dasar2 kelistrikan

5/11/2018 dasar2 kelistrikan - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/dasar2-kelistrikan 1/12

Artikel kali ini lebih saya tujukan kepada orang awam yang ingin mengenal dan mempelajari teknik listrik

ataupun bagi mereka yang sudah berkecimpung di dalam teknik elektro untuk sekedar mengingat

kembali teori-teori dasar listrik.

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.

Gambar 1. Arah arus listrik dan arah gerakan elektron.

“1 ampere arus adalah mengalirnya elektron sebanyak 624x10^16 (6,24151 × 10^18) atau sama dengan1 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.

http://3.bp.blogspot.com/_jqFxKzwEbD8/SX7Itop8-OI/AAAAAAAAAqs/giIb0PleDaU/s1600-h/Arah+arus+listrik+dan+arah+elektron.jpg



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”.

Gambar 2. Kerapatan arus listrik.

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).

http://2.bp.blogspot.com/_jqFxKzwEbD8/SX7Ito2jj5I/AAAAAAAAAq0/XgqhgRf3H78/s1600-h/kerapatan+arus.jpg



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

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 menyebabkanpenghantar 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"

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



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 (r ho), maka

tahanan penghantar tersebut adalah” :

R = ρ x l/q

Dimana :

R = tahanan kawat * Ω/ohm+

l = panjang kawat [meter/m] l

ρ = tahanan jenis kawat *Ωmm²/meter+

q = penampang kawat [mm²]

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



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

RANGKAIAN LISTRIK

Pada suatu rangkaian listrik akan mengalir arus, apabila dipenuhi syarat-syarat sebagai berikut :

1. Adanya sumber tegangan2. 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”

2. Hukum Ohm

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 = R x I

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:

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

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

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

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



P = I x V

P = I x I x R

P = I² x R

3. HUKUM KIRCHOFF

Pada setiap rangkaian listrik, jumlah aljabar dari arus-arus yang bertemu di satu titik adalah nol (ΣI=0).

Gambar 5. loop arus“ KIRChOFF “

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

I1 + I4 = I2 + I3 + I5

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



Pada dasarnya, Air Conditioner digunakan untuk :

1. Mengatur suhu udara

2. Mengatur sirkulasi udara

3. Mengatur kelembaban udara

4.

Mengatur kebersihan udara

Sistem Air Conditioner (AC) terdiri dari komponen-komponen yang bekerja berdasarkan

siklus pendinginan, yaitu :

1. Kompresor

adalah alat untuk memampatkan gas refrigerant (pendingin) yang masuk supaya dapat mencair di

Kondensor

1. Kondensor

Bekerja melepaskan panas yang diambil refrigerant di evaporator dan mencairkannya

1. Katup ekspansi/flow control

Katup ekspansi yang berdiameter kecil, berfungsi menurunkan tekanan aliran, dan dengan

turunnya tekanan memungkinkan refrigerant untuk menguap.

1. Evaporator

adalah media penguapan bagi cairan refrigerant dan selama menguap refrigerant menyerap

panas dari udara disekitarnya

KONDENSOR

Secara umum kompresor ada 2 jenis.

1. Kompresor model torak : terdiri dari beberapa bentuk gerak torak

o Tegak lurus

o Memanjang

o Aksial

o Radial

o Menyudut (model V)

Kerugian kompresor model torak :

· Momen putar yang dibutuhkan tidak merata, maka kejutan/getaran lebih besar

· Bentuk dan konstruksi lebih besar dan memakan tempat



Keuntungan kompresor model torak:

· Dapat dipakai untuk segala macam jenis AC

· Konstruksi lebih tahan lama

1. Kompresor model rotary

Gerakan rotor di dalam stator kompresor akan menghisap dan menekan zat pendingin.

Keuntungan kompresor rotary

· Karena setiap putaran menghasilkan langkah – langkah hisap dan tekan secara bersamaan,

maka momen putar lebih merata akibatnya getaran / kejutan menjadi lebih kecil

· Ukuran dimensinya dapat dibuat lebih kecil & menghemat tempat.

Kerugian kompresor rotary

· Sampai saat ini hanya dipakai untuk sistem AC yang kecil saja sebab pada volume yang

besar, rumah dan rotornya harus besar pula dan kipas pada rotor tidak cukup kuat menahan

gesekan.

Kompresor merupakan jantung dari sistem refrigerasi. Pada saat yang sama komrpesor

menghisap uap refrigeran yang bertekanan rendah dari evaporator dan mengkompresinya

menjadi uap bertekanan tinggi sehingga uap akan tersirkulasi. Kebanyakan kompresor-

kompresor yang dipakai saat ini adalah dari jenis torak. Ketika torak bergerak turun dalam

silinder, katup hisap terbuka dan uap refrigerant masuk dari saluran hisap ke dalam silinder. Padasaat torak bergerak ke atas, tekanan uap di dalam silinder meningkat dan katup hisap menutup,

sedangkan katup tekan akan terbuka, sehingga uap refrigean akan ke luar dari silinder melalui

saluran tekan menuju ke kondensor.

Beberapa masalah pada kompresor adalah bocornya katup terbakarnya motor kompresor. Jika

katup tekan bocor ketika torak menghisap uap dari saluran hisap, sebagian uap yang masih

tertinggal disaluran tekan akan terhisap kembali ke dalam silinder, sehingga mengakibatkan

efisiensinya berkurang. Hal yang sama juga dapat terjadi bila katup hisap bocor ketika torak

menekan uap ke saluran tekan, sebagian uap di alam silinder akan tertekan kembali ke saluran

hisap. Untuk mencegah kebocoran torak terhadap dinding silinder, biasanya dipasang cincin

torak. Jika cincin ini aus atau pecah, refrigeran dapat bocor sehingga “tekanan tekan” akan lebihrendah dan menyebabkan kekurangan efisiensi. Jika motor kompresor terbakar, terutama untuk

jenis hermetik dan semi hermetik, dan jika rifrigeran yang dipakai adalah CFC dan HCFC, maka

akan timbul asam yang bersifat korosif.

KONDENSOR



Kondensor juga merupakan salah satu komponen utama dari sebuah mesin pendingin. Pada

kondensor terjadi perubahan wujud refrigeran dari uap super-heated (panas lanjut) bertekanan

tinggi ke cairan sub-cooled (dingin lanjut) bertekanan tinggi. Agar terjadi perubahan wujud

refrigeran (dalam hal ini adalah pengembunan / condensing), maka kalor harus dibuang dari uap

refrigeran.

Kalor/panas yang akan dibuang dari refrigeran tersebut berasal dari :

1. Panas yang diserap dari evaporator, yaitu dari ruang yang didinginkan

2. Panas yang ditimbulkan oleh kompresor selama bekerja

Maka, fungsi kondensor adalah untuk merubah refrigeran gas menjadi cair dengan jalan

membuang kalor yang dikandung refrigeran tersebut ke udara sekitarnya atau air sebagai

medium pendingin/condensing.

Gas dalam kompresor yang bertekanan rendah dimampatkan/dikompresikan menjadi uap

bertekanan tinggi sedemikian rupa, sehingga temperatur jenuh pengembunan (condensingsaturation temperature) lebih tinggi dari temperature medium pengemburan (condensing medium

temperature). Akibatnya kalor dari uap bertekanan tinggi akan mengalir ke medium

pengembunan, sehingga uap refrigean akan terkondensasi.

KATUP EKSPANSI / FLOW CONTROL

Setelah refrigeran terkondensasi di kondensor, refrigeran cair tersebut masuk ke katup ekspansi

yang mengontrol jumlah refrigeran yang masuk ke evaporator.

Ada banyak jenis katup ekspansi, tiga diantaranya adalah pipa kapiler, katup ekspansi otomatis,

dan katup ekspansi termostatik.

1. Pipa Kapiler (capillary tube)

Katup ekspansi yang umum digunakan untuk sistem refrigerasi rumah tangga adalah pipa

kapiler. Pipa kapiler adalah pipa tembaga dengan diameter lubang kecil dan panjang tertentu.

Besarnya tekanan pipa kapiler bergantung pada ukuran diameter lubang dan panjang pipa

kapiler. Pipa kapiler diantara kondensor dan evaporator

Refrigeran yang melalui pipa kapiler akan mulai menguap. Selanjutnya berlangsung proses

penguapan yang sesungguhnya di evaporator. Jika refrigeran mengandung uap air, maka uap air

akan membeku dan menyumbat pipa kapiler. Agar kotoran tidak menyumbat pipa kapiler, makapada saluran masuk pipa kapiler dipasang saringan yang disebut strainer.

Ukuran diameter dan panjang pipa kapiler dibuat sedemikian rupa, sehingga refrigeran cair harus

menguap pada akhir evaporator. Jumlah refrigeran yang berada dalam sistem juga menentukan

sejauh mana refrigeran di dalam evaporator berhenti menguap, sehingga pengisian refrigeran

harus cukup agar dapat menguap sampai ujung evaporator. Bila pengisian kurang, maka akan

terjadi pembekuan pada sebagian evaporator. Bila pengisian berlebih, maka ada kemungkinan



refrigerant cair akan masuk ke kompresor yang akan mengakibatkan rusaknya kompresor. Jadi

sistem pipa kapiler mensyaratkan suatu pengisian jumlah refrigeran yang tepat.

2. Katup Ekspansi Otomatis

Katup Ekspansi Otomatis bekerja untuk mempertahankan tekanan konstan di evaporator. Bilabeban evaporator bertambah maka temperatur evaporator menjadi naik karena banyak cairan

refrigeran yang menguap sehingga tekanan di dalam saluran hisap (di evaporator) akan menjadi

naik pula. Akibatnya “bellow” akan bertekan ke atas hingga lubang aliran refrigeran akan

menyempit dan ciran refrigeran yang masuk ke evaporator menjadi berkurang. Keadaan ini

menyebabkan tekanan evaporator akan berkurang dan “bellow” akan tertekanan ke bawah

sehingga katup membuka lebar dan cairan refrigeran akan masuk ke evaporator lebih banyak,

demikian seterusnya.

3. Katup Ekspansi Termostatik (KET)

Katup Ekspansi Termostatik (KET) adalah satu katup ekspansi yang mempertahankan besarnyapanas lanjut pada uap refrigeran di akhir evaporator tetap konstan, apapun kondisi beban di

evaporator.

Jika beban bertambah, maka cairan refrigran di evaporator akan lebih banyak menguap, sehingga

besarnya suhu panas lanjut di evaporator akan meningkat. Pada akhir evaporator diletakkan

tabung sensor suhu (sensing bulb) dari KET tersebut. Peningkatan suhu dari evaporator akan

menyebabkan uap atau cairan yang terdapat ditabung sensor suhu tersebut akan menguap (terjadi

pemuaian) sehingga tekanannya meningkat. Peningkatan tekanan tersebut akan menekan

diafragma ke bawah dan membuka katup lebih lebar. Hal ini menyebabkan cairan refrigeran

yang berasal dari kondensor akan lebih banyak masuk ke evaporator. Akibatnya suhu panas

lanjut di evaporator kembali pada keadaan normal, dengan kata lain suhu panas lanjut dievaporator dijaga tetap konstan pada segala keadaan beban

EVAPORATOR

Pada evaporator, refrigeran menyerap kalor dari ruangan yang didinginkan. Penyerapan kalor ini

menyebabkan refrigeran mendidih dan berubah wujud dari cair menjadi uap (kalor/panas laten).

Panas yang dipindahkan berupa :

1. Panas sensibel (perubahan temperatur)

Temperatur refrigeran yang memasuki evaporator dari katup ekspansi harus demikian sampai

temperatur jenuh penguapan (evaporator saturation temparature). Setelah terjadi penguapan,

temperatur uap yang meninggalkan evaporator harus pupa dinaikkan untuk mendapatkan kondisi

uap panas lanjut (super-heated vapor)

1. Panas laten (perubahan wujud)



Perpindahan panas terjadi penguapan refrigeran. Untuk terjadinya perubahan wujud, diperlukan

panas laten. Dalam hal ini perubahan wujud tersebut adalah dari cair menjadi uap atau menguap

(evaporasi). Refrigeran akan menyerap panas dari ruang sekelilingnya. Adanya proses

perpindahan panas pada evaporator dapat menyebabkan perubahan wujud dari cair menjadi uap.

Kapasitas evaporator adalah kemampuan evaporator untuk menyerap panas dalam periode waktutertentu dan sangat ditentukan oleh perbedaan temperatur evaporator, sementara perbedaan

tempertur evaporator adalah perbedaan antara temperatur jenis evaporator (evaporator saturation

temperature) dengan temperatur substansi/benda yang didinginkan.

SIKLUS REFIGRASI

Di dalam suatu alat pendingin (misal lemari es) kalor ditesarap di evaporator dan dibuang ke

kondensor. Uap refrigeran yang berasal dari evaporator yang bertekanan dan bertemperatur

rendah masuk ke kompresor melalui saluran hisap. Di kompresor, uap refrigerant tersebut

dimampatkan, sehingga ketika ke luar dari kompresor, uap refrigeran akan bertekanan dan

bersuhu tinggi, jauh lebih tiggi dibanding temperatur udara sekitar. Kemudian uap menunjuk kekondensor melalui saluran tekan. Di kondensor, uap tersebut akan melepaskan kalor, sehingga

akan berubah fasa dari uap menjadi cair (terkondensasi) dan selanjutnya cairan tersebut

terkumpul di penampungan cairan refrigeran. Cairan refrigeran yang bertekanan tinggi mengalir

dari penampung refrigean ke katup ekspansi. Keluar dari katup ekspansi tekanan menjadi sangat

berkurang dan akibatnya cairan refrigeran bersuhu sangat rendah. Pada saat itulah cairan tersebut

mulai menguap yaitu di evaporator, dengan menyeap kalor dari sekitarnya hingga cairan

refrigeran habis menguap. Akibatnya evaporator menjadi dingin. Bagian inilah yang

dimanfaatkan untuk mengawetkan bahan makanan atau untuk mendinginkan ruangan. Kemudian

uap rifregean akan dihisap oleh kompresor dan demikian seterusnya proses-proses tersebut

berulang kembali.

dasar2 kelistrikan

Documents

Transcript of dasar2 kelistrikan