Pengenalan Listrik

Hukum Ohm menyatakan bahwa besar arus yang mengalir pada suatu konduktor pada suhu tetap sebanding dengan beda potensial antara kedua ujung-ujung konduktor I = V / R HUKUM OHM UNTUK RANGKAIAN TERTUTUP I = n E R + n rd I = n R + rd/p n = banyak elemen yang disusun seri E = ggl (volt) rd = hambatan dalam elemen R = hambatan luar p = banyaknya elemen yang disusun paralel RANGKAIAN HAMBATAN DISUSUN SERI DAN PARALEL SERI R = R1 + R2 + R3 + ... V = V1 + V2 + V3 + ... I = I1 = I2 = I3 = ... PARALEL 1 = 1 + 1 + 1 R R1 R2 R3 V = V1 = V2 = V3 = ... I = I1 + I2 + I3 + ... ENERGI DAN DAYA LISTRIK ENERGI LISTRIK (W) adalah energi yang dipakai (terserap) oleh hambatan R. W = V I t = V²t/R = I²Rt Joule = Watt.detik KWH = Kilo.Watt.jam DAYA LISTRIK (P) adalah energi listrik yang terpakai setiap detik. P = W/t = V I = V²/R = I²R

HUKUM KIRCHOFF I : jumlah arus menuju suatu titik cabang sama dengan jumlah arus yang meninggalkannya.

S Iin = Iout

HUKUM KIRCHOFF II : dalam rangkaian tertutup, jumlah aljabar GGL (e) dan jumlah penurunan potensial sama dengan nol.

Se = S IR = 0

ALAT UKUR LISTRIK TERDIRI DARI

1. JEMBATAN WHEATSTONE	digunakan untuk mengukur nilai suatu hambatan dengan cara mengusahakan arus yang mengalir pada galvanometer = nol (karena potensial di ujung-ujung galvanometer sama besar). Jadi berlaku rumus perkalian silang hambatan : R1 R3 = R2 Rx
2. AMPERMETER	untuk memperbesar batas ukur ampermeter dapat digunakan hambatan Shunt (Rs) yang dipasang sejajar/paralel pada suatu rangkaian. Rs = rd 1/(n-1) n = pembesaran pengukuran
3. VOLTMETER	untuk memperbesar batas ukur voltmeter dapat digunakan hambatan multiplier (R-) yang dipasang seri pada suatu rangkaian. Dalam hal ini R. harus dipasang di depan voltmeter dipandang dari datangnya arus listrik. Rm = (n-1) rd n = pembesaran pengukuran

TEGANGAN JEPIT (V.b) :
adalah beda potensial antara kutub-kutub sumber atau antara dua titik yang diukur.

1. Bila batere mengalirkan arus maka tegangan jepitnya adalah:

Vab = e - I rd

2. Bila batere menerima arus maka tegangan jepitnya adalah:

Vab = e + I rd

3. Bila batere tidak mengalirkan atau tidak menerima arus maka
tegangan jepitnya adalah .

Vab = e

Dalam menyelesaian soal rangkaian listrik, perlu diperhatikan :

1. Hambatan R yang dialiri arus listrik. Hambatan R diabaikan jika tidak
dilalui arus listrik.

2. Hambatan R umumnya tetap, sehingga lebih cepat menggunakan
rumus yang berhubungan dengan hambatan R tersebut.

3. Rumus yang sering digunakan: hukum Ohm, hukum Kirchoff, sifat
rangkaian, energi dan daya listrik.

Contoh 1 :

Untuk rangkaian seperti pada gambar, bila saklar S1 dan S2 ditutup maka hitunglah penunjukkan jarum voltmeter !

Jawab :

Karena saklar S1 dan S2 ditutup maka R1, R2, dan R3 dilalui arus listrik, sehingga :

1 = 1 + 1 Rp R2 R3 Rp = R2 R3 = 2W R2 + R1 V = I R = I (R1 + Rp) I = 24/(3+2) = 4.8 A

Voltmeter mengukur tegangan di R2 di R3, dan di gabungkan R2 // R3, jadi :

V = I2 R2 = I3 R3 = I Rp
V = I Rp = 0,8 V

Contoh 2:

Pada lampu A dan B masing-masing tertulis 100 watt, 100 volt. Mula-mula lampu A den B dihubungkan seri dan dipasang pada tegangan 100 volt, kemudian kedua lampu dihubungkan paralel dan dipasang pada tegangan 100 volt. Tentukan perbandingan daya yang dipakai pada hubungan paralel terhadap seri !

Hambatan lampu dapat dihitung dari data yang tertulis dilampu : RA = RB = V²/P = 100²/100 = 100 W Untuk lampu seri : RS = RA + RB = 200 W Untuk lampu paralel : Rp = RA × RB = 50 W RA + RB

Karena tegangan yang terpasang pada masing-masing rangkaian sama maka gunakan rumus : P = V²/R

Jadi perbandingan daya paralel terhadap seri adalah :
Pp = V² : V² = Rs = 4
Ps Rp Rs Rp 1

Contoh 3:

Dua buah batere ujung-ujungnya yang sejenis dihubungkan, sehingga membentuik hubungan paralel. Masing-masing batere memiliki GGL 1,5 V; 0,3 ohm dan 1 V; 0,3 ohm.Hitunglah tegangan bersama kedua batere tersebut !

Jawab :

Tentakan arah loop dan arah arus listrik (lihat gambar), dan terapkan hukum Kirchoff II,

Se + S I R = 0 e1 + e2 = I (r1 + r2) I = (1,5 - 1) = 5 A 0,3 + 0,3 6

Tegangan bersama kedua batere adalah tegangan jepit a - b, jadi :

Vab = e1 - I r1 = 1,5 - 0,3 5/6 = 1,25 V

1= e2 + I R2 = 1 + 0,3 5/6 = 1,25 V

Contoh 4:

Sebuah sumber dengan ggl = E den hambatan dalam r dihubungkan ke sebuah potensiometer yang hambatannya R. Buktikan bahwa daya disipasi pada potensiometer mencapai maksimum jika R = r.

Jawab :

Dari Hukum Ohm : I = V/R = e R+r Daya disipasi pada R : P = I²R = e ²R (R+r)²

Agar P maks maka turunan pertama dari P harus nol: dP/dR = 0 (diferensial parsial)

Jadi e² (R+r)² - E² R.2(R+r) = 0
(R+r)4
e² (R+r)² = e² 2R (R+r) Þ R + r = 2R
R = r (terbukti)

ARUS/TEGANGAN BOLAK-BALIK

Arus/tegangan bolak-balik adalah arus/tegangan yang besarnya selalu berubah-ubah secara periodik. Simbol tegangan bolak-balik adalah ~ dan dapat diukur dengan Osiloskop (mengukur tegangan maksimumnya).

NILAI EFEKTIF KUAT ARUS/TEGANGAN AC

Nilai efektif kuat arus/tegangan AC adalah arus/tegangan AC yang dianggap setara dengan kuat arus/tegangan AC yang menghasilkan jumlah kalor yang sama ketika melalui suatu penghantar dalam waktu yang sama.

Kuat arus efektif : Ief = Imaks / Ö2

Tegangan efektif : Vef = Vmaks / Ö2

Besaran yang ditunjukkan oleh voltmeter/amperemeter DC adalah tegangan/kuat arus DC yang sesungguhnya,sedangkan yang ditunjukan oleh voltmeter/amperemeter AC adalah tegangan/kuat arus efektif, bukan tegangan/kuat arus sesungguhnya

Kapasitor

Kehidupan modern salah satu cirinya adalah pemakaian energi listrik yang besar. Besarnya energi atau beban listrik yang dipakai ditentukan oleh reaktansi (R), induktansi (L) dan capasitansi (C). Besarnya pemakaian energi listrik itu disebabkan karena banyak dan beraneka ragam peralatan (beban) listrik yang digunakan. Sedangkan beban listrik yang digunakan umumnya bersifat induktif dan kapasitif. Di mana beban induktif (positif) membutuhkan daya reaktif seperti trafo pada rectifier, motor induksi (AC) dan lampu TL, sedang beban kapasitif (negatif) mengeluarkan daya reaktif. Daya reaktif itu merupakan daya tidak berguna sehingga tidak dapat dirubah menjadi tenaga akan tetapi diperlukan untuk proses transmisi energi listrik pada beban. Jadi yang menyebabkan pemborosan energi listrik adalah banyaknya peralatan yang bersifat induktif. Berarti dalam menggunakan energi listrik ternyata pelanggan tidak hanya dibebani oleh daya aktif (kW) saja tetapi juga daya reaktif (kVAR). Penjumlahan kedua daya itu akan menghasilkan daya nyata yang merupakan daya yang disuplai oleh PLN. Jika nilai daya itu diperbesar yang biasanya dilakukan oleh pelanggan industri maka rugi-rugi daya menjadi besar sedang daya aktif (kW) dan tegangan yang sampai ke konsumen berkurang. Dengan demikian produksi pada industri itu akan menurun hal ini tentunya tidak boleh terjadi untuk itu suplai daya dari PLN harus ditambah berarti penambahan biaya. Karena daya itu P = V.I, maka dengan bertambah besarnya daya berarti terjadi penurunan harga V dan naiknya harga I. Dengan demikian daya aktif, daya reaktif dan daya nyata merupakan suatu kesatuan yang kalau digambarkan seperti segi tiga siku-siku pada Gambar 1.

Dari Gambar 1 tersebut diperoleh bahwa perbandingan daya aktif (kW) dengan daya nyata (kVA) dapat didefinisikan sebagai faktor daya (pf) atau cos r.

cos r = pf = P (kW) / S (kVA) ........(1) P (kW) = S (kVA) . cos r................(2)

Seperti kita ketahui bahwa harga cos r adalah mulai dari 0 s/d 1. Berarti kondisi terbaik yaitu pada saat harga P (kW) maksimum [ P (kW)=S (kVA) ] atau harga cos r = 1 dan ini disebut juga dengan cos r yang terbaik. Namun dalam kenyataannya harga cos r yang ditentukan oleh PLN sebagai pihak yang mensuplai daya adalah sebesar 0,8. Jadi untuk harga cos r <>

a. Membesarnya penggunaan daya listrik kWH karena rugi-rugi.
b. Membesarnya penggunaan daya listrik kVAR.
c. Mutu listrik menjadi rendah karena jatuh tegangan.

Secara teoritis sistem dengan pf yang rendah tentunya akan menyebabkan arus yang dibutuhkan dari pensuplai menjadi besar. Hal ini akan menyebabkan rugi-rugi daya (daya reaktif) dan jatuh tegangan menjadi besar. Dengan demikian denda harus dibayar sebabpemakaian daya reaktif meningkat menjadi besar. Denda atau biaya kelebihan daya reaktif dikenakan apabila jumlah pemakaian kVARH yang tercata dalam sebulan lebih tinggi dari 0,62 jumlah kWH pada bulan yang bersangkutan sehingga pf rata-rata kurang dari 0,85. Sedangkan perhitungan kelebihan pemakaian kVARH dalam rupiah menggunakan rumus sbb:

[ B - 0,62 ( A₁ + A₂ ) ] Hk

Dimana : B = pemakaian k VARH

A₁ = pemakaian kWH WPB

A₂ = pemakaian kWH LWBP

Hk = harga kelebihan pemakaian kVARH

Untuk memperbesar harga cos r (pf) yang rendah hal yang mudah dilakukan adalah memperkecil sudut r sehingga menjadi r₁ berarti r>r₁. Sedang untuk memperkecil sudut r itu hal yang mungkin dilakukan adalah memperkecil komponen daya reaktif (kVAR). Berarti komponen daya reaktif yang ada bersifat induktif harus dikurangi dan pengurangan itu bisa dilakukan dengan menambah suatu sumber daya reaktif yaitu berupa kapasitor.

Proses pengurangan itu bisa terjadi karena kedua beban (induktor dan kapasitor) arahnya berlawanan akibatnya daya reaktif menjadi kecil. Bila daya reaktif menjadi kecil sementara daya aktif tetap maka harga pf menjadi besar akibatnya daya nyata (kVA) menjadi kecil sehingga rekening listrik menjadi berkurang. Sedangkan keuntungan lain dengan mengecilnya daya reaktif adalah :

Mengurangi rugi-rugi daya pada sistem.

Adanya peningkatan tegangan karena daya meningkat.

Proses Kerja Kapasitor

Kapasitor yang akan digunakan untuk meperbesar pf dipasang paralel dengan rangkaian beban. Bila rangkaian itu diberi tegangan maka elektron akan mengalir masuk ke kapasitor. Pada saat kapasitor penuh dengan muatan elektron maka tegangan akan berubah. Kemudian elektron akan ke luar dari kapasitor dan mengalir ke dalam rangkaian yang memerlukannya dengan demikian pada saaat itu kapasitor membangkitkan daya reaktif. Bila tegangan yang berubah itu kembali normal (tetap) maka kapasitor akan menyimpan kembali elektron. Pada saat kapasitor mengeluarkan elektron (Ic) berarti sama juga kapasitor menyuplai daya treaktif ke beban. Keran beban bersifat induktif (+) sedangkan daya reaktif bersifat kapasitor (-) akibatnya daya reaktif yang berlaku menjadi kecil.

Rugi-rugi daya sebelum dipasang kapasitor :

Rugi daya aktif = I² R Watt .............(5)
Rugi daya reaktif = I² x VAR.........(6)

Rugi-rugi daya sesudah dipasang kapasitor :

Rugi daya aktif = (I² - Ic²) R Watt ...(7)

Rugi daya reaktif = (I² - Ic²) x VAR (8)

Pemasangan Kapasitor

Kapasitor yang akan digunakan untuk memperkecil atau memperbaiki pf penempatannya ada dua cara :

1. Terpusat kapasitor ditempatkan pada:

a. Sisi primer dan sekunder transformator
b. Pada bus pusat pengontrol

2. Cara terbatas kapasitor ditempatkan

a. Feeder kecil
b. Pada rangkaian cabang
c. Langsung pada beban

Perawatan Kapasitor

Kapasitor yang digunakan untuk memperbaiki pf supaya tahan lama tentunya harus dirawat secara teratur. Dalam perawatan itu perhatian harus dilakukan pada tempat yang lembab yang tidak terlindungi dari debu dan kotoran. Sebelum melakukan pemeriksaan pastikan bahwa kapasitor tidak terhubung lagi dengan sumber. Kemudian karena kapasitor ini masih mengandung muatan berarti masih ada arus/tegangan listrik maka kapasitor itu harus dihubung singkatkan supaya muatannya hilang. Adapun jenis pemeriksaan yang harus dilakukan meliputi :

Pemeriksaan kebocoran

Pemeriksaan kabel dan penyangga kapasitor

Pemeriksaan isolator

Sistem Mikroprosesor

Selain komponen induktor pemborosan pemakaian listrik bisa juga terjadi karena:

Tegangan tidak stabil

Ketidak stabilan tegangan bisa menyebabkan terjadinya pemborosan energi listrik. Ketidakstabilan itu dapat diartikan tegangan pada suatu fase lebih besar, lebih kecil atau berfluktuasi terhadap teganga standar. Sedangkan akibat pembrosan energi listrik itu maka timbul panas sehingga bisa menyebabkan pertama kerusakan isolator peralatan yang dipakai. Ke dua memperpendek daya isolasi pada lilitan. Sementara itu dengan ketidakseimbangan sebesar 3% saja dapat memperbesar suhu motor yang sedang beroperasi sebesar 18% dari keadaan semula. Hal ini tentunya akan menimbulkan suara bising pada motor dengan kecepatan tinggi.

Harmonik

Harmonik itu bisa menimbulkan panas, hal ini terjadi karena adanya energi listrik yang berlebihan. Harmonik itu bisa muncul karena peralatan seperti komputer, kontrol motor dll. Harmonik merupakan suatu keadaan timbulnya tegangan yang periodenya berbeda dengan periode tegangan standar. Periode itu bisa 180 Hz (harmonik ke-3), 300 Hz (harmonik ke-5) dan seterusnya. Harmonik pada transformator lebih berbahaya, hal ini karena adanya sisrkulasi arus akibat panas yang berlebih. Sehingga hal ini bisa mengurangi kemampuan peralatan proteksi yang menggunakan power line carrier sebagai detektor kondisi normal.

Untuk mengoptimalkan pemakaian energi listrik bisa digunakan beban-beban tiruan berupa LC yang dilengkapi dengan teknologi mikroprosesor. Sehingga ketepatan dan keandalan dalam mendeteksi kualitas daya listrik bisa diperoleh. Mikroprosesor itu berfungsi untuk mengolah komponen-komponen yang menentukan kualitas tenaga listrik. Seperti keseimbangan beban antar fasa, harmonik dan surja. Apabila terdapat ketidakseimbangan antara fasa satu dengan fasa yang lainnya, maka mikroprosesor akan memerintahkan beban-beban LC untuk membuka atau menutup agar arus disuplai ke fasa satu sehingga selisih arus antara fasa satu dengan fasa yang lainnya tidak ada. Banyaknya L atau C yang dibuka atau ditutup tergantung dari kondisi ketidakseimbangan beban yang terdeteksi oleh mikroprosesor. Kondisi harmonik yang terdeteksi bisa dihilangkan dengan menggunakan filter LC.

Keuntungan alat ini adalah :

Mampu mereduksi daya sampai 30%.

Meningkatkan pf antara 95-100%

Dapat mengeliminasi terjadinya harmonik.

Dengan demikian pemakaian energi listrik bisa dihemat yaitu dengan cara mengoptimalkan konsumsi energi masing-masing peralatan yang digunakan, memperkecil gejala harmonik dan menstabilkan tegangan. Sehingga energi tersisa bisa dimanfaatkan untuk sektor lain yang lebih membutuhkan. Sedang dampak negatif dari pemborosan energi listrik itu pertama menciptakan ketidakseimbangan beban fasa-fasa listrik yang pada gilirannya akan mempengaruhi over heating pada motor dan penurunan life isolator. Ke dua bagi PLN sebagai penyuplai energi listrik tentunya harus menyediakan energi listrik yang lebih besar lagi

AC RUANGAN

AC saat ini merupakan peralatan yang sangat dibutuhkan oleh masyarakat, mengingat dunia yang "semakin panas" saat ini. Namun seperti diketahui AC memerlukan daya listrik yang cukup banyak untuk dapat beroperasi/bekerja dengan baik. Berikut ini merupakan sedikit tips penggunaan peralatan AC yang saya kutip dari berbagai sumber:

1. Perlu diingat pencucian atau maintenance unit AC sangat disarankan tiga bulan sekali untuk area yang berdebu dan empat bulan sekali untuk area yang tidak berdebu. Semakin berdebu area lebih disarankan sesering mungkin. Untuk filter unit disarankan sesering mungkin dibersihkan atau dicuci satu minggu sekali. Periksa seting temperature pada remote. Keadaan temperatur AC harus lebih rendah daripada temperatur ruang dengan perbedaan suhu ruang dan suhu luar ruangan delapan derajat celcius untuk standar normal kesehatan.
2. Periksa mode operasinya, soft dry, cool, auto atau fan mode. Tujuan dari "soft dry" hanya untuk memidahkan kelembaban di ruangan bukan untuk pendinginan. Yakinkan bahwa keadaannya adalah "cooling mode" untuk pendinginan ruangan unit outdoor nyala. "Fan" untuk menyalakan kipasnya saja tanpa menghidupkan unit outdoor/kompresor.
3. Periksa "fan mode". Jika Anda set kecepatan fan ke LOW/MED, maka AC tidak dapat melakukan proses pendinginan dengan baik. Jika Anda menginginkan udara yang dingin, silahkan set "cooling mode" lebih besar/tinggi.
4. Periksa seting temperature pada remote. Keadaan temperatur AC harus lebih rendah daripada temperatur ruang dengan perbedaan suhu ruang dan suhu luar ruangan delapan derajat celcius untuk standar normal kesehatan.
5. Periksa unit pipa pada outdoor kalau pipa besar berbunga es unit RAC (Room Air Conditioning) kotor disarankan untuk dicuci. Bila pipa kecilnya berbunga es maka unit RAC kurang freon (ada kebocoran freon) silahkan menghubungi Service Center/bengkel service AC terdekat.
6. Kapasitas RAC bisa dihitung dengan rumus PxLx500= .....Btu P = Panjang, L = Lebar, 500 = Kebutuhan kalori yang dibutuhkan manusia. Atau PxLxTx225= ....Btu (225 adalah nilai pendekatan untuk menghitung Btu) Jika pemakaian RAC kapasitasnya terlalu kecil untuk ruangan yang besar maka suhu ruangan akan tinggi atau pendinginan ruangan tidak mencukupi.
7. Daya yang ada dengan melihat MCB atau fuse yang terpasang (daya yang masuk kedalam rumah) AxVx0,9= ...Watt A= Ampere, V= Voltage, 0,9= Cos p (koefisiensi pemakaian).
8. Voltage yang ada bisa dilihat dari sering tidaknya lampu redup. Untuk voltage yang ngedrop/turun disarankan untuk memakai stabiliser.
9. Periksa kondisi unit outdoor. Jika penutup untuk udara dingin pada unit outdoor terhalangi, maka kompressor tidak akan dapat bekerja. Begitu pula jika ada penghalang di depan unit outdoor, penghisap udaranya akan menjadi terganggu. Usahakan adanya ruang antara dinding, langit-langit atap rumah, penghalang lainnya.
10. Periksa udara panas yang keluar dari bagian dalam. Jika udara panas yang keluar masuk ke ruangan, maka temperature ruang akan menjadi turun. Silahkan sekat pembuangan udara panas yang masuk ke ruangan.
11. Jika ada sinar matahari yang masuk ke ruangan secara langsung, silahkan disekat pada bagian tersebut. Bisa dengan gorden maupun filter kaca.
12. Periksa kondisi unit outdoor. Jika penutup untuk udara dingin pada unit outdoor terhalangi, maka kompressor tidak akan dapat bekerja. Begitu pula jika ada penghalang di depan unit outdoor, penghisap udaranya akan menjadi terganggu. Usahakan adanya ruang antara dinding, langit-langit atap rumah atau penghalang lainnya.
13. Periksa perbedaan/jarak indoor dan outdoornya. Panjang pipa (idealnya) = lima meter.
    · Jika terlalu panjang, maka kapasitasnya akan menurun.
    · Jika Anda ingin mengetahui bagaimana R-22 atau R 410A harus di charge ulang,
14. Yang terpenting jika memang tidak diperlukan jangan digunakan! Itung-itung berhemat! selamat mencoba!

SBI

Performance SMK SBI yang diharapkan sebagai berikut :

1. Bersertifikat ISO 9001-2000
2. Sebagai TUK bertaraf Nasional/Internasional
3. Score TOEIC pendidik rata-rata > 500
4. Penerapan Pembelajaran pada 5 Mapel (sains, matematika, inti kejuruan) dalam bilingual
5. Lingkungan berbasis green and clean school
6. Adanya bengkel standar
7. Adanya bengkel advance
8. Adanya Teaching Factory
9. Penerapan ICT dalam pembelajaran dan Administrasi sekolah
10. Memiliki Partner Institusi LN + DN
11. Lulusan ke Luar negeri
12. Digital Library/ self access study

Sedangkan tantangan Jawara SMK SBI Tahun 2008 sebagai berikut:

1. Leadership
2. SMM ISO 9004- 2008
3. Accreditation A (Agustus September 200
4. Learning process in English
5. TUK in ALL program study and ICT
6. Placement : 20 % LN, 70 % DN
7. Teaching Factory
8. Human Resource Management
9. Social responsibility
10. Student attitude champion
11. Strategic Partnership
12. Excellent facilities

Sedangkan beberapa kesimpulan yang dapat disampaikan terhadap keberadaan SMK SBI :

SMK SBI yang mengembangan pendidikan skill untuk mendukung ekonomi masyarakat dan pertumbuhan sosial masyarakat. “Lulusan SMK SBI harus mampu menerapkan ilmu dan skillnya di tempat kerja.” Diperlukan system sertifikasi yang diakui secara nasional, regional dan internasional. Pendidikan kejuruan yang baik adalah pendidikan yang memperkuat keimanan, akhlak mulia dan keterampilan . SMK SBI sebagai salah satu alternatif penyiapan generasi muda menghadapi problema bangsa yakni : pengangguran !!

Demikian beberapa hasil Bintek SMK SBI Tahap I Tahun 2008 semoga ada manfaatnya.