Erlan Gus Hermawan
Universitas Gunadarma
egh_ajah@yahoo.com/eghscream@gmail.com
Abstak: Tulisan mambahas bagaimana proses dan penggunaannya dalam Elemen-elemen
listrik dan Elektronika dan juga pembahasan-pembahasan singkat mengenai teknik tenaga listrk yang mana listrik sangan berperan penting dalam kehidupan manusia, juga membahas rumus-rumus Kelistrikan dan Elektronika secara singkat dan dasar Mesin-mesin Listrik dalam Industri
yang biasa di pergunakan, penggunaan elemen-elemen yang ada di alam untuk menghasilkan listrik yang dijadikan sebagai pembangkit yang selanjutnya akan disalaurkan kepada tiap-tiap rumah sesuai ketentuan.
Listrik adalah suatu penemuan yang luar biasa yang ditemukn oleh Thomas Alva Edison, dimana sebagai orang pertama kali yang menemukan listrik pada tahun 1879, sekitar 120 tahun yang lalu. Listrik suatu penemua yang femomenal yang dapat merubah semua kehidupan dari zaman ke zaman, listrik semakin berkembang dari segi penggunaan dan pencitaannya.
Beranekan macam cara untuk dapat mendapatkan listrik di zaman moderen seperti ini dan banyak bermunculan versi-versi pembangkit listrik yang ramah lingkungan dan praktis yang bisa digunakan di dalam ruang lingkup yang kecil.
Listrik juga salah satu cara yang paling ekonomis, mudah dan aman untuk mengirimkan energi. Pembangkit listrik juga diantaranya seperti bahan baker fosil (minyak, gas alam, dan batubara), hidro, panas bumi, dan nuklir diubah menjadi energi listrik.
Piranti-piranti pengontrol otomatis ini sangat berguna bagi manusia. Apalagi jika ditambah dengan suatu kecerdasan melalui program yang ditanamkan dalam sistem tersebut akan semakin meringankan tugas-tugas manusia. Akan tetapi secerdas apapun sebuah mesin tentu masih membutuhkan peranan manusia untuk mengatur dan mengontrol piranti-piranti ini. Otomasi kontrol bukan untuk menggantikan sepenuhnya peranan manusia, tetapi mengurangi peranan dan meringankan tugas-tugas manusia dalam pengontrolan suatu proses.
Dengan adanya perkembangan teknologi, maka mata kuliah Teknik Tenaga Listrik atau Teknik Kendali (control automatic) memberikan kemudahan dalam :
- Mendapatkan performansi dari sistem Dinamik,
- Dapat mempertinggi kualitas produksi
- Menurunkan biaya produksi,
- Mempertinggi laju produksi,
- Dan meniadakan pekerjaan- pekerjaan rutin yang membosankan, yang harus dilakukan oleh manusia.
Maka dengan mencakup konsep-konsep teori jaringan (Network theori) akan mendapatkan suatu analisis system pengaturan dan pengendalian pada hasil keluaran (output) yang dikehendaki.
Dengan demikian didalam permasalahan “Analisis Sistem Teknik” akan dibahas masalah:
· System dan model system, juga perumusan matematis system yang ditinjau dan serta cara penyelesaiannya.
· Untuk teknik umpan balik (feedback) adalah merupakan salah satu proses paling dasar dan hampir terdapat di semua system dinamik antara lain :
- Hal-hal yang berkaitan dengan diri manusia
- Hubungan antara manusia dengan mesin-mesin
- Peralatan-peralatan yang saling menunjang.
Sehingga system adalah kombinasi dari beberapa komponen yang bekerja bersama-sama dan dapat menjalannkan tugas-tugas tertentu antara lain:
- Sistem Elektris
- Sistem Mekanis
- Sistem Thermis
- Sistem Biologis
Contoh : Open Loop System
Closed loop control System: Yaitu pengaruh output ke input disebut “ feedback “ yang berarti suatu komponen keadaan tiap saat dari output (akibat) diberitaukan ke input ( penyebab ). Jadi “ Input dan output berasama-sama mengatur kerja system sampai output mencapai harga yang diinginkan.
B (bimetal) : yang terdiri dari dua buah keeping logam yang mempunyai koefisient expansitermal (ά) yang berlainan dan dilekatkan menjadi satu. Dengan adanya perbedaan expansitermal tersebut, bila bimetal dipanaskan atau didinginkan akan mengalammi perubahan bentuk, atau berubah bentuk sehingga terjadi perubahan pada jari-jari tertentu.
Elemen-elemen Listrik
1. Elemen Listrik Pasif : Adalah elemen listrik yang mempunyai sifat menerima atau membutuhkan tegangan listrik.
· Resistor
· Capasitor
· Induktor
2. Elemen Listrik Aktif : Adalah elemen listrik yang mempunyai sifat membangkitkan atau memberikan tenaga listrik.
· Sumber Arus
· Sumber tegangan
Komponen-komponen Listrik
Resistor : Adalah suatu hambatan dari suatu benda sebagai penghantar atau Isolator.
Besarnya hambatan (Resistansi ) dari bahan dapat dirumuskan sebagai berikut :
Tahanan suatu bahan /material tergantung pada :
dimana : R = Besarnya Hambatan ( Ω )
ρ = Hambatan Jenis (Ωm )
L = Panjang bahan ( m )
A = Luas penampang ( mm2 )
Hambatan yang sengaja dibuat untuk tujuan tertentu misalnya, akan dipakai untuk membatasi arus yang akan mengalir sehingga memberikan tegangan tertentu :
Maka dapat dikatakan sebagai penghantar (Konduktor): karena mempunyai nilai tahanan yang rendah. Seperti
- Logam
- Logam Campuran
- Larutan asam
Disebut sebagai Isolator karena mempunyai hambatan isolasi yang tinggi
Misal : Mika, gelas, Karet, PVC
Sumber Arus dan Tegangan
Didalam elemen listrik aktip dapat dikatakan sebagai sumber arus atau sumber tenaga, tetapi untuk penekanan terhadap waktu yang panjang, apakah tegangan atau arus yang konstan.
· Untuk sumber Arus, berarti untuk waktu yang lama di,ana besarnya arus dapat dikatakan konstan.
Untuk sumber tegangan, dimana dapat konstan :
Contoh Soal :
a. Tuliskan persamaan system “
b. Open loop “ untuk V0(tegangan keluaran ) sebagai fungsi dari ( Vin, R1 dan R2 ).
c. Tuliskan persamaan system “ Closed loop “ untuk V0(tegangan keluaran ) sebagai fungsi dari ( Vin, Vout, R1 dan R2 ).
Penyelesaian :
Menurut Hukum Kirchoff I dan II Bahwa ( KCL da KVL )
a). “ OPEN LOOP”
Besaran-besaran listrik secara umum :
Besaran listrik secara umum terdiri dari beberapa komponen
Komponen – komponen listrik
- Resistansi :
Secara umum fungsi dari komponen resistor adalah sebagai pengatur kuat arus yang mengalir. Nilai resistor dinyatakan dalam satuan ohm (W). Resistor dilambangkan dengan huruf R, sedangkan dalam skema disimbolkan sebagai :
Gambar 1. a. Simbol tahanan tetap
b. Simbol tahanan variabel
Jika resistor (R) dipasang pada tegangan (V) yang tetap, maka :
a. Kuat arus I akan menjadi kecil, bila resistor R besar.
b. Kuat arus I akan menjadi besar, bila resistor R kecil.
Macam-macam resistor :
a. Resistor tetap, disebut weerstand (bahasa Belanda) yang kaki-kakinya terletak pada ujung-ujungnya dan dalam praktek dapat dipasang bolak-balik. Nilai resistor dinyatakan dengan warna gelang yang melingkar pada bagian luar resistor tersebut. Kode warna gelang diciptakan oleh perkumpulan pabrik-pabrik radio Eropa dan Amerika yang bernama RMA (Radio Manufactores Association). Setiap resistor ditandai dengan 4 warna gelang, dimana warna-warna tersebut melambangkan angka-angka sebagai berikut :
Hitam : 0 (nol); Coklat: 1 (satu); Merah: 2 (dua); Jingga: 3 (tiga); Kuning : 4 (empat); Hijau : 5 (lima); Biru: 6 (enam); Ungu: 7 (tujuh);Kelabu : 8 (delapan); Putih: 9 (sembilan)
Warna-warna untuk toleransinya sebagai berikut :
Emas : 5%
Perak : 10%
Tanpa Warna : 20%
Gambar 2. Penunjuk Kode Warna
Keterangan :
· Pita pertama melambangkan angka pertama.
· Pita kedua melambangkan angka kedua.
· Pita ketiga melambangkan banyaknya angka nol.
· Pita warna keempat melambangkan toleransi.
Contoh :
1) Merah, ungu, jingga, emas ; artinya 27 K Ohm toleransi 5%.
2) Hijau, biru, coklat, emas ; artinya 560 Ohm toleransi 5%.
3) Jingga, putih, jingga, perak ; artinya 39 K Ohm toleransi 10%.
Bila hanya terdapat tiga pita warna, sedang pita warna keempat tidak ada berarti toleransinya adalah 20%.
Contoh :
1) Jingga, putih, merah ; artinya 3 K 9 Ohm toleransi 20%.
2) Hijau, biru, kuning ; artinya 360 K Ohm toleransi 20%.
Jika pita warna ketiga itu emas, maka dua angka yang dilambangkan pita warna pertama dan kedua dikalikan dengan 0,1 dan bila pita warna ketiga itu perak pengalinya adalah 0,01.
Contoh :
1) Coklat, hitam, emas ; artinya 1 Ohm toleransi 20%.
2) Merah, hijau, perak ; artinya 0,25 Ohm toleransi 20%.
a. Variabel Resistor (VR)
Adalah resistor yang nilai hambatannya dapat diubah-ubah, variabel resistor dapat digolongkan menjadi 2 macam :
1) Potensimeter, ada 2 macam :
· Potensio Linier, ialah potensio yang apabila kontak gesenya dipindah nilai hambatannya berubah sesuai dengan perhitungan linier.
· Potensio logaritmis, ialah potensio yang apabila kontak gesenya dipindah nilai hambatannya berubah sesuai dengan perhitungan logaritma.
Potensiometeer kebanyakan dipergunakan sebagai alat pengatur, misal :
1. Alat pengatur suara (Volume Control)
2. Alat pengatur nada (Tone Control)
3. Alat pengatur nada tinggi (Treble Control)
4. Alat pengatur nada rendah (Bass Control)
Gambar 2.3 Potensiometer dan lambangnya.
Trimmer potensio = TrimpotCara merubah nilai hambatan pada tripot adalah dengan jalan memutar memakai obeng (drei).
Gambar 2.4 Trimer Potensio dan lambangnya
- Kapasitor
Kapasitor atau biasa juga disebut Kodensator, adalah merupakan komponen elektronika yang dapat menyimpan tenaga listrik dalam waktu tertentu, tanpa disertai reaksi kimia. Kapasitor berlainan dengan aki, dimana aki juga dapat menyimpan tenaga listrik, tetapi dengan disertai reaksi kimia.
Pada dasarnya kapasitor terdiri dari 2 keping penghantar (konduktor) yang disekat satu dengan yang lain. Bahan penyekat keping ini disebut Dielektrika (Gambar 3.5). Berdasarkan bahan dielektikanya, maka kapasitor dibagi atas berbagai macam-maca, diantaranya :
a. Kapasitor keramik : jika dielektikanya keramik
b. Kapasitor kertas : jika dielektikanya kertas
c. Kapasitor mika : jika dielektikanya mika
d. Kapasitor elektrolit (elco) : jika dielektikanya oksida alumunium
e. Kapasitor variable (varco)
f. Kapasitor trimmer
2. Transformator
Transformator atau biasa disebut dengan trafo adalah alat untuk mengubah tegangan bolak-balik menjadi lebih tinggi atau lebih rendah dan digunakan untuk memindahkan energi dari suatu rangkaian listrik ke rangkaian berikutnya tanpa merubah frekuensi.
Dalam aplikasinya trafo dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu :
1. Transformator Step-Up atau tranformator penaik tegangan adalah tranformator yang digunakan untuk menaikkan tegangan dari rendah ke tegangan yang lebih tinggi.
2. Transformator Step-Down atau transformator penurun tegangan adalah transformator yang digunakan untuk menurunkan tegangan dari tinggi ke tegangan yan lebih rendah.
Cara kerja transformator adalah sebagai berikut :
1. Jika kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan arus AC, maka pada kumparan primer timbul garis-garis gaya magnet yang berubah-ubah.
2. Perubahan garis-garis gaya dari kumparan primer ini menginduksi kumparan sekunder sehingga pada kumparan sekunder timbul arus bolak-balik.
Dengan memilih jumlah lilitan yang sesuai untuk tiap kumparan dapat dihasilkan GGL kumparan sekunder yang berbeda dengan GGL kumparan primer. Hubungan GGL atau tegangan primer (Vp) tegangan sekunder (Vs), jumlah lilitan kumparan primer (np) dan jumlah lilitan kumparan sekunder (ns) dapat dinyatakan dengan rumus :
yang biasa disebut dengan perbandingan transformasi. Dengan memperhatikan perbandingan transformasi kita dapat mengetahui jenis dari transformator tersebut apakah trafo Step-Up atau Step-Down.
Pada transformator terdiri dari banyak belitan, sehinga dapat dipandang sebagai Induktor, dengan demikian dapat diuraikan sebagai berikut :
Dimana : ( i) menyatakan sebagai fungsi waktu (t)
(L) menyatakan panjang lilitan
(H) Sehingga besarnya arus adalah
Sehingga :
maka (Energi) adalah
Macam-macam pembangkit listrik yang sudah umum digunakan dalam suatu upaya untuk menghasilkan suatu energi listrik:
Pusat Listrik Tenaga Uap (PLTU)
Pembangkit listrik jenis ini memanfaatkan bahan bakar minyak, gas alam, atau batubara untuk membangkitkan panas dan uap pada BOILER. Uap ini kemudian dipergunakan untuk memutar turbin yang dikopelkan langsung dengan sebuah generator sinkron. Uap yang telah melalui turbin kemudian menjadi uap bertekanan dan bersuhu rendah. Uap ini kemudian dilewatkan melalui kondenser yang menyerap panas uap tersebut sehingga uap tersebut berubah menjadi air yang kemudian dipompakan kembali menuju boiler.
Pusat Listrik Tenaga Gas (PLTG)
Sebagaimana halnya Pusat Listrik Tenaga Diesel, PLTG merupakan mesin dengan proses pembakaran dalam (internal combustion). Bahan baker berupa minyak atau gas alam dibakar di dalam ruang pembakar (combustor). Udara yang memasuki kompresor setelah mengalami tekanan bersama-sama dengan bahan baker disemprotkan ke ruang pembakar untuk melakukan proses pembakaran. Gas panas sebagai hasil pembakaran ini kemudian bekerja sebagai fluida yang memutar roda turbin yang terkopel dengan generator sinkron.
Pusat Listrik Tenaga Nuklir (PLTN)
Pada reactor air tekan (pressurized water reactor) terdapat dua rangkaian yang seolah-olah terpisah. Pada rangkaian pertama bahan baker uranium-235 yang diperkaya dan tersusun dalam pipa-pipa berkelompok, disundut untuk menghasilkan panas dalam reactor. Karena air dalam bejana penuh, maka tidak terjadi pembentukan uap, melainkan air menjadi panas dan bertekanan. Air panas yang bertekanan tersebut kemudian mengalir ke rangkaian kedua melalui suatu generator uap yang terbuat dari baja. Generator uap ini kemudian menghasilkan uap yang memutar turbin dan proses selanjutnya mengikuti siklus tertutup sebagaimana berlangsung pada turbin uap PLTU.
Kesimpulan: Dengan ini dapat di simpulkan bahwa listrik memiliki berbagai elemen dan media untuk menghasilkannya, dari masing-masing elemen listrik juga memiliki manfaat yang berbeda dari besar kecilnya listrik yang dihasilkan atau yang akan digunakan dan juga masih banyak lagi media untuk menghasilkan tenaga listrik yang masih belum di pergunakan dalam kehidupan baik untuk ruang lingukp besar maupun kecil.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar