tek instalasi tenaga listrik bidang studi
TRANSCRIPT
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
1/143
MODUL PLPG
TEKNIK INSTALASI TENAGA LISTRIK
KONSORSIUM SERTIFIKASI GURUdan
UNIVERSITAS NEGERI MALANGPanitia Sertifikasi Guru (PSG) Rayon 115
2013
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
2/143
KATA PENGANTAR
Buku ajar dalam bentuk modul yang relatif singkat tetapi komprehensif ini
diterbitkan untuk membantu para peserta dan instruktur dalam melaksanakan kegiatanPendidikan dan Latihan Profesi Guru (PLPG). Mengingat cakupan dari setiap bidang atau
materi pokok PLPG juga luas, maka sajian dalam buku ini diupayakan dapat membekali
para peserta PLPG untuk menjadi guru yang profesional. Buku ajar ini disusun oleh para
pakar sesuai dengan bidangnya. Dengan memperhatikan kedalaman, cakupan kajian, dan
keterbatasan yang ada, dari waktu ke waktu buku ajar ini telah dikaji dan dicermati oleh
pakar lain yang relevan. Hasil kajian itu selanjutnya digunakan sebagai bahan perbaikan
demi semakin sempurnanya buku ajar ini.
Sesuai dengan kebijakan BPSDMP-PMP, pada tahun 2013 buku ajar yang
digunakan dalam PLPG distandarkan secara nasional. Buku ajar yang digunakan di
Rayon 115 UM diambil dari buku ajar yang telah distandarkan secara nasional tersebut,
dan sebelumnya telah dilakukan proses review . Disamping itu, buku ajar tersebut
diunggah di laman PSG Rayon 115 UM agar dapat diakses oleh para peserta PLPG
dengan relatif lebih cepat.
Akhirnya, kepada para peserta dan instruktur, kami sampaikan ucapan selamat
melaksanakan kegiatan Pendidikan dan Latihan Profesi Guru. Semoga tugas dan
pengabdian ini dapat mencapai sasaran, yakni meningkatkan kompetensi guru agar
menjadi guru dan pendidik yang profesional. Kepada semua pihak yang telah membantu
kelancaran pelaksanaan PLPG PSG Rayon 115 Universitas Negeri Malang, kami
menyampaikan banyak terima kasih.
Malang, Juli 2013Ketua Pelaksana PSG Rayon 115
Prof. Dr. Hendyat Soetopo, M. PdNIP 19541006 198003 1 001
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
3/143
PenyusunSudarsonoBidang KeahlianTeknik Instalasi TenagaListrik
MODUL PLPG
Penyusun
TIM
UNIVERSITAS NEGERI PADANG 2013
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
4/143
Kata Pengantar
Puji syukur dipanjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan
karunia-Nya, sehingga kami dapat menyusun bahan ajar modul manual untuk
Bidang Keahlian Teknik Listrik, khususnya Program Keahlian Teknik Instalasi
Teaga Listrik.
Sumber dan bahan dari pembuatan modul ini adalah sebagian besar
diambilkan dari bahan ajar pokok Kurikulum SMK Edisi 2005, oleh karena
peserta diklat pada umumnya adalah guru-guru yang mengajar di SMK. Modul ini
diharapkan digunakan sebagai sumber belajar pokok oleh peserta diklat untuk
mencapai komptensi kerja standar yang diharapkan dunia kerja.
Kami mengharapkan saran dan kritik dari para pakar di bidang psikologi,
praktisi dunia usaha dan industri, dan pakar akademik sebagai bahan untuk
melakukan peningkatan kualitas modul. Diharapkan para pemakai berpegang pada
azas keterlaksanaan, kesesuaian, dan fleksibelitas dengan mengacu pada
perkembangan IPTEKS pada dunia kerja dan potensi SMK serta dukungan kerja
dalam rangka membekali kompetensi standar pada peserta diklat.
Demikian, semoga modul ini dapat bermanfaat bagi kita semua, khususnya
peserta diklat SMK Bidang Keahlian Teknik Instalasi Listrik, atau praktisi yang
sedang mengembangkan bahan ajar modul SMK.
Padang, Mei 2013
Penyusun
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
5/143
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
6/143
1
A. Objektif
1. Menjelaskan konsep dasar elektronika.
2. Menjelaskan simbol komponen elektronika.
3. Menjelaskan sifat-sifat komponen elektronika pasif.
4. Menggambar karakteristik komponen elektronika.
5. Menjelaskan peralatan alat ukur komponen elektronika.
6. Melakukan pengukuran komponen R.
7. Melakukan pengukuran komponen C.
8. Melakukan pengukuran komponen L.
9. Menjelaskan hasil pengukuran.
B. Uraian Materi
1. Pengertian Semikonduktor
a. Struktur Atom Semikonduktor
Prinsip dasar semikonduktor merupakan elemen dasar dari
komponen elektronika seperti dioda, transistor dan sebuah Integrated
Circuit (IC). Disebut semi atau setengah konduktor, karena bahan ini
memang bukan konduktor murni. Bahan- bahan logam seperti tembaga,
besi, timah disebut sebagai konduktor yang baik, sebab logam memiliki
susunan atom yang sedemikian rupa, sehingga elektronnya dapat
bergerak bebas. Sebenarnya atom tembaga dengan lambang kimia Cu
memiliki inti 29 ion (+) dikelilingi oleh 29 elektron (-). Sebanyak 28
elektron menempati orbit-orbit bagian dalam membentuk inti yang
disebut nucleus.
Elemen terkecil dari suatu bahan yang masih memiliki sifat-sifat
kimia dan fisika yang sama adalah atom. Suatu atom terdiri atas tiga
1 Memahami Dasar-dasar danMenerapkan Pengukuran KomponenElektronika
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
7/143
2
partikel dasar, yaitu: neutron, proton, dan elektron. Dalam struktur atom,
proton dan neutron membentuk inti atom yang bermuatan positip dan
sedangkan elektron-elektron yang bermuatan negatif mengelilingi inti.
Elektron-elektron ini tersusun berlapis-lapis. Struktur atom dengan model
Bohr dari bahan semikonduktor yang paling banyak digunakan adalah
silikon dan germanium.
Seperti pada gambar 1 atom silikon mempunyai elektron yang yang
mengelilingi inti sebanyak 14 dan atom germanium 32 elektron. Pada
atom yang seimbang (netral) jumlah elektron dalam orbit sama dengan
jumlah proton dalam inti. Muatan listrik sebuah elektron adalah: - 1.602 -
19 C dan muatan sebuah proton adalah: + 1.602 -19 C.
Elektron yang terdapat pada lapisan terluar disebut elektron valensi.
Atom silikon dan germanium masing mempunyai empat elektron valensi.
Oleh karena itu baik atom silikon maupun atom germanium disebut juga
dengan atom tetra-valent bervalensi empat (tetra-valent). Empat elektron
valensi tersebut terikat dalam struktur kisi-kisi, sehingga setiap elektron
valensi akan membentuk ikatan kovalen dengan elektron valensi dari
Gambar 1. Struktur Atom (a) Silikon; (b) Germanium
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
8/143
3
atom-atom yang bersebelahan. Struktur kisi-kisi Kristal silikon murni
dapat digambarkan secara dua dimensi seperti pada gambar 2 guna
memudahkan pembahasan.
Meskipun terikat dengan kuat dalam struktur Kristal, namun bisa
saja elektron valensi tersebut keluar dari ikatan kovalen menuju daerah
konduksi apabila diberikan energi panas. Bila energi panas cukup kuat
untuk memisahkan elektron dari ikatan kovalen maka elektron tersebut
menjadi bebas dan disebut dengan elektron bebas. Pada suhu ruang
terdapat kurang lebih 1.5 x 10 10 elektron bebas dalam 1 cm 3 bahan silikon
murni (intrinsik) dan 2.5 x 10 13 elektron bebas pada germanium.
Semakin besar energi panas yang diberikan semakin banyak jumlah
elektron bebas yang keluar dari ikatan kovalen, dan hal ini menyebabkan
konduktivitas bahan meningkat.
b. Semikonduktor Tipe N
Suatu kristal Silikon yang murni, dimana setiap atomnya adalah
atom Silikon saja, disebut sebagai semikonduktor intrinsik. Untuk
kebanyakan aplikasi, tidak terdapat pasangan elektron-hole yang cukup
Gambar 2. Struktur Kristal Silikon dengan Ikatan Kovalen
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
9/143
4
banyak di dalam suatu semikonduktor intrinsik untuk dapat
menghasilkan arus yang berguna. Doping adalah penambahan atom-atom
impuritas pada suatu kristal untuk menambah jumlah elektron maupun
hole. Suatu kristal yang telah di dop disebut semikonduktor ekstrinsik.
Untuk memperoleh tambahan elektron pada jalur konduksi, diperlukan
atom pentavalent. Atom pentavalen ini juga disebut sebagai atom donor.
Setelah membentuk ikatan kovalen dengan tetangganya, atom pentavalen
ini mempunyai kelebihan sebuah elektron, yang dapat beredar pula pada
jalur konduksi, seperti pada Gambar 3. Sehingga terbentuk jumlah
elektron yang cukup banyak dan jumlah hole yang sedikit. Keadaan ini
diistilahkan dengan elektron sebagai pembawa mayoritas dan hole
sebagai pembawa minoritas. Semikonduktor yang di-doping seperti ini
disebut dengan semikonduktor type-n.
Oleh karena atom antimoni (Sb) bervalensi lima, maka empat
elektron valensi mendapatkan pasangan ikatan kovalen dengan atom
silikon sedangkan elektron valensi yang kelima tidak mendapatkan
pasangan. Oleh karena itu ikatan elektron kelima ini dengan inti menjadi
Gambar 3. Struktur Kristal Semikonduktor (Silikon) Tipe N
Si
Si
SiSi Si
Si Si
Si Sb
atom antimoni
(Sb)
elektron valensi kelima
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
10/143
5
lemah dan mudah menjadi elektron bebas. Karena setiap atom depan ini
menyumbang sebuah elektron, maka atom yang bervalensi lima disebut
dengan atom donor. Dan elektron bebas sumbangan dari atom dopan
inipun dapat dikontrol jumlahnya atau konsentrasinya.
Meskipun demikian bahan silikon tipe n ini mengandung elektron
bebas (pembawa mayoritas) yang cukup banyak, namun secara
keseluruhan Kristal ini tetap netral karena jumlah muatan positip pada
inti atom masih sama dengan jumlah keseluruhan elektronnya. Pada
bahan tipe n disamping jumlah elektron bebasnya meningkat, ternyata
jumlah holenya (pembawa minoritas) menurun. Hal ini disebabkan
karena dengan bertambahnya jumlah elektron bebas, maka kecepatan
hole dan elektron ber-rekombinasi (bergabungnya kembali elektron
dengan hole) semakin meningkat. Sehingga jumlah holenya
menurun.Level energi dari elektron bebas sumbangan atom donor
digambarkan pada gambar 4. Jarak antara pita konduksi dengan level
energi donor sangat kecil yaitu 0.01 eV untuk germanium dan 0.05 eV
untuk silikon. Sehingga pada suhu ruang semua elektron donor dapat
mencapai pita konduksi dan menjadi elektron bebas.
Bahan semikonduktor tipe n dapat dilukiskan seperti pada Gambar 5.
Karena atom-atom donor telah ditinggalkan oleh elektron valensinya
pita valensi
pita konduksi
Eg = 0.67eV (Ge); 1.1eV (Si)
level energi donor
energi
0.01eV (Ge); 0.05eV (Si)
Gambar 4. Diagram Pita Energi Semikonduktor Tipe N
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
11/143
6
(yakni menjadi elektron bebas), maka menjadi ion yang bermuatan
positip. Sehingga digambarkan dengan tanda positip. Sedangkan
elektron bebasnya menjadi pembawa mayoritas. Dan pembawa
minoritasnya berupa hole.
c.
Semikonduktor Tipe PApabila bahan semikonduktor murni (intrinsik) didoping dengan
bahan impuritas (ketidak-murnian) bervalensi tiga, maka akan diperoleh
semikonduktor tipe p. Bahan dopan yang bervalensi tiga tersebut
misalnya boron, galium, dan indium. Struktur kisi-kisi kristal
semikonduktor (silikon) tipe p adalah seperti Gambar 6.
Karena atom dopan mempunyai tiga elektron valensi, dalam Gambar
6 adalah atom Boron (B) , maka hanya tiga ikatan kovalen yang bisa
dipenuhi. Sedangkan tempat yang seharusnya membentuk ikatan
kovalen keempat menjadi kosong (membentuk hole) dan bisa ditempati
oleh elektron valensi lain. Dengan demikian sebuah atom bervalensi tiga
akan menyumbangkan sebuah hole. Atom bervalensi tiga (trivalent)
disebut juga atom akseptor, karena atom ini siap untuk menerima
elektron. Seperti halnya pada semikonduktor tipe n, secara keseluruhan
kristal semikonduktor tipe n ini adalah netral. Karena jumlah hole dan
elektronnya sama. Pada bahan tipe p, hole merupakan pembawa muatan
Gambar 5. Bahan Semikonduktor Tipe N
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
12/143
7
mayoritas. Karena dengan penambahan atom dopan akan meningkatkan
jumlah hole sebagai pembawa muatan. Sedangkan pembawa
minoritasnya adalah elektron.
Level energi dari hole akseptor dapat dilihat pada Gambar 7. Jarak
antara level energi akseptor dengan pita valensi sangat kecil yaitu sekitar
0.01 eV untuk germanium dan 0.05 eV untuk silikon. Dengan demikianhanya dibutuhkan energi yang sangat kecil bagi elektron valensi untuk
menempati hole di level energi akseptor. Oleh karena itu pada suhur
ruang banyak sekali jumlah hole di pita valensi yang merupakan
pembawa muatan.
Bahan semikonduktor tipe p dapat dilukiskan seperti pada Gambar 8.
Karena atom-atom akseptor telah menerima elektron, maka menjadi ion
yang bermuatan negatif. Sehingga digambarkan dengan tanda negatif.
Pembawa mayoritas berupa hole dan pembawa minoritasnya berupa
elektron.
Gambar 6. Struktur Kristal Semikonduktor (Silikon) Tipe P
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
13/143
8
2. Kode Warna dan Huruf pada Resistor
a. Kode Warna ResistorResistor disebut juga dengan tahanan atau hambatan, berfungsi untuk
menghambat arus listrik yang melewatinya. Satuan harga resistor adalah :
1 M (mega ohm) = 1000 K (kilo ohm) = 10 6 (ohm) yang merupakan
satuan nilai resistansi dari sebuah resistor. Resistor diberi lambang huruf
R, sedangkan gambar simbolnya dari rangkaian listrik adalah :
atau
Gambar 9. Simbol Resistor
pita valensi
pita konduksi
Eg = 0.67eV (Ge); 1.1eV (Si)
level energi akseptor
energi
0.01eV (Ge); 0.05eV (Si)
Gambar 7. Diagram Pita Energi Semikonduktor Tipe P
Gambar 8. Bahan Semikonduktor Tipe P
- -
-
-
-
---
pembawa minoritas
pembawa mayoritasion akseptor
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
14/143
9
Kode warna pada resistor menyatakan harga resistansi dan
toleransinya. Semakin kecil harga toleransi suatu resistor adalah semakin
baik, karena harga sebenarnya adalah harga yang tertera harga
toleransinya. Misalnya suatu resistor harga yang tertera = 100
mempunyai toleransi 5%, maka harga sebenarnya adalah:
Harga resistor = 100 (5% x 100) s/d 100 + (5% x 100)
= 95 s/d 105 .
Terdapat resistor yang mempunyai 4 gelang warna dan 5 gelang warna
seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini :
Gambar 10. Resistor dengan 4 Gelang dan 5 Gelang Warna.
Tabel 1. Kode Warna pada Resistor 4 Gelang
Warna
Gelang 1
(Angka
pertama)
Gelang 2
(Angka kedua)
Gelang 3
(Faktor
pengali)
Gelang 4
(Toleransi/%)
Hitam - 0 1 -
Coklat 1 1 10 1
Merah 2 2 10 2
Oranye 3 3 10 3
Kuning 4 4 10 4
Hijau 5 5 10 5 5
Biru 6 6 10 6
Ungu 7 7 10 7
Abu-abu 8 8 10 8
Putih 9 9 10 9
Emas - - 10 - 5
1 2 3 41 2 3 4 5
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
15/143
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
16/143
11
22 R berarti besarnya resistansi 22
J berarti besarnya toleransi 5%- 5 W 1 k J
5 W berarti kemampuan daya resistor besarnya 5 watt
1 k berarti kemampuan besarnya resistansi 1 k
J berarti besarnya toleransi 5%
- 5 W R 1 k
5 W berarti kemampuan daya resistor sebesar 5 watt
RIK berarti besarnya resistansi 1 k
c. Kode Angka dan huruf pada KapasitorKapasitor atau kondensator adalah suatu komponen listrik yang dapat
menyimpan muatan listrik. Kapasitas kapasitor diukur dalam F (Farad) =
10 -6 F (mikro Farad) = 10 -9 nF (nano Farad) = 10 -12 pF (piko Farad).
Kapasitor elektrolit mempunyai dua kutub positif dan kutub negatif
(bipolar), sedangkan kapasitor kering misal kapasitor mika, kapasitor kertas tidak membedakan kutub positif dan kutub negatif (non polar).
Simbol kapasitor dapat dilihat pada gambar di bawah ini:
Gambar 12. Simbol Kapasitor
Bentuk sebenarnya dari kapasitor dapat dilihat pada gambar di bawah
ini. Arti kode angka dan huruf pada kapasitor dapat dilihat pada tabel di
bawah ini.
+
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
17/143
12
Tabel 2. Kode Angka dan Huruf pada Kapasitor
Kode
angka
Gelang 1
(Angka pertama)
Gelang 2
(Angka kedua)
Gelang 3
(Faktor pengali)
Kode huruf
(Toleransi/%)
0 - 0 1 B
1 1 1 10 C
2 2 2 10 D
3 3 3 10 3 F = 1
4 4 4 10 4 G = 2
5 5 5 10 H = 3
6 6 6 10 J = 5
7 7 7 10 K = 10
8 8 8 10 M = 20
9 9 9 10
Contoh :
1) kode kapasitor = 562 J 100 V artinya : besarnya kapasitas = 56 x
102 pF = 5600 pF; besarnya toleransi = 5%; kemampuan tegangan
kerja = 100 Volt.
2) Kode kapasitor = 100 nJ artinya : besarnya kapasitas = 100 nF;
besarny atoleransi = 5%.
3) Kode kapasitor : 100 F 50 V artinya = besarnya kapasitas = 100
F; besarnya tegangan kerja = 50 Volt.
d. Kodel Warna pada KapasitorCara membaca kode warna pada kapasitor dapat melihat tabel 3,
dibawah ini :
Gambar 13. Kode Warna pada Kapasitor ABCDE
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
18/143
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
19/143
14
XL = 2 . f . L (ohm). ............... (1)
dimana :XL= reaktansi induktif ( )
= 3,14
f = frekuensi (Hz)
L = kapasitas induktor (Henry)
Beban induktor antara lain adalah :
- Kumparan kawat yang harganya dapat dibuat tetap atau tidak tetap.
Induktor yang harganya tidak tetap yaitu Dekade Induktor dan Variabel
Induktor.
- Motor-motor listrik, karena memiliki lilitan kawat.
- Transformator, karena memiliki lilitan kawat.
Pada induktor terdapat unsur resistansi (R) dan induktif (X L) jika
digunakan sebagai beban sumber tegangan AC. Jika digunakan sebagai beban
sumber tegangan DC, maka hanya terdapat unsur R saja. Dalam sumber tegangan AC berlaku rumus :
Z = V ........................................................... (2)
I
Z2 = R 2 + X L2
XL2 = Z 2 R 2
XL =
Keterangan
Z = Impedansi ( )
R = Tahanan ( )
V = Tegangan AC (Volt)
XL = Reaktansi induktif ( )
I = Arus (Ampere)
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
20/143
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
21/143
16
Oleh karena itu pada sisi p tinggal ion-ion akseptor yang bermuatan
negatif dan pada sisi n tinggal ion-ion donor yang bermuatan positip.
Namun proses ini tidak berlangsung terus, karena potensial dari ion-ion
positip dan negatif ini akan mengahalanginya. Tegangan atau potensial
ekivalen pada daerah pengosongan ini disebut dengan tegangan
penghalang (barrier potential). Besarnya tegangan penghalang ini adalah
0.2 untuk germanium dan 0.6 untuk silikon. Lihat Gambar 14.
b. Bias Mundur (Reverse Bias)
Bias mundur adalah pemberian tegangan negatif baterai ke terminal
anoda (A) dan tegangan positip ke terminal katoda (K) dari suatu dioda.
Dengan kata lain, tegangan anoda katoda V A-K adalah negatif (V A-K < 0).
Gambar 15 menunjukkan dioda diberi bias mundur.
Karena pada ujung anoda (A) yang berupa bahan tipe p diberi
tegangan negatif, maka hole-hole (pembawa mayoritas) akan tertarik ke
kutup negatif baterai menjauhi persambungan. Demikian juga karena pada
ujung katoda (K) yang berupa bahan tipe n diberi tegangan positip, maka
elektron-elektron (pembawa mayoritas) akan tertarik ke kutup positip
baterai menjauhi persambungan. Sehingga daerah pengosongan semakin
lebar, dan arus yang disebabkan oleh pembawa mayoritas tidak ada yang
mengalir.
Gambar 16. Dioda Diberi Bias Mundur
daerah pengosongan
tipe p tipe n
A K
- +
A
Is
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
22/143
17
Sedangkan pembawa minoritas yang berupa elektron (pada bahan
tipe p) dan hole (pada bahan tipe n) akan berkombinasi sehingga mengalir
arus jenuh mundur (reverse saturation current) atau Is. Arus ini dikatakan
jenuh karena dengan cepat mencapai harga maksimum tanpa dipengaruhi
besarnya tegangan baterai. Besarnya arus ini dipengaruhi oleh temperatur.
Makin tinggi temperatur, makin besar harga Is. Pada suhu ruang, besarnya
Is ini dalam skala mikro-amper untuk dioda germanium, dan dalam skala
nano-amper untuk dioda silikon.
c. Bias Maju (Foward Bias)
Apabila tegangan positip baterai dihubungkan ke terminal Anoda
(A) dan negatifnya ke terminal katoda (K), maka dioda disebut
mendapatkan bias maju (foward bias). Dengan demikian V A-K adalah
positip atau V A-K > 0. Gambar 16 menunjukan dioda diberi bias maju.
Dengan pemberian polaritas tegangan seperti pada Gambar 11, yakni
VA-K positip, maka pembawa mayoritas dari bahan tipe p (hole) akan
tertarik oleh kutup negatif baterai melewati persambungan dan
berkombinasi dengan elektron (pembawa mayoritas bahan tipe n).
Demikian juga elektronnya akan tertarik oleh kutup positip baterai untuk
melewati persambungan. Oleh karena itu daerah pengosongan terlihat
semakin menyempit pada saat dioda diberi bias maju. Dan arus dioda
yang disebabkan oleh pembawa mayoritas akan mengalir, yaitu I D.
Gambar 17. Dioda Diberi Bias Maju
daerah pengosongan
tipe p tipe n
A K
-+ A K
ID
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
23/143
18
Sedangkan pembawa minoritas dari bahan tipe p (elektron) dan dari
bahan tipe n (hole) akan berkombinasi dan menghasilkan Is. Arah Is dan
ID adalah berlawanan. Namun karena Is jauh lebih kecil dari pada ID,
maka secara praktis besarnya arus yang mengalir pada dioda ditentukan
oleh ID.
d. Kurva Karakteristik Dioda
Hubungan antara besarnya arus yang mengalir melalui dioda dengan
tegangan VA-K dapat dilihat pada kurva karakteristik dioda (Gambar 17).
Gambar 17 menunjukan dua macam kurva, yakni dioda germanium
(Ge) dan dioda silikon (Si). Pada saat dioda diberi bias maju, yakni bila
VA-K positip, maka arus ID akan naik dengan cepat setelah VA-K
mencapai tegangan cut-in (V ). Tegangan cut-in (V ) ini kira-kira sebesar
0.2 Volt untuk dioda germanium dan 0.6 Volt untuk dioda silikon.
Dengan pemberian tegangan baterai sebesar ini, maka potensial
penghalang (barrier potential) pada persambungan akan teratasi, sehingga
arus dioda mulai mengalir dengan cepat.
ID (mA)
Ge Si
Si Ge
VA-K (Volt)Is(Si)=10nA
Is(Ge)=1 A
0.2 0.6
Gambar 18. Kurva Karakteristik Dioda
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
24/143
19
Bagian kiri bawah dari grafik pada Gambar 17 merupakan kurva
karakteristik dioda saat mendapatkan bias mundur. Disini juga terdapat
dua kurva, yaitu untuk dioda germanium dan silikon. Besarnya arus jenuh
mundur (reverse saturation current) Is untuk dioda germanium adalah
dalam orde mikro amper dalam contoh ini adalah 1 A. Sedangkan untuk
dioda silikon Is adalah dalam orde nano amper dalam hal ini adalah 10 nA.
Apabila tegangan VA-K yang berpolaritas negatif tersebut dinaikkan
terus, maka suatu saat akan mencapai tegangan patah (break-down)
dimana arus Is akan naik dengan tiba-tiba. Pada saat mencapai tegangan
break-down ini, pembawa minoritas dipercepat hingga mencapai
kecepatan yang cukup tinggi untuk mengeluarkan elektron valensi dari
atom. Kemudian elektron ini juga dipercepat untuk membebaskan yang
lainnya sehingga arusnya semakin besar. Pada dioda biasa pencapaian
tegangan break-down ini selalu dihindari karena dioda bisa rusak.
Hubungan arus dioda (ID) dengan tegangan dioda (VD) dapat
dinyatakan dalam persamaan matematis yang dikembangkan oleh W.
Shockley, yaitu:
keterangan:
Id = arus dioda (amper)
Is = arus jenuh mundur (amper)
e = bilangan natural, 2.71828...
VD = beda tegangan pada dioda (volt)
n = konstanta, 1 untuk Ge; dan 2 untuk Si
VT = tegangan ekivalen temperatur (volt)
Harga Is suatu dioda dipengaruhi oleh temperatur, tingkat doping
dan geometri dioda. Dan konstanta n tergantung pada sifat konstruksi dan
parameter fisik dioda. Sedangkan harga VT ditentukan dengan persamaan:
Id = Is [e(VD/n.VT)
- 1]
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
25/143
20
=
keterangan:
k = konstanta Boltzmann, 1.381 x 10 -23 J/K
(J/K artinya joule per derajat kelvin)
T = temperatur mutlak (kelvin)
q = muatan sebuah elektron, 1.602 x 10 -19 C
Pada temperatur ruang, 25 oC atau 273 + 25 = 298 K, dapat dihitung
besarnya VT yaitu:
(1.381 x 10 -23 J/K)(298K)
VT = 1.602 x 10 -19 C
= 0.02569 J/C
26 mV
Harga VT adalah 26 mV.
Sebagaimana telah disebutkan bahwa arus jenuh mundur, Is,
dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti: doping, persambungan, dan
temperatur. Namun karena dalam pemakaian suatu komponen dioda,
faktor doping dan persambungan adalah tetap, maka yang perlu mendapat
perhatian serius adalah pengaruh temperatur.
5. Penggunaan Dioda Semikonduktor
a. Penyearah Setengah Gelombang
Dioda semikonduktor banyak digunakan sebagai penyearah.
Penyearah yang paling sederhana adalah penyearah setengah gelombang,
yaitu yang terdiri dari sebuah dioda. Melihat dari namanya, maka hanya
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
26/143
21
setengah gelombang saja yang akan disearahkan. Gambar 18 menunjukkan
rangkaian penyearah setengah gelombang.
Rangkaian penyearah setengah gelombang mendapat masukan dari
skunder trafo yang berupa sinyal ac berbentuk sinus, vi = Vm Sin t
(Gambar 18 (b)). Dari persamaan tersebut, Vm merupakan tegangan
puncak atau tegangan maksimum. Harga Vm ini hanya bisa diukur dengan
CRO yakni dengan melihat langsung pada gelombangnya. Sedangkan
pada umumnya harga yang tercantum pada skunder trafo adalah tegangan
efektif. Hubungan antara tegangan puncap Vm dengan tegangan efektif
(V eff ) atau tegangan rms ( Vrms ) adalah:
Tegangan (arus) efektif atau rms (root-mean-square) adalah tegangan
(arus) yang terukur oleh voltmeter (amper-meter). Karena harga Vm pada
umumnya jauh lebih besar dari pada V (tegangan cut-in dioda), maka
pada pembahasan penyearah ini V diabaikan.
Prinsip kerja penyearah setengah gelombang adalah bahwa pada saat
sinyal input berupa siklus positip maka dioda mendapat bias maju
sehingga arus (i) mengalir ke beban (R L), dan sebaliknya bila sinyal input
berupa siklus negatif maka dioda mendapat bias mundur sehingga tidak
mengalir arus. Bentuk gelombang tegangan input (vi) ditunjukkan pada (b)
dan arus beban (i) pada (c) dari Gambar 19.
Vm
V eff = V rms = = 0.707 Vm2
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
27/143
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
28/143
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
29/143
24
Dalam perencanaan rangkaian penyearah yang juga penting untuk
diketahui adalah berapa tegangan maksimum yang boleh diberikan pada
dioda. Tegangan maksimum yang harus ditahan oleh dioda ini sering
disebut dengan istilah PIV (peak-inverse voltage) atau tegangan puncak
balik. Hal ini karena pada saat dioda mendapat bias mundur (balik) maka
tidak arus yang mengalir dan semua tegangan dari skunder trafo berada
pada dioda. Bentuk gelombang dari sinyal pada dioda dapat dilihat pada
Gambar 19. PIV untuk penyearah setengah gelombang ini adalah =
.
Bentuk gelombang sinyal pada dioda seperti Gambar 19 dengan
anggapan bahwa Rf dioda diabaikan, karena nilainya kecil sekali
dibanding RL. Sehingga pada saat siklus positip dimana dioda sedang ON
(mendapat bias maju), terlihat turun tegangannya adalah nol. Sedangkan
saat siklus negatif, dioda sedang OFF (mendapat bias mundur) sehingga
tegangan puncak dari skunder trafo (Vm) semuanya berada pada dioda.
b. Penyearah Gelombang Penuh Dengan Trafo CT
Rangkaian penyearah gelombang penuh ada dua macam, yaitu
dengan menggunakan trafo CT (center-tap = tap tengah) dan dengan
sistem jembatan. Gambar 20 menunjukkan rangkaian penyearah
gelombang penuh dengan menggunaka trafo CT.
Terminal skunder dari Trafo CT mengeluarkan dua buah tegangan
keluaran yang sama tetapi fasanya berlawanan dengan titik CT sebagai
Gambar 20 Bentuk Gelombang Sinyal pada Dioda
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
30/143
25
titik tengahnya. Kedua keluaran ini masing-masing dihubungkan ke D 1
dan D 2, sehingga saat D 1 mendapat sinyal siklus
positip maka D 1 mendapat sinyal siklus negatif, dan sebaliknya.
Dengan demikian D 1 dan D 2 hidupnya bergantian. Namun karena arus i 1
dan i 2 melewati tahanan beban (RL) dengan arah yang sama, maka iL
menjadi satu arah (20 c).
i1
R L i2 masukansinyal acVi
Vi
D1
D2
i L
V L
Gambar 21. (a) Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh dengan TrafoCT; (b) Sinyal Input; (c) Arus Dioda dan Arus Beban
0 2
i1
Im
0 2
i2
Im
i L
Im
0 2
I dc
(c)
(a)
(b)
vi
0 2
V
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
31/143
26
Terlihat dengan jelas bahwa rangkaian penyearah gelombang penuh
ini merupakan gabungan dua buah penyearah setengah gelombang yang
hidupnya bergantian setiap setengah siklus. Sehingga arus maupun
tegangan rata-ratanya adalah dua kali dari penyearah setengah gelombang.
Dengan cara penurunan yang sama, maka diperoleh:
=2
= 0,636
dan
= . = 2 .
Apabila harga Rf jauh lebih kecil dari RL, maka Rf bisa diabaikan,
sehingga:
=2
= 0,636
Apabila penyearah bekerja pada tegangan Vm yang kecil, untuk
memperoleh hasil yang lebih teliti, maka tegangan cut-in dioda (V ) perlu
dipertimbangkan, yaitu:
= 0,636 ( ) Tegangan puncak inverse yang dirasakan oleh dioda adalah sebesar
2Vm. Misalnya pada saat siklus positip, dimana D1 sedang hidup (ON)
dan D2 sedang mati (OFF), maka jumlah tegangan yang berada pada dioda
D2 yang sedang OFF tersebut adalah dua kali dari tegangan skunder trafo.
Sehingga PIV untuk masing-masing dioda dalam rangkaian penyearah
dengan trafo CT adalah PIV=2 Vm
c. Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan
Penyearah gelombang penuh dengan sistem jembatan ini bisa
menggunakan sembarang trafo baik yang CT maupun yang biasa, atau
bahkan bisa juga tanpa menggunakan trafo. rangkaian dasarnya adalah
seperti pada Gambar 21.
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
32/143
27
Prinsip kerja rangkaian penyearah gelombang penuh sistem jembatan
dapat dijelaskan melalui Gambar 21. Pada saat rangkaian jembatan
mendapatkan bagian positip dari siklus sinyal ac, maka (Gambar 21b):
- D 1 dan D 3 hidup (ON), karena mendapat bias maju
- D 2 dan D 4 mati (OFF), karena mendapat bias mundur
Sehingga arus i1 mengalir melalui D 1, RL, dan D 3.
Sedangkan apabila jembatan memperoleh bagian siklus negatif,
maka (Gambar 21 c):
- D 2 dan D 4 hidup (ON), karena mendapat bias maju
- D 1 dan D 3 mati (OFF), karena mendapat bias mundur
Gambar 22. Penyearah Gelombang Penuh denganJembatan (a) Rangkaian Dasar; (b) Saat SiklusPositip; (c) Saat Siklus Negatip; (d) Arus Beban
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
33/143
28
Sehingga arus i2 mengalir melalui D 2, RL, dan D 4.
Arah arus i1 dan i2 yang melewati RL sebagaimana terlihat pada
Gambar 21 b dan c adalah sama, yaitu dari ujung atas RL menuju ground.
Dengan demikian arus yang mengalir ke beban (iL) merupakan
penjumlahan dari dua arus i1 dan i2, dengan menempati paruh waktu
masing-masing (Gambar 21 d).
Besarnya arus rata-rata pada beban adalah sama seperti penyearah
gelombang penuh dengan trafo CT, yaitu: Idc = 2Im/ = 0.636 Im. Untuk
harga Vdc dengan memperhitungkan harga V adalah:
= 0,636( 2 )
Harga 2V ini diperoleh karena pada setiap siklus terdapat dua buah
dioda yang berhubungan secara seri.
Disamping harga 2V ini, perbedaan lainnya dibanding dengan trafo
CT adalah harga PIV. Pada penyearah gelombang penuh dengan sistem
jembatan ini PIV masing-masing dioda adalah:
=
6. Dioda Semikonduktor Sebagai Pemotong (clipper)
Rangkaian clipper (pemotong) digunakan untuk memotong atau
menghilangkan sebagian sinyal masukan yang berada di bawah atau di atas
level tertentu. Contoh sederhana dari rangkaian clipper adalah penyearah
setengah gelombang. Rangkaian ini memotong atau menghilangkan
sebagian sinyal masukan di atas atau di bawah level nol.
Secara umum rangkaian clipper dapat digolongkan menjadi dua,
yaitu: seri dan paralel. Rangkaian clipper seri berarti diodanya
berhubungan secara seri dengan beban, sedangkan clipper paralel berarti
diodanya dipasang paralel dengan beban. Sedangkan untuk masing-
masing jenis tersebut dibagi menjadi clipper negatif (pemotong bagian
negatif) dan clipper positip (pemotong bagian positip). Dalam analisa ini
diodanya dianggap ideal.
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
34/143
29
Petunjuk untuk menganalisa rangkaian clipper seri adalah sebagai
berikut:
a) Perhatikan arah diode.
- Bila arah dioda ke kanan, maka bagian positip dari sinyal input
akan dilewatkan, dan bagian negatif akan dipotong (berarti clipper
negatif).
- bila arah dioda ke kiri, maka bagian negatif dari sinyal input akan
dilewatkan, dan bagian positip akan dipotong (berarti clipper
positip)
b) Perhatikan polaritas baterai (bila ada)
c) Gambarlah sinyal output dengan sumbu nol pada level baterai (yang
sudah ditentukan pada langkah 2 di atas)
d) Batas pemotoyngan sinyal adalah pada sumbu nol semula (sesuai
dengan sinyal input)
Rangkaian clipper seri positip adalah seperti Gambar 22 dan
rangkaian clipper seri negatif adalah Gambar 23.
VBVi Vo
D
R
vi
Vm -VB
vO
VBVi Vo
D
R
+V
vO
Gambar 23. Rangkaian Clipper Seri Positif
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
35/143
30
Petunjuk untuk menganalisa rangkaian clipper paralel adalah sebagai
berikut:
1. Perhatikan arah dioda.
- bila arah dioda ke bawah, maka bagian positip dari sinyal input akan
dipotong (berarti clipper positip)
- bila arah dioda ke atas, maka bagian negatif dari sinyal input akan
dipotong (berarti clipper negatif)
2. Perhatikan polaritas baterai (bila ada).
3. Gambarlah sinyal output dengan sumbu nol sesuai dengan input .
4. Batas pemotongan sinyal adalah pada level baterai .
Rangkaian clipper paralel positip adalah seperti Gambar 25 dan
rangkaian clipper paralel negatif adalah Gambar 26.
VBVi Vo
D
R
VBVi Vo
D
R
vO
-VB
vO
+
Gambar 24. Rangkaian Clipper Seri Negatip
vi
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
36/143
31
vi
Vm
+V
vO R
VB
Vi Vo
D
vi
Vm
R
VB
Vi Vo
D
R
VB
Vi Vo
D +
vO
-
vO
Gambar 26 Rangkaian Clipper Paralel Negatip
R
VB
Vi Vo
D
-VB
vO
Gambar 25. Rangkaian Clipper Paralel Positip
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
37/143
32
7. Dioda Semikonduktor Sebagai Penggeser (clamper)
Rangkaian Clamper (penggeser) digunakan untuk menggeser suatu
sinyal ke level dc yang lain. Rangkain Clamper paling tidak harus
mempunyai sebuah kapasitor, dioda, dan resistor, disamping itu bisa pula
ditambahkan sebuah baterai. Harga R dan C harus dipilih sedemikian rupa
sehingga konstanta waktu RC cukup besar agar tidak terjadi pengosongan
muatan yang cukup berarti saat dioda tidak menghantar. Dalam analisa ini
dianggap didodanya adalah ideal.
Sebuah rangkaian clamper sederhana (tanpa baterai) terdiri atas
sebuah R, D, dan C terlihat pada Gambar 26.
Gambar 26 (a) adalah gelombang kotak yang menjadi sinyal input
rangkaian clamper (b). Pada saat 0 - T/2 sinyal input adalah positip sebesar
vi+V
0 T/2 T
-V
C
D R
Vi Vo
Vo
0 T/2 T
C+ -
R +
V-
Vo
C+ -
R -
V+
Vo
(a) (b) (c)
(d) (e)
Gambar 27. Rangkaian Clamper Sederhana
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
38/143
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
39/143
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
40/143
35
Salah satu cara pemberian tegangan kerja dari transistor dapat
dilakukan seperti pada Gambar 30. Jika digunakan untuk jenis NPN, maka
tegangan Vcc-nya positif, sedangkan untuk jenis PNP tegangannya negatif.
Gambar 31. Rangkaian Transistor
Arus Ib (misalnya Ib1) yang diberikan dengan mengatur Vb akan
memberikan titik kerja pada transistor. Pada saat itu transistor akan
menghasilkan arus collector (Ic) sebesar Ic dan tegangan Vce sebcsar Vce1.
Titik Q (titik kerja transistor) dapat diperoleh dari persamaan sebagai berikut :
Persamaan garis beban = Y = Vce = Vcc Ic x RL
Jadi untuk Ic = 0, maka Vce = Vcc dan
untuk Vce = 0, maka diperoleh Ic = Vcc/RL
Apabila harga-harga untuk Ic dan Ice sudah diperoleh, maka dengan
menggunakan karakteristik transistor yang bersangkutan, akan diperoleh titik
kerja transistor atau titik Q.
Pada umumnya transistor berfungsi sebagai suatu switching (kontak
on-off ). Adapun kerja transistor yang berfungsi sebagai switching ini, selalu
berada pada daerah jenuh (saturasi) dan daerah cut off (bagian yang diarsir
pada Gambar 24). Transistor dapat bekerja pada daerah jenuh dan daerah cut
off -nya, dengan cara melakukan pengaturan tegangan V b dan rangkaian pada
basisnya (tahanan R b) dan juga tahanan bebannya (R L). Untuk mendapatkan
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
41/143
36
on-off yang bergantian dengan periode tertentu, dapat dilakukan dengan
memberikan tegangan Vb yang berupa pulsa, seperti pada Gambar 31.
Gambar 32. Pulsa Trigger dan Tegangan Output V ce
Apabila V b = 0, maka transistor off (cut off ), sedangkan apabila
V b=V 1 dan dengan mengatur Rb dan R 1 sedemikian rupa, sehingga
menghasilkan arus Ib yang akan menyebabkan transistor dalam keadaan
jenuh. Pada keadaan ini Vce adalah kira-kira sama dengan nol (Vsat = 0.2
volt). Bentuk output Vce yang terjadi pada Gambar 31. apabila dijelaskan
adalah sebagai berikut (lihat Gambar 31 dan Gambar 32) :
1. Pada kondisi Vb = 0, harga Ic = 0, dan berdasarkan persamaan loop :
Vcc+ IcR1 + Vce= 0, dihasilkan Vce= +Vcc
2. Pada kondisi Vb = V1, harga Vce= 0 dan Iv = I saturasi
Untuk mendapatkan arus I c, (I saturasi) yang cukup besar pada
rangkaian switching ini, umumnya R L didisain sedemikian rupa sehingga R L
mempunyai tahanan yang kecil.
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
42/143
37
LEMBAR LATIHAN
1. Jelaskan pengertian dari bahan semikonduktor!
2. Apa arti dari elektron valensi?
3. Apa yang dimaksud dengan semikonduktor intrinsik?
4. Sebutkan beberapa contoh semikonduktor bervalensi tiga!
5. Bagaimanakah rumus mencari harga reaktansi induktif (X L) ?
6. Bagaimankah rumus mencari harga impedansi (Z) ?
7. Suatu induktor diberi sumber tegangan AC 100 Volt, arus yang mengalir
1 Ampere, jika diukur dengan Ohmmeter, induktor tersebut berharga 99
. Jika frekuensi sumber 50 Hz, berapakah kapasitas induktansi L.?
8. Apa arti kode warna resistor 5 gelang.?
9. Apa arti kode warna resistor 4 gelang.?
10. Apa arti kode 82 k 5% 9132 W pada resistor.?
11. Apa arti kode 5 W 22 R J pada resistor.?
12. Apa arti kode pada kapasitor: 562 J 100 V?
13. Apa arti kode pada kapasitor: 100 nJ?
14. Apa arti kode pada kapasitor: 10 F 50 V?
15. Apa arti kode pada kapasitor: 104 k 100 V?
16. Bagaimana dioda semikonduktor dibentuk?
17. Bagaimana arus pada dioda yang diberi bias mundur?
18. Bagaimana arus pada dioda yang diberi bias maju?
19. Sebutkan macam-macam penggunaan dioda semikonduktor !
20. Jelaskan prinsip kerja penyearah setengah gelombang !
21. Jelaskan prinsip kerja penyearah gelombang penuh dengan
trafo CT!
22. Jelaskan prinsip kerja penyearah gelombang penuh sistem
jembatan!
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
43/143
38
DAFTAR PUSTAKA
Boylestad and Nashelsky. (1992). Electronic Devices and Circuit Theory, 5th ed.
Engelwood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, Inc.
Floyd, T. (1991). Electric Circuits Fundamentals . New York: Merrill Publishing
Co.
Herman DS. (1996). Elektronika: Teori dan Penerapan. Yogyakarta: FPTK IKIP
Yogyakarta.
Malvino, A.P. (1993). Electronic Principles 5th Edition. Singapore: McGraw-
Hill, Inc.
Milman & Halkias. (1972). Integrated Electronics: Analog and Digital Circuits
and Systems . Tokyo: McGraw-Hill, Inc.
Savant, Roden, and Carpenter. (1987 ). Electronic Circuit Design: An Engineering
Approach . Menlo Park, CA: The Benjamin/Cummings Publishing
Company, Inc.
Stephen, F. (1990). Integrated devices: discrete and integrated. Englewood Cliffs,
NJ: Prentice-Hall, Inc
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
44/143
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
45/143
40
Pesamaan tegangan sesaat
t V t T
V ft V v mmm sin2sin2sin = ==
Dimana
v = Tegangan sesaat
Vm = Tegangan Maksimum
= Frekuensi = 1/t (Hz)
T = Periode = waktu untuk satu gelombang
= kecepatan sudut = 2 = 2 /T = radian perdetik.
Frekuensi dalam listrik AC merupakan banyaknya gelombang yang
terjadi dalam satu detik. Jika waktu yang diperlukan oleh satu gelombang
disebut periode (T) maka.
T f
1= atau f
T 1
=
jika generator mempunyai P kutub dan berputar sebanyak N kalidalam satu menit, maka frekuensi mempunyi persamaan
120PN
f =
P = Jumlah kutub generator
N = Jumlah putaran permenit (rpm).
b. Sudut Fase dan Beda Fase
Dalam rangkaian listrik arus bolak-balik sudut fase dan beda fase
akan memberikan informasi tentang tegangan dan arus. Sedangkan beda
fase antara tegangan dan arus pada listrik arus bolak-balik memberikan
informasi tentang sifat beban dan penyerapan daya atau energi listrik.
Dengan mengetahui beda fase antara tegangan dan arus dapat diketaui sifat
beban apakah resistif, induktif atau kapasitif.
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
46/143
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
47/143
42
Persamaan tegangan sumber
V(t) = Vm Sin t
Persamaan tegangan pada Resistor R
v = i R
v = tegangan sesaat
i = arus sesaat
R = resistansi
Sehingga i = Rt SinVm
i = Im Sin t
Pada beban resistor murni tegangan dan arus mempunyai fasa sama
(sefase).
Daya sesaat ( p )
P = vi = Vm Sin t .I m Sin t = Vm Im Sin 2 t
= )t2Cos-1(2
ImVm
=2
t2CosImVm -
2ImVm
Untuk satu gelombang nilai rata rata
0t2Cos2
ImVm=
Sehingga daya
P =2
Imx
2
Vm2
ImVm=
P = V I watt
V = Tegangan Efektif
I = Arus Efektif
2) Induktor murni dalam arus bolak balik
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
48/143
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
49/143
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
50/143
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
51/143
46
= V m tSin )2
t(SinIm
+
= V m Im tSin 2,158400
ZV
fase
fase =
=21
Vm Im tSin
daya untuk seluruh siklus
P =21
Vm Im 0dtt2Sin2
0
=
Dari persamaan di atas dapat dilihat bahwa kapasitor tidak
menyerap daya listrik
Karakteristik tegangan dan arus dari ketiga elemen pasif
tersebut dapat dilihat dalam Tabel 1 berikut .
Tabel 1. Karakteristik tegangan dan arus R, L, dan C
Elemen Sudut fasa arus
Dan tegangan Diagram Impedansi
R
L
C
Sefasa (sama fasa)
Arus tertinggal 90 0 atau
Arus mendahului
tegangan 90 0 atau
R
XL= L = 2
XC =
= 2
1C
1
B A
V = V m Sin t
i = I m Sin t
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
52/143
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
53/143
48
a. Daya (P):
Daya rata-rata yang diserap rangkaian RL merupakan hasil kali V
dengan komponen I yang searah V
P = V I Cos
Cos disebut faktor daya rangkaian
Daya = Volt Ampere (VA) x Faktor Daya
Watt = VA x Cos
Jika daya dala kilowatt maka
KW = K VA x Cos P = VI Cos = VI x (R/Z)
= V/2 x I x P
= I2 R
P = I 2 R watt
b. FAKTOR DAYA (Pf = Power Faktor)
Faktor daya dapat dirumuskan
1) Kosinus beda fase antara arus dan tegangan.
2) ZR
impedansi resistansi
=
3) kVAkW
VAW
Ampere.Voltwatt
==
Sehingga
Pf = Cos =kVAkW
VAW
ZR
==
Jika digambarkan dengan segitiga daya seperti ditunjukkan oleh
Gambar 9 berikut ini.
Gambar 39. Segitiga Daya
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
54/143
49
Hubungan ke tiga jenis daya adalah sebagai berikut :
S2 = P 2 + Q 2
kVA 2 = kW 2 + k VAR 2
kW = kVA Cos
kVAR =k VA Sin
c. Beban Resistor dan Kapasitor
Sebuah resistor R dan kapasitor C dihubungkan seri dan diberi
tegangan bolak-balik, seperti ditunjukkan oleh gambar 10.
R C
V
Gambar 40. Rangkaian RC Seri dan Diagram Phasornya.
VR = I R = drop tegangan pada R (fasa sama dengan nol).
VC = I XC= drop tegangan pada C (ketinggalan terhadap I dengan
sudut /2)
XC = reaktansi kapasitif (diberi tanda negatif) karena arah V C
pada sudut negatif Y
~
Z
XC
R
I VR VC I
VR I
V
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
55/143
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
56/143
51
dari VR, VL dan VC, seperti terlihat dalam Gambar 12 berikut ini.
Perhatikan gambar 12 berikut ini.
Gambar 42. Diagram Phasor Tegangan
V = 2CLR )V(VV +
Z = 2CL2 )X(XR +
= 22 XR +
Beda fasa antara tegangan dan arus :
Tg =RX
R )X-(X CL =
Sedangkan faktor daya :
Cos =2
CL2 )X(XR
R
Z
R
+=
Jika sumber tegangan diberikan
V = Vm tSin
Sehingga arus mempunyai persamaan :
I = Im sin ( t )
Tanda negatif bila arus ketinggalan terhadap tegangan, X L > X C
atau beban bersifat induktif.
XL X C VL V C
VR
-VC
V Z
R
XC
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
57/143
52
TSaudara positif bila arus mendahului tegangan, X L < X C atau
beban bersifat kapasitif.
e. Resonansi RLC Seri.
Resonansi pada rangkaian RLC seri terjadi jika besarnya reaktansi
sama dengan nol. Hal ini terjadi bila nilai X L = X C. Frekuensi saat
terjadinya resonansi disebut fo, maka :
XL = XC
2foL = foC21
fo =LC2
1
f. Faktor Kualitas
Faktor kualitas dalam rangkaian seri RLC adalah tegangan
magnetisasi saat rangkaian berresonansi.
Pada saat resonansi, besarnya arus maksimum :
Im =RV
Nilai Tegangan pada induktor atau kapasitor = I m XL
Nilai Tegangan sumber adalah V = I m R
Jadi tegangan magnetisasi dinyatakan sebagai berikut :
RfoL2
RX
RIXI L
m
Lm ==
Faktor kualitas
=RfoL2
di mana fo =LC2
1
Sehingga
= )CL
(R1
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
58/143
53
Faktor kualitas juga dapat didefinisikan dalam bentuk :
= 2 perioda1dalamdiserapyangenergi
disimpanyangmaksimalenergi
Sedangkan lebar band :
=0
0
3. Rangkaian Paralalel Arus Bolak Balik
Dalam rangkaian arus bolak-balik apabila beban dihubungkan paralel
maka untuk menganalisis rangkaian tersebut dapat diselesaikan dengan
beberapa cara, antara lain :
a. Metode Vektor.
Misalkan rangkaian yang terhubung paralel terdiri dari dua cabang
seperti ditunjukkan pada gambar 15 di bawah ini
Gambar 43. Rangkaian AC dengan Beban Terhubung Paralel.
Dari cabang A diperoleh persamaan sebagai berikut :
Z1 =2L
2 XR +
I1 =2L
21 XR
VZV
+=
Cos 1 =1
1
ZR
atau 1 = Cos 1(1
1
ZR
)
A
C
B
I2 R 2
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
59/143
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
60/143
55
b. Metode Admitansi.
Model rangkaian seperti gambar 17 dapat dianalisis dengan metode
admintansi sebagai berikut;
Gambar 45. Rangkaian dengan Beban Paralel.
Z1 =2L
21 XR + Y1 =
1Z1
= 2121 )b(g +
Z2 =2
2L22 XR + Y1 = 2Z
1= 22
22 )b(g +
Z3 =2C
2 XR + Y1 =3Z
1
1
= 2323 )b(g +
Y = Y 1 + Y 2 + Y 3
Z =Y1
c. Resonansi Pada Rangkaian Paralel
Jika rangkaian paralel dihubungkan dengan sumber tegangan yang
frekuensinya berubah-ubah, maka pada frekuensi tertentu komponen arus
reaktif jumlahnya akan nol. Pada kondisi ini rangkaian disebut beresonansi.
Perhatikan Gambar 18 berikut ini.
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
61/143
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
62/143
57
CL
= R 2 + X L2
= R 2 + (2 f 0L)2
2f 0 = 2
2
L
RLC1
sehingga f 0 =2
12
2
LR
LC1
Jika R diabaikan maka freakuensi resonansi menjadi
f =
= 2
1C1 sama seperti Resonansi Seri.
4. Rangkaian Tiga Fasa
a. Tegangan dan Arus pada Hubungan Bintang ( Y )
Tegangan sistem tiga fase hubungan bintang terdiri dari empat
terminal salah satunya titik nol. Urutan fase ada yang menyebut RST , a b c ,
atau fase I , II , III. Dalam hubungan bintang sumber tegangan tiga fase
ditunjukkan oleh Gambar 20 di bawah ini.
Gambar 47. Diagram Phasor Sambungan Bintang
Sedangkan V RS = V R - V S
VST = V S - V T
VTR = V T - V R
Disebut dengan tegangan line ( v l )
VL = V fase x 3
Berdasarkan gambar phasor di atas
fase
angandengan tegdisebutVdanVV
012VV
120-VV
0VV
TSR,
0ef T
0ef S
ef R
+=
=
=
VR
VTR
VT
VS
VST
VRS
N
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
63/143
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
64/143
59
Gambar 49. Sambungan Segitiga.
Pada sambungan segitiga
Tegangan line = tegangan fase
VL = V f
Arus line = 3 arus fase
IL = 3 I f
Jika beban seimbang besar arus line akan sama
I1 = I 2 =I3 =I L
tetapi sudut fase berbeda 120 0 listrik.
c. Daya pada sambungan segitiga
Daya setiap fase
= cosIVPf f f
Daya total
=
==
=
cosIV3P
maka 3
II VV karena
cosIVx3P
f f
L f Lf
f f
I1 = I R - IS
I3 = I T I R
I2 = I S I TIT
IRIS
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
65/143
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
66/143
61
9. Hitunglah besar R dan C dari suatu rangkaian seri R c yang dihubungkan
dengan tegangan 125 V, 60 Hz. Arus yang mengalir 2,2 A dan daya yang
diserap 96,8 watt !
10. Hitunglah besar C agar lampu pijar 750 watt,100 V mendapat tegangan
yang sesuai, bila lampu tersebut digunakan pada tegangan 230 V, 60 Hz
diseri dengan kapasitor. !
11. Hitunglah kapasitansi kapasitor, induktansi, dan resistansi, jika diketahui
sebuah resistor, kapasitor dan induktor variabel diseri dan dihubungkan
dengan sumber tegangan 200 V, 50 Hz. Arus maksimum 314 mA dan
tegangan pada kapasitor 300 V !
12. Sebuah kumparan mempunyai resistansi 8 dan induktansi 0,0191 H
diparalel dengan kapasitor 398 F dan resistansi 6 serta dihubungkan
dengan tegangan 200 V, 50 Hz.
Hitunglah:
a. Arus masing-masing cabang.
b. Daya masing-masing cabang
c. Arus total
d. Sudut fase antara arus dan tegangan
1,8
398 F
200 V, 50 Hz
6
0,019 H
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
67/143
62
13. Hitunglah arus total dan faktor daya dari rangkaian di bawah ini !
14. Hitunglah frekuensi resonansi dari sebuah induktor yang mempunyai
induktansi 0,25 H dan resistansi 50 ohm dan di paralel dengan kapasitor 4
F?
15. Bagaimanakah hubungan antara tegangan phasa dengan tegangan line dari
data yang diperoleh ?
16. Bagaimanakah hubungan antara arus phasa dengan arus line untuk
percobaan di atas ?
17. Sumber tegangan tiga fase hubungan bintang dengan tegangan line 400 V
dihubungkan dengan beban seimbang sambungan bintang yang setiap fase
terdiri dari R = 40 dan X L = 30 .
Hitunglah :
a. Arus line
b. Total daya yang diserap
18. Tiga buah kumparan yang sama masingmasing mempunyai resistansi 20
dan indukatansi 5 H
a. Hitunglah arus dan daya yang diserap jika kumparan disambung
bintang dan dihubungkan dengan tegangan tiga fase dengan tegangan
line 400 V, 50 Hz. !
b. Hitunglah arus dan daya yang diserap jika kumparan disambung
segitiga.
c.
3
6
100 V
8
4
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
68/143
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
69/143
64
27. Hitunglah arus total dan faktor daya dari rangkaian di bawah ini !
28. Sebuah sumber tiga fase yang mempunyai tegangan 400 V dihubungkan
dengan beban tiga fase hubungan bintang yang tiap fase terdiri dari R =
4 dan X L = 3 . Hitunglah arus jaringan dan daya yang diserap !
DAFTAR PUSTAKA
Edminister, Joseph A, Ir Soket Pakpahan, Teori dan soal-soal Rangkaian Listrik ,
Erlangga, Jakarta, 1988.
Hayat, William H, Kemmerly, Jack E, Pantur Silaban PhD, Rangkaian Listrik jilid
I, Erlangga, Jakarta 1982.
Hayat, William H, Kemmerly, Jack E, Pantur Silaban PhD, Rangkaian Listrik jilid
II , Erlangga, Jakarta 1982.
Theraja, Fundamental of Electrical Enginering and Electronics , S Chand & Co
(PUT) LTD, New Delhi, 1976.
5
8
200 V, 50 Hz
6
2
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
70/143
65
A. Objektif
1. Memahami jenis peralatan rumah tangga listrik yang menggunakan alat
pemanas
2. Memahami prosedur perawatan peralatan rumah tangga listrik menggunakan alat pemanas listrik
3. Memahami jenis peralatan rumah tangga listrik yang menggunakan motor
listrik.
4. Memahami prosedur perawatan peralatan rumah tangga listrik
menggunakan motor listrik
5. Merawat peralatan rumah tangga listrik yang menggunakan alat pemanas
dan motor 6. Memahami data sheet komponen peralatan rumah tangga yang
menggunakan alat pemanas dan motor listrik.
7. Memahami cara perbaikan peralatan rumah tangga listrik.
8. Memperbaiki peralatan rumah tangga listrik yang menggunakan alat
pemanas dan motor listrik.
9. Memeriksa hasil perbaikan menggunakan alat ukur multimeter.
10.
Melakukan uji fungsi hasil perbaikan
B.Uraian Materi
1. Peralatan Dasar untuk Perbaikan Peralatan Rumah Tangga Listrik.
Untuk pekerjaan perbaikan peralatan, Saudara hanya memerlukan
peralatan yang sederhana, peralatan mekanik dan listrik. Alat ini tidak mahal,
mudah disiapkan, dan mudah menggunakannya; Saudara dapatmemiliki dan
menyiapkannya di bengkel Saudara. Ada beberapa perlengkapan yang sangat
3 Merawat dan MemperbaikiPeralatan Rumah Tangga Listrik
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
71/143
66
njlimet dibutuhkan untuk reparasi yang komplek, dan perlengkapan ini mahal
tetapi itu gambaran untuk jangka panjang. Untuk banyak pekerjaan,
bagaimanapun, peralatan sederhana sudahlah memadai.
Belilah peralatan perbaikan peralatan Saudara karena Saudara
membutuhkannya, jika Saudara belum memilikinya. Keperluan yang
sederhana. Pertama,Saudara akan memerlukan pemilihan obeng yang
berkualitas baik minimal 3 ukuran untuk obeng stSaudarar, dan sebuah obeng
jenis - Phillips. Tang kombinasi berhidung panjang juga vital. Saudara juga
membutuhkan palu sebuah palu genggam, baik kunci sekrup yang dapatdistel, dan satu set kunci sok, pompa minyak, perlengkapan pisau, dan lampu
gangguan
Beberapa perlengkapan listrik sederhana juga diperlukan pengepas
patron, tang pengupas kabel dan alatsolder,jumper, dan tahanan lilitan kawat
20 k /2W, untuk bekerja pada motor kapasitor.
Tahanan tidak mahal dan banyak didapat di toko alat-alat TV. Semua
peralatan listrik Saudara harus terisolasi dengan tangan. Untuk bekerja
dengan peralatan kecil, Saudara membutuhkan peralatan yang sama; Saudara
juga membutuhkan obeng yang lebih kecil. Tang kombinasi circlip, untuk
membuka penahan clip pada rakitan gear, adalah berguna, tetapi tidak harus;
obeng akan sering dipakai untuk hal yang sejenis. Bahanyang dibutuhkan
untuk bekerja pada peralatan kecil termasuk tahanan-minyak panas,
digunakan untuk peralatan yang menghasilkan panas, minyak-gear silikon,
diperoleh pada tempatreparasi peralatan; dan pembersih kontak listrik, dapatdiperoleh di tempat reparasi peralatan dan suplier peralatan listrik. Saudara
juga membutuhkan kertas gosok yang sangat baik (No. 0000), steel wool
untuk membersihkan kotak kontak listrik, dan kain pembersih.
2. Peralatan untuk Pengetesan Listrik
Banyak reparasi peralatan yang juga memerlukan pengetesan listrik
untuk mendiagnose permasalahan secara teliti. Minimal 80% dari waktu akan
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
72/143
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
73/143
68
dan untuk mengetes kelayakan pembumian. Kadang-kadangjuga digunakan
untuk mengetahui apakah tegangan yang ada memadai. Carilah tester yang
mempunyai daerah kerja (range tegangan) di atas 500 volt.
Untuk menggunakan tester tegangan, tempelkan atau sambungkan
salah satu probe pada kawat dan probe yang lain untuk kabel yang berbeda.
Jika komponen sedang menerima listrik, lampu di dalam bola akan memijar;
jika lampu tidak memijar, kesalahan ada di titik ini. Sebagai contoh, jika
Saudara mencurigai bahwa kotak-kontak ada kesalahan, masukkan salah satu
probe tester ke dalam lubang KK, dan probe yang lain masuk dalam lubangKK yang lain. Lampu tester akan segera menyala, jika tidak, KK mungkin
rusak. Untuk melanjutkan tes KK, keluarkan KK dari tembok. Tempatkan
salah satu probe tester pada sambungan terminal sekrup dan probe yang lain
pada terminal sekrup yang lain. Jika bola pijar tester menyala, Saudara tahu
bahwa KK tidak berfungsi lagi ada arus mengalir ke KK, tetapi aliran tidak
melewati KK untuk menyediakan daya ke peralatan. Jika lampu tidak
menyala, tidak ada arus yang masuk ke KK. Masalahnya mungkin sekering
putus atau CB trip, atau kawat mungkin terputus atau kerusakan di belakang
KK.
b. Pengetes (Tester) Sambungan.
Tester sambungan, pada pokoknya adalah alat diagnosis untuk
perbaikan beberapa peralatan, terdiri dari sebuah baterai di dalam bodi,
dengan sebuahprobe-testerhubungke salah satu ujung akhir pada rumah baterai dan kawat tes dengan sebuah kepala kekang dihubungkan pada
ujungnya. Tester sambungan ini digunakan dengan kondisi arus mati, untuk
menentukan kembali komponen listrik yang masih baik dan dimana letak
kegagalan fungsinya.
Untuk menggunakan tester sambungan, steker tidak diperlukan dan
lepaskan saja untuk mendapatkan pengetesan pada komponen.
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
74/143
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
75/143
70
Semua komponen ini dapat tidak berfungsi, dan sering kita lihat
bahwa kerusakan total dalam suatu peralatan adalah karena gangguan pada
komponen-komponen yang sangat sederhana. Untuk kasus ini, adalah penting
untuk diketahui bagaimana komponen listrik dasar ini bekerja, mengapa
mereka rusak, dan bagaimana memperbaikinya atau menggantinya. Dengan
informasi ini, diharapkan dapat menangani banyak permasalahan peralatan
yang sangat sederhana, dengan sedikit usaha dan tantangan.
a. Kabel Power dan Kabel StekerBanyak peralatan yang rusak yang sesungguhnya adalah aus, kabel
power yang terentang atau steker yang kurang panjang untuk membuat
kontak listrik yang baik. Pastikan operasi aman Saudara dapat memeriksa
semua kabel peralatan untuk permasalahan yang terjadi secara periodik, dan
mengganti kabel yang meregang atau inti kabel yang putus. Jika Saudara
curiga bahwa kabelnya rusak, lepaskan kabel dari peralatan dan periksalah
dengan tester sambungannya. Jepitkan ujung kontak tester ke dalam steker,dan tempelkan probe pada salah satu dari kedua kawat atau jika kabel di
dalam steker, masukkan probe dalam salah satu dari kedua lubang ujung akhir
kabel dari peralatan. Jika tester berbunyi atau menyala, pindahkan ke kawat
yang lain atau lubang yang lain, dan teslah kembali. Ulangi prosedur ini
untuk mengetes ujung kontak yang lain pada steker. Jika tester menyala atau
berbunyi pada setiap titik pengetesan, kabel tidak rusak; jika tidak nyala atau
tidak bunyi pada beberapa titik, kabel atau steker ada gangguan. Saudara
dapat menemukan titik kesalahan dengan memotong kabel pada ujungnya dan
lakukan pengetesan. Jika sekarang tester menyala/berbunyi pada setiap titik,
steker adalah bagian yang rusak. Komponen rusak kabel atau steker, atau
keduanya dapat diganti.
b. Penggantian Kabel Snur.
Penggantian kabel snur pada peralatan, peralatan daya, dan juga
perlengkapan lainnya biasanya merupakan pekerjaan yang mudah. Beberapa
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
76/143
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
77/143
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
78/143
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
79/143
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
80/143
75
Ada 2 jenis dasar gasket, dipasang rata dan dipasang beralur. Gasket
pasangan-rata diamankan (dikunci) ke pintu oleh serentetan sekrup atau
kekang (clip), atau pemegang di suatu tempat oleh keping (bantalan) penguat
atau sebuah plat. Gasket pasangan -alur dicekam (dipegang) oleh pasak
penguat; pemasak khusus atau alat gasket membuat pekerjaan pemasangan
menjadi lebih mudah. Gunakan semen gasket untuk memasang jenis gasket
yang lain, seperti yang direkomendasikan oleh pabrik.
Pertama, lepaskan gasket yang sudah usang. Jika gasket adalah
pasangan alur, tariklah dengan hati-hati dari alurnya; jika pasangan-rata,lepaskan pengunci, bantalan penguat, atau plat untuk memunculkan gasket.
Bersihkan daerah yang dilewati gasket dengan air panas dan cairandetergen,
atau, bila perlu dengan spirtus mineral. Keringkan pintu dan kemudian pasang
gasket yang baru, haluskandi setiap tempat, masukkan pada tempatnya dan
permudahlah di setiap pojok yang melingkar; gunakan semen gasket jika
dikhususkan oleh pabriknya. Jika Saudara sedang memasang gasket pasangan
pasangan-alur, tekan masuk pada tempatnya dengan alat pemasak. Yakinkan
bahwa gasket berada pada posisi yang baik dan halus, dengan tanpa terdapat
bagian yang menonjol atau melekuk ke bawah. Akhirnya, gantilah pengunci
atau bantalan penguat atau plat dan kuncilah. Keluarkan sisa2 semen gasket
dengan spirtus mineral; hati-hati jangan sampai merusak cat peralatan.
d. Pengawatan
Banyak pekerjaan perbaikan peralatan termasuk pengawatanhubungan kabel secara terpisah atau bergabung pada pemasangan kabel untuk
komponen listrik baru. Pengawatan kelistrikan di dalam peralatan mungkin
dihubungkan dalam satu atau beberapa cara, termasuk di dalamnya hubungan
dasar dengan terminal sekrup, terminal tekan-masuk, dan kadang2 terminal
sepatu kabel jenis selongsong. Kawat mungkin juga disambung dengan
penghubung solder. Komponen yang mempunyai banyak pengawatan timer
pencuci, dalam hal ini, yang mengontrol beberapa putaran operasi sering
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
81/143
76
disambungkan dalam suatu pengawatan, sekelompok kabel dimasukkan
dalam selongsong plastik.
Setiap jenis sambungan kawat harus dibuat baik saat Saudara
memasang komponen baru, untuk setiap kabel terpisah dan setiap kabel pada
kelompok. Sebelum Saudara menyambung beberapa kabel dalam peralatan,
yakinkan bahwa Saudara tahu bagaimana mengikatnya; jika Saudara
memasang komponen yang baru, ikatlah kabel dengan cara yang sama.
e. Sakelar
Sakelar bekerja untuk membuat hubungan dari penghantar pada
rangkaian kelistrikan. Jika peralatan dimasukkan ke Kotak Kontak, berarti
menghubungkan ke jaringan listrik yang tersedia, dalam hal ini daya listrik
mengalir melewati penghantar dalam rangkaian dan ke peralatan listrik.
Ketika sakelar ON/OFF peralatan dihidupkan, penghantar pada peralatan
digerakkan masuk dan terhubung dengan penghantar jaringan, dan aliran
listrik melalui sakelar untuk menjalankan/ mengaktifkan peralatan listrik.
Arus mengalir dalam rangkaian tertutup melalui peralatan, kembali melalui
sakelar dan ke jaringan. Komponen dasar peralatan yang lain sebenarnya
sejenis atau variasi dari sakelar reoshtat, thermostat, solenoid, dan timer,
sebagai contoh, semua adalah sakelar atau sakelar sekunder. Komponen-
komponen ini bekerja di dalam peralatan, menggerakkan motor listrik,
membuka dan menutup katup, elemen kontrol panas, dan menghidupkan
bagian yang berbeda pada peralatan hingga putaran yang berbeda, sepertihalnya pembilas dan putaran kipas pada mesin cuci. Ada beberapa jenis
sakelar tombol tekan, toggle, rockers, slides (sorong/geser), sakelar alir, dsb.
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
82/143
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
83/143
78
Semua sakelar membuat kontak listrik di dalam rumah mekaniknya,
dan kesalahan sakelar dapat disebabkan oleh permasalahan dengan kontaknya
atau rumahnya. Ketika sakelar tidak berfungsi, putarlah pada posisi N dantelitilah jika kontak digerakkan masuk ke posisi hingga kotak kontak
menyentuh. Jika kotak kontak tidak beroperasi dengan baik, jika kotak kontak
tidak bekerja dengan baik, rumah sakelar adalah rusak, dan sakelar harus
diganti. Jika kerja mekanik sakelar baik, kontaknya mungkin kotor atau
bengkok; jika sakelar mempunyai terminal sekrup, ini dapat dibersihkan. Jika
kontaknya kotor atau terkorosi, bersihkan dengan amril kayu, dan kemudian
dengan kain halus; jika kontak belum lurus, luruskan dengan berhati-hatilah
hingga kembalipada tempatnya.Kencangkan terminal sekrup yang dilepas.
Jika kontak atau sekrup terkorosi berat, sakelar harus diganti.
Untuk menentukan lagi apakah suatu sakelar dapat bekerja dengan
baik, bongkarlah peralatan untuk mendapatkan sakelarnya, dan teslah dengan
tester aliran atau AVO, setlah pada skala Rx1. Dengan steker peralatan
terlepas, kaitkan kekang (clip) tester pada salah satu colok dengan sakelar dan
tempatkan probe pada terminal yang lain; atau tempelkan probe AVO pada
setiap terminal. Hidupkan sakelar. Jika sakelar berfungsi, tester aliran akan
menyala atau berbunyi, dan akan menghentikan sinar atau bunyi jika sakelar
dimatikan; atau AVO akan terbaca tak terhingga. Jika tester tak menyala atau
berbunyi, atau AVO tidak menunjukkan harga yang lebih tinggi dari nol,
sakelar rusak, dan harus diganti. Beberapa sakelar mungkin akan
menunjukkan harga pembacaan yang lebih tingi dari nol, seperti yang
terdapat dalam setiap peralatan. Gunakan sakelar yang baru dari jenis yang
sama untuk mengganti sakelar yang lama, dan pasangkan pada tempatnya
dengan cara yang sama.
f. Thermostat
Thermostat adalah sakelar yang mengontrol suhu, dalam komponen
pemanas atau piranti pendingin. Thermostat digunakan di dalam peralatan
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
84/143
79
dengan menggunakan kekang-bimetal, cakram-bimetal, atau suatu tempat
yang berisi gas untuk mengontrol kontak listrik. Kerusakan pada thermostat
kekang-bimetal dan cakram-bimetal dapat diganti. Thermostat isi gas
kadang2 dapat diperbaiki secara profesional; dimana perbaikan adalah
mungkin tetapi kebanyakan sedikit lebih mahal daripada menggantinya.
Untuk menentukan kembali sebuah thermostat masih berfungsi,
bongkarlah peralatan untuk mengambil thermostat, dan testlah dengan tester
aliran atau dengan AVO yang distel pada skala Rx1. Dengan melepas steker
peralatan, kaitkan kekang tester pada salah satu lead ke thermostat dantempelkan probe ke yang lain; atau tempelkan salah satu probe pada setiap
terminal AVO. Tester aliran harus menyala atau berbunyi; atau AVO akan
terbaca nol. Putar ke bawah pengungkit (dial) dari pengontrol suhu; Saudara
akan melihat titik kontak membuka pada thermostat. Thermostat akan
menghentikan nyala atau bunyi jika kontak dibuka. Jika thermostat rusak,
gantilah dengan yang baru dari jenis yang sama.
g. Piranti Sakelar Kontrol
Banyak peralatan yang memiliki beberapa fungsi, seperti halnya
bermacam putaran pada pencuci atau bagian pencuci. Peralatan ini bekerja
otomatis; pertama sakelar ON/OFFhidup, komponen sakelar di dalam
peralatan, mengontrol panas, air atau aliran minyak, putaran motor, dan juga
yang lain. Yang lebih penting dari piranti ini, digunakan untuk
mengoperasikan sakelar, tuas, dan katup secara otomatis, juga solenoid2 relaidan elemen sensor.
h. Elemen Pemanas
Elemen pemanas bekerja sangat sederhana. Tidak seperti konduktor,
elemen pemanas terbuat dari logam dengan tahanan listrik yang tinggi,
biasanya paduan nikel-chrome yang disebut nichrome. Jika arus mengalir
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
85/143
80
melalui elemen, tahanan yang tinggi ini mencegahnya dari aliran yang mudah
(cepat); aliran ini akan bekerja pada elemen, dengan kerja ini akan
menghasilkan panas. Jika arus mati, elemen secara perlahan menjadi dingin.
Ada 3 jenis elemen pemanas: kawat, pita, dan batang.
Untuk mengecek lagi apakah elemen pemanas masih berfungsi,
bongkarlah peralatan dan dapatkan elemen, lalu teslah dengan tester aliran
atau AVO, set pada skala Rx1. Dengan steker terlepas, jepitlah clip tester
pada terminal elemen pemanas dan tempelkan probe pada terminal yang lain;
atau jepitkan salah satu clip AVO pada setiap terminal. Jika elemen berfungsitester akan menyala atau berbunyi; atau AVO akan membaca dari 15-30 .
Jika tester tidak menyala atau berbunyi, atau AVO membaca lebih tinggi dari
30 , elemen adalah rusak, dan harus diganti. Jika Saudara menggunakan
tester aliran bagaimanapun lihat dengan teliti pada tester, terutama jika
elemen jenis light-up beberapa elemen pemanas mempunyai faktor tahanan
yang tinggi sekali, dan sinar yang dihasilkan hanya sinar yang redup atau
bunyi yang lemah. Reaksi ini bukan berarti bahan elemen rusak, tetapi bahanitu merubah arus menjadi panas yang efisien.
Gambar 55.Pengukuran Tahanan dari Rangkaian Kelistrikan
Elemen Pemanas
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
86/143
81
2. Pemeliharaan dan Perbaikan Motor Listrik pada Peralatan Rumah
Tangga Listrik.
Tergantung pada bagaimana pekerjaan-pekerjaan itu harus
diselesaikan, peralatan mungkin memiliki satu atau beberapa jenis motor.
Peralatan-peralatankecilbiasanya digerakkan olehmotor universal, ataudimana
daya yang kecil diperlukan, dengan motor shaded-pole atau motor sinkron.
Peralatan-peralatan besar biasanya digerakkan oleh motor fase-belah (split-
phase) atau motor kapasitor.
Motor DC digunakan untuk peralatan kecil yang menggunakan bateraisebagai sumber tenaga. Motor-motor universal dan DC mempunyai dua buah
takal( blok ) arangyangdisebutsikat,yang berfungsi sebagai kontak listrik.
Motor-motor yang lain tidak mempunyai sikat; yaitu motor-motor induksi,
dimana rotor lilit digerakkan di dalam lempeng tetap yang disebut stator.
Motor-motor bersikat dua dan motor-motor induksi digerakkan oleh gaya
elektromagnit yang dibangkitkan oleh arus listrik yang melaluinya.
Antara ukuran dan daya motornya, motor-motor peralatan biasanya
saling tergantung dari waktu pemakaiannya. Saudara dapat memperpanjang
umurnyadanmeningkatkanefisiensikerjanya dengan cara melumasi dan
menjaga kebersihannya dengan baik. Peralatan-peralatan yang berpenggerak
motor harus digunakan secara baik, artinya jangan sekali-kali membebaninya
terlalu berlebih, jangan menyalahgunakannya, dan jangan mengabaikan
permasalahan hingga menjadi lebih parah.
Ada beberapa prinsip dasar untuk mengoperasikan motor penggerak di
dalam sebuah peralatan:
Selalu menyambungkan peralatan pada sumber daya yang memadai;
peralatan dengan tegangan kerja 220V-240V harus dihubungkan ke
kotak-kontak (KK) 220V-240V. Jika KK untuk kebanyakan peralatan
tidak digrounding, gunakan steker adapter-grounded untuk mengground-
kan peralatan.
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
87/143
82
Jangan pernah menggunakan peralatan kecil yang kondisinya basah, atau
mengoperasikan beberapa peralatan sedang tangan Saudara basah. Jika
peralatan besar seperti pencuci atau pengering, dalam keadaan basah,
jangan mengoperasikannya atau mencoba untuk mencabut stekernya.
Selesaikan motor secara profesional terlebih dahulu sebelum Saudara
kembali menggunakan peralatan tersebut.
Jangan pernah membebani terlalu berlebih pada peralatan. Kelebihan
beban menyebabkan operasi tidak efisien dan pemanasan lebih terjadi
pada motor, dan dapat menyebabkan pemakaian yang terlalu lebih. Jikamotor mati karena beban lebih, kurangi beban sebelum menstart ulang
peralatan.
Pemeliharaan reguler (tetap) dapat mencegah banyak permasalahan
pada motor. Untuk mencegah panas lebih dan gangguan, sedotlah rumah
motor secara periodik untuk menghilangkan debu dan kotoran lain. Yakinkan
bahwa sirkulasi udara ke motor memadai, setidak-tidaknya setiap 1 tahun
minyakilah motor jika terdapat atau memiliki tempat minyak dengan minyak motor non detergent no. 30 (tidak semua jenis minyak). Prosedur untuk
kekhususan peralatan, lihat detail berikut:
a. Motor Universal
Motor-motor ini terdiri dari sebuah rotor yang dinamakan armatur,
dengan kumparan kawat lilitnya, dan silinder putaran yang disebut
komutator,dengan jalur ( alur )yangsalingberbalikanpada bahan penghantar
dan bukan penghantar. Armatur dan komutator keduanya terletak pada poros
motor. Pada setiap sisi komutator, sikat arang membawa arus dari rangkaian.
Ketika sikat arang menekan komutator, armatur dimagnetisasi dan berputar.
Kebanyakan motor universal juga mempunyai kipas pendingin pada ujung
poros belakangnya. Motor universal digunakan dalam peralatan-peralatan
dengan ukuran kecil hingga menengah; motor-motor ini memberikan daya
yang kuat pada putaran rendah maupun tinggi . Motor universal dapat
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
88/143
83
beroperasi pada sumber AC ataupun DC. Kecepatannya dikontrol oleh
tekanan, kontrol tap-medan, penyearah, atau regulator, atau dengan gerakan
fisik pada gerakan sikat arang dari armatur.
Motor universal kebanyakan diminyaki dan ditutup secara tetap oleh
pabrik pembuatnya, dan tidak membutuhkan perhatian lebih lanjut. Beberapa
motor universal, bagaimanapun, mempunyai bak pelumas yang tertutup,
biasanya ditunjukkan dengan oil, pada ujung poros motor. Motor jenis iniharus diminyaki setiap 6 bulan, atau menurut instruksi pabrik pembuatnya.
Angkat setiap penutup bagian dan gunakan setetes atau dua tetes minyak nondetergen no. 30 (tidak semua jenis minyak).
Banyak motor universal yang tidak berfungsi disebabkan oleh
berkurangnya bagian bawah sikat arang, batang lunak pada sikat yang
menyempurnakan kontak listrik untuk komutator motor. Jika sikat-sikat ini
menjadi aus, motor akan memercikkan bunga api pada waktu bekerja, dan
kontak listrik menjadi tidak sempurna. Saudara dapat memecahkan
permasalahan ini dengan mengganti sikat-sikat tersebut dengan yang baru..
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
89/143
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
90/143
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
91/143
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
92/143
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
93/143
88
Elemen pemanas kawat spiral
dengan selongsong pelindung
tuangan
Elemen pemanas yang dililit pada
lembaran mika
Gambar 59. Bentuk Elemen Pemanas untuk Seterika Listrik
terminal
batutahan
kawatnikelin mika
terminal
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
94/143
89
Gambar 60. Bagian-bagian Seterika Secara Utuh
plat
pengatur
suhu
bautarak
pelat
tutup belakang
jepitan untuk me-rin ankan kabel
mekanik guling
lampusinyal
cakra pilihkabel
elemen pemanas
lampuindikator
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
95/143
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
96/143
91
magnesium yang merupakan bahan isolasi. Elemen ini dipakai untuk
tegangan 110V - 220V dengan daya berkisar antara 250 - 750 watt.
Thermostat, adalah alat pengatur suhu, berfungsi memutuskan dan
menyambungkan rangkaian seterika listrik dengan sumber arusnya.
Bekerjanya otomatik sesuai dengan pengaturan kita. Salah satu jenis
thermostat seperti nampak dalam gambar di bawah.
a. Cara bekerjanya thermostat adalah sebagai berikut:
Mula-mula seterika kita hubungkan dengan sumber tegangan,
kemudian tombol pengatur panas ditempatkanpada suatu kedudukan tertentu.
Setelah seterika bekerja dan suhu telah melampaui batas suhu yang
ditetapkan, thermostat membuka kontak-kontaknya dan arus listrik tidak
mengalir lagi. Kemudian jika suhu telah turun di bawah batas penetapannya,
thermostat akan menutup kontak-kontaknya lagi.
Memutar tombol pengatur panas pada dasarnya mengatur tekanan pegas. Hal ini akan menentukan jarak/jauhnya bilah thermostat membengkok
sebelum kontak-kontaknya membuka dan berarti pekerjaan ini menetapkan
suhu yang dikehendaki.
Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pemakaian seterika dengan
penyemprot uap. Untuk menjaga agar seterika tidak lekas rusak, terutama
dengan adanya air yang digunakan sebagai bahan pembuat uap, perlu
ditetapkan syarat-syarat pemakaiannya, yaitu: Paling baik digunakan air suling (air destilata).
Jika terpaksa menggunakan air yang mengandung mineral dan alkali,
air perlu didihkan terlebih dahulukemudian disaring dengan kain
bersih.
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
97/143
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
98/143
93
Letak sumber tegangan/stop kontak yang tidak sesuai dengan
pemakaian, berakibat kabel selalu terpuntir. Seharusnya bagi orang
yang biasa bekerja dengan tangan kanan, sumber tegangan dipasang di
sebelah kanan pemakai. Bagi orang kidal letak stop kontak di sebelah
kiri.
Kabel yang memang sudah terlalu tua.
3) Terminal, yang dimaksud dengan terminal adalah tempat
persambungan antara ujung kawat elemen pemanas dengan kabel
penghubung dari sumber arus. Terminal ini ada dua macam,
sambungan langsung dan yang melalui tusuk kontak. Kerusakan
terjadi karena
Panas yang berlebihan, terminal menjadi hangus.
Porselen tusuk kontaknya pecah atau pegas/penjepit hangus atau
meregang sehingga tidak akan terjadi kontak hubungan yang baik.
4) Tusuk kontak (pada kabel penghubung), porselinnya pecah sebab sering jatuh. Sambungan kabelnya putus/terlepas karena sewaktu mencabut tusuk
kontak yang ditarik kabelnya, seharusnya tusuk kontaknya.
5) Termostat, ialah pengatur panas. Termostat ini dapat rusak, jika pemakai
kurang mentaati aturan pemakaiannya. Pemakai seharusnya bekerja untuk
bahan-bahan yang tipis dan lunak, kemudian meningkat ke bahan yang
lebih tebal dan keras. Dengan demikian pengaturan panasnya mula2 dari
tingkat yang rendah ke tingkat yang lebih tinggi.
c. Cara Mencari Kesalahan dan Perbaikannya
Untuk mencapai hasil yang sebaik-baiknya dalam memperbaiki
kesalahan suatu peralatan, memerlukan keterampilan khusus.
Keterampilan ini dapat ditunjang dengan menggunakan metode-metode
yang benar, terutama dalam mencari kesalahan. Tegasnya, perbaikan akan
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
99/143
94
dapat dilaksanakan secara efisien jika kesalahannya telah diketahui;
kesalahan akan dapat cepat diketahui jika digunakan cara2 yang benar.
Pemeriksaan hubungan terbuka, gunakan AVO, setlah pada skala
Rx1k. Cabutlan tusuk kontak peralatan dari sumbernya. Ukurlah pada
ujung2 dari tusuk kontak peralatan dengan AVO. Jika AVO
menunjukkan harga tak terhingga, berarti rangkaian terbuka, tetapi
jika AVO menunjukkan harga tertentu hingga beberapa kilo, berarti
ada lingkaran arus tertutup. Harus terjadi rangkaian tertutup jika
pengatur panas seterika diputarkan. Pemeriksaan hubungan badan, gunakan AVO, setlah pada skala Rx1.
Cabut tusuk kontak peralatan dari sumbernya. Ukurlah antara salah
satu ujung2 kontak pada steker dengan bodi peralatan. Jika AVO
menunjukkan harga tak terhingga, berarti tidak terjadi hubung badan,
tetapi jika AVO menunjukkan harga tertentu, berarti terjadi kontak
dengan badan peralatan. Seterika harus dibongkar untuk meneliti
penyebab terjadinya hubung badan.
d. Perbaikan seterika listrik dengan penyemprot uap
Setiap kali selesai menggunakan seterika dengan penyemprot uap, sisa
air yang ada harus dibuang hingga tuntas. Kemudian memasukkan tusuk
kontaknya pada KK lagi selama beberapa saat, sehingga bagian dalam
seterika menjadi kering sama sekali. Kalau air yang digunakan sebagai
pengisi seterika air suling/air lunak (aquades) tidak perlu dikhawatirkan
tentang pengendapan mineral dalam seterika tersebut. Tetapi jika digunakan
air berat atau air leding yang belum dipanaskan, mineral akan mengendap
dalam seterika. Banyaknya endapan mineral yang terjadi tergantung dari
berat/air (bersih air). Dalam hal ini seterika memerlukan pemeliharaan
dengan membersihkan bagian dalam tangki air dan lubang-lubang jalan uap
secara teratur. Kalau tidak akan cepat terjadi penutupan lubang2 uap,
-
7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi
100/143
95
sehingga penyemprot uap tidak berfungsi lagi. Untuk menghindari
kemungkinan terjadinya pengendapan, dianjurkan untuk menggunakan air
suling atau setidak-tidaknya air leding yang sudah didihkan kemudian
didinginkan. Sebelum dimasukkan ke dalam seterika sebaiknya disaring
terlebih dahulu.
Cara pembersihannya dapat dilakukan sbb:
Buatlah campuran air dengan cuka dalam perbandingan 1:1.
Masukkan c