com/_jqFxKzwEbD8/SX7It8x6mZI/AAAAAAAAArE/41r7Oq5e094/s1600-h/rangkaian+listrik.jpg


Ketika kita berbicara mengenai jumlah tegangan pada sebuah rangkaian, maka kita akan

ditujukan pada berapa besar energi potensial yang ada untuk menggerakkan electron pada

titik satu dengan titik yang lainnya. Tanpa kedua titik tersebut istilah dari tegangan tersebut

tidak ada artinya

Elektron bebas cenderung bergerak melewati konduktor dengan beberapa derajat pergesekan,

atau bergerak berlawanan. Gerak berlawanan ini yang biasanya disebut dengan hambatan.

Besarnya arus didalam rangkaian adalah jumlah dari energi yang ada untuk mendorong

electron, dan juga jumlah dari hambatan dalam sebuah rangkaian untuk menghambat lajunya

arus. Sama halnya dengan tegangan hambatan ada jumlah relative antara dua titik. Dalam hal

ini, banyaknya tegangan dan hambatan sering digunakan untuk menyatakan antara atau

melewati titik pada suatu titik.

Untuk menemukan arti dari ketetapan dari persamaan dalam rangkaian ini, kita perlu

menentukan sebuah nilai layaknya kita menentukan nilai masa, isi, panjang dan bentuk lain

dari persamaan fisika. Standard yang digunakan pada persamaan tersebut adalah arus listrik,

tegangan ,dan hambatan.

Symbol yang digunakan adalah standar alphabet yang digunakan pada persamaan aljabar.

Standar ini digunakan pada disiplin ilmu fisika dan teknik, dan dikenali secara internasional.

Setiap unit ukuran ini dinamakan berdasarkan nama penemu listrik. Amp dari orang perancis

Andre M. Ampere, volt dari seorang Italia Alessandro Volta, dan ohm dari orang german

Georg Simon ohm.

Simbol matematika dari setiap satuan sebagai berikut “R” untuk resistance (Hambatan), V

untuk voltage (tegangan), dan I untuk intensity (arus), standard symbol yang lain dari

tegangan adalah E atau Electromotive force. Simbol V dan E dapat dipertukarkan untuk

beberapa hal, walaupun beberapa tulisan menggunakan E untuk menandakan sebuah

tegangan yang mengalir pada sebuah sumber ( seperti baterai dan generator) dan V bersifat

lebih umum.

Salah satu dasar dalam perhitungan elektro, yang sering dibahas mengenai satuan couloumb,

dimana ini adalah besarnya energi yang setara dengan electron pada keadaan tidak stabil.

Satu couloumb setara dengan 6.250.000.000.000.000.000. electron. Symbolnya ditandai

dengan Q dengan satuan couloumb. Ini yang menyebabkan electron mengalir, satu ampere


sama dengan 1 couloumb dari electron melewati satu titik pada satu detik. Pada kasus ini,

besarnya energi listrik yang bergerak melewati conductor (penghantar).

Sebelum kita mendefinisikan apa itu volt, kita harus mengetahui bagaimana mengukur

sebuah satuan yang kita ketahui sebagai energi potensial. Satuan energi secara umum adalah

joule dimana sama dengan besarnya work (usaha) yang ditimbulkan dari gaya sebesar 1

newton yang digunakan untuk bergerak sejauh 1 meter (dalam satu arah). Dalam british unit,

ini sama halnya dengan kurang dari ¾ pound dari gaya yang dikeluarkan sejauh 1 foot.

Masukkan ini dalam suatu persamaan, sama halnya dengan I joule energi yang digunakan

untuk mengangkat berat ¾ pound setinggi 1 kaki dari tanah, atau menjatuhkan sesuatu

dengan jarak 1 kaki menggunakan parallel pulling dengan ¾ pound. Maka kesimplannya, 1

volt sama dengan 1 joule energi potensial per 1 couloumb. Maka 9 volt baterai akan

melepaskan energi sebesar 9 joule dalam setiap couloum dari electron yang bergerak pada

sebuah rangkian.

Satuan dan symbol dari satuan elektro ini menjadi sangat penting diketahui ketika kita

mengeksplorasi hubungan antara mereka dalam sebuah rangkaian. Yang pertama dan

mungkin yang sangat penting hubungan antara tegangan, arus dan hambatan ini disebut

hokum ohm. Ditemukan oleh Georg Simon Ohm dan dipublikasikannya pada sebuah paper

pada tahun 1827, The Galvanic Circuit Investigated Mathematically. Prinsip ohm ini adalah

besarnya arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar metal pada rangkaian, ohm

menemukan sebuah persamaan yang simple, menjelaskan bagaimana hubungan antara

tegangan, arus, dan hambatan yang saling berhubungan.

H. HUKUM OHM DAN HUKUM KIRCHOF

A. HUKUM OHM

E = I R

I = E / R


R =E / I

Kesimpulan :

• Tegangan dinyatakan dengan nilai volts disimbolkan dengan E atau V.

• Arus dinyatakan dengan amps, dan diberi symbol I

• Hambatan dinyatakan dengan ohms diberi symbol R

• Hukum Ohm: E = IR ; I = E/R ; R = E/I

Besarnya daya pada suatu rangkaian dapat di hitung dengan :

P = V . I atau P = I2 . R atau P = V2/ R

Dimana :

P : daya, dalam satuan watt

V : tegangan dalam satuan volt

I : arus dalam satuan ampere

Contoh Soal Latihan:

Sebuah bangunan rumah tangga memakai lampu dengan tegangan pada instalansi lampu

rumah tangga tersebut adalah 220 Volt, dan arus yang mengalir pada lampu tersebut adalah

10 ampere, berapakah hambatan pada lampu tersebut, hitunglah?

JAWAB :

dik :

V = 220 Volt

I = 10 Amper

Dit : hambatan…………….?


JAWAB

R = V/R

R = 220/10 = 22 ohm

Jadi hambatan yang mengalir adalah 22 ohm

Contoh Soal Latihan:

Didalam suatu rumah tinggal, terpasang sebuah lampu dengan tegangan 220 Volt, setelah di

ukur dengan amper meter arusnya adalah 2 ampere, hitunglah daya yang di serap lampu

tersebut ?

JAWAB :

dik :

V = 220 Volt

I = 2 Amper

Dit : Daya…………….?

JAWAB

P = V.I

P = 220. 2 = 440 Watt

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/R


V = I x R

R = V/I

Dimana;

I = arus listrik, ampere

V = tegangan, volt

R = 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

B. HUKUM KIRCHOFF

Pada setiap rangkaian listrik, jumlah aljabar dari arus-arus yang bertemu di satu titik

adalah nol (ΣI=0).

http://2.bp.blogspot.com/_jqFxKzwEbD8/SX7KMbrUYkI/AAAAAAAAArk/6XPDGruBTMc/s1600-h/segitiga+ajaib.png


Gambar 5. loop arus“ KIRChOFF “

Jadi:

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

I1 + I4 = I2 + I3 + I5

Seputar Listrik

Pengertian Listrik

Listrik adalah aliran elektron-elektron dari atom ke atom pada sebuah penghantar. Semua

atom memiliki partikel yang disebut elektron terletak pada orbitnya mengelilingi proton.

Atom yang paling sederhana adalah atom Hydrogen (Atom Air), yaitu hanya mempunyai satu

elektron yang mengelilingi satu proton.

http://elektronikaindustri.com/pengertian-listrik

http://4.bp.blogspot.com/_jqFxKzwEbD8/SX7It5JsgzI/AAAAAAAAAq8/rPuAml3Pjlc/s1600-h/Loop+arus+kirchoff.png


Atom Hidrogen

Atom yang paling rumit adalah atom uranium. Atom ini mempunyai 92 elektron disekeliling

inti proton. Semua benda (elemen) memiliki struktur atom tersendiri. Setiap elemen

mempunyai jumlah elektron dan proton yang sama.

Tembaga mempunyai 29 proton, elektron-elektronnya tersebar pada 4 baris orbit, yang paling

luar hanya satu elektron. Ini adalah rahasia dari penghantar listrik yang baik. Setiap benda

yang memiliki struktur atom kurang dari 4 orbit yang paling luar atau memiliki sifat daya

hantar yang baik.

Bila benda yang memiliki struktur atom lebih dari 4 elektron pada garis orbit yang paling luar

di sebut penyekat (bukan penghantar).

Benda yang memiliki sedikit elektron pada garis orbit paling luar, elektronnya lebih mudah

berpindah dari orbitnya oleh tegangan yang rendah. Hal ini akan menyebabkan terjadinya

aliran elektron dari atom ke atom.

Seperti telah kita pelajari bahwa atom mempunyai proton danÂ elektron, masing-masing

partikel mempunyai gaya potensial (potensial force). Proton bermuatan positif, sedangkan

elektron bermuatan negatif. Proton pada inti atom menarik elektron dan menahan elektron

pada garis orbit selama muatan positif dari proton sama dengan muatan negatif dari elektron

atau mempunyai listrik netral. Bilamana terjadi muatan netral elektron yang beredar digaris

orbit dapat dengan mudah berpindah jika elektron-elektron ditarik jauh oleh atom lain, atom


itu menjadi bermuatan positif dan menjauhnya elektron yang ditarik oleh atom yang lain tadi

mengakibatkan atom tersebut bermuatan negatif. Atom yang bermuatan negatif (-)Â

memiliki jumlah elektron yang berlebihan, sedangkan atom yang bermuatan positif (+)

jumlah elektronnya sedikit atau kekurangan elektron.

I. ILMU LISTRIK TAMBAHAN

Teknik Tenaga Listrik ialah ilmu yang mempelajari konsep dasar

kelistrikan dan pemakaian alat yang asas kerjanya berdasarkan aliran

elektrondalam konduktor (arus listrik). Dalam Teknik Tenaga Listrik dikenal

dua macam arus :

1. Arus searah dikenal dengan istilah DC (Direct Current)

2. Arus bolak balik dikenal sebagai AC (Alternating Current)

Dalam menghasilkan arus searah atau arus bolak balik, dikenal sistem

pengadaan energi listriksebagai berikut :

Pembangkit: Sebagai sumber energi listrik yang antara lain berupa; PLTA, PLTU,

PLTN, PLTG, PLTD, dan ENERGI DARI ANGIN, SURYA, GEOTHERMAL,

OMBAK, CHEMICAL,dan sebagainya .

Transmisi: Sebagai jaringan untuk menyalurkan energi listrik dari pembangkit ke

beban atau ke jaringan distribusi (gardu-gardu listrik).

Distribusi: Sebagai jaringan yang menyalurkan energi listrik ke konsumen

pemakai.

Gambar 1. Sistem Pengadaan Energi Listrik 1

Gambar 1. Sistem Pengadaan Energi Listrik

I.a. PERALATAN ATAU PERANTI PENGUBAH ENERGI


Dalam sistem energi listrik dikenal peralatan yang mengubah energi listrik,

baik dari energi listrik ke energi mekanis, maupun sebaliknya, serta megubah

energi listrik dari rangkaian atau jaringan yang satu menjadi energi listrik yang

lain pada rangkaian atau jaringan berikutnya. Piranti tersebut adalah generator,

Motor dan Transformator.

Generator merupakan piranti atau peralatan listrik yang dapat dipergunakan

untuk mengubah energi mekanis menjadi energi listrik, dapat berupa generator

arus searah (generator DC) maupun generator arus bolak-balik (Alternator).

Motor merupakan piranti atau peralatan listrik yang dapat dipergunakan untuk

mengubah energi listrik menjadi energi mekanis, juga dapat berupa motor arus

searah maupun motor arus bolak balik. Sedangkan Transformator biasa

disebut juga Trafo, adalah piranti atau peralatan listrik yang dapat dipergunakan

untuk mengubah energi listrik yang satu ke energi listrik yang lain dimana

tegangan keluaran (out-put) dapat dinaikkan ataupun diturunkan oleh piranti ini

sesuai dengan kebutuhan.

Transformator terbagi atas ;

a. Trafo penaik tegangan (step-up) atau disebut trafo daya.

b. Trafo penurun tegangan (step-down) disebut juga trafo distribusi.

c. Trafo yang dipergunakan pada peralatan atau rangkaian elektronik,

yakni untuk memblokir rangkaian yang satu dengan yang lain.

Generator maupun motor dapat disebut mesin listrik, karena generator

dapat berupa generator arus searah dan generator arus bolak balik, demikian juga

motor.

Mesin listrik dapat dibagi atas :

a. Mesin arus searah, yang terbagi atas;

(1) Mesin Shunt,

(2) Mesin Seri,

(3) Mesin Kompon.

b. Mesin arus bolak balik, terbagi atas ;

(1) Transformator

(2) Mesin Tak Serempak (Asinkron) atau Mesin Induksi

(3) Mesin Sikron atau mesin Serempak.


J. HAMBATAN KAWAT PENGHANTAR DAN RANGKAIAN PENGHANTAR

Hambatan Kawat Penghantar

besar hambatan suatu kawat penghantar

1. Sebanding dengan panjang kawat penghantar. artinya makin panjang penghantar, makin

besar hambatannya,

2. Bergantung pada jenis bahan kawat (sebanding dengan hambatan jenis kawat), dan

3. berbanding terbalik dengan luas penampang kawat, artinya makin kecil luas

penampang, makin besar hambatannya. Jika panjang kawat dilambangkan ℓ, hambatan

jenis ρ, dan luas penampang kawat A. Secara matematis, besar hambatan kawat dapat

ditulis :

Nilai hambatan suatu penghantar tidak bergantung pada beda potensialnya. Beda potensial

hanya dapat mengubah kuat arus yang melalui penghantar itu. Jika penghantar yang dilalui

sangat panjang, kuat arusnya akan berkurang. Hal itu terjadi karena diperlukan energi yang

sangat besar untuk mengalirkan arus listrik pada penghantar panjang. Keadaan seperti itu

dikatakan tegangan listrik turun. Makin panjang penghantar, makin besar pula penurunan

tegangan listrik.

http://merlina900301.files.wordpress.com/2010/06/kawatt.jpg


J.1 RANGKAIAN SERI, RANGKAIAN PARALEL DAN STAR - DELTA

Rangkaian Seri

Berdasarkan hukum Ohm: V = IR, pada hambatan R1 terdapat teganganV1 =IR1 dan pada

hambatan R2 terdapat tegangan V2 = IR 2. Karena arus listrik mengalir melalui hambatan R1

dan hambatan R2, tegangan totalnya adalah VAC = IR1 + IR2. Mengingat VAC merupakan

tegangan total dan kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian seperti di atas (rangkaian

tak bercabang) di setiap titik sama maka VAC = IR1 + IR2

I R1 = I(R1 + R2)

R1 = R1 + R2 ; R1 = hambatan total

Rangkaian seperti di atas disebut rangkaian seri. Selanjutnya, R1 ditulis Rs (R seri) sehingga

Rs = R1 + R2 +…+Rn, dengan n = jumlah resistor. Jadi, jika beberapa buah hambatan

dirangkai secara seri, nilai hambatannya bertambah besar. Akibatnya, kuat arus yang

mengalir makin kecil. Hal inilah yang menyebabkan nyala lampu menjadi kurang terang

(agak redup) jika dirangkai secara seri. Makin banyak lampu yang dirangkai secara seri,

nyalanya makin redup. Jika satu lampu mati (putus), lampu yang lain padam.

http://merlina900301.files.wordpress.com/2010/06/hambatan.jpg


Contoh Rangkain Seri :

Rangakaian Paralel

Mengingat hukum Ohm: I = V/R dan I = I1+ I2, maka

Pada rangkaian seperti di atas (rangkaian bercabang), V AB =V1 = V2 = V. Dengan demikian,

diperoleh persamaan :

Rangkaian yang menghasilkan persamaan seperti di atas disebut rangkaian paralel. Oleh

karena itu, selanjutnya Rt ditulis Rp (Rp = R paralel). Dengan demikian, diperoleh persamaan

Berdasarkan persamaan di atas, dapat disimpulkan bahwa dalam rangkaian paralel, nilai

hambatan total (Rp) lebih kecil dari pada nilai masing-masing hambatan penyusunnya (R1 dan

R2). Oleh karena itu, beberapa lampu yang disusun secara paralel sama terangnya dengan

lampu pada intensitas normal (tidak mengalami penurunan). Jika salah satu lampu mati

(putus), lampu yang lain tetap menyala.

http://merlina900301.files.wordpress.com/2010/06/3_hambatan_seri.jpg

http://merlina900301.files.wordpress.com/2010/06/paralel1.jpg




Contoh Gambar Rangkaian Pararel :

1. RANGKAIAN SERI

Rangkaian seri terdiri dari dua atau lebih beban listrik yang dihubungkan ke catu daya lewat

satu rangkaian. Rangkaian listrik seri adalah suatu rangkaian listrik, di mana input suatu

komponen berasal dari output komponen lainnya. Hal inilah yang menyebabkan rangkaian

listrik seri dapat menghemat biaya (digunakan sedikit kabel penghubung).

Selain memeliki kelebihan, rangkaian listrik seri juga memiliki suatu kelemahan, yaitu jika

salah satu komponen dicabut atau rusak, maka komponen yang lain tidak akan berfungsi

sebagaimana mestinya. Misal tiga buah bola lampu dirangkai seri, maka input dari lampu satu

akan datang dari output lampu yang lain. Jika salah satu lampu dicabut atau rusak, maka

lampu yan lain akan ikut padam.

http://merlina900301.files.wordpress.com/2010/06/3hambatan_paralel.jpg


Rangkaian seri dapat berisi banyak beban listrik dalam satu rangkaian. Contoh yang baik dari

beberapa beban rangkaian dihubung seri adalah lampu pohon Natal. ( kurang lebih 20 lampu

dalam rangkaian seri ).

Dua buah elemen berada dalam susunan seri jika mereka hanya memiliki sebuah titik utama

yang tidak terhubung menuju elemen pembawa arus pada suatu jaringan. Karena semua

elemen disusun seri, maka jaringan tersebut disebut rangkaian seri. Dalam rangkaian seri,

arus yang lewat sama besar pada masing-masing elemen yang tersusun seri.

Sifat-sifat Rangkaian Seri:

Arus yang mengalir pada masing beban adalah sama.

Tegangan sumber akan dibagi dengan jumlah tahanan seri jika besar tahanan sama.

Jumlah penurunan tegangan dalam rangkaian seri dari masing-masing tahanan seri adalah

sama dengan tegangan total sumber tegangan.

Banyak beban listrik yang dihubungkan dalam rangkaian seri, tahanan total rangkaian

menyebabkan naiknya penurunan arus yang mengalir dalam rangkaian. Arus yang mengalir

tergantung pada jumlah besar tahanan beban dalam rangkaian.

Jika salah satu beban atau bagian dari rangkaian tidak terhubung atau putus, aliran

arus terhenti.

Contoh paling sederhana penerapan rangkaian listrik seri dalam kehidupan sehari-hari

(di rumah) :

1. Lampu hias pohon Natal model lama (yang baru pakai rangkaian elektronik & lampu

LED) merupakan rangkaian seri beberapa lampu (12V di-seri 20 pcs) sehingga dapat

menerima tegangan sesuai dengan jala-jala (220V).

2. Lampu TL (tube Lamp) atau orang bilang lampu neon, model lama yang masih

memakai ballast, di dalam box nya memakai rangkaian seri antara jala-jala dengan ballastnya.

3. Di dalam setrika listrik ada rangkaian seri dengan bimetal (temperatur kontrol),

demikian juga kulkas.

4. Sakelar/switch merupakan penerapan rangkaian seri dengan beban.


2. RANGKAIAN PARALEL

Rangkaian Paralel merupakan salah satu yang memiliki lebih dari satu bagian garis edar

untuk mengalirkan arus. Dalam kendaraan bermotor, sebagian besar beban listrik

dihubungkan secara parallel. Masing-masing rangkaian dapat dihubung-putuskan tanpa

mempengaruhi rangkaian yang lain.

Rangkaian Paralel adalah salah satu rangkaian listrik yang disusun secara berderet

(paralel). Lampu yang dipasang di rumah umumnya merupakan rangkaian paralel. Rangakain

listrik paralel adalah suatu rangkaian listrik, di mana semua input komponen berasal dari

sumber yang sama. Semua komponen satu sama lain tersusun paralel. Hal inilah yang

menyebabkan susunan paralel dalam rangkaian listrik menghabiskan biaya yang lebih banyak

(kabel penghubung yang diperlukan lebih banyak). Selain kelemahan tersebut, susunan

paralel memiliki kelebihan tertentu dibandingkan susunan seri. Adapun kelebihannya adalah

jika salah satu komponen dicabut atau rusak, maka komponen yang lain tetap berfungsi

sebagaimana mestinya.

Sifat-sifat Rangkaian Paralel:

Tegangan pada masing-masing beban listrik sama dengan tegangan sumber.

Masing-masing cabang dalam rangkaian parallel adalah rangkaian individu.Arus

masing-masing cabang adalah tergantung besar tahanan cabang.

Sebagaian besar tahanan dirangkai dalam rangkaian paralel, tahanan total

rangkaian mengecil, oleh karena itu arus total lebih besar. (Tahanan total

dari rangkaian parallel adalah lebih kecil dari tahanan yang terkecil dalamrangkaian.)

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Rangkaian_listrik&action=edit&redlink=1

http://id.wikipedia.org/wiki/Lampu


Jika terjadi salah satu cabang tahanan parallel terputus, arus akan terputus hanya pada

rangkaian tahanan tersebut. Rangkaian cabang yang lain tetap bekerja tanpa terganggu oleh

rangkaian cabang yang terputus tersebut.

Contoh paling sederhana penerapan rangkaian listrik paralel dalam kehidupan sehari-

hari (di rumah) :

1. Distribusi Listrik PLN kerumah-rumah adalah paralel.

2. Stop contact merupakan rangkaian paralel dengan jala-jala.

Pengertian Hambatan, Arus, Tegangan dan Bunyi Hukum Ohm

1. Arus

Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir tiap satuan waktu. Muatan listrik

bisa mengalir melalui kabel atau penghantar listrik lainnya.

𝑸 = 𝑰.𝑻 𝑰 =𝑸

𝑻𝑻 =

𝑸

𝑰

Pada zaman dulu, Arus konvensional didefinisikan sebagai aliran muatan positif, sekalipun

kita sekarang tahu bahwa arus listrik itu dihasilkan dari aliran elektron yang bermuatan

negatif ke arah yang sebaliknya.

Satuan SI untuk arus listrik adalah ampere (A).

2. Hambatan

Hambatan listrik adalah perbandingan antara tegangan listrik dari suatu komponen elektronik

(misalnya resistor) dengan arus listrik yang melewatinya. Hambatan listrik dapat dirumuskan

sebagai berikut:

𝑹 =𝑽

𝑰 𝑽 = 𝑰.𝑹 𝑰 =

𝑽

𝑹

Di mana:

R = Hambatan (Ω)


V = tegangan (V)

I = arus. (A)

Satuan SI untuk Hambatan adalah Ohm (R).

3. Tegangan

Tegangan listrik (kadang disebut sebagai Voltase) adalah perbedaan potensi listrik antara dua

titik dalam rangkaian listrik, dinyatakan dalam satuan volt. Besaran ini mengukur energi

potensial sebuah medan listrik untuk menyebabkan aliran listrik dalam sebuah konduktor

listrik. Tergantung pada perbedaan potensi listrik satu tegangan listrik dapat dikatakan

sebagai ekstra rendah, rendah, tinggi atau ekstra tinggi.

V= I .R

Satuan SI untuk Tegangan adalah volt (V).

4. Hukum Ohm

Pada dasarnya sebuah rangkaian listrik terjadi ketika sebuah penghantar mampu dialiri

electron bebas secara terus menerus. Aliran yang terus-menerus ini yang disebut dengan arus,

dan sering juga disebut dengan aliran, sama halnya dengan air yang mengalir pada sebuah

pipa.

Tenaga (the force) yang mendorong electron agar bisa mengalir dalam sebauh rangkaian

dinamakan tegangan. Tegangan adalah sebenarnya nilai dari potensial energi antara dua titik.

Ketika kita berbicara mengenai jumlah tegangan pada sebuah rangkaian, maka kita akan

ditujukan pada berapa besar energi potensial yang ada untuk menggerakkan electron pada

titik satu dengan titik yang lainnya. Tanpa kedua titik tersebut istilah dari tegangan tersebut

tidak ada artinya.

Elektron bebas cenderung bergerak melewati konduktor dengan beberapa derajat pergesekan,

atau bergerak berlawanan. Gerak berlawanan ini yang biasanya disebut dengan hambatan.

Besarnya arus didalam rangkaian adalah jumlah dari energi yang ada untuk mendorong

electron, dan juga jumlah dari hambatan dalam sebuah rangkaian untuk menghambat lajunya

arus. Sama halnya dengan tegangan hambatan ada jumlah relative antara dua titik. Dalam hal


ini, banyaknya tegangan dan hambatan sering digunakan untuk menyatakan antara atau

melewati titik pada suatu titik.

Untuk menemukan arti dari ketetapan dari persamaan dalam rangkaian ini, kita perlu

menentukan sebuah nilai layaknya kita menentukan nilai masa, isi, panjang dan bentuk lain

dari persamaan fisika. Standard yang digunakan pada persamaan tersebut adalah arus listrik,

tegangan ,dan hambatan.

Symbol yang digunakan adalah standar alphabet yang digunakan pada persamaan aljabar.

Standar ini digunakan pada disiplin ilmu fisika dan teknik, dan dikenali secara internasional.

Setiap unit ukuran ini dinamakan berdasarkan nama penemu listrik. Amp dari orang perancis

Andre M. Ampere, volt dari seorang Italia Alessandro Volta, dan ohm dari orang german

Georg Simon ohm.

Simbol matematika dari setiap satuan sebagai berikut “R” untuk resistance (Hambatan), V

untuk voltage (tegangan), dan I untuk intensity (arus), standard symbol yang lain dari

tegangan adalah E atau Electromotive force. Simbol V dan E dapat dipertukarkan untuk

beberapa hal, walaupun beberapa tulisan menggunakan E untuk menandakan sebuah

tegangan yang mengalir pada sebuah sumber ( seperti baterai dan generator) dan V bersifat

lebih umum.

Salah satu dasar dalam perhitungan elektro, yang sering dibahas mengenai satuan couloumb,

dimana ini adalah besarnya energi yang setara dengan electron pada keadaan tidak stabil.

Satu couloumb setara dengan 6.250.000.000.000.000.000. electron. Symbolnya ditandai

dengan Q dengan satuan couloumb. Ini yang menyebabkan electron mengalir, satu ampere

sama dengan 1 couloumb dari electron melewati satu titik pada satu detik. Pada kasus ini,

besarnya energi listrik yang bergerak melewati conductor (penghantar).

Sebelum kita mendefinisikan apa itu volt, kita harus mengetahui bagaimana mengukur

sebuah satuan yang kita ketahui sebagai energi potensial. Satuan energi secara umum adalah

joule dimana sama dengan besarnya work (usaha) yang ditimbulkan dari gaya sebesar 1

newton yang digunakan untuk bergerak sejauh 1 meter (dalam satu arah). Dalam british unit,

ini sama halnya dengan kurang dari ¾ pound dari gaya yang dikeluarkan sejauh 1 foot.

Masukkan ini dalam suatu persamaan, sama halnya dengan I joule energi yang digunakan

untuk mengangkat berat ¾ pound setinggi 1 kaki dari tanah, atau menjatuhkan sesuatu


dengan jarak 1 kaki menggunakan parallel pulling dengan ¾ pound. Maka kesimplannya, 1

volt sama dengan 1 joule energi potensial per 1 couloumb. Maka 9 volt baterai akan

melepaskan energi sebesar 9 joule dalam setiap couloum dari electron yang bergerak pada

sebuah rangkian.

Satuan dan symbol dari satuan elektro ini menjadi sangat penting diketahui ketika kita

mengeksplorasi hubungan antara mereka dalam sebuah rangkaian. Yang pertama dan

mungkin yang sangat penting hubungan antara tegangan, arus dan hambatan ini disebut

hokum ohm. Ditemukan oleh Georg Simon Ohm dan dipublikasikannya pada sebuah paper

pada tahun 1827, The Galvanic Circuit Investigated Mathematically. Prinsip ohm ini adalah

besarnya arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar metal pada rangkaian, ohm

menemukan sebuah persamaan yang simple, menjelaskan bagaimana hubungan antara

tegangan, arus, dan hambatan yang saling berhubungan.

1. Start Bintang

Pada start bintang tengangan sumber 380 v/220, 220 menyatakan bahwa pada setiap lilitan

bertegangan 220vac, Pada terminal input motor terdapat 6 terminal yang disusun 2 baris 3 kolom,

yang mana pada setiap terminal memiliki hambatan, untuk lebih jelas lihat gambar dibawah ini!

Pada materi sebelumnya menjelaskan bahwa untuk memperoleh kecepatan penuh atau 3/3 kecepatan

kita harus menghubungkan ketiga kumpatan menjadi sebuah susunan berupa bintang atau disebu

dengan istilah start bintang, adapun penyambungan dengan sumber seperti gambar dibawah ini!

http://aank123.files.wordpress.com/2011/12/4.jpg


2. Start Delta (Segitiga)

Pada dasarnya start delta dan bintang hamapir sama saja hanya penyusunan kumparan

yang berbeda, perbedaan ini akan menumbulkan kutub pada lulutan akan berbeda dengan

start bintang. Tengangan sumber start delta adalah 380Volt atau 380/660 Volt, pesambungan

mengunakan start delta mempunyai 1/3 kecepatan untuk 1 buah segitiga dan untuk 2 buah

segitiga 2/3 kecepatan lihat gambar.2. Untuk membuat motor dengan prinsip start delta atau

segitiga kita harus menghubungkan setiap terminal lilitan motor secara menjajar, sehingga

didapatlah sebuah hubungan antara U1 dengan W2, V1 dengan U2, W1 dengan V2. lihat

gambar dibawah

Rangkaian KontrolForward-Reverse Star-Delta, sebenarnya tidak semua orang sama jalan

pemikirannya, jadi sobat – sobat bisa berkreasi dengan ide masing-masing tidak harus sama

dengan apa yang akan saya tampilkan nanti. Saya anggap sobat sudah paham tentang

komponen pendukung peralatan kontrolnya, kalo ternyata ada yang bingung silakan bertanya,

Insyaallah dengan senang hati akan saya jelaskan. Dari gambar Rangkaian Kontrol Forward-

Reverse Star-Delta yang akan saya tampilkan berikut ini, ada bebarapa gambar yang

menjelaskan dari masing masing perubahan, yaitu :

1. Kondisi Forward dengan hubungan bintang ( Y / Star )

2. Kondisi Forward dengan hubungan segitiga ( Δ / Delta )

3. Kondisi Reverse dengan hubungan bintang ( Y / Star )

4. Kondisi Reverse dengan hubungan segitiga ( Δ / Delta )

Untuk implementasinya terserah sobat mau di bawa kemana, yang penting sobat bisa

memahami terlebih lagi jika sobat adalah pekerja, pelajar atau mahasiswa lebih mantap untuk

http://akhdanazizan.com/category/kontrol

http://akhdanazizan.com/rangkaian-kontrol-forward-reverse-star-delta

http://akhdanazizan.com/rangkaian-kontrol-forward-reverse-star-delta

http://aank123.files.wordpress.com/2011/12/7.jpg


di ketahui. Oke sobat mari kita lanjutkan dengan gambar biar jelas, Rangkaian Kontrol

Forward-Reverse Star-Delta berikut ini dilengkapi dengan :

a. Tombol Tekan

Tombol tekan yang digunakan terdiri dari 1 tombol OFF sebagai pemutus rangkaian dan 2

tombol ON yaitu ON_1 untuk mengontrol rangkaian dengan arah FORWARD (Maju) baik

STAR maupun DELTA dan Tombol ON_2 untuk mengontrol rangkaian dengan arah

REVERSE (mundur) Baik STAR maupun DELTA.

b. Kontaktor Magnet

Ada 4 buah Kontaktor yang digunakan dalam rangkaian ini, dengan keterangan KF

(Kontaktor Forward), KR (Kontaktor Reverse), KB (Kontaktor untuk Hubungan

Bintang/STAR) dan KD (Kontaktor untuk Hubung Segitiga/DELTA)

c. TIMER

Fungsi TIMER pada rangkaian kontrol ini sebagai perubah/pemindah dari kondisi STAR ke

DELTA secara otomatis.

A. 1. Kondisi FORWARD, STAR – DELTA

http://akhdanazizan.com/tombol-tekan-push-button

http://akhdanazizan.com/kontaktor-magnit

http://akhdanazizan.com/wp-content/uploads/2013/04/1.-Forward-Star.jpg


B. Prinsip Kerja Rangkaian :

C. Jika tombol ON_1 di tekan sesaat maka arus listrik mengalir menuju Coil Kontaktor

KF bersamaan dengan Coil KB dan TIMER. Pada kondisi ini rangkaian dalam keadaan

FORWARD – STAR (LIHAT LINE MERAH). Sesuai dengan waktu yang ditentukan pada

TIMER, maka secara otomatis akan berpindah dari hubungan STAR ke DELTA (Lihat

Gambar 2)

D.

E. 2. KONDISI REVERSE, STAR - DELTA

F. Prinsip Kerja Rangkaian :

http://akhdanazizan.com/wp-content/uploads/2013/04/2.-Forward-Delta.jpg

http://akhdanazizan.com/wp-content/uploads/2013/04/3.-Reverse-Star.jpg


G. Untuk menjalankan kondisi yang kedua ini tidak bisa secara langsung menekan

tombol ON_2 melainkan terlebih dahulu menekan tombol OFF, dikarenakan pada rangkaian

di Protek oleh sistem Interlock sehingga saling mengunci jika suatu Kondisi telah aktif. Hal

ini di lakukan untuk meniadakan gangguan antar fasa fasa listrik sehingga aman bagi manusia

dan peralatan. Nah Jika telah menekan tombol OFF baru deh silakan bersiap2 untuk menekan

tombol ON_2, namun jika rangkaian kontrol ini di hubungkan dengan motor listrik,

tunggulah sampai motor listriknya berhenti.

H. Dengan menekan sesaat pada tombol ON_2 maka arus listrik akan mengalir menuju

Coil Kontaktor KR bersamaan dengan Coil KB dan TIMER. Pada kondisi ini rangkaian

dalam keadaan REVERSE – STAR (LIHAT LINE MERAH). Sesuai dengan waktu yang

ditentukan pada TIMER, maka secara otomatis akan berpindah dari hubungan STAR ke

DELTA (Lihat Gambar 4)

Sambungan Bintang

Dikatakan disambung bintang jika salah satu ujung setiap kumparan digabung menjadi satu

dan keluar dengan satu kawat sebagai kawat netral atau nol, sedang ketiga ujung yang lainnya

keluar sendiri – sendiri sebagai kawat pasa atau kawat yang bertegangan.

1. Tegangan

Tegangan jaringan sama dengan tegangan pasa dikali dengan 3, sudutnya ± 30o.

2. Arus

Arus pasa dengan arus jaringan sama besarnya.

Sambungan Segitiga

Dikatakan disambung segitiga kalau ujung awal kumparan pertama disambung dengan ujung

akhir kumparan ketiga, ujung awal kumparan kedua disambung dengan ujung akhir

kumparan peratama, ujung awal kumparan ketiga disambung dengan ujung akhir kumparan


kedua, kemudian dari ketiga ujung akhir keluar sendiri – sendiri sebagai kawat pasa atau

kawat yang bertegangan.

1. Tegangan

Tegangan jaringan sama dengan tegangan pasa.

2. Arus

Arus jaringan sama dengan arus pasa dikali dengan 3, sudutnya ± 30o.

Tes Urutan Phase

1. Metode Voltmeter

Alat uji ini dirangkai dengan menggunakan sebuah voltmeter dengan batas ukur dua kali

tegangan antar pasa, sebuah resistor dan sebuah kapasitor yang sama besar impedansinya

disambung bintang tanpa nol.

Seperti halnya pada dua lampu pijar dengan ballast ataupun kapasitor, penggunaan rangkaian

ini adalah ujung R-S-T rangkaian dihubungkan ke kawat jaringan. Kemudian mencermati

penunjukkan dari voltmeter tersebut.

Hasil uji yang dilakukan dengan menggunakan sebuah voltmeter, sebuah resistor dan sebuah

kapasitor, bila penunjukkan Voltmeter lebih besar dari tegangan jaringan urutan pasanya

adalah RS – ST – TR (arah ke kanan). Penyambungan motor/beban yang memperhatikan

urutan pasanya adalah:

a. Ujung R beban menggantikan ujung R pada tes

b. Ujung S beban menggantikan ujung S alat tes

c. Ujung T beban menggantikan ujung T alat tes

Bila hasil penunjukkan voltmeter lebih kecil dari tegangan jaringan, urutan pasanya adalah

RS-TR-ST (arah urutan ke kiri). Penyambungan motor/beban adalah

a. Ujung R beban menggantikan ujung R alat tes



2. Metode Lampu Pijar

Alat uji atau alat tes lampu pijar ini bisa dirangkai menggunakan:


a. Dua buah lampu pijar yang sama besar wattage-nya dengan sebuah ballast lampu TL

yang disambung bintang tanpa nol.

b. Dua buah lampu pijar yang sama besar wattage-nya dengan sebuah kapasitor yang

disambung bintang tanpa nol.

Penggunaan rangkaian ini adalah ujung R-S-T rangkaian dihubungkan ke kawat jaringan.

Kemudian mencermati nyala dari kedua lampu tersebut. Bila urutan pasa sudah diketahui,

selanjutnya masing – masing ujung tersebut diberi label sesuai dengan urutan pasa yakni R-S-

T.

Hasil uji yang dilakukan dengan menggunakan dua lampu pijar dan ballast, bila lampu pijar 1

menyala terang, urutan pasanya adalah RS-ST-TR (arah urutan ke kiri). Penyambungan

motor/beban yang memperhatikan urutan phase adalah:




Bila lampu pijar 2 yang menyala terang, urutan pasanya adalah RS-ST-TR (arah urutan ke

kanan). Penyambungan motor beban yang memperhatikan urutan pasa adalah:




Seperti halnya pada dua lampu pijar dan ballast, penggunaan rangkaian ini adalah ujung R-S-

T rangkaian dihubungkan ke kawat jaringan. Kemudian mencermati nyala dari kedua lampu

tersebut.

Hasil uji yang dilakukan dengan menggunakan dua lampu pijar dan kapasitor, bila lampu

pijar 1 yang menyala terang, urutan phasanya adalah RS – TR – ST (arah urutan ke kanan).

Penyambungan motor / beban yang memperhatikan urutan pasa adalah:




Bila lampu pijar 2 yang menyala terang, urutan pasanya adalah RS – ST – TR (bila urutan ke

kiri). Penyambungan motor / beban yang memperhatikan urutan pasanya adalah:





ALAT DAN BAHAN

1. Multimeter 1 buah

2. Ampremeter AC (bila mencukupi) 4 buah

3. Indikator tes urutan phase 1 buah

4. Transformator 3 phase 1 buah

5. Rheostat 500 ohm / 1 A 1 buah

6. Beban resistif 3 phase (loading resisitor) 1 buah

7. Kapasitor non polar 7,5 µF / 400 V 3 buah

8. Lampu pijar yang mempunyai daya yang sama 2 buah

9. Saklar 3 phasa / MCB bok 3 phase 1 buah

10. Bok dan kabel penghubung secukupnya

G.I. CARA KERJA

Percobaan I Pengukuran tegangan tanpa beban

1. Membuat rangkaian seperti gambar di bawah ini

2. Memeriksakan rangkaian saudara kepada dosen pembimbing, bila telah disetujui,

hubungkan rangkaian saudara dengan sumber AC tiga phase.

3. Mengukur tegangan pada titik – titik

4. Apabila telah selesai, mematikan saklar dan merubah rangkaian sekundernya seperti

gambar di bawah ini sedangkan rangkaian primernya jangan diubah.


5. Memeriksakan rangkaian kepada dosen pembimbing, bila telah disetujui,

menghubungkan rangkaian saudara dengan sumber tegangan AC tiga phase.

6. Mengukur tegangan pada titik – titik

7. Apabila telah selesai, mematikan saklarnya dan meneruskan percobaan selanjutnya.

Percobaan II Pengukuran Arus Beban




3. Mengamati penunjukkan jarum ampremeternya.

4. Apabila telah selesai, mematikan saklar dan merubah rangkaian sekundernya seperti

gambar di bawah ini sedangkan rangkaian primernya jangan diubah.


5. Memeriksakan rangkaian kepada dosen pembimbing, bila telah disetujui,

menghubungkan rangkaian saudara dengan sumber tegangan AC tiga phase.

6. Mengamati jarum ampremeternya

7. Apabila telah selesai, mematikan saklarnya dan meneruskan percobaan selanjutnya.

Percobaan III Tes Urutan Phase

a. Methode Voltmeter





3. Mengatur RV hingga diperoleh harga VR = VC

4. Mematikan sumber tegangan 3 phase, kemudian memasangkan lead indikator dengan

posisi sebagai berikut:

R : pada terminal a1

S : pada terminal a2

T : pada terminal c1

Hidupkan saklar 3 phase, lalu mengamati arah putarannya.

5. Menghidupkan saklar 3 phase

Catat besarnya tegangan:

Va1-N = 160 volt Vb1-N = 320 volt Vc1-N = 160 volt

Arah putaran ke kanan

6. Mematikan sumber tegangan 3 phase, kemudian pindahkan beban sebagai berikut

b. Methode Lampu Pijar

1. Tanpa merubah rangkaian di atas, mengganti beban sebagai berikut:


menghubungkan rangkaian saudara dengan sumber tegangan AC 3 phase, kemudian amati

dan catat.

3. Mematikan sumber tegangan 3 phase, kemudian memindahkan beban sebagai berikut

:


menghubungkan rangkaian saudara dengan sumber tegangan AC 3 phase, kemudian amati

dan cata.

5. Apabila telah selesai matikan saklar 3 phase, melepas rangkaian dan mengembalikan

peralatan dan bahan ke tempat semula dengan tertib dan rapi.

HASIL PERCOBAAN

Percobaan I

Sambungan Bintang

a. V a1 – a8 = 135 volt

b. V b1 – b8 = 135 volt

c. V c1 – c8 = 135 volt

d. V a1 – b1 = 230 volt

e. V a1 – c1 = 230 volt


f. V b1 – c1 = 230 volt

Sambungan Segitiga

a. V a1 – a8 = 135 volt

b. V b1 – b8 = 135 volt

c. V c1 – c8 = 135 volt

d. V a1 – b1 = 135 volt

e. V a1 – c1 = 135 volt

f. V b1 – c1 = 135 volt

Percobaan II

Sambungan Bintang

A1 = 0,6 A

A2 = 0,59 A

A3 = 0,55 A

Sambungan Segitiga

A1 = 0,43 A

A2 = 0,43 A

A3 = 0,43 A

A4 = 0,42 A

Percobaan III

Methode Voltmeter

V a1 – N = 160 volt

V b1 – N = 215 volt

V c1 – N = 175 volt

V a1 – N = 160 volt

V b1 – N = 320 volt

V c1 – N = 160 volt

Methode Lampu Pijar

Rangkaian I

Lampu yang terang : lampu 2. Urutan phasenya R

Lampu yang redup : lampu 1. Urutan phasenya S

Arah putaran piringan lead indikator ke kanan


Rangkaian II

Lampu yang terang : lampu 1. Urutan phasenya S

Lampu yang redup : lampu 2. Urutan phasenya T

Arah putaran piringan lead indikator ke kanan

PEMBAHASAN

Tegangan

Sambungan Bintang

Tegangan pasa : 135 volt

Tegangan jaringan : 3 × 135 = 233 𝑣𝑜𝑙𝑡

Sambungan Segitiga

Tegangan pasa : 135 volt

Tegangan jaringan : 135 volt.

Berhubung bebannya seimbang, maka tegangan setiap pasa maupun jaringan besarnya sama.

Arus

Sambungan Bintang

Arus pasa : 135 𝑣𝑜𝑙𝑡

200 𝑜ℎ𝑚= 0,67 𝐴

Arus jaringan : 0,67 A

Sambungan Segitiga

Arus pasa : 135 𝑣𝑜𝑙𝑡

200 𝑜ℎ𝑚= 0,67 𝐴

Arus jaringan : 3 × 0,67 = 1,16 𝐴

Berhubung bebannya seimbang, maka arus setiap pasa maupun jaringan besarnya sama.

KESIMPULAN

Sambungan Bintang

1. Tegangan


Tegangan jaringan sama dengan tegangan pasa dikali dengan 3, sudutnya ± 30o.

2. Arus

Arus pasa dengan arus jaringan sama besarnya.

Sambungan Segitiga

1. Tegangan

Tegangan jaringan sama dengan tegangan pasa.

2. Arus

Arus jaringan sama dengan arus pasa dikali dengan 3, sudutnya ± 30o.

Metode Voltmeter

1. Voltmeter lebih besar dari tegangan jaringan, urutan pasanya RS – ST – TR

2. Voltmeter lebih kecil dari tegangan jaringan, urutan pasanya RS – TR – ST

Metode Lampu Pijar

1. Lampu pijar 1 menyala terang, urutan pasanya RS – ST – TR

2. Lampu pijar 2 menyala terang, urutan pasanya RS – TR – ST


BAB 2

FENOMENA ELEKTROSTATIS

A. FENOMENA MUATAN LISTRIK

Muatan listrik adalah salah satu sifat dasar dari partikel elementer tertentu. Terdapat dua

jenis muatan, muatan positif dan muatan negatif. Muatan positif pada bahan dibawa oleh

proton, sedangkan muatan negatif oleh elektron. Muatan yang bertanda sama saling tolak

menolak, muatan dengan tanda berbeda saling tarik menarik seperti dalam gambar-1.1.

Satuan muatan ”Coulomb (C)”, muatan proton adalah +1,6 x 10E-19C, sedangkan muatan

elektron -1,6x 10E-19C. Prinsip kekekalan menjadikan muatan selalu konstan. Bila suatu

benda diubah menjadi energi, sejumlah muatan positif dan negatif yang sama akan hilang.

Gambar 1.1 Sifat muatan listrik dan gambar 1.2 Fenomena elektrostatis.Sebatang plastik

digosokkan pada kain beberapa saat. Dekatkan batang plastik pada potongan kertas kecil.

Yang terjadi potongan kertas kecil akan menempel ke batang plastik.

Kejadian diatas menunjukkan fenomena muatan elektrostatis, dimana batang plastik

bermuatan positif menarik potongan kertas yang bermuatan negatif. Dua benda yang

muatannya berbeda akan saling tarik menarik satu dengan lainnya. Batang plastik

digantung bebas dengan benang, batang plastik lainnya digosokkan dengan bulu binatang

dan dekatkan ke batang plastik tergantung (gambar-1.3), yang terjadi kedua batang benda

saling tolak menolak. Artinya kedua batang plastik memiliki muatan yang sama dan saling

tolak menolak.

http://3.bp.blogspot.com/_jqFxKzwEbD8/SRBSAgjyenI/AAAAAAAAAX4/5v2G7QCm_gI/s1600-h/gambar+1.1+dan+1.2.jpg


Gambar 1.3 dan 1.4 Fenomena muatan listrik antar dua benda.

Batang plastik digantung bebas dengan benang. Batang kaca digosokkan dengan kain sutra

dan dekatkan ke batang plastik tergantung (gambar 1.4). Yang terjadi kedua batang benda

saling tarik menarik. Artinya batang plastik dan batang gelas memiliki muatan yang

berbeda dan saling tarik menarik.

Persamaan muatan listrik : Q = n.e

Q Muatan listrik (Coulomb)

n Jumlah electron

e Muatan elektro -1,6 x 10E-19C Contoh : Muatan listrik -1C, hitung jumlah elektron didalamnya

Jawaban :

Q = n.e

n Q e= -1/-1,6. 10E-19 = 6,25. 10E18

Satu Coulomb adalah total muatan yang mengandung 6,25. 10E18 elektron

Fenomena elektrostatis ada disekitar kita, 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 10E-19C, sedangkan muatan

elektron -1,6x 10E-19C. Muatan yang bertanda sama saling tolak menolak, muatan

bertanda berbeda saling tarik menarik.

B. GENERATOR ELEKTROSTATIS VAN DE GRAF Robert J Van de Graf menciptakan alat generator elektrostatis (lihat gambar 1.5) Prinsip

kerjanya ada dua roda poly yang dipasang sebuah sabuk non-konduktor. Roda poly atas

diberikan selubung yang bisa menghasilkan muatan positif. Roda poly diputar searah

jarum jam sehingga sabuk bergerak. Sabuk akan menyentuh konduktor runcing, muatan

elektrostatis positif akan berkumpul dibola bulat bagian kiri. Logam bulat bermuatan

positif dan selubung yang bermuatan negatif akan muncul garis medan elektrostatis.

http://1.bp.blogspot.com/_jqFxKzwEbD8/SRBSAl6QFpI/AAAAAAAAAXw/3BgJ-YrcGIg/s1600-h/gambar+1.3+dan+1.4.jpg


Gambar 1.5 Generator elektrostatis Van de Graff

C. Tegangan Listrik

Tegangan atau beda potensial antara dua titik, adalah usaha yang dibutuhkan untuk

membawa muatan satu coulomb dari satu titik ke titik lainnya. sepert i digambarkan

dibawah ini.

gambar 1.6 model visual tegangan.

1.Dua bola yang bermuatan positif dan bermuatan negatif, karena muatan keduanya sangat

lemah dimana beda potensial antara keduanya mendekati nol, maka kedua bola tidak

terjadi interaksi, kedua bola hanya diam saja (gambar 1.6a).

2.Dua buah bola yang masing-masing bermuatan positif, dan negatif. Dengan muatan

berbeda kedua bola akan saling tarik menarik. Untuk memisahkan kedua bola, diperlukan

usaha F1 (gambar 1.6b).

3.Kejadian dua buah bola bermuatan positif dan negatif, dipisahkan jaraknya dua kali

jarak pada contoh no.2, untuk itu diperlukan usaha F2 sebesar 2.F1 (gambar 1.6c).

4. Ada empat bola, satu bola visual tegangan bermuatan positif dan satu bola bermuatan

negatif, dua bola lainnya tidak bermuatan. Jika dipisahkan seperti contoh no.3, diperlukan

usaha F2 sebesar 2.F1 (gambar 1.6d). Persamaan tegangan :

U = W/Q [U] = Nm/C = VAs/As = V

http://2.bp.blogspot.com/_jqFxKzwEbD8/SRBSAc4aNfI/AAAAAAAAAXo/KB3kRWeJPQk/s1600-h/gambar+1.5.+Generator+Van+de+Graff.jpg

http://1.bp.blogspot.com/_jqFxKzwEbD8/SRBSAXMFhcI/AAAAAAAAAXg/KXab8w8Pjac/s1600-h/gambar+1.6.+model+visual+tegangan.jpg


dimana; U =Tegangan (V)

W = Usaha (Nm, Joule)

Q = Muatan (C)

Satu Volt adalah beda potensial antara dua titik pada saat melakukan usaha sebesar satu

joule untuk memindahkan muatan listrik sebesar satu coulomb. Contoh : Jika diperlukan

usaha 50 Joule untuk setiap memindahkan muatan sebesar 10 Coulomb. Hitung tegangan

yang ditimbulkan ?

Jawaban :

U = W/Q = 50Joule/10Coulomb = 5 V


BAB 3

KONSEP DASAR INDUKSI

A. MEDAN MAGNET

Medan magnetik adalah ruang disekitar magnet dimana tempat benda-benda tertentu

mengalami gaya magnetik. Gaya magnetik dapat ditimbulkan oleh bendabenda yang

bersifat magnetik dan juga arus listrik/muatan listrik yang bergerak.

Magnet mempunyai dua kutub, yaitu utara (U) dan selatan (S). Medan magnetic dapat

digambarkan dengan garis-garis gaya magnetik yang disebut spectrum magnetik. Garis

gaya magnetik didefinisikan sebagai garis khayal yang merupakan lintasan kutub utara

magnet-magnet kecil apabila dapat bergerak dengan bebas. Garis gaya magnetik selalu

memancar dari kutub utara ke kutub selatan dan tidak pernah memotong, seperti terlihat

pada gambar 3.Gambar 3.

Gambar 3. Magnet batang sederhana

Gambar 4. Garis medan magnet batang sederhana

Garis medan magnetik dianggap mempunyai karakteristik tertentu. Semua garis kekuatan: - Mulai pada kutub utara dan berakhir pada kutub selatan .

- Kontinu dan selalu membentuk loop yang lengkung.

- Tidak pernah memotong.

- Cenderung memendek sendiri , karenanya garis magnet diantara kutub yang berbeda

menyebabkan kutub ditarik lebih dekat.

- Masuk dan keluarnya material magnet pada sisi kanan permukaan.

- Melewati semua material, magnet ataupun nonmagnet. Selain itu, tidak ada isolator

untuk kuat garis magnet.

B. MEDAN MAGNETIK DI SEKITAR ARUS LISTRIK


1. Percobaan Oersted

Hans Christian Oersted (1777-1851 orang Denmark) merupakan orang pertama yang

menemukan adanya medan magnet disekitar arus listrik.

Gambar 5. Percobaan Oersted

Pada Gambar 5, tampak jarum kompas diletakkan di bawah kawat penghantar. Saat

saklar terbuka, pada kawat tidak ada arus listrik yang mengalir dan jarum kompas pada

posisi sejajar dengan kawat. Apabila saklar ditutup sehingga arus mengalir pada kawat

penghantar, maka jarum kompas menyimpang. Simpangan jarum kompas tergantung

arah arus pada kawat dan letaknya. Percobaan Oersted menunjukkan bahwa :

a. Arus listrik menghasilkan gaya yang dapat memutar sebuahmagnet yang ada

didekatnya.

b. Besarnya gaya bergantung kepada kedudukan relative antara arus dan magnet. Dari

percobaan ini, Oersted menyimpulkan bahwa "disekitar penghantar berarus listrik

timbul medan magnet".

2. Percobaan Ampere

Ampere menyatakan bahwa kawat yang berarus listrik mengadakan gaya tarik atau tolak

satu sama lain. Pada dua arus yang sama arahnya akan saling menarik dan dua arus yang

berlawanan arahnya akan saling menolak

Gambar 6. Percobaan Ampere

3. Kaidah Penarik Gabus

Arah kuat medan magnet dapat ditentukan dengan kidah penarik gabus seperti; Jika arah

gerak penarik gabus menggambarkan arah arus listrik, maka arah putaran penarik gabus

menunjukkan arah kuat medan atau garis gaya. Gambar 7. Kaidah Penarik Gabus


Gambar 7. Kaidah Penarik Gabus

4. Kaidah Tangan Kanan

Bila ibu jari tangan menunjukkan arah arus, maka arah garis gaya atau kuat medan sama

dengan arah jari-jari yang digenggam. Besarnya gaya listrik di suatu titik dalam medan

listrik menyatakan kuat medan listrik di titik tersebut. Gambar 8. Kaidah tangan kanan

C. INDUKSI MAGNETIK

1. Gaya Magnetik

Gaya yang bekerja antar arus listrik disebut gaya magnetik. Sebuah muatan yang bergerak

tidak mengalami gaya magnetik apabila bergerak parallel dengan medan magnetnya. Gaya

magnetik terhadap muatan yang bergerak itu maksimun apabila gerakannya tegak lurus

terhadap medan magnetnya.

2. Induksi Magnetik

Induksi magnetik adalah besaran vektor. Induksi magnetik s , kecepatan normal v sin Φ

dan gaya magnetik F tegak lurus satu sama lain.

3. Flux Magentik

Induksi magnetik digambarkan sebagai garis-garis induksi sejajar dengan medan magnet

yang disebut flux magnetik. Induksi magnetik juga disebut rapat flux, sebab induksi

magnetik adalah flux per satuan luas.

4. Hukum Biot

Percobaan-percobaan yang telah dilakukan oleh Biot dan Savart dan juga oleh Ampere

menunjukkan bahwa besarnya induksi magnetik disuatu titik P yang berada pada jarak r

dari sebuah elemen arus i yang panjangnya Δ l

1. Berbanding lurus dengan kuat arus i

2. berbanding lurus dengan panjang elemen arus Δl


3. Berbanding lurus dengan sinus sudut antara garis singgung pada elemen

arus dan garis penghubung antara elemen arus dengan titik tersebut (Φ)

4. Berbanding terbalik dengan pangkat dua jarak r antara titik tersebut dengan elemen

arus.

5. Arahnya lurus bidang yang melalui elemen arus dan titik P

5. Induksi magnetik di pusat arus melingkar

Induksi magnetik di pusat kumparan yang berbentuk lingkaran

6. Induksi magnetik pada sumbu kumparan

Induksi magnetik di sebuah titik pada sumbu kumparan berjari-jari r meter yang berada

pada jarak a meter dari keliling lingkaran

7. Induksi magnetik di dalam selenoida

Induksi magnetik di sebuah titik p pada sumbu selonoida yang panjangnya 1 meter yang

terdiri dari N lilitan serta berarus i ampere

Gambar 9. Arah medan magnet disekitar kumparan (selenoida)

Soal Pendalaman

Mengapa fluks magnetik terjadi pada medan magnetik?


D. INDUKSI ELEKTROMAGNETIK

1. HUKUM FARADAY

Energi mekanik dapat diubah menjadi energi listrik dengan jalan induksi

elektromagnetik. Dengan induksi elektromagnetik dapat dibangkitkan energy listrik

secara besar-besaran. Sifat magnetik dapat ditimbulkan dengan arus listrik, maka

sebaliknya arus listrik dapat ditimbulkan dengan gaya magnet. Hal ini dapat dinyatakan

dengan percobaan Faraday seperti berikut ;

Gambar 8. Percobaan Faraday

a. Apabila sebuah kumparan kawat yang kedua ujungnya dihubungkandengan

galvometer, didekati oleh kutub utara suatu magnet batang, makaselama ada gerakan,

jarum galvometer akan menyimpan dari kedudukanseimbangnya.

b. Apabila kutub magnet dijauhkan kembali dari kumparan, maka galvometer akan

menyimpang dengan arah yang berlawanan.

c. Bila percobaan di atas dilakukan dengan kutub selatan, maka waktudidekatinya, arah

simpangan galvometer sama dengan arah simpangan ketika kutub utara dijauhkan

daripadanya dan sebaliknya.

d. Simpangan jarum galvometer makin besar apabila jumlah lilitan kawat kumparan

makin banyak.

e. Pada gerakan yang perlahan-lahan simpangan sedikit dan perlahan-lahan, pada

gerakan cepat simpangan jarum besar dan menyentak.

Percobaan-percobaan Faraday seperti tersebut di atas menunjukkan bahwa selama

magnet digerakkan, di dalam kumparan terjadi arus yang arahnya bolakbalik Oleh karena

arus ini terjadi karena adanya induksi maka dinamakan arus induksi, induksi yang

menyebabkan arus induksi itu disebut induksi elektromagnetik. Beda tegangan yang

demikian dinamakan Gaya Gerak listrik induksi (GGL induksi), arus yang terjadi disebut

juga arus induksi atau arus imbas.


2. HUKUM LENZ

Arah arus induksi dapt ditentukan dengan hukum Lenz, yang bunyinya

”Arah arus induksi dalam suatu pengantar sedemikian, sehinggamenghasilkan

medan magnet yang melawan perubahan garis gaya yangmenimbulkannya”

Arus searah mempunyai nilai tetap, tidak berubah terhadap waktu. Sedangkan arus bolak

balik adalah arus yang nilainya berubah terhadap waktu secara periodik. Bila dalam arus

searah lambang sumber tegangannya . Dan dalam arus bolak balik lambang sumber

tegangannya ~Arus bolak balik diukur dengan galvanometer, maka alat-alat tersebut

(alatukurnya), angka menunjukkan angka nol. Karena kumparan koilnya terlalu lambat

untuk untuk mengikuti bentuk gelombang yang dihasilkan oleh sumber arus bolak balik

tersebut. Tetapi bila diukur dengan osiloskop kita dapat melihat nilai-nilai arus atau

tegangan yang dihasilkan yang selalu berubah terhadap waktu secara periodik, sehingga

memperlihatkan sebuah bentuk gelombang.

Gambar 9. Arah Gaya Magnetik dari Hukum Lenz

.Gambar 9. Arah Gaya Magnetik dari Hukum Lenz

Soal Pendalaman

Arus lisrik mengalir sepanjang kawat listrik tegangan tinggi dari selatan ke utara. Kemanakah

arah megan magnet yang diakibatkan oleh arus listrik?

1. Di atas kawat tersebut

2. Di bawah kawat tersebut


BAB 4

ELEMEN KERING (BATERAI ), ALTERNATOR GGL TIGA-FASE & CARA

PEMBANGKITAN TEGANGAN

1. BATERAI

Baterai adalah suatu alat berfungsi menyimpan energi listrik dalam bentuk energi kimia,

dimana akan mengeluarkan energi listrik bila diperlukan.

A. KONSTRUKSI BATERAI

Baterai terdiri dari beberapa sel, dimana sel-sel ini membangkitkan energi listrik. Tiap sel

terdiri dari beberapa plat (lempeng), pemisah (separator) dan elektrolit.

a. Kotak baterai

a. Kotak baterai terdiri dari ebonit, berguna untuk memegangi sel danpenampang

elektrolit. Reaksi kimia terjadi dalam kotak baterai. Sel-sel tersebut dihubungkan secara

seri (kutub positif dari salah satu sel dihubungkan dengan kutub negatif dari sel

lainnya), sehingga tegangan listrik yang terbangkit sama dengan jumlah tegangan listrik

di semua sel.

b. Terdapat dua macam plat, yaitu plat positif dan plat negatif. Plat berbentuk kisi-kisi

yang terbuat dari timah hitam dengan antimon ditambah dengan bahan yang aktif,

sehingga menambah daya penyimpangan. Plat positif dipasang sebelah menyebelah

dipisahkan oleh separator, sehinggga membentuk satu group plat atau disebut satu sel.

Dalam sel, terdapat satu plat negatif lebih banyak sehingga kedua ujung dari kumpulan

tersebut adalah plat negatif.

b. Pemisah (separator)

Separator terbuat dari bahan non-konduktor untuk memisahkan plat positif dan negatif

agar tidak terjadi hubungan singkat. Pada separator terdapat lubang-lubang dan alur yang

halus untuk memberi jalan terhadap sirkulasi elektrolit. Bahan separator adalah kayu,

ebonit, atau dari serat gelas.

c. Elektrolit

Elektrolit terbuat dari campuran air sulingan (60,8%) dan asam belerang (39,2 %).

Mempunyai berat jenis 1,26 dalam keadaan baterai terisi penuh pada suhu 20oC. Bila plat-

plat telah terendam elektrolit, bahan aktif plat dan elektrolit sendiri mengadakan reaksi

kimia sehinggga membangkitkan energi listrik.

B. JENIS-JENIS BATERAI

1. Elemen Primer


Elemen elektrokimia yang memerlukan penggantian bahan-bahan pereaksi setelah setelah

jumlah energi dibebaskan melalui rangkaian luar.

2. Elemen Volta

Antara atom-ataom logam Zn dan Cu larutan H2SO4 terjadi suatu selisih potensial.

Besarnya selisih potensial antara logam dan larutan dapat diperkirakan pada deret volta

(Nernst), K Na Ca Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb H Cu Ag Pt Au C. Makin ke kiri makin besar

selisih potensial antara logam dengan larutan (Mg dengan H2SO4 memberikan selisih

potensial yang lebih besar dibansing Zn dengan H2SO4 )

Pada gambar di atas selisih potensial antara logam Cu dan Zn (kedua kutub) dinamakan

gaya gerak listrik elemen (GGL) yang besarnya sekitar 1 volt. Pada waktu kutub Cu terjadi

juga pembentukan gas hidrogen, sehingga timbul GGL antar seng dengan hidrogen yang

arahnya berlawanan dengan GGL anatar seng dan Cu (GGL ini dinamakan GGL

polarisasi). Akibatnya mengurangi GGL antara Cu dan Zn.

3. Elemen Daniell

Ciri khas memiliki depolarisator (untuk mencegah terjadinya pembentukan gas hidrogen).

Disini depolarisator (CuSO4) akan mengikat gas hidrogen. Akibatnya alat ini dapat

dipakai lebih lama. Adapun GGL elemen ini sekitar 1 volt.

4. Elemen Leclanche basah

Elektrolitnya adalah NH4Cl dan depolarisatornya menganoksida (MnO2). Reaksi

pengikatan hidrogen dengan MnO2 ini berlangsung kurang cepat sehingga lama kelamaan

terjadi juga polarisasi. GGL akan turun dari harga GGL semula (1,5 volt). Karbon

(pengantar yang baik) digunakan untuk membantu dipolarisasi (pengantar yang kurang

baik)

5. Elemen Leclanche kering :

Elektrolitnya adalh pasta NH4Cl dengan serbuk kayu, tepung atau getah. Elemen kering

(GGL 1,5 volt) digunakan untuk lampu senter, radio transistor dan sebagainya.

6. Elemen Weston

Elektroda positif : air raksa (Hg) Elektroda negatif : amalgam kadmium ( 11% Cd, 89%

Hg)

Depolarisator : Campuran mercurosulfat (HgSO4) dan kadmiumsulfat (CdSO4) berupa

pasta

Elektrolitnya : Larut jenuh kadmiumsulfat Halur-hablur kadmiumsulfat (CdSO4 8/3 H2O)

digunakan untuk menjaga larutan tetap jenuh.

GGL ini besarnya berkisar 1,01850 sampai 11,01870 volt pada temperature suhu 20o

(hampir konstan), karena itu biasa digunakan sebagai elemen standar.

7. Elemen Sekunder


Elemen sekunder adalah elemen elektrokimia yang dapat memperbaharui bahan-bahan

pereaksinya setelah dialiriarus dari sumber lain yang arahnya berlawanan dengan arus

yang dihasilkan elemen itu.

8. Elemen Bahan Bakar

Elemen bahan bakar adalah elemen elektrokimia yang mengubah energy kimia bahan

bakar yang diberikan secara bertahap (kontinu) menjadi energio listrik.

9. Elemen Hidrogen-Oksigen

Elemen ini digunakan untuk penerbangan angkasa. Energi ini tidak perlu mengganti bahan

atau mengisi elemen seperti pada elemen sekunder.

Elektroda : Nikel katalitis

Elektrolit : kalium hidroksida

Oksigen bereaksi dengan air (pada anoda berbentuk OH-). Hidrogen bereaksi dengan OH-

membentuk air melepaskan elektron pada katoda. Arus elektron pada katoda mengalir ke

anoda menjadi arus elemen. Air pada ruang elektroda harus disingkirkan supaya kepekatan

elektrolit tetap.

C. REAKSI KIMIA PADA BATERAI

Pengosongan dan pengisian beterai merupakan suatu siklus seperti reaksi kimia di

bawah ini.

Reaksi kimia pada waktu baterai mengeluarkan arus : PbO2 + 2 H2SO4 + PbPbSO4 + 2

H2O + PbSO4

Plat + elektrolit + Plat Plat + air + Plat

Ketika baterai mengeluarkan arus listrik, timah hitam pada plat positif maupun negatif

bergabung dengan SO4 yang terdapat dalam elektrolit, sehinggga membentuk PbSO4.

Dengan adanya reaksi tersebut, elektrolit H2SO4 sedikit

demi sedikit menjadi air, sehingga elektrolit berkurang konsentrasinya, mengakibatkan

berat jenisnya pun menurun. Reaksi kimia pada waktu baterai diisi : PbSO4 + 2 H2O +

PbSO4 ---PbO2 + 2 H2SO4 + Pb Plat + air + Plat Plat + elektrolit + Plat

Selama pengisisan, arus listrik mengalir ke dalam baterai dengan arah yang berlawanan,

sehingga mengakibatkan kebalikan reaksi di dalam baterai. H2SO4 terpisah dari PbSO4

pada tiap-tiap plat sehingga plat positif akan terdapat Pb. Dalam reaksi ini H2SO4 akan

terbentuk kembali di dalam elektrolit

sehingga konsentrasi dan berat jenisnya akan naik.Akibat reaksi kimia (ketika akai

dipakai), pada kutub-kutub anoda dan katodalama kelmaan terjadi endapan PbO sehingga

tidak terjadi selisih potensial lagi(aki kosong). Untuk mengisisnya kembali maka kita

harus mengalirkan aruslistrik ke arah yang berlawanan dengan arus yang dikeluarkan oleh

aki tersebut.GGL aki ini sekitar 2 volt. Efesiensi aki .ialah perbandingan energi listrik

yangdapat dipakai menjadi kalor dibandingkan dengan energi listrik yang diisikan.

berkisar 80-90%.

Soal Pendalaman

Bagaimana karakteriustik baterai yang dapat diisi?


2. ALTERNATOR GGL TIGA-FASE


Rangkaian listrik tiga fase diberi energi oleh tiga GGL bolak balik dengan frekuensi yang

sama dan berbeda fase 120o listrik. Tiga GGL gelombang sinus yang demikian

ditunjukkan dalam gambar di bawah ini. Ketiga GGL ini dibangkitkan dalam tiga

pasangan jangkar yang terpisah dalam generator AC. Toga pasang kumparan ini dipasang

terpisah 120 derajat listrik pada jangkar genertor. Ujung kumparan semuanya dikeluarkan

dari generator untuk membentuk tiga rangkaian fase-tunggal yang terpisah. Tetapi

kumparan-kumparan biasanya dihubungkan baik di dalam maupun di luar guna

membentuk sistem tiga fase kawat tiga atau kawat empat. Ada dua cara hubungan

kumparan tiga fase, dan secara umum ada dua cara menghubungkan alat ke rangkaian tiga

fase yaitu hubungan Y dan hubugan delta. Kebanyakan generator dihubungkan secara Y,

tetapi beban dapat dihubungkan baik secara Y maupun delta.

B. HUBUNGAN TEGANGAN DALAM GENERATOR HUBUNGAN Y Likitan ini diletakkan pada permukaan jangkar sedemikian rupa sehingga GGL yang

dibangkitkan berbeda 120 deajat. Tiap-tiap kumparan diberi huruf S dan F (start dan

finish). Dalam gambar 2a semua ujung kumparan yang diberi tanda S dihubungkan ke titik

bersama N yang disebut netral dan ketiga kumparan n yang diberi tanda F dikeluarkan ke

terminal saluran A,B, dan C membentuk catu tiga fase kawat tiga. Tipe hubungan ini

disebut hubngan Y (kadan-kadanng disebut hubnngan bintang). Kerapkali dikeluarkan ke

papan netral atau terminal seperti ditunjukkan pada gambar 2a dengan garis putus-putus,

membentuk sistem tiga fase kawat empat. Tegangan yang dibangkitkan setiap fase

generator AC disebit tegangan fase (simbol Ep atau Vp). Jika sambungan netral

dikeluarkan dafri generator, tegangan dari masing-masing terminal saluran A,B, atau C ke

sambungan netral N adalah tegangan saluran ke saluran atau singkatnya tegangan saluran

(simbol El atau Vl).


Gambar 21. Hubungan Bintang

(a) hubungan lilitan fase dalam generator hubungan Y

(b) diagram konvensional hubungan Y

(c) diagram fasor yang menunjukkan hubungan antara tegangan fase dan saluran.

Hubungan dari tiga fase-fase disebut urutan fase atau putaran fase tegangan. Ini ditentukan

oleh putaran generator, tetapi dpat dibalikkan di luar generator dengan menukarkan setiap

dari ketiga kawat saluran (jangan kawat saluran dengan kawat netral). Sangatlah membantu

jika kita menggambrkan Setelah diagram ,rangkaian digambar dan semua bagiannya diberi

huruf, maka diagram fasor dapat digambar seperti pada gambar 2c. Diagram fasor

menunjukkan ketiga tegangan fase Van, Vbn, Vcn berbeda 120 derajat. Haruslah

diperhatikan dalam gambar 2 bahwa setiap fasor diberi huruf dengan dua subskrip. Kedua

huruf tersebut menunjukkan kedua titik diantara tegangan yang ada, dan urutan huruf

menunjukkan polaritasrelatif dari tegangan selama setengah siklus positifnya.dalam diagram

fasor yang ditunjukkan, telah diumpamakan bahwa terminal generatornya positif. Sebagai

contoh ; simbol Van menunjukkan tegangan v antar titik A dan N dengan titik A positif

terhadap titik N selama setengah siklus positifnya. Karena tegangan membalik setengah

siklus, sekarang polsnya dapat diperhatikan, jika polaritas ini diperhatikan secara konsisten

untuk semua fasenya. Haruslah diperhatikan bahw ajika untuk setengah siklus positif

ditentukan polaritas titik A terhadap N (Van), maka Van jika digunakan pada diagram fasor

yang sama haruslah digambar berlawanan, atau beda fase 180 derajat dengan Van.

Tegangan antara setiap dua terminal saluran dari generator yang terhubung Y adalah selisih

potensial antara kedua terminal ini terhadap netral. Sebagai contoh ; tegangan saluran Vab

sama dengan A terhadap netral (Van) dikurangi tegangan B terhadap netral (Vbn). Untuk

menurangi Vbn dari Van, perlulah membalikkan Vbn dan kemudian menjumlahkan fasor ini

pada Van. Kedua fasor Van dan Vbn panjangnya sama dan beda 60 derajat,

dapat ditunjukkan secara grafik atau dibuktikan dengan ilmu ukur atau bidang bahwa Vab

sama dengan V3 atau 1,73 dikali harga Van dan Vbn. Konstruksi grafik ditunjukkan dalam

diagram fasor, oleh akrena itu dalam hubnngan Y yang seimbang, VL = 1,73 Vp

C. Hubungan Arus dalam Generator Hubungan Y

Arus yang mengalir keluar ke kawat saluran dari terminal generator A, B, dan C harus

mengalir dari titik N keluar melalui kumparan generator. Maka arus dalam setiap saluran

(IL) harus sama dengan fase (Ip). Dalam hubungan Y lL = Ip

D. Hubungan Tegangan dalam Generator Hubungan Delta


Generator hunbungan delta ditunjukkan dalam gambar 3. hubungan inidibentuk dengan

menghubunkan terminal S dari satu fase ke terminal F dari fasetangganya.

Gambar 3.

(a) Hubungan lilitan fase dalam hubungan delta

(b) Diagram konvesional dari hubungan delta

(c) Diagram fasor yanng menunjukkan hubungan antar arus fase dan arus saluran Maka

hubungan saluran dibuat pada titik bersama antar fase seperti yang ditunjukkan. Diagram

konvensional yang mana ketiga kumparan dihubungkan seperti huruf yunani ditunjukkan

dalam gambar 3b. Pengamatan dari diagram menunjukkan bahwa tegangan yang

dibangkitkan dalam fase 1 juga merupakan tegangan antara saluran A dan B. Oleh sebab

itu dalam hubungan Delta.

VL = Vp

E. Hubungan Arus dalam generator Hubungan Delta

Arus fase dalam hubungan delta pada gambar 3.b adalah I1, I2,I3. Diagram fasor yang

menyatakan arus ini ditunjukkan dalam gambar 3c. Untukmenentukan arus adalam setiap

kawat slauran, perlulah menjumlahkan fasor arus yang mengalir ke dalam kedua fase

dimana kawat saluran tersebut dihubungkan. Gambar Hubungan Delta

Sebagai contoh ; arus yang mengalir keluar menuju beban melalui saluran A haruslah IA =

I1 + (- I3) Karena I1 dan I3 merupakan fasor yang besarnya sama dan berbeda 60o,

Maka

jumlah fasornya adalah V3 atau 1,73 kali harga I1 ataupun -I3 (gambar 3c). Oleh sebab itu

dalam hubungan –delta. IL = V3 Ip = 1,73 Ip

F. Daya dalam Rangkaian Tiga-Fase

Dari rumus daya dalam rangaian satu fase, daya dalam setiap fase (Pp) baik hubungan –

delta maupun- Y adalah:

Pp = VpIp. cos Θ


Dimana Θadalah sudut antara arus fase dan tegangan fase. Maka daya yang dihasilkan

dalam tiga-fase dalam hubungan tiga-fase yang seimbang adalah ;

P = 3 Pp = 3 Vp. Ip. cos Θ

3. CARA PEMBANGKITAN TEGANGAN

A. Pembangkitan Tegangan Tinggi AC

Tegangan tinggi bolak balik ac di dalam laboratorim sangat diperlukan untuk pengujian

dan percobaan. Untuk membangkitkan tegangan tinggi ac untuk keperluan pengujian dan

percobaan diperlukan transformatoruji. Trafo uji untuk keperluan ini memiliki daya relative

kecil dari pada trafo daya.

Dalam keperluan dan percobaan dengan tegangan tinggi ac mensyaratkan nilai tegangan

yang teliti. Oleh karena itu pengukuran tegangan tinggi harus dilakukan dari sisi tegangan

tinggi.

Untuk melihat ketelitian dari tegangan tinggi uji ac u(t) perlu diketahui parameter penting

yang dalam hal ini adalah nilai puncak U^ dan nilai efektif dari tegangan.

Untuk pengujian tegangan tinggi ac, besaran didevinisikan sebagai tegangan uji.

Dalam hal ini tegangan ac untuk pengujian tidak boleh menyimpang lebih dari 5% (Kind :

1978).

Konstruksi trafo uji

Tegangan trafo induktif dapat digunakan untuk membangkitkan tegangan tinggi bolak

balik dengan daya beberapa kVA. Trafo uji ini daya yang rendah memiliki konstruksi yang

serupa dengan trafo tegangan untuk tegangan uji yang sama. Isolasi yang umum digunakan

ialah minyak dengan penghalang isolasi dan kertas yang diresapi minyak. Namun untuk

tegangan hingga 100kV banyak digunakan isolasi resin epoksi.

http://blog.ub.ac.id/mromadhon/files/2013/10/6.png


Gambar 2.1 penampang melintang suatu trafo uji dengan isolasi resin tuangan

1. 1. Belitan tegangan tinggi; 2. Belitan tegangan rendah; 3. Inti besi; 4. Alas; 5. Jepitan

tegangan tinggi; 6. Isolasi

Gambar 2.1 menunjukkan penampang melintang dari suatu trafo uji dengan isolasi resin

tuangan. Dalam hal ini belitan tegangan tinggi akan tertanam dalam resin epoksi.

Sedangkan gambar 2.2 menujukkan suatu konstruksi trafo uji berisolasi minyak. Trafo

uji jenis minyak dapat dirancang dalam berbagai bentuk. Gambar2.2a konstruksi jenis tangki

dimana bagian aktif (inti dari kumparan) ditempatkan dalam wadah logam sehinmgga

memperbaiki proses pendinginan. Namaun konstruksi tangki memerlukan penggunaan

bushing yang besar dan mahal untuk tegangan kerja yang tinggi. Gambar2.2b merupakan

konstruksi trafo jenis mantelisolasi dimana didalamnya ditempatkan bagian aktiftrafo jenis ini

menggunakan banyak jenis minyak sehingga memperlambat proses pendinginan. Disamping

itu mantel isolasi hanya mampu membuang sedikit panas sehinggadiperlukan sirkulasi

pendingin serta perangkat penukar panas untuk kapasitas beban yang besar.


Gambar(a) dan Gambar(b)

Gambar 2.2 trafo berisolasi minyak (a) desain tangki; (b) desain mantel isolasi

6. bushing; 7. Tangki logam; 8. Selubung isolasi

Gambar 2.3 menunjukkan rangkaian dasar trafo uji. Panjang anak panah menunjukkan

distribusi terpaan kuat medan listrik pada isolasi antara belitan tegangan tinngi H dan belitan

eksitasi E atau inti besi F. transformator untuk membangkitkan tegangan tinggi bolak balik

biasanya dibumikan pada salah satu ujung belitan tegangan tinggi. Akan tetapi untuk

membangkitkan tegangan tinggi searah dan impuls diperlukan trafo dengan belitan yang tidak

dibumikan. Pembumian dapat dilakukan pada salah satu sisi terminal balitan tegangan

tinggiatasu pada tap tengh. Pembumian pada tap tengah menghasilkan tegangan keluaran

yang simetris terhadap bumi.

Gambar 2.3 rangkaian trafo uji satu tingkat

Sumber : Kind :1978

Keterangan : E-belitan eksitasi ; H-belitan tegangan tinggi; K-belitan gandeng

http://blog.ub.ac.id/mromadhon/files/2013/10/i.jpg

http://blog.ub.ac.id/mromadhon/files/2013/10/j.jpg


Untuk pembangkitan tegangan tinggi bolak balik beberaapa ratus kV menjadi tidak

menguntungkan baik secara teknis maupun ekonomis bila menggunakan sebuah trafo.

Sebagai pengganti digunakan beberapa trafo dengan memhubungkan belitantegangan tinggi

secara seri (kaskade). Gambar 2.4 menunjukkan hubungan kaskade trafo tiga tingkat. Dalam

hunpbungan kaskade setiap trafo harus terisolasi terhadap tegangan tegangan pada tingkat

dibawahnya. Dengan demikian belitan eksitasi E pada nsetiap tingkat kecuali pada tingkat

terbawah akan bekerja pada potansi yang tinggi.

Gambar 2.4 kaskade trafo uji tiga tingkat

Dalam gambar 2.4 dapat diamati bahwa belitan eksitasi E dari tingkat yang lebih

tinggi di sulang oleh belitan gandeng K pada tingkat di bawahnya. Kecuali pada tingkat

teratas maka setiap tingkat harus menggunakan transformator. Disamping itu belitan K dan

belitan E di tingkat yang lebih rendah melakukan daya yang lebih besar dan yang terbesar

oleh belitanE tingkat terendah. Oleh karena itu belitan E dan K yang lebih rendah harus

dirancang untuk pembebanan yang lebih tinggi. Sampai saat ini telah di buat trafo uji kaskade

untuk tegangan di atas 2 MV.

Gambar 2.5 menunjukkan suatu rangkaian kaskade 2 tingkat denganm inti besi bersama pada

potensial tengah.


Gambar kaskade 2 tingkat dengan inti besi bersama pada potensial tengah

E1, E2 = belitan eksitasi; H1,H2 = belitan tegangan tinggi ; K1, K2 = belitan kopling

Dengan inti F terletak pada potensial tengah, maka mebutuhkan dudukan yang di

isolasi. Dengan susunan simetri seperti gambar 2.5, maka eksitasi primer dapat dierikan pada

E1 dan E2. Bila untuk susunan kaskade, belitan yang tidak terp[akai dapat digunakan sebagai

kopling untuk tingkat berikutnya. Bila eksitasi melalui K1 dan K2 akan di peroleh tegangan

tinggi simetris terhadap bumi. Pembumian dilakukan pada belitn tegangan tinggi sisi kanan.

Susunan ini akan sangat menguntungkan untuk tegangan yang sangat tinggi serta

dapat di buat menurut konstruksi jenis tangki dengan dua bushing ataupun jenis mantel

isolasi. Untuk konstruksi mantel isolasi maka susunan tersebut diletakkan secara vertikal.

2. Pembangkitan Tegangan Tinggi Impuls

Tegangan impuls diperlukan dalam pengujian tegangan tinggi untuk mensimulasi

terpaan akibat tegangan lebih dalam (surja hubung) dan luar (surja petir) serta untuk meneliti

tegangan tembus.

Dalam teknologi tegangan tinggi, suatu pulsa tegangan dengan polaritas tunggal

dikatakan sebagai impuls seperti ditunjukkan dalam gambit 2.16 yang lengkap dengan

parameter-parameternya. Keergantungan waktu maupun tempo tegangan impuls bergantung

pada cara pambangkitannya. Gambar 2.16a menunjukkan tegangan impuls pesegi yang sering

digunakan untuk percobaan dasar.

Tegangan impuls untuk keperluan pengujian, bentuk tegangan ditentukan oleh

parameterwaktu tertentu untuk dahi dan punggung, seperti yang ditunjukkan dalam gambar

1.17 (IEC Publ 60-2, 1973). Bentuk dahi tegangan impuls petir sering sukar di ukur, oleh

karena itu untuk mencirikannya dibentuk garis lurus 0, S1 melalui titik A dan B.


Gambar 2.17 parameter tegangan impuls standart (a) tegangan surja petir, (b) tegangan surja

hubung

Secara umum bentuk tegangan impuls petir adalah 1,2/50 artinya

Ts = 1,2 µs ± 30% (waktu gelombang) (2-21a)

Tr= 50 µs ± 20% (waktu paruh panggung) (2-21b)

Sedangkan bentuk tegangan impuls surja hubungannya adalah 150/2500 yang artinya adalah :

Tcr = 250 µs ± 20% (waktu puncak) (2-22a)

Th = 2500 µs ± 60% (waktu paruh) (2-22b)

Cara untuk menentukan waktu muka (waktu puncak untuk surja terhubung) dan waktu paruh

punggung dapat diamati dalam gambar 2.17.

Kurva tegangan impuls sering mengandung isolasi frekuensi tinggi dengan amplitude yang

tidak melebihi 0,05 U^ dalam daerah puncak, sedang isolasi frekuensi paling sidikit adalah

0,5 MHz, jika demikian maka nilai tegangan maksimum yang diamati di ambil sebagai nilai

puncak dari tegangan impuls petir.

http://blog.ub.ac.id/mromadhon/files/2013/10/m.jpg


Pembangkitan tegangan impuls dapat dilakukan dari suatu rangkaian RLCr, namun umumnya

digunakan rangkaian RC atau rangkaian kapasitif. Dalam gambar 2.18

Gambar 2.18 diagram dasar pembangkit tegangan impuls

Cs = kapasitor impuls Rd = kapasitor redaman

Re = kapasitor pelepasan Cb = kapasitor beban

Dalam gambar 2.18 diberikan dua rangkaian dasar untuk mebangkitkan tegangan impuls

yaitu rangkaian (a) dan rangkainan (b).

Bentuk tegangan impuls ditentukan oleh nilai nilai elemen rangkaian pembangkit tenaga

impuls. Tegangan impuls u(t) akan muncul pada kapasitor beban Cb.

Proses terjadinya tegangan impuls dengan mudah dapat dijelaskan sebagai berikut :

Kapasitor impuls Cs di muati tegangan searah Uo dari suatu penyearah dan kemudian

diluahkan denganm menyalakan sela F dengan waktu yang sangat singkat sekali (orde mikro

sekon) . saat terjadi peluahan terjadi aliran muatan kearah kapasitor beban melalui Rd.

kecepatan pengisian muatan pada kapasitor beban Cb hingga mencapai tegangan puncak

menentukan bentuk kecuraman dari muka gelombang impuls. makin cepat proses pengisian

itu, atau makin curam / makin cepat mencapai puncak gelombang. Setelah pengisian muatan

pada Cb selanjutnya terjadi peluahan muata melalui Rd dan Re untuk rangkaian b dan

melalui Re untuk rangkaian daasar a. lama waktu dalam proses peluahan muatan menentukan

bentuk punggung dari gelombang impuls. Segera setelah penyelaat F pada t = 0 maka hampir

http://blog.ub.ac.id/mromadhon/files/2013/10/n.jpg


seluruh tegangan Uo muncil pada ramgkaian seri Rd dan Cb dalam kedua rangkaian.

Semakin kecil nilai Rd CB maka akan semakin cepat tegangan u(t) mencapai nilai puncak.

Nilai puncak U^ selalu lebih kecil dari Uo karena muatan Uo Cs terbagi pada Cs + Cb. Untuk

nilai efisiensi medan berlaku persamaan :

Untuk mendapatkan U^ setinggi mungkin (pada Uo tertentu), haruslah di pilih Cs >> Cb.

Konstanta waktu peluruhan tegangan impuls adalah :

Cs (Rd + Re) (untuk rangkaian a)

Cs Re (untuk rangkaian b)

Energy impuls di ubah dalam sebuah peluahan dinyatakan dengan persamaan :

Bila Uo merupakan tegangan bermuatan terbesar, maka diperoleh energi impuls maksimum

yang merupakan parameter penting untuk pembangkitan tegangan impuls. Nilai puncak

tegangan impuls dapat diperbesar dengan memperbesar jarak sela F juga tentunya harus

diikuti oleh nilai Uo yang lebih besar. Uo tidak lain adalah tegangan tembus pada sela F,

bagaimana bila jarak sela tetap tetai Uo di tambah besarnya ?


BAB 5

GENERATOR

1. GENERATOR ARUS SEARAH

A. PROSES INDUKSI PENGHASIL LISTRIK ARUS SEARAH

Bila kawat melingkar diletakkan di antara dua kutub utara dan selatan maka akan

memotong garis-garis gaya sehingga dalam kawat terjadi arus induksi. Arus induksi yang

dihasilkan berupa arus bolak-balik. Arus bolak-balik yang dihasilkan itu kemuadian

diubah menjadi arus searah dengan memakai dua sekat lempengan logam setengah

lingkaran (cincin slip/komutator) . Besar GGl induksi tergantung pada jumlah garis gaya

yang dipotong tiap detik. Kumparan yang diinduksikan gaya gerak listrik disebut anker.

Untuk mencapai tegangan yang tinggi, kawat kumparannya digulung pada sebuah inti besi

dan menggunakan banyak lilitan. Ujung-ujung kumparan dihubungkan pada komutator

yang terdiri dari dua cincin slip yang disekat satu sama lain. Pada kedua belahan cincin

tersebut disinggungkan sikat-sikat yang terbuat dari granit yang dihubungkan ke kutub-

kutub generator. Kedudukan sikat-sikat sedemikian hingga terselip dari segmen komutator

yang satu ke segmen yang lain pada saat GGL berubah arah selama waktu kumparan

berputar. Di dalam rantai aliran luar terdapat tegangan searah yang berubah-ubah. Jika

kumparan berputar 180 derajat, maka selama putaran itu akan terjadi gaya gerak listrik

induksi yang arahnya tetap. Setelah berputar 180 derajat sikatsikat bersinggungan dengan

isolator sehingga dalam aliran luar tidak ada arus. Pada perputaran berikutnya terjadi GGL

induksi lagi, tetapi karena bentuk komutator demikian, maka pada aliran luar GGL itu

tetap sama seperti semula.

B. PRINSIP KERJA GENERATOR ARUS SEARAH

Prinsip kerja suatu generator arus searah berdasarkan hukum Faraday :

e = - N df/ dt

dimana : N : jumlah lilitan

f : fluksi magnet

e : Tegangan imbas, ggl(gaya gerak listrik)


Dengan lain perkataan, apabila suau konduktor memotong garis-garis fluksi magnetik

yang berubah-ubah, maka ggl akan dibangkitkan dalam konduktor itu. Jadi syarat untuk

dapat dibangkitkan ggl adalah :

- harus ada konduktor ( hantaran kawat )

- harus ada medan magnetik

- harus ada gerak atau perputaran dari konduktor dalam medan, atau ada

fluksi yang berubah yang memotong konduktor itu. Untuk menentukan arah arus pada

setiap saat, berlaku pada kaidah tangan kiri :

- ibu jari : gerak perputaran

- jari telunjuk : medan magnetik kutub u dan s

- jari tengah : besaran galvanis tegangan U dan arus I

Untuk perolehan arus searah dari tegangan bolak balik, meskipun tujuan utamanya adalah

pemabngkitan tegangan searah, tamopak bahwa tegangan kecepatan yang dibangkitkan pada

kumparan jangkar merupakan tegangan bolakbalik. Bentuk gelombang yng berubah-ubah

tersebut karenanya harus disearahkan. Untuk mendapatkan arus searah dari arus bolak balik

dengan menggunakan:

- saklar

- komutator

- dioda

2. Sistem Saklar


Saklar berfungsi untuk menghubungsingkatkan ujung-ujung kumparan. Prinsip kerjanya

adalah sebagai berikut :Bila kumparan jangkar berputar, maka pada kedua ujung

kumparan akan timbul tegangan yang sinusoida. Bila setengan periode tegangan positif

saklar di hubungkan, maka tegangan menjadi nol. Dan bila sakalar dibuka lagi akan timbul

lagi tegangan. Begitu seterusnya setiap setenganh periode tegangan saklar dihubungkan,

maka akan di hailkan tegangan searah gelombang penuh.

3. Sistem Komutator

Komutator brfungsi sebagai saklar, yaitu untuk menghubung singkatkan kumparan

jangkar. Komutator berupa cincin belah yang dipasang pada ujung kumparan jangkar. Bila

kumparan jangkar berputar, maka cincin belah ikut berputar. Karena kumparan berada

dalam medan magnet, akan timbul tegangan bolak balik sinusoidal. Bila kumparan telah

berputar setengah putaran, sikat akan menutup celah cincin sehingga tegangan menjadi

nol. Karena cincin berputar terus, maka celah akan terbuka lagi dan timbul tegangan lagi.

Bila perioda tegangan sama dengan perioda perputaran cincin, tegangan yang timbul

adalah tegangan arus searah gelombang penuh. (lihat Gambar 13)

4. Sistem Dioda

Dioda adalah komponen pasif yang mempunyai sifat-sifat sebagai berikut:

- Bila diberi prasikap maju (forward bias) bisa dialiri arus.

- Bila diberi prasikap balik (reverse bias) dioda tidak akan dialiri arus. Berdasarkan bentuk

gelombang yang dihasilkan, dioda dibagi dalam:

- Half wave rectifier (penyearah setengah gelombang)

- Full wave rectifier (penyearah satu gelombang penuh)


Gambar 13. Efek Komutasi

C. KARAKTERISTIK GENERATOR ARUS SEARAH

Medan magnet pada generator dapat dibangkitkan dengan dua cara yaitu :

- dengan magnet permanen

- dengan magnet remanen

Generator listrik dengan magnet permanen sering juga disebut magneto dynamo. Karena

banyak kekurangannya, maka sekarang jarang digunakan. Sedangkan generator dengan

magnet remanen menggunakan medan magnet listrik, mempunyai kelebihan-kelebihan yaitu :

- Medan magnet yang dibangkitkan dapat diatur

Pada generator arus searah berlaku hubungan-hubungan sebagai berikut :

Ea = f z n P / 60 a Volt

Dimana:

Ea = ggl yang dibangkitkan pada jangkar generator


f = fluks per kutub

z = jumlah penghantar total

n = kecepatan putar

a = jumlah hubungan pararel

Bila zP/60a = c(konstanta), maka :

Ea = cnf Volt

Berdasarkan cara memberikan fluks pada kumparan medannya, generator arus searah dapat

dikelompokkan menjadi 2 yaitu:

a.. Generator berpenguatan bebas

Generator tipe penguat bebas dan terpisah adalah generator yang lilitan medannya dapat

dihubungkan ke sumber dc yang secara listrik tidak tergantung dari mesin. Tegangan

searah yang dipasangkan pada kumparan medan yang mempunyai tahanan Rf akan

menghasilkan arus If dan menimbulkan fluks pada kedua kutub. Tegangan induksi akan

dibangkitkan pada generator.

Jika generator dihubungkan dengan beban, dan Ra adalah tahanan dalam generator, maka

hubungan yang dapat dinyatakan adalah:

Vf = If Rf

Ea = Vt + Ia Ra

Besaran yang mempengaruhi kerja dari generator :

- Tegangan jepit (V)

- Arus eksitasi (penguatan)

- Arus jangkar (Ia)

- Kecepatan putar (n)

b. Generator berpenguatan sendiri

(a) Generator searah seri

Vt = Ia Ra

Ea = Ia (Ra + Rf) + Vt + <Vsi

(b) Generator Shunt

Vt = If Rf

Ea = Ia Ra + Vt + <Vsi


Pada generator shunt, untuk mendapatkan penguatan sendiri diperlukan :

- Adanya sisa magnetik pada sistem penguat

- Hubungan dari rangkaian medan pada jangkar harus sedemikian, hingga arah medan yang

terjadi, memperkuat medan yang sudah ada. Mesin shunt akan gagal membangkitkan

tegangannya kalau:

- Sisa magnetik tidak ada. Misal: pada mesin-mesin baru. Sehingga cara memberikan sisa

magnetic adalah pada generator shunt dirubah menjadi generator berpenguatan bebas atau

pada generator dipasang pada sumber arus searah, dan dijalankan sebagai motor shunt

dengan polaritas sikat-sikat dan perputaran nominal

- Hubungan medan terbalik, karena generator diputar oleh arah yang salah dan

dijalanksalahan, sehingga arusmedan tidak memperbesar nilai fluksi.

Untuk memperbaikinya dengan hubungan-hubungan perlu diubah dan diberi kembali sisa

magnetik, seperti cara untuk memberikan sisamagnetik

- Tahanan rangkaian penguat terlalu besar. Hal ini terjadi misalnya pada hubungan terbuka

dalam rangkaian medan, hingga Rf tidak berhingga atau tahanan kontak sikat terlalu besar

atau komutator kotor.

c. Generator Kompon

Generator kompon merupakan gabungan dari generator shunt dan generator seri, yang

dilengkapi dengan kumparan shunt dan seri dengan sifat yang dimiliki merupakan

gabungan dari keduanya. Generator kompon bisa dihubungkan sebagai kompon pendek

atau dalam kompon panjang. Perbedaan dari kedua hubungan ini hampir tidak ada, karena

tahanan kumparan seri kecil, sehingga tegangan drop pada kumparan ini ditinjau dari dari

tegangan terminal kecil sekali dan terpengaruh. Biasanya kumparan seri dihubungkan

sedemikian rupa, sehingga kumparanseri ini membantu kumparan shunt, yakni MMF nya

searah. Bila generator ini dihubungkan seperti itu, maka dikatakan generator itu

mempunyai kumparan kompon bantu. Mesin yang mempunyai kumparan seri melawan

medan shunt disebut kompon lawan dan ini biasanya digunakan untuk motor atau

generator-generator khusus seperti untuk mesin las. Dalam hubungan kompon bantu yang

mempunyai peranan utama ialah kumparan shunt dan kumparan seri dirancang untuk

kompensasi MMF akibat reaksi jangkar dan juga tegangan drop di jangkar pada range

beban tertentu. Ini mengakibatkan tegangan generator akan diatur secara otomatis pasa

satu range beban tertentu.


(a) Kompon panjang

Ia = If1 = IL + If2

Ea = Vt + Ia(Ra + Rf1) + <Vsi

(b) Kompon pendek

Ia = If1 + If2 = IL + If2

Ea = Vt + ILRf1 + IaRa + <Vsi

Pembangkitan Tegangan Induksi Pada Generator Berpenguatan Sendiri Disini akan

diterangkan pembangkitan tegangan induksi generator shunt dalam keadaan tanpa beban.

Pada saat mesin dihidupkan (S tutup), timbul suatu fluks residu yang memang sudah terdapat

pada kutub. Dengan memutarkan rotor, akan dibangkitkan tegangan induksi yang kecil pada

sikat. Akibat adanya tegangan induksi ini mengalirlah arus pada kumparan medan. Arus ini

akan menimbulkan fluks yang memperkuat fluks yang telah ada sebelumnya. Proses terus

berlangsung hingga dicapai tegangan yang stabil. Jika tahanan medan diperbesar, tegangan

induksi yang dibangkitkan menjadi lebih kecil. Berarti makin besar tahanan kumparan

medan, makin buruk generator tersebut.

D. REAKSI JANGKAR

Fluks yang menembus konduktor jangkar pada keadaan generator tak berbeban merupakan

fluks utama. Jika generator dibebani, timbullah arus jangkar. Adanya arus jangkar ini

menyebabkan timbulnya fluks pada konduktor tersebut. Dengan mengnggap tidak ada arus

medan yang mengalir dalam kumparan medan,fluks ini seperti digambarkan pada gambar

dibawah ini. Perhatian pada konduktor yang terletak pada daerah ac, ternyata fluks yang

ditimbulkan arus jangkar dengan fluks utamanya saling memperkecil, sehingga fluks yang

terjadi disini menjadi berkurang. Perhatikanlah kemudian konduktor pada daerah bd,

ternyata fluks yang ditimbulkan oleh arus jangkar dengan fluks utamanya saling

memperkuat, sehingga fluks yang terjadi disini bertambah. Fluks total saat generator

dalam keadaan berbeban adalah penjumlahan vector kedua fluks. Pengaruh adanya

interaksi ini disebut reaksi jangkar. Interaksi kedua fluks tersebut dapat dilihat pada

gambar dibawah ini. Karena operasi suatu generator arus searah selalu pada daerah jenuh,

pengurangan suatu fluks pada konduktor dibandingkan dengan pertambahan fluks pada

konduktor lain lebih besar.


B

Gambar 19. Reaksi Jangkar

E. KERJA PARAREL GENERATOR ARUS SEARAH

Untuk memberi tenaga pada suatu beban kadang-kadang diperlukan kerja pararel dari dua

atau lebih generator. Pada penggunaan beberapa buah mesin perlu dihindari terjadinya

beban lebih pada salah satu mesin. Kerja pararel generator juga diperlukan untuk

meningkatkan efisiensi yang besar pada perusahaan listrik umum yang senantiasa

memerlukan tegangan yang konstan. Untuk hal-hal yang khusus sering dynamo

dikerrjakan pararel dengan aki, sehingga secara teratur dapat mengisi aki tesebut.Tujuan

kerja pararel dari generator adalah :

- Untuk membantu mengatasi beban untuk manjaga jangan sampai mesin dibebani lebih.

- Jika satu mesin dihentikan akan diperbaiki karena ada kerusakan, maka harus ada mesin

lain yang meueruskan pekerjaan. Jadi untuk menjamin kontinuitas dari penyediaan tenaga

listrik.

Soal Pendalaman

Jelaskan bagaimana generator listrik arus searah bekerja untuk mengeluarkan arus dengan

E sebesar 12 volt?


2. GENERATOR ARUS BOLAK-BALIK (ALTERNATOR)

A. PROSES INDUKSI PENGHASIL ARUS BOLAK-BALIK

Arus yang dihasilkan dari perkisaran lingkaran kawat, yang diujungnya dihubungkan

dengan cincin tembaga yang satu dengan yang lainnya terhadap poros disekat pada cincin

ini diletakkan dua buah sikat yang mengambil arus dari kawat lingkaran, kemudian

diberikan pada aliran luar. Arus yang mengalir dalam rantai ini berubah-ubah besar serta

arahnya, maka disebut arus bolak-balik. Contoh; Sebuah generator yang sederhana adalah

generatot AC, yang terdiri dari sebuah kumparan kawat yang berputar dalam medan

magnet serba sama. GGL yang diinduksikan di dalam sebuah generator ideal berupa GGL

bolakbalik

yang dapat dinyatakan dengan persamaan :

e = emax Sin ωt

dimana

emax= N.B.A.ω

Kumparan dimana terjadi GGL induksi disebut anker.

B. PRINSIP KERJA ALTERNATOR

Cara mendapatkan arus listrik dari perkisaran lingkaran kawat, kedua ujung kawat itu

dihubungkan pada dua buah cincin tembaga yang satusama lainnya serta terhadap

porosnya disekat. Pada cincin ini diletakkan dua buah sikat yang mengambil arus dari

kawat lingkaran kemudian diberikan kepada rantai aliran luar. Arus yang mengalir dalam

rantai ini berubah-ubah pula seperti tekanan yang diinduksikan. Karena arus-terus menerus

berubah besar beserta arahnya, maka disebut arus bolak-balik. Pada arus searah, elektron

dalam kawat bergerak dalam arah yang selalu sama, pada arus bolak-balik elektron ini

melakukan getaran tunggal pada suatu kedudukan setimbang.

Tahanan lingkaran kawat disebut tahanan dalam dan tahanan rantai aliran luar disebut

tahanan luar. Jika perputarannya beraturan, tekanannya berlangsung seperti sinosuida.


Gambar. Alternator

Sebuah lingkaran kawat ABCD yang diputar keliling poros MN. Seandainya jumlah GGL

yang dilingkar O, kuat arus maksimun. Bila kita perhatikan pula selama separo putaran AB

memotong garis gaya dari bawah ke atas dan setelah melalui garis netral garis gaya tersebut

dipotong dari atas ke bawah, dengan kata lain, dalam arah yang berlawanan. Dengan

demikian gaya gerak listrik dan arus listrik, terjadi sewaktu melalui garis netral dan berbalik

arahnya. Kejadian yang timbul selama lingkaran kawat diputar, merupakan suatu putaran

sempurna. (lihat Gambar 11).

Gambar 11. Prinsip Kerja Alternator.

Pada poros selinder ini tredapat beberapa jalur tembaga yang disebut Lamel, yang disekat

satu sama lain, dan seluruhnya merupakan sebuah kolektor. Karena kawat-kawat lingkaran

dihubungkan pada tembereng kolektor ini, maka perubahan kutub berjalan otomatis.


Jangkar yang berbentuk selinder tadi disebut jangkar teromol. Kumparankawat yang berputar

harus diletakkan pada jangkar ini, demikian sehingga apabila sisi yang satu berada di muka

kutub utara, yang lain berada di muka kutub selatan dan semuanya diatur demikian sehingga

terjadi suatu rantai aliran tertutup. Apabila jangkar berputar, terjadi suatu GGL dalam tiap

lingkaran. Hasil pekerjaan bersama dari berbagai-bagai kumparan itu dapat diperoleh dengan

menjumlahkan GGL dalam berbagai kumparan untuk tiap saat.


BAB 6

MOTOR LISTRIK

A. KARAKTERISTIK MOTOR LISTRIK

Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energy kinetik. Dasar

kerja motor hampir sama dengan alat pengukur listrik, yaitu perputaran kumparan berarus

listrik dalam suatu medan magnet. Alat yang dapat melakukan perubahan arah aliran

dinamakan komutator yang terpasang pada poros motor. Komponen utama dari motor

listrik yaitu; sebuah magnet yang berbentuk U dengan ruang berbentuk silinder di antara

kutub-kutubnya, sebuah kumparan yang dapat berputar di antara kutub magnet, dua buah

sikat, dua buah cincin belah. Cara kerja motor berdasarkan asas bahwa kawat yang berarus

listrik mengalami gaya Lorentz di dalam medam nagnet.

Gambar 20. Motor Arus Searah

A : Sumber arus DC

B : Isolasi

C : komutator

D : Sikat

E : Poros

U-S : Kutub Magnet

Misal, sebuah kumparan kawat yang berarus listrik berada di dalam medan magnet serba

sama seperti Gambar 20. Arah garis gaya magnet dari kiri ke kanan, sedangkan arah arus

listrik seperti terlukis dengan anak panah. Gaya dari medan magnet bekerja pada kawat di

kedua sisi yang dapat dicari dengan aturan Fleming (aturan tangan kiri), seperti berikut :

” Jika telunjuk tangan kiri menunjuk arah yang sama dengan arah garis gaya dan jari

tengan menunjuk arah yang sama dengan arah arus, maka ibu jari menunjuk arah gerakan

kawat”

Jadi pada gambar 20 itu kawat yang kiri bergerak ke atas dan yang kanan bergerak ke

bawah, karena kedua gaya tersebut sama besar, sejajar dan berlawanan arahnya, maka

pada kumparan tersebut bekerjalah suatu kopel kekuatan. Supaya kopel ini senantiasa

sama arahnya, dipergunakan sebuah komutator yang mengubah arah arus dalam kumparan

apabila telah melintasi daerah netral. Bagian yang berputar dinamakan Rotor dan bagian

yang tidak bergerak yang dilengkapi dengan kutub-kutub magnet disebut Stator. Gaya


magnet dari kutub-kutub stator ini dapat diperoleh dengan arus yang melalui Rotor (seri),

atau dengan sebagian arus yang dialirkan ke motor (shunt). Motor listrik adalah alat untuk

mengubah energi listrik menjadi energy gerak atau kinetik. Dasar kerja motor listrik

adalah hampir sama dengan dasar kerja alat pengukur listrik, yaitu perputaran kumparan

berarus listrik, yaitu perputaran kumparan berarus listrik ke dalam medan magnet. Motor

listrik mempunyai bagian utama yaitu ;

a. Sebuah magnet tetap berbentuk U dengan ruang di antara kutubkutubnya berbentuk

selinder.

b. Sebuah kumparan yang dapat berputar diantara kutub-kutub magnet tetap

c. Dua buah sikat S1 dan S2

d. Dua buah cincin belah B1 dan B2

B. PRINSIP KERJA MOTOR LISTRIK

1. Arus listrik masuk melalui sikat S2 ke belahan B2, dari B2 arus mengalir melalui

kumparan ke belahan B1 Ke sikat S1.

2. Arus listrik ini memutar kumparan sampai bidang kumparan menghadap magnet kutub-

kutub magnet tetap. B1 dan B2 berputar.

3. Tepat pada saat iru B2 bersentuhan dengan S1 dan B1 bersentuhan dengan S2. Sekarang

arus dalam kumparan menjadi dari S2 ke belahan B1 melalui kumparan lalu kebelahan

B2 terus ke sikat S1.

Jadi arus sekarang dalam kumparan berubah. Dengan demikian kumparan berputar

setengah putaran lagi, demikian seterusnya tiap kali bidang kumparan berhadapan

dengan kutub-kutub magnet tetap. Arah arus diubah oleh cincin belah itu yang terbuat

dari penghantar dan disebut Komutator.

4. Pengaruh medan magnet terhadap kumparan itu paling besar ketika bidang kumparan

tidak terletak sejajar dengan garis-garis gaya. Sedangkan pengaruh medan magnet

terhadap putaran kumparan paling kecil ketika bidang kumparan itu tegak lurus garis-

garis gaya. Maka dari itu kumparan motor itu menggunakan satu kumparan yang

berjalan agak tersentaksentak. Untuk menghaluskan putaran maka digunakan dua buah

kumparan, yang satu tegak lurus dengan yang lain, dengan dua pasang cincing belah.

Dengan cara ini bila kumparan yang satu tegak lurus pada garis gaya maka kumparan

yang lain sejajar dengan garis gaya.Untuk membuat motor listrik yang kuat maka

kumparan yang digunakan lebih banyak lagi, begitu pula cincin belahnya. Kumparan-

kumparan diletakkan pada alur-alur sebuah selinder besi disebut Anker atau Sauh.

Ujung-ujung tiap kumparan berakhir pada komutator yang berupa plat-plat tembaga

yang tersekat atau sama lain tersusun sekeliling anker sedangkan sikatnya terbuat dari

karbon. Perlu diketahui bahwa pengaruh paling besar medan magnet terhadap

kumparan adalah ketika bidang kumparang tidak sejajar dengan garis-garis gaya

magnet. Sedangkan pengaruh medan magnet terhadap kumparan paling kecil ketika

bidang kumparan berada tegak lurus dengan garis-garis gaya medan magnet. Hal ini

akan mengakibatkan jalan motor tersentak-sentak, sehingga diperlukan paling tidak dua

buah kumparan yang saling tegak lurus serta dua pasang cincin belah. Untuk membuat

motor listrik yang kuat maka diperlukan lebih banyak lagi kumparan dan cincin

belahnya. Kumparan-kumparan tersebut diletakkan pada alur-alur sebuah selinder besi

disebut anker. Ujung dari setuap kumparan berakhir pada sebuah komutator yang

berupa plat tembaga dan tersekat satu dengan yang lainnya, tersusun mengelilingi


anker, sedangkan sikat terbuat dari karbon. Sesuai dengan Hukum Lenz, setiap GGL

induksi berkelakuan melawan perubahan yang menghasilkannya. Dengan demikian

induksi diri selalu dalam arah sedemikian rupa sehuingga melawan perubahan arus

dalam rangkaian. Jika kumparan atau rangkaian listrik mempunyai sifat melawan setiap

perubahan araus dalam rangkaian, dikatakan mempunyai induksi diri atau induktansi,

yang bersatuan Henry. Rangkaian mempunyai induktansi satu Henry jika GGL satu

volt diinduksikan dalam rangkaian ketika arus berubah dengan laju satu amper

persekon

.

Soal Pendalaman

Melihat bagian-bagian motor, bedakan dengan yang ada pada generator!

C. PENDALAMAN MATERI “MOTOR LISTRIK”

Motor listrik termasuk kedalam kategori mesin listrik dinamis dan merupakan sebuah

perangkat elektromagnetik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik.

Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya, memutar impeller pompa, fan atau

blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan, dll di industri dan digunakan juga

pada peralatan listrik rumah tangga (seperti: bor listrik,kipas angin).

Motor listrik kadangkala disebut “kuda kerja” nya industri, sebab diperkirakan bahwa

Motor - motor menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri. Mekanisme kerja

untuk seluruh jenis motor listrik secara umum sama (Gambar 1), yaitu:

• Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya

• Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran/loop ,

maka kedua sisi loop, yaitu pada sudut kanan medan magnet, akan mendapatkan gaya

pada arah yang berlawanan.

• Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar/ torsi untuk memutar kumparan.

• Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga putaran

yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang

disebut kumparan medan.

Dalam memahami sebuah motor listrik, penting untuk mengerti apa yang dimaksud

dengan beban motor. Beban mengacu kepada keluaran tenaga putar/torsi sesuai dengan

kecepatan yang diperlukan. Beban umumnya dapat dikategorikan kedalam tiga kelompok:

• Beban torsi konstan, adalah beban dimana permintaan keluaran energinya bervariasi

dengan kecepatan operasinya, namun torsi nya tidak bervariasi. Contoh beban dengan torsi

konstan adalah conveyors, rotary kilns, dan pompa displacement konstan.

http://listriksmkn1madiun.weebly.com/materi-pelajaran.html


• Beban dengan torsi variabel, adalah beban dengan torsi yang bervariasi dengan

kecepatan operasi. Contoh beban dengan torsi variabel adalah pompa sentrifugal dan fan

(torsi bervariasi sebagai kwadrat kecepatan).

• Beban dengan energi konstan, adalah beban dengan permintaan torsi yang berubah dan

berbanding terbalik dengan kecepatan. Contoh untuk beban dengan daya konstan adalah

peralatan-peralatan mesin.

D.JENIS MOTORLISTRIK

Bagian ini menjelaskan tentang dua jenis utama motor listrik: motor DC dan motor AC.

Motor tersebut diklasifikasikan berdasarkan pasokan input, konstruksi, dan mekanisme

operasi, dan dijelaskan lebih lanjut dalam bagan dibawah ini.

1. Motor DC/Arus Searah

Motor DC/arus searah, sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang tidak

langsung/direct-unidirectional. Motor DC digunakan pada penggunaan khusus dimana

diperlukan penyalaan torsi yang tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran kecepatan

yang luas.Gambar 3 memperlihatkan sebuah motor DC yang memiliki tiga komponen

utama:

• Kutub medan. Secara sederhada digambarkan bahwa interaksi dua kutub magnet akan

menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor DC memiliki kutub medan yang

stasioner dan dinamo yang menggerakan bearing pada ruang diantara kutub medan.

Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan: kutub utara dan kutub selatan. Garis

magnetik energi membesar melintasi bukaan diantara kutub-kutub dari utara ke selatan.

Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet.

Elektromagnet menerima listrik dari sumber daya dari luar sebagai penyedia struktur

medan.

• Dinamo. Bila arus masuk menuju dinamo, maka arus ini akan menjadi elektromagnet.

Dinamo yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakan

beban. Untuk kasus motor DC yang kecil, dinamo berputar dalam medan magnet yang

dibentuk oleh kutub-kutub, sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi. Jika

hal ini terjadi, arusnya berbalik untuk merubah kutub-kutub utara dan selatan dinamo.

• Kommutator. Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC. Kegunaannya

adalah untuk membalikan arah arus listrik dalam dinamo. Kommutator juga

membantu dalam transmisi arus antara dinamo dan sumber daya.

Keuntungan utama motor DC adalah kecepatannya mudah dikendalikan dan tidak

mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor DC ini dapat dikendalikan dengan mengatur:

• Tegangan dinamo – meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan kecepatan.

• Arus medan – menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan. Motor DC

tersedia dalam banyak ukuran, namun penggunaannya pada umumnya dibatasi untuk

beberapa penggunaan berkecepatan rendah, penggunaan daya rendah hingga sedang, seperti


peralatan mesin dan rolling mills, sebab sering terjadi masalah dengan perubahan arah arus

listrik mekanis pada ukuran yang lebih besar. Juga, motor tersebut dibatasi hanya untuk

penggunaan di area yang bersih dan tidak berbahaya sebab resiko percikan api pada sikatnya.

Motor DC juga relatif mahal dibanding

Motor AC.

Hubungan antara kecepatan, flux medan dan tegangan dinamo ditunjukkan dalam

persamaan berikut:

Gaya elektromagnetik: E = KΦN

Torsi: T = KΦIa

Dimana:

E =gaya elektromagnetik yang dikembangkan pada terminal dinamo (volt)

Φ = flux medan yang berbanding lurus dengan arus medan

N = kecepatan dalam RPM (putaran per menit)

T = torsi electromagnetic

Ia = arus dinamo

K = konstanta persamaan

Jenis-Jenis Motor DC/Arus Searah :

a. Motor DC sumber daya terpisah/ Separately Excited , Jika arus medan dipasok dari

sumber terpisah maka disebut motor DC sumber daya terpisah/separately excited.

b. Motor DC sumber daya sendiri/ Self Excited: motor shunt. Pada motor shunt, gulungan

medan (medan shunt) disambungkan secara paralel dengan gulungan dinamo (A) seperti

diperlihatkan dalam gambar 4. Oleh karena itu total arus dalam jalur merupakan

penjumlahan arus medan dan arus dinamo.

Berikut tentang kecepatan motor shunt (E.T.E., 1997):

• Kecepatan pada prakteknya konstan tidak tergantung pada beban (hingga torsi tertentu

setelah kecepatannya berkurang, lihat Gambar 4) dan oleh karena itu cocok untuk

penggunaan komersial dengan beban awal yang rendah, seperti peralatan mesin.

• Kecepatan dapat dikendalikan dengan cara memasang tahanan dalam susunan seri dengan

dinamo (kecepatan berkurang) atau dengan memasang tahanan pada arus medan (kecepatan

bertambah).






c. Motor DC daya sendiri: motor seri. Dalam motor seri, gulungan medan (medan shunt)

dihubungkan secara seri dengan gulungan dinamo (A) seperti ditunjukkan dalam gambar 5.

Oleh karena itu, arus medan sama dengan arus dinamo.

Berikut tentang kecepatan motor seri (Rodwell International Corporation, 1997; L.M.

Photonics Ltd, 2002):

• Kecepatan dibatasi pada 5000 RPM.

• Harus dihindarkan menjalankan motor seri tanpa ada beban sebab motor akan mempercepat

tanpa terkendali.

Motor-motor seri cocok untuk penggunaan yang memerlukan torque penyalaan awal yang

tinggi, seperti derek dan alat pengangkat hoist

d. Motor DC Kompon/Gabungan.

Motor Kompon DC merupakan gabungan motor seri dan shunt. Pada motor kompon,

gulungan medan (medan shunt) dihubungkan secara paralel dan seri dengan gulungan

dinamo (A) seperti yang ditunjukkan dalam gambar 6. Sehingga, motor kompon memiliki

torque penyalaan awal yang bagus dan kecepatan yang stabil. Makin tinggi persentase

penggabungan (yakni persentase gulungan medan yang dihubungkan secara seri), makin

tinggi pula torque penyalaan awal yang dapat ditangani oleh motor ini. Contoh,

penggabungan 40-50% menjadikan motor ini cocok untuk alat pengangkat hoist dan

derek, sedangkan motor kompon yang standar (12%) tidak cocok (myElectrical, 2005).

2. Motor AC/Arus Bolak-Balik

Motor AC/arus bolak-balik menggunakan arus listrik yang membalikkan arahnya secara

teratur pada rentang waktu tertentu. Motor listrik AC memiliki dua buah bagian dasar

listrik: "stator" dan "rotor"

Stator merupakan komponen listrik statis. Rotor merupakan komponen listrik berputar

untuk memutar as motor. Keuntungan utama motor DC terhadap motor AC adalah bahwa

kecepatan motor AC lebih sulit dikendalikan. Untuk mengatasi kerugian ini, motor AC

dapat dilengkapi dengan penggerak frekwensi variabel untuk meningkatkan kendali

kecepatan sekaligus menurunkan dayanya. Motor induksi merupakan motor yang paling

populer di industri karena kehandalannya dan lebih mudah perawatannya. Motor induksi

AC cukup murah (harganya setengah atau kurang dari harga sebuah motor DC) dan juga

memberikan rasio daya terhadap berat yang cukup tinggi (sekitar dua kali motor DC).

Jenis-Jenis Motor AC/Arus Bolak-Balik

a. Motor sinkron. Motor sinkron adalah motor AC yang bekerja pada kecepatan tetap pada

sistim frekwensi tertentu. Motor ini memerlukan arus searah (DC) untuk pembangkitan

daya dan memiliki torque awal yang rendah, dan oleh karena itu motor sinkron cocok

untuk penggunaan awal dengan beban rendah, seperti kompresor udara, perubahan

frekwensi dan generator motor. Motor sinkron mampu untuk memperbaiki faktor daya

sistim, sehingga sering digunakan pada sistim yang menggunakan banyak listrik.

Komponen utama motor sinkron adalah :


• Rotor. Perbedaan utama antara motor sinkron dengan motor induksi adalah bahwa rotor

mesin sinkron berjalan pada kecepatan yang sama dengan perputaran medan magnet. Hal ini

memungkinkan sebab medan magnit rotor tidak lagi terinduksi. Rotor memiliki magnet

permanen atau arus DC-excited, yang dipaksa untuk mengunci pada posisi tertentu bila

dihadapkan dengan medan magnet lainnya.

• Stator. Stator menghasilkan medan magnet berputar yang sebanding dengan frekwensi yang

dipasok.

Motor ini berputar pada kecepatan sinkron, yang diberikan oleh persamaan berikut (Parekh,

2003):

Ns = 120 f / P

Dimana:

f = frekwensi dari pasokan frekwensi

P= jumlah kutub

b. Motor induksi. Motor induksi merupakan motor yang paling umum digunakan pada

berbagai peralatan industri. Popularitasnya karena rancangannya yang sederhana, murah dan

mudah didapat, dan dapat langsung disambungkan ke sumber daya AC.

Komponen Motor induksi memiliki dua komponen listrik utama

- Rotor. Motor induksi menggunakan dua jenis rotor:

1. Rotor kandang tupai terdiri dari batang penghantar tebal yang dilekatkan dalam petak-

petak slots paralel. Batang-batang tersebut diberi hubungan pendek pada kedua ujungnya

dengan alat cincin hubungan pendek.

2. Lingkaran rotor yang memiliki gulungan tiga fase, lapisan ganda dan terdistribusi. Dibuat

melingkar sebanyak kutub stator. Tiga fase digulungi kawat pada bagian dalamnya dan ujung

yang lainnya dihubungkan ke cincin kecil yang dipasang pada batang as dengan sikat yang

menempel padanya.

• Stator. Stator dibuat dari sejumlah stampings dengan slots untuk membawa gulungan tiga

fase. Gulungan ini dilingkarkan untuk sejumlah kutub yang tertentu. Gulungan diberi spasi

geometri sebesar 120 derajat .

Klasifikasi motor induksi

Motor induksi dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok utama (Parekh, 2003):

• Motor induksi satu fase. Motor ini hanya memiliki satu gulungan stator, beroperasi dengan

pasokan daya satu fase, memiliki sebuah rotor kandang tupai, dan memerlukan sebuah alat

untuk menghidupkan motornya. Sejauh ini motor ini merupakan jenis motor yang paling

umum digunakan dalam peralatan rumah tangga, seperti kipas angin, mesin cuci dan

pengering pakaian, dan untuk penggunaan hingga 3 sampai 4 Hp.

• Motor induksi tiga fase. Medan magnet yang berputar dihasilkan oleh pasokan tiga fase

yang seimbang. Motor tersebut memiliki kemampuan daya yang tinggi, dapat memiliki


kandang tupai atau gulungan rotor (walaupun 90% memiliki rotor kandang tupai); dan

penyalaan sendiri. Diperkirakan bahwa sekitar 70% motor di industri menggunakan jenis ini,

sebagai contoh, pompa, kompresor, belt conveyor, jaringan listrik , dan grinder. Tersedia

dalam ukuran 1/3 hingga ratusan Hp.

Kecepatan motor induksi

Motor induksi bekerja sebagai berikut, Listrik dipasok ke stator yang akan menghasilkan

medan magnet. Medan magnet ini bergerak dengan kecepatan sinkron disekitar rotor. Arus

rotor menghasilkan medan magnet kedua, yang berusaha untuk melawan medan magnet

stator, yang menyebabkan rotor berputar. Walaupun begitu, didalam prakteknya motor tidak

pernah bekerja pada kecepatan sinkron namun pada “kecepatan dasar” yang lebih rendah.

Terjadinya perbedaan antara dua kecepatan tersebut disebabkan adanya “slip/geseran”

yang meningkat dengan meningkatnya beban. Slip hanya terjadi pada motor induksi.

Untuk menghindari slip dapat dipasang sebuah cincin geser/ slip ring, dan motor tersebut

dinamakan “motor cincin geser/slip ring motor”.

Persamaan berikut dapat digunakan untuk menghitung persentase slip/geseran(Parekh, 2003):

% Slip = (Ns – Nb)/Ns x 100

Dimana:

Ns = kecepatan sinkron dalam RPM

Nb = kecepatan dasar dalam RPM

Hubungan antara beban, kecepatan dan torsi

menunjukan grafik torsi vs kecepatan motor induksi AC tiga fase dengan arus yang sudah

ditetapkan. Bila motor (Parekh, 2003):

• Mulai menyala ternyata terdapat arus nyala awal yang tinggi dan torsi yang rendah (“pull-

up torque”).

• Mencapai 80% kecepatan penuh, torsi berada pada tingkat tertinggi (“pull-out torque”) dan

arus mulai turun.

• Pada kecepatan penuh, atau kecepatan sinkron, arus torsi dan stator turun ke nol.




BAB 7

ALTERNATOR GGL TIGA-FASE


Rangkaian listrik tiga fase diberi energi oleh tiga GGL bolak balik dengan frekuensi yang

sama dan berbeda fase 120o listrik. Tiga GGL gelombang sinus yang demikian

ditunjukkan dalam gambar di bawah ini. Ketiga GGL ini dibangkitkan dalam tiga

pasangan jangkar yang terpisah dalam generator AC. Toga pasang kumparan ini dipasang

terpisah 120 derajat listrik pada jangkar genertor. Ujung kumparan semuanya dikeluarkan

dari generator untuk membentuk tiga rangkaian fase-tunggal yang terpisah. Tetapi

kumparan-kumparan biasanya dihubungkan baik di dalam maupun di luar guna

membentuk sistem tiga fase kawat tiga atau kawat empat. Ada dua cara hubungan

kumparan tiga fase, dan secara umum ada dua cara menghubungkan alat ke rangkaian tiga

fase yaitu hubungan Y dan hubugan delta. Kebanyakan generator dihubungkan secara Y,

tetapi beban dapat dihubungkan baik secara Y maupun delta.

B. HUBUNGAN TEGANGAN DALAM GENERATOR HUBUNGAN Y

Likitan ini diletakkan pada permukaan jangkar sedemikian rupa sehingga GGL yang

dibangkitkan berbeda 120 deajat. Tiap-tiap kumparan diberi huruf S dan F (start dan

finish). Dalam gambar 2a semua ujung kumparan yang diberi tanda S dihubungkan ke titik

bersama N yang disebut netral dan ketiga kumparan n yang diberi tanda F dikeluarkan ke

terminal saluran A,B, dan C membentuk catu tiga fase kawat tiga. Tipe hubungan ini

disebut hubngan Y (kadan-kadanng disebut hubnngan bintang). Kerapkali dikeluarkan ke

papan netral atau terminal seperti ditunjukkan pada gambar 2a dengan garis putus-putus,

membentuk sistem tiga fase kawat empat. Tegangan yang dibangkitkan setiap fase

generator AC disebit tegangan fase (simbol Ep atau Vp). Jika sambungan netral

dikeluarkan dafri generator, tegangan dari masing-masing terminal saluran A,B, atau C ke

sambungan netral N adalah tegangan saluran ke saluran atau singkatnya tegangan saluran

(simbol El atau Vl).

Gambar 21. Hubungan Bintang


(a) hubungan lilitan fase dalam generator hubungan Y

(b) diagram konvensional hubungan Y

(c) diagram fasor yang menunjukkan hubungan antara tegangan fase dan saluran.

Hubungan dari tiga fase-fase disebut urutan fase atau putaran fase tegangan. Ini ditentukan

oleh putaran generator, tetapi dpat dibalikkan di luar generator dengan menukarkan setiap

dari ketiga kawat saluran (jangan kawat saluran dengan kawat netral). Sangatlah membantu

jika kita menggambrkan Setelah diagram ,rangkaian digambar dan semua bagiannya diberi

huruf, maka diagram fasor dapat digambar seperti pada gambar 2c. Diagram fasor

menunjukkan ketiga tegangan fase Van, Vbn, Vcn berbeda 120 derajat. Haruslah

diperhatikan dalam gambar 2 bahwa setiap fasor diberi huruf dengan dua subskrip. Kedua

huruf tersebut menunjukkan kedua titik diantara tegangan yang ada, dan urutan huruf

menunjukkan polaritasrelatif dari tegangan selama setengah siklus positifnya.dalam diagram

fasor yang ditunjukkan, telah diumpamakan bahwa terminal generatornya positif. Sebagai

contoh ; simbol Van menunjukkan tegangan v antar titik A dan N dengan titik A positif

terhadap titik N selama setengah siklus positifnya. Karena tegangan membalik setengah

siklus, sekarang polsnya dapat diperhatikan, jika polaritas ini diperhatikan secara konsisten

untuk semua fasenya. Haruslah diperhatikan bahw ajika untuk setengah siklus positif

ditentukan polaritas titik A terhadap N (Van), maka Van jika digunakan pada diagram fasor

yang sama haruslah digambar berlawanan, atau beda fase 180 derajat dengan Van.

Tegangan antara setiap dua terminal saluran dari generator yang terhubung Y adalah selisih

potensial antara kedua terminal ini terhadap netral. Sebagai contoh ; tegangan saluran Vab

sama dengan A terhadap netral (Van) dikurangi tegangan B terhadap netral (Vbn). Untuk

menurangi Vbn dari Van, perlulah membalikkan Vbn dan kemudian menjumlahkan fasor ini

pada Van. Kedua fasor Van dan Vbn panjangnya sama dan beda 60 derajat,

dapat ditunjukkan secara grafik atau dibuktikan dengan ilmu ukur atau bidang bahwa Vab

sama dengan V3 atau 1,73 dikali harga Van dan Vbn. Konstruksi grafik ditunjukkan dalam

diagram fasor, oleh akrena itu dalam hubnngan Y yang seimbang, VL = 1,73 Vp

C. Hubungan Arus dalam Generator Hubungan Y

Arus yang mengalir keluar ke kawat saluran dari terminal generator A, B, dan C harus

mengalir dari titik N keluar melalui kumparan generator. Maka arus dalam setiap saluran

(IL) harus sama dengan fase (Ip). Dalam hubungan Y lL = Ip

D. Hubungan Tegangan dalam Generator Hubungan Delta

Generator hunbungan delta ditunjukkan dalam gambar 3. hubungan inidibentuk dengan

menghubunkan terminal S dari satu fase ke terminal F dari fasetangganya.


Gambar 3.

(a) Hubungan lilitan fase dalam hubungan delta

(b) Diagram konvesional dari hubungan delta

(c) Diagram fasor yanng menunjukkan hubungan antar arus fase dan arus saluran Maka

hubungan saluran dibuat pada titik bersama antar fase seperti yang ditunjukkan. Diagram

konvensional yang mana ketiga kumparan dihubungkan seperti huruf yunani ditunjukkan

dalam gambar 3b. Pengamatan dari diagram menunjukkan bahwa tegangan yang

dibangkitkan dalam fase 1 juga merupakan tegangan antara saluran A dan B. Oleh sebab

itu dalam hubungan Delta.

VL = Vp

E. Hubungan Arus dalam generator Hubungan Delta

Arus fase dalam hubungan delta pada gambar 3.b adalah I1, I2,I3. Diagram fasor yang

menyatakan arus ini ditunjukkan dalam gambar 3c. Untukmenentukan arus adalam setiap

kawat slauran, perlulah menjumlahkan fasor arus yang mengalir ke dalam kedua fase

dimana kawat saluran tersebut dihubungkan. Gambar Hubungan Delta

Sebagai contoh ; arus yang mengalir keluar menuju beban melalui saluran A haruslah IA =

I1 + (- I3) Karena I1 dan I3 merupakan fasor yang besarnya sama dan berbeda 60o,

Maka

jumlah fasornya adalah V3 atau 1,73 kali harga I1 ataupun -I3 (gambar 3c). Oleh sebab itu

dalam hubungan –delta. IL = V3 Ip = 1,73 Ip

F. Daya dalam Rangkaian Tiga-Fase

Dari rumus daya dalam rangaian satu fase, daya dalam setiap fase (Pp) baik hubungan –

delta maupun- Y adalah:

Pp = VpIp. cos Θ

Dimana Θadalah sudut antara arus fase dan tegangan fase. Maka daya yang dihasilkan

dalam tiga-fase dalam hubungan tiga-fase yang seimbang adalah ;

P = 3 Pp = 3 Vp. Ip. cos Θ


BAB 8

CARA PEMBANGKITAN TEGANGAN

A. Pembangkitan Tegangan Tinggi AC

Tegangan tinggi bolak balik ac di dalam laboratorim sangat diperlukan untuk pengujian

dan percobaan. Untuk membangkitkan tegangan tinggi ac untuk keperluan pengujian dan

percobaan diperlukan transformatoruji. Trafo uji untuk keperluan ini memiliki daya relative

kecil dari pada trafo daya.

Dalam keperluan dan percobaan dengan tegangan tinggi ac mensyaratkan nilai tegangan

yang teliti. Oleh karena itu pengukuran tegangan tinggi harus dilakukan dari sisi tegangan

tinggi.

Untuk melihat ketelitian dari tegangan tinggi uji ac u(t) perlu diketahui parameter penting

yang dalam hal ini adalah nilai puncak U^ dan nilai efektif dari tegangan.

Untuk pengujian tegangan tinggi ac, besaran didevinisikan sebagai tegangan uji.

Dalam hal ini tegangan ac untuk pengujian tidak boleh menyimpang lebih dari 5% (Kind :

1978).

Konstruksi trafo uji

Tegangan trafo induktif dapat digunakan untuk membangkitkan tegangan tinggi bolak

balik dengan daya beberapa kVA. Trafo uji ini daya yang rendah memiliki konstruksi yang

serupa dengan trafo tegangan untuk tegangan uji yang sama. Isolasi yang umum digunakan

ialah minyak dengan penghalang isolasi dan kertas yang diresapi minyak. Namun untuk

tegangan hingga 100kV banyak digunakan isolasi resin epoksi.

http://blog.ub.ac.id/mromadhon/files/2013/10/6.png


Gambar 2.1 penampang melintang suatu trafo uji dengan isolasi resin tuangan

1. 1. Belitan tegangan tinggi; 2. Belitan tegangan rendah; 3. Inti besi; 4. Alas; 5. Jepitan

tegangan tinggi; 6. Isolasi

Gambar 2.1 menunjukkan penampang melintang dari suatu trafo uji dengan isolasi resin

tuangan. Dalam hal ini belitan tegangan tinggi akan tertanam dalam resin epoksi.

Sedangkan gambar 2.2 menujukkan suatu konstruksi trafo uji berisolasi minyak. Trafo

uji jenis minyak dapat dirancang dalam berbagai bentuk. Gambar2.2a konstruksi jenis tangki

dimana bagian aktif (inti dari kumparan) ditempatkan dalam wadah logam sehinmgga

memperbaiki proses pendinginan. Namaun konstruksi tangki memerlukan penggunaan

bushing yang besar dan mahal untuk tegangan kerja yang tinggi. Gambar2.2b merupakan

konstruksi trafo jenis mantelisolasi dimana didalamnya ditempatkan bagian aktiftrafo jenis ini

menggunakan banyak jenis minyak sehingga memperlambat proses pendinginan. Disamping

itu mantel isolasi hanya mampu membuang sedikit panas sehinggadiperlukan sirkulasi

pendingin serta perangkat penukar panas untuk kapasitas beban yang besar.

Gambar(a) dan Gambar(b)

http://blog.ub.ac.id/mromadhon/files/2013/10/i.jpg


Gambar 2.2 trafo berisolasi minyak (a) desain tangki; (b) desain mantel isolasi

6. bushing; 7. Tangki logam; 8. Selubung isolasi

Gambar 2.3 menunjukkan rangkaian dasar trafo uji. Panjang anak panah menunjukkan

distribusi terpaan kuat medan listrik pada isolasi antara belitan tegangan tinngi H dan belitan

eksitasi E atau inti besi F. transformator untuk membangkitkan tegangan tinggi bolak balik

biasanya dibumikan pada salah satu ujung belitan tegangan tinggi. Akan tetapi untuk

membangkitkan tegangan tinggi searah dan impuls diperlukan trafo dengan belitan yang tidak

dibumikan. Pembumian dapat dilakukan pada salah satu sisi terminal balitan tegangan

tinggiatasu pada tap tengh. Pembumian pada tap tengah menghasilkan tegangan keluaran

yang simetris terhadap bumi.

Gambar 2.3 rangkaian trafo uji satu tingkat

Sumber : Kind :1978

Keterangan : E-belitan eksitasi ; H-belitan tegangan tinggi; K-belitan gandeng

Untuk pembangkitan tegangan tinggi bolak balik beberaapa ratus kV menjadi tidak

menguntungkan baik secara teknis maupun ekonomis bila menggunakan sebuah trafo.

Sebagai pengganti digunakan beberapa trafo dengan memhubungkan belitantegangan tinggi

secara seri (kaskade). Gambar 2.4 menunjukkan hubungan kaskade trafo tiga tingkat. Dalam

hunpbungan kaskade setiap trafo harus terisolasi terhadap tegangan tegangan pada tingkat

dibawahnya. Dengan demikian belitan eksitasi E pada nsetiap tingkat kecuali pada tingkat

terbawah akan bekerja pada potansi yang tinggi.

http://blog.ub.ac.id/mromadhon/files/2013/10/j.jpg


Gambar 2.4 kaskade trafo uji tiga tingkat

Dalam gambar 2.4 dapat diamati bahwa belitan eksitasi E dari tingkat yang lebih

tinggi di sulang oleh belitan gandeng K pada tingkat di bawahnya. Kecuali pada tingkat

teratas maka setiap tingkat harus menggunakan transformator. Disamping itu belitan K dan

belitan E di tingkat yang lebih rendah melakukan daya yang lebih besar dan yang terbesar

oleh belitanE tingkat terendah. Oleh karena itu belitan E dan K yang lebih rendah harus

dirancang untuk pembebanan yang lebih tinggi. Sampai saat ini telah di buat trafo uji kaskade

untuk tegangan di atas 2 MV.

Gambar 2.5 menunjukkan suatu rangkaian kaskade 2 tingkat denganm inti besi bersama pada

potensial tengah.

Gambar kaskade 2 tingkat dengan inti besi bersama pada potensial tengah

E1, E2 = belitan eksitasi; H1,H2 = belitan tegangan tinggi ; K1, K2 = belitan kopling

Dengan inti F terletak pada potensial tengah, maka mebutuhkan dudukan yang di

isolasi. Dengan susunan simetri seperti gambar 2.5, maka eksitasi primer dapat dierikan pada

E1 dan E2. Bila untuk susunan kaskade, belitan yang tidak terp[akai dapat digunakan sebagai


kopling untuk tingkat berikutnya. Bila eksitasi melalui K1 dan K2 akan di peroleh tegangan

tinggi simetris terhadap bumi. Pembumian dilakukan pada belitn tegangan tinggi sisi kanan.

Susunan ini akan sangat menguntungkan untuk tegangan yang sangat tinggi serta

dapat di buat menurut konstruksi jenis tangki dengan dua bushing ataupun jenis mantel

isolasi. Untuk konstruksi mantel isolasi maka susunan tersebut diletakkan secara vertikal.

2. Pembangkitan Tegangan Tinggi Impuls

Tegangan impuls diperlukan dalam pengujian tegangan tinggi untuk mensimulasi

terpaan akibat tegangan lebih dalam (surja hubung) dan luar (surja petir) serta untuk meneliti

tegangan tembus.

Dalam teknologi tegangan tinggi, suatu pulsa tegangan dengan polaritas tunggal

dikatakan sebagai impuls seperti ditunjukkan dalam gambit 2.16 yang lengkap dengan

parameter-parameternya. Keergantungan waktu maupun tempo tegangan impuls bergantung

pada cara pambangkitannya. Gambar 2.16a menunjukkan tegangan impuls pesegi yang sering

digunakan untuk percobaan dasar.

Tegangan impuls untuk keperluan pengujian, bentuk tegangan ditentukan oleh

parameterwaktu tertentu untuk dahi dan punggung, seperti yang ditunjukkan dalam gambar

1.17 (IEC Publ 60-2, 1973). Bentuk dahi tegangan impuls petir sering sukar di ukur, oleh

karena itu untuk mencirikannya dibentuk garis lurus 0, S1 melalui titik A dan B.

Gambar 2.17 parameter tegangan impuls standart (a) tegangan surja petir, (b) tegangan surja

hubung

http://blog.ub.ac.id/mromadhon/files/2013/10/m.jpg


Secara umum bentuk tegangan impuls petir adalah 1,2/50 artinya

Ts = 1,2 µs ± 30% (waktu gelombang) (2-21a)

Tr= 50 µs ± 20% (waktu paruh panggung) (2-21b)

Sedangkan bentuk tegangan impuls surja hubungannya adalah 150/2500 yang artinya adalah :

Tcr = 250 µs ± 20% (waktu puncak) (2-22a)

Th = 2500 µs ± 60% (waktu paruh) (2-22b)

Cara untuk menentukan waktu muka (waktu puncak untuk surja terhubung) dan waktu paruh

punggung dapat diamati dalam gambar 2.17.

Kurva tegangan impuls sering mengandung isolasi frekuensi tinggi dengan amplitude yang

tidak melebihi 0,05 U^ dalam daerah puncak, sedang isolasi frekuensi paling sidikit adalah

0,5 MHz, jika demikian maka nilai tegangan maksimum yang diamati di ambil sebagai nilai

puncak dari tegangan impuls petir.

Pembangkitan tegangan impuls dapat dilakukan dari suatu rangkaian RLCr, namun umumnya

digunakan rangkaian RC atau rangkaian kapasitif. Dalam gambar 2.18

Gambar 2.18 diagram dasar pembangkit tegangan impuls

Cs = kapasitor impuls Rd = kapasitor redaman

http://blog.ub.ac.id/mromadhon/files/2013/10/n.jpg


Re = kapasitor pelepasan Cb = kapasitor beban

Dalam gambar 2.18 diberikan dua rangkaian dasar untuk mebangkitkan tegangan impuls

yaitu rangkaian (a) dan rangkainan (b).

Bentuk tegangan impuls ditentukan oleh nilai nilai elemen rangkaian pembangkit tenaga

impuls. Tegangan impuls u(t) akan muncul pada kapasitor beban Cb.

Proses terjadinya tegangan impuls dengan mudah dapat dijelaskan sebagai berikut :

Kapasitor impuls Cs di muati tegangan searah Uo dari suatu penyearah dan kemudian

diluahkan denganm menyalakan sela F dengan waktu yang sangat singkat sekali (orde mikro

sekon) . saat terjadi peluahan terjadi aliran muatan kearah kapasitor beban melalui Rd.

kecepatan pengisian muatan pada kapasitor beban Cb hingga mencapai tegangan puncak

menentukan bentuk kecuraman dari muka gelombang impuls. makin cepat proses pengisian

itu, atau makin curam / makin cepat mencapai puncak gelombang. Setelah pengisian muatan

pada Cb selanjutnya terjadi peluahan muata melalui Rd dan Re untuk rangkaian b dan

melalui Re untuk rangkaian daasar a. lama waktu dalam proses peluahan muatan menentukan

bentuk punggung dari gelombang impuls. Segera setelah penyelaat F pada t = 0 maka hampir

seluruh tegangan Uo muncil pada ramgkaian seri Rd dan Cb dalam kedua rangkaian.

Semakin kecil nilai Rd CB maka akan semakin cepat tegangan u(t) mencapai nilai puncak.

Nilai puncak U^ selalu lebih kecil dari Uo karena muatan Uo Cs terbagi pada Cs + Cb. Untuk

nilai efisiensi medan berlaku persamaan :

Untuk mendapatkan U^ setinggi mungkin (pada Uo tertentu), haruslah di pilih Cs >> Cb.

Konstanta waktu peluruhan tegangan impuls adalah :

Cs (Rd + Re) (untuk rangkaian a)

Cs Re (untuk rangkaian b)

Energy impuls di ubah dalam sebuah peluahan dinyatakan dengan persamaan :


Bila Uo merupakan tegangan bermuatan terbesar, maka diperoleh energi impuls maksimum

yang merupakan parameter penting untuk pembangkitan tegangan impuls. Nilai puncak

tegangan impuls dapat diperbesar dengan memperbesar jarak sela F juga tentunya harus

diikuti oleh nilai Uo yang lebih besar. Uo tidak lain adalah tegangan tembus pada sela F,

bagaimana bila jarak sela tetap tetai Uo di tambah besarnya ?

Dasar - Dasar Listrik Kelas x Smk

Documents

Transcript of Dasar - Dasar Listrik Kelas x Smk