ILMU BAHAN Oleh : Ferdian Ronilaya Desain sampul : Maziyatuzzahra Munasib Hak Cipta 2016, pada penulis Anggota APPTI Hak publikasi pada Polinema Press Dilarang memperbanyak, sebagian atau seluruh isi dart buku nil dalam bentuk apapun, tanpa izin tertulis dari penerbit. Cetakan ke- 01 Tahun 16 Polinema Press Politeknik Negeri Malang (Polinema) Gedung AU ground Floor Jalan Soekarno Hatta No. 9, Malang PO BOX Malang Telp. (0341) 404424/404425 Fax. (0341) 404420 E-mail: polinemapress@gmail.com ISBN: 978-602-19379-9-0
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Beberapa contoh aplikasi bahan logam... 3 Gambar 1.2 Klasifikasi Bahan-bahan Listrik... 4 Gambar 1.3 Alat Pengetesan Toughness... 10 Gambar 1.4 Sclerometer... 11 Gambar 1.5 Vickers Tester... 12 Gambar 1.6 Skleroskop... 12 Gambar1.7 Foto mikroskopis kondisi fatigue... 14 Gambar1.8 Aplikasi gejala termoelektrik... 22 Gambar 2.1 Aplikasi Penggunaan Bahan Isolator... 23 Gambar 2.2 Representasi Rangkaian Bahan Isolator... 24 Gambar 2.3 Penampang Kabel Membujur... 27 Gambar 2.4 Grafik Resistansi fungsi Temperatur... 28 Gambar 2.5 Ilustrasi Sederhana Breakdown Voltage... 29 Gambar 2.6 Sudut Kerugian Dielektrik... 31 Gambar 3.1 Busur Listrik... 41 Gambar 3.2 Gejala Korona Pada Isolator Saluran Transmisi... 41 Gambar 3.3Trafo Superkonduktor... 42 Gambar 3.4 Pengujian Kebocoran Tangki Transformator... 43 Gambar 3.5 Kendaraan Yang Sedang Mengangkut Trafo... 44 Gambar 3.6 Pendingin Turbo Generator... 46 Gambar 3.7 Perangkat Fuel Cells... 47 Gambar 3.8 Gardu Induk... 51 Gambar 3.9 Struktur Kabel Transmisi Berisolasi Gas SF6... 52 Gambar 4.1 Minyak Transformafor... 55 Gambar 4.2 Trafo Distribusi Menggunakan Media Minyak... 57 Gambar 5.1 Aplikasi Porselin... 63 Gambar 5.2 Aplikasi Kertas... 64 Gambar 5.3 Sarung Tangan... 64 Gambar 5.4 Isolator Pada Kabel... 65 Gambar 6.1. Penampang Bahan Penghantar... 81
Gambar 6.2 Kabel Menggunakan Tembaga... 82 Gambar 6.3 Aplikasi Aluminium SUTT... 83 Gambar 6.4 Penghantar AAC dan ACSR... 84 Gambar 7.1 Dasar Model Atom... 92 Gambar 7.2 Tingkat Energi Atom... 92 Gambar 7.3 Atom Semi Konduktor Intrinsik... 93 Gambar 7.4 Konduksi pada Semi Konduktor Ekstrinsik... 94 Gambar 7.5 Trivalent Dopping... 95 Gambar 7.6 Pentavalent Dopping... 95
DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Perbedaan bahan logam dan non-logam... 3 Tabel 1.2 Contoh komposisi kimia bahan... 15 Tabel 1.3 Resistifitas berbagai macam bahan... 17 Tabel 1.4 Kekuatan dielektrik beberapa bahan... 19 Tabel 1.5 Koefisien suhu... 20 Tabel 2.1 Nilai resistivitas dan Tan Delta Bahan... 26 Tabel 2.2 Klasifikasi Bahan Isolator... 34 Tabel 2.3 Konduktivitas Panas... 36 Tabel 3.1 Sifat Beberapa Gas... 49 Tabel 5.1 Pengkodean Kabel... 65 Tabel 6.1 Sifat kelistrikan penghantar... 76 Tabel 6.2 Sifat fisika logam... 86 Tabel 6.3 Kesetaraan Kimia Listrik... 88
DAFTAR ISI BAB I Klasifikasi & Sifat Bahan Teknik... 1 1.1 Bahan Logam... 1 1.2 Bahan Non-logam... 3 1.3 Bahan-bahan Listrik... 5 1.4 Sifat-sifat Fisika Bahan... 6 1.5 Sifat Mekanik Bahan... 9 1.6 Sifat Kimia Bahan... 15 1.7 Sifat Listrik Bahan... 17 Bab II Bahan Isolator... 23 2.1 Pendahuluan... 23 2.2 Sifat Bahan Isolator... 24 2.2.1 Resistivitas (Resistivity)... 24 2.2.2 Kekuatan Dielektrik (Dielectric Strength)... 28 2.2.3 Permitivitas (Permitivity)... 30 2.2.4 Sudut Kerugian Dielektrik (dielectric loss angle)... 30 2.2.5 Resistansi Kimia... 32 2.2.6 Sifat Kemampuan Larut... 32 2.2.7 Higroskopisitas... 33 2.2.8 Resistansi Radiasi... 33 2.2.9 Pengaruh Tropis... 33 Bab III Bahan Isolator Gas... 40 3.1 Pendahuluan... 40 3.2 Udara... 40 3.3 Nitrogen... 42 3.4 Hidrogen... 44 3.5 Karbondioksida... 48 3.6 SF6... 50 Bab IV Minyak Trafo... 55 4.1 Pendahuluan... 55 4.2 Fungsi Minyak Trafo... 55 4.3 Sifat Minyak Trafo... 56 4.4 Syarat Minyak Trafo... 56 4.5 Jenis Pendinginan Trafo... 58
4.6 Pengujian Minyak Trafo... 58 4.7 Pemurnian Minyak Trafo... 59 Bab V Bahan Isolator Padat... 62 5.1 Pendahuluan... 62 5.2 Porselin... 62 5.3 Isolator kertas... 63 5.4 Karet... 64 5.5 Termoplastik... 65 5.6 Termoseting... 66 5.7 Polyethelene... 67 5.8 Treeing... 69 5.9 Bahan isolasi kabel tanah... 70 Bab VI Bahan Konduktor... 75 6.1 Pendahuluan... 75 6.2 Karakteristik listrik... 75 6.3 Karakteristik mekanik... 77 6.4 Kapasitas penyaluran arus dari penghantar... 79 6.5 Daya hantar panas... 80 6.6 Daya elektromotoris termo... 80 6.7 Bentuk penampang konduktor... 81 6.8 Bahan konduktor... 81 6.9 Kawat penghantar penyalur daya... 85 6.10 Bahan konduktor berbentuk cair... 87 Bab VII Bahan Semi Konduktor... 91 7.1 Pendahuluan... 91 7.2 Review dasar model atom... 91 7.3 Tingkat energi atom... 92 7.4 Semi konduktor intrinsik... 93 7.5 Semi Konduktor Ekstrinsik... 94 7.6 Dopping... 94 DAFTAR PUSTAKA