TEORI DASAR LISTRIK, GENERATOR, BATERE, & ACCUMULATOR.

Generator arus searah.

Adalah mesin pengubah energi mekanik menjadi energi listrik, sedangkan penggerak dari generator disebut prime mover yang dapat berbentuk turbin air, uap, mesin diesel dll.

Prinsip kerjanya adalah berdasarkan hokum Faraday dimana konduktor memotong medan magnit dan emf atau induksi akan timbul beda tegangan dan adanya komutator yang dipasang pada sumbu generator maka pada terminal generator akan terjadi tegangan searah.

Batere atau Accumulator.

Batere atau akumulator adalah sebuah sel listrik dimana didalamnya berlangsung proses elektrokimia yang reversibel ( dapat berbalikan ) dengan efisiensinya yang tinggi. Yang dimaksud dengan proses elektrokimia reversibel, adalah didalam batere dapat berlangsung proses pengubahan kimia menjadi tenaga listrik ( proses pengosongan ), dan sebaliknya dari tenaga listrik menjadi tenaga kimia ( pengisian kembali dengan cara regenerasi dari elektroda-elektroda yang dipakai, yaitu dengan melewatkan arus listrik dalam arah ( polaritas ) yang berlawanan didalam sel.

Tiap sel batere ini terdiri dari dua macam elektroda yang berlainan, yaitu elektroda positif dan elektroda negatif yang dicelupkan dalam suatu larutan kimia.

Arus Listrik:

adalah mengalirnya electron secara kontinyu pada konduktor akibat perbedaan jumlah electron pada beberapa lokasi yang jumlah elektronnya tidak sama. satuan arus listrik adalah Ampere. 1 ampere arus adalah mengalirnya electron sebanyak 628x10¹⁶ atau sama dengan 1 Coulumb per detik meliwati suatu penampang konduktor. 

I = q / t

Kuat Arus Listrik.

Adalah arus yang tergantung pada banyak sedikitnya elektron bebas yang pindah melewati suatu penampang kawat dalam satuan waktu. Difinisi Amper adalah satuan kuat arus listrik yang dapat memisahkan 1,118 milligram perak dari nitrat perak murni dalam satu detik.

Rumus – rumus untuk menghitung banyaknya muatan listrik, kuat arus dan waktu.

Q = I x t           I = Q/t         t = Q/I

1 (satu) Coulomb = 6,28 x 10¹⁸ electron

Dimana :

Q = Banyaknya muatan listrik [ C ]

I = Kuat Arus dalam satuan [ Amp ]

t = waktu dalam satuan [Sekon]

Rapat Arus.

Difinisi  rapat arus ialah besarnya arus listrik tiap-tiap mm² luas penampang kawat

Rumus-rumus dibawah ini untuk menghitung besarnya rapat arus, kuat arus dan penampang kawat. 

 

I = S x q         S = I/q         q = I/S

Dimana :

S = Rapat arus [ A/mm²]

I = Kuat arus [ Amp]

q = luas penampang kawat [ mm²]

Tahanan dan daya hantar.

           1 (satu Ohm / Ω) adalah tahanan satu kolom air raksa yang panjangnya 1063 mm dengan penampang 1 mm² pada temperatur 0º C.

Daya hantar didifinisikan sbb :

Kemampuan penghantar arus atau daya hantar arus sedangkan penyekat atau isolasi adalah suatu bahan yang mempunyai tahanan yang besar sekali sehingga tidak mempunyai daya hantar atau daya hantarnya kecil yang berarti sangat sulit dialiri arus listrik.

Rumus untuk menghitung besarnya tahanan listrik terhadap daya hantar arus.

R = 1/G         G = 1/R

Dimana :

R = Tahanan kawat listrik [ Ω/ohm]

G = Daya hantar arus [Y/mho]

Tahanan pengahantar besarnya berbanding terbalik terhadap luas penampangnya.

Bila suatu penghantar dengan panjang l , dan penampang q serta tahanan jenis ρ (rho), maka tahanan penghantar tersebut adalah :

R = (p x l) : q

Dimana :

R = tahanan kawat [ Ω/ohm]

l = panjang kawat [meter/m]

p = tahanan jenis kawat [Ωmm²/meter]

q = penampang kawat [mm²]

faktot-faktor yang mempengaruhi nilai resistance, karena tahanan suatu jenis material sangat tergantung pada :

• panjang tahanan
• luas penampang konduktor.
• jenis konduktor
• temperatur.

Potensial.

potensial listrik adalah fenomena berpindahnya arus listrik akibat lokasi yang berbeda potensialnya. dari haltsb diatas kita mengetahui adanya perbedaan potensial listrik yang sering disebut potential difference. satuan dari potential difference adalah Volt.

RANGKAIAN ARUS SEARAH

Pada suatu rangkaian akan mengalir arus ( gambar.dibaawah ini), apabila dipenuhi syarat-syarat sebagai berikut : 

 

1. Adanya sumber tegangan

2. Adanya alat penghubung

3. Adanya beban

         Pada kondisi sakelar S terbuka maka arus tidak akan mengalir melalui beban . Apabila sakelar S ditutup maka akan mengalir arus ke beban R dan Ampere meter akan menunjuk. Dengan kata lain syarat mengalir arus pada suatu rangkaian harus tertutup. Pemasangan alat ukur Volt meter dipasang parallel dengan sumber tegangan atau beban, karena tahanan dalam dari Volt meter sangat tinggi. Sebaliknya pemasangan alat ukur Ampere meter dipasang seri, hal ini disebabkan tahanan dalam dari Amper meter sangat kecil.

 

 HUKUM OHM.

Pada suatu rangkaian tertutup :

Besarnya arus I berubah sebanding dengan tegangan V dan berbanding terbalik dengan beban tahanan R, atau dinyatakan dengan Rumus :

V = I x R      I = V/R      R = V/I

Daya P = I x V

Dimana :

R = tahanan kawat [ Ω/ohm]

V = tegangan [volt]

I = Kuat arus [ Amp]

 Jadi : 

 

Gambar : Loop arus “ KIRCOFF “

I_{1 + (} -I_{2 ) + (} -I_{3 ) +} I_{4 + (} -I_{5 ) = 0}

I_{1 +} I_{4 =} I_{2 +} I_{3 +} I₅

PENGERTIAN ARUS BOLAK-BALIK.

GEM (GAYA ELEKTROMOTORIS)

Bila sebatang penghantar digerakan sedemikian rupa didalam medan magnet, hingga garis-garis medan magnet terpotong bebas didalam penghantar akan bekerja gaya, yang menggerakan elektron tersebut sejurus dengan arah penghantar. Akibatnya ialah penumpukan elektron (pembawa muatan negatip) disebelah bawah dan kekurangan elektron yang sebanding diujung batang sebelah atas. Didalam batang penghantar terjadi tegangan, selama berlangsungnya gerakan penghantar didalam medan magnet.

Membangkitkan tegangan dengan bantuan medan magnet dinamakan menginduksikan, dan kejadian itu sendiri dinamakan induksi tegangan. 

gambar 1 : bentuk arus bolak-balik 1 fasa

gambar 2 : bentuk arus bolak-balik 3 fasa

Hubungan antara frequensi, kecepatan putar dan tegangan yang timbul pada generator arus bolak balik. frekwensi.

 dimana :

P = jumlah kutub magnit.

N = putaran rotor permenit

F = jumlah lengkap putaran perdetik.

FREKUENSI DAN PERIODE ARUS BOLAK-BALIK

 

Frekuensi arus bolak-balik dapat dinyatakan sebagai berikut

• Waktu yang diperlukan oleh arus bolak-balik untuk kembali pada harga yang sama dan arah yang sama (1 cycle) disebut periode, dengan symbol T dan dinyatakan dalam detik/cycle.
• Amplitudo adalah harga maximum arus yang ditunjukkan garis grafik.

FREKUENSI arus bolak-balik adalah jumlah perubahan arah arus per detik

f = 1/T

Frekuensi dinyatakan dalam HERTZ, dimana 1 Hz = 1 Cycle per detik

Harga sesaat adalah harga yang ditunjukkan garis grafik pada suatu saat.

FREKUENSI SISTEM.

Frekuensi system PLN adalah 50 HZ, artinya :

• Dalam waktu 1 detik menghasilkan 50 gelombang
• 1 gelombang membutuhkan waktu 1/50 detik

Apabila frekuensi besarnya f Hz, maka :

• Dalam waktu 1 detik menghasilkan f gelombang
• 1 gelombang membutuhkan waktu 1/f detik.
• Untuk mencapai 1 gelombang penuh (perioda penuh) dibutuhkan waktu T detik Jadi : 
  
   

ω = 2π f

Segi Tiga Daya 

 

Dari hal tsb disamping maka daya listrik digambarkan sebagai segitiga siku, yang secara vektoris adalah penjumlahan daya aktif dan reaktif dan sebagai resultantenya adalah daya semu atau daya buta.

Daya Aktif

Daya aktif (Active Power) adalah daya yang terpakai untuk melakukan energi sebenarnya. Satuan daya aktif adalah Watt. Misalnya energi panas, cahaya, mekanik dan lain – lain. Daya ini digunakan secara umum oleh konsumen dan dikonversikan dalam bentuk kerja.

P = V. I . Cos φ

Daya Reaktif

Daya reaktif adalah jumlah daya yang diperlukan untuk pembentukan medan magnet. Dari pembentukan medan magnet maka akan terbentuk fluks medan magnet. Contoh daya yang menimbulkan daya reaktif adalah transformator, motor, lampu pijar dan lain – lain. Satuan daya reaktif adalah Var.

Q = V.I.Sin φ

Daya Nyata

Daya nyata (Apparent Power) adalah daya yang dihasilkan oleh perkalian antara tegangan rms dan arus rms dalam suatu jaringan atau daya yang merupakan hasil penjumlahan trigonometri daya aktif dan daya reaktif. Satuan daya nyata adalah VA.

MACAM BESARAN LISTRIK DAN SATUANNYA

BESARAN LISTRIK

    Tabel.1. Macam-macam Besaran Listrik.

 

        SATUAN TURUNAN 

    Tabel.2. Satuan Turunan Besaran Listrik