BAB ITEORI DASAR LISTRIK

1Joni Hariyanto

2

ENERGI

Joni Hariyanto

3

ENERGI

Suhu Udara / Suhu Alat Listrik(Panas/ Dingin)

Mekanik (Gerak, getar, Putar)

Cahaya/ Sinar/ Lampu

Suara/ Bunyi

Kombinasi/ Gabungandari keempattersebut di atas.

Mudah dan cepat disalurkandari danpadajarak yang berjauhan

Mudah didistribusikan untuk area yang luas

Mudah diubah ke dalambentukenergi lain

Bersih (ramah lingkungan)

KONVERSI

KEUNGGULAN

Joni Hariyanto

4

Arus listrik (Menurut Teori Lorenz 1853 – 1928)1. Suatu benda terdiri dari molekul-molekul & molekul terdiri dari atom-atom.2. Atom diurai menjadi inti atom, bermuatan listrik positip & disekeliling proton

tersebut bergerak satu atau lebih elektron-elektron yang bermuatan listrik negatip.

3. Elektron berpindah (meloncat) dari atom yang satu ke atom yang lain, sedangkan intinya tetap.

4. Perpindahan elektron tersebut, disebut arus listrik, mengalir dari negatip ke positip

Joni Hariyanto

5

Secara sederhana listrik dapat digambarkan :1. Seperti zat air yang tidak dapat diraba, ditimbang maupun dipadatkan.2. Mudah bergerak leluasa pada penghantar dan tidak leluasa bergerak

pada isolator.3. Listrik yang bergerak pada penghantar, disebut “arus atau aliran” dan

diberi tanda I dengan satuan Amper.

Timbulnya Arus Listrik :1. Arus listrik timbul karena adanya “perbedaan tekanan” antara dua titik

(dua tempat) dalam penghantar.2. Perbedaan tekanan ini menyebabkan “terjadinya tegangan” dan

selanjutnya mengalirkan arus listrik.3. Jadi listrik hanya dapat mengalir jika “antara dua titik terdapat

tegangan listrik atau terdapat perbedaan tekanan”.

Joni Hariyanto

6

Penghantar yang dialiri listrik :1. Pada penghantar yang dialiri listrik tiap detik, disebut kekuatan arus

listrik atau kuat arus, dengan satuan Coulomb.2. Jika dalam kawat penghantar tiap detik mengalir sebanyak listrik satu

Coulomb, maka disebut bahwa kekuatan arus listrik tersebut 1 Ampere.3. Jadi 1 Ampere = 1 Coulomb/ detik,atau 1 Coulomb = 1 Ampere/ detik.

Untuk menghitung besarnya arus dipergunakan rumus :

I = Qt

Ampere atau atauQ = I .t coulomb t = QI

detik

Dimana : I = kekuatan arus dalam Ampere.

Q = banyaknya listrik yang mengalir dalam Coulomb.

t = waktu dalam detik.

Joni Hariyanto

7

Pengertian Tahanan Listrik :

1. Sebagaimana air yang mengalir pada suatu pipa, maka listrik yang mengalir pada kawat penghantar juga mengalami “ hambatan atau tahanan “.

2. Tahanan listrik kawat penghantar ditentukan oleh beberapa hal, yaitu : Luas penampang kawat/ penghantar, panjang kawat dan jenis kawat.

3. Tahanan listrik diberi tanda R dengan satuan Ohm dan dihitung dengan rumus :

R = q

Ohm (Ω)ℓ x ρ

Dimana : R = Tahanan dalam Ohm

ℓ = Panjang kawat/ penghantar dalam meter.

ρ = Tahanan jenis kawat / penghantar.

q = Penampang kawat dalam mm2

Joni Hariyanto

8

Tahanan jenis :

1. Tahanan jenis ialah tahanan yang diberikan oleh 1 m bahan (jenis apa saja) dengan penampang 1 mm2. Misal tahanan jenis tembaga 0,0175, berarti kawat tembaga dengan panjang 1 m dan penampang 1mm2 memberikan tahanan listrik sebesar 0,0175 Ohm.

2. Dengan rumus dan pengertian di atas, maka besarnya tahanan akan bertambah besar jika : kawat lebih panjang, penampang lebih kecil dan tahanan jenis lebih besar. Sebaliknya tahanan menjadi lebih kecil jika : kawat lebih pendek, penampang lebih besar dan tahanan jenis lebih kecil.

Joni Hariyanto

9

Seperti telah dijelaskan di muka bahwa banyaknya arus listrik yang mengalir pada kawat penghantar, tergantung dari besar atau kecilnya tegangan antara dua titik (tempat) dalam penghantar tersebut (lihat gambar 1.)

I A B I

Gambar 1 : Arus Listrik

Makin besar tegangan antara A dan B , maka makin besar arus yang mengalir dari A ke B, sebaliknya jika tegangan antara A dan B makin

kecil, maka arus yang mengalir menjadi lebih kecil. Besar kecilnya arus yang mengalir tergantung pada besar kecilnya garis tengah (diameter) kawat dan jenis kawat penghantar. Timbulnya perbedaan tegangan disebabkan oleh tahanan yang diberikan oleh kawat penghantar. Besar tegangan diukur dengan satuan Volt dan diberi tanda E.

Joni Hariyanto

10

Arus listrik akan mengalir pada kawat penghantar yang dihubungkan pada dua kutub sumber arus yang mempunyai perbedaan tegangan. Hukum Ohm menetapkan hubungan antara arus ( I ) dengan tegangan ( E ) dengan rumus :

R = EI

Ohm atau atauE = I .R Volt I = E

RAmpere

Dimana : R = Tahanan dalam Ohm

E = Tegangan dalam Volt.

I = Arus dalam Ampere

Joni Hariyanto

11

Dari pengertian dan rumus di atas maka kita ketahui bahwa besarnya tegangan tergantung dari besarnya tahanan dan arus yang mengalir pada kawat penghantar. Jika besarnya tegangan 1 Volt, arus yang mengalir 1 Ampere, maka besarnya tahanan = 1 Ohm.

Untuk mengetahui hubungan antara Arus, Tahanan dan Tegangan dan jenis alat ukurnya, dapat dilihat pada gambar 2.

A

V

Ω

Gambar 2 : Hubungan antara Arus, Tegangan & Tahanan

Alat ukur yang dipakai untuk mengukur arus listrik disebut Ampere Meter, sedangkan alat ukur untuk mengukur tahanan listrik disebut Ohm Meter dan untuk mengukur tegangan listrik dipakai alat ukur Volt Meter.

Joni Hariyanto

12

Suatu tahanan dapat dihubungkan (dirangkaikan) menjadi 3 macam, yaitu hubungan seri (deret), hubungan paralel (sejajar) dan hubungan seri paralel (campuran).

Tahanan hubung seri (deret) adalah hubungan dari beberapa tahanan yang dihubungkan berturut-turut atau berderet, sehingga tidak ada arus yang dicabangkan (lihat gambar 3).

Gambar 3. : Tahanan hubung deret

Joni Hariyanto

13

Pada hubungan seri ini besarnya arus yang mengalir pada tiap-tiap tahanan, sama besarnya.

Besarnya tegangan antara titik A dan D adalah

Etotal = E1 + E2 + E3.

Dalam tiap tahanan berlaku Hukum Ohm :

E1 = I x R1 ; E2 = I x R2 dan E3 = I x R3

Sehingga :

E1 + E2 + E3 = I x R1 + I x R2 + I x R3

E total = I ( R1 + R2 + R3 ) atau E total = I x Rtotal

Joni Hariyanto

14

Tahanan hubung paralel (sejajar) adalah beberapa tahanan yang dihubungkan sejajar satu sama lainnya, sehingga hanya mempunyai dua titik hubung yang sama dan terjadi pencabangan arus (lihat gambar 4).

Untuk menghitung besarnya tahanan total adalah :

Gambar 4 : Tahanan hubung paralel (sejajar)

Joni Hariyanto

15

Pada rangkaian yang tahanannya dihubungkan paralel, besarnya arus yang mengalir pada tiap-tiap cabang tergantung dari jenis tahanan dan besar kecilnya tahanan tiap-tiap cabang. Besarnya tegangan antara titik A dan B adalah :

atau

sehingga

It = RT . EABIt It

ItJoni Hariyanto

16

Tahanan hubung seri-paralel (campuran) adalah tahanan yang terdiri dari dari beberapa buah dihubungkan paralel, digabung dengan tahanan

yang terhubung seri (lihat gambar 5), atau dua kelompok tahanan yang dihubungkan paralel selanjutnya dihubungkan seri (liha gambar 6).

1 1 1 1

1

1

1 1 2 3

1

1 2

1 2 3

2 3

1 2 3

3

1 2 3

1

1 2 2 3 3 1

1 2 3

11 2 3

1 2 2 3 3 1

1 4

R R R R

R

R R

R R R

R R

R R R

R R

R R R

R

R R R R R R

R R R

RR R R

R R R R R RR R R

t

t

t

t

total t

.

. .

.

. .

.

. .. . .

. .. .

. . .

Untuk menghitung besarnya R total adalah :

Gambar 5 :Tahanan hubung seri – paralel (campuran)

Joni Hariyanto

17

Gambar 6 :Tahanan hubung seri – paralel (campuran)

1 1 1

1 1 1

1 1 21

1 2

1 2

2 3 42

3 4

3 4

1 2

R R RR

R R

R R

R R RR

R R

R RR R R

tt

tt

total t t

+

.

.

Untuk menghitung besarnya R total adalah :

Joni Hariyanto

18

Hukum Kirchoff 1 :Jumlah arus yang menuju titik simpul = jumlah arus yang meninggalkan titik simpul atau pada titik simpul, arus

masuk = arus keluar.

Gambar 7 : Hukum Kirchoff 1

I1 + I3 = I2 + I4 + I5

Keterangan : A adalah titik simpul (tempat pertemuan)

I1 I2

I3

I4

I5 A

Joni Hariyanto

19

Gambar 8 : Hukum Kirchoff 2

Hukum Kirchoff 2 : Pada rangkaian listrik yang

tertutup, jumlah aljabar gaya gerak listrik (ggl) sama dengan jumlah aljabar dari hasil perkalian arus cabang dengan tahanan cabang.

Jumlah aljabar dari E = Jumlah aljabar R x I

Dalam sel (cell) atau akumulator (aki), secara kimia dibangkitkan tegangan listrik di antara kedua kutubnya.

Tegangan listrik ini dinamakan gaya gerak listrik, atau E = gaya gerak listrik (ggl). Sedangkan R . I adalah jatuh tegangan pada tahanan (resistor) dengan resistensi R yang dilalui arus dengan kuat arus I.

E1 R1

+ - I

+ - - +

E3 E4 R2

E2-+

Joni Hariyanto

20

Usaha Listrik :Jika tegangan listrik (E) sebesar 110 Volt, mengeluarkan arus (I)

sebesar 5 Ampere selama (t) 2 detik, maka instalasi listrik tersebut mengeluarkan usaha, yang besarnya :

A listrik = E x I x t = 110 Volt x 5 Ampere x 2 detik = 1.100 Volt Ampere detik

A = E x I x t Joule

Daya listrik :Yang dimaksud daya listrik ialah usaha listrik tiap detik. Daya listrik diberi tanda P, dengan rumus :

1 Volt Ampere detik, disebut 1 Joule

P = E x I Joule / detik.

1 Joule / detik disebut juga 1 att atau 1 Joule = Watt detik

Jadi : P = E x I Watt.

Joni Hariyanto

21

Tahanan jenis atau resistivitas () adalah tahanan suatu bahan yang besarnya tergantung pada bahan dan suhu.

Re ( )sistensi kawat Rq

Ohm

dimana : ℓ = panjang konduktor dalam meter.q = luas penampang dalam mm2

= tahanan jenis (resistivitas) dari bahan kawat (m)

Jika ℓ dalam meter, q dalam mm2 dan R dalam Ohm, maka satuan dari adalah :

mm2m

Joni Hariyanto

22

Kemampuan penghantar dalam menghantarkan arus, disebut daya hantar arus (konduktansi). Penghantar yang mempunyai tahanan kecil, mudah dialiri arus listrik atau kemampuan penghantar arus semakin besar (mempunyai daya hantar arus yang besar).

Satuan untuk daya hantar adalah : Siemens, diberi tanda G, dulu Mho (kebalikan Ohm) disingkat ( ) atau kebalikan dari Ohm () .

Dari pengertian di atas, maka daya hantar arus merupakan kebalikan dari tahanan dan ditulis dengan rumus :

GR

1

Sedangkan daya hantar jenis (konduktivitas) suatu bahan, adalah kebalikan dari tahanan jenisnya. Simbol dari daya hantar jenis adalah g

dan satuannya m/ohm-mm2, dengan rumus :

g 1

m . mm2

Joni Hariyanto

23

Jika tahanan jenis tembaga = 0,0175 ohm mm2/m, maka daya hantar jenisnya =

Dari semua pengertian di atas, maka dapat kita turunkan rumus :

Dimana : R = tahanan dalam satuan Ohm.q = Luas penampang dalam mm2.ℓ = panjang penghantar dalam m. = tahanan jenis dalam Ohm mm2/m.

1

0 017557 2

,/ m Ohm mm

R = q

Ohm (Ω)ℓ x ρ

Joni Hariyanto

BAB IIBAB IISISTEM TENAGA LISTRIKSISTEM TENAGA LISTRIK

Joni HariyantoJoni Hariyanto

INDUSTRI

BISNIS

SISTEM PEMBANGKIT

GARDUSTEP-UP

SISTEM TRANSMISI SISTEM DISTRIBUSI

GARDUSTEP DOWN

RUMAH

SOSIAL/PUBLIK

PLTAPLTDPLTPPLTGPLTUPLTGU

KONSUMEN

TRAFOSTEP DOWN

Joni HariyantoJoni Hariyanto

Definisi umum :

1. Pembangkitan adalah sesuatu yang membangkitkan, atau alat untuk membangkitkan sesuatu.

2. Pembangkit tenaga listrik, adalah alat (peralatan)/ komponen untuk membangkitkan tenaga listrik, dengan cara merubah tenaga mekanik menjadi tenaga listrik.

3. Istilah lain pembangkit tenaga listrik, adalah pusat tenaga listrik.

Definisi khusus/ spesifik :

1. Suatu sub sistem dari sistem tenaga listrik, yang terdiri dari instalasi elektrikal, mekanikal, bangunan-bangunan sipil, bangunan/ fasilitas pelengkap dan bangunan/ komponen bantu lainnya.

2. Berfungsi untuk membangkitkan energi listrik, dengan cara merubah potensi (energi) mekanik menjadi energi listrik.

Joni HariyantoJoni Hariyanto