1

2

TEKNIK LISTRIKTERAPAN

Teori Dasar Listrik UntukPembekalan Pra Uji Kompetensi

Bidang Distribusi

3

Diagram Kelistrikan

PembangkitPenyaluran

GTT

Pelanggan

GI GI

JTR

JTM

4

PendahuluanArus listrik dihasilkan oleh alat-alat pembangkit

Baterai / Akumulator( Listrik diperoleh melalui proses kimiawi )

Dinamo / Generator( Listrik diperoleh melalui proses mekanis )

Arus listrik terdiri dari :

Listrik Arus Searah ( DC : Direct Current ) Listrik Arus Bolak-Balik ( AC : Alternating Current )

5

BESARAN LISTRIKBESARAN SIMBOL SATUAN

Tegangan

Arus

Tahanan

Reaktansi Induktif

Reaktansi Kapasitif

Daya Semu

Daya Reaktif

Daya Nyata

Frekuensi

Energi

Faktor Daya

Daya

V

A

R

XL

XC

S

Q

P

F

E

Cos ф

P

Volt

Ampere

Ohm

Ohm

Ohm

Volt Ampere

Volt Ampere Reaktif

Watt

Hertz

Wh

Volt Ampere

6

Perbedaan Arus Searah dan Arus Bolak-Balik

Arus Searah Arus Bolak-Balik

Tidak mempunyai frekuensi Mempunyai Frekuensi

Tidak ada perbedaan fasa Ada perbedaan fasa

Karakteristik terhadap waktu:

Searah

Karakteristik terhadap waktu:

Bolak-Balik

Ada 1 macam hambatan:

Hambatan murni

Ada 3 macam hambatan:

Hambatan murni (R)

Hambatan Induktansi (XL)

Hambatan Kapasitansi (XC)

Hanya ada 1 macam daya:

Daya Aktif (Watt)

Ada 3 macam daya:

Daya reaktif (Watt)

Daya Reaktif (VAR)

Daya Semu (VA)

Penjumlahan secara aljabar Penjumlahan Secara Vektoris

Tidak dapat ditransformasikan Dapat ditransformasikan

7

HUKUM OHMGeorge Simon Ohm, seorang ahli fisika jerman menemukan hubungan antara arus dan teganganYang dilewatkan pada suatu tahanan (resistansi)

I

V R

Apabila dalam suatu rangkaian listrik tertutupdihubungkan tegangan listrik sebesar 1 Volt

dan dipasang tahanan listrik 1 Ohm, maka dalam rangkaiantersebut akan mengalir arus listrik 1 Ampere

8

HUKUM OHMI

V R

V = I x R [ Volt ]

I = [ Ampere ]VR

R = [ Ohm ]VI

Daya (P) = I x V = x V =

Daya (P) = I x V = I x I x R = I2 x R

VR

V2

R

9

Tahanan ListrikHukum Ohm :

V = I X RAliran arus listrik dalam konduktor menimbulkan gesekan arus listrikdengan material konduktor.R adalah tahanan penghantar listrik ( konduktor ) sepanjang 1 meter.

A

l

A = л . r 2

lR = ρ A

[ Ω ]

l = panjang konduktor

A = Luas penampang

Dimana ρ = tahanan jenis [ ] Ω mm2

m

[ m ]

[ mm2 ]

10

Pengaruh Panas Pada Tahanan ListrikAliran listrik menimbulkan panas di konduktor yang dipengaruhi oleh

adanya tahanan pada konduktor tersebut.Akibatnya, nilai tahanan listrik akan mengalami perubahan yang

besarnya dinyatakan dengan rumus

Rt = Ro ( 1 + α ∆ t )

Dimana : α = koefisien temp konduktor

∆ t = ( Tt – To )o

Rt > Ro

Semakin tinggi panas, maka nilai tahanan akan semakin besar

11

Tahanan Listrik( Hukum Ohm )

V = I x R [ Volt ]Tembaga Besi

ρ tembaga = 1,72.10-2 Ω mm2/m ρ besi = 10.10-2 Ω mm/m

Untuk ukuran konduktor yang sama, R besi = R tembaga

• Faktor Beda tahanan • Pengepresan• Panas yang timbul

12

Contoh : Soal Hukum Ohm.

Suatu beban yang mempunyai tahanan R = 22 ΩDihubungkan ke sumber tagangan (V) yang besarnya 220 Volt.Berapa besar arus (I) yang mengalir dan daya (P) yang akan Mengalir pada rangkaian tersebut

Jawab : I = ?

V = 220 V R = 22 Ω

Hukum Ohm : V = I x R I = = = 10 Ampere VR

22022

Daya (P) = V x I = 220V x 10A = 2.200 VA

13

Contoh aplikasi hukum ohm di jaringan PLN

Vs = 220 V VR = ?I R

Diketahui konduktor suatu jaringan panjangnya 1 km, penampang 70 mm2

Terbuat dari aluminium ( ρ = 0.027 mm2/m ). Bila tegangan sumber 220 Voltdan konduktor dilalui arus 10 Ampere, berapa jatuh tegangan pada konduktor tersebut dan berapa besar tegangan di ujung jaringan ?

V = I x R R = 2 . ρ . l / A = 0,027 x 1000 / 70 = 0,772 Ω

Jatuh tegangan = 10A x 0,772Ω = 7,72 Volt

Tegangan ujung = 220V - 7,72V = 212.28 Volt

14

Contoh Aplikasi Hukum Ohm

Beban sebesar 200 KVA memperoleh tegangan sumber sebesar 20 KV.Berapa besar arus yang melewati konduktor tersebut ?Jawaban :P = I x V I = P/V = 200/20√3 = 5,7 A

Kemampuan beban dilewati arus adalah maksimal = 5,7 A.bagaimana kalau arus bebannya melampaui kemampuan trafo ?

Trafo akan menerima beban lebih dan terjadi kerusakan .

Kemudian dipasang sekering pengaman untuk mengamankanarus lebih yang ditimbulkan oleh gangguan dari sisi bawah atau atas

+ 20 kv

I = ?

-

15

HUKUM KIRCHOFF IPada rangkaian listrik, jumlah aljabar arus yang bertemudi satu adalah nol.( Jumlah arus yang menuju satu titik = nol ).

I1

I2

I3

I4

I5

Σ I = 0

I1+I2 +I3+……+In = 0

Untuk Patokan :

Bila arah arus yang menuju titik diberi tanda positif,maka arah arus yang meninggalkan titik diberi tanda negatif.

I1+I2 +(-I3)+(-I4)+(-I5) = 0Σ I = 0

I1+I2 = I3+I4+I5

16

I1

I2 I3

I4

I5

Contoh Soal Dari Hukum Kirchoff I

Lihat diagramHitung I5, bila I1=I4=3A, I2=5A dan I3=4AJawab :

I1+I2 +(-I3)+(-I4)+(-I5) = 0Σ I = 0

3+5+(-4)+(-3)+(-I5) = 0 1+(-I5) = 0 I5 = 1A

17

Ilustrasi Aliran Air Melalui Bak Penampung

BAK PENAMPUNG

AIR

18

Contoh Aplikasi Hukum Kirchoff I di Jaringan PLN

I1=2A

I2=6AI3=10A

ITotal=18A

Berdasaran Hukum Kirchoff I : Σ I = 0

ITotal+(-I1)+(-I2)+(-I3) = 0

ITotal = (I1)+(I2)+(I3)

ITotal = 2A+6A+10A

ITotal = 18A

19

Contoh Aplikasi Hukum Kirchoff I di Jaringan PLN

I = I1+I2

I2 = Arus bodi LV Panel

I1 = I3 + I4

I3 = Arus bodi trafo

I4 = Arus arrester

Pentanahan netral sistemdistribusi TR

Pentanahan sistem pengaman

I4

S

I5

I2 I1

I

20

HUKUM KIRCHOFF IJumlah hasil perkalian antara kuat arus dan tahanan pada cabang atau lingkaran tertutup sama denganbesarnya tegangan sumbercabang tersebut

I = ?

E = 20 V R2 = 5 ΩR1 = 10 Ω

I2 I1

I + I1 +I2 Σ I = 0 ;

I = I1 +I2

Contoh :R1=10Ω & R2=5ΩHitung kuat arus Bila E=20VJawab: I + I1 +I2

I1 = 20/10 = 2Amp

I2 = 20/5 = 4Amp

I = 2 + 4 = 6Amp

21

Contoh Aplikasi Hukum Kirchoff II di Jaringan PLN

Berapa tegangan di pelanggan bila tegangan sumber 220V, arus beban 10ADan tahanan penghantar masing-masing 0,5Ω

Hukum Kirchoff II : Σ E = Σ IR

Vs = I.Rpht + I.Rpht + I.Rplg

220V = 10 x 0,5 + 10 x 0,5 + Vplg

220V = 5V + 5V + Vplg

Vplg = 220V – 10V = 210 V

I = 10A

E = Vs = 220 V pelanggan

Rpht = 0,5Ω

Rpht = 0,5Ω

Pelanggan

SR

22

Tahanan Pengganti ( Ekivalen ) Rangkaian Seri( Hukum Kirchoff II )

Jumlah tegangan pada suatu rangkaian tertutupadalah sama dengan nol

I

V

R1

R2

R3

V

V3

V 1

V 2

Rumus tahanan pengganti ( ekivalen ) rangkaian seri :Req = R1 + R2 + R3

Pada rangkaian tersebut mengalir arus Imaka sesuai Hukum Kirchoff II adalah :V1 + V2 + V3 = V ( Tegangan Sumber )

23

Aplikasi Tahanan Seri Pada Jaringan PLN

Berapa tahanan konduktor setelah diperpanjang ?Jawab :

Setelah diperpanjang :R1 + R2 = 0,3 + 0,4 = 0,7Ω

Existing line L = 1 Km Perluasan, L = 1 Km

Al 70 mm2 Al 50 mm2

R = 0,3Ω / Km R = 0,4Ω / Km

24

Rugi- Rugi / Losses

Adalah daya yang hilang = daya yang dikirim – daya yang diterima

Losses = I2 x R

Energi yang hilang = I2 x R x Jam

25

Tahanan Pengganti ( Ekivalen ) rangkaian paralel( Hukum Kirchoff )

Rumus tahanan Pengganti ( Ekivalen ) rangkaian paralel :

1/Req = 1/ R1 + 1/R2 + 1/R3

E R1 R2 R3E Req

26

Contoh : Hitung berapa nilai tahanan ekivalen dari rangkaian campuran berikut :

E

R2 = 3,2 Ω

R1 = 24 Ω

R3 = 12 Ω

R4 = 8 Ω

Rek.P = ?E

R2 = 3,2 Ω

R1 = 24 Ω E

R1 = 24Ω

Rek.S = ?

R ekivalen = …..Ω

27

Aplikasi Tahanan Paralel Pada Jaringan PLN

R ekivalen : 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 = 7/20 maka Req = 2,86 Ω

R1 R2R3

GSW GSW

Udara

Tanah

R2 = 20 ΩR1 = 4 Ω R3 = 20 Ω

GSWGSW

Tanah Tanah

28

Besaran SkalarGaris yang hanya memiliki besaran panjang namun tidak memiliki arah

Panjang garis = 10 cm

Panjang garis = 3 cm

Penjumlahan Skalar garis AB + CD = AD

Panjang garis = 13 cm

A B

C D

A

B C

D

A B

C D

29

Pangkal UjungPanjang garis = 13 cm dan mempunyai arah

AB + CD = AD

Penjumlahan Vektor = panjang garis yangdimulai (pangkalnya) di titik pangkal garisyang dijumlahkan, dan diakhiri (ujungnya)

diujung garis yang dijumlahkanA

C DB

Vektor : Garis yang memiliki besar dan arah

30

Penggunaan Rumus Ilmu Ukur Sudut

∆ ABC siku-siku sembarang.

ACBC

ABBC

ACBC

ABBCSin β = Sin γ =

Cos β = Cos γ =

Sin β = sisi siku-siku dihadapansudut dibagi sisi miring

Cos β = sisi siku-siku pengapitsudut dibagi miring

sisi miring

sisi siku-sikuβ

γ

∟A

C

B

sisi

sik

u-s

iku

β∟A

C

B

β∟A

C

B

31

Dalil Phytagoras

Panjang AC dapat dicari dengan menggunakan dalil phytagoras :

sin β = sin 60o = AC/BC = √ 3/2 = ½ √ 3cos β = cos 60o = AB/BC = ½ sin γ = sin 30o = AB/BC = ½ cos γ = cos 30o = AC/BC = ½ √ 3

a = 2c = 1

γ = 30o b = √ 3

β

A

B

C

(AC)2 = (BC)2 – (AB)2

(AC)2 = (2)2 – (1)2

(AC)2 = 4 – 1 = 3 AC = √ 3

32

Segitiga Daya

P = Daya Aktif [ Watt ]S = Daya Semu [ VA ]Q = Daya Reaktif [ VAR ]

cos φ = P / S = Daya Aktif / Daya Semu

φ ∟

QS

P

33

Segitiga Daya

S = V . A …………(va) = √ P2 + Q2 ……..(va)

Q = V . I . sin φ …..(var) = S . sin φ ………(var) = √ S2 - P2 ……..(var) P = V . I . cos φ …..(watt) = S . cos φ ……..(watt) = √ S2 - Q2 ……..(watt)

φ

QS

P

∟

34

Contoh :Aplikasi Segitiga Daya di Daya Kontrak Pelanggan

A)Daya kontrak S = 4.400 VAcos φ = 0,8Berapa P ?P = S cos φ = 4.400 x 0,8 = ….Watt

B)P = 1600 Wcos φ = 0,8Berapa S ?S = 1600 / 0,8 = ….VA

φ∟

QS

P

35

Keadaan Beban Setimbang

VR = VS = VT

α = β = γ = 120o

VS

VR

VT

αβγ

36

Berapa Besar Tegangan Antar Fasa ?

Perhatikan ∆ OCD :cos 30o = OD / OC½ √ 3 = OD / OC maka : OD = ½ √ 3 x OCkarena OC = VR dan VRS = 2 OD maka VRS = 2 X ( ½ √ 3 x OC )VRS = √ 3 x OC = √ 3 x VR

VT

VR

VS

C

B

A

0120o

VR

S

30o

30o

A

C

B

O

37

Berapa Besar Tegangan Antar Fasa ?

VR = 230 VoltVRS = √ 3 x 230 Volt = 1,732 x 230 Volt = 400 Volt

38

SekianAnda telah mengikuti

Sajian materi ini dengan seksama

Terima kasih