konduktor yang kurang baik

14
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Logam adalah unsur kimia yang memiliki sifat kuat, keras yang tergolong penghantar panas dan listrik baik. Benda logam pada awalnya dibuat dari bijih logam, dimana bijih logam dapat diperoleh dengan car menambang baik yang berupa bijih logam murni maupun yang bercampur dengan materi lain. Bijih logam yang diambil dalam keadaan murni yakni adalah emas, platina, perak dan lainnya, sedangkan bijih logam yang bercampur dengan unsur lain, fosfor, silikon, karbon, serta pasir. Kar logam dapat mengahantarkan panas ataupun listrik dengan baik maka loga tergolong bahan yang bersifat konduktif. Penghantar (konduktor) adalah at atau bahan yang bersifat dapat menghantarkan baik listrik maupun kalor. !mumnya penghantar memiliki sifatnya yang konduktif maka disebut konduktor yang dapat berupa at p dan cair. Konduktor adalah bahan yang di dalamnya banyak terdapat elek bebas yang mudah untuk bergerak. "arikan antara elektron yang berada d edaran paling luar dan intinya adalah sangat kecil, hingga dalam suhu pun ada satu atau lebih elektron yang terlepas dari atomnya. #lektron ini bergerak$gerak secara acak dalam ruang di celah atom$atom. %erakan elektron$elektron ini dinamakan bauran (difusi). Bahan$bahan yang bers konduktor ini biasanya digunakan untuk membuat alat$alat yang sifatnya membutuhkan kecepatan transfer energi, misalnya panci, setrika, kabel solder. Bahan konduktor terdapat dua jenis yakni bahan konduktor listrik dan ba konduktor panas. Konduktor dalam bidang elektronika adalah bahan yang mam menghantarkan listrik dengan baik. Bahan penghantar listrik berfungsi unt mengalirkan arus listrik. !mumnya bahan yang baik digunakan sebagai kondu 1

description

konduktor yang kurang baik

Transcript of konduktor yang kurang baik

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar BelakangLogam adalah unsur kimia yang memiliki sifat kuat, keras yang tergolong penghantar panas dan listrik baik. Benda logam pada awalnya dibuat dari bijih logam, dimana bijih logam dapat diperoleh dengan cara menambang baik yang berupa bijih logam murni maupun yang bercampur dengan materi lain. Bijih logam yang diambil dalam keadaan murni yakni adalah emas, platina, perak dan lainnya, sedangkan bijih logam yang bercampur dengan unsur lain, fosfor, silikon, karbon, serta pasir. Karena logam dapat mengahantarkan panas ataupun listrik dengan baik maka logam tergolong bahan yang bersifat konduktif.

Penghantar (konduktor) adalah zat atau bahan yang bersifat dapat menghantarkan baik listrikmaupun kalor. Umumnya penghantar memiliki sifatnya yang konduktif maka disebut konduktor yang dapat berupa zat padat dan cair. Konduktor adalah bahan yang di dalamnya banyak terdapat elektron bebas yang mudah untuk bergerak. Tarikan antara elektron yang berada dalam edaran paling luar dan intinya adalah sangat kecil, hingga dalam suhu normal pun ada satu atau lebih elektron yang terlepas dari atomnya. Elektron bebas ini bergerak-gerak secara acakdalam ruang di celah atom-atom. Gerakan elektron-elektron ini dinamakan bauran (difusi). Bahan-bahan yang bersifat konduktor ini biasanya digunakan untuk membuat alat-alat yang sifatnya membutuhkan kecepatan transfer energi, misalnya panci, setrika, kabel dan solder.

Bahan konduktor terdapat dua jenis yakni bahan konduktor listrik dan bahan konduktor panas. Konduktor dalam bidang elektronika adalah bahan yang mampu menghantarkan listrikdengan baik. Bahan penghantar listrikberfungsi untuk mengalirkan arus listrik. Umumnya bahan yang baik digunakan sebagai konduktor listrik adalah logam. Logam yang memiliki sifat sebagai konduktor dapat diperoleh dalam jumlah yang cukup adalah besi, tembaga, seng, timah, aluminium, baja dan lainnya. Pemilihan logam sebagai bahan konduktor tentu tidak sembarang namun terdapat beberapa hal yang perlu diperhatikan seperti daya hantar listrik, koefisien suhu tahanan, daya hantar panas, kekuatan tegangan tarik dan berat total serta losses. Dengan memperhatikan kriteria pemilihan bahan logam sebag`ai konduktor tersebut diharapkan kita mampu memilih bahan logam yang tidak hanya sekedar mampu menghantarkan listrik namun juga bersifat efektif serta efisien secara teknis. Selain konduktor yang baik ternyata terdapat juga konduktor yang kurang baik yaitu konduktor yang memilik tahanan jenis yang besar.1.2 Rumusan masalah

Berdasarkan latar belakang tersebut, maka penulis dapat merumuskan beberapa masalah sebagai berikut:1. Apa itu yang disebut bahan konduktor yang kurang baik?2. Apa saja jenis bahan konduktor yang termasuk konduktor kurang baik?3. Bahan konduktor apa yang paling cocok untuk Transmisi tegangan tinggi?1.3 Tujuan Penulisan1.3.1 Tujuan Umum

Berdasarkan rumusan masalah tersebut, maka adapun tujuan dari penulisan makalah ini adalah sebagai berikut:1. Untuk mengetahui apa yang dimaksud bahan konduktor 2. Untuk mengetahui sifat sifat dari bahan konduktor 3. Untuk mengetahui apa saja bahan yang yang termasih bahan konduktor yang kurang baik1.3.2 Tujuan Khusus

1. Tujuan khusus penyusunan paper ini adalah untuk memenuhi tugas mata kuliah bahan listrik

2. Untuk mendapatkan pengetahuan tentang bahan konduktor khususnya bahan konduktor yang kurang baik

1.4 Manfaat Penulisan1.4.1 Manfaat Teoritis

Dengan dibuatnya tugas paper ini diharapkan dapat bermanfaat bagi Mahasiswa Fakultas Teknik khususnya Mahasiswa Teknik Elektro. Berikut manfaat yang penulis harapkan melalui makalah ini Mahasiswa Teknik Elektro diharapkan dapat mengetahui apa itu bahan konduktor khususnya bahan konduktor yang kurang baik.

1.5 Batasan Masalah

Batasan masalah dalam makalah ini adalah hanya membahas bahan konduktor listrik dan tidak membahas konduktor panas.BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. LANDASAN TEORI

2.1.1 Penghantar

Penghantaradalahzatyang dapat menghantarkan aruslistrik, baik berupa zat padat, cair atau gas. Karena sifatnya yang konduktif maka disebutkonduktor. Konduktor yang baik adalah yang memiliki tahanan jenis yang kecil. Pada umumnyalogambersifat konduktif.2.1.2 Definisi Konduktor

Konduktor adalah bahan yang di dalamnya banyak terdapat elektron bebas mudah untuk bergerak.Tarikan antara elektron yang berada dalam edaran paling luar dan intinya adalah sangat kecil, hingga dalam suhu normal pun ada satu atau lebih elektron yang terlepas dari atomnya. Elektron bebas ini bergerak-gerak secara acak dalam ruang di celah atom-atom.Gerakan elektron-elektron ini dinamakan bauran ( difusi ).

Konduktor yang baik adalah yang memiliki tahanan jenis yang kecil Sebab makin besar tahanan listrik maka makin besar disipasi kalor akibat adanya aliran listrik sehingga makin banyak energi listrik yang hilang. Persamaan Ohm menyatakan bahwa tahanan listrik suatu bahan berbanding lurus dengan panjang dan berbanding terbalik dengan luas penampang. Jadi, untuk memperkecil tahanan listrik kabel maka luas penampang kabel harus diperbesar.. Pada umumnya logam bersifat konduktif. Emas, perak, tembaga, alumunium, zink, besi berturut-turut memiliki tahanan jenis semakin besar. Jadi sebagai penghantar emas adalah sangat baik, tetapi karena sangat mahal harganya, maka secara ekonomis tembaga dan alumunium paling banyak digunakan. Sedangkan konduktor yang kurang baik memiliki tahanan jenis yang besar.

2.1.3 Daya Hantar Listrik

Daya hantar listrik adalah kemapuan benda dalam menghantarkan listrik. Listrik dapat berjalan disebabkan oleh adanya arus listrik. Arus listrik yang mengalir dalam penghantar mengalami tahanan dari penghantar itu sendiri. Kita dapat menghitung besarnya suatu tahanan dengan persamaan yaitu:

Jadi semakin besar tahanan jenis (p) maka nilai hambatan (R) semakin besar menyebabkan bahan konduktor menjadi bahan yang kurang baik untuk digunakan. 2.1.2. Jenis Bahan Konduktor

Bahan-bahan yang dipakai untuk konduktor harus memenuhi persyaratan-persyaratan

sebagai berikut:

1. Konduktifitasnya cukup baik.

2. Kekuatan mekanisnya (kekuatan tarik) cukup tinggi.

3. Koefisien muai panjangnya kecil.

4. Modulus kenyalnya (modulus elastisitas) cukup besar.

2.1.3.Bahan-bahan yang biasa digunakan sebagai konduktor

1. Logam biasa, seperti: tembaga, aluminium, besi, dan sebagainya.

2.Logam campuran (alloy), yaitu sebuah logam dari tembaga atau aluminium yang diberi campuran dalam jumlah tertentu dari logam jenis lain, yang gunanya untuk menaikkan kekuatan mekanisnya.

3. Logam paduan (composite), yaitu dua jenis logam atau lebih yang dipadukan dengan cara kompresi, peleburan (smelting) atau pengelasan (welding).2.1.4 Macam-macam bahan penghantar penyusun ACCRFungsi penghantar pada teknik listrik adalah untuk menyalurkan energi listrik dari satu titik ke titik lain.Contoh bahan penghantar, antara lain : tembaga, aluminium, baja, seng, dl.

1. AluminiumAluminium murni mempunyai massa jenis 2,7 g/cm3, (-nya 1,4. 105, titikleleh 6580C dan tidak korosif. Daya hantar aluminium sebesar 35 m/ohm.mm2ataukira-kira 61,4% daya hantar tembaga.Aluminium murni dibentuik karena lunak, kekuatan tariknya hanya 9 kg/mm2.Untuk itujika aluminium digunakan sebagai penghantar yang dimensinya cukup besar, selalu diperkuat dengan baja atau paduan aluminium.Penggunaan yang demikian misalnyapada : ACSR (Aluminium Conductor Steel Reinforced), ACAR (Aluminium Conductor Alloy Reinforced).2. BajaBaja merupakan logam yang terbuat dari besi dengan campuran karbon. Berdasarkan campuran karbonnya, baja dikategorikan menjadi tiga macam, yaitu : baja dengan kadar karbon rendah ( 0 25 %), baja dengan kadar karbon menengah (0,25 0,55 %), dan baja dengan kadar karbon tinggi ( di atas 0,55 %). Meskipun konduktivitas baja rendah yaitu : ,Keuntungan dari penghantar dengan menggunakan bimetal, antara lain :

a. Pada arus bolak balik ada kecenderungan arus melalui bagian luar konduktor (efek kulit)

b. Dengan melapisi baja menggunakan tembaga, maka baja sebagai penguat penghantar terhindar dari korosi.

Pemakaian penghantar bimetal selain untuk kawat penghantar adalah untuk busbar, pisau hubung, dan lain-lain.2.1.4Kriteria Pemilihan Bahan Logam sebagai Konduktor

Konduktor dalam bidang elektronika adalah bahan yang mampu menghantarkan listrikdengan baik. Bahan penghantar listrikberfungsi untuk mengalirkan arus listrik. Umumnya bahan yang baik digunakan sebagai konduktor listrik adalah logam. Pemilihan logam sebagai bahan konduktor tentu tidak sembarang namun terdapat beberapa hal yang perlu diperhatikan seperti daya hantar listrik, koefisien suhu tahanan, daya hantar panas, kekuatan tegangan tarik dan timbulnya gaya elektro motoris termo. Dengan memperhatikan kriteria pemilihan bahan logam sebagai konduktor tersebut diharapkan kita mampu memilih bahan logam yang tidak hanya sekedar mampu menghantarkan listrik namun juga bersifat efektif serta efisien secara teknis.a. Daya Hantar ListrikArus listrik yang mengalir dalam penghantar selalui mengalami tahanan dari penghantar itu sendiri. Besarnya tahanan tergantung bahannya, dan besarnya tahanan tiap meter dengan penampang 1 mm2 pada suhu 200C dinamakan tahanan jenis yang dihitung dengan persamaan:R = .(2.1)

A

atau

= R A .............(2.2)

dimana R: besar tahanan salam satuan ohm, : panjang kawat dalam satuan meter, A: penampang kawat dalam satuan m2, dan (: tahanan jenis dalam satuan

Daya hantar jenis adalah kebalikan dari tahanan jenis, dirumuskan:

= 1...(2.3)

satuan , dimana (: gamma dan S: Siemens

b. Koefisien Suhu Tahanan

Suatu bahan akan mengalami perubahan isi apabila terjadi perubahan suhu, memuai jika suhu naik dan menyusut jika suhu dingin, tentunya akan mempengaruhi besar nilai tahanannya, yang dapat dihitung dengan persamaan :

R = R0 { 1 + ( (t t0) } ..(2.4)

Dengan R0: besar tahanan awal (), R: besar tahanan akhir (), t0: suhu awal (0C), t: suhu akhir (0C), dan (: koefiien suhu tahanan.

c. Daya Hantar Panas

Daya hantar panas ini menunjukkan jumlah panas yang melalui lapisan bahan tiap satuan waktu dalam satuan kkal/m.jam, derajat. Pada umumnya logam mempunyai daya hantar panas yang tinggi sedangkan pada bahan-bahan bukan logam rendah.

d. Kekuatan Tegangan Tarik

Sifat mekanis ini penting untuk hantaran di atas tanah, maka bahan yang dipakai harus diketahui kekuatannya lebih-lebih menyangkut tegangan tinggi. Penghantar listrik dapat berbentuk padat, cair, atau gas. Yang berbentuk padat umumnya logam, elektrolit dan logam cair (air raksa) merupakan penghantar cair, dan udara yang diionisaikan dan gas-gas mulia (neon), kripton, dan lainnya sebagai penghantar bentuk gas.

2.1.5 Skin Effect (Efek Kulit) Pada Saluran Transmisiefek kulit adalah kecenderungan elektron untuk tidak mengalir pada bagian tengah penampang melintang dari batang konduktor, jadi elektron akan cenderung lewat bagian tepi-tepinya dekat permukaan konduktor. Ini akan membatasi luas area penampang melintang dari konduktor secara efektif. Percuma batang-batang konduktor dibuat tebal-tebal (diameter lebar) tapi elektron hanya lewat pada bagian pinggir saja. Dengan kata lain efek kulit ini akan menyebabkan resistansi dari konduktor meningkat.Gambar 2.1 Jalur arus AC dan DC

Sumber: http://elkaasik.com/efek-kulit-skin-effect-pada-induktor/Resistansi elektris dari konduktor pada semua bagian penampang melintang disebut resistansi DC, sedangkan resistansi AC adalah resistansi yang meningkat akibat dari efek kulit. Seperti yang anda dapat lihat, pada frekuensi tinggi arus AC akan menghindar melewati bagian tengah penampang melintang dari konduktor. Batang konduktor yang secara fisik terlihat berbentuk solid, maka seakan-akan batang tersebut seperti berlubang apabila digunakan untuk listrik AC.

Pada beberapa penerapan di radio (umumnya pada bagian antenna) efek ini akan dipelajari. Karena frekuensi radio (RF) yang merupakan arus bolak balik (AC), maka elektron akan enggan untuk melewati bagian tengah konduktor. Oleh karena itu, pada penggunaan pemancar-pemancar antenna RF berdaya besar, batang-batang konduktornya sengaja dibuat berlubang dibagian tengahnya, tidak dibuat solid. Batang konduktor yang berongga ini akan menjadi lebih ringan dan biaya pembuatannya juga lebih murah.Yang perlu diingat adalah resistansi ini bukanlah impedansi, dan ini juga bukan merupakan efek reaktif, baik itu induktif atau kapasitif. Ini adalah penyederhanaan dalam memperkirakan resistansi murni dari suatu konduktor yang disebabkan oleh efek kulit (skin effect) saat konduktor tersebut dialiri oleh arus AC. Reaktansi, dan efek kombinasi dari reaktansi dan resistansi (atau impedansi), adalah hal yang berbeda dengan resistansi efek kulit ini.

Faktor yang mempengaruhi efek kulit (skin effect)dalam jalur transmisi. Efek kulit pada sistem ac tergantung pada sejumlah faktor seperti sebagai berikut :

1) Bentuk konduktor.

2) Jenis material.

3) Diameter konduktor.

4) Operasional frekuensi.BAB III

HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1 Penghantar Transmisi Tegangan Tinggi

Listrik merupakan bentuk energi yang sangat cocok dan nyaman bagi manusia modern. Tanpa listrik, infrastruktur masyarakat sekarang tidak akan

menyenangkan. Makin tinggi standar kehidupan manusia akan semakin meningkat pula kebutuhan energi listrik di seluruh dunia. Untuk mengimbangi meningkatnya kebutuhan energi listrik tersebut, usaha atas perencanaan dan pengembangan sistem listrik yang ada harus terus diupayakan. Perencanaan dan pengembangan penghantar sebagai salah satu komponen utama sistem transmisi saluran udara pada umumnya dititik beratkan pada peningkatan konduktivitas listrik, kekuatan mekanis dan pertimbangan biaya yang ekonomis. Akan tetapi akhir-akhir ini,

ketika kebutuhan daya listrik semakin meningkat, keadaan lahan yang semakin terbatas serta biaya investasi yang tinggi, maka pemilihan konduktor

lebih ditujukan pada peningkatan kemampuan hantar arus yang semakin besar. Untuk meningkatkan kemampuan hantar arus tersebut, maka penghantar

yang digunakan harus dibuat dari bahan dengan karakteristik temperatur yang tinggi (thermal resistance).Dewasa ini telah dikembangkan penghantar ACCR (Aluminium Conductor Composite Reinforced). Penghantar berlilit ini mempunyai inti serat paduan aluminium-matrik yang dikelilingi oleh serat aluminium dengan kandungan zirkonium. Aluminium dengan kandungan zirkonium mempunyai sifat

konduktivitas dan ketahanan panas yang tinggi sedangkan paduan aluminium-matrik yang berada di tengah akan menghasilkan kekuatan tarik yang tinggi

tetapi berat yang lebih ringan dan konduktivitas yang lebih baik dari pada baja. Penghantar ACCR dapat beroperasi secara kontinyu pada temperatur 210C

dan 240C pada kondisi darurat, sehingga akan menaikkan kapasitas penyaluran dua sampai tiga kali lebih besar dari pada menggunakan penghantar konvensional.Konduktor ACCR sangat berpeluang untuk menggantikan konduktor konvensional yang ada, konduktor ACCR dapat dipasang dengan cepat dan

mudah menggantikan konduktor konvensional dengan ROW (Rights of way) yang tersedia dengan sedikit ataupun tanpa perubahan pada tower dan alat-alat pendukung lainnya.

Gambar 3.1 ACCR(Aluminium Conductor Composite Reinforced)

Sumber: http://www.realwire.com3.2 keuntungan Menggunakan Konduktor ACCR

Penerapan konduktor pada transmisi memiliki beberapa keuntungan yaitu diantaranya: 1. Penghantar ACCR dapat beroperasi secara kontinyu pada temperatur 210C dan 240C pada kondisi darurat, sehingga akan menaikan kapasitas penyaluran (ampacity) sistem transmisi dua sampai tiga kali lebih besar dari pada konduktor

konvensional. ( berdasarkan validasi standart IEEE dan CALITEM )

2. Memiliki karateristik mekanis yang sangat menguntungkan antara lain; tegangan tarik, berat dan diameter konduktor, sehingga memungkinkan

pemasangan tanpa merubah ROW (rights of way) dan tower yang telah ada serta mengurangi waktu dan biaya pemasangan/pembangunan.

3. Tahan terhadap korosi karena secara keseluruhan terbuat dari bahan aluminium.Gambar 3.2 Penampang ACCR

Sumber: Suprihadi Prasetyono, Analisis Unjuk Kerja Mekanis Konduktor ACCR Akibat Perubahan Arus SaluranBAB IV

PENUTUP

4.1 Kesimpulan

Bahan Penghantar (konduktor) adalah zat atau bahan yang bersifat dapat menghantarkan, baik listrikmaupun kalor. Umumnya penghantar memiliki sifatnya yang konduktif maka disebut konduktor yang dapat berupa zat padat dan cair. Konduktor adalah bahan yang di dalamnya banyak terdapat elektron bebas yang mudah untuk bergerak. Tarikan antara elektron yang berada dalam edaran paling luar dan intinya adalah sangat kecil, hingga dalam suhu normal pun ada satu atau lebih elektron yang terlepas dari atomnya.Terdapat dua jenis konduktor yaitu bahan konduktor yang baik yang mempunyai tahanan jenis yang kecil dan konduktor yang kurang baik yaitu konduktor yang memiliki tahanan jenis yang besar.

Dewasa ini telah dikembangkan penghantar ACCR (Aluminium Conductor Composite Reinforced). Penghantar berlilit ini mempunyai inti serat paduan aluminium-matrik yang dikelilingi oleh serat aluminium dengan kandungan zirkonium. Penghantar ACCR dapat beroperasi secara kontinyu pada temperatur 210C dan 240C pada kondisi darurat, sehingga akan menaikkan kapasitas penyaluran dua sampai tiga kali lebih besar dari pada menggunakan penghantar konvensional4.2 Saran Saya sebagai pihak penulis menyarankan bahwa untuk transmisi tegangan tinggi sebaiknya menggunakan penghantar ACCR untuk penghantar transmisi tegangan tinggi karena penghantar ini tahan terhadap suhu tinggi..BAB V

DAFTAR PUSTAKASuprihadi Prasetyono, Jurnal Analisis Unjuk Kerja Mekanis Konduktor ACCR Akibat Perubahan Arus SaluranRicky Tripoetra konduktor https://www.academia.edu/7051428/Konduktor (Diakses pada 24 oktober 2014http://staff.ui.ac.id/system/files/users/chairul.hudaya/material/konduktor.pdf (Diakses pada 24 oktober 2014)http://s3.amazonaws.com/academia.edu.documents/32765441/Bahan_penghantar.pptx(Diakses pada 25 oktober 2014)http://blog.ub.ac.id/reza04ub/2013/10/29/makalah-daya-hantar-listrik/ (Diakses pada 25 oktober 2014)http://elkaasik.com/efek-kulit-skin-effect-pada-induktor/(Diakses pada 10 November 2014)

Suprihadi Prasetyono KAJIAN MEKANIS PENGGUNAAN PENGHANTAR TERMAL ACCR PADA SUTET 500KVDAFTAR GAMBARSumber web: http://www.vericable.com/cables/overheadcable/acsr-cable.htmhttp://elkaasik.com/efek-kulit-skin-effect-pada-induktor/Sumber buku:

bahan listrik, muhaimin 1993Suprihadi Prasetyono, Analisis Unjuk Kerja Mekanis Konduktor ACCR Akibat Perubahan Arus Saluran

12

_1477761499.unknown

_1477761500.unknown

_1477761498.unknown