Pengaruh Temperatur Terhadap Rugi Rugi Daya pada Kawat Penghantar Aluminium

Transkripsi

1 Pengaruh emperaur erhadap ugi ugi aya pada awa Penghanar luminium imas eguh Wibowo dan Hafiz Ferdian Mahasiswa Prodi eknik Elekro Fakulas eknik niversias slam umaera ara bsrak emperaur merupakkan sumber energi yang dapa menghasilkan kalor. alor merupakan suau benuk enaga. Bila dua sisem yang suhunya berbeda dipersaukan bersama, maka suhu akhir yang dicapai oleh ke dua sisem ersebu berada. aya yang hilang pada saluran disebabkan oleh resisansi salura enaga lisrik. esisansi saluran enaga lisrik dapa dipengaruhi oleh perubahan suhu. Perubahan suhu sanga mempengaruhi kondukivias saluran enaga lisrik. pabila suhu naik maka kondukivias saluran enaga lisrik urun, sebab perubahan suhu dapa mengakibakan gerakan gerakan elekron di dalam logam idak eraur. Pengaruh Perubahan uhu erhadap ugi ugi daya pada jaringan disribusi yang berfokus pada fakor udara sekelilingnya pada suhu C 5 C. engan suhu yang semakin inggi maka daya hanar saluran enaga lisrik semakin rendah. alah sau cara mengurangi rugi rugi daya adalah dengan memperbesar egangan. Pengaruh perubahan suhu mengakibakan perambahan rugi rugi daya pada aluminium. aa unci : emperaur, Energi, aya, luminium. PEHL ugi rugi daya merupakan banyaknya daya yang hilang pada saluran yang di sebabkan oleh resisansi saluran enaga lisrik ersebu. Besar kecilnya resisansi saluran enaga lisrik dapa dipengaruhi oleh perubahan suhu di daerah sekelilingnya yang dapa meimbulkan perubahan rugi rugi daya berambah besar. Perubahan resisansi saluran enaga lisrik dengan berubahnya suhu boleh dikaakan linier pada baas baas pengoperasian yang normal, perubahan ersebu erjadi bila bahan saluran enaga lisrik berambah panas, molekul molekul zanya menjadi bergear, jadi gerakan elekron elekron melalui penghanar dihalangi, sehingga ahanan sebanding dengan suhu. oefisien suhu didefinisikan sebagai perubahan ahanan seiap perubahan deraja Celcius dari sebuah ahanan sau ohm yakni, laju perubahan erhadap suhu dimulai pada nol deraja Celcius. aluran enaga lisrik biasanya erbua dari aluminium, karena aluminium lebih murah dan lebih ringan. Penghanar aluminium digunakan pada saluran ransmisi dan isribusi, sedangkan penghanar embaga digunakan pada rel daya dan penginsalasian gedung gedung. Efesiensi kerja dari penghanar erganung dari besar kecilnya rugi rugi daya dan efesiensi ersebu dapa dipengaruhi oleh jenis saluran, luas penampang dan panjang saluran.. J P. emperaur dan alor Bagi kebanyakan orang, emperaur (suhu) merupakan konsep umum yang menyaakan apakah suau benda panas aau dingin. Pada dasarnya suhu dihubungkan dengan kalor karena dikeahui bahwa kalor hanya mengalir dari suhu inggi ke suhu rendah, bila idak ada efek efek lain. nuk panas aau dinginnya sesuau kia sudah menggunakan sifa sejuk, dingin, hanga, panas dan sebagainya. uhu suau sisem adalah sifa yang menenukan apakah sisem iu seimbang ermal dengan sisem lain aau idak. pabila dua sisem aau lebih berada dalam keseimbangan ermal, maka sisem iu dikaakan mempunyai suhu yang sama. leh karena ahanan berganung pada suhu melalui srukur molekul fundamenal, sifa sifa berubah menuru suhu, dan perubahan iu dapa digunakan unuk mengukur suhu. la ukur yang digunakan unuk mengukur suhu adalah ermomeer. uhu merupakkan sumber energi yang dapa menghasilkan kalor. alor merupakan suau benuk enaga. Bila dua sisem yang suhunya berbeda dipersaukan bersama, maka suhu akhir yang dicapai oleh ke dua sisem ersebu berada di anara kedua suhu permulaan ersebu. alor adalah suau yang dapa dipindahkan dianara sebuah sisem dan sekelilingnya sebagai akiba dari adanya perbedaan suhu. khirnya secara umum kalor adalah sebuah benuk enaga dan bukan merupakan za.. ondukivias aluran enaga Lisrik Pada umumnya semua bahan mempunyai kondukivias dengan nilai yang berbeda. Pada Gambar dapa diliha bahwa umumnya bahan dapa dibagi dalam iga golongan yaiu: ondukor, emikondukor, solaor. Logam masuk dalam golongan perama karena memiliki elekron yang bebas bergerak melalui seluruh srukur. eramik dan bahan polimer yang memiliki elekron yang erika dengan kua dan ion ion yang idak berdifusi ermasuk kelompok 34 Journal of Elecrical echnology, ol. 7, o., Februari

2 isolaor. Fungsinya ialah mengisolir kondukor yang berdekaan dengan bagian engah dari spekrum kelompok semikondukor. = kecepaan gerak (m/s) μ = permeabilias (m /.s) ε = medan lisrik (vol/m) ( ohm ) L E M E ( ohm - m ) esisansi aluran enaga Lisrik ahanan dari suau kondukor (kawa penghanar) diberikan oleh: l. i mana : = ahanan kawa penghanar (hm) ρ = resisivias (ohm.m) l = panjang kawa (m) = luas penampang kawa (mm ) Gambar. pekrum kondukivias Besar ondukivias suau bahan dapa dirumuskan ( i mana: σ = kondukivias (Ω - ) ρ = ahanan jenis suau bahan (Ωm) Pada bahan yang menghanarkan lisrik, muaan dibawa sebesar,6 x -8 coulomb, yaiu elekron pada logam yang bergerak. Elekron dan anion adalah pembawa muaan negaif, sebaliknya suau kaion merupakan pembawa muaan posiif karena ia kehilangan elekron. ondukivias (σ) dan ahanan jenis (ρ) dari suau bahan erganung pada bilangan n, pembawa muaan, besar muaan Q dan permeabilias. engan demikian hubungannya dapa dijabarkan n. q. i mana: n = pembawa muaan (m -3 ) q = besar muaan (coulomb) μ = permeabilias (m /.s) Pembawa muaan dan permeabilias dipengaruhi oleh fakor aom dan srukur aom. ecepaan gerak, suau muaan dapa dihiung i mana:. ) Pada umumnya kawa penghanar erdiri dari kawa pilin (sranded conducors) maka sebagai fakor koreksi unuk memperhiungkan pengaruh dari pilin iu, panjang kawa dikalikan dengan, (% fakor koreksi). ahanan kawa berubah oleh suhu. alam baas suhur C sampai C,, maka unuk kawa embaga dan aluminium berlaku rumus: [ ( )] (hm) i mana : = ahanan pada suhu = ahanan pada suhu α = koefisien suhu dari ahanan pada suhu C. Jadi, i mana : ( ) Jelas kelihaan bahwa ialah suhu dimana ahanan kawa akan menjadi nol, bila persamaan linier yang sama berlaku unuk daerah suhu iu. an bila ini benar maka adalah sama dengan suhu absolu 73 C. unuk embaga (Cu) yang Journal of Elecrical echnology, ol. 7, o., Februari 35

3 mempunyai kondukivias %, koefisien suhu dari ahanan pada C adalah : α =,393 aau, = ( /,393 ) = 34,5 C nuk kondukivias yang lain dari embaga α berubah langsung dengan kondukiviasnya. Jadi unuk kondukivias 97,5 % : α =,383 dan =4, C unuk aluminium (l) dengan kondukivias 6 %, α =,43 dan = 8, C. PEGH PEBH H Perubahan suhu sanga mempengaruhi kondukivias saluran enaga lisrik. pabila suhu naik maka kondukivias saluran enaga lisrik urun, sebab perubahan suhu dapa mengakibakan gerakan gerakan elekron didalam logam idak eraur. ilai kondukivias saluran meningka apabila suhu meningka dan bersifa linier dan juga perubahan suhu idak mempengaruhi jumlah muaan (n) dalam saluran. ondukivias dari saluran berbanding erbalik dengan nilai resiivias. Besarnya perubahan nilai resisivias akiba adanya perubahan suhu dapa dirumuskan sebagai beriku : (. ) ( m) i mana : ρ = nilai ahanan jenis suau bahan seelah perubahan suhu (Ωm) ρ = nilai ahanan jenis suau bahan pada suhu awal. (Ωm) α = koefisien suhu ahanan resisansi. = nilai suhu. ( C) 3. Pengaruh emperaur erhadap esisansi enaga Lisrik Fakor uama yang menyebabkan perubahan resisansi dari saluran enaga lisrik adalah suhu disekeliling saluran ersebu. ahanan saluran meningka dengan naiknya suhu dan bersifa linier. pabila suhu berubah idak akan mempengaruhi jumlah muaan yang ada dalam saluran enaga lisrik ersebu, eapi yang dipengaruhi perubahan suhu adalah kecepaan muaan bergerak didalam saluran, dimana apabila suhu meningka maka kecepaan muaan bergerak akan menurun, karena muaan muaan bergerak idak eraur lagi. uau meode yang cukup baik unuk pengukuran suhu ialah dengan menggunakan hermomeer ahanan lisrik. la ini erdiri dari unsur ahanan yang dikenakan pada suhu yang diukur. uhu diunjukkan melalui pengukuran perubahan ahanan. Hubungan anara ahanan dan suhu dapa diuliskan = ( + α ( )) (ohm) i mana : = ahanan pada suhu (ohm) = ahanan pada suhu (ohm) α = koefisien suhu dari ahanan Perubahan resisansi saluran enaga lisrik dengan berubahnya suhu bisa dikaakan linier pada baas baas pengoperasian yang normal. Jika suhu dilukiskan pada sumbu egak dan resisansi pada sumbu mendaar maka grafik hubungan suhu dengan ahanan dapa dilukiskan sebagai beriku: 3. ugi ugi aya aya adalah kerja yang dilakukan didalam mengangku sebuah muaan Q dianara dua iik a dan b aau besarnya perubahan energi lisrik erhadap waku dalam benuk egangan dan arus. imana besar kerja yang dilakukan adalah :. Q aau P. =. Q i mana : W = energi lisrik (joule) = egangan lisrik (vol) Q = muaan lisrik (coulomb) P = daya (wa) = waku ( deik ) Jika kerja yang dilakukan per sauan waku adalah konsan dan muaan seluruhnya Q digerakkan melalui sebuah egangan sebesar (ol) dalam deik, maka daya aau kerja per sauan waku adalah:. Q P emenara banyaknya muaan yang bergerak per sauan waku dinamakan arus dengan rumus :. Q Maka daya lisrik dapa juga dirumuskan P. Pada umumnya arus merupakan pergerakan elekron elekron yang erjadi didalam saluran enaga lisrik. alam sebuah arus searah aliaran muaan semuanya adalah dalam sau arah unuk periode waku yang diinjau, sedangkan dalam sebuah arus bolak balik, maka mula mula muaan mengalir dalam sau arah dan kemudian dalam 36 Journal of Elecrical echnology, ol. 7, o., Februari

4 arah lain, dan mengulangi siklus ini dengan frekuensi erenu. Berdasarkan dari penjelasan diaas maka rugi rugi daya dapa didefinisikan, banyak daya yang hilang yang berubah menjadi panas sewaku memindahkan daya lsrik. kiba yang diimbulkan rugi rugi daya adalah panas penyebab erjadinya erjadinya rugi rugi daya pada saluran dikarenakan oleh adanya resisansi ersebu. alam arus searah besar daya yang dihabiskan sebagai kalor dalam sebuah resisansi adalah konsan, idak erganung dari waku eapi unuk arus bolak balik besarnya daya yang dihabiskan sebagai kalor dalam sebuah resisansi adalah idak konsan erganung dari waku. Maka besarnya rugi rugi daya yang diubah menjadi panas (kalor) dapa dirumuskan sebagai beriku : (P L ) =. (wa) i mana : P L = besarnya rugi rugi daya ( wa ) = arus pada saluran ( ampere ) = resisansi saluran ( ohm ) ugi rugi daya juga dipengaruhi oleh perubahan suhu yang dapa memperngaruhi nilai resisansi saluran. emakin besar nilai resisansi saluran maka rugi rugi daya yang imbul semakin besar, karena fakor penyebab erjadinya rugi rugi daya adalah resisansi pad saluran nuk menenukan nilai koefisien kehilangan daya dapa dirumuskan i mana : β = koefisien kehilangan daya ( wa - ) = resisansi saluran ( ohm ) = egangan umber ( vol ) edangkan rugi rugi daya dapa juga dirumuskan sebgai beriku : P L P. i mana : P = daya yang dihasilkan sumber ( wa ) Penggunaan nilai konsana unuk koefisien kehilangan daya memberikan hasil yang cukup epa bila koefisien ersebu dihiung unuk beberapa keadaan operasi raa raa dan jika idak erjadi pergeseran yang sanga besar. abel. ilai pesifikasi harga nilai koefisien kehilangan daya (β ) dan rugi rugi daya (P L ) unuk aluminium dengan variasi suhu o Bahan (Ω) C β (Wa - ) P L (Wa) luminium,994,3,8 5 5,44. -5, ,5. -5,6,846 3,38 β (wa - ) Grafik β erhadap ( C) oefisien ehilangan aya Gambar. Pengaruh perubahan suhu erhadap koefisien kehilangan daya pada aluminium Journal of Elecrical echnology, ol. 7, o., Februari 37

5 P L (wa) Grafik P L erhadap ugi - ugi aya ( C) Gambar 3. Hubungan besar rugi rugi daya (P L ) erhadap suhu pada aluminium. EMPL. emperaur yang semakin inggi maka daya hanar saluran enaga lisrik semakin rendah.. nuk mengurangi rugi rugi daya adalah dengan memperbesar egangan. 3. Pengaruh perubahan suhu mengakibakan perambahan rugi rugi daya pada aluminium. 4. Besar kecilnya resisansi saluran enaga lisrik dapa dipengaruhi oleh perubahan emperaur di daerah sekelilingnya yang dapa menimbulkan perubahan rugi rugi daya berambah besar. F P [] rismunandar,, 979, eknik enaga Lisrik, jilid aluran ransmisi, Pradnya Paramia, Jakara. [] bdul kadir, 998, rasnmisi egangan inggi, Penerbi niversias ndonesia, Jakara. [3] Huahuruk,., 993, ransmisi aya Lisrik, Erlangga, Jakara. [4] eidle, M, 99, eknologi nsalasi Lisrik, Edisi ke iga, Erlangga, Jakara. [5] esnick, H, 977, Fisika, Edisi ke iga, jilid, Erlangga, Jakara. [6] uran Gonen, 988, Elecric power ransmission ysem Engineering, California ae niversiy acrameno, California. [7] Wiliam. evenson, Jr, 993, nalisa isem enaga Lisrik, Erlangga, Jakara. 38 Journal of Elecrical echnology, ol. 7, o., Februari