MCB sebagai Proteksi dan Pembatas Daya Listrik

Pengaman tipe MCB

MCB (Miniature Circuit Breaker) adalah komponen dalam instalasi listrik rumah yang mempunyai peran sangat penting. Komponen ini berfungsi sebagai sistem proteksi dalam instalasi listrik bila terjadi beban lebih dan hubung singkat arus listrik (short circuit atau korsleting). Kegagalan fungsi dari MCB ini berpotensi menimbulkan hal-hal yang tidak diinginkan seperti timbulnya percikan api karena hubung singkat yang akhirnya bisa menimbulkan kebakaran.

Dalam artikel kami sebelumnya, “Mengenal Peralatan Instalasi Listrik Rumah” ada dijelaskan secara singkat fungsi MCB ini dan lokasi dimana MCB ini terpasang.

Pada instalasi listrik rumah, MCB terpasang di kWh meter listrik PLN dan juga di MCBBox. Jadi sebenarnya kita “kenal baik” dengan komponen ini, setidaknya tahulah bentuk dan dimana lokasinya. Tentunya karena setiap terjadi listrik di rumah “anjlok” disebabkan kelebihan pemakaian daya listrik atau korsleting, maka yang pasti dicari untuk menyalakan listrik PLN adalah MCB yang ada di kWh meter atau MCB Box.

Artikel ini akan membahas mengenai MCB ini secara lebih dalam dan lengkap. Sedikit teori dan beberapa istilah teknis kami munculkan sebagai pendukung penjelasan, dan semoga masih bisa dimengerti dengan mudah.

Fungsi MCB

Simbol MCB & Toggle Switch

Bila kita perhatikan secara lebih detail, pada bagian depan MCB akan  ada gambar simbol seperti gambar disamping ini. Simbol tersebut merupakan simbol yang umum dipakai dalam gambar listrik sebagai legenda yang menjelaskan fungsi dari peralatan listrik tersebut.

Sedangkan angka 1 dan 2 menunjukkan nomor terminal pada MCB sebagai tempat koneksi kabel listrik. Pada angka 1 atau bagian atas umumnya disambungkan dengan kabel incoming dan pada angka 2 atau bagian bawah disambungkan dengan kabel outgoing.

Gambar disebelah kanan merupakan MCB dengan toggle switch berwarna biru. Simbol “I” putih menunjukkan bahwa MCB dalam posisi “ON” dan simbol “O” menunjukkan posisi “OFF”.

Dari simbol tersebut, terlihat MCB mempunyai tiga macam fungsi yaitu :

1. Pemutus Arus (simbol “x” dengan garis miring ke kiri) .

MCB ini mempunyai fungsi sebagai pemutus arus listrik ke arah beban. Dan fasilitas pemutus arus ini bisa dilakukan dengan cara manual ataupun otomatis.

Cara manual adalah dengan merubah toggle switch yang ada didepan MCB (biasanya berwarna biru atau hitam) dari posisi “ON” ke posisi “OFF” dan bagian mekanis dalam MCB akan memutus arus listrik. Hal ini dilakukan bila kita ingin mematikan sumber listrik di rumah karena adanya keperluan perbaikan instalasi listrik rumah. Istilah yang biasa dipakai adalah MCB Switch Off.

Sedangkan MCB akan otomatis “OFF” bila dideteksi terjadi arus lebih, disebabkan karena beban pemakaian listrik yang lebih, atau terjadi gangguan hubung singkat, oleh bagian didalam MCB dan memerintahkan MCB untuk “OFF” agar aliran listrik terputus. Istilah yang biasa dipakai adalah MCB Trip.

Bagian-bagian di dalam MCB tersebut akan dijelaskan pada poin 2 dan 3 berikut.

2. Proteksi Beban Lebih (overload) (simbol seperti kotak dengan sisi terbuka di kiri)

Fungsi ini akan bekerja bila MCB mendeteksi arus listrik yang melebihi rating-nya. Misalnya, suatu MCB mempunyai rating arus listrik 6A tetapi arus listrik aktual yang mengalir melalui MCB tersebut ternyata 7A, maka MCB akan trip dengan delay waktu yang cukup lama sejak MCB ini mendeteksi arus lebih tersebut.

Bagian di dalam MCB yang menjalankan tugas ini adalah sebuah strip bimetal. Arus listrik yang melewatibimetal ini akan membuat bagian ini menjadi panas dan memuai atau mungkin melengkung. Semakin besar arus listrik maka bimetal akan semakin panas dan memuai dimana pada akhirnya akan memerintahkanswitch mekanis MCB memutus arus listrik dan toggle switch akan pindah ke posisi “OFF”.

Lamanya waktu pemutusan arus ini tergantung dari besarnya arus listrik. Semakin besar tentu akan semakin cepat. Fungsi strip bimetal ini disebut dengan Thermal Trip. Saat arus listriknya sudah putus, maka bimetalakan mendingin dan kembali normal. MCB bisa kembali mengalirkan arus listrik dengan mengembalikan ke posisi “ON”.

3. Proteksi Hubung Singkat (Short Circuit) (simbol lengkungan)

Fungsi proteksi ini akan bekerja bila terjadi korsleting atau hubung singkat arus listrik. Terjadinya korsletingakan menimbulkan arus listrik yang sangat besar dan mengalir dalam sistem instalasi listrik rumah.

Bagian MCB yang mendeteksi adalah bagian magnetic trip yang berupa solenoid (bentuknya seperticoil/lilitan), dimana besarnya arus listrik yang mengalir akan menimbulkan gaya tarik magnet di solenoidyang menarik switch pemutus aliran listrik. Sistem kerjanya cepat, karena bertujuan menghindari kerusakan pada peralatan listrik. Bayangkan bila bagian ini gagal bekerja.

Bagian bimetal strip sebenarnya juga merasakan arus hubung singkat ini, hanya saja reaksinya lambat sehingga kalah cepat dari solenoid ini.

Bila MCB trip karena overload seperti pada poin 2, maka kita cukup mengurangi pemakaian listrik dengan memutuskan sebagian beban peralatan listrik. Setelah itu MCB bisa kita “ON” kan kembali. Tetapi perlu kita beri waktu sekitar 1 atau 2 menit untuk bimetal kembali normal lebih dahulu.

Sedangkan bila MCB trip karena korsleting, maka jangan langsung “ON” kan MCB, tetapi pastikan dulu bagian dari instalasi listrik rumah yang bermasalah sudah dilepaskan dari sistem kelistrikan. Biasanya pada peralatan listrik atau bagian listrik tersebut ada tanda-tanda seperti percikan bunga api listrik, bau gosong atau bunyi letupan saat terjadi hubung singkat. Jadi bedanya MCB trip karena overload atau hubung singkat bisa dilihat secara mudahnya dari sini.

Oke…kalau anda bingung membayangkan bagian-bagian dalam MCB tersebut seperti apa, yuk kita lihat-lihat bagian MCB tersebut pada bagian berikut.

Bagian-bagian MCB

Gambar Bagian-bagian MCB

Dari situs Wikipedia, kita dapatkan gambar yang menjelaskan bagian-bagian dalam MCB ini. Gambar ini bersifat umum dan belum tentu sama persis dengan MCB yang umum dipakai di PLN atau perumahan. Jadi hanya kita ambil sebagai contoh saja.

Bagian dalam MCB sebenarnya lebih dominan bersifat mekanis dengan fungsi switch mekanis dan kontak penghubung/pemutus arus listrik.

Penjelasannya dari nomor-nomor dalam gambar adalah sebagai berikut :

1. Actuator Lever atau toggle switch, digunakan sebagai Switch On-Off dari MCB. Juga menunjukkan status dari MCB, apakah ON atau OFF.
2. Switch mekanis yang membuat kontak arus listrik bekerja.
3. Kontak arus listrik sebagai penyambung dan pemutus arus listrik.
4. Terminal tempat koneksi kabel listrik dengan MCB.
5. Bimetal, yang berfungsi sebagai thermal trip
6. Baut untuk kalibrasi yang memungkinkan pabrikan untuk mengatur secara presisi arus trip dari MCB setelah pabrikasi (MCB yang dijual dipasaran tidak memiliki fasilitas ini, karena tujuannya bukan untuk umum)
7. Solenoid. Coil atau lilitan yang berfungsi sebagai magnetic trip dan bekerja bila terjadi hubung singkat arus listrik.
8. Pemadam busur api jika terjadi percikan api saat terjadi pemutusan atau pengaliran kembali arus listrik.

Jika anda mengalami masalah dengan fungsi MCB, cukup beresiko jika kita perbaiki sendiri dengan berbekal pengetahuan mengenai bagian-bagian dalamnya melalui gambar diatas. Karena ini berhubungan dengan fungsi proteksi arus listrik yang sangat penting. Jadi sebaiknya sih ganti MCB-nya dengan yang baru.

Cukup bermanfaat memang melihat-lihat bagian-bagian dalam MCB ini. Nice to know saja.

Oke dech kawan pembaca…sampai disini dulu bagian pertama dari artikel mengenai MCB ini. Bagian selanjutnya dari MCB ini akan semakin menarik dan aplikatif. Dan semoga bagian pertama ini bisa bermanfaat bagi kita semua

1 Phase Vs 3 Phase

TEORI DASAR LISTRIK

TEORI DASAR LISTRIK

1.      Pengantar

Assalamualaikum.

Tulisan ini sengaja disusun bagi siapa saja yang mau membaca dan mempelajarinya.

Dengan membaca tulisan ini kami berharap semoga pembaca mendapat pengetahuan yang bermanfaat. 

Terimakasih.

Wassalamualaikum.

2.      Standar Kompetensi

        

         Memahami dan mampu menyelenggarakan dasar – dasar tehnik Listrik. 

BAB I

PENGERTIAN - PENGERTIAN

         Kompetensi Dasar

         Memahami Pengertian – pengertian yang berkaitan dengan Dasar Tehnik Listrik

         Indikator Hasil Belajar

1.        Menjabarkan Pengertian Arus Listrik.

2.        Menjabarkan Pengertian Kuat Arus Listrik.

3.        Menjabarkan Pengertian Rapat Arus.

4.        Menjabarkan Pengertian Potensial atau tegangan. 

Pengertian – Pengertian yang Berkaitan dengan dasar tehnik Listrik

1.      Arus Listrik adalah mengalirkan electron secara terus menerus dan             berkesinambungan pada konduktor akibat perbedaan jumlah electron pada         beberapa lokasi yang jumlah elektronnya tidak sama, satuan arus listrik adalah      Ampere (A).

2.      Kuat Arus Listrik adalah arus yang tergantung pada banyak sedikitnya electron bebas yang pindah melewati suatu penampang lewat dalam satuan detik.

3.      Rapat Arus adalah besarnya arus listrik tiap – tiap mm2 luas penampang kawat.

4.      Potensial atau tegangan adalah Fenomena berpindahnya arus listrik akibat          lokasi yang berbeda potensialnya (Voltage)

BAB II

TEORI DASAR LISTRIK

         Kompetensi Dasar

         Memahami Teori – Teori Dasar Listrik

         Indikator Hasil Belajar

1.        Menjelaskan Arus Listrik

2.        Menjelaskan Kuat Arus Listrik

3.        Menjelaskan Rapat Arus

4.        Menjelaskan Tahanan dan Daya Hantar.

5.        Menjelaskan Potensial atau tegangan

6.        Menjelaskan Rangkaian Listrik.

  

I.          Arus Listrik

         Energi listrik secara umum dapat dibangkitkan dari generator, sinar matahari atau larutan kimia tertentu. Energi listrik dari generator dapat digerakkan dari angin, air, ….. Sedang energi listrik dari sinar matahari menggunakan perantara solar sell yang merubah intensitas cahaya matahari menjadi arus listrik. Demikian juga sel – sel skunder yang ada dalam accumulator (ACCU) basah dengan larutan kimia di dalamnya yang dapat menyimpan energi listrik.

         Arus listrik bergerak dari terminal positif ( + ) ke terminal negatif ( - ), sedangkan aliran listrik dalam kawat logam terdiri dari aliran elektron yang bergerak dari terminal negatif ( - ) ke terminal positif ( + ), arah arus listrik dianggap berlawanan dengan arah gerakan electron.

Gambar 1. Arah arus listrik dan arah gerakan elektron

“ 1 ampere arus adalah mengalirnya electron sebanyak 628 . 10¹⁶  atau sama dengan 1 coulumb per detik melewati statu penampang conductor “

Persamaan Arus Listrik :

I = Q / t  ( ampere )

Dimana :

I  = besarnya arus listrik yang mengalir (ampere)

Q = besarnya muatan listrik, (coulumb)

T = waktu, (detik / sec)

2.      Kuat Arus Listrik

Adalah arus yang tergantung pada banyak sedikitnya electron bebas yang pindah melewati suatu penampang kawat dalam satuan detik.

Definisi Ampere adalah satuan kuat arus listrik yang dapat memisahkan 1,118 miligram perak dari nitrat perak murni dalam satu detik.

Rumus – rumus untuk menghitung banyaknya muatan listrik, kuat arus dan waktu sebagai berikut :

Q  =  I . t  . . . . . . .  (1)

I   = Q / t . . . . . . .  (2)

T  = Q / I . . . . . . .  (3)

Dimana kuat arus listrik biasa juga disebut dengan arus listrik.

“muatan listrik memiliki muatan positip dan muatan negatif. Muatan positip dibawa oleh proton, dan muatan negatif dibawa oleh elektro. Satuan muatan ”coulomb (C)”, muatan proton +1,6 x 10-19C, sedangkan muatan elektron -1,6x 10-19C. Muatan yang bertanda sama saling tolak menolak, muatan bertanda berbeda saling tarik menarik”

3.      Rapat Arus

Adalah besarnya  arus listrik tiap – tiap mm² luas penampang kawat.

Gambar 2. Kerapatan arus listrik

Arus listrik mengalir dalam kawat penhantar sacara merata menurut luas penampangnya. Arus listrik  12 Ampere mengalir dalam kawat penampang 4 mm² , maka kerapatan arusnya adalah 3 A/mm² , ketika penampang penghantar mengecil 1,5 mm² , maka kerapatan arusnya adalah 8 A/mm^2.

Kerapatan arus berpengaruh pada kenaikan temperature, suhu penghantar dipertahankan sekitar 300^oC, dimana kemampuan hantar arus kabel sudah ditetapkan dalam table Kemampuan Hantar Arus ( KHA ).

Tabel 1 . Kemampuan hantar arus (KHA)

Berdasarkan table KHA kabel pada table di atas, kabel berpenampang 4 mm² , 2 inti kabel memiliki 30 A, memiliki kerapatan arus 8,5 A/mm² . Kerapatan arus berbanding terbalik dengan penampang penghantar, semakin besar penampang penghantar kerapatan arusnya mengecil.

Rumus – rumus di bawah ini dapat menghitung besarnya rapat arus, kuat arus dan penampang kawat.

J  =  I / A

I  =  J . A   ;    A = I / J

Dimana :

J = Rapat arus (A/mm²)

I = Kuat arus (Amp)

A = Luas penampang kawat (mm²)

4.      Tahanan Dan Daya Hantar

Penghantar dari bahan metal mudah mengalirkan arus listrik, tembaga dan aluminium memiliki daya hantar listrik yang tinggi. Bahan terdiri dari kumpulan atom, setiap atom terdiri dari proton dan electron. Aliran arus listrik merupakan aliran electron. Electron bebas yang mengalir ini mendapat hambatan saat melewati atom sebelahnya. Akibatnya terjadi gesekan electron dengan atom dan ini menyebabkan penghantar panas. Tahanan penghantar memiliki sifat menghambat yang terjadi pada setiap bahan.

Tahanan didefinikan sebagai berikut :

“ 1 ohm adalah tahanan satu kolom air raksa panjangnya 1063 mm dengan penampang 1 mm² pada temperatur 0^oC “

Daya hantar dapat didefinisikan :

“ kemampuan penghantar arus atau daya arus sedangkan penyekat atau isolasi adalh suatu bahan yang mempunyai tahanan yang besar sekali sehingga tidak mempunyai daya hantar atau daya hantarnya kecil yang berarti sangat sulit dialiri arus lsitrik “

Rumus untuk menghitung besarnya tahanan listrik terhadap daya hantar arus :

R = 1 / G  ( ohm ) atau  G = 1 / R ( mho )

Gambar 3.  Resistansi Konduktor

Tahanan penghantar besarnya berbanding terbalik terhadap luas penampangnya dan juga besarnya tahanan konduktor sesuai hukum ohm.

“ bila suatu penghantar dengan panjang L, dan diameter penampang q serta tahanan jenis ρ (rho), maka tahanan penghantar tersebut adalah  R = ρ . L / q “

dimana :

R = tahanan kawat  (Ω/ ohm)

L = panjang kawat (m/ meter)

Ρ = tahanan jenis kawat (Ωmm²/meter)

q = penampang kawat (mm²)

Faktor – faktor yang mempengaruhi nilai resistant atau tahanan, kerena tahanan suatu jenis material sangat tergantung pada :

-           Panjang penghatar

-           Luas penampang konduktor

-           Jenis konduktor

-           Temperatur

5.      Potensial Atau Tegangan

Potensial listrik adalah fenomena berpindahnya arus listrik akibat lokasi yang berbeda potensialnya, dari hal ini tersebut kita mengetahui adanya perbedaan potensial listrik yang sering disebut “ perbedaan potensial “ dengan satuan Volt (voltage).

“ satu volt adalah beda potensial antara dua titik saat melakukan usaha satu joule untuk memindahkan muatan listrik satu coulomb “

Formula beda potensial atau tegangan adalah :

V = W / Q  (volt)

Dimana :

V = beda potensial atau tegangan (volt)

W = usaha, (Newton Meter atau Joule)

Q = muatan listrik (coulumb)

6.      Rangkaian Listrik

Pada suatu rangkaian listrik akan mengalir arus apabila dipenuhi syarat – syarat sebagai berikut :

-           adanya sumber tegangan

-           adanya alat penghubung (penghantar)

-           adanya beban

Gambar 4. Rangkaian Listrik

Pada kondisi sakelar S terbuka maka arus tidak akan mengalir melalui beban. Apabila sakelar S ditutup maka akan mengalir arus ke beban R dan jarum ampere meter akan bergerak yang menunjukan adanya arus listrik.

Suatu sumber energi (energi listrik) yang ada tidak akan ada arus yang mengalir apabila tidak ada yang menghubungkan (penghantar) dan beban yang akan menggunakan energi tersebut. Dari gambar 4 dijelaskan bahwa arus akan mengalir bila suatu sumber tegangan dimana kutub – kutubnya dihubungkan ke beban dengan suatu penghantar, sehingga arus listrik akan mengalir dari satu kutub ke kutub lainnya.

a.      Cara Memasang Alat Ukur.

Pemasangan alat ukur volt meter maupun ampere meter tidak boleh sembarangnya, hal ini bisa berakibat fatal pada jaringan atau device (peralatan eletronika) maupun alat ukur itu sendiri. Dapat dilihat pada gambar 4 dimana alat ukur AVO meter dipasang secara parallel untuk mengetahui berapa besar tegangan yang ada, sedangkan alat ukur ampere meter harus dipasang secara seri karena untuk mengetahui arus yang mengalir pada penghatar (tahanan dalam ampere meter harus sekecil mungkin) dan ke beban.

b.      Hukum OHM

Pada suatu rangkaian tertutup, besarnya arus I berubah sebanding dengan tegangan V dan berbanding terbalik dengan beban tahanan R, atau dapat dinyatakan dengan rumus :

V  =  I . R

Dimana :

V  = tegangan, (volt)

I   = arus listrik, (ampere)

R  = tahanan atau reristansi, (ohm)

Dari persamaan di atas yang mana bila tegangan konstan (tetap), maka besarnya arus yang ada akan berbanding terbalik dengan hambatan yang ada. Semakin besar hambatannya semakin kecil arus yang mengalir.

Sebagai contoh beban listrik yang digunakan oleh pelangan PLN yang paling kecil daya yang disalurkan ke pelangan adalah 450 Watt dengan pembatas arus 2 ampere, dimana tegangan yang didistribusikan adalah 220 V ac. Bagaimana daya / beban 450 watt dapat diasumsikan dengan pembatas arus 2 Ampere (MCB atau fuse ). Hubungan hukum ohm dengan daya dapat dilihat dari persamaan di bawah ini :

P  =  V . I

Dimana   V = I . R

Sehingga :

P  =  (I . R) . I   atau  P = I² . R

P = daya (watt)

V = Tegangan (volt)

I  = arus (ampere)

R = hambatan (ohm)

Jadi bila sebuah rumah memiliki daya 450 Watt, maka arus yang mengalir adalah maksimum sebesar 2 Ampere. Bagaimana tengangan 220 Vac dengan arus 2 ampere menghasilkan daya 450 watt ? padahal sesuai persamaan di atas bahwa  P = V . I , sehingga 220 V . 2 A adalah 440 watt. Dijelaskan pada bahasan selanjutnya.

c.      Hukum KIRCHOFF

Pada hukum Kirchoff pertama ini adalah pada setiap rangkaian jumlah aljabar dari arus-arus yang bertemu pada satu titik pertemuan adalah nol ( jumlah I = 0 ). Dapat dijelaskan bahwa besar arus yang masuk pada suatu titik pertemuan sama dengan jumlah arus yang keluar dari titik pertemuantersebut.

Gambar 5 : Rangkian jalur arus masuk dan keluar

Dari rangkaian di atas dapat dituliskan persamaan sebagai berikut :

I₁ + I₄  = I₂ + I₃ + I₅

BAB III

SUMBER DAYA LISTRIK

         Kompetensi Dasar

         Memahami Sumber Daya Listrik

         Indikator Hasil Belajar

1.        Menjelaskan Asal energi

2.        Menjelaskan Daya Listrik

3.        Menjelaskan Satuan Pada Listrik Bolak – Balik (AC)

1.      Asal Energi

Energi dapat dihasilkan dari alam dan buatan. Energi yang berasal dari alam diantara PLTU, PLTA, PLTG, PLTAt, sedang yang berasal dari buatan diantara PLTD, Genset dan batery.

2.      Daya Listrik

Dari pembahasan di atas telah diuraikan sedikit tentang daya listrik yang mana dinotasikan dengan lambang P dengan satuan Watt. Daya listrik yang ada pada setiap beban secara umum dipengaruhi oleh sumber tengangan, beban / hambatan dan arus yang mengalir. Daya listrik pada buku ini yaitu daya pada arus listrik bolak – balik (ac). Sedangkan daya pada rangkaian DC (searah) adalah ideal seperti bahasan di atas yaitu Daya = tegangan dikalikan arus pada beban.

Satuan daya yang terpasang pada konsumen / pelangan adalah VA   (volt – ampere), itu merupakan daya yang terpasang atau daya pengenal. Jadi jika konsumen berlangganan daya sebesar 450 watt dengan tegangan 220 volt maka arus sebesar 2 ampere. (biasa dipasang sebuah MCB 2 ampere).

Dalam rangkaian listrik bolak – balik (alternating current) ada tiga jenis daya yaitu :

a.      daya semu yaitu . . . . . . dengan (S, VA, Volt ampere)

b.    daya aktif yaitu . . . . . . . dengan (P, W, watt)

c.      daya reaktif yaitu . . . . . . dengan (Q, VAR, volt ampere reaktif)

Untuk rangkaian listrik bolak – balik (AC), bentuk tegangan dan arusnya adalah sinusoida (gelombang sinus) dimana setiap saat baik tegangan ataupun arus akan berubah – ubah. Dari amplitudo maksimum, nol, minimum dan kembali lagi ke amplitudo maksimum. Sehingga besarnya daya setiap saat tidak sama. Daya ini merupakan daya rata-rata di ukur dengan satuan watt, daya tersebut membentuk energi aktif persatuan waktu dan dapat di ukur dengan kwh meter serta merupakan daya nyata / daya aktif (daya sebenarnya) yang digunakan oleh beban untuk melakukan tugas/usaha tertentu.

Sedangkan daya semu dinyatakan dengan satuan Volt – ampere (VA) menyatakan kapasitas peralatan listrik, seperti yang tertera pada peralatan generator, transformator dan KWh meter rumah kita sendiri.

Pada suatu instalasi listrik khususnya instalasi pabrik / industri juga terdapat beban tertentu seperti motor listrik yang memerlukan bentuk lain dari daya yaitu daya reaktif (VAR) untuk membuat medan magnet atau dengan kata lain daya reaktif adalah daya yang terpakai sebagai energi pembangkit flux magnetik sehingga timbul magnetisasi dan daya ini dikembalikan ke sistem karena efek induksi elektromagnetik itu sendiri, sehingga daya ini sebenarnya merupakan beban pada suatu sistem tenaga listrik.

Selain ketiga daya tersebut diatas pada rangkaian listrik bolak-balik terdapat factor daya atau factor kerja yaitu perbandingan antara daya aktif (watt) dengan daya semu (VA), atau cosinus sudut antara daya aktif dengan daya semu (daya total). Daya reaktif yang tinggi akan meningkatkan sudut ini dan sebagai hasilnya factor daya akan menjadi lebih rendah. Faktor daya menggambarkan sudut phasa antara daya aktif dan daya semu. Faktor daya selalu lebih kecil atau sama dengan satu. Semakin kecil nilai factor daya akan Sangat merugikan pengguna energi listrik karena arus beban akan lebih besar dari yang digunakan sebenarnya. Perbaikan faktor daya dapat dilakukan dengan menggunakan kapasitor.

Secara teoritis, jika semua daya yang dipasok oleh perusahaan listrik (PLN) memiliki nilai factor daya satu, maka daya aktif (watt) yang ditransfer setara dengan kapasitas daya terpasang (VA).

Contoh kasus penggunaan kapasitor pada instalasi jeringan lsitrik pada pelangan guna mengurangi factor daya yang relatif kecil. Jika daya tersambung pada pelanggan 450 watt dengan tegangan 220 Vac, anggap factor daya dirumah pelanggan 0,6 maka arus verja yang dibutuhkan untuk dapat menggunakan semua daya terpasang hádala 450/220/0,6 = 3,4 A. Atau bila PLN sudah membatasi instalasi listrik pelanggan dengan MCB 2 A, dengan factor daya 0,6 berarti pelanggan hanya dapat menggunakan beban maksimum  220 x 0,6 x 2 = 264  watt. Dengan menggunakan kapasitor factor daya dapat ditingkatkan ingá 0,9 maka dengan pembatas MCB (mini circuit breaked) 2 A pelanggan dapat menggunakan daya maksimum sebesar 220 x 0,9 x 2 = 396 watt.

A.       SATUAN PADA LISTRIK BOLAK  - BALIK (AC)

Telah dibahas di atas tentang daya – daya yang ada pada rangkaian listrik baik arus listrik searah terutama pada rangkaian lsitrik bolak – balik. Besaran – besaran (satuan) yang biasa digunakan dalam rangkaian listrik adalah tegangan memiliki satuan voltage (volt), arus listrik (ampere) dan beban / hambatan (ohm). Namum pada rangkaian listrik bolak – balik selain ketiga satuan tersebut ada beberapa besaran yang perlu diperhatikan yaitu :

a.      Tahanan induktif atau disingkat X_L dengan satuan ohm

b.      Tahanan kapasitif atau disingkat X_C dengan satuan ohm

c.      Tahanan semu atau disingkat Z (impedansi sendiri) dengan satuan ohm

d.      Cosinus (faktor usaha) tanpa satuan. Memiliki nilai antara 0 – 1.

Beban atau tahanan pada arus bolak – balik pada dasarnya ada 3 macam beban yaitu beban / tahanan (pada arus searah), beban yang bersifat induktif dan beban yang bersifat kapasitif. Beban murni / tahanan yang mengakibatkan arus dan tegangan sefasa dan tidak dipengaruhi oleh frekuensi, sedangkan beban induktif dan kapasitif besar harganya sangat dipengaruhi oleh besar kecilnya frekuensi (sinusoida). Tahanan yang bersifat kapasitif diakibatkan adanya komponen kapasitor / kondensator memiliki satuan farad (F). Tahanan yang bersifat induktif diakibatkan adanya komponen induktor (lilitan) dengan satuan Henry (H).

Memiliki satuan farad (F) Tahanan yang bersifat induktif diakibatkan adanya komponen induktor (lilitan) dengan satuan Henry (H).

BAB IV

JARINGAN LISTRIK

         Kompetensi Dasar

         Memahami Jaringan Listrik

         Indikator Hasil Belajar

1.      Menjelaskan Sistem tenaga listrik

2.      Menjelaskan Dsitribusi Jaringan

3.      Menjelaskan Komponen Saluran Tranmisi Udara

4.      Menjelaskan Phasa pada Saluran Tranmisi 

1.      Sistem Tenaga Listrik

Karena berbagai persoalan teknis, energi listrik hanya dibangkitkan pada tempat-tempat tertentu saja. Sedangkan pemakai tenaga listrik atau pelanggan tenaga listrik tersebar diberbagai tempat, maka penyampaian tenaga listrik dari tempat dibangkitkan tenaga listrik sampai ketempat pelanggan memerlukan penangganan teknis. Tenaga listrik dibangkitkan dalam pusat-pusat listrik seperti PLTA, PLTU, PLTG, PLTU, PLTD kemudian disalurkan melalui saluran transmisi. (gambar pada lampiran)

2.      Distribusi Jaringan

Saluran tegangan tinggi di Indonesia mempunyai tegangan 150 kV yang disebut sebagai saluran udara tegangan tinggi (SUTT) dan tegangan 500 kV yang disebut sebagai saluran udara tegangan ektra tinggi (SUTET). Saluran transmisi ada yang berupa udara dan ada pula berupa kabel tanah. Karena saluran udara harganya jauh lebih murah dibandingkan dengan kabel tanah, maka saluran transmisi kebanyakan berupa saluran udara.

Kerugian saluran transmisi menggunakan kabel udara adalah adanya gangguan petir, pohon-pohon yang mengenai kabel transmisi atau lainnya. Setelah tenaga listrik disalurkan melalui saluran transmisi, maka sampailah tenaga listrik di Gardu Induk ( GI ) untuk diturunkan tegangannya melalui transformator penurun tegangan menjadi tegangan menengah atau yang juga disebut tegangan distribusi primer. Tegangan distribusi primer yang digunakan pada saat ini adalah tegangan 20 kV. Jaringan setelah keluar dari GI disebut jaringan distribusi, sedangkan jaringan antara Pusat Tenaga Listrik dengan GI disebut jaringan transmisi.

Setelah tenaga listrik disalurkan melalui jaringan distribusi primer, maka tenaga listrik diturunkan tegangannya dalam gardu – gardu distribusi menjadi tegangan rendah yaitu tegangan kerja 380 Volt atau 220 Volt. Tegangan rendah melalui jaringan tegangan rendah ini kemudian disalurkan  kepelanggan / konsumen (rumah-rumah, kantor) melalui sambungan rumah. Dalam prakteknya, karena luasnya jaringan distribusi sehingga diperlukan banyak transformator distribusi, maka Gardu distribusi seringkali disederhanakan menjadi transformator tiang. Pelanggan / konsumen yang mempunyai daya tersambung besar tidak dapat disambung melalui jaringan tegangan rendah melainkan disambung langsung pada jaringan tegangan menengah, bahkan ada pula yang disambungkan pada jaringan transmisi tegangan tinggi. Setelah tenaga listrik melalui jaringan tegangan menengah (JTM), jaringan tegangan rendah (JTR) dan sambungan rumah, maka tenaga listrik selanjutnya melalui alat pembatas daya dan KWH meter.

Dari uraian di atas, dapat dimengerti bahwa besar kecilnya kosumsi tenaga listrik (daya) ditentukan oleh para pelanggan itu sendiri. Yaitu bagaimana pelanggan akan menggunakan alat-alat listriknya yang harus diikuti oleh besar suply tenaga listrik dari pusat-pusat listrik. Proses penyampaian / penyaluran tenaga lsitrik dari pusat-pusat listrik dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

Gambar 6.  Proses penyaluran Tenaga listrik dari Pusat listrik ke Pelanggan.

3.      Komponen Saluran Transmisi Udara

         a..     Menara Transmisi

Menara transmisi atau dapat disebut juga tiang transmisi hádala suatu bangunan penompang saluran transmisi yang bisa berupa manar baja, tiang baja, tiang beton bertulang atau tiang kayu. Menurut kegunaannya diklasifikasikan menjadi :

1)      Tiang baja, tiang beton bertulang dan tiang kayu umumnya digunakan untuk saluran-saluran transmisi dengan tegangan kerja relatif rendah (dibawah 70 kV)

2)      Menara baja, digunakan untuk saluran transmisi yang tegangan kerjanya tinggi (SUTT) dan tegangan ektra tinggi (SUTET).

b.      Isolator

Jenis isolator yang digunakan pada saluran transmisiadalah jenis porselin atau gelas. Menurut penggunaan dan konstruksinya, isolator diklasifikasikan menjadi :

1)      isolator jenis pasak

2)      isolator jenis pos – saluran

3)      isolator gantung

      Isolator jenis pasak dan isolator jenis pos-saluran digunakan pada saluran transmisi dengan tegangan kerja relatif rendah (kurang dari 22-23 kV), sedangkan isolator gantung dapat digandeng menjadi rentetan/ rangkaian isolator yang jumlahnya dapat disesuaikan dengan kebutuhan.

c.      Kawat Penghantar

Jenis kawat penghantar yang biasa digunakan pada saluran transmisi adalah :

1)      tembaga dengan koduktivitas 100 % (Cu 100%)

2)      tembaga dengan konduktivitas 97,5 % (Cu 97,5%)

3)      Aluminium dengan konduktivitas 61 % (Al 61%)

Kawat penghantar tembaga mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan kawat penghantar aluminium, karena conductivitas dan kuat tariknya yang lebih tinggi. Tetapi juga memiliki kelemahan, yaitu untuk besar tahanan yang sama, tembaga lebih berat dan lebih mahal dari aluminium. Oleh karena itu dewasa ini kawat penghantar aluminium telah mulai mengantikan kedudukan kawat penghantar tembaga.

Untuk memperbesar kuwat tarik dari kawat aluminium, digunakan campuran aluminium (aluminium alloy). Untuk saluran-saluran transmisi tegangan tinggi, dimana jarak antara menara/tiang berjauhan, yang mencapai ratusan meter, maka dibutuhkan kuat tarik yang lebih tinggi. Untuk itu digunakan kawat penghantar ACSR.

Kawat penghantar aluminium terdiri dari berbagai jenis, dengan lambang sebagai berikut :

1)      AAC (All-Aluminium Conductor), yaitu penghantar yang seluruhnya terbuat dari aluminium.

2)      AAAC (All-Aluminium-Alloy Conductor), yaitu kawat penghantar yang seluruhnya terbuat dari campuran aluminium.

3)      ACSR (Aluminium Conductor, Steel-Reinforced), yaitu kawat penghantar aluminium berinti baja.

4)      ACAR (Aluminium Conductor, Alloy-Reinforced), yaitu kawat penghantar aluminium yang diperkuat dengan logam campuran.

d.      Kawat Tanah

Kawat tanah atau “ ground wires “ juga disebut kawat pelindung (shield wires), gunanya untuk melindungi kawat-kawat penghantar atau kawat-kawat fasa terhadap sambara pedir. Jadi kawat tanah dipasang di atas kawat-kawat phasa, sebagai pelindung dari sambaran petir. Sebagai kawat tanah umumnya digunakan kawat baja (steel wires) yan g lebih murah, tetapi tidak jarang digunakan ACSR.

4.      Phasa Pada Saluran Trnasmisi

Sumber tenaga listrik yang dihasilkan oleh pusat-pusat tenaga listrik melalui generator dengan tiga (3) saluran utama. Yaitu arus listrik (phasa) yang diperlukan oleh konsumen / pelanggan. Arus lsitrik yang dihasilkan oleh generator-generator pembangkit tenaga listrik mempunyai sudut pergeseran phasa 120^o. Dimana dalam satu putaran generator memiliki sudut 360⁰ yang dibagi menjadi 3 bagian ( 3 phasa), sehingga setiap phasa memiliki sudut 120⁰. Pada saluran transmisi tegangan tinggi (SUTT) dikenal phasa R, S dan T yang urutan phasanya selalu R di atas, S ditengah dan T di bawah. Namur pada SUTET urutan phasa tidak selelu berurutan R, S dan T karena selain panjang, carácter SUTET banyak dipengaruhi oleh faktor kapasitansi dari bumi maupun konfigurasi yang tidak selalu vertikal. Guna keseimbangan impedansi penyaluran maka setiap 100 Km dilakukan transposisi letal kawat phasa.

BAB V

APLIKASI ENERGI LISTRIK

         Kompetensi Dasar

         Memahami Aplikasi Energi Listrik

         Indikator Hasil Belajar

1.      Menjelaskan Fungsi Proteksi dalam rangkaian Listrik

2.      Menjelaskan macam dan fungsi kerja pemutus Arus

3.      Menjelaskan Persyaratan umum instalasi Listrik

4.      Instalasi Listrik

5.      Menjelaskan Tambahan

1.      Fungsi Proteksi Dalam Rangkaian Listrik

Guna mencegah terjadi arus / beban lebih atau melampaui batas yang telah ditetapkan, diperlukan komponen yang membatasi arus yaitu : Contoh alat proteksi adalah MCB, Fuse / Skering

2.      Macam Dan Fungsi Kerja Pemutus Arus (Skalar)

Saklar atau switch merupakan piranti mekanik atau eletrik yang mengalirkan atau memutuskan arus atau mengalirkan kebagian lain. Skalar banyak macam dan jenisnya misal untuk keperluan instalasi penerangan, instalasi tenaga, untuk tegangan tinggi dan lain-lain. Menurut cara penggunaannya , maka skalar dapat dibagi atas beberapa jenis yaitu sistem putar, balik, tombol atau tarik. Sedangkan menurut hubungannya skalar kita kenal dengan nama skalar tunggal, seri, tukar / silang dan skalar kelompok.

a.      Saklar tunggal

         Gambar :

         ( lampiran )

b.      Saklar seri

         Gambar :

         ( lampiran )

c.      Skalar tukar /hotel

         Gambar :

         ( lampiran )

d.      Saklar tekan

         Gambar :

         ( lampiran )

e.      Saklar dimmer

         Gambar :

         ( lampiran )

f.       Skalar kelompok

         Gambar :

         (lampiran )

g.      MCB (mini circuit breaker)

h.      Fuse

i.       LCB (saklar pengaman arus bocor)

3.      Persyaratan Umum Isntalasi Listrik

Persyaratan Umum Instalasi Listrik yang biasa dikenal dengan PUIL yang pertama kali digunakan sebagai pedoman beberapa instansi yang berkaiatan dengan instalasi listrik adalah EVA (Algemene Voorschriften loor Electrische Sterkstroom Instalaties) yang diterbitkan oleh Dewan Normalisasi Pemerintah Hindia belanda. Kemudian AVE N 2004 ini diterjemahkan ke dalam bahasa Indonesia dan diterbitkan pada tahun 1964 sebagai norma indonesia N16 yang kemudian dikenal sebagai Peraturan Umum Instalasi Listrik yang disingkat PUIL 1964. Selanjutkan pernah diterbitkan PUIL 1977 dan PUIL 1982 yang merupakan hasil penyempurnaan atau revisi dari PUIL sebelumnya. Maka PUIL terakhir yang sudah diterbitkan hádala PUIL 2000. Jika PUIL 1964, 1977 dan 1987 adalah Peraturan Umum Instalasi Listrik, maka pada PUIL 2000 namanya menjadi Persyaratan Umum Instalasi Listrik dengan tetap mempertahankan singkatan PUIL.

PUIL 2000 sebagai revisi dari PUIL sebelumnya tetap mengacu pada standar internacional yaitu IEC (International Electrotechnical Commission), NEC (Nacional electric Code) dan SAA (Standards Association Australia). PUIL hasil revisi yang dilaksanakan oleh Panitia Revisi PUIL 1987 ditetapkan oleh Menteri Pertambangan dan energi dalam Surat Keputusan Menteri No. 24-12/40/600.3/1999 dan No. 51-12/40/600.2/1999. PUIL 2000 memuat sembilan bagian pokok. Contoh pada bagian 1 dan 2 tentang Pendahuluan dan persyaratan dan bagian 3 tentang proteksi, dan seterusnya.   

4.      Instalasi Listrik

Pada instalasi listrik ini, titik berat materi yang disampaikan hanya pada instalasi listrik rumah sederhana. Dimana sebagai contoh penggunaan sumber tenaga listrik 1 phasa. Namum instalasi listrik juga dapat dilakasanakan pada pabrik, industri atau perkantoran, dimana sumber tenaga listrik biasa menggunakan 3 phasa.

Untuk pemasangan suatu instalasi listrik terlebih dahulu harus dibuat gambar rencananya berdasarkan denah bangunan, dimana instalasinya akan dipasang jika spesifikasinya dan syarat-syarat pekerjaan yang diterima dari pihak bangunan / pemesan sudah ada. Harus diperhatikan spesifikasi dan syarat pekerjaan ini menguraikan syarat yang harus dipenuhi pihak pemborong, antar lain mengenai material yang digunakan, waktu penyerahan dan sebagainya.

Gambar-gambar yang diperlukan pada suatu bagunan sebelum dilakukan instalasi listrik adalah gambar situasi dari bangunan (letak bangunan) itu sendiri dimana instalasinya akan dipasang, serta rencana penyambungan dengan jaringan PLN.

Gambar – gambar yang harus dipersiapkan sebelum inslasi dilaksanakan adalah :

a.      Gambar instalasi  ( lampiran )

b.      Diagram Instalasi garis tunggal  ( lampiran )

c.      Gambar perincian atau keterangan ( lampiran )

d.      Komponen dan peralatan

5.      Tambahan

a.      Ilmu Bahan

Di dalam ilmu dasar kelistrikan kita perla mengetahui jenis bahan-bahan yang dapat digunakan dalam jaringan listrik yaitu ilmu bahan listrik. Suatu bahan dapat berbentuk padat, cair, atau gas. Wujud bahan tertentu juga bisa berubah karena pengaruh suhu. Selain penggelompokan berdasarkan wujud tersebut dalam teknik listrik bahan-bahan juga dapat dikelompokkan sebagai berikut :

1)      Bahan penghantar (konduktor)

2)      Bahan penyekat (isolator)

3)      Bahan setengah penghantar (semi konduktor)

4)      Bahan magnetis

5)      Bahan super konduktor

6)      Bahan khusus (bahan utk pembuatan kontak-kontak, skering dan           sebagainya)

b.       Macam kabel penghantar listrik

1)      type NGA

2)      type NYA

3)      type NYY

4)      type NYM

5)      dll

c.      Kelengkapan kerja lsitrik

1)      Obeng (positif, negatif dan test  pen)

2)      Tang (lancip, pemotong, pemegang, kombinasi)

3)      pisau / cutter

4)      Palu

5)      AVO meter

6)      Ampere meter

7)      Xxx

d.      Komponen

e.      Simbol-simbol

BAB VI

P E N U T U P

            Demikian materi Naskah Sekolah Sementara  Dasar tehnik Listrik disusun semoga dapat dijadikan bahan referensi bagi para Siswa Pendidikan Kejuruan Komlek sehingga para siswa dapat mengetahui dan memahami dan kelak apabila  ditempatkan pada bidang Telematika (Komlek) dapat melaksanakannya.

DAFTAR  ISI

Halaman

PENGANTAR ..................................................................................................                       1

STANDAR  KOMPETENSI...............................................................................                    1

BAB   I  PENGERTIAN - PENGERTIAN.

Kompetensi Dasar …………………………………………………………….           2

Indikator Hasil Belajar ………………………………………………………. .           2

Pengertian-Pengertian. ……………………………………………………....            3

BAB II   TEORI DASAR LISTRIK.

Kompetensi Dasar …………  …………..……………………………………            4

Indikator Hasil Belajar  ………..………………………………..………….. .              4

1.    Arus Listrik………………………………………………………………….           5

2.    Kuat Arus Listrik……………..………….…………………………………            6

3.    Rapat Arus………………………....………………………………………            6

4.    Tahanan dan daya hantar…….………………………………………….            8

5.    Potensial atau Tegangan ……………………………...…………………           9

6.    Rangakain Listrik ………………………………………..………………..          10

BAB III  SUMBER DAYA LISTRIK

Kompetensi Dasar ……………………..……………………………………..          13

Indikator Hasil Belajar ………..………………………………………………          13

1.    Asal Energi…..………………….…………………………………………          14

2.    Daya Listrik ........................................................................................          14

         BAB IV  JARINGAN LISTRIK

Kompetensi Dasar …………………………..………………………………..          18

Indikator Hasil Belajar  ………..………………………………………………         18

1.    Sistem Tenaga Listrik…………..………………………………………...          19

2.    Distribusi jaringan  ………………………………………………………..          19

3.    Komponen Saluran Transmisi Udara..................................................          21

4.    Phasa pada Saluran Tranmisi.............................................................          23

BAB V   APLIKASI ENERGI LISTRIK.

Kompetensi Dasar ……………………….……………………………………         24

Indikator Hasil Belajar  ………..………………………………………………         24

1.    Fungsi Proteksi dalam Rangakain Listrik……………………………….          25

2.    Macam dan Fungsi Kerja Pemutus Arus……………………..…………         25

3.    Persyaratan Umum Instalasi listrik………………………………………          26

4.    Instalasi Listrik ……………………………………………………………..         26

5.    Tambahan …………………………………………………………….......          27