PENGANTAR TEKNIK ELEKTRO

Dosen :

SYARIFFUDDIN MAHMUDSYAH

TEKNIK ELEKTRO

• SISTEM TENAGA (Arus Kuat)• ELEKTRONIKA (Arus Lemah)• TELEKOMUNIKSI• SISTEM KONTROL• TEKNIK KOMPUTER

Rangkaian Listrik merupakan dasar keilmuan Teknik Elektro

TEKNIK ELEKTRO ITS

Teknologi kelistrikan yang sudah mapan

Tenaga air Tenaga diesel Tenaga uap bahan bakar fosil Tenaga uap bahan bakar batubara Tenaga uap bahan bakar gas alam Tenaga uap bahan bakar minyak Turbin gas minyak Tenaga nuklir

www.themegallery.com Company Logo

Teknologi kelistrikan untuk keadaan tertentu

Tenaga panas bumi Tenaga biomassa Tenaga surya A k i Sel bahan bakar

Teknologi kelistrikan dalam tahap

riset/pengembangan

Magneto Hidro Dinamika (MHD) Tenaga angin Tenaga panas laut

MINISTRY OF ENERGY AND MINERAL RESOURCES

Program Desa Mandiri Energi (DME)

DME adalah desa yang masyarakatnya memiliki kemampuan memenuhi lebih dari 60% kebutuhan listrik dan bahan bakar dari sumber energi yang dihasilkan melalui pendayagunaan potensi sumber daya setempat.

DME dikembangkan dengan konsep pemanfaatan energi setempat khususnya energi terbarukan untuk pemenuhan kebutuhan energi dan kegiatan yang bersifat produktif. Adapun tujuannya adalah untuk meningkatkan produktivitas, kesempatan kerja dan kesejahteraan masyakat pada umumnya melalui penyediaan energi terbarukan yang terjangkau dan berkelanjutan.

Pengembangan DME dimaksudkan untuk menjadikan kegiatan penyediaan energi sebagai entry point dalam pengembangan kegiatan ekonomi perdesaan.

Menggunakan semua sumber daya dari Pemerintah Pusat, Pemerintah Daerah, BUMN, Swasta, dan Masyarakat.

5

MINISTRY OF ENERGY AND MINERAL RESOURCES

KRITERIA DME Pembangunan fasilitas

pembangkitan energi dari sumber energi setempat (energi baru terbarukan)

Pengelolaan dari fasilitas pembangkitan energi

Pemanfaatan energi untuk kegiatan produktif

6

Diversifikasi energi di tingkat perdesaanPeningkatan perekonomian perdesaan

MINISTRY OF ENERGY AND MINERAL RESOURCES

Sumber energi terbarukan untuk DME

Sumber energi Pemanfaatan Teknologi

Biomassa Memasak

Listrik

Tungku biomass, kompor biooilGasifikasi, PLT Biooil

Surya ListrikThermal

SHS, Solar hybrid, PATSPengering surya, pemanas air

Mikrohidro ListrikMekanik

PLTMHPenggilingan padi, dll

Energi angin ListrikMekanik

SKEAPompa energi angin

MINISTRY OF ENERGY AND MINERAL RESOURCES

PROGRAM DESA MANDIRI ENERGI

1. Pemanfaatan sumber energi setempat

a. Untuk menghasilkan energi/listrikPengembangan listrik perdesaan yang merupakan proyek pemerintah untuk memanfaatkan energi setempat non BBN dapat dijadikan ”pembuka” untuk pengembangan DME. Penyediaan listrik dapat dilakukan dengan sistem off-grid atau on-grid.

b. Untuk menghasilkan bahan bakarPengembangan tanaman penghasil BBN dapat menjadi entry point untuk pertumbuhan ekonomi desa.

2. Pengembangan kegiatan produktif

Pengembangan kegiatan produktif dilakukan dengan (i) menggantikan energi konvensional yang dimanfaatkan untuk kegiatan produktif, (ii) memperluas kegiatan produktif yang sudah berjalan dengan adanya tambahan energi, (iii) penciptaan kegiatan produktif baru.

Untuk mewujudkan DME harus dilaksanakan beberapa program yang saling mendukung yaitu:

MINISTRY OF ENERGY AND MINERAL RESOURCES

PROGRAM DESA MANDIRI ENERGI

3. Pemanfaatan teknologi tepat guna dalam memenuhi kebutuhan energi (pompa air tenaga surya/angin, pengering tenaga surya/biomassa, telekomunikasi berbasis tenaga surya, dll)

Pengembangan teknologi tepat guna dilakukan untuk mengembangkan juga produksi dalam negeri atau lokal.

4. Pengembangan kelembagaan dan partisipasi masyarakat.Kelembagaan yang sesuai dengan kondisi masyarakat setempat dibentuk untuk menjamin keberlanjutan program (koperasi, paguyuban, badan usaha). Perencanaan dilakukan secara terbuka, selektif dan objektif; Lembaga masyarakat tersebut diharapkan mampu mengidentifikasi permasalahan, memilih sumber energi, membuat perencanaan dan mengelola proyek DME

Materi

• PENGERTIAN DASAR RANGKAIAN LISTRIK– Rangkaian Listrik– HUKUM OHM, DAYA, DAN ENERGI– RANGKAIAN SERI– RANGKAIAN paralel– Rangkaian Seri & Paralel

•

DAFTAR PUSTAKA

1. Johnson, David. E, 1997, Electric Circuit Analysis, Prentice Hall, London.

2. Dorf C. Richard, James A. Svoboda, 1996, Introduction to Electric Circuits, 3rd Edition, John Wiley & Son, Singapore

3. Hyat, William, 1972, Engineering Circuit Analysis, Mc Graw Hill., Singapore.

4. Ramdhani, M., 2005, Rangkaian Listrik, STTTelkom Bandung, Bandung

KONSEP RANGKAIAN LISTRIK

e.Tegangan pada sumber arus dan arus pada sumber tegangan

d.Pemahaman daya diserap dan daya dilepas dalam tahanan atau sumber tegangan / arus.

c.Pembagi arus dan pembagi tegangan

b.Pemahaman tentang sumber tegangan / arus bebas dan tak bebas

a.Rangkaian ekivalen tahanan seri dan paralel

d. Sifat Resistor dihubung seri dan paralel

c.Arus pada percabangan, hk. Kirchoff I,II

b.Hubungan antara arus , tegangan dan tahanan ( Hukum OHM)

a.Pengertian arus dan tegangan

Definisi

Rangkaian listrik interkoneksi dari sekumpulan elemen atau komponen penyusunnya ditambah dengan rangkaian penghubungnya dimana disusun dengan cara-cara tertentu dan minimal memiliki satu lintasan tertutup.

lintasan tertutup suatu lintasan yang dimulai dari titik awal dan akan kembali lagi ke titik tersebut tanpa terputus dan tidak memandang seberapa jauh atau dekat lintasan yang kita tempuh.

Elemen

Elemen aktif elemen yang menghasilkan energi (sumber tegangan dan sumber arus)

Elemen pasif tidak dapat menghasilkan energi (R, L, C)

R menyerap energi (resistor, tahanan atau hambatan, satuannya Ohm : Ω)

L menyerap energi, dapat menyimpan energi dalam bentuk medan magnet (induktor, lilitan, belitan atau kumparan)

C menyerap energi, dapat menyimpan energi dalam bentuk medan listrik (kapasitor, kondensator)

Elemen berdasarkan jumlah terminal

• Elemen listrik dua terminal– Sumber tegangan– Sumber arus– Resistor ( R )– Induktor ( L )– Kapasitor ( C )

• Elemen listrik lebih dari dua terminal– Transistor– Op-amp

ARUS LISTRIK

• Simbol i (dari kata Perancis : intensite), i (kecil) untuk fungsi waktu dan I (besar) untuk nilai sesaat. Satuan Ampere (A)

• Arus merupakan perubahan muatan terhadap waktu • atau banyaknya muatan yang melintasi suatu luasan

penampang dalam satu satuan waktu

Arah arus listrik searah dengan arah pergerakkan muatan positif atau berlawanan arah dengan arah pergerakkan muatan negatif (elektron)

• Muatan positif Atom yang kekurangan elektron (proton lebih banyak dari elektron)

• Muatan negatif Atom yang kelebihan elektron• Simbol Q = muatan konstan • q = muatan tergantung waktu• muatan 1 elektron = -1,6021 x 10-19 Coulomb• 1 Coulomb = -6,24 x 1018 elektron• Secara matematis arus didefinisikan :

dt

dqi

Mengapa ada Arus?

karena ada muatan yang bergerakkarena ada kecepatan pada muatan karena ada percepatan yang dialami muatankarena ada gaya (F=ma)karena ada medan listrikbeda potensial (E=V/d)beda muatanpemisahan muatan positif dengan muatan negatifKarena ada kerja yang memisahkan muatan

Jenis Arus

Arus searah (Direct Current/DC) Arus yang mengalir dengan nilai konstan

Arus bolak-balik (Alternating Current/AC) Nilainya berubah-ubah secara periodik

Tegangan Tegangan, beda potensial, atau voltage adalah kerja yang dilakukan untuk menggerakkan satu

muatan (sebesar satu coulomb) pada elemen atau komponen dari satu terminal/kutub ke terminal/kutub lainnya,

atau pada kedua terminal/kutub akan mempunyai beda potensial jika kita menggerakkan/memindahkan muatan sebesar satu coulomb dari satu terminal ke terminal lainnya.

• Kerja yang dilakukan adalah energi yang dikeluarkan, sehingga pengertian diatas dapat dipersingkat bahwa tegangan adalah energi per satuan muatan.

Secara matematis : dq

dwv

Volt (V) Alexander Volta

Ada dua cara memandang beda potensial• Tegangan turun/ voltage drop Jika dipandang dari

potensial lebih tinggi ke potensial lebih rendah. • Tegangan naik/ voltage rise Jika dipandang dari

potensial lebih rendah ke potensial lebih tinggi. Cara pandang nomor 1 lebih banyak digunakan.

Misal : Sesuai notasi polaritas pada gambar, V = 5 Volt Beda potensial antara titik A dengan titik B sebesar 5 V Titik A memiliki tegangan 5 Volt lebih tinggi dari titik B.

VA - VB = VAB = 5 Volt dan VBA = VB –VA = -5 Volt

Elemen Aktif

1. Sumber Tegangan Bebas/ Independent Voltage Source

2. Sumber Tegangan Tidak Bebas/ Dependent Voltage Source

1. Sumber Arus Bebas/ Independent Current Source

2. Sumber Arus Tidak Bebas/ Dependent Current Source

Sumber ideal dan tidak ideal

• Sumber Ideal sumber yang tidak memiliki tahanan dalam.

• Sumber tidak Ideal mempunyai tahanan dalam

dr

dr

Energi • Kerja yang dilakukan oleh gaya sebesar satu Newton untuk

memindahkan benda sejauh satu meter. • Berlaku hukum Kekekalan Energi tidak dapat dihasilkan dan tidak

dapat dihilangkan Energi hanya berpindah dari satu bentuk ke bentuk yang lainnya.

Contoh:• Pada Pembangkit Listrik Tenaga Air, energi dari air yang bergerak

berubah menjadi energi listrik, • energi listrik akan berubah menjadi energi cahaya dan energi panas

jika anergi listrik tersebut melewati suatu lampu.

Pada rangkaian listrik, bila ada suatu elemen yang mengirimkan energi, maka akan ada elemen/komponen lain yang menyerap energi tersebut.

Mengirim energi Jika arus positif masuk ke terminal negatif atau meninggalkan terminal positif elemen tersebut.

Menyerap energi Jika arus positif masuk ke terminal positif elemen atau meninggalkan terminal negatif elemen tersebut.

qvw

Energi yang diserap/dikirim pada suatu elemen yang bertegangan v dan muatan yang melewatinya Δq adalah :

Satuannya : Joule (J)

DAYA• Rata-rata kerja yang dilakukan• Satuannya : Watt (W) James Watt• Daya secara matematis :

• Daya P = v.i• Energi W = int/P.dt = v.i.t• Daya positif menyerap energi• Daya negatif mengirim energi

vidt

dq

dq

dw

dt

dwP

Prefix dalam SI (Sistem satuan Internasional) untuk menyatakan bilangan yang lebih besar atau lebih kecil dari satu satuan dasar, dipergunakan notasi desimal (“standard decimal prefixes”) yang menyatakan pangkat dari sepuluh.

1012TTera

109GGiga

106MMega

103kKilo

102hHekto

101daDeka

10-1dDeci

10-2cCenti

10-3mMilli

10-6µMikro

10-9nNano

10-12pPico

10-15fFemto

10-18aAtto

Artinya (terhadap satuan)

SingkatanNotasi

lengkap

SISTEM TRANSMISI DAN

DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK

SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK

Sistem distribusi tenaga listrik berfungsi untuk membagi tenaga listrik ke konsumen baik pabrik, industri, komersial dan umum untuk kebutuhan tenaga listrik perumahan yang dapat di klasifikasikan menjadi :

• Berbagai tipe saluran distrbusi yang terdiri dari :– Menurut arus, searah dan bolak-balik– Menurut besar tegangan yang dipakai– Menurut frekuensi yang dipakai– Menurut jenis konstruksi yang dipakai– Menurut beban, penerangan, komersial dan industri– Menurut bentuk sambungan, 3 fasa 3 kawat, 3 fasa 4 kawat,

fasa tunggal– Menurut hubungan rangkaian, radial, tertutup (loop), dan

jaringan jala (network)– Menurut sistem pentanahan titik netralnya

SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK

• Berdasarkan peralatan terdiri dari tiang penyangga, penghantar, isolator, dan trafo distribusi

• Berdasarkan pengamanan gangguan sistem distribusi :– Pengamanan terhadap arus lebih dapat

mempergunakan pengamanan lebur, penutup balik otomatis dan pemutus tenaga untuk distribusi saluran udara; pengaman lebur dan pemutus tenaga untuk saluran distribusi bawah tanah.

– Pengaman terhadap gangguan tegangan lebih, untuk saluran distribusi udara memakai arester atau penangkal petir

Ruang lingkup Jaringan Distribusi adalah

a.SUTM, terdiri dari : Tiang dan peralatan kelengkapannya, konduktor dan peralatan perlengkapannya, serta peralatan pengaman dan pemutus.b. SKTM, terdiri dari : Kabel tanah, indoor dan outdoor termination dan lain-lain.c. Gardu trafo, terdiri dari : Transformator, tiang, pondasi tiang, rangka tempat trafo, LV panel, pipa-pipa pelindung, Arrester, kabel-kabel, transformer band, peralatan grounding,dan lain-lain.d. SUTR dan SKTR, terdiri dari: sama dengan perlengkapan/material pada SUTM dan SKTM. Yang membedakan hanya dimensinya.

Ditinjau dari cara pengawatannya, saluran distribusi AC dibedakan atas beberapa macam tipe dan cara

pengawatan, ini bergantung pula pada jumlah fasanya, yaitu:

1. Sistem satu fasa dua kawat 120 Volt2. Sistem satu fasa tiga kawat 120/240 Volt3. Sistem tiga fasa empat kawat 120/208 Volt4. Sistem tiga fasa empat kawat 120/240 Volt5. Sistem tiga fasa tiga kawat 240 Volt6. Sistem tiga fasa tiga kawat 480 Volt7. Sistem tiga fasa empat kawat 240/416 Volt8. Sistem tiga fasa empat kawat 265/460 Volt9. Sistem tiga fasa empat kawat 220/380 Volt

Solusi Pembangkit Listrik atas Ancaman Krisis Listrik,

di Tengah Sumber Energi yang Melimpah

Solusi Pembangkit Listrik atas Ancaman Krisis Listrik,

di Tengah Sumber Energi yang Melimpah

Ir.H.Syariffuddin Mahmudsyah,M.Eng.

34

Kondisi sistem:

• Interkoneksi: Jawa-Madura-Bali dan Sumatera

• Lainnya masih terpisah (isolated)

Diproyeksikan pertumbuhan tenaga listrik sekitar 9,2% per

tahun

Total kapasitas terpasang saat ini 29.885 MW :

• Pembangkit PLN : 24.925 MW (83,40%)

• Pembangkit Swasta (IPP) : 4.044 MW (13,53%)

• Pembangkit Terintegrasi (PPU) : 916 MW ( 3,07%)

Pemanfaatan energi primer untuk pembangkitan tenaga listrik:

• Batubara : 41%• Gas : 14% • BBM : 34%

• Panas Bumi : 3%• Hidro : 8%

Rasio elektrifikasi sekitar 64,3%. Rasio desa berlistrik 91,9%

Kondisi Saat Ini

35

Kebijakan Sektor Ketenagalistrikan

Memprioritaskan pemanfaatan energi terbarukan untuk pembangkit listrik;

Meningkatkan rasio elektrifikasi di daerah terpencil dan perdesaan dengan menggunakan sumber energi baru terbarukan dan energi setempat (khususnya untuk pembangkit listrik skala kecil);

Memprioritaskan pemanfaatan energi terbarukan untuk pembangkit listrik;

Meningkatkan rasio elektrifikasi di daerah terpencil dan perdesaan dengan menggunakan sumber energi baru terbarukan dan energi setempat (khususnya untuk pembangkit listrik skala kecil);

Pembangkit listrik skala besar khusus untuk sistem besar dengan tingkat kebutuhan listrik yang tinggi (Jawa-Madura-Bali dan Sumatera);

Mempertimbangkan aspek lingkungan dan keberlanjutan untuk pembangunan sektor ketenagalistrikan.

Kebijakan yang Berjalan Intensifikasi energi, kegiatan pemanfaatan

energi secara besar-besaran

Diversifikasi Energi, kegiatan

penganekaragaman jenis –jenis energi

Harga Energi, pengaturan harga energi

agar jumlah energi yang dipakai terbatas

Konservasi Energi

KONSERVASI ENERGIKegiatan pemanfaatan energi secara

efisien dan rasional tanpa mengurangi penggunaan energi yang memang benar-benar diperlukan untuk menunjang pembangunan nasional

Penggunaan energi yang optimal sesuai

kebutuhan sehingga akan menurunkan biaya

energi yang dikeluarkan ( hemat energi hemat

biaya )

PEMANFAATAN ENERGI ALTERNATIF

AIRMikrohidro/PicohidroPompa hidran

BIOGAS/BIOMASSA ANGIN

Turbin Angin

SURYAWater heatingPhotovoltaics

WASTE HEAT GELOMBANG

LAUT & PASANG SURUT AIR LAUT

Alternatif PLTN

Energi Air

MikrohidroDiaplikasikan dalam bentuk PLTMHSyarat : 1. merupakan sumber daya yang dapat

menunjang pembangunan pedesaan2.dapat ditanggulangi oleh usaha swadaya

masyarakat3. Usaha kelistrikan dari PLTMH secara

ekonomi dapat dipertanggung jawabkan

Energi Surya

Photovoltaics sinar matahari

diubah menjadi arus listrik searah (direct current)

Water Heating Active Solar Passive Solar

Energi Angin

kincir angin yang digunakan untuk membangkitkan tenaga listrik

pada awalnya dibuat

untuk mengakomodasi

kebutuhan para petani dalam

melakukan penggilingan padi,

keperluan irigasi, dll

Prinsip Kerja

Angin yang bergerak memiliki energi kinetik. Energi tersebut bisa diubah menjadi energi mekanik, misalnya untuk menjalankan pompa air, untuk selanjutnya diubah menjadi listrik.

Aplikasi Kincir Angin Turbin Angin

Kincir Angin

Prinsip Kerja Mengkonversikan tenaga putar baling-baling ke tenaga

mekanik yang kemudian digunakan untuk mengungkit

pompa air sederhana yang sudah lazim digunakan oleh

para petani untuk melakukan penggilingan padi, keperluan

irigasi, dll.

Turbin Angin

Merupakan kincir angin yang digunakan untuk membangkitkan tenaga listrik dengan menggunakan prinsip konversi energi kinetik menjadi listrik.

Energi Gelombang

LIMPET

Tapered Channel

Tide Energy

LIMPET

Cara Kerja

Tabung beton dipasang di ketinggian

tertentu di pantai, ujungnya di bawah

permukaan air laut. Ombak datang air di dalam tabung

mendorong udara di bagian tabung yang

terletak di darat. Ombak surut terjadi

gerakan udara yang sebaliknya dalam

tabung

Tapered Channel

Menampung hempasan air laut ke

dalam suatu kolam reservoir sekitar

2 m dpl.

Air dalam reservoir dialirkan ke

sebuah dum untuk memutar turbin

pembangkit listrik.

Terdiri dari 3 bangunan utama :

saluran masuk air, reservoir

(penampungan) & pembangkit.

Paling penting : pemodifikasian

bangunan saluran air berbentuk U

bertujuan untuk menaikkan air laut

ke reservoir.

Tide Energy

Pada prinsipnya peristiwa pasang surut dapat dikonversikan menjadi energi listrik atas dasar perbedaan tinggi permukaan air laut saat pasang dan surut

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MANET

Kendala FREE ENERGY GENERATORTerdapat beberapa kendala dalam penelitian mengenai free energy generator ini, di antaranya adalah:1) Masih sulitnya magnet yang berukuran relatif kecil dan ringan, tetapi memiliki kekuatan flux magnet yang sangat kuat. Kalaupun ada, harganya sangat mahal.2) Tidak adanya magnet monopole, untuk mendapatkan putaran yang optimal maka berdasarkan teori, magnet yang digunakan haruslah monopole. Beberapa penelitian sudah dilakukan untuk membuat magnet monopole, namun hasilnya masih belum efektif.3) Daya yang dihasilkan masih kecil sehingga tidak efektif untuk pembangkit listrik dalam skala besar.

Pembangkit listrik tenaga magnet, inilah ide yang diciptakan cukup banyak peneliti di Amerika dan Eropa di mana mereka menyebutnya sebagai free energy generator karena tidak memerlukan energi/biaya yang cukup banyak untuk menghasilkan listrik serta dapat berlangsung secara terus-menerus pada waktu yang lama.

Free Energy Generator

52

Terima kasih