8/3/2019 Praktikum Tegangan Tinggi MURHY
1/14
Praktikum Tegangan Tinggi I
PERCOBAAN
HOMOGENITAS MEDAN LISTRIK
I. TUJUAN PERCOBAAN
1. Menpelajari pengaruh medan yang tidak homogen pada tegangan
tembus dari berbagai elektroda.
2. Menpelajari karakteristik tembus elektroda jarum-plat (piringan) dengan
perbedaan purrises.
II. TEORI DASAR
Seperti pada pengujian tegangan tinggi AC (bolak-balik), tegangang
tembus (breakdawn) pada gas adalah dipengaruhi oleh type bentuk tegangan,
bentuk medan listrik dan kondisi gas itu sendiri (udara dalam hal ini
dipengaruhi oleh temperatur dan tekanan).
Percobaan ini menunjukkan bahwa polaritas regangan berperan juga
pada tegangan breakdawn. Terjadinya tegangan tembus (breakdawn) udaradengan elektroda yang berbeda tergantung pada macam elektroda, permukaan
elektroda, jarak antara elektroda dan bentuk medannya.
Yang disebut dengan medan adalah suatu daerah (ranah) ruang hampa
atau medium (padat, cair, gas) yang mana didalamnya menyatakan kejadian
keadaan keadaan fisik. Daerah merupakan suatu medan bila daerah ini
disangkutkan dengan suatu pernyataan dari energi.
Homogenitas Medan Listrik 1
8/3/2019 Praktikum Tegangan Tinggi MURHY
2/14
Praktikum Tegangan Tinggi I
2800
1500
850
500 1400
660 1440
High voltagetranformator100KV, 5kVA
DC PartImpuls Part
Medan Elektrostatik
Medan elektrostatik adalah medan listrik yang tidak berubah terhadap waktu.
Medan ini terjadi bila ada muatan listrik yang tidak berpindah. Misalkan, dengan
sesuatu cara muatan QI kita letakkan di suatu titik dalam ruang. Dan didalam
ruang hanya muatan QI yang ada. Maka pada setiap muatan akan selalu ada gaya
Gambar 1.1. Perpindahan muatan dalam medan listrik
yang bekerja dimanapun muatan ini diletakkan. Jadi pada setiap titik dalam
ruang tersebut ada gaya yang bekerja pada suatu muatan listrik. Dan sebagai
ukuran medan, digunakan besaran kuat medan yang didefinisikan sebagai besarnya
gaya yang dialami oleh suatu titik pada satu satuan yang ditempatkan pada titik
Homogenitas Medan Listrik 2
8/3/2019 Praktikum Tegangan Tinggi MURHY
3/14
Praktikum Tegangan Tinggi I
tersebut. Bila ada suata muatan maka pada muatan itu akan timbul garis-garis
gaya.
Medan Sederhana
Medan sederhana adalah medan yang dibentuk oleh struktur geometri yang
tertentu sehingga penyelesaiannya dengan mudah dapat dihitung dengan model
matematika yang telah ada. Umumnya, bentuk ruang dari medan sederhana ini
adalah segi empat, silinder dan bola. Pada medan sederhana analisis dilakukan
dengan besar medan yang tetap. Contoh medan sederhana ini adalah muatan titik,
muatan garis, kondensator plat, silinder koaksial konsentris dan bola konsentris.
Berikut ini akan diuraikan contoh beberapa medan listrik sederhana.1. Kondensor Plat
Gambar berikut adalah dua plat sejajar dengan jarak I dan luas permukaan A
dengan tebal plat d, yang dianggap sangat tipis
Gambar 1.2 . Kondensator plat
Pada kondensator plat ini, luas permukaan plat jauh besar daripada jarak antar plat,
sehingga efek pinggir dapat diabaikan. Asumsi ini akan memberikan medan yang
Homogenitas Medan Listrik 3
8/3/2019 Praktikum Tegangan Tinggi MURHY
4/14
Praktikum Tegangan Tinggi I
homogen dan besarnya tetap. Bila kedua plat diberi tegangan V1 dan V2 berturut
turut pada plat atas dan bawah, maka muatan listrik hanya terdapat pada
bagian permukaan plat disebelah dalam saja. Jadi kuat medannya konstan.
Diasumsikan, medium adalah homogen diantara dua plat, sehingga D = . E
2. Silinder Konsentris
Silinder konsentris terdiri dari dua silinder dengan sumbu yang sama. Jari-jari
silinder berturut-turut adalah r1 dan r2 dan panjang silinder adalah 1, seperti
gambar
Gambar 1. 3. Silinder konsentris
Bola Konsentris
Sama halnya dengan silinder konsentris, maka bola konsentris terdiri dari dua bola
yang mempunyai titik pusat yang sama. Jari-jari bola dalam adalah r1 dan jari-jari
bola luar adalah r2. Kuat medan diantara kedua bola itu adalah :
III. GAMBAR RANGKAIAN PENGUJIAN
Homogenitas Medan Listrik 4
8/3/2019 Praktikum Tegangan Tinggi MURHY
5/14
Praktikum Tegangan Tinggi I
(a) (b) (c)
220 V
100 kV
TSM
F
F
FR6
R7
TH
SB
RSM
D
EW
RM
RD
CSS1ES
D
RPSRP
RP
RPS
CK
RSS RSSRSS
RSL 1 RSL 2RSL 2
CST
ZG
Gam
bar 1. 4. Alat pengujian dan Rangkaian Pengujian, (a) elektroda bola-bola dengan jarum,(b)elektroda jarum dengan bola-bola, (c) elektroda bola dengan bola
III. ALAT DAN BAHAN
1. Elektroda bola
Homogenitas Medan Listrik 5
VV
V
8/3/2019 Praktikum Tegangan Tinggi MURHY
6/14
Praktikum Tegangan Tinggi I
2. Elektroda jarum
3. Seperangkat alat pembaangkit tegangan tinggi DC.
V. PROSEDUR PERCOBAAN
1. Menyiapkan semua peralatan yang dipergunakan.
2. Memasang elektroda sesuai percobaan dengan mengatur jarak antara
elektroda tersebut, yaitu 2, 4, 6, 7 dan 8 mm, dimana :
a. elektroda bola-bola dengan jarum yang ditanahkan
b. elektroda jarum dengan bola-bola yang ditanahkan
c. elektroda bola dengan bola yang ditanahkan
3. Mengukur tegangan breakdawn (tembus) untuk jarak yang berbeda dengan
setiap jarak pengukuran dilakukan 3 kali.
4. Menganalisa semua hasil percobaan di atas dan menggambarkan grafik
antara tegangan tembus dengan jarak berbeda-beda untuk setiap elektroda.
VI. DATA HASIL PERCOBAAN
Tanggal Praktikum : 07 Juni 2011
Pukul : 09.30
Homogenitas Medan Listrik 6
8/3/2019 Praktikum Tegangan Tinggi MURHY
7/14
Praktikum Tegangan Tinggi I
Tempat : Lab. Tegangan Tinggi.
a. Percobaan Medan Tak HomogenTabel 1. Data hasil percobaan pada elektroda bola dengan jarum
No
Jarak
Elektroda
(mm)
Spare
Gap
(mm)
Veff(kV) Vimpuls (kV)Simbol
Elektroda
Bola-Jarum
Veff
(kV)
Veff
Rata-Rata
(kV)
Vimpuls
(kV)
Vimpuls
Rata-Rata
(kV)
1 2 3
2
2
2
2
367,5
367,5
367,5
367,5
2 4 6
4
4
4
4
588
588
588
588
3 6 9
6
6
6
6
514,5
514,5
514,5
514,5
4 7 11
6
6
6
6
5880
6615
5880
6125
5 8 12
8
8
6
7,33
8085
8820
6615
7840
Keterangan: P = 955 mBar.
T = 33C.
Tabel 2. Data hasil percobaan pada elektroda Jarum dengan bola
NoJarak
Elektroda(mm)
SpareGap
(mm)
Veff(kV) Vimpuls (kV)Simbol
ElektrodaJarum-Bola
Veff(kV)
VeffRata-Rata
(kV)
Vimpuls(kV)
VimpulsRata-Rata
(kV)
1 2 544
4
444104410
3675
4165
Homogenitas Medan Listrik 7
8/3/2019 Praktikum Tegangan Tinggi MURHY
8/14
Praktikum Tegangan Tinggi I
2 4 765
6
5,6766155880
5880
6125
3 6 9777
7808558803675
5880
4 7 11888
8441058804410
4900
5 8 12999
9441066158820
6615
b. Percobaan Medan Homogen
Tabel 3. Data hasil percobaan pada elektroda bola dengan bola(homogen)
NoJarak
Elektroda(mm)
SpareGap
(mm)
Veff(kV) Vimpuls (kV)Simbol
ElektrodaBola-bola
Veff(kV)
VeffRata-Rata
(kV)
Vimpuls(kV)
VimpulsRata-Rata
(kV)
1 2 5444
4441051455880
5145
2 4 7 666
6 102901102510290
10535
3 6 9878
7,67191102058019110
19600
4 7 11988
8,33235202425524255
24010
5 8 121099
9,33205802131519110
20335
VII. ANALISA DATA
1. Elektroda Bola-bola dengan Plat
Dengan menggunakan data no.1 pada table 1, sebagai contoh perhitungan,
diperoleh :
Dik : Tekanan,P = 95,5kPa = 995 mBar
Temperature,T = 33 0C
Homogenitas Medan Listrik 8
8/3/2019 Praktikum Tegangan Tinggi MURHY
9/14
Praktikum Tegangan Tinggi I
effV
= 5,33 kV
Dit : a. Tegangan maks,Vm = ?
b. Tegangan tembus,Vb = ?
c. FC = .?
Peny :
a.
kVVV effm 53,72.33,52. ===
b.
20273
2731013.
+
+=
T
PVV
mb
293
33273
995
1013.53,7
+=
= 7,91 kV
c.
673,091,7
33,5===
b
eff
V
VFC
Dengan menggunakan cara yang sama seperti diatas, maka dapat pula
dicari untuk data yang lain dan dapat dilihat pada tabel 4.
2. Elektroda Plat dengan Bola-bola
Dengan menggunakan data no.1 pada table 2, sebagai contoh perhitungan,
diperoleh :
Dik : Tekanan,P = 95,5kPa = 995 mBar
Temperature,T = 33 0C
effV
= 5,3 kV
Homogenitas Medan Listrik 9
8/3/2019 Praktikum Tegangan Tinggi MURHY
10/14
Praktikum Tegangan Tinggi I
Dit : a. Tegangan maks,Vm = ?
b. Tegangan tembus,Vb = ?
c. FC = .?
Peny :
a.
kVVV effm 53,72.33,52. ===
b.
20273
2731013.
+
+=
T
PVV
mb
293
33273
995
1013.53,7
+=
= 7,91 kV
c.
673,091,7
33,5===
b
eff
V
VFC
Dengan menggunakan cara yang sama seperti diatas, maka dapat pula
dicari untuk data yang lain dan dapat dilihat pada tabel 5.
3. Elektroda Plat-Plat
Dengan menggunakan data no.1 pada table 3, sebagai contoh perhitungan,
diperoleh :
Dik : Tekanan,P = 95,5kPa = 995 mBar
Temperature,T = 33 0C
effV
= 6,6 kV
Dit : a. Tegangan maks,Vm = ?
Homogenitas Medan Listrik 10
8/3/2019 Praktikum Tegangan Tinggi MURHY
11/14
8/3/2019 Praktikum Tegangan Tinggi MURHY
12/14
8/3/2019 Praktikum Tegangan Tinggi MURHY
13/14
Praktikum Tegangan Tinggi I
Gambar 7. Karakteristik tegangan tembus pada elektroda Bola-Bola.
Homogenitas Medan Listrik 13
8/3/2019 Praktikum Tegangan Tinggi MURHY
14/14
Praktikum Tegangan Tinggi I
IX. KESIMPULAN
1. Dari hasil percobaan yang telah dilakukan diperoleh grafik karakteristik
yang meningkat pada percobaan elektroda bola dengan plat, semakin tinggi
jauh jarak (s) antara kedua elektroda, maka tegangan tembus yang
dihasilkan juga akan semakin tinggi atau besar, besarnya tegangan tembus
yang dihasilkan dikarenakan semakin jauh jarak antara elektroda maka
dibutuhkan medan listrik yang besar untuk mendorong electron agar terlepas
dari ikatannya sehingga terjadilah tegangan tembus (break down).
2. Sedangkan dari hasil percobaan yang kedua yaitu percobaan elektroda plat
dengan bola-bola, diperoleh data yang hampir serupa dengan elektroda
sebelumnya, dimana semakin tinggi atau jauh jarak elektroda makategangan tembus yang dihasilkan juga akan semakin tinggi atau besar,
karena semakin jauh jarak antara elektroda, maka medan listrik semakin
besar untuk menghasilkan tegangan tembus.
3. Sedangkan dari hasil percobaan yang ketiga diperoleh sama seperti
percobaan sebelumnya, jadi ketiga percobaan menunjukkan nilai yang linear
dan berbanding lurus.
Homogenitas Medan Listrik 14