PENGHANTAR (BANAH LISTRIK) (TE2212)
Oleh : Kelompok 9
A A Ngr Dharma Putra
(0804405048)
I Gst Ag Gd Mega Perbawa
(0804405049)
Putu Rusdi Ariaw an
(0804405050)
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA JIMBARAN-BALI 2009
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur syukur penulis penulis aturkan Kepada Tuhan Yang Maha Esa , karena atas berkat dan rahmatnya, tugas makalah ini dapat diselesaikan tepat pada waktunya . Tugas
makalah
ini
merupakan perwujudan
usaha
saya
untuk
senantiasa menambah wawasan. Dalam pelaksaan ini penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak yang tidak mungkin disebut satu persatu. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih sedalam-dalamnya kepada semua pihak yang telah membantu pelaksanaan penulisan ini. Penulis
menyadari bahwa
tugas
makalah
ini
masih jauh
dari
kata sempurna sehingga penulis tidak menutup diri untuk menerima kritik dan sarandari pembaca, pada akhir akhir kata, kata, besar besar harapan harapan penulisan semoga makalah ini dapat bermanfaat dapat bermanfaat bagi pembaca.
Denpasar, April 2009
Penulis
ii
DAFTAR ISI
Hal JUDUL .........................................................................................................
i
KATA PENGANTAR ..................................................................................
ii
DAFTAR ISI ................................................................................................
iii
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................
iv
DAFTAR TABEL ........................................................................................
v
BAB I PENDAHULUAN .............................................................................
1
1.1 Latar Belakang ......................................................................................
1
1.2 Rumusan Masalah ..................................................................................
1
1.3 Tujuan ....................................................................................................
1
1.4 Manfaat ..................................................................................................
2
1.5 Batasan Masalah.....................................................................................
2
1.6 Sistematika Pembahasan.........................................................................
2
BAB II PEMBAHASAN ..............................................................................
3
2.1 Sifat Dasar Penghantar ..........................................................................
3
2.2 Aluminium ............................................................................................
5
2.3 Tembaga ...............................................................................................
7
2.4 Baja.......................................................................................................
9
2.5 Wolfram ................................................................................................
10
2.6 Molibdenum ..........................................................................................
10
2.7 Platina ...................................................................................................
11
2.8 Air Raksa .............................................................................................
11
2.9 Bahan-Bahan resistivitas Tinggi ............................................................
12
2.10 Timah Hitam .........................................................................................
15
2.11 Bimetal..................................................................................................
16
BAB III PENUTUP ......................................................................................
18
3.1 Simpulan ................................................................................................
18
3.2 Saran .....................................................................................................
18
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................
19
iii
DAFTAR GAMBAR
Hal Gambar 2.1 Penampang penghantar dari aluminium ..................................................
6
2.2 Kurva resistivitas tembaga sebagai fungsi dari suhu ...............................
7
2.3 Penarikan batang tembaga menjadi kawat...............................................
8
2.4 Pemberian isolasi untuk kawat................................................................
9
2.5 Penampang kawat bimetal ......................................................................
9
2.6 Penyimpangan bimetal karena 2 <
1 ..................................................
16
iv
DAFTAR TABEL
Hal Tabel 2.1 Nilai Tahanan Jenis, Berat Jenis, dan Titik Cair Bahan............................
4
2.2 Penandaan Paduan aluminium .................................................................
6
2.3 Konstanta Bahan Penghantar...................................................................
11
2.4 Bahan Resistivitas Tinggi........................................................................
12
2.5 jenis-jenis sikat karbon............................................................................
15
v
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam
makalah
ini,
saya
membahas
tentang penghantar listrik,
dimana penghantar listrik ini dapat berfungsi meghantarkan arus listrik sesuai dengan karakteristik penghantarannya. Penghantar yang baik akan menghantarkan arus listrik dengan baik dan meminimalkan
jumlah
kehilangan
arus
akibat
sifat
dari
penghantar
tersebut ataupun dari faktor-fakto r yang lainnya. Berapa sifat penting yang dimiliki penghantar ialah : tahanan jenis listrik, koefisien suhu tahanan, daya hantar panas, kekuatan tegangan tarik, dan timbulnya daya elektro-motoris termo. Sifat- sifat yang dimiliki penghantar tersebut akan menentukan penghatar mana yang pantas untuk digunakan pada suatu keadaantertentu. Fungsi penghantar menyalurkan
energi listrik dari
lazim digunakan
analisa dilakukan
pada teknik listrik adalah
satu titik ke
titik lain.
untuk
Penghantar yang
antara lain : tembaga dan aluminium. Dalam makalah ini
dengan menjelaskan dari macam-macam penghantar yang
banyak digunakan dalam kelistrikan
1.2 Rumusan Masalah
Dalam makalah ini akan membahas permasalahan tentang : 1.
Sifat dasar penghantar.
2.
Macam-Macam Bahan Penghantar
1.3 Tujuan
Adapun tujuan dari penulisan ini adalah sebagai berikut : 1. Merupakan tugas pendahuluan dari mata kuliah bahan listrik. 2. Dapat memahami bahan-bahan penghantar dan mampu menerapkanny a. 3. Dapat mengetahui sifa t-sifat dari macam-macam penghantar. 1
4. Dapat memilih bahan penghantar yang bai k .
1.4 Manfaat
Manfaat dari tugas makalah yang saya buat adalah untuk memberi pangetahuan
kepada
para
pembaca
agar
mengetahui
dan
memahami
penghantar listrik secara mendalam serta memilih bahan penghantar yang baik untuk digunakan.
1.5 Batasan Masalah
Dalam hal ini saya batasi permasalahan yang di bahas yaitu sebatas tentang penghantar listrik yang berbagai jenis dan sifat-sifatnya.
1.6 Sistematika Pembahasan
Dalam pembahasan ini dimulai tentang Sifat Dasar Penghantar , dimana disini akan dijelaskan sifat-sifat penting yang dimiliki penghantar yaitu : tahanan jenis listrik, koefisien suhu tahanan, daya hantar panas, kekuatan tegangan tarik, dan timbulnya daya elektro-motoris termo. Kemudian pembahasan mengenai
Macam-Macam Bahan Penghantar yang meliputi : Aluminium, Tembaga, Baja, Wolfram, Molibdenum, Platina, Air Raksa, Bahan-Bahan resistivitas Tinggi, Timah Hitam, Bimetal, Serat Optik.
2
BAB II PEMBAHASAN
2.1 Sifat Dasar Penghantar
Berapa sifat penting yang dimiliki penghantar ialah : tahanan jenis listri k, koefisien suhu tahanan, daya hantar panas, kekuatan tegangan tarik, dan timbulnya daya elektro-motoris termo.
a. Daya Hantar Listrik Arus listrik yang mengalir dalam penghantar selalui mengalami tahanan dari penghantar itu sendiri. Besarnya tahanan tergantung bahannya, dan besarnya 2
0
tahanan tiap meter dengan penampang 1 mm pada suhu 200 C dinamakan
tahanan jenis yang dihitung dengan persamaan : .ߩ
ఘ
ܴߩ =
ߩ
atau
.ߩ
ߩ=
ߩ
dimana R : besar tahanan salam satuan ohm, l : panjang kawat dalam satuan 2
meter, q : penampang kawat dalam satuan mm , dan ρ(rho) : tahanan jenis
b. Koefisien Suhu Tahanan Suatu bahan akan mengalami perubahan isi apabila terjadi perubahan suhu, memuai jika suhu naik dan menyusut jika suhu dingin, tentunya akan mempengaruhi besar nilai tahanannya, yang dapat dihitung dengan persam aan :
R = R0 { 1 + (t – t0) }
dengan Ro : besar tahanan awal (ohm), R : besar tahanan akhir (ohm), to : suhu 0
0
awal ( C), t : suhu akhir ( C), dan
: koefiien suhu tahanan. Nilai tahanan jenis,
berat jenis dan titik cair dari bermacam-macam b ahan dapat dilihat pada table 2.1
3
Nama Bahan
Tahanan Jenis
Berat Jenis
Titik Cair
Perak
0,016
10,5
960
Tembaga
0,0175
8,9
1083
Cobalt Emas
0,022
8,42
1480
Aluminium
0,022
19,3
1063
Molibdin
0,03
2,56
660
Wolfram
0,05
10,2
2620
Seng
0,05
19,1
3400
Kuningan
0,06
7,1
420
Nikel
0,07
8,7
1000
Platina
0,079
8,9
1455
Nikeline
0,1
21,5
1774
Timah putih
0,12
Baja Vanadium
0,12
7,3
232
Bismuth
0,13
7,8
1535
Mangan Timbel
0,13
5,5
1720
Duraluminium
0,2
9,85
271
Manganin
0,21
7,4
1260
Konstanta
0,22
11,35
330
Air raksa
0,48
2,8
0,48 0,5
8,9
0,958
13,56
– 38,9
Tabel 2.1 Nilai Tahanan Jenis, Berat Jenis, dan Titik Cair Bahan
Bahan penghantar yang paling banyak dipakai karena tembaga
adalah
tembaga,
merupakan bahan penghantar yang paling baik setelah
perak dan harganyapun murah karena banyak terdapat. Akhir-akhir ini banyak digunakan Aluminium dan Baja sebagai penghantar walaupun tahanan jenisnya agak besar, hal ini dengan pertimbangan sangat berlimpah dan harganya menjadi lebih murah.
4
c. Daya Hantar Panas Daya
hantar panas
ini
menunjukkan jumlah panas yang melalui
lapisan bahan tiap satuan waktu dalam satuan kkal/m.jam, derajat. Pada umumnya logam mempunyai daya hantar panas yang tinggi sedangkan pada bahan-bahan bukan logam rendah.
d. Kekuatan Tegangan Tarik Sifat mekanis ini penting untuk hantaran di atas tanah, maka bahan yang dipakai harus diketahui kekuatannya lebih-lebih menyangkut tegangan tinggi. Penghantar listrik dapat berbentuk padat, cair, atau gas. Yang berbentuk padat umumnya logam, elektrolit dan logam cair (air raksa) merupakan penghantar cair, dan udara yang diionisaikan dan gas-gas mulia (neon), kripton, dan sebagainya) sebagai penghantar bentuk gas.
e. Timbulnya Daya Elektro Motoris-Termo Sifat ini penting terhadap dua titik kontak yang terbuat dari dua bahan yang berlainan, karena pada rangkaian arus akan terbangkit daya elektro motoris – termo tersendiri bila ada perbedaan suhu. Karena elektromotoris ini dapat tinggi, sehingga dapat menyimpangkan daya pengukuran arus atau tegangan listrik yang sangat kecil. Besarnya perbedaan tegangan yang terbangkit tergantung dari sifat- sifat kedua bahan dan sebanding dengan perbedaan suhunya. Daya elektro- motoris yang terbangkit oleh perbedaan suhu dinamakan : daya
elektro motoris termo.
2.2 Aluminium 3
-5
Aluminium murni mempunyai massa jenis 2,7 g/cm , -nya 1,4. 10 ,
0
titik leleh 658 C dan tidak korosif. Daya hantar aluminium sebesar 35 2
m/ohm.mm
atau kira-kira 61, 4 % daya hantar tembaga. Aluminium murni 2
dibentuik karena lunak, kekuatan tariknya hanya 9 kg/mm . Untuk itu jika aluminium digunakan sebagai penghantar yang dimensinya cukup besar, selalu
5
diperkuat dengan baja atau paduan aluminium. Penggunaan yang demikian mis alnya
pada
Conductor
:
ACSR
(Aluminium
Steel
Reinforced), ACAR
(Aluminium Conductor Alloy Reinforced). Konstruksi penghantar dari aluminium dan baja dapat dilihat pada gambar 2.1.
Gambar 2.1 Penampang penghantar dari aluminium
Penggunaan aluminium yang lain adalah untuk busbar, dan karena alasan tertentu
misalnya
berisolasi, seperti
ekonomi,
maka
dibuat penghantar aluminium
: ACSR – OW.
yang
Menurut ASA (American Standard
Association), paduan aluminium diberi tanda seperti tabel 2.2 berikut.
Nama Bahan Aluminium (kemurnian minimu m 99%) Paduan yang mayoritas terdiri dari : Tembaga Mangan Silikon Magnesium Magnesium dan Sili kon Seng Lain-lain Seri-seri yang tidak digunakan
Penandaan 1xxx 2xxx 3xxx 4xxx 5xxx 6xxx 7xxx 8xxx 9xxx
Tabel 2.2 Penandaan Paduan aluminium
Contoh 6.1
1. Penandaan 1045 untuk aluminium tempa, berarti : a. 1xxx menunjukkan kemurnian 99 %
6
b. x0xx tidak ada pemeriksaan terhadap sisa pengotoran 1 % – 0,45 % = 55 % c. xx45 menunjukkan 99,45 % bahan tersebut dari aluminium 2. Penandaan 6050 untuk aluminium tempa, berarti : a. 6xxx menunjukkan aluminium dengan campuran mayoritas Si dan Si b. x0xx tidak ada pemeriksaan terhadap pengotoran 1 % – 0,5 % = 5 % c. xx45 menunjukkan bahan tersebut dari paduan magnesium dan silikon 99,5 %
2.3 Tembaga
Tembaga
mempunyai
2
daya hantar listrik yang tinggi
yaitu
57 ?
0
mm /m pada suhu 20 C. Koefisien suhu (? ) tembaga 0,004 per 0C. Kurva resistivitas tembaga terhadap suhu adalah tidak linier sep erti yang ditunjukan pada gambar 2.2.
Gambar 2.2 Kurva resistivitas tembaga sebagai fungsi dari suhu
Pemakaian tembaga pada teknik listrik yang terpenting adalah sebagai penghantar, misalnya : kawat berisolasi (NYA, NYAF), kabel (NYM, NYY, NYFGbY), busbar, lamel mesin dc, cincin seret pada mesin ac, dan lain-lain. Tembaga
mempunyai
ketahanan
tembaga murni pada suhu Kekuatan
0
terhadap
korosi,
oksidasi. 3
Massa jenis 0
20 C adalah 8,96 g/cm , titik beku 1083 C. 2
tarik tembaga tidak tinggi berkisar antara 20 hingga 40 kg/mm ,
kekuatan tarik batang
7
tembaga
akan
naik setelah batang
tembaga
diperkecil
penampangnya
untuk dijadikan kawat berisolasi atau kabel. Cara memperkecil penampang batang tembaga menjadi kawat dengan menggunakan penarik tembaga seperti gambar 2.3.
Gambar 2.3 Penarikan batang tembaga menjadi kawat
Untuk memperkecil penampang batang tembaga digunakan batu tarik (die) yang besarnya beragam, makin ke ujung makin kecil penampang rautannya. Makin kecil penampang kawat diperlukan, makin banyak tahapan batu tarik yang digunakan.
Bahan batu tarik untuk pembuatan kawat yang cukup besar
diameternya adalah wolframkarbida, sedangkan untuk pembuatan kawat yang diameternya
kecil
adalah
intan.
Selama
penarikan
akan
terjadi
penambahan panjang. Untuk itu roda tarik yang dipasang di belakang batu tarik putarannya atau diameternya dibuat lebih besar. Sesudah diadakan penarikan terhadap batang tembaga menjadi kawat, tembaga akan lebih lenting. Keadaan ini kurang baik digunakan sebagai kawat berisolasi atau kabel. Agar tembaga menjadi lunak kembali perlu diadakan pemanasan. Namun harus diusahakan selama proses penarikan tidak terjadi oksidasi. Setelah proses pemanasan selesai, maka proses pembuatan kawat berisolasi atau kabel dapat dimulai. Untuk penghantar yang penampangnya lebih kecil dari 16 mm2 digunakan penghantar pejal, sedangkan untuk penghantar yang penampangnya > 16 mm2 digunakan penghantar serabut yang
dipilin.
Pemberian
isolasi pada
kawat
berisolasi seperti ditunjukkan pada gambar 2.4.
8
Gambar 2.4 Pemberian isolasi untuk kawat
Kawat dari gulungan A ditarik melalui alat ekstrusi B . selanjutnya pvc yang keluar dari C didinginkan pada bak pendingin D. Keluar dari D kawat yang sudah terisolasi diuji dengan pengujian cetusan (spark testing) E, ditarik dengan penarik F dan selanjutnya digulung dengan penggulung G. 2.4 Baja
Baja merupakan logam yang terbuat dari besi dengan campuran karbon. Berdasarkan campuran karbonnya, baja dikategorikan menjadi tiga macam, yaitu : baja dengan kadar karbon rendah ( 0 – 25 %), baja dengan kadar karbon menengah (0,25 – 0,55 %), dan baja dengan kadar karbon tinggi ( di atas 0,55 %). Meskipun konduktivitas baja rendah yaitu : 7,7 =
ߩ
ఆ
.ߩ ߩమ
,
tetapi digunakan
pada penghantar transmisi yaitu ACSR, dimana fungsi baja dalam hal ini adalah untuk memperkuat konduktor aluminium secara mekanis setelah digalvanis dengan seng. Keuntungan dipakainya baja pada ACSR adalah menghemat pemakaian aluminium. Berdasarkan pertimbangan di atas, maka dibuat penghantar bimetal (berbeda dengan termal bimetal pada pengaman) seperti gambar 2.5.
Gambar 2.5 Penampang kawat bimetal
9
Keuntungan dari penghantar dengan menggunakan bimetal, antara lain : a. Pada arus bolak balik ada kecenderungan arus melalui bagian luar konduktor (efek kulit) b. Dengan melapisi baja menggunakan tembaga, maka baja sebagai penguat penghantar terhindar dari korosi.
Pemakaian penghantar bimetal selain untuk kawat penghantar adalah untuk busbar, pisau hubung, dan lain-lain. 2.5 Wolfram
Logam ini berwarna abu-abu keputih -putihan, mempunyai massa jenis 3
0
0
– 6
20 g/cm , titik leleh 3410 C, titik didih 5900 C, =4,4.10
0
per C, tahanan jenis
2
0,055Ω.mm /m.
Wolfram
diperoleh
dari
tambang
yang
pemisahannya
dengan
menggunakan magnetik atau proses kimia. Dengan reaksi reduksi asam wolfram 0
(H2WO4) dengan suhu 700 C diperoleh bubuk wolfram. Bubuk wolfram kemudian dibentuk menjadi batangan dengan suatu proses yang disebut metalurgi 0
bubuk yang menggunakan tekanan dan suhu tinggi (2000 atm, 1600 C) tanpa terjadi oksidasi. Dengan menggunakan mesin penarik, batang wolfram diameternya dapat diperkecil menjadi 0,01 mm (penarikan dilakukan pada keadaan panas). Penggunaan walfram pada teknik listrik antara lain untuk : filamen (lampu pijar, lampu halogen, lampu ganda), elektroda, tabung elektronik, dan lain-lain. 2.6 Molibdenum
Sifat logam ini mirip dengan wolfram, begitu pula cara mendapatkannya. 3
0
Molibdenum mempunyai massa jenis 10,2 g/cm , titik leleh 2620 C, titik didih 0
3700 C,
– 7
= 53. 10
0,0047 per
0
per
0
2
C, resistivitasnya 0,048 Ω.mm /m, koefisien suhu
C. Penggunaan Molibdenum, antara lain : tabung sinar X,
tabung hampa udara, karena molibdenum dapat membentuk lapisan yang kuat dengan
10
gelas. Sebagai campuran logam yang digunakan untuk keperluan yang keras, tahan korosi, dan bagian-bagian yang digunakan pada suhu tinggi.
2.7 Platina
Platina merupakan logam yang berat, berwarna putih keabu-abuan, tidak korosif, sulit terjadi peleburan dan tahan terhadap sebagian besar bahan 3
0
0
–
kimia. Massa jenisnya 21,4 g/cm , titik leleh 1775 C, titik didih 4530 C, = 9. 10
6 0
per 2
0
C, resistivitasnya 0,1 Ω.mm /m, koefisien suhu 0,00307 per C. Platina
dapat dibentuk menjadi filament yang tipis dan batang yang tipis-tipis. Penggunaan platina pada teknik listrik antara lain untuk elemen pemanas pada laboratorium tentang oven atau tungku pembakar yang memerlukan suhu tinggi yaitu di atas 13000C, untuk termokopel platina-rhodium (bekerja di atas 16000C), platina dengan diameter + 1 mikron digunakan untuk menggantung bagian gerak pada meter listrik dan instrumen sensitif lainnya, dan untuk bahan potensiometer. Berikut adalah tabel konstanta untuk bahan penghantar.
Bahan
Massa jenis g/cm
Aluminium Baja Tembaga Air raksa Molibdenum Wolfram Platina
3
2,7 7,7 8,96 13,55 10,22 19,27 21,5
0 – 100 x 10
o
-6
23,86 10,5 -13,2 16,86 61 54 4,5 9,09
Titik leleh
Titik didih panas
659,7 1170-1530 1083 -38,86 2620 3390 1769
Kondukti vitas
Kekuatan tarik
0,57 0,11 0,944 0,02 0,33 0,31 0,17
20 – 30 37 – 64 40 100-250 420 34
2447 2595 356,73 4800 5500 4300
Tabel 2.3 Konstanta Bahan Penghantar
2.8 Air Raksa
Air raksa adalah satu-satunya logam berbentuk cair pada suhu kamar. 2
0
Resistivitasnya 0,95 Ω .mm /m, koefisien suhu 0,00027 per C. Pada pemanasan di udara air raksa sangat mudah terjadi oksidasi. Air raksa dan campurannya khusus uap air raksa adalah beracun. Penggunaan air raksa antara lain : gas
11
pengisi tabung elektronik, penghubung pada sakelar air raksa, cairan pada pompa diffusi,
elektroda pada
instrumen
untuk mengukur sifat
elektris bahan
dielektrik padat. Logan lain yang juga banyak digunakan pada teknik listrik, antara
lain
: tantalum dan niobium. Tantalum dan niobium yang dipadukan
dengan aluminium banyak digunakan sebagai kapasitor elektrolitik. 2.9 Bahan-Bahan resistivitas Tinggi
Bahan memerlukan
resistivitas
tinggi yang digunakan
resistansi yang besar agar bila
untuk
dialiri
peralatan
arus
yang
listrik akan
terjadi penurunan tegangan yang besar. Contoh penggunaan bahan resistivitas tinggi antara lain : pada pemanas listrik, rheostat dan resistor. Bahan -bahan ini harus mempunyai koefisien suhu yang rendah. Untuk elemen pemanas, pada suhu tinggi untuk waktu yang lama tidak boleh terjadi oksidasi dan meleleh. Bahan-bahan yang resistivitasnya tinggi antara lain : konstantan, manganin, nikron dan fechral yang komposisinya ditunjukkan pada tabel 6.3.
Komposisi (%)
Massa jenis
Resistivitas 2 Ω.mm /m
Koefisien suhu – 5 0 10 per C
60 Cu, 40 Ni 0,7 Mn, 0,6 Ni, 23-27 Cr, 4,5-6,5 Al + Fe 86 Cu, 12 Mn, 2 Ni 1,5 Mn, 75-78 Ni, 20-23 Cr, sisanya Fe 0,7 Mn, 0,6 Ni, 12-15 Cr, 3,5-5 Al, sisan ya Fe 54 Cu, 26 Ni, 20 Zn
8,9 6,9 – 7,3
0,48 – 0,52 1,3 – 1,5
5,25 6,5
8,4 8,4 – 8,5
0,42 – 0,48 1 – 1,1
5,3 10 – 20
7,1 – 7,5
1,2 – 1,35
10 – 12
0,4 – 0,47
23
Nama Paduan Konstantan Kromel Manganin Nikrom Fechral Nikelin
–
Tabel 2.4 Bahan Resistivitas Tinggi
1. Konstantan Konstantan merupakan logam paduan dari tembaga dan nikel. Hubungan antara resistivias, koefisien suhu ( ) dan komposisi antara tembaga
dan nikel terlihat bahwa resistivitas tertinggi adalah pada perbandingan 60% Ni dengan 40% Cu, tetapi koefisien suhu terendah adalah 40% Ni dengan 60% Cu. Sebagai bahan elemen resistansi tinggi, misalnya : rheostat, elemen
12
0
0
pemanas dengan suhu kerja 400 hingga 500 C dibuat komposisi 60% Ni dengan 40% Cu yaitu Konstantan. Bersama-sama dengan tembaga atau besi, konstantan dapat dapat merupakan termokopel yang dapat membangkitkan emf ± 40 mikro volt setiap 0
perbedaan suhu 1 C diantara sambungan-sambungann ya. Hal
ini
memungkinkan
termokopel
konstantan-tembaga
atau
konstantan-besi digunakan alat ukur. Jika dipanasi dengan suhu yang cukup tinggi, pada konstantan akan terbentuk lapisan oksida tipis dan ini memungkinkan
terjadinya
isolasi jika dililitkan. Tegangan tembus untuk isolasi tersebut tidak lebih dari 1 volt.
2. Kromel Logam ini merupakan perpaduan 0,7% Mn, 0,6% Ni, 23 sampai 27% Cr dengan 4,5 hingga 6,7% Al, sisanya Fe. Kromel baik untuk elemen pamanas air, setrika, pemanggang dan peralatan yang memerlukan ketahanan korosi korosi dan panas.
3. Manganin Warna manganin dapat suhu
logam
ini
kuning
kemerah-merahan,
komposisi 0
dilihat pada tabel 2.4. Suhu kerjanya ±70 C, dibawah
kerja konstantan. Logam ini biasanya digunakan untuk rheostat yang
presisi karena resistivitasnya tinggi dan
nya rendah.
4. Nikrom Nikrom mempunya suhu kerja yang tinggi. Hal ini merupakan alasan digunakannya nikrom sebagai elemen pemanas. Dipasaran nikrom dapat dijumpai dengan penampang bulat diameter 0,1 m ke atas dan berbentuk pita dengan ukuran penampang 0,1 x 1 mm ke atas.
13
5. Karbon Peranan karbon dalam teknik listrik cukup penting jika dilihat kegunaannya sebagai berikut : sikat-sikat pada mesin listrik, resistor dan rheostat, elektroda pada tungku pembakaran (tanur) busur kolam galvanis. Beberapa perangkat elektronik dan telekominikasi juga terbuat dari karbon. Untuk penggunaan karbon sebagai sikat pada mesin listrik, fungsinya adalah sebagai jembatan yang harus dilalui arus. Untuk itu ukuran sikat-sikat mesin listrik tergantung besarnya kapasitas mesin. Rapat arus untuk karbon sebagai sikat pada mesin-mesin litrik juga perlu diperhitungkan sesuai dengan daya mesin. Selain faktor kekerasan, koefisien kontak juga perlu diperhatikan. Beberapa jenis yang digunakan
sebagai
sikat
adalah
:
karbon-grafit,
elektro-grafit,
grafit-
tembaga dan grafit-kuningan. Gafit-tembaga dan grafit-kuningan paling banyak digunakan karena resistivitasnya rendah, tegangan anjlok pada persinggungan antara sikat dengan komutator atau cincin seret adalah rendah. Pada tungku pembakaran busur, elektrode yang digunkan diantaranya adalah grafit dan karbon. Pertimbangan penggunaan karbon atau grafit adalh karena : tidak lumer, mengghantarkan listrik, sifat tidak larut, kemurnian kimianya ,kekuatan mekanis dan tahan terhadap kejutan termal. Secara kimia, karbon dan grafit adalah sama, tetapi secara fisis dan elektris banyak perbedaannya. grafit tidak.
Grafit
diperoleh
Karbon adalah berongga sedangkan
dengan
cara
memanasi
karbon pada
temperatur yang tinggi. Resistivitas grafit adalah 0,25 resistivitas karbon sehingga Kemampuan Hantar Arus
(KHA)
grafit
adalah
lebih basar
daripada karbon. Untuk itu tungku pembakaran yang besar yaitu 3 MVA ke atas, tidak menggunakan karbon tetapi grafis sebagai elektroda.
14
6. Nikelin Sebagai sikat pada bagian berputar ada mesin listrik, karbon mempunyai kelebihan karena : a. Tahan terhadap efek yang disebabkan oleh suhu tinggi. Hal ini karena 0
sikat karbon mampu menahan suhu hingga 3000 C. b. Kepadatannya
rendah. Karbon lebih
ringan dibanding
logan pada
umumnya (kecuali magnesium). Hal ini memudahkan adaptasi dengan gerakan permukaan yang tidak beraturan. c. Tidak terjadi pengelasan (menyatu) dengan logam pada kondisi yang sama jika logam-logam menyatu satu sama lain, misalnya karena panas. Untuk kebutuhan sikat-sikat komutator atau slip-ring pada mesin listrik bubuk karbon dicampur dengan bubuk konduktor antara lain : tembaga, perunggu. Berdasarkan tingkatannya, sikat karbon dibedakan seperti ditunjukkan pada tabel 2.5
Kekerasan
Jenis
(vickers)
Karbon Resistivitas tinggi
-
Resistivitas 10
-3
Ω. cm
5 hingga 30
Karbon Resistivitas rendah
Rugi
Aplikasi
Kontak Tinggi
Motor kecil, day a
Rendah
<1 HP.
Elektrografit
30
4
Sedang
Crane
Elektrografit
15
4
Sedang
Mesin DC
Kecepatan tinggi
Rendah
Grafit tembaga
15 10 s/d 20
Generator Turbo
6
Mesin AC dan DC
0,5 s/d 0,003
Tabel 2.5 jenis-jenis sikat karbon
2.10Timah Hitam
Timah
hitam
mempunyai 0
massa jenis
11,4
3
g/cm ,
agak lunak,
0
meleleh pada suhu 327 C, titik didih 1560 C, warna abu-abu dan sangat mudah dibentuk, yang
merupakan bahan
yang
tahan
korosi
dan
mempunyai
2
konduktivitas 4,5 m/Ω.mm .
15
Pemakaian
timah
hitam pada
teknik listrik antara
lain
:
sel
akumulator, selubung kabel tanah, disamping digunakan sebagai pelindung pada
industri nuklir. Timah hitam tidak tahan terhadap pengaruh getaran dan
mudah mengikat sisa asam. Untuk pemakaian sebagai pelindung kabel tanah jika ditanam pada tempat tersebut diperlukan pelindungan tambahan. Kapur basah,
air laut,
dan semen baah dapat bereaksi dengan timah hitam. Itulah
sebabnya disamping timah hitam sebagai pelidung kabel tanah, juga digunakan paduan dari timah hitam yang mempunyai struktur kristal yang lebih halus, lebih kuat, dan lebih tahan getaran. Tetapi bahan ini adalah lebih mudah korosi dan mengandung racun. 2.11Bimetal
Setiap logam mempunyai muai panjang ( ) yang berbeda-beda. Hal ini berarti bila 2 logam dengan berbeda dipanasi dengan suhu yang sama,
maka panjangnya akan berbeda. Apabila keduanya disatukan menjadi bimetal (seperti gambar 2.6), maka apabila dipanasi bimetal akan melengkung ke arah logam yang mempunyai yang lebih kecil.
2
1
Gambar 2.6 Penyimpangan bimetal karena
2<
1
Besarnya lengkungan (penyimpangan) a ditentukan oleh perbedaan muai panjang ( 2
1), panjang (l), beda suhu (t2 – t1) dan ketebahalan (h) dari kedua logam.
Penyimpangan maksimum bimetal adalah : 3 (a2 − a1)(1 .(1 ݐ− 2ݐଶ ܽ= . 4 ℎ
bahan yang umum digunakan untuk bimetal adalah invar (63,1 % + 36,1 % Ni + -6
0,4 % Mn + 0,4 % Cu) sebagai logam yang mempunyai kecil yaitu 1,5 .10 per
16
0
0
C untuk suhu 0 hingga 100 C. Sedangkan untuk kedua logam dengan yang
lebih besar dapat digunakan : besi, nikel, konstantan, tembaga dengan proses dingin, perunggu atau monel (66 % Ni + 28 % Cu + Fe, Mn) atau baja non magnetik. Penggunaan bimetal pada teknik listrik adalah untuk rele termal, seperti pada : Miniatur circuit Breaker (MCB), dan Over Load Relay (OLR). Bimetal sebagai rele termal tidak selamanya dilewati arus, kecuali arus yang tidak terlalu besar. Untuk memutuskan arus besar pada rele ada lilitan pemanas khusus yang ditempatkan
disekeliling bimetal. Pengaruh panas dari lilitan
inilah yang digunakan untuk mempengaruhi pembengkokan bimetal.
17
BAB III PENUTUP
2.1 Simpulan
Berapa sifat penting yang dimiliki penghantar ialah : tahanan jenis listrik, koefisien suhu tahanan, daya hantar panas, kekuatan tegangan tarik, dan timbulnya daya elektro-motoris termo. Daya Hantar Listrik yaitu arus listrik yang mengalir dalam penghantar selalui mengalami tahanan dari penghantar itu sendiri. Besarnya tahanan tergantung bahannya. Koefisien Suhu Tahanan, suatu bahan akan mengalami perubahan isi apabila terjadi perubahan suhu, memuai jika suhu naik dan menyusut jika suhu dingin, tentunya akan mempengaruhi besar nilai tahanannya. Daya Hantar Panas ,daya hantar panas ini menunjukkan jumlah panas yang melalui lapisan bahan tiap satuan waktu dalam satuan kkal/m.jam, derajat. Kekuatan Tegangan Tarik, sifat mekanis ini penting untuk hantaran di atas tanah, maka bahan yang dipakai harus diketahui kekuatannya lebih-lebih menyangkut tegangan
tinggi.
Timbulnya
Daya
Elektro
Motoris-Termo,
sifat
ini
penting terhadap dua titik kontak yang terbuat dari dua bahan yang berlainan, karena pada rangkaian
arus akan terbangkit daya elektro motoris –termo
tersendiri bila ada perbedaan suhu Dari bermacam-macam penghantar tersebut yang paling baik digunakan adalah yang sesuai dengan karakteristik dan sifat-sifat penghantar tersebut dalam penggunaannya pada alat kelistrikan. Pemilihan penghantar yang tepat akan membuat komponen kelistrikan akan aman dan awet d igunakan.
2.2 Saran
Kita sebagai mahasiswa kuhususnya elektro harus menggunakan / menerapkan bahan listrik sesuai fungsi dan tujuan yang telah ditetapkan. Mengikuti prosedur / ketentuan pemakaian bahan sesuai dengan fungsi dan tujuan yang telah ditetapkan, mengikuti aturan sesuai dengan SOP
18
DAFTAR PUSTAKA
Muhaimin. 1993. Bahan-Bahan Listrik Untuk Politeknik . Jakarta : PT Pradnya Paramita.
Soelaeman, T.M., Samsudin, dan A. Rida Ismu, 1977, Ilmu Bahan Listrik 1, Direktorat Pendidikan Mene gah Kejuruan, Departemen P dan K, Jakarta
Tata Sardia, dan Shinraku Saito, 2000, Pengetahuan Bahan Listrik , Pradnya Paramita, Jakarta.
19
