Minggu, 22 November 2009

Dasar Konversi Energi Listrik

Dasar konversi energi listrik adalah ilmu yang mempelajari segala permasalahan yang berhubungan dengan proses terjadinya konversi energy listrik baik yang menyangkut sifat-sifat dan pemakaian piranti (alat) konversi yang azaz kerjanya berdasarkan aliran lektron dalam benda padat atau aliran electron dalam konduktor.
Peranan utama energi listrik:
1. Dalam kehidupan sehari-hari sebagai alat untuk penerang rumah dan lain-lain.
2. Dalam bidang industri dan pabrik sebagai tenaga penggerak mesin-mesin produksi penerangan dan sebagainya.
Dalam tenaga listrik dikenal 2 arus, yaitu;
1. Arus searah (Direct Currebt = DC)
2. Arus bolak balik (Alternating Current = AC)
Konversi energi = perubahan energi
Salah satu aspek penting dalam system tenaga adalah menyangkut konversi energi elektromekanik, yaitu:
1. Konversi energi dari bentuk mekanik menjadi listrik
2. Konversi energi dari bentuk listrik menjadi mekanik
3. Konversi energi dari jaringan yang satu ke energi yang lain pada jaringan berikutnya.
Konversi energi tersebut berlangsung pada system tenaga melalui peralatan elektromagnetik (electromagnet) yang disebut generator dan motor.
Fungsi medan magnet sebagai:
1. Tempat menyimpan energi
2. Untuk mengkopel proses konversi energi
Pada konversi energi listrik elektromekanik berlaku hokum kekekalan energi dinyatakan sebagai berikut:
Energy listrik sebagai input = energi mekanik sebagai output ditambah energi yang diubah jadi panas ditambah energi tersimpan pada medan magnet.

Saluran transmisi
Saluran transmisi dibagi menjadi 3 golongan, yaitu:
a. Saluran transmisi pendek (short line), adalah saluran transmisi yang panjangnya kurang dari 80km.
b. Saluran transmisi menengah (medium line), adalah saluran transmisi yang panjangnya antara 80km – 240km.
c. Saluran transmisi panjang (long line), adalah saluran transmisi yang panjangnya lebih dari 240km.
Transformator
Pemakaian transformator dapat dikelompokkan menjadi transformator daya, transformator distribusi dan transformator pengukuran yang terdiri atas transformator arus dan transformator tegangan.
Sedangkan menurut banyaknya jumlah sisi belitannya dapat dibedakan menjadi 3 jenis, yaitu:
a. Transformator dua belitan
b. Transformator satu belitan
c. Transformator tiga belitan

System tiga fase
Adapun persamaan pada system tiga fase, adalah:
VRN = VRS /√3
VRN = VR - VN
Ket:
I1 : arus yang mengalir pada R1
VRN : perbedaan tegangan antara titik R dan titik N
Contoh:
Pada sebuah system tiga fase pada garis P terdapat tegangan sebesar 500Volt, dan pada garis Q terdapat tegangan sebesar 420Volt. Maka hitunglah berapa besar tegangan PQ.
Penyelesaian:
Dik: VP = 500Volt
VQ = 420Volt
Dit: VPQ =…?
Jwb:
VRN = VR - VN
VPQ = VP - VQ
= 500 – 420 = 80Volt
Contoh:
Pada sebuah kawat tiga fase, antara R-S adalah 380V, S-T juga 380Vdan R-T sebesar 380V, dengan I1 = I2 = I3 dan R1 = R2 = R3 = 60Ω. Maka hitunglah berapa besar kuat arus pada kawat tiga fase tersebut:
a. I1 =..?
b. P =..? (daya seluruh)
c. jika salah satu kawat fase terputus beberapa daya seluruhnya..?
Penyelesaian:
Dik: 1. R1 = R2 = R3 = 60Ω
2. Sistem beban setimbang
3. I1 = I2 = I3
Dit: a. I1 =..?
b. P =..? (daya seluruh)
c. jika salah satu kawat fase terputus beberapa daya seluruhnya..?
Jwb:
a. I1 = VRN / R1 , VRN = VRS /√3 = 380V /√3 = 220V
= 220V / 60Ω = 3,67 Ampere
b. P = 3.P1
P1 = VRN . I1 = VRS /√3 . I1
P = 3. P1 = 3 . VRS /√3 . I1 = VRS .√3 . I1
= 380 . 1,7321 . 3,67
= 2415,59 watt
= 2,41559 kW
c. Jika salah satu kawat fase terputus beberapa daya seluruhnya..?
P = VRS . I = VRS . VRS / (R1 + R3)
= (380)2 / 120 = 1203,33 watt = 1,20333 kW

Sistem Tenaga Listrik

Secara blok diagram sistem tenaga listrik dapat digambarkan seperti bagan berikut ini.


Kegunaan menggunakan listrik
Dalam sistem tenaga listrik dimulai dari bagian pembangkitan kemudian disalurkan melalui sistem jaringan transmisi kepada gardu induk dan dari gardu induk ini disalurkan serta dibagi-bagi kepada pelanggan melalui saluran distribusi. Ada pula pelanggan yang mendapat pelayanan langsung dari saluran transmisi biasanya pelanggan ini membutuhkan tegangan yang besar dan daya yang besar pelanggan.
Dalam kehidupan sehari-hari pelanggan membutuhkan daya untuk dapat digunakan untuk aktivitas pelanggan tersebut. Oleh karena itu, para PLN menyalurkan daya dengan sistem jaringan. Dalam menggunakan listrik juga dibutuhkan kehati-hatian dalam menggunakannya, banyak karena listrik rumah-rumah terjadi kebakaran akibat ketidak hati-hatian dalam memperhatikan listrik. Banyak para pelanggan yang meninggal akibat listrik, misalnya kesetrum listrik. Pelanggan kesetrum akibat kaki pelanggan menyentuh bumi (tanah).
Setiap pemakai listrik dianjurkan untuk membayar listrik yang mereka pakai. para PLN juga ditugaskan untuk memeriksa listrik yang dipakai oleh setiap pelanggan, untuk dapat memberi saran kepada si pemakai. Para pembangkit listrik juga menganjurkan untuk penghematan pemakaian listrik. Guna untuk tidak terjadi pemborosan arus atau daya yang dipakai setiap pelanggan. Para pembangkit listrik juga mempunyai tugas untuk dapat member pelayanan yang baik untuk setiap pelanggan. Listrik harus dijauhkan dengan alat-alat yang dapat menimbulkan dampak buruk atau terjadi kebakaran yang merugikan pelanggan tersebut. maka dari itu setiap pemakai diharapkan dapat berhati-hati dalam menggunakan listrik yang dapat merugikan si pemakai.
System tenaga listrik juga harus mengetahui ilmu dasar dari system tenaga listrik, yaitu:
Besaran Listrik
Pada besaran listrik terdapat beberapa besaran, yaitu :

Besaran Listrik Satuan Lambang
Tegangan Volt(V) V, E
Arus Ampere(A) I, i
Muatan Coulomb(C) Q



Terdapat beberapa komponen listrik, yaitu:
Besaran Listrik Satuan Lambang
Hambatan Ohm (Ω) R
Kapasitansi Farad (F) C
Induktansi Henry (H) L

Arus Listrik
Arus listrik adalah muatan yang bergerak. Dalam konduktor padat sebagai pembawa muatan adalah elektron bebas dan dalam konduktor cair atau elektrolit pembawa muatannya adalah ion. Elektron bebas dan ion dalam konduktor bergerak karena pengaruh medan listrik. Dalam bahan isolator, elektron bebas terikat kuat pada masing-masing atom sehingga bahan isolator tidak dapat menghantar arus.
Kuat arus didefinisikan sebagai :
i = dQ / dt (Ampere = A)
Hukum Ohm
Pada hukum ohm terdapat persamaan, yaitu :
VR = I.R atau PR = I. VR
Keterangan;
VR : perbedaan tegangan antara titik A dan titik B
I : kuat arus
R : hambatan
Contoh:
Pada sebuah kawat yang gede yang memakai travo sebesar 12V dan tegangan sebesar 1000kW. Hitunglah besar kuat arus pada kawat tersebut.
Penyelesaian:
Dik: P = 1000kW = 1.000.000W
V = 12V
Dit: I=..?
Jawab:
PR = I. VR
1000000 = I. 12
I = 83333,333A



Impedansi
Impedansi adalah hubungan antara arus dan tegangan bolak balik melalui kapasitor, inductor, dan hambatan. Induktor dengan symbol L, capasitor dengan symbol C, dan hambatan dengan symbol R.
Impedansi terbagi atas 2, yaitu ada unsure hambatan (bagian nyata) “r”, dan ada unsur reaktansinya (bagian hayal) “x”.

Daya
Daya terdapat 2 bagian, yaitu:
1. Daya sesaat, yaitu p = v.i
2. Daya rata-rata, yaitu p = 1 / T . ∫T0 p(t) dt
Tegangan dan arus dalam fungsi sinus:
V(t) = Vm cos (wt)
I(t) = Vm cos (wt + Ø)
Atau p = 1 / 2 Vm Im cos Ø
= VI cos Ø – (daya rata-rata)
Ket:
V = tegangan efektif (Vrms)
I = tegangan efektif (Irms)
V = Vm / √2 ; I = Im / √2
Harga efektif arus sesaat :
I = [1 / T . ∫T0 i2(t) dt ]1/2