enhance reability and safety instrumentationand control center [compatibility mode]
DESCRIPTION
fasfasfasfTRANSCRIPT
Enhance the reliability and safety of instrumentation and information system against LEMP and SEMP
Lightning Protection System of Instrumentation, Control Telecommunication Center
Lightning Protection System of Information Center Grounding System of instrumentation cabling.
EMC sebuah peralatan adalah:Kemampuan peralatan untuk tetap berfungsi
dengan baik pada lingkungan EM tanpa mengganggudan/ atau diganggu peralatan lainnya. Jika fungsiperalatan terganggu oleh energi EM lain yang takdiinginkan, maka peralatan tersebut menerimainterferensi EM (EMI).
Pengertian Dasar
Coupling types
Model of coupling mechanism
Conductor FieldGalvanic
ImpedanceCapasitive
Electric Field EInduktive
Magnetic Field HRadiativeField E/H
Ust
= iR + L(di/dt) Ust = RC12 (du/dt) Ust = M12 (di/dt) Ust = E. ieff
Near Field
x < λ/2π
Far Field
x > λ/2π
Pemodelan Berbagai Mekanisme Kopling
EMC merepresentasikan besaran kompleks, EMC = (SE, SF, E)
yang dikarakterisasi melalui: Ketahanan internal SE = (SE1, SE2, ... , SEn), artinya level ketahanan
terhadap besaran elektromagnetis yang bersumber dari dalam sistem Ketahanan eksternal SF = (SF1, SF2, ... , SFn), artinya level ketahanan
terhadap besaran elektromagnetis yang bersumber dari luar sistem Level emisi gangguan E = (E1, E2, ... , En) yang berasal dari efek
samping elektromagnetik dari obyek tertentu
Permasalahan EMC terletak pada usaha mengurangi efek interferensi elektromagnetik yang muncul akibat adanya
mekanisme kopling, baik berupa kopling medan maupun kawat
Sumber dan besaran gangguan ElektromagnetikLuahan Petir
Petir terjadi sekitar 100 kali setiap detiknya di seluruh dunia. Petir membawa volume energi sekitar 100 kJ per meter melalui kanal petir yang diikuti efek suara (guntur), panas, cahaya dan elektro magnetik. Sambaran petir langsung berakibat kebakaran dan kerusakan, sedangkan sambaran petir tidak langsung menyebabkan tegangan lebih dan induksi yang merusak peralatan.
Impuls Petir dan Parameternya
Dampak sambaran Petir yang mungkin terjadi
D: sambaran petir langsung/dekat, F: sambaran petir jauh, PAS: penyama tegangan,RE: resistansi bumi (0,5 – 10 Ohm), S: loop instalasi, W: luahan petir antar awan, 1: bangunan yang dilindungi, 2: bagian bangunan, 3: Gardu trafo
Parameter Impuls Petir dan DampaknyaPARAMETER ARUS PUNCAK
ÎKECURAMAN
S = di/dtMUATAN Q = ∫ i dt
ENERGI W/R = ∫ i2 dt
Nilai tipikal: 2 ... 200 kA 2 ... 200 kA/s 150 .... 3000 As 2,5 ... 10 MJ/Ω
Akibat pada titik sambar
petir:Kenaikan Tegangan Tegangan Induksi
Ui = Ku * SPelelehan Pemanasan Konduktor
Contoh î = 200 kARE = 5Ωû = 1000 kV
S = 200 kA/µsa = 10 mb = 0,1 m/10 mui = 40 V/216 kV
Muatan 300 As melelehkan alumunium tebal 5 mm
Energi petir 10 MJ/Ω melelehkan kawat baja 10 mm2 dan kawattembaga25 mm2
Kelas Lingkungan 4 (industri dengan level elektromagnetik tinggi)
Tak ada proteksi tegangan lebih Peralatan switsing yang menimbulkan pengapian Kondisi pembumian yang tak terdefinisi Tak ada pemisahan kawat komunikasi, kendali dan suplai Kawat sinyal dan kendali dalam kabel empat Kelembaban udara yang berubah dan material triboelektrik Tak ada aturan penggunaan handphone Dekatnya transmitter berdaya tinggi Dekatnya peralatan elektronik, seperti peralatan las, oven elektrik
Contoh: area di luar industri, sistem tegangan tinggi
Kelas Lingkungan 3 (industri)
Ada sistem pembumian Terpisahnya kabel untuk data, sinyal, dan kendali Kelembaban relatif udara pada batas tertentu dan tak ada
material triboelektrik Pembatasan pemakaian handphone
Contoh: industri proses, pembangkit listrik, stasiun relay
Kelas Lingkungan 2 (terlindungi)
Adanya proteksi tegangan lebih Tak ada peralatan switsing Stabilisator tegangan Adanya konsep pembumian yang baik Adanya pemisahan rangkaian arus Adanya pengatur kelembaban udara, tak ada meterial
triboelektrik Adanya larangan pemakaian handphone dan transmitter
Kelas Lingkungan 1 (terlindungi dengan baik)
•Adanya proteksi tegangan lebih yang terkoordinasi• adanya kontinuitas pasokan listrik, saluran suplai listrik
terpisah• Adanya konsep EMC untuk pembumian, perkabelan dan
shielding• Adanya klimatisasi ruangan dan proteksi terhadap
discharge elektrostatik• Adanya larangan pemakaian transmitter
Contoh: ruangan komputer
UPAYA EMC UNTUK SISTEM
Aspek EMC harus diperhatikan dalam fasa perencanaanuntuk menghindarkan kerusakan, kegagalan fungsi.
Hal ini dilakukan dengan cara:• Pemakaian peralatan dengan parameter EMC yang
sesuai dengan kondisi lingkungan EMC• Penempatan peralatan ukur dan kontrol dan juga
komponen komunikasi sesuai peralatanelektromagnetik
• Perencanaan dan operasidari bangunan sesuai EMC• Realisasi serangkaian upaya dan manajemen EMC
EMC AND COUPLING MECHANISM
Potensial referensiSetiap konfigurasi potensial referensi, baik pada sistem analog maupun diskrit, berpotensi menimbulkan bahaya interferensi galvanis.
Untuk menghindarinya, perlu dilakukan:• Konfigurasi potensial referensi memiliki resistensi dan induktansi
serendah mungkin• Sistem potensial referensi terpisah, masing-masing untuk bagian
analog, digital dan daya• Setiap sistem potensial rendah harus saling terisolasi• Topologi sistem potensial referensi disesuaikan dengan frekuensi
yang akan ditangani, misal untuk frekuensi di bawah 10 kHz (bagian analog dan daya) berbentuk bintang (star), sedangkan untuk frekuensi di atas 100 kHz (bagian digital) berbentuk jejaring atau permukaan
Usaha EMC dilakukan dengan menghubungkan sistem potensial referensi dari masing-masing bagian pada
sebuah sistem penyama potensial.
Penyama tegangan internal: A - bagian analog, D-bagian digital, L-bagian daya, Z titik referensi senrtal, PE-proteksi arde
Integration of electronic systems into the equipotential bonding network
Lightning Overvoltage Protection of Automatic System
Ü1, Ü2, Ü4 - overvoltage protection apparatus (from rough to fine level), PAS = PEB – Potential Equipotential Bar, GA – metallic structure of building
UPAYA PADA SISTEM PEMBUMIAN• Pada sistem otomatik dengan beberapa alat, mekanisme
kopling bisa diminimalisir dengan menghubungkan alat-alattersebut dengan penyama tegangan.
• Selanjutnya penyama tegangan ini dihubungkan dengansistem Pembumian yang menghubungkan berbagai jenisPembumian, seperti Pembumian natural (kerangka logambangunan) atau Pembumian teknis (selubung kabel, dsb)
• Pada peralatan, penyama tegangan menggunakan topologibintang (star) yang terisolasi untuk menghubungkanberbagai peralatan melalui saluran atau kabel terisolasi juga melalui jalan terpendek, untuk proteksi dari tegangan surja.
• Topologi bintang merupakan teknik klasik untuk rangkaiananalog dan rangkaian digital dengan kecepatan hinggamenengah. Pada rangkaian digital berkecepatan tinggi(frekuensi tinggi), topologi ini tidak cocok karenaimpendansi saluran Pembumian terlalu tinggi
AG peralatan, LAN jaringan local, PAS penyama tegangan, USV suplai daya tak terputus (UPS), I2, I3, I4 kelas lingkungan. 1) sistem suplai daya, 2) perkabelan, 3) sistem Pembumian, 4) Tegangan surja petir dan switching,5) medan impuls dan elektromagnetik, 6) luahan elektrostatik, 7) peralatan penyearah arus,8) peralatan elektromagnetik
Upaya EMC pada sistem otomatisasi
UPAYA TEKNISUpaya sistem suplai listrik
Beberapa hal yang harus diperhatikan:• Besaran gangguan tidak mengganggu operasi jaringan,
seperti kegagalan tegangan, osilasi tegangan, perubahantegangan transien, ketidaksimetrian, harmonisa, penyimpangan frekuensi
• Komponen sistem berdaya tinggi tidak memperburukkualitas suplai listrik dan tidak menyebabkan gangguanberfrekuensi tinggi yang berlebihan, seperti mesin las
• Peralatan energi listrik tidak menimbulkan gangguan, baikmelalui saluran maupun medan
• Peralatan energi listrik tidak saling mengganggu
Upaya EMC untuk mengurangi efek harmonisa: a) low-pass filter, b) rangkaian absorber, c) schwunggrader, d) kompensator Dinamis, e) simetriung, f) koneksi pada level tegangan tinggi
UPAYA EMC
Upaya EMC untuk kehandalan suplai untuk sistem otomatisasia) Filter, b) stabilisator tegangan, c) sistem UPS statis, d) sistem UPS dinamik, e) agregrat arus darurat, f) sistem cadangan
UPAYA PADA PENGKABELANPeralatan elektrik dan elektronik terhubung satu sama lain
melalui saluran transmisi atau salauran sinyal, control dan data.
Upaya EMC yang perlu dilakukan untuk sistem perkabelanbertujuan
• Melindungi peralatan dari gangguan luar, seperti fault, aruspetir, medan elektromagnetik
• Melindungi saluran suplai, data, control dari kabel energiberkapasitas besar
• Menghilangkan pengaruh koppling antar saluran suplai, data dan control
Berdasarkan tujuan di atas, upaya EMC untuk sistemperkabelan diantaranya
• Kawat untuk sinyal pergi dan balik dipilin menjadi satuuntuk menghilangkan koppel kapasitif
• Tidak membuat kawat bersama untuk sinyal balik daribeberapa saluran sinyal
• Saluran sinyal dan data berjarak sejauh mungkin (> 10 cm) dari saluran daya atau kabel yang menghantarkan arusdengan perubahan arus.
• Pada gangguan kuat dengan frekuensi rendah, saluransinyal dan data diselubungi pipa baja feromagnetis yang sekaligus melindungi secara mekanis. Di dalam bangunan, semua saluran ditempatkan pada kanal yang terdiri atas tigakamar.
Kabel Pengukuran dan Control: 1-kawat tembaga, 2-isolasi kawat, 3-shielding, 4-selubung material, 5-selubung luar (pilinan tembaga), 6-material luar PVC
Saluran kabel dengan tiga kamar baja
Pembumian pada sistem otomatisasi: A peralatan, B saluranpotensi referensi, F penyama potensi jejaring, FE Pembumian pondasi, GB kerangka logam bangunan, KE Pembumian teknis, NE Pembumian natural, SP titik bintangterisolasi
UPAYA PADA TEGANGAN LEBIH AKIBAT SWITCHING ATAU PETIR
Sambaran petir menimbulkan bahaya kerusakan, baik berupakerusakan material akibat sambaran langsung maupunkerusakan peralatan elektronik akibat sambaran taklangsung via jaringan listrik/telekomunikasi atau induksimedan magnet. Untuk keperluan proteksi, perlu dipasangsistem petir eksternal dan internal serta proteksi teganganlebih.
Proteksi petir eksternal merupakan usaha proteksi pada permukaan luar bangunan dengan menyalurkan arus petirsedemikian rupa sehingga tidak ada perbedaan potensialdan tidak muncul medan gangguan elektromagnetik di bagian dalam ruangan. Upaya ini dilakukan dengan sistempembumian dan juga sangkar Faraday yang menggunakankerangka logam natural bangunan untuk menyalurkan aruspetir dengan terdistribusi pada sebanyak mungkin
Sedangkan, proteksi petir internal mereduksi gangguan tersisa hingga batasyang dianggap aman terhadap peralatan. Gangguan bisa berasal darijaringan elektrik karena arus impuls atau dari peralatan elektrik sekitarnyaUpaya proteksi internal meliputi:• Penyamaan tegangan antara bagian tidak aktif, seperti
instalasi logam, salurah pipa, selubung kabel, melaluilempeng atau ikatan penyama tegangan
• Penyamaan tegangan melalui saluran terlindungi yang kedua ujungnya dihubungkan dengan penyama tegangan
• Penyamaan tegangan pada saluran aktif, seperti salurandaya, TV, kontrol dan data, melalui proteksi tegangan lebihke tanah.
Selain itu, upaya EMC perlu dilakukan secara individual pada peralatan elektronik di dalam ruangan, seperti selubung unitfungsional, kabel, saluran atau ruangan.
UPAYA PADA INTERFERENSI ELEKTROMAGNETIK
• Interferensi elektromagnetik bisa ditimbulkan olehtransmitter TV/radio, remote control, handphone dan sistemtenaga listrik, luahan petir dan juga luahan elektrostatik. Inteferensi ini menembus peralatan data dan kontrol.
• Upaya EMC untuk mereduksi bahaya interferensi tersebutdiantaranya selubung logam untuk lemari atau kotakperalatan, lapisan logam.
• Selain itu, interferensi terhadap kabel direduksi olehselubung kabel, penempatan kabel yang aman.
• Untuk peralatan yang sangat sensitif, seperti pusatkomputer atau sistem remote control, diperlukan ruanganyang juga terproteksi
UPAYA PADA PERALATAN PENYEARAH ARUS
Upaya EMC yang bisa dilakukan diantaranya• Penerapan rangkaian penyearah arus yang
membangkitkan harmonisa sekecil mungkin• Penentuan dimensi kumparan yang tepat• Kontrol dalam operasi penyearah yang menekan
harmonisa• Pemilihan dan penyusunan alat kompensator
reaktansi
Input-outputUpaya EMC pada input-output dilakukan dengan cara:• Membatasi nilai batas tegangan lebih melalui
saluran sinyal dan kontrol yang membahayakan isolasi peralatan
• Merealisasikan matching level antara rangkaian sinyal dan kontrol kepada elektronik
• Memasang elemen pemisah antara rangkaian luardan dalam dari peralatan
Proteksi tegangan lebih dilakukan dengan memasangkomponen pembatas tegangan, khususnya Z-Dioda, diodasuppressor atau metaloxidvaristor. Untuk menghilangkantegangan gangguan, terutama impuls, digunakan filter. Sedangkan untuk matching level tegangan dan pemisahanpotensial dipasang relay, opto kopler atau rangkaian
Panel Instrumentasi di control room
Junction Box di Gas Plant Field
ELEMEN PEMISAHElemen pemisah ini berfungsi untuk menghindarkan bahaya
dari gangguan galvanis lewat kawat atau kabel dari berbagai sistem. Dengan bantuannya, perbedaan tegangan hingga 1 kV bisa teratasi. Namun, efektivitas pemisahan berkurang dengan adanya kapasitas parasiter Cp.
MEKANISME KOPLINGMekanisme EMC melibatkan pengirim (source), jalur
kopling dan penerima (victim/sink). Pengirim danpenerima biasanya berupa peralatan elektronis. Pengirimlainnya bisa berupa gejala alam, seperti petir, electrostatic discharge.
Mekanisme kopling bisa terjadi via kawat atau medan. Mekanisme kopling via kawat bersifat konduktif/galvanis, sedangkan mekanisme kopling via medan bersifatkapasitif jika medan elektrik E lebih dominan atau bersifatinduktif jika medan elektrik H lebih dominan dan radiatif. Pada kopling radiatif terdapat hubungan E/H = 377 Ohm.
Kopling Galvanis
Kopling galvanis atau konduktif (kopling impedansi bersama) terjadisaat jalur kopling antara sumber dan penerima terjadi melaluipenghantar atau impedansi bersama, seperti saluran transmisi, kawat, kabel, jalur PCB atau bungkus logam.
Impedansi bersama bisa berupa resistansi internal dari komponenjaringan atau saluran bersama dari saluran suplai listrik atau via sistem pembumian.
Mode konduktif ditandai oleh kemunculannya pada konduktor Mode differential muncul pada dua konduktor dengan arah berbeda Mode common muncul pada dua konduktor dengan arah yang sama
Mode konduktif ditandai oleh kemunculannya pada konduktor• Mode differential muncul pada dua konduktor dengan arah berbeda• Mode common muncul pada dua konduktor dengan arah yang sama
KOPLING GALVANIS: Kopling Galvanik akibat impedansi bersama pada
dua rangkaian listrik
Kopling galvanis akibat impedansi bersama padajaringan listrik
Kopling galvanis pada rangkaian suplai (a) danrangkaian sinyal (b)
Susunan umum Susunan Lebih baik
(c)
(d)
(e)
Beberapa contoh upaya mereduksi gangguan galvanis dan perbaikannya
Kopling Galvanis via Loop Grounding
Pencegahan: Untuk menurunkan tegangan gangguan Ust dilakukan dengan cara: Reduksi perbedaan tegangan U12 dengan mereduksi impedansi melalui instalasi penyamategangan mesh (Gbr. a), kawat penyama tegangan (Gbr. b), shielding saluran sinyal yang dibumikan
Kopling Galvanis dan Upaya Pencegahan
Kopling Induktif
Kopling induktif terjadi jika sumber dan penerima terpisahdengan jarak pendek (kurang dari panjang gelombang). Kopling ini terbagi dua, yakni induksi elektrik dan induksimagnet.
Biasanya induksi elektrik disebut kopling kapasitif sedangkaninduksi magnetik terkenal sebagai kopling induktif.
Kopling induktif diakibatkan oleh medan magnet antara duakonduktor parallel yang terpisah dengan jarak lebih kecildari panjang gelombang, menginduksikan perubahan padategangan pada konduktor penerima.
Mekanisme kopling induktif
Rangkaian pengganti kopling induktif
Rangkaian Arus Paralel
Luahan Petir: Kopling induktif akibat arus petir yang mengalir melalui konduktor
Kopling induktif akibat luahan petir
Pada kasus l = 20 m, r0 = 25 m, a1 = 0,4 cm, a2 = 60 cm, dan (Δi/Δt) = 200 kA/µs, diperoleh tegangan gangguan Ust1 ≈ 128 V dan Ust2 ≈ 19,2 kV.
Pada kasus l = 10 m, r0 = 11 m, a = 15 m, dan (Δi/Δt) = 200 kA/µs, diperoleh tegangan induksisekitar 540 kV. Tanpa proteksi tegangan berlebih, makakedua jaringan akan mengalami kerusakan
Kopling induktif pada jaringan listrik dan data akibat sambaran petir langsung
Pencegahan
Kopling induktif bisa dikurangi dengan cara Induktif L12 dibuat sekecil mungkin dengan memendekkan l
melalui kawat pendek dan rangkaian kompak, jarak d besar antarakawat informasi dan energi, luas loop al dibuat sekecil mungkin. Mengurangi kecepatan flux dΦ/dt melalui lingkaran hubungan
singkat K Menghilangkan kecepatan flux dengan susunan orthogonal Mengkompensasi tegangan gangguan pada lingkaran 2 melalui
kawat terpilin shielding kabel, kawat melalui shielding ferromagnetis dengan
memperbesar permeabilitas dan tebal dinding shielding
Kopling Kapasitif
Kopling kapasitif terjadi saat medan elektrikberubah-ubah berada diantara dua konduktoryang biasanya kurang dari panjang gelombang, dan menginduksikan perubahan tegangan padagap.
Kopling kapasitif bisa terjadi antara dua konduktoratau obyek konduktif dari lingkaran arus berbeda. Kopling ini terjadi terpisah secara galvanis, kedualingkaran arus memiliki kawat tegangan referensi,
Kopling KapasitifMekanisme kopling kapasitif dengan pemodelan medan (a),
rangkaian listrik (b)
Kopling kapasitif pada konduktor paralel
shielding rangkaian arus terhadap kopling kapasitif
Kopling Kapasitif pada Luahan Petir
Sambaran petir langsung pada konduktor mengakibatkan teganganinduksi pada resistansi tanah pada waktu sangat singkat dengantegangan sangat tinggi u > 100 kV relatif terhadap lingkungan. Tegangan induksi
Ust = u CK / (CK + CE)
Kopling kapasitifpada sambaran petir
Kopling Kapasitif pada Luahan Petir
Ust = u CK / (CK + CE)
Kopling kapasitif pada sambaran petir
Kopling Radiatif
Kopling radiatif atau kopling elektromagnetik terjadi ketika sumbergangguan dan penerima terpisah pada jarak lebih besar panjanggelombang. Sumber gangguan dan penerima bertindak sebagaiantena radio: sumber gangguan memancarkan gelombangelektromagnetik yang melintasi udara terbuka dan diterima olehpenerima.
KoplingRadiatif
Pencegahan
shielding terhadap medan elektromagnetik, baikgelombang masuk maupun gelombang keluar, diberikanoleh dinding shielding S antara sumber dan penerima.
Dinding shielding memperlemah kuat medan E0 yang datang menjadi kuat medan E1. Pelemahan inidiakibatkan oleh penyerapan (absorbsi) energi medanpada material shielding dan pemantulan (refleksi)
Selain itu, level pelemahan ditentukan juga oleh tebaldinding shielding, konduktivitas dan permeabilitasmaterial shielding dan frekuensi gelombangelektromagnetik.
KOMPONEN PEREDAM DAN shielding PASIF
Kompatibilitas elektromagnetik merupakan usaha untuk Mengurangi emisi interferensi dari sumber gangguan Menjaga sink dari interferensi Membatasi tegangan lebih Melemahkan medan elektromagnetik Untuk itu, diperlukan komponen shielding dalam bentuk filter,
pembatas tegangan lebih dan shielding
Susunan komponen shielding pasif.(a) susunan tak terlindungi, (b) shielding sink gangguan, (c) peredaman gangguan
FILTERCara Kerja
Filter merupakan komponen untuk meredam interferensi via kawat. Filter berfungsi untuk memisahkan interferensi dari sinyal. Parameter filter perlu diset sedemikian rupa sehingga redaman terhadap interferensi tidak berpengaruh pada sinyal. Pembagi tegangan merupakan salah satu bentuk filterisasi.
Prinsip filterisasi
Rangkaian arus gangguan dengan filterSecara umum, filter bisa modelkan dengan kutub-empat
yang menghubungkan sumber tegangan dan sink. dimana A11, A12, A21, A22 adalah parameter kutub-empat
kompleks. Nilai konkrit untuk struktur filter yang sederhana dirangkum pada Tabel 6.1
Parameter empat-kutub untuk rangkaian filter dasar
Sebuah filter isa memiliki karakter berbeda yang tergantung pada kondisi aplikasinya, mengingat ZQ dan Zs bisa bervariasi. Namun, untuk standard, biasanya diambil nilai tipikal dari ZQ dan Zs, misalkan, 50, 60, 150 atau 600 Ohm.
Parameter Pemilihan Struktur Filter
Elemen Filter
Elemen filter mendasar adalah kondensator dan kumparan. Keduanya dikombinasikan sebagai filter.
Tipe dasar kondensator peredam
Tipe dasar kumparan
ELEMEN PEMISAHElemen pemisah ini berfungsi untuk menghindarkan bahaya dari gangguan galvanis lewat kawat atau kabel dari berbagai sistem. Dengan bantuannya,
perbedaan tegangan hingga 1 kV bisa teratasi.
Aplikasi kondensator dan kumparan sebagai filter
PEMBATAS TEGANGANPembatas tegangan adalah komponen yang membatasi tegangan
lebih transien akibat luahan petir, luahan elektrostatik, switsing pada sistem elektrik atau elektronik. Pembatas tegangan melindungi perangkat dari kerusakan.
Fungsi pembatas tegangan dijalankan oleh sebuah resistansi RB yang memiliki karakteristik tegangan non-linier.
Pembatasan tegangan lebih dengan resistansi non-linear RBa) tanpa shielding, b) dengan shielding RB, c) kurva tegangan gangguan pada sink, USF tegangan tahan sink
Spark gap
• Spark gap bisa berupa gas, udara, dan berfungsi sebagai shielding secara kasar. Spark gap gas terdiri atas dua elektroda dengan jarak tertentu yang terpisah gas mulia dan dbungkus oleh silinder keramik atau gelas. Efeknya terhadap sistem yang dilindungi sangat kecil karena resistansi isolasi antara elektroda lebih dari 1010
Ohm dengan kapasitas kurang dari 10 pF. Pada saat tegangan nyala UZ terlewati, maka resistansi antara dua elektroda akan turun sebesar 1010 kali. Tegangan menjadi UG.
Kurva tegangan-arus dari
Penghantar gas discharge
Waktu respon tipikal dari penghantar gas discharge
Kurva tegangan-perubahan arus penghantar gas discharge dan gleit discharge
VaristorVaristor atau variable resistor adalah resistansi yang tergantung pada
tegangan dengan kurva tegangan-arus non-linear. Untuk I > 0, berlaku rumusan: I = KUα
Pada saat tegangan operasi terlewati, resistansi resistor R = 1/(kUα-1)akan mengecil berpuluh kali
Kurva tegangan-arus varistor:a) linear, b) double logarithmic
Dioda Avalanche
Pada rangkaian elektronika dioda avalanche digunakan untuk stabilisator tegangan dan pembatas tegangan lebih. Dioda ini memiliki kurva tegangan-arus Z, di mana nilai tegangan pembatas UZ berkisar antara 3 – 200 V.
Kurva tegangan-arus Z-Diode
Kurva tegangan-arus Z-Diode dan parameter: UR = reverse voltage, UB = breakthrough voltage, UC = limit voltage
Pembatas Tegangan Jaringan Listrik
Adaptor pembatas tegangan lebih dengan
filter jaringan 220V terintegrasi
Pembatas tegangan lebih pada Jaringan Data
Kaskade tiga tahap dari pembatas tegangan lebih dengan penghantar gas discharge dan varistor metaloxide sebagai pembatas kasar dan Z-diode sebagai pembatas halus
SHIELDING
Shielding melemahkan medan elektrik, magnetik & elektromagnetik Efektifitas redaman dipengaruhi oleh frekuensi, konduktivitas, permeabilitas, tebal dinding dan geometri.
Redaman dari Shielding terbentuk dari absorpsi (aSA) dan refleksi (aSR). As = 20 log (E0/E1) As = 20 log (H0/H1) aS = aSA + aSR
Faktor redaman tergantung pada kondisi medan, dimensi dankarakteristik material shielding. Selain itu, jarak antara sumbergangguan dan sink serta frekuensi ikut berpengaruh pada faktorredaman
shielding rangkaianterhadap medan
elektrik dan magnetik(a) susunan dasar,
(b) kurva batasf = c/2πx antara
medan dekat danmedan jauh
Material shielding: shielding bisa terbuat dari bahan bukan-besiseperti tembaga, atau material ferromagnetik.
Bahan ferromagnetik (µr >> 1, σr < 1) meredam medan elektrikpada frekuensi rendah dengan kualitas redaman di bawahbahan non-magnetik, namun lebih baik pada kasus redamanmedan magnet.
Efek redamannya meningkat tajam dengan membesarnyafrekuensi.
Shielding Ruangan atau PeralatanKotak metal untuk peralatan elektronik memberi shielding terhadap
emisi maupun imisi elektromagnetik. Namun, efektivitas shielding berkurang dengan adanya celah, lubang dan sejenisnya. Beberapa cara dilakukan untuk membuat kotak kompatibel secara elektromagnetis, seperti hubungan galvanis tanpa celah, kromatisasi permukaan. Level redaman 40 hingga 100 dB bisa dicapai pada selang frekuensi 30 MHz hingga 1 GHz. .
Pengaruh shielding dari berbagai lapiran metal: 1: Nicket, 2: Nikel kimiawi, 3: Perak, 4: Seng semprot, 5: Tembaga kimiawi
Shielding Kabel
Shielding kabel berfungsi untuk mengurangi atau menghilangkanpengaruh interferensi pada kabel atau kawat akibat induksitegangan oleh medan elektrik atau medan magnet.
Shielding dari material konduktif, seperti tembaga ataualuminium, sangat membantu, namun pentanahan shieldingmemainkan peran penting.
Jika shielding hanya ditanahkan sepihak, maka tegangan akibatmedan elektrik E akan berkurang.
Pada pentanahan shielding pada kedua pihak, akan timbul looptertutup yang akan terinduksi arus oleh medan magnetik H.
Ketika sebuah shielding tidak cukup melindungi kabel, maka ditambahkan sebuah shielding lagi. Pada pentanahan sepihak diperoleh tegangan. Sedangkan pada pentanahan dua pihak diperoleh tegangan
Pada frekuensi rendah, pentanahan dua pihak tidak memperbaiki redaman. Namun, pada frekuensi tinggi, penresistansi dua pihak memberi redaman lebih baik, sedangkan pada penresistansi sepihak, redaman yang terjadi lebih buruk.
1. Copper wires. 2-wire insulation. 3-shielding. 4-material shielding. 5-outer shielding (copper twist). 6-outer PVC material
Measurement and control cable
Gbr. 6.25: Pengaruh shielding kabel: a) tanpa shielding, b) sepihak ditanahkan, c) dua pihak ditanahkan, d) dua shielding, bagian dalam dua pihak ditanahkan, e) dua shielding, bagian dalam sepihak ditanahkan,
No shield connection No shielding from capacitive/inductive couplings
Double-ended shield earthingShield connection at both ends – shielding from
capacitive/inductive couplings
Single-ended and indirect shield earthingShield connection at both ends – Solution:
Direct and indirect shield earthing