UNIVERSITAS INDONESIA ANALISIS KARAKTERISTIK TERMAL...

i

Universitas Indonesia

UNIVERSITAS INDONESIA

ANALISIS KARAKTERISTIK TERMAL PADA KABEL

BERISOLASI DAN BERSELUBUNG PVC TEGANGAN

PENGENAL 300/500 VOLT

SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

ARIFIANTO

04040301Y

FAKULTAS TEKNIK

DEPARTEMEN ELEKTRO

DEPOK

DESEMBER 2008

Analisis karakteristik termal..., Arifianto, FT UI, 2008

ii

ii


HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS

Skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, dan semua sumber baik yang

dikutip maupun dirujuk telah saya nyatakan dengan benar

Nama : Arifianto

NPM : 040403701Y

Tanda Tangan :

Tanggal : 24 Desember 2008


iii

iii


HALAMAN PENGESAHAN

Skripsi ini diajukan oleh :

Nama : Arifianto

NPM : 040403701Y

Program Studi : Teknik Elektro

Judul Skripsi : Analisis Karakteristik Termal Kabel Berisolasi

..................................................Berselubung PVC Tegangan Pengenal

..................................................300/500V

Telah berhasil dipertahankan di hadapan Dewan Penguji dan diterima sebagai

bagian persyaratan yang diperlukan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Program Studi Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia

DEWAN PENGUJI

Pembimbing : Prof. Dr. Ir. Rudy Setiabudy ( )

Penguji : Dr. Ir. Iwa Garniwa MK, MT ( )

Penguji : Budi Sudiarto S.T, M.T ( )

Ditetapkan di : Kampus UI Depok

Tanggal : 31 Desember 2008


iv

iv


UCAPAN TERIMA KASIH

Puji syukur saya panjatkan kepada Allah SWT, karena atas berkat dan rahmat-

Nya, saya dapat menyelesaikan skripsi ini. Penulisan skripsi ini dilakukan dalam

rangka memenuhi salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknik

Program Studi Elektro pada Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Saya

menyadari bahwa, tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak, dari masa

perkuliahan sampai pada penyusunan skripsi ini, sangatlah sulit bagi saya untuk

menyelesaikan skripsi ini. Oleh karena itu, saya mengucapkan terima kasih

kepada:

(1) Prof. Dr. Ir. Rudy Setiabudy, selaku dosen pembimbing yang telah

menyediakan waktu, tenaga, dan pikiran untuk mengarahkan saya dalam

penyusunan skripsi ini;

(2) Asisten Lap TTPL yang telah menyediakan peralatan yang digunakan dalam

skripsi ini;

(3) Orang tua dan keluarga saya yang telah memberikan dukungan moral dan

material; dan

(4) Teman-teman saya di Teknik Elektro angkatan 2004 khususnya Fael dan

Aris, atas ide-ide serta saran dan juga bantuan diberikan dalam penyusunan

skripsi ini.

Akhir kata, saya berharap Allah SWT berkenan membalas segala kebaikan semua

pihak yang telah membantu. Semoga skripsi ini membawa manfaat bagi

pengembangan ilmu.

Depok, Desember 2008

Penulis


v

v


HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI

TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai sivitas akademik Universitas Indonesia, saya yang bertanda tangan di

bawah ini:

Nama : Arifianto

NPM : 040403701Y

Program Studi : Elektro

Departemen : Elektro

Fakultas : Teknik

Jenis karya : Skripsi

demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada

Universitas Indonesia Hak Bebas Royalti Noneksklusif (Non-exclusive

Royalty-Free Right) atas karya ilmiah saya yang berjudul:

ANALISIS KARAKTERISTIK TERMAL PADA KABEL

BERISOLASI DAN BERSELUBUNG PVC TEGANGAN

PENGENAL 300/500 VOLT

beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti

Noneksklusif ini Universitas Indonesia berhak menyimpan,

mengalihmedia/formatkan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (database),

merawat, dan memublikasikan tugas akhir saya selama tetap mencantumkan

nama saya sebagai penulis/pencipta dan sebagai pemilik Hak Cipta.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di : Depok

Pada tanggal : 31 Desember 2008

Yang menyatakan

( )


vi

vi


ABSTRAK

Nama : Arifianto

Program Studi : Teknik Elektro

Judul : Analisis Karakteristik Termal Pada Kabel Berisolasi.Berselubung

.......................... PVC Tegangan Pengenal 300/500V

.

Isolator PVC memiliki karakteristik yang sesuai dengan kebutuhan dan

memenuhi syarat standar serta beberapa kelebihan dari material lain diantaranya

bebannya yang lebih ringan, sifat mekanik yang lebih baik, dan resistivitas yang

lebih tinggi. Namun Isolator jenis ini memiliki beberapa kelemahan, salah

satunya adalah ketahanan panas yang rendah sehingga mudah meleleh jika

bekerja pada arus yang tinggi. Skripsi ini membahas pengujian yang dilakukan

di laboratorium dengan mengalirkan arus kepada kabel hingga melewati

kemampuan hantar Arus maksimumnya. Dengan demikian bisa dilihat perubahan

fisik yang terjadi pada isolasi kabel ketika bekerja pada arus yang tinggi. Data

yang didapat kemudian akan dianalisa.

Kata Kunci: Isolasi, Kemampuan Hantar Arus, Temperatur


vii

vii


ABSTRACT

Name : Arifianto

Study Program : Electrical Engineering

Title : Analysis of Thermal Characteristic on PVC insulated Cable

…………………with Rating Voltage 300/500V

PVC insulator is one kind of insulator that satisfy some of standard and has

better quality than another material: it is light, has good mechanical character

and has high resistivity. However, it has few problem. One of them is low

endurance on very high temperature. Then it will melt on very high current. This

final project will discuss an experiment done in laboratory, by applying current

on conductor below it‟s maximum current conducting ability. And than, physical

change that happen when the insulator work on very high temperature can be

examined. Moreover, data that has been retrieved will be analyzed.

Keywords: Insulator, current conducting ability, temperature


viii

viii


DAFTAR ISI

JUDUL.....................................................................................................................i

HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS...................................................ii

HALAMAN PENGESAHAN...............................................................................iii

UCAPANTERIMAKASIH....................................................................................iv

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH.....................v

ABSTRAK.............................................................................................................iv

DAFTAR ISI.........................................................................................................vii

DAFTARGAMBAR............................................................................................viii

DAFTAR TABEL...................................................................................................x

DAFTAR LAMPIRAN..........................................................................................ix

1. PENDAHULUAN..............................................................................................1

...1.1 Latar Belakang...............................................................................................1

. 1.2.Tujuan............................................................................................................2

1.3 Pembatasan Masalah......................................................................................2

...1.4 Metodologi Penulisan.....................................................................................2

1.5 Sistematika Penulisan....................................................................................2

2.DASAR TEORI..................................................................................................3

...2.1 Karakteristik Bahan Polimer........................................................................4

..........2.1.1 Massa Jenis Bahan Polimer..................................................................5

..........2.1.2 Karakteristik Mekanik Polimer............................................................6

..........2.1.3 Karakteristik Listrik Polimer...............................................................8

...................2.1.3.1 Kekuatan hancur dielektrik/bahan isolasi................................8

...................2.1.3.2 Tahanan Isolasi........................................................................9

...................2.1.3.3.Konstanta.Dielektrik.( ).dan.faktor.kerugian

...............................dielektrik ( tan )...................................................................9

2.1.4 Sifat-sifat termal polimer..................................................................10

.......2.1.4.1 Koefisien Pemuaian Termal...................................................10

.......2.1.4.2 Panas jenis.............................................................................11

.........2.1.4.3 Koefisien hantaran termal....................................................12

.........2.1.4.4 Titik Tahan Panas ................................................................13

2.2 Kabel dan Penghantar...............................................................................14

..........2.2.1 Jenis Kabel dan Penghantar...............................................................14

..........2.2.2 Kabel NYM .......................................................................................15

...2.3 Karakteristik Medan Magnet dan Temperatur pada Penghantar yang

....... Ditekuk.......................................................................................................17

2.3.1.Distribusi gaya magnetik pada konduktor yang ditekuk....................17

2.3.2 Karakteristik Temperatur dari konduktor yang ditekuk.....................19

2.3.2.1.Pengaruh sudut penekukan dan Radius Penekukan .....

..............................Terhadap Temperatur Konduktor............................................19

2.3.2.2.Pengaruh.Rasio.ArusdterhadapdTemperaturdPenghantar......20

2.4 Karakteristik panas dari kabel......................................................................22

......... 2.4.1 Konstruksi kabel ...............................................................................22

2.4.2 Sumber Pemanasan pada Kabel.........................................................23

..................2.4.2.1 Rugi-Rugi Konduktor..............................................................23

..................2.4.2.2.Rugi-Rugi Dielektrik (Dielectric losses)................................24


ix

ix


…….2.4.3 Temperatur dan Aliran Panas Pada Kabel.......................................26.

3. METODE PENGUJIAN................................................................................28

....3.1 Peralatan dan Rangkaian Pengujian ...........................................................28

..........3.1.1 Sampel Pengujian ……….................................................................28

..........3.1.2 Peralatan Pengujian............................................................................29

..........3.1.3 Rangkaian Pengujian …….................................................................29

....3.2 Pengujian ketahanan termal isolasi kabel NYM 2 x 1.5 mm2.....................30

..........3.2.1 Persiapan awal pengujian …….........…….........................……….31

..........3.2.2 Prosedur Pengujian ..........................................................................31

..................3.2.2.1 Pengujian terhadap kabel yang sesuai standar........................31

..................3.2.2.2 Pengujian terhadap kabel yang tidak sesuai standar .............32

4. HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS........................................................34

....4.1 Data Pengujian temperatur Kabel yang Sesuai Standar..............................34

...........4.1.1 Data Pengujian Kabel yang lurus.....................................................34

...........4.1.2 Data Pengujian Kabel yang ditekuk.................................................40

.....4.2 Data Pengujian temperatur Kabel yang tidak Sesuai Standar....................46

5 . KESIMPULAN...............................................................................................51

DAFTAR ACUAN...............................................................................................52

LAMPIRAN.........................................................................................................53


x

x


DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1.Rumus kimiawi bahan PVC................................................................4

Gambar 2.2.Kabel Instalasi Tetap.........................................................................16

Gambar.2.3.Kabel Fleksibel.................................................................................17

Gambar.2.4.Penghantar yang ditekuk................................................................. 18

Gambar.2.5.Model yang digunakan untuk perhitungan................................19

Gambar.2.6.Pengaruh nilai Ro terhadap temperatur maksimum..........................20

Gambar 2.7 Pengaruh sudut penekukan terhadap Temperatur maksimum...........21

Gambar.2.8.Pengaruh rasio arus terhadap temperatur maksimum.....................21

Gambar.2.9 Pengaruh arus pengujian terhadap temperatur maksimum........... 22

Gambar.2.10 Konstruksi kabel tegangan menengah............................................23

Gambar.2.11 Diagram arus pada kapasitor..........................................................26

Gambar 2.12 Rangkaian termal untuk kabel dengan satu sumber kalor...............27

Gambar 2.13 Rangkaian termal untuk kabel dengan dua sumber kalor..............28

Gambar 3.1 Konstruksi kabel NYM....................................................................29

Gambar 3.2 Rangkaian Pengujian Kenaikan Temperatur................................... 31

Gambar 3.3 Penampang Current Injector dan bagian – bagiannya.....................31

Gambar 4.1 Grafik arus vs temperatur pada kabel yang lurus ...........................35

Gambar 4.2 Kondisi kabel ketika dialiri arus sebesar 48 A................................ 37

Gambar 4.3 reaksi pembakaran PVC....................................................................38

Gambar 4.4 Kondisi kabel ketika dialiri arus sebesar 56 A..................................39

Gambar 4.5 Kondisi kabel ketika isolasinya meleleh...........................................39

Gambar 4.6 Grafik arus vs temperatur pada kabel yang ditekuk....................... 41

Gambar 4.7 Kondisi kabel yang ditekuk ketika berasap.......................................42

Gambar 4.8 Kondisi kabel ketika dialiri arus sebesar 56 A.................................43

Gambar 4.9 Bagian dari kabel yang mudah terbakar ...........................................43

Gambar 4.10 Grafik perbandingan kabel yang ditekuk dengan kabel lurus .......44

Gambar 4.11 Grafik arus vs temperatur pada kabel yang tidak sesuai standar...46

Gambar 4.12.Perbandingan temperatur konduktor kabel standar dengan kabel

.......................kabel non standar ...........................................................................48

Gambar 4.13 Perbandingan kabel standar dengan kabel non standar .................49

Gambar 4.14 Pengaruh lelehan isolasi kabel terhadap lingkungan sekitar ..........50


xi

xi


DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Pembagian material polimer secara umum.............................................4

Tabel 2.2 Perbandingan massa jenis bahan industri ..............................................6

Tabel 2.3 Koefisien pemuaian panjang bahan polimer .......................................11

Tabel 2.4.Panas Jenis bahan Polimer ...................................................................12

Tabel 2.5.Tabel ketahanan Panas Polimer ...........................................................14

Tabel 4.1 Tabel pengukuran temperatur kabel lurus ..........................................34

Tabel 4.2 Waktu yang diperlukan kabel yang lurus untuk

mengeluarkan asap................................................................................39

Tabel 4.3 Data Pengujian Kabel yang ditekuk ....................................................40

Tabel 4.4 Waktu yang diperlukan kabel yang ditekuk untuk mengeluarkan

asap ...................................................................................................... 45

Tabel 4.5 Perbandingan kondisi kabel lurus dengan kabel yang ditekuk.............45

Tabel 4.6 Data Pengujian Kabel yang tidak memenuhi standar..........................46

Tabel 4.7 Perbandingan kondisi kabel standar dengan kabel non standar............48

Tabel 4.8 Waktu yang diperlukan kabel non standar untuk

mengeluarkan asap ..............................................................................49

...............


xii

xii


DAFTAR LAMPIRAN

1.Data pengujian terhadap kabel yang lurus ........................................................52

2.Data pengujian terhadap kabel yang ditekuk.....................................................53

3.Data pengujian terhadap kabel yang tidak sesuai standar..................................54

4.Pengaruh arus terhadap waktu yang dibutuhkan kabel mengeluarkan .asap....54


1


BAB 1

PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang Masalah

Persoalan Isolasi dalam Sistem penyaluran tenaga Listrik adalah salah

satu dari beberapa persoalan yang terpenting, mengingat fungsi elektris dan

mekanisnya. Apabila Insulator gagal dalam menjalankan fungsi elektrisnya maka

penyaluran tenaga listrik akan berhenti. Oleh karena itu Insulator yang baik dari

segi kualitas dan handal amat diperlukan pada suatu Sistem Tenaga Listrik untuk

mengurangi kerugian yang diakibatkan oleh disfungsi insulator.

Insulator polimer memiliki karakteristik yang sesuai dengan kebutuhan

dan memenuhi syarat standar serta beberapa kelebihan dari material lain

diantaranya bebannya yang lebih ringan, sifat mekanik yang lebih baik, sifat rugi

dielektrik yang lebih kecil, faktor disipasi yang lebih kecil serta resistivitas

volume yang lebih tinggi. Kelebihan lain yang juga penting adalah proses

produksinya yang relatif lebih cepat dan biaya produksinya yang lebih murah.

Sehingga proses kearah pabrikasi akan lebih mudah jika dibandingkan insulator

yang telah ada

Dibalik kelebihan yang dimiliki oleh Insulator jenis ini, terdapat beberapa

kekurangan. Salah satunya adalah ketahanan panas yang rendah sehingga mudah

meleleh jika bekerja pada arus yang tinggi Pada kondisi tertentu lelehan kabel

akan terbakar dan tidak segera padam, tetapi tetap menyala dalam waktu yang

cukup untuk membakar. Ditambah lagi dengan adanya udara yang mengandung

oksigen serta adanya benda kering yang mudah terbakar sehingga mudah

menimbulkan api. Inilah salah satu kemungkinan penyebab kebakaran.

Untuk itu pada skripsi ini dilakukan pengujian terhadap insulator PVC

dengan mengalirkan arus diatas KHA kabel untuk mengetahui penurunan dari

kinerja.isolasi.

1


2


1.2.Tujuan Penulisan

Penulisan Skripsi ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik termal

dari isolasi kabel NYM ketika di aliri arus diatas nilai KHA maksimumnya.

Karakteristik ini dapat dilihat dalam bentuk kenaikan temperatur jika dialiri arus

serta perubahan fisik dari isolasi.

1.3.Batasan Masalah

Pada skripsi ini, pengujian isolasi kabel dibatasi oleh beberapa kondisi

yakni kabel yang diuji adalah kabel 2 core berinti tunggal dengan panjang 1

meter luas penampang konduktor 1.5 mm2

jenis NYM 300/500 volt SPLN 42

merk Eterna. Pengujian dilakukan dengan tegangan bolak-balik(AC) 220 V

dengan frekuensi 50 Hz

1.4.Metodologi Penulisan

Skripsi ini ini dibuat berdasarkan hasil studi literatur dari karya-karya dan

tulisan-tulisan ilmiah disamping hasil pengujian yang dilakukan di Laboratorium

Tegangan Tinggi Fakultas Teknik Elektro Universitas Indonesia sebagai

pembanding atau penguat dari hasil studi literatur.

1.5. Sistematika Penulisan

Skripsi ini terdiri dari 5 bab yang diawali dangan bab 1 yang menjelaskan

mengenai latar belakang penulisan skripsi, tujuan penulisan, batasan masalah

yang diambil, metodologi pengujian yang dilakukan, dan sistematika penulisan

skripsi ini.

Selanjutnya pada bab 2 akan dijelaskan mengenai Polimer, karakteristik

mekanik, karakteristik termal, karakteristik listrik, karakteristik dari konduktor

yang ditekuk dan karakteristik termal dari kabel.

Bab 3 menjelaskan tentang metode-metode yang dilakukan dalam

pengujian. Pada bab tersebut dijelaskan tentang peralatan-peralatan dan bahan-

bahan yang digunakan dalam pengujian, rangkaian pengujian serta langkah-

langkah yang dilakukan selama pengujian.


3


Berikutnya pada bab 4 dibahas tentang hasil pengujian dan analisis

terhadap hasil pengujian tersebut. Bagian yang dianalisis adalah kenaikan

temperatur pada konduktor, bahan isolasi dan permukaan luar kabel sampai

keadaan setimbang, grafik kenaikan temperatur konduktor, bahan isolasi dan

permukaan luar kabel.. Dibahas juga hubungan antara arus listrik yang diberikan

dengan kenaikan temperatur, serta keadaan fisik dari kabel ketika bahan

isolasinya meleleh.

Dan terakhir adalah bab kelima yang merupakan kesimpulan dari semua

pembahasan bab-bab sebelumnya.


4


BAB 2

DASAR TEORI

Polimer merupakan nama teknik untuk plastik, yaitu molekul yang besar

atau makro molekul terdiri satuan yang berulang-ulang atau mer[1]. Polimer ini

telah mengambil peran teknologi yang penting. Hal ini disebabkan karena sifat

ringan, mudah dibentuk (walaupun rencana desain sangat rumit) serta memiliki

sifat-sifat yang diinginkan dengan energi dan kerja minimum. Bahan plastik

mengalami pengembangan dan penggunaan yang luas. Karena plastik mudah

dalam proses pengerjaan, seringkali bahan tersebut digunakan oleh ahli desain

tanpa mengindahkan karakteristrik dan batasan yang mendalam. Bahan polimer

secara garis besar dapat digolongkan ke dalam 2 bagian yaitu :

1. Polimer termoplastik / Resin termoplastik

Berstruktur molekuler linier dan dapat diinjeksikan ke dalam cetakan

selagi panas karena polimer termoplastik menjadi lunak pada suhu yang

tinggi. Pada proses pembentukan tidak terjadi polimerisasi lagi. PVC

termasuk dalam polimer jenis ini yang mempunyai rumus kimiawi sebagai

berikut.

Gambar 2.1. Rumus kimiawi bahan PVC

2. Polimer termoset / Resin termoset

Polimer ini tidak menjadi lunak bila dipanaskan dan tetap kaku. Agar

dapat mencetak polimer termoset ini, perlu mulai dengan campuran yang

terpolimerisasi sebagian dan pengubahan bentuk dibawah pengaruh tekanan.

Bila didiamkan pada suhu disekitar 200 0 C – 300

0 C, polimerisasi sempurna

dan terbentuklah struktur tiga dimensi yang lebih kaku. Hal ini disebut

4 Analisis karakteristik termal..., Arifianto, FT UI, 2008

5


endapan setting thermal. Sekali terbentuk, produk dapat dikeluarkan dari

cetakan tanpa menunggu pendingin lebih lanjut.

Tabel 2.1 Pembagian material polimer secara umum

Resin termoplastik Resin termoset

- Resin PVC - Resin Fenol

- Resin Vinil Asetat - Resin Urea

- Polivinil Format - Resin Melamin

- Polivinilidewn klorid - Resin Poliester

- Polietilen - Resin Epoksi

- Polipropilen - Resin silikon

- Polistiren

- Kopolimer stiren

- Resin Metakrilat

- Poliamid

- Polikarbonat

- Resin Asetal

- Fluorplastik

2.1. Karakteristik Bahan Polimer

Karakteristik khas bahan polimer pada umumnya adalah sebagai berikut :

1. Pencetakan yang mudah. Pada temperatur relatif rendah bahan dapat dicetak

dengan penyuntikan, penekanan, ekstrusi, dan seterusnya, yang menyebabkan

ongkos pembuatan lebih rendah daripada untuk logam dan keramik.

2. Sifat produk yang ringan dan kuat. Berat jenis polimer rendah dibandingkan

dengan logam dan keramik, yaitu berkisar antara 1.0 – 1.7 ; yang

memungkinkan membuat produk yang ringan dan kuat.

3. Kurang tahan terhadap panas. Hal ini sangat berbeda dengan logam dan

keramik. Karena ketahanan panas bahan polimer tidak sekuat logam dan

keramik, pada penggunaannya harus cukup diperhatikan.

4. Produk-produk dengan sifat yang cukup berbeda dapat dibuat tergantung pada

cara pembuatannya. Dengan mencampur zat pemplastis, pengisi dan


6


sebagainya sifat-sifat dapat berubah dalam daerah yang luas. Misalnya plastik

diperkuat serat gelas (FRP = Fiberglass Reinforced Plastics).

5. Baik sekali dalam ketahanan air dan ketahanan zat kimia. Pemilihan bahan

yang baik akan menghasilkan produk yang mempunyai sifat-sifat baik sekali.

6. Banyak diantara polimer bersifat isolasi listrik yang baik. Polimer mungkin

juga dibuat konduktor dengan cara mencampurnya dengan serbuk logam,

butiran karbon dan lainnya.

7. Umumnya bahan polimer lebih murah

8. Kekerasan permukaan yang sangat kurang. Bahan polimer yang keras ada,

tetapi masih jauh dibawah kekerasan logam dan keramik

9. Kurang tahan terhadap pelarut. Umumnya larut dalam zat pelarut tertentu

kecuali beberapa bahan khusus. Kalau tidak dapat larut, mudah retak karena

kontak yang terus-menerus dengan pelarut dan disertai adanya tegangan.

10. Mudah termuati listrik secara elektrostatik. Kecuali bahan yang khusus dibuat

agar menjadi hantaran listrik.

11. Beberapa bahan tahan terhadap abrasi, atau mempunyai koefesien gesek yang

kecil.

Dengan melihat beberapa sifat yang disebutkan diatas, maka sangat penting untuk

dapat memilih bahan yang paling cocok.

2.1.1 Massa Jenis Bahan Polimer

Dilihat dari segi biaya, massa jenis merupakan faktor yang sangat penting.

Bagi bahan bermassa jenis rendah maka dengan volume yang sama diperoleh

bahan dengan massa yang ringan dan lebih kuat. Massa jenis polimer jauh lebih

rendah daripada logam ataupun keramik. Sifat ringan tersebut adalah salah satu

sifat khas dari bahan polimer. Untuk lebih jelasnya diterangkan oleh tabel berikut

ini :


7


Tabel 2.2 Perbandingan massa jenis bahan industri

Baja

Kuningan

Aluminium

Titanium

Termoset

Plastic Termoplastik

Busa

Karet

Kayu

Keramik

Gelas

2.1.2 Karakteristik Mekanik Polimer

Yang termasuk ke dalam karakteristik mekanik suatu bahan antara lain :

- Kekuatan tarik

- Kekuatan tekan

- Kekuatan lentur

- Modulus elastisitas

- Modulus geser

- Kekerasan bahan

Besaran – besaran di atas diketahui dengan tujuan agar sifat material dapat

diperkirakan secara akurat dan cermat. Karakteristik mekanik yang penting untuk

diketahui dari bahan polimer ini adalah :

1. Banyak bahan biasa mengalami pemelaran atau relaksasi tegangan, terutama

bagi bahan polimer yang memiliki gaya antar molekulnya lemah dan

dikonfigurasikan hanya oleh ikatan van der waals. Namun bagi bahan polimer

Metal

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Massa Jenis (g/cm3)

Bahan

Material


8


yang mempunyai ikatan hidrogen dengan gaya antar molekul yang kuat dan

demikian juga bagi resin termoset yang terbentuk dengan ikatan kovalen tiga

dimensi, pengaruh pemelaran dan relaksasi tegangan agak kurang.

2. Regangan sisa dari pencetakan terjadi waktu pemanasan, mudah

menyebabkan retakan karena tegangan.

3. Terdapat beberapa bahan yang dapat mengatasi tegangan tarik sederhana dan

pemelaran, tetapi tidak tahan terhadap kelelahan(fatique) karena terjadi

kombinasi beban antara penekanan dan penarikan.

4. Beberapa bahan polimer cenderung tahan dalam waktu singkat apabila

dicelupkan ke dalam minyak, pelarut, dan sebagainya, namun apabila disertai

tegangan dapat terjadi retak dan akhirnya putus.

5. Beberapa bahan polimer memiliki ketahanan impak relatif kecil. Akan tetapi,

dewasa ini telah dikembangkan plastik yang mempunyai kekuatan impak

tinggi seperti polikarbonat, poliasetal, dan sebagainya.

2.1.3 Karakteristik Listrik Polimer

Bahan polimer banyak yang bersifat isolator dan tahan terhadap medan

listrik. Oleh karena itu, sering digunakan sebagai isolator listrik.

Karakteristik listrik suatu material dapat ditentukan dengan

memperhatikan beberapa besaran listrik yang patut diketahui, seperti :

2.1.3.1 Kekuatan hancur dielektrik/bahan isolasi

Sejauh mana isolator bisa bertahan terhadap tegangan listrik

bergantung pada kekuatan hancur dielektrik Tegangan listrik maksimum

yang dapat ditahan suatu isolator tanpa merusak sifat isolasinya ini

dinyatakan dengan rumus :

E = Vbd / h …………………………………… (2.1)

E = kekuatan hancur dielektrik (KV/mm)

Vbd = tegangan tembus dielektrik/material isolasi (KV)

h = ketebalan dielektrik (mm)

h = dn untuk material polimer


9


d = ketebalan (mm)

n = konstanta dari keadaan yang diuji, tergantung dari macam benda uji. n = 0

untuk tegangan arus searah dan n berkisar 0.3 sampai 0.5 untuk tegangan

bolak-balik.

Kekuatan hancur dielektrik polimer ini kebanyakan merupakan kekuatan

hancur termal bahan tersebut.

Kekuatan hancur dielektrik berubah banyak dipengaruhi lingkungannya.

Kalau tegangan hancur dielektrik suatu media sekeliling isolator besar maka

kekuatan hancur dielektriknya menjadi besar. Hal ini terjadi terutama pada

arus bolak-balik. Kekutan hancur dielektrik dari bahan polimer pada

umumnya berkurang kalau temperatur dinaikkan, demikian halnya terhadap

kadar air. Oleh karena itu, tanpa perlakuan yang cukup untuk menghilangkan

bahan higroskopik dari berbagai bahan yang dipakai untuk polimer seperti

perekat, kekuatan tersebut sangat berkurang karena absorbsi air. Selanjutnya

pada tegangan AC untuk waktu yang lama, bahan rusak walaupun tegangan

rendah.

2.1.3.2 Tahanan Isolasi

Kalau tegangan DC diberikan pada isolator yang terbuat dari bahan

polimer, arus listrik melalui bagian dalam dan permukannya. Perbandingan

tegangan DC yang diberikan dan arus listrik total disebut tahanan isolasi,

antara tegangan dengan arus listrik (dalam volume) disebut tahanan volume,

dan antara tegangan dengan arus permukaan disebut tahanan permukaan.

Jika tegangan DC diberikan pada bahan polimer, arus volume berkurang

dengan berjalannya waktu sampai harga tertentu setelah waktu yang lama.

Oleh karena itu biasanya dalam standar pengujian bahan dipakai waktu satu

menit setelah dimulai. Selama Tegangannya rendah, hukum ohm berlaku

untuk arus tersebut, tetapi untuk tegangan yang lebih besar, arus listrik

bertambah dan dipercepat, maka hukum tersebut tidak berlaku


10


2.1.3.3 Konstanta Dielektrik ( ) dan faktor kerugian dielektrik (tan )

Kalau kedua dielektrik ditempatkan dalam satu elektroda dan diberi

tegangan DC, maka muatan listrik disimpan diantara kutub, hal ini lebih besar

terjadi dalam hampa udara. Perbandingan energi tersimpan dalam hampa

udara per satuan volume dielektrik per satuan tegangan disebut konstanta

dielektrik dalam bahan polimer. Yaitu kalau tegangan arus bolak balik V

diberikan pada kondensor hampa udara, arus yang mengalir adalah:

0

0I j C V …….….....………………(2.2)

Dimana j addalah suatu kompleks,ω frekuensi sudut arus bolak-balik, C0

kapasitas elektrostatik dalam kondensor hampa udara, dan

00

AC

d…………………………….(2.3)

Dimana 0 adalah suatu konstanta dielektrik dalam hampa udara, A adalah

suatu luas dari elektroda dan d adalah jarak kutub.

Kalau hampa udara digantikan oleh dielektrik,umpamanya oleh bahan

polimer, terjadi arus rugi sefasa dengan tegangan, maka arus total menjadi

I-(j c + G)V

Dimana c adalah kapasitas statik dari kondensor dielektrik, GV komponen

arus rugi, dan G hantaran.

Arus total yang mengalir melalui melalui kondensor dielektrik

mempunyai sudut fasa (90-δ)º, dimana δ° lebih kecil dari pada dalam hampa

udara. Dengan arus rugi kecil, mendekati δ=0, yang dinyatakan dengan:

komponen arus rugi

tankomponen arus pengisi

G

c………………………(2.4)

Dimana tan δ disebut tangent rugi dielektrik.

Konstanta dielektrik AC adalah ε‟=0

c

C

Kerugian daya listrik (W) oleh kerugian dielektrik adalah:

2 20 ' tan ' tanW GV C V ………………..(2.5)

di mana B adalah volume dielektrik, E kuat medan listrik AC ' tan =ε”

adalah medan listrik AC dari satuan kekuatan, yaitu kerugian daya yang di


11


pakai untuk volume satuan dielektrik dalam satu siklus. Ini dinamakan

kerugian dielektrik.

έ=ε’- jε”................................................ (2.6)

έ disebut konstanta dielektrik kompleks.

Dari Persamaan diatas kerugian dielektrik berbanding lurus dengan

pangkat dua dari frekuensi dan tegangan, oleh karena itu untuk mengisolasi

frekuensi dan tegangan yang tinggi lebih cocok memakai bahan yang

mempunyai konstanta dielektrik kecil.

2.1.4 Sifat-sifat termal polimer

Sifat khas bahan polimer sangat berubah oleh perubahan temperatur. Hal

ini disebabkan apabila temperatur berubah, pergerakan molekul karena termal

akan mengubah struktur(terutama struktur yang berdimensi besar). Selanjutnya,

karena panas, oksigen dan air bersama-sama memancing reaksi kimia pada

molekul, terjadilah depolimerisasi, oksidasi, hidrolisa dan seterusnya, yang lebih

hebat terjadi pada temperatur tinggi. Keadaan tersebut jelas akan mempengaruhi

sifat-sifat:mekanik, listrik, dan kimia..Pada bagian ini, dalam daerah terbatas dari

sifat-sifat termalnya akan dibahas mengenai:hantaran termal, kapasitas termal dan

panas jenis, koefisien pemuaian sebagai akibat dari pergerakan molekul oleh

panas dan temperature transisi gelas (Tg) yang berupa indeks penting bahan, Titik

cair (Tm),titik lunak dan ketahanan panas.

2.1.4.1 Koefisien Pemuaian Termal

Koefisien Pemuaian Panjang karena panas adalah sederhana apabila

bahan bersifat isotropi, tapi apabila struktur bahan berbeda di setiap arah maka

diperlukan suatu pertimbangan khusus. Jadi pada setiap pembahasan koefisien

panjang perlu diingat bahwa pada film dan serat sering terjadi penyusutan karena

panas, karena apabila temperatur naik, cara pengumpulan molekul berubah oleh

pergerakan termal dari molekul.

Tabel 2.3. menunjukkan koefisien pemuaian panjang bahan polimer yang

berubah karena berbagai keadaan. Polietilen bercabang dengan kristalitas rendah

mempunyai koefisien lebih besar. Pada kopolimer harga terebut berubah


12


tergantung pada perbandingan kopolimerisasi dan banyaknya zat pemlastis yang

dibubuhkan. Kalau pengisi dengan harga koefisien resin menjadi lebih kecil.

Pada nilon berkristal, kalau kristalinitasnya besar, harga koefisien muainya kira-

kira 6 x 101-5

/°C kalau kristalinitasnya kecil menjadi kira-kira 10 x 101-5

/°C

yang lebih besar daripada harga koefisien muai untuk logam dan keramik

Tabel 2.3. Koefisien pemuaian panjang bahan polimer

Polimer Koefisien pemuaian panjang/°C x 101-5

Polietilen(masa jenis rendah)

Polietilen(masa jenis medium)

Polietilen(masa jenis tinggi)

Polipropilen

Polistirene

ABS(tahan impak)

ABS(tahan panas)

Polivinil klorida

Polivinil klorid(dengan Pemlastis)

Polikarbonat

Poliamid

Poliasetal

16-18

14-16

11-13

6-10

6-8

9-10

6-8

5-18

7-25

7

8

8

2.1.4.2 Panas jenis

Panas jenis bahan polimer kira-kira 0,25-0,55 cal/g/°C yang lebih besar

dibandingkan dengan bahan logam, juga lebih besar dibandingkan dengan

keramik. Hal ini disebabkan karena panas jenis adalah panas yang diperlukan

untuk pergerakan termal dari molekul-molekul dalam strukturnya, sedangkan

energi kinetik termal molekul lebih besar dari energi relaksasinya kisi kristal.

Tabel 2.4 menunjukkan panas jenis beberapa bahan polimer. Perbedaan pada

harga panas jenis tergantung pada perbedaan komposisi.


13


Tabel 2.4.Panas Jenis bahan Polimer

Polimer Panas jenis(cal/°C)

Polietilen

Polipropilen

Polistiren

ABS

Polivinil klorida

Polikarbonat

Poliamid

Polimetil metakrilat

Politetrafluoroetilen

Poliasetal

0,55

0,46

0,32

0,3-0,4

0,2-0,3

0,3

0,4

0,35

0,25

0,35

2.1.4.3.Koefisien hantaran termal

Koefisien hantaran termal adalah harga yang penting bagi bahan polimer

sehubungan dengan panas pencetakan dan penggunaan produknya. Mekanisme

penghantar panas pada bahan polimer juga merupakan akibat propagasi panas

dari pergerakan molekul.

Cara terjadinya formasi kristal dengan adanya daerah amorf dan

seterusnya.Pada dasarnya berbeda dengan bahan logam dan keramik. Kira-kira

10-3

– 10-5

(cal/detik/cm2/°C/cm).

Data mengenai koefisien hantaran termal bagi bahan polimer lebih sedikit

karena pengukurannya yang agak sukar dilakukan. Bahan Polimer sering diproses

untuk menghasilkan bahan isolasi panas. Koefisien hantaran termal berubah

karena gelembung-gelembung di dalam busa berhubungan atau bebas satu sama

lain, macam gas dalam gelembung, ukuran gelembung, fraksi volume, dan

seterusnya. Kalau masa jenisnya kecil, yaitu kalau volume gas busa besar,

koefisien hantaran termal kecil maka akan memberikan pengaruh isolasi termal

lebih besar

2.1.4.4 Titik Tahan Panas

Kalau temperatur bahan polimer naik, pergerakan molekul menjadi aktif

ke titik transisi, yang menyebabkan modulus elastik dan kekerasannya rendah,


14


sedangkan tegangan patahnya lebih kecil dan perpanjangannya lebih

besar. Bersamaan dengan itu, sifat listrik, ketahanan volume dan tegangan putus

dielektrik menjadi lebih kecil dan pada umumnya konsatanta dielektrik menjadi

besar. Kalau Temperatur melewati titik transisi, bahan termoplastik seperti karet

menjadi lunak, dan selain perubahan pada sifat-sifat diatas modulus elastiknya

juga tiba-tiba berubah. Selanjutnya, pada temperatur tinggi bahan kristal,

kristalnya meleleh dan dapat mengalir. Tg adalah temperatur yang terutama

menyangkut daerah amorf, perubahan sifat-sifat fisik pada Tg besar kalau volume

daerah amorf tersebut lebih besar. Di bawah Tg bahan menunjukkan keadaan

seperti gelas, yang berubah ke keadaan seperti karet atau kulit diatas temperatur

Tg. Panas jenis, koefisien muai, sifat mekanis dan seterusnya biasanya berubah,

oleh karena itu perlu mengetahui Tg Terlebih dahulu sebelum pemakaian bahan

tersebut.Tg berubah disebabkan perubahan struktur molekul didalam bahan,

macam.kadar air, bahan pemlastis

Titik cair(Tm) merupakan faktor penting bagi polimer termoplastik

berkristal, yang ada hubungannya dengan ukuran kristal, kesempurnaan, struktur

molekul, gaya antar molekul dan seterusnya. Secara termodinamika dapat

dinyatakan:

m

HT

S………………………………….(2.7)

dimana ΔS dan ΔH masing-masing entropi dan entalpi pada pencairan. Karena itu

bahan polimer yang terdiri dari molekul rantai dengan ΔH besar (gaya antar

molekul kuat) dan ΔS kecil(molekul tidak fleksibel), mempunyai titik cair tinggi.

Sangat sukar untuk mengukur ketahanan panas bahan polimer pada

temperatur tinggi, sebab banyak sekali faktor yang akan memberikan pengaruh

tertentu seperti keadaan lingkungan, bentuk bahan, macam dan jumlah pengisi,

adanya bahan penstabil dan seterusnya. Lamanya waktu berada pada pada

temperatur tinggi juga merupakan persoalan. Dalam waktu yang singkat pada

temperatur tinggi tidak memberikan perubahan banyak, tetapi dalam temperatur

rendah dalam waktu yang lama dapat mengakibatkan kerusakan. Jadi persyaratan

tertentu perlu dipertimbangkan untuk bahan tertentu, misalnya sampai sejauh

mana degradasi termal dapat merusak fungsi tertentu suatu bahan. Untuk


15


mudahnya, temperatur ketahanan panas yang dipakai untuk waktu lama

dinyatakan dalam table 2.5

Tabel 2.5.Tabel ketahanan Panas Polimer

Polimer Ketahanan panas(°C)

Polietilen(masa jenis rendah)

Polietilen(masa jenis medium)

Polistiren

Polivinil klorida

Resin fenol

Resin melamin

Resin Urea

Polietilen(masa jenis tinggi)

Polipropilen

Polikarbonat

Poliamid

Polisulfon

80-100

105-120

65-75

65-75

150

160

90

120

120

120

80

100

2.2 Kabel dan Penghantar[2]

2.2.1 Jenis Kabel dan Penghantar

Bahan penghantar untuk kabel listrik digunakan tembaga atau aluminium.

Tembaga yang digunakan untuk penghantar kabel umumnya adalah tembaga

elektrolisis dengan kemurnian minimum 99.9 % dan tahanan jenis tidak melebihi

1/58 = 0,017241 ohm mm2/m pada 20

oC. Daya hantar tembaga sangat

dipengaruhi ketidakmurnian. Campuran besi 0,02 % akan meningkatkan

tahanan jenis tembaga kurang lebih 10 %. Tembaga lunak memiliki kekuatan

tarik 195-245 N/mm2 dengan daya hantar 100 %. Sedangkan tembaga keras

390-440 N/mm2 jadi daya hantarnya 3 %, dibawah tembaga 1unak.

Aluminium yang dibakukan sekurang-kurangnya mempunyai kemurnian 99,5 %

dengan tahanan jenis 0,028264 ohm mm2/m pada suhu 20 derajat ( sama dengan

daya hantarnya yaitu 61 % ). Adapun kekuatan tarik pada daya hantar tersebut


16


untuk aluminium lunak 60-70 N/mm2 sedangkan untuk aluminium keras 150-

195 N/mm2.

Penggolongan kabel sebagai sarana untuk menyalurkan energi listrik

dalam instalasi digolongkan sebagai berikut :

1. Kabel instalasi tetap.

Kabel ini adalah kabel yang lazim digunakan untuk instalasi perumahan

atau perkantoran. Kabel ini mempunyai 2 jenis konstruksi penghantar

yaitu inti tunggal dan inti serabut. Stop kontak yang terpasang pada kabel

jenis ini tidak bisa dipindahkan apabila diperlukan. Kabel ini mempunyai

kode NYM.

Gambar 2.2 Kabel Instalasi Tetap

2. Kabel fleksibel.

Kabel ini merupakan kabel jenis baru. Stop kontak yang terpasang pada

kabel ini bisa dipindahkan sepanjang kabel tersebut apabila diperlukan.

Jadi pengertian fleksibel disini bukan hanya mudah dibengkokkan.

Gambar 2.3 Kabel Fleksibel

2.2.2 Kabel NYM

Kabel NYM merupakan kabel yang paling banyak digunakan untuk

instalasi rumah tinggal. Penggunaan kabel jenis ini dipasang langsung menempel

pada dinding, kayu, atau ditanam langsung dalam dinding. Juga diruangan

lembab atau basah, ruang kerja atau gudang dengan bahaya kebakaran atau

ledakan. Bisa juga dipasang langsung pada bagian-bagian lain bangunan


17


konstruksi, rangka asalkan cara pemasangannya tidak merusak selubung luar

kabelnya tetapi tidak boleh dipasang didalam tanah.

Untuk pemasangannya digunakan klem dengan jarak antara yang cukup

sehingga terpasang rapi dan lurus. Jika dipasang diruang lembab harus

digunakan kotak sambung yang kedap air dan kedap lembab.

Luas penampang hantaran yang harus digunakan ditentukan kemampuan

hantaran arus yang diperlukan dan suhu keliling yang harus diperhitungkan.

Selain itu rugi tegangannya harus diperhatikan. Rugi tegangan antara

perlengkapan hubung bagi utama dan setiap titik beban pada keadaan stasioner

dengan beban penuh tidak boleh melebihi 5% dari tegangan di perlengkapan

hubung bagi utama. Untuk instalasi rumah tinggal sekurang-kurangnya harus

memiliki luas penampang 1.5 mm2. Untuk saluran 2 kawat, kawat netral harus

memiliki luas penampang sama dengan luas penampang kawat fasanya. Untuk

saluran 3 fasa dengan hantaran netral, kemampuan hantaran arusnya harus sesuai

dengan arus maksimum yang mungkin timbul dalam keadaan beban tak seimbang

yang normal. Luas penampang sekurang-kurangnya harus sama dengan luas

penampang kawat fasa. Dalam saluran 3 fasa semua hantaran fasanya harus

mempunyai penampang yang sama.

2.3 Karakteristik Medan Magnet dan Temperatur pada Penghantar yang

Ditekuk[3][4]

Hasil percobaan dan hasil perhitungan menunjukkan bahwa temperatur di

sepanjang penghantar yang ditekuk tidaklah merata. Hal ini disebabkan karena

kepadatan arus yang tidak sama di sepanjang penghantar. Pada nilai arus yang

sama, temperatur permukaan dari sebuah penghantar yang ditekuk lebih tinggi

daripada penghantar yang direntang lurus. Perubahan temperatur berbanding

lurus dengan nilai rasio arus I/Icr, sudut tekukan, dan radius penekukan dimana I

adalah besar arus yang dialirkan, dan Icr adalah arus maksimal yang bisa

diberikan kepada penghantar


18


Gambar 2.4.Penghantar yang ditekuk

Pada gambar 2.4, Ro adalah radius penekukan, α adalah sudut penekukan

dan D adalah diameter penghantar. Adapun hal yang menyebabkan kenaikan

suhu pada penghantar yang ditekuk adalah medan magnet yang dihasilkan oleh

arus, hambatan termal yang disebabkan penekukan, efek kulit, serta kepadatan

arus yang tidak merata di sepanjang penghantar. Temperatur maksimum dan

medan magnet maksimum terjadi pada bagian konduktor yang ditekuk.

Sedangkan nilai maksimum dari gaya magnetik pada bagian yang ditekuk bisa

sepuluh kali lebih besar dari pada nilai yang terukur pada bagian yang lain.

2.3.1.Distribusi gaya magnetik pada konduktor yang ditekuk[3]

Kepadatan flux magnet yang dihasilkan pada titik P(x,y), dimana x,y(m)

adalah koordinat Cartesian dari titik P, digambarkan pada persamaan berikut:

1 2 3B B B B (T)……………………………………(2.8)

1,2 1,2

1,2 1,2

1. 1 cos

4 sin

lB

r(T)…………………..(2.9)

1

0

sin.olR

B d (t)………………….……………(2.10)

( . )mF I s B

(N/m)………………….....................(2.11)

dimana B1, B2, dan B3 adalah kepadatan medan magnet pada titik 1 ,2 dan 3.


19


Gambar 2.5 Model yang digunakan untuk perhitungan[3]

Pada persamaan 2.9, B1,2(T), r1,2(m) dan θ1,2(radian) adalah parameter

yang diukur pada titik 1 dan 2. Ro(m) adalah radius penekukan, I adalah nilai dari

arus, α(radian) adalah sudut yang dibentuk oleh garis yang ditarik dari titik yang

diukur menuju titik (0,0) dan θ(radian) adalah sudut antara garis yang ditarik dari

titik 3 menuju titik P.

Medan magnet per satuan panjang dapat diekspresikan pada persamaan

2.9. Perhatikan gambar 2.5, untuk bagian 1, nilai B pada persamaan 2.11 adalah

B2 + B3, pada bagian 2 adalah B1 + B3 dan B1 + B2 + B3 untuk bagian 2, dimana

B3 adalah kepadatan flux magnetik yang di hasilkan bagian 3.

2.3.2 Karakteristik Temperatur dari konduktor yang ditekuk[4]

2.3.2.1 Pengaruh sudut penekukan dan Radius Penekukan Terhadap

temperatur Konduktor

Gambar 2.6 menunjukkan pengaruh radius tekukan Ro terhadap

temperatur maksimum konduktor. Konduktor yang digunakan adalah konduktor

dengan diameter 1 mm. Arus kritis dari konduktor yang lurus adalah Icr=69 A.

Temperatur maksimum adalah temperatur yang tercapai ketika konduktor dialiri

arus dalam waktu yang cukup lama. Ketika penghantar dialiri arus I=50 A, sudut

penekukan α=90o

dan radius penekukan Ro=2 mm, Tmax yang diperoleh lebih

tinggi jika dibandingkan dengan konduktor yang lurus. Bertambahnya nilai

radius penekukan akan menyebabkan temperatur maksimum Tmax berkurang.

Tmax dari konduktor yang ditekuk 90o

dapat dapat diturunkan dalam bentuk

persamaan:

max,90( ) 20.56ln 283oT C Ro ……………………((2.12)


20


Persamaan 2.12 jika digambarkan dalam bentuk grafik adalah seperti pada

gambar 2.6:

Gambar 2.6.Pengaruh nilai Ro terhadap temperatur maksimum[4]

Sedangkan grafik pengaruh sudut penekukan terhadap temperatur

maksimum kabel adalah seperti pada gambar 2.7. Kabel yang digunakan disini

adalah kabel dengan diameter 1 mm. Gambar 2.7 menunjukkan semakin besar

nilai sudut penekukan, semakin besar nilai temperatur maksimum yang dicapai.

Gambar 2.7.Pengaruh sudut penekukan terhadap Temperatur maksimum[4]

2.3.2.2.Pengaruh Rasio Arus I/Icr terhadap Temperatur Penghantar

Kenaikan temperatur pada penghantar yang lurus dapat digambarkan

pada persamaan 2.16 dimana Icr adalah Arus kritis dari penghantar.

3 2

max,180 0.00170 0.0382. 0.441 17.0o

cr cr cr

I I IT C

I I I………(2.13)


21


dimana 0 (%) 55,5cr

I

I. Jika digambarkan dalam bentuk grafik, maka

persamaan 2.16 dapat digambarkan seperti pada gambar 2.8.

Gambar 2.8.Pengaruh rasio arus terhadap temperatur maksimum[4]

Sedangkan Pengaruh arus pengujian terhadap temperatur dapat dilihat

pada gambar 2.9.

Gambar 2.9.Pengaruh suhu pengujian terhadap temperatur maksimum[4]

Terlihat bahwa untuk arus yang sama, nilai temperatur maksimum yang

dicapai penghantar yang ditekuk lebih besar bila dibandingkan dengan

penghantar lurus.

2.4 Karakteristik Panas Dari Kabel

Menurut [5] Kabel dirancang dengan berbagai macam konstruksi sesuai

dengan kebutuhannya. Pada bagian ini akan dibahas konstruksi kabel khusus


22


untuk tegangan pengenal 300 /500V berisolasi PVC. Konstruksi dari kabel jenis

ini dapat dibagi menjadi 4 bagian:

4 3 2 1

selubung lapisan pembungkus bahan konduktor

inti isolasi

Gambar 2.10 Konstruksi kabel tegangan menengah

1. Konduktor.

Merupakan bagian dari kabel yang bertegangan dan berfungsi untuk

menyalurkan energi listrik Umumnya tidak berupa satu hantaran pejal, tetapi

kumpulan kawat yang dipilin agar lebih fleksibel. Bahan yang digunakan adalah

tembaga atau aluminium. Bentuk penampangnya bisa bulat tanpa rongga, bulat

berongga, maupun bentuk sektoral.

2.Bahan isolasi.

Isolasi suatu kabel merupakan bahan yang berfungsi untuk menahan

tekanan listrik sehingga energi listrik tidak bocor kemana-mana. Terdapat

berbagai jenis bahan isolasi yang umumnya dikelompokkan menjadi bahan

isolasi cair, isolasi gas dan isolasi padat.

3. Lapisan pembungkus inti

Untuk tegangan kerja yang tinggi, setiap inti kabel dilengkapi dengan

suatu lapisan yang disebut lapisan pembungkus inti, yang terbuat dari bahan semi

konduktif. Lapisan tersebut berfungsi untuk:

Meratakan distribusi medan listrik sehingga tidak terjadi penimbunan

tegangan.

Untuk mengamankan manusia dari bahaya listrik.

Untuk menahan radiasi medan elektromagnetik.

4. Selubung

Lapisan ini berfungsi sebagai pelindung inti kabel dari pengaruh luar,

pelindung terhadap korosi, pelindung terhadap gaya mekanis dan gaya listrik,

maupun sebagai pelindung terhadap masuknya air atau uap air. Bahan yang


23


digunakan adalah logam, seperti timbal atau aluminium, maupun bahan sintetis

seperti karet silikon dan PVC.

2.4.1 Sumber Pemanasan pada Kabel [6]

Pemanasan yang terjadi pada kabel berasal dari arus litrik yang

mnyebabkan losses atau rugi-rugi yang terjadi di dalam kabel. Sumber-sumber

pemanasan tersebut adalah sebagai berikut:

2.4.1.1 Rugi-Rugi Konduktor

Sumber panas utama yang terjadi pada suatu kabel tenaga adalah rugi-rugi

yang terjadi pada konduktor karena adanya resistansi.

2 c acP I R W (2.14)

dengan I adalah arus yang mengalir dan Rac adalah resistansi AC.

Nilai resistansi AC berbeda dengan nilai resistansi DC. Nilai resistansi

DC dipengaruhi oleh temperatur kerja dan dapat dinyatakan dengan persamaan

sebagai berikut:

20 201 20TR R T (2.15)

dengan :

20R : resistansi arus searah pada suhu 20oC [Ohm]

20 : koefisien temperatur dari resistansi pada 20 oC [Ohm/

oC]

T : temperatur kerja [oC]

Resistansi AC lebih besar daripada resistansi DC karena dipengaruhi oleh

efek kulit (skin effect) dan efek kedekatan (proximity effect). Efek kulit (skin

effect) adalah gejala ketidakseragaman distribusi kerapatan arus listrik pada suatu

penampang penghantar. Pada penghantar berbentuk silinder kerapatan arus

semakin meningkat dari sumbu penghantar ke permukaan. Ketidakseragaman

tersebut meningkat bila frekuensi arus bolak-baliknya semakin besar. Sedangkan

efek kedekatan (proximity effect) adalah gejala ketidakseragaman distribusi


24


kerapatan arus pada penampang suatu penghantar akibat adanya pengaruh dari

penghantar lain yang berdekatan.

Akibat kedua efek tersebut, resistansi AC lebih besar daripada resistansi

DC, dan hubungannya dapat dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut:

1ac dc s pR R Y Y (2.16)

dengan :

acR : resistansi AC [Ohm]

dcR : resistansi DC [Ohm]

sY : faktor koreksi akibat skin effect

pY : faktor koreksi akibat proximity effect

2.4.1.2 Rugi-Rugi Dielektrik (Dielectric losses)

Rugi-rugi dielektrik adalah rugi-rugi yang terjadi pada bahan isolasi

akibat ketidakidealan bahan isolasi.

Apabila arus bolak-balik melalui suatu kapasitor sempurna, maka arus

mendahului tegangan sebesar 90o, seperti terlihat pada Gambar 2.5a, dan arusnya

adalah Ic=ωCV. Sedangkan pada kapasitor yang tidak ideal, maka I mendahului

V dengan sudut kurang dari 90o karena terjadi kehilangan daya dielektrik. Sudut φ

adalah sudut fasa kapasitor, dan δ = 90o-φ, adalah sudut kehilangan (loss-angle).

Ic=ωCV

V

Ic=ωCV

VIR=V/R

δ

φ

I

(a)Kapasitor sempurna (b) Kapasitor yang tidak sempurna

Gambar 2.11 Diagram arus pada kapasitor

Pada kapasitor sempurna kehilangan daya dielektriknya adalah nol,

sedangkan pada bahan dielektrik yang tidak ideal, kehilangan daya dielektriknya

adalah sebagai berikut:


25


2 tan DP CV W (2.17)

dengan:

2 f , f adalah frekuensi [Hz]

C : kapasitansi [F]

V : tegangan [V]

tan : faktor kehilangan (loss factor)

Kapasitansi pada kabel, menurut [7], untuk kabel berinti tunggal atau tiga

inti berpelindung dengan konduktor silindris dapat dinyatakan dengan:

0,024 / /

log in

c

C F phase kmd

d

(2.18)

dengan:

ind : diameter bahan isolasi kabel

cd : diameter konduktor

: permitivitas bahan dielektrik kabel

2.4.2 Temperatur dan Aliran Panas Pada Kabel

Pada kabel panas yang timbul dari dalam kabel akan dialirkan ke luar

kabel melalui proses konduksi panas. Pada proses konduksi, aliran panas rata-

rata, q[W], melalui suatu resistansi termal, Rt [ /C W ], dan perbedaan

temperatur, T [ C ], pada daerah yang dilewatinya dapat dinyatakan sebagai

berikut:

.tT R q (2.19)

Resistansi termal dapat dianalogikan dengan resistansi listrik, dan

satuannya mengikuti hukum Ohm yaitu „termal ohm‟. Oleh karena itu resistansi

termal dapat dinyatakan dengan:

t

lR r

A (2.20)

dengan :

r : resistivitas termal [ /C m W ]

l : panjang [m]


26


A : luas permukaan yang benda padat yang dilewati [m2]

Kebalikan dari resistivitas termal dan resistansi termal adalah

konduktivitas termal dan konduktansi termal. Konduktivitas termal dinyatakan

dengan:

qk

TAm

[ / /W m C ] (2.21)

yang menyatakan kemampuan suatu material untuk menyalurkan panas, dan

konduktansi panas dinyatakan dengan:

1 t

qK

R T[ /W C ] (2.22)

Konduktivitas termal merupakan besaran yang bersifat temperature

dependent, artinya nilainya berubah-ubah sesuai dengan perubahan temperatur.

Semakin bertambah temperatur, nilai konduktivitas termal dapat bertambah atau

berkurang sesuai dengan jenis bahannya.

Aliran panas pada penghantar dapat digambarkan dalam bentuk rangkaian

termal, semakin banyak komponen yang ada pada kabel, maka rangkaian

termalnya akan semakin kompleks. Simbol yang digunakan pada rangkaian

termal adalah:

R = resistansi termal

Q =Sumber energi panas

C =Kapasitansi Termal

Untuk kabel dengan satu lapis bahan isolasi rangkaian termalnya adalah

seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.3 a. Sumber panas yang ada pada

konduktor mengalirkan panas hanya kepada satu resistansi termal. Resistansi ini

bisa dalam wujud isolasi dan selubung .Sedangkan gambar 3.3.b merupakan

gambar rangkaian terrmal dari kabel dengan dua bahan isolasi yang berbeda

a .kabel dengan satu bahan isolasi b.kabel dengan dua bahan isolasi

Gambar 2.12 .rangkaian termal untuk kabel dengan satu sumber kalor


27


Kedua rangkaian termal diatas adalah rangkain termal untuk kabel dengan

satu sumber panas. Untuk kabel dengan lebih dari satu sumber panas, maka

gambar rangkaiannya adalah sperti pada gambar dibawah adalah, dimana Qc

adalah sumber kalor dari konduktor, dan Qi adalah sumber kalor dari Isolasi.

Gambar 2.13 rangkaian termal untuk kabel dengan dua sumber kalor


28


BAB 3

METODE PENGUJIAN

Pada bab ini akan dijelaskan mengenai metode yang dilakukan dalam

pengujian, peralatan dan rangkaian yang digunakan dalam pengujian, serta

jalannya pengujian.

3.1 Peralatan dan Rangkaian Pengujian

Pengujian dilakukan di Laboratorium Tegangan Tinggi dan Pengukuran

Listrik (LTTPL), Lantai 2, Departemen Teknik Elektro FTUI.

3.1.1.Sampel Pengujian

Sampel yang digunakan untuk pengujian adalah kabel NYM 2x 1.5 mm2

dengan standar SPLN-42. Dibawah ini adalah gambar konstruksi dari kabel

NYM.

Gambar 3.1.Konstruksi kabel NYM

Adapun parameter teknis dari kabel yang menggunakan stndar SPLN-42

adalah sebagai berikut[7]:

Jumlah inti dan luas penampang =2 x 1.5 mm2

Jumlah kawat dalam satu inti =1 buah

Diameter kawat =1.38 mm

Isolasi nominal S1 =0,7 mm

28


29


Lapisan Pembungkus inti S2 =0.4 mm

Selubung Nominal S3 =1,2 mm

Diameter luar = 10 mm

Kuat Hantar Arus pada 30o C =19 A

Kuat Hantar Arus Pada 40o C =16 A

Untuk kabel yang digunakan adalah kabel yang beredar dipasaran dengan

label standar SNI/SPLN-42. Sedangkan untuk kabel yang tidak memenuhi

standar digunakan kabel yang juga banyak dipasaran dengan harga yang lebih

murah. Sebagai perbandingan, pada selubung luar kedua kabel diatas tertera

tulisan SPLN-42 namun sebenarnya terdapat beberapa perbedaan :

1. Kabel dengan label SPLN-42/SNI yang sesuai standar dijual dengan harga

yang lebih mahal.

2. Material isolasi kabel yang sesuai standar jauh lebih kaku dibanding

kabel non standar.

3. Konduktor kabel yang sesuai standar punya ukuran yang lebih besar jika

dibandingkan kabel non standar.

3.1.2 Peralatan Pengujian

Peralatan yang digunakan untuk pengujian kabel NYM 2 x 1.5 mm2

adalah sebagai berikut

1. High Current Injector Test Set

2. Sumber tegangan AC 220 V

3. Amperemeter

4. Thermocouple

5. Stopwatch

6. Kabel – kabel penghubung dengan kapasitas 500 Amp

3.1.3 Rangkaian Pengujian

Pada Pengujian terdapat tiga buah kabel yang akan diuji, yaitu kabel yang

lurus, kabel yang ditekuk dan kabel yang tidak sesuai standar.


30


Pengujian ini dilakukan untuk mengukur kenaikan temperatur kabel apabila

dialiri arus diatas kemampuan hantar arus hingga pada akhirnya isolasi kabel

meleleh. Pengukuran temperatur dilakukan dengan menggunakan thermocouple.

Temperatur kabel di catat ketika sudah mencapai kondisi stabil

A T

High Current Injector

C

Gambar 3.2 Rangkaian Pengujian Kenaikan Temperatur

Gambar 3.3 Penampang Current Injector dan bagian - bagiannya

3.2 Pengujian ketahanan termal isolasi kabel NYM 2 x 1.5 mm2

Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai proses pengujian karakteristik

termal kabel yang dibagi menjadi dua tahap, yaitu:

1. Persiapan awal pengujian

2. Proses pengujian


31


3.2.1.Persiapan awal pengujian

Pengujian ini dilakukan dalam 2 bagian yaitu pengujian temperatur untuk

kabel yang sesuai standar dan pengujian untuk kabel yang tidak sesuai standar.

Sebelum melakukan pengujian, maka ada beberapa hal yang harus dikerjakan,

antara lain :

1. Mencatat temperatur ruangan .

2. Mengukur temperatur semua bagian dari kabel, baik itu konduktor

maupun isolasi.

3. Mencatat Kelembaban

4. Menyiapkan form untuk mencatat data pengujian.

3.2.2 Prosedur Pengujian

Apabila setiap langkah pada persiapan telah selesai dilaksanakan, maka

kabel telah siap untuk diuji temperaturnya.

3.2.2.1.Pengujian terhadap kabel yang sesuai standar

Apabila setiap langkah pada persiapan telah selesai dilaksanakan, maka

kabel telah siap untuk diuji kenaikan temperaturnya. Kabel yang diuji ada dua

jenis yaitu kabel yang lurus dan kabel yang ditekuk. Pengujian dilakukan dengan

mengalirkan arus kepada kabel hingga pada akhirnya isolasi kabel meleleh

Langkah- langkah yang dilakukan pada pengujian adalah sebagai berikut :

1. Menyiapkan semua peralatan.

2. Menyiapkan kabel yang akan diuji baik itu kabel yang lurus,maupun

kabel yang ditekuk.

3. Merangkai rangkaian percobaan seperti pada gambar 3.2.

4. Menyalakan sumber tegangan AC 220 V.

5. Menyalakan Current Injector (tombol main power diposisikan on)

dan tunggu beberapa detik agar current meter menunjukkan angka

nol Ampere.

6. Atur skala arus yang akan digunakan, jika akan menggunakan arus

pada range 0 sampai dengan 2 Ampere maka skala arus diatur pada

posisi 2 Ampere, begitu seterusnya sesuai dengan kebutuhan.


32


7. Tekan tombol JOG dan naikkan arus (raise current) perlahan – lahan

sampai yang diinginkan (variasi arus adalah 1 A, 3 A, dan 4 A).

8. Setelah itu, tekan tombol on pada daerah high current .

9. Jika berhasil maka timer akan menyala dan jika tidak berhasil tombol

trip akan menyala.

10. Jika trip maka turunkan arus melalui tombol raise current dan tekan

tombol reset, setelah itu, ulangi langkah nomer 7 sampai 9.

11. Setelah kabel dialiri arus selama 5 menit, pengujian dilanjutkan

dengan mengukur temperatur kabel, baik itu bagian konduktor

maupun bagian isolasi. Untuk tahapan ini besar arus yang diberikan

adalah 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15 dan 19 A.

12. Pada pengujian selanjutnya, kenaikan arus yang diberikan adalah

sebesar 5 Ampere. Pengujian dimulai dari Arus 25 Ampere.

Temperatur kabel diukur pada saat t=30s,t=150s,dant=300 s. Untuk

tiap nilai arus yang diberikan, kabel didinginkan terlebih dahulu

hingga kembali ke keadaan sebelum dialiri arus. Hal ini dilakukan

guna melihat laju kenaikan temperatur dari kabel.

13. Jika arus yang diberikan mencapai 45 A, pengujian dilanjutkan

dengan memberikan kenaikan arus sebesar 1 A. Temperatur dari

semua bagian kabel diukur, lalu dicatat pada arus berapa kabel mulai

mengeluarkan asap serta selang waktu yang dibutuhkan hingga

kabel mulai mengeluarkan asap

14. Naikkkan kembali arus, lalu dicatat pada arus berapa kabel mulai

meleleh. temperatur dari setiap bagian kabel tetap diukur.

15. Apabila percobaan sudah selesai, matikan current injector dan sumber

tegangan AC 220 V

3.2.2.2.Pengujian terhadap kabel yang tidak sesuai standar

Pada dasarnya pengujian untuk kabel yang tidak sesuai tidak jauh

berbeda dengan pengujian kabel yang sesuai standar. letak perbedaannya terletak

pada penentuan nilai arus dimana isolasi kabel mulai meleleh. Nilai arus awal

yng diberikan masih sebesar 1, 2, 3, 4, 5 ,10, 15 A, dan 19 A dilanjutkan dengan


33


kenaikan arus sebesar 5 Ampere. Seperti halnya pengujian untuk kabel yang

sesuai standar, untuk arus diatas 19 A, kabel terlebih dahulu harus didinginkan.

Namun untuk pengujian ini, kenaikan arus sebesar 1 A diberikan ketika

pengukuran sudah mencapai 22 A. Lalu dicatat pada Arus berapa isolasi kabel

mulai mengeluarkan asap dan meleleh. Keadaan konduktor juga dilihat apakah

masih utuh atau terputus.

Pada pengujian selanjutnya dilihat pengaruh lelehan dari isolasi kabel

yang terbakar terhadap lingkungan tempat kabel dipasang. Hal ini dilakukan

dengan cara menambahkan bahan yang mudah terbakar seperti kertas.


34


BAB 4

HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS

4.1 Data Pengujian temperatur Kabel yang Sesuai Standar

Pengujian dibagi menjadi tiga tahap.pada tahap pertama setelah dilakukan

pengukuran, nilai arus langsung diubah tanpa didinginkan terlebih dahulu.Pada

tahap kedua pengukuran temperatur dilakukan pada t=30 detik, t =150 detik,

hingga temperatur stabil. Setelah dilakukan pengukuran, kabel langsung

didinginkan. Pada tahap ke tiga sama seperti tahap kedua, namun kenaikan arus

yang diberikan lebih kecil, berkisar 1 hingga 2 Ampere.

4.1.1 Data Pengujian Kabel yang lurus

Dari pengujian yang dilakukan di laboratorium, diperoleh data seperti pada tabel

4.1.Perlu diperhatikan:

Ts= temperatur selubung

Tl =Temperatur lapisan pembungkus inti,

Ti1=Temperatur isolasi kabel 1,

Ti2= Temperatur isolasi kabel 2,

Tc1= Temperatur Konduktor kabel 1 dan

Tc2 =Temperatur konduktor kabel 2

dimana kabel 1 adalah label yang dialiri arus dan kabel 2 adalah kabel yang yang

tidak dialiri arus.

Tabel 4.1 Tabel pengukuran temperatur kabel lurus

Arus Waktu Temperatur(oC)

(A) (menit) Ts Tl Ti1 Ti2 Tc1 Tc2

0 5 28.3 28.2 27.9 27.8 27.4 27.4

1 5 28.2 28.2 27.6 27.7 27.5 27.3

2 5 28.4 28.3 28.9 28.9 28.8 28.6

3 5 28.3 28.2 28.2 28.1 28.2 28.2

4 5 28.1 28.0 28.2 28 28.2 28.2

5 5 31.5 29.8 29.5 29 29.1 29.2

10 5 30.2 31.4 31.1 31.2 33.2 30.7

15 5 32.8 33.8 33.8 33 35.5 34.4

19 5 35.6 37.9 39.0 36.5 44.7 37.3

34 Analisis karakteristik termal..., Arifianto, FT UI, 2008

35


Tabel 4.1 Tabel pengukuran temperatur kabel lurus(lanjutan)

19 5 35.6 37.9 39 36.5 44.7 37.3

20 5 37.5 40.8 42 38.6 47 39.1

25 0.2 32.2 33.1 35.7 29 39.9 31.4

0.5 35.9 44 40.6 32 44.2 36.8

5 43.6 48.2 49.7 48.1 57.3 44.1

30 0.2 33.2 35 38.7 31.1 42.7 32.1

0.5 40 44 48.4 36.3 51.3 40.2

5 51.5 50.8 60.4 51 66.2 52

35 0.2 35 36.1 39.4 31.6 48.5 32.8

0.5 43 47.9 57.3 39.9 63.9 43.4

5 58 65.7 73.2 60.2 84 68.9

40 0.2 35.9 40.4 45.1 33.2 51.7 32.7

0.5 52.2 55 64.6 44.5 73.7 47.8

5 70.8 83.9 95.5 73.5 107 76.8

45 0.2 37.8 48.3 52.2 33.1 60 35.1

0.5 55.6 63 77.7 45.1 81.3 54.4

5 84.4 97 116.2 78.5 126 87.5

46 15 90.6 100 120.6 92.2 135 96

47 15 96.4 110.1 136 95 150.8 101.1

48 15 102.6 126.4 152 99.7 162 107

50 15 109 136 167 113 180 114

52 15 129.1 144.4 184 117 192 122

54 15 140.8 159.5 199 122 204 133

55 15 157.2 165.6 meleleh 128 223 136.2

56 15 meleleh meleleh meleleh 134 262 150

Dari data kenaikan temperatur bagian-bagian kabel, diperoleh grafik

temperatur ketika kabel berada pada kondisi stabil seperti pada gambar 4.1.

Gambar 4.1 Grafik arus vs temperatur pada kabel yang lurus


36


Untuk nilai arus 1 hingga 5 ampere, nilai temperatur dari setiap bagian

kabel relatif konstan, berkisar 28-29 O C. Perubahan temperatur yang terjadi lebih

disebabkan karena pengaruh temperatur luar. Sedangkan arus yang dialirkan ke

konduktor tidak memberikan banyak pengaruh.

Untuk data selanjutnya temperatur kabel diukur pada waktu 30 detik, 150

detik, hingga pada akhirnya mencapai kondisi stabil pada waktu 300 detik.

Hubungan antara temperatur dan waktu yang menggambarkan keadaan transien

sampai setimbang dapat dinyatakan sebagai berikut:

1 t

t

mT T e (4.1)

Dimana:

T : kenaikan temperatur [oC]

mT : temperatur setimbang, .m TT q R

t : waktu [s]

t : termal time-constant

Dari Persamaan diatas, kenaikan temperatur berbanding lurus dengan

temperatur stabil. Semakin tinggi nilai temperatur stabil, maka kenaikan

temperatur yang dialami juga semakin besar. Pada data pengujian terlihat bahwa

temperatur stabil dari konduktor yang dialiri arus merupakan yang paling tinggi

sehingga kenaikan temperatur pada keadaan transien juga paling besar.

Pada pengujian ini, konduktor yang dialiri arus merupakan sumber

pemanasan utama pada kabel yang terjadi akibat rugi-rugi tembaga. Panas

tersebut akan dialirkan ke bahan isolasi dan ke permukaan kabel kemudian

dilepaskan ke lingkungan, sehingga timbul selisih temperatur dari konduktor ke

permukaan kabel akibat adanya resistansi termal. Pada kondisi transien,

perubahan temperatur yang paling besar terjadi pada konduktor, sedangkan yang

paling kecil adalah pada isolasi kabel yang tidak dialiri arus Demikian halnya

dengan temperatur pada saat kondisi stabil, kenaikan temperatur paling besar

tercatat pada konduktor yang di aliri arus, sedangkan yang paling kecil terdapat

pada isolasi kabel yang tidak dialiri arus . Kenaikan temperatur dari bagian kabel

dirumuskan sebagai berikut,


37


.tT R q ............................................. (4.2)

dimana ΔT adalah kenaikan temperatur q aliran panas rata-rata dan Rt adalah

resitansi termal. Dari Persamaan diatas terlihat bahwa semakin besar resistansi

termal maka kenaikan temperatur juga akan semakin besar. Karena resistansi

termal dari bahan isolasi lebih kecil dari pada bahan konduktor, maka kenaikan

temperaturnya juga lebih kecil. Sehingga dapat disimpulkan bahwa semakin jauh

dari konduktor kenaikan lebih kecil temperatur dari bagian kabel akan semakin

kecil karena terdapat resistansi termal antara bahan isolasi dan permukaan kabel

dengan konduktor yang merupakan sumber panas pada kabel.

Perhatikan grafik pada gambar 4.1 Terlihat bahwa pada kabel yang tidak

dialiri arus temperatur yang dicapai oleh bahan konduktor lebih tinggi dibanding

bahan isolasinya. Hal ini dikarenakan kalor jenis dari bahan konduktor lebih

rendah dari pada kalor jenis bahan polimer, sehingga temperaturnya lebih tinggi.

Pada tahap selanjutnya kenaikan arus yang diberikan sebesar 1 A, hal ini

dilakukan untuk menentukan nilai arus dimana kabel mulai mengeluarkan asap.

Setelah semua bagian kabel di ukur temperaturnya, kabel dibiarkan dialiri arus

selama 15 menit, dan dicatat waktu yang dibutuhkan hingga kabel mengeluarkan

asap. Kondisi dimana kabel mulai mengeluarkan asap di tunjukkan oleh gambar

4.2

Gambar 4.2 Kondisi kabel ketika dialiri arus sebesar 48 A

Asap yang ditimbulkan pada pengujian ini merupakan hasil pembakaran

yang tidak sempurna dari material isolasi. Reaksi pembakaran dari material PVC

dapat digambarkan pada gambar 4.3.


38


Gambar 4.3 reaksi pembakaran PVC

Dengan memperhatikan gambar 4.3, asap hasil pembakaran PVC

merupakan kombinasi dari gas CO2 dan HCl. Hal ini diindikasikan oleh

timbulnya bau disaat kabel mengeluarkan asap. Disamping itu hasil pembakaran

PVC juga menghasilkan air. Cairan yang tertinggal pada tempat pengujian

merupakan air hasil pembakaran PVC.

Dari gambar 4.2 terlihat bahwa bagian kabel yang terkelupas lebih cepat

berasap dibandingkan dengan bagian lainnya. Karena bagian yang terkelupas

terbuka terhadap lingkungan luar maka suplai oksigen yang diperoleh juga lebih

banyak dibandingkan bagian lainnya, sehingga bagian ini lebih mudah

mengalami proses pembakaran. Dari sini dapat diambil kesimpulan bahwa pada

suatu instalasi listrik, bagian yang cacat dan terkelupas merupakan bagian yang

rawan akan kebakaran.

Sedangkan isolasi kabel mulai berasap pada arus sebesar 48 A dalam

waktu 1057 detik(17 menit). Diatas 48 ampere kabel lebih cepat mengeluarkan

asap dan intensitas asap yang dikeluarkan juga bertambah Dari sini dapat

disimpulkan bahwa ketahanan panas bahan isolasi dipengaruhi oleh lama kabel

di aliri arus. Bahan isolasi dari kabel akan mengalami kerusakan jika dialiri arus

terus menerus dalam jangka waktu yang lama. Disamping itu besar arus yang

dialirkan pada kabel juga ikut memberikan pengaruh. Semakin besar arus yang

dialirkan maka kalor yang dialirkan dari konduktor kepada isolasi kabel akan

bertambah sehingga proses pembakaran bahan isolasi menjadi semakin cepat.

Dengan demikian kabel akan lebih cepat mengeluarkan asap.


39


Tabel 4.2 Waktu yang diperlukan kabel yang lurus untuk mengeluarkan asap

Dengan menaikkan nilai arus, isolasi akan mulai meleleh pada arus 56 A.

Berikut ini adalah gambar disaat kabel mulai meleleh.


Pada kondisi ini terdapat 3 bagian yang meleleh, yaitu isolasi kabel

yang dialiri arus, lapisan pembungkus inti dan selubung luar. Sedangkan isolasi

dari kabel yang tidak diliri arus tidak ikut meleleh. Hal ini terjadi karena besar

kalor yang diterima oleh bahan isolasi kabel yang tidak dialiri arus lebih rendah

jika dibandingkan dengan ketiga bagian lainnya.

Secara teoritis disebutkan bahwa distribusi temperatur sepanjang

konduktor yang lurus adalah seragam. Namun dari gambar 4.1 terlihat bahwa

proses pembakaran tidak berlangsung disepanjang kabel. Hal ini dikarenakan

resistansi konduktor yang tidak merata sepanjang kabel.

Gambar 4.5.Kondisi kabel ketika isolasinya meleleh

Resistansi konduktor dapat dirumuskan sebagai :

Arus (A) Waktu(detik)

48 1057

50 682

52 381

54 264

55 145

56 100


40


lR

A...................................................... (4.3)

Dimana R adalah resistansi konduktor, ρ adalah hambatan jenis, l adalah panjang

kabel dan A adalah luas penampang konduktor. Dari persamaan diatas, nilai

resistansi berbanding terbalik dengan luas penghantar dari konduktor.

Sedangkan panas yang dihasilkan oleh konduktor yang dialiri arus berbanding

lurus dengan resistansi konduktor. Apabila luas penampang berubah, maka

resistansi akan berubah, sehingga kalor yang dihasilkan konduktor juga ikut

berubah. Karena luas penampang dari konduktor tidak merata, maka distribusi

temperaturnya juga tidak merata, sehingga tidak semua bahan isolasi kabel

meleleh .

Perlu diperhatikan, pada arus 56 Ampere, isolasi kabel meleleh tapi tidak

sampai terbakar. Hal ini dikarenakan bahan isolasi dari kabel yang sesuai standar

merupakan bahan yang memiliki kualitas yang baik. Bahan isolasi yang

digunakan oleh kabel yang sesuai standar merupakan bahan yang mengandung

bahan penstabil didalamnya yang fungsinya adalah untuk mengurangi degradasi

termal yang timbul ketika kabel bekerja pada temperatur yang tinggi.

4 1.2.Data Pengujian Kabel yang ditekuk

Dari pengujian yang dilakukan di laboratorium, diperoleh data seperti

pada tabel 4.3

Tabel 4.3 Data pengujian kabel yang ditekuk

Arus Waktu Temperatur(oC)


0 5 29.1 28.5 28.7 29.1 28.7 29

1 5 28.3 28.5 29.1 28.5 28.4 28.4

2 5 28.4 28.5 28.9 28.7 28.8 28.8

3 5 29.9 28.9 30.5 29 29.3 29.9

4 5 29.1 29.9 29.5 29.5 28.8 28.6

5 5 29 29.2 29.6 28.8 29.6 28.9

10 5 30.4 32.1 31.9 31.9 32.7 31.2

15 5 34.4 35.9 35.4 32.7 37.7 34

19 5 36.4 40.9 41.7 35.8 44.3 36.4

20 5 38 42.2 42.2 34.9 45.6 39.1

25 0.2 31.9 35.3 38.1 31 40.5 31.3

0.5 38 44.2 46 38.5 47.2 39.3


41


Tabel 4.3 Data pengujian kabel yang ditekuk(lanjutan)

5 41.1 49.4 56 42 60.9 45

30 0.2 33.5 58.1 41.2 32.4 43.9 33.2

0.5 42.5 46.4 52 41.7 55.2 44

5 56.1 62 63.5 50 73.9 56

35 0.2 35.1 42.6 45.5 35 49 36.1

0.5 46.4 52.2 60 49.5 65.5 51

5 62.1 75 81.4 54.2 90.5 68

40 0.2 36.3 43.8 49.6 36.6 59.2 39.3

0.5 54.1 61.9 71.2 55 83.8 59.6

5 80 97 102 79 114 79

45 0.2 40.2 47.3 52.6 40.2 58.7 43.6

0.5 62.4 70.6 83.1 63.9 91.7 66.4

5 94 111.5 122.3 93.4 148.4 96.9

46 15 101.3 122.8 133.6 100.3 156 102.1

48 15 110.6 139 170 106 186 114

50 15 131 154.6 195 122 212 126

52 15 140 161.1 211 129 230 230

53 15 162.2 168.3 meleleh 135 260 141


Dari data yang ada pada tabel 4.3 peroleh grafik temperatur stabil dari

kabel yang ditekuk seperti pada gambar 4.5.

Gambar 4.6 Grafik arus vs temperatur pada kabel yang ditekuk


42


Dengan memperhatikan gambar 4.6, terlihat bahwa sama halnya dengan

kabel yang lurus temperatur untuk arus dari 1 hingga 5 ampere relatif konstan

berkisar 28-29 oC. Pada kondisi ini temperatur luar masih lebih dominan

Sedangkan arus yang dialirkan ke konduktor tidak memberikan banyak

pengaruh. Perubahan temperatur yang signifikan baru terlihat pada saat nilai arus

yang diberikan sebesar 10 Ampere.

Untuk data selanjutnya pengukuran temperatur dilakukan dengan

memberikan kenaikan arus sebesar 5 ampere dengan pengukuran temperatur yang

dilakukan pada t =30 s, t =150 s, dan t=150 s. Seperti halnya pada kabel yang

lurus, temperatur pada keadaan setimbang paling besar terukur pada konduktor

yang dialiri arus. Berdasarkan persamaan 4.1, temperatur pada keadaan transien

berbanding lurus dengan temperatur pada keadaan setimbang. Karena temperatur

setimbang dari konduktor yang dialiri arus merupakan yang paling tinggi, maka

temperatur transiennya juga paling besar.

Dari grafik pada gambar 4.6, terlihat bahwa perubahan temperatur yang

paling besar terjadi pada konduktor, sedangkan yang paling kecil adalah pada

isolasi kabel yang tidak dialiri arus. Disini Konduktor yang dialiri arus

merupakan sumber pemanasan utama pada kabel yang terjadi akibat rugi-rugi

tembaga. Panas tersebut akan dialirkan ke bahan isolasi dan ke permukaan kabel

kemudian dilepaskan ke lingkungan. Adanya selisih temperatur antara konduktor

dengan bagian kabel lainnya karena adanya perbedaan resistansi termal.

Berdasarkan persamaan 4.2, kenaikan temperatur dari bagian kabel berbanding

lurus dengan resistansi termal. Karena resistansi termal dari konduktor lebih

besar dari bahan isolasi, maka kenaikan temperaturnya juga paling tinggi jika

dibandingkan dengan bagian lainnya.

Pada arus 46 A, kabel yang ditekuk mulai berasap. Asap yang

ditimbulkan pada pengujian ini merupakan hasil pembakaran yang tidak

sempurna dari material isolasi[8].


43


Gambar 4.7 Kondisi kabel yang ditekuk ketika berasap.

Pada umumnya kabel ditekuk seperti pada gambar 4.7 dengan diameter

tekukan 2 cm dan sudut tekuk 45o. Sedangkan isolasi kabel yang ditekuk mulai

meleleh pada arus 54 A. Kondisi ketika kabel mulai meleleh dapat dilihat pada

gambar 4.7. Berdasarkan pengujian terdapat 3 bagian yang paling cepat meleleh,

yaitu bagian yang ditekuk, bagian yang diikat.dan bagian yang saling berhimpit .

Dari sini sini dapat disimpulkan bahwa dalam suatu instalasi listrik, ketiga

bagian tadi merupakan bagian yang rawan mengalami kebakaran.

Bagian yang ditekuk merupakan bagian yang mudah terbakar karena

temperaturnya paling tinggi jika dibandingkan dengan bagian lainnya. Selain itu,

penekukan kabel memberikan tekanan lebih terhadap bahan isolasi dari bagian

yang ditekuk sehingga proses pembakaran juga berlangsung lebih cepat.


Dari gambar 4.8 terlihat bahwa bagian yang kabel yang terkelupas lebih

mudah berasap jika dibandingkan dengan bagian lainnya. Karena bagian yang

terkelupas terbuka terhadap lingkungan luar, maka tak ada material lain yang

menyerap panas dari konduktor kecuali udara yang banyak mengandung oksigen,

sehingga bagian ini lebih mudah mengalami proses pembakaran.

Pada bagian yang diikat, proses pembakaran juga berlangsung cepat.

Bagian ini mengalami tekanan dari luar akibat adanya kawat yang mengikat


44


kabel. Karena adanya tekanan, reaksi pembakaran berlangsung lebih cepat

sehingga isolasi kabel lebih mudah meleleh. Hal ini dapat dilihat pada gambar

4.9.a. Terlihat bahwa bagian yang ditunjukkan oleh tanda panah mengalami

pembakaran sedangkan bagian yang lainnya tidak mengalami pembakaran.

Sedangkan bagian yang berhimpit dapat dilihat pada gambar 4.9 b. Pada

bagian ini jumlah kalor yang diterima oleh isolasi lebih besar karena adanya

tambahan kalor dari konduktor yang ada disebelahnya.

a.bagian yang diikat b.bagian yang berhimpit

Gambar 4.9 Bagian dari kabel yang mudah terbakar

Disamping itu tekanan yang diberikan oleh kawat yang mengikat juga ikut

mempercepat proses pembakaran.

Gambar 4.10 merupakan grafik perbandingan temperatur maksimum

antara kabel lurus dengan kabel yang ditekuk. Terlihat bahwa pada nilai arus

yang sama temperatur yang dicapai oleh kabel yang ditekuk lebih tinggi

dibandingkan dengan kabel yang lurus.

Gambar 4.10. Grafik perbandingan kabel yang ditekuk dengan kabel lurus

Meleleh 54 A

Meleleh 56 A


45


Hal ini sesuai dengan teori yang menyebutkan temperatur maksimum dari kabel

yang ditekuk lebih tinggi jika dibandingkan dengan kabel yang lurus.

Hasil pengujian menunjukkan kabel yang ditekuk mulai berasap pada arus

46 A dengan temperatur konduktor 156 oC serta meleleh pada arus 54 A dengan

temperatur konduktor 295 oC. Berbeda dengan kabel yang lurus yang mulai

berasap pada arus 48 A dan meleleh pada arus 56 A. Jika dibuat tabelnya maka

dapat dibandingkan kondisi kabel yang ditekuk dengan kabel lurus.

Tabel 4.4 Perbandingan kondisi kabel lurus dengan kabel yang ditekuk

Arus Tc kabel lurus Kondisi

kabel

Tc kabel yang ditekuk Kondisi

kabel

46

48

50

52

54

135

162

180

192

204

-

√

√

√

√

156

186

212

230

295

√

√

√

√

×

√ = Berasap × = Meleleh

Disamping itu, dari gambar 4.8 terlihat bahwa bagian yang ditekuk

mudah meleleh, sedangkan bagian yang tidak ditekuk tidak mengalami

kerusakan. Hal ini menunjukkan bahwa distribusi temperatur dari kabel yang

ditekuk tidak merata, dimana temperatur paling tinggi terukur pada bagian ujung

yang ditekuk. Karena pada nilai arus yang sama temperatur maksimum dari kabel

yang ditekuk lebih tinggi dari pada kabel yang lurus maka proses pembakarannya

juga berlangsung lebih cepat. Berikut ini adalah tabel waktu yang diperlukan

kabel yang ditekuk untuk mengeluarkan asap.

Tabel 4.5 Waktu yang diperlukan kabel yang ditekuk untuk mengeluarkan asap

Arus Waktu

46 1052

48 528

50 347

52 283

53 152

54 57

Jika dibandingkan dengan data tabel 4.2, maka pada nilai arus yang sama

kabel yang ditekuk lebih cepat mengeluarkan asap. Sebagai contoh diambil nilai


46


arus 50 A. Pada nilai arus ini kabel yang ditekuk berasap pada waktu 347 detik

(5.5 menit). Sedangkan untuk nilai arus yang sama kabel yang lurus

mengeluarkan asap pada waktu 682 detik (10.5 menit).

4.2. Data Pengujian temperatur Kabel yang tidak Sesuai Standar

Dari pengujian yang dilakukan, diperoleh data untuk kabel yang tidak

sesuai standar seperti pada tabel 4.5.

Tabel 4.6 Data pengujian kabel yang tidak memenuhi standar

Arus waktu Temperatur(oC)


1 5 28 28.2 29.6 29.4 28.7 28.3

2 5 28 28 28.6 28.4 29 29

3 5 28.5 28.7 29.1 29.8 29.4 28.9

4 5 29.3 29.8 29.9 29.8 30.4 30.3

5 5 30.0 31.2 31.0 30.2 32.1 31.2

10 5 37.4 39.7 41.0 38.0 43.9 38.2

15 5 52.0 59.0 61.1 52.2 65.3 52.4

19 5 51.9 71.0 77.4 65.6 88.3 67

20 5 70.4 78.0 86.5 70.0 96.6 71.5

22 15 78.1 91.3 108.5 76.0 118.4 77.5

23 15 82.3 101.3 128 86.9 135 88.3

24 15 86.5 112.4 132.9 91.1 143 95.4

26 15 98.6 130.6 149.1 108.1 164 110.5

28 15 105 141 175.8 119 202 120.3

30 15 122.5 152.5 meleleh 141 240 144.5

32 15 156.7 163.8 meleleh 163 276 166

Dari data diatas dapat dibuat grafik seperti pada gambar 4.11. Untuk arus

1 hingga 5 ampere temperatur kabel relatif konstan. Pada kondisi ini, pengaruh

temperatur luar masih lebih dominan. Kenaikan arus baru terjadi ketika nilai arus

diatas 10 A.

Sama seperti pengujian sebelumnya, konduktor pada kabel yang tidak

sesuai standar merupakan sumber kalor akibat adanya rugi-rugi tembaga. Panas

tersebut akan dialirkan ke bahan isolasi dan ke permukaan kabel kemudian

dilepaskan ke lingkungan, sehingga timbul selisih temperatur dari konduktor ke

permukaan kabel akibat adanya resistansi termal dimana resistansi termal paling

tinggi dimiliki oleh konduktor yang dialiri arus sehingga kenaikan temperaturnya

paling tinggi jika dibandingkan dengan bagian lainnya.


47

47


gambar 4.11 Grafik arus vs temperatur pada kabel yang tidak sesuai standar

Jika dibandingkan dengan kabel yang sesuai standar, pada nilai arus yang

sama, kabel yang tidak sesuai standar memiliki nilai temperatur yang lebih

tinggi. Hal ini dapat dilihat pada gambar 4.12.

Berdasarkan Persamaan 4.3, nilai resistansi dari konduktor berbanding

terbalik dengan luas penampangnya. Semakin kecil luas penampang maka

resistansi konduktor akan semakin besar. Penurunan luas penampang akan

menaikkan hambatan dari konduktor yang selanjutnya akan ikut menaikkan

temperatur. Pengukuran terhadap diameter konduktor menunjukkan bahwa

konduktor kabel yang yang sesuai standar memiliki diameter 1.38 mm

sedangkan kabel yang tidak sesuai standar memiliki diameter 0.8 mm. Karena

diameter konduktor kabel yang tidak sesuai standar lebih kecil dari pada kabel

yang sesuai standar, maka luas penampangnya menjadi lebih kecil, sehingga

pada nilai arus yang sama temperatur yang dicapai juga lebih tinggi.


48


Gambar 4.12 Perbandingan temperatur konduktor kabel standar dengan kabel non

standar

Pengujian yang dilakukan pada kabel yang tidak sesuai standar

menunjukkan bahwa bahan isolasi mulai berasap pada arus 24 A dengan suhu

konduktor 143 o

C serta meleleh pada arus 30 A dengan temperatur konduktor

276 oC. Sedangkan pada nilai arus 24 A hingga 30 A, kabel yang sesuai standar

belum mengalami kerusakan. Hal ini dapat dilihat pada tabel 4.6

Tabel 4.7 Perbandingan kondisi kabel standar dengan kabel non standar.

Arus Tc kabel non standar

(oC)

Kondisi

kabel

Tc kabel standar

(oC)

Kondisi

kabel

24

26

28

30

32

143

164

202

240

276

-

√

√

x

x

48,9

52,7

60,1

66,2

76,9

-

-

-

-

-

√ = Berasap × = Meleleh

Dari pengujian diperoleh data, isolasi kabel mulai berasap arus sebesar 24

A dalam selang waktu yang 776 detik Hal ini sangat berbeda dengan kabel

yang sesuai standar. Pada nilai arus 25 Ampere kabel yang sesuai standar belum

mengeluarkan asap. Diatas 24 ampere, proses pembakaran berlangsung lebih

cepat. Hal tersebut dapat dilihat pada tabel 4.7. Terlihat bahwa semakin tinggi

arus yang diberikan, makin cepat isolasi kabel terbakar.

Meleleh 30 A Meleleh 56 A


49


Tabel 4.8 Waktu yang diperlukan kabel non standar untuk mengeluarkan asap

Arus(A) Waktu (detik)

24 776

26 343

28 122

30 117

32 95

Untuk pengujian selanjutnya, panjang kabel sengaja dijadikan setengah

meter untuk melihat kondisi ketika isolasi dari kabel meleleh secara keseluruhan.

Setelah dilakukan pengujian, isolasi kabel meleleh pada nilai arus 32 A dengan

temperatur konduktor. Dari pengujian terlihat bahwa intensitas asap yang

dikeluarkan oleh kabel yang tidak sesuai standar jauh lebih tinggi jika

dibandingkan dengan kabel yang sesuai standar. Disamping itu air yang

dihasilkan dari proses pembakaran juga jauh lebih banyak. Perbandingan

intensitas asap kabel standar dengan kabel non standar dapat dilihat pada

gambar 4.13.

Bahan isolasi yang baik adalah bahan isolasi yang menggunakan bahan

penstabil sehingga tahan terhadap temperatur tinggi. Tingginya intensitas air

dan asap hasil pembakaran menunjukkan bahwa bahan isolasi dari kabel yang

tidak sesuai standar merupakan bahan isolasi yang menggunakan bahan penstabil

dalam jumlah yang sedikit sehingga lebih cepat mengalami pembakaran. Perlu

diketahui, penambahan bahan penstabil akan membuat isolasi kabel lebih kaku.

Hal inilah yang menyebabkan bahan isolasi sesuai standar lebih kaku jika

dibandingkan dengan bahan isolasi kabel yang tidak sesuai standar.

a.kabel sesuai standar b.kabel non standar

Gambar 4.13 Perbandingan kabel standar dengan kabel non standar


50


Dari gambar 4.14, terlihat bahwa lelehan dari kabel yang tidak sesuai standar

menempel pada kertas dan juga tempat pengujian. Hal ini sangat berbeda dengan

kabel yang sesuai standar, dimana isolasi yang meleleh pada akhirnya akan

hangus namun tidak ada lelehan isolasi yang menempel pada tempat pengujian.

Disinilah kelemahan dari kabel yang tidak sesuai standar. Ketika dialiri arus yang

sangat tinggi, isolasi kabel akan meleleh. Lelehan dari isolasi kabel akan jatuh

dan mengenai lingkungan sekitarnya. Hal ini tentunya berbahaya jika isolasi

kabel yang meleleh mengeluarkan api dan terjatuh pada bahan-bahan yang

mudah terbakar seperti kertas atau kain.

a.Pada kertas b.pada tempat pengujian

Gambar 4.14 Pengaruh lelehan isolasi kabel terhadap lingkungan sekitar

Setelah 10 menit, current injector menunjukkan nilai arus sama dengan

nol yang mengindikasikan konduktor dari kabel telah putus. Dalam.proses

pengujian, kawat juga mengalami pemuaian dan penyusutan pada saat terjadi

perubahan temperatur. Semakin besar suhu pada kawat maka akan semakin besar

pemuaian yang terjadi. Pemuaian akan terus terjadi sampai pada kondisi dimana

kawat tidak mungkin lagi untuk mengalami pemuaian. Sama halnya dengan

penyusutan pada kawat. Pada saat itu kondisi kawat sudah tidak memungkinkan

lagi untuk terjadi pemuaian, sehingga timbul tegangan akibat kompresi pada

kawat, yang disebut tegangan termal. Tegangan ini dapat menjadi sangat besar

sehinggga mampu menegangkan kawat melampaui batas elastiknya dan

mencapai titik putusnya.


51


KESIMPULAN

1. Pada nilai arus yang sama, kabel yang ditekuk memiliki temperatur

maksimum yang lebih tinggi dibandingkan dengan kabel yang lurus.

Distribusi temperatur disepanjang kabel yang ditekuk tidaklah merata,

dimana temperatur yang paling tinggi terukur pada bagian yang ditekuk.

2. Semakin tinggi arus yang diberikan, maka semakin cepat isolasi kabel

mengalami kerusakan. Kondisi dimana isolasi kabel mulai meleleh

berbeda-beda untuk tiap kabel. Untuk kabel yang lurus, isolasinya mulai

meleleh pada arus 56 A. Pada kabel yang ditekuk, isolasinya mulai

meleleh pada arus 54 A. Sedangkan untuk kabel yang tidak memenuhi

standar, isolasinya mulai meleleh pada arus 30 A.

3. Kabel yang tidak sesuai standar memiliki ketahanan panas yang lebih

rendah jika dibandingkan dengan kabel yang sesuai standar. Pada nilai

arus yang sama, temperatur yang dicapai oleh kabel non standar lebih

tinggi jika dibandingkan dengan kabel yang sesuai standar sehingga

isolasinya lebih mudah mengalami kerusakan.

4. Dalam suatu instalasi listrik, terdapat 4 bagian yang rawan terhadap

kebakaran, yaitu bagian yang diikat, bagai kabel yang berhimpit, bagian

yang.cacat.atau.terkelupas.serta.bagian.yang.ditekuk.

51


52


DAFTAR ACUAN

[1].Prof.Tata Surdia,Prof Shinroku Saito,Pengetahuan Bahan Teknik(Pradya

Paramita, Cetakan kedua, 1992).

[2] Farizandi, Dananto,” Analisis Karakteristik Penghantar Kabel Fleksibel

Dengan Penghantar Kabel Inti Tunggal NYM 2,5 mm2 Dan 4mm

2”

Skripsi, S1 Departemen Teknik Elektro FTUI, Depok, Juli 2004.

[3].Yafang Liu, Kazunari Morita, Toru Iwao, Masao Endo, and Tsuginori

Inaba, The Temperature Characteristics and Current Conducting Ability

of Horizontally Curved Conductors. IEEE transanction on power

delivery,Vol. 17,no 4,Oktober 2002.

[4].Yafang Liu, Masao Endo, Tsuginori Inaba, The distributions of

temperature an magnetic force on a curved conductor,” IEEE Power Eng.

Rev., vol. 19, pp. 51 52, July 1999.

[5].Bayliss, Colin, “Transmission and Distribution Electrical Engineering”,

Oxford, Butherworth-Heinemann, 1996.

[6].Thue,.Williamm,.ElectricalvPowerccablebEngineering,.MarcelfDekkerb

Inc, NewYork, 1999 .

[7].PLN, Kabel berisolasi Berselubung PVC tegangan pengenal 300/500V,

dipublikasikan tahun 1992 .

<http://pln-km.com/e-

standard/detail_search_result_spln2.php?id=SPLN%2042-2_1992>

[8] SVP Indutries, PVC and Fire, <www.svpindustries.com/docs/pvc-and-

fire.pdf>


http://pln-km.com/e-standard/detail_search_result_spln2.php?id=SPLN%2042-2_1992

http://pln-km.com/e-standard/detail_search_result_spln2.php?id=SPLN%2042-2_1992

www.svpindustries.com/docs/pvc-and-fire.pdf

www.svpindustries.com/docs/pvc-and-fire.pdf

53


LAMPIRAN

1.Data pengujian terhadap kabel yang lurus

Truang = 27,5oC

Kelembaban = 56 %

Waktu Temperatur(oC)


0 5 28.3 28.2 27.9 27.8 27.4 27.4

1 5 28.2 28.2 27.6 27.7 27.5 27.3

2 5 28.4 28.3 28.9 28.9 28.8 28.6

3 5 28.3 28.2 28.2 28.1 28.2 28.2

4 5 28.1 28.0 28.2 28 28.2 28.2

5 5 31.5 29.8 29.5 29 29.1 29.2

10 5 30.2 31.4 31.1 31.2 33.2 30.7

15 5 32.8 33.8 33.8 33 35.5 34.4

19 5 35.6 37.9 39.0 36.5 44.7 37.3

20 5 37.5 40.8 42.0 38.6 47 39.1

25 0.2 32.2 33.1 35.7 29 39.9 31.4

0.5 35.9 44 40.6 32 44.2 36.8

5 43.6 48.2 49.7 48.1 57.3 44.1

30 0.2 33.2 35 38.7 31.1 42.7 32.1

0.5 40 44 48.4 36.3 51.3 40.2

5 51.5 50.8 60.4 51 66.2 52

35 0.2 35 36.1 39.4 31.6 48.5 32.8

0.5 43 47.9 57.3 39.9 63.9 43.4

5 58 65.7 73.2 60.2 84 68.9

40 0.2 35.9 40.4 45.1 33.2 51.7 32.7

0.5 52.2 55 64.6 44.5 73.7 47.8

5 70.8 83.9 95.5 73.5 107 76.8

45 0.2 37.8 48.3 52.2 33.1 60 35.1

0.5 55.6 63 77.7 45.1 81.3 54.4

5 84.4 97 116.2 78.5 126 87.5

46 15 90.6 100 120.6 92.2 135 96

47 15 96.4 110.1 136 95.0 150.8 101.1

48 15 102.6 126.4 152 99.7 162 107

50 15 109 136 167 113 180 114

52 15 129.1 144.4 184 117 192 122

54 15 140.8 159.5 199 122 204 133

55 15 157.2 165.6 meleleh 128 223 136.2



54

54


2.Data pengujian terhadap kabel yang ditekuk

Arus Waktu Temperatur(

oC)


0 5 29.1 28.5 28.7 29.1 28.7 29

1 5 28.3 28.5 29.1 28.5 28.4 28.4

2 5 28.4 28.5 28.9 28.7 28.8 28.8

3 5 29.9 28.9 30.5 29 29.3 29.9

4 5 29.1 29.9 29.5 29.5 28.8 28.6

5 5 29 29.2 29.6 28.8 29.6 28.9

10 5 30.4 32.1 31.9 31.9 32.7 31.2

15 5 34.4 35.9 35.4 32.7 37.7 34

20 5 38 42.2 42.2 34.9 45.6 39.1

25 0.2 31.9 35.3 38.1 31 40.5 31.3

0.5 38 44.2 46 38.5 47.2 39.3

5 41.1 49.4 56 42 60.9 45

30 0.2 33.5 58.1 41.2 32.4 43.9 33.2

0.5 42.5 46.4 52 41.7 55.2 44

5 56.1 62 63.5 50 73.9 56

35 0.2 35.1 42.6 45.5 35 49 36.1

0.5 46.4 52.2 60 49.5 65.5 51

5 62.1 75 81.4 54.2 90.5 68

40 0.2 36.3 43.8 49.6 36.6 59.2 39.3

0.5 54.1 61.9 71.2 55 83.8 59.6

5 80 97 102 79 114 79

45 0.2 40.2 47.3 52.6 40.2 58.7 43.6

0.5 62.4 70.6 83.1 63.9 91.7 66.4

5 94 111.5 122.3 93.4 148.4 96.9

46 15 101.3 122.8 133.6 100.3 156 102.1

48 15 110.6 139 170 106 186 114

50 15 131 154.6 195 122 212 126

52 15 140 161.1 211 129 135 230

53 15 162.2 168.3 meleleh 135 260 141


Truang = 27,5oC

Kelembaban = 56 %


55

55


3.Data pengujian terhadap kabel yang tidak sesuai standar

Arus waktu Temperatur(

oC)


0 27.9 28.3 28.5 28 28.3 29

1 5 28 28.2 29.6 29.4 28.7 28.3

2 5 28 28 28.6 28.4 29 29

3 5 28.5 28.7 29.1 29.8 29.4 28.9

4 5 29.3 29.8 29.9 29.8 30.4 30.3

5 5 30 31.2 31 30.2 32.1 31.2

10 5 37.4 39.7 41 38 43.9 38.2

15 5 52 59 61.1 52.2 65.3 52.4

19 5 51.9 71 77.4 65.6 88.3 67

20 5 70.4 78 86.5 70 96.6 71.5

22 5 78.1 91.3 108.5 76 118.4 77.5

23 15 82.3 101.3 128 86.9 135 88.3

24 15 86.5 112.4 132.9 91.1 143 95.4

26 15 98.6 130.6 149.1 108.1 164 110.5

28 15 105 141 175.8 119 202 120.3

30 15 122.5 152.5 meleleh 141 240 144.5

32 15 156.7 163.8 meleleh 163 276 166

Truang = 27,5oC

Kelembaban = 56 %

4.Pengaruh arus terhadap waktu yang dibutuhkan kabel mengeluarkan

...asap

a.Kabel yang sesuai standar

Kabel lurus


48 1057

50 682

52 381

54 264

55 145

56 100


56

56


Kabel yang ditekuk


46 1052

48 528

50 347

52 283

53 152

54 57

b.Kabel yang tidak sesuai standar

Arus(A) Waktu(detik)

24 776

26 343

28 122

30 117

32 95


UNIVERSITAS INDONESIA ANALISIS KARAKTERISTIK TERMAL...

Documents

Transcript of UNIVERSITAS INDONESIA ANALISIS KARAKTERISTIK TERMAL...