Pengaruh Kelembaban Terhadap Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola yang Terpolusi Asam

DAFTAR PUSTAKA

1. Kacaribu, Rusdin. Skripsi – Pengaruh Pelapisan Minyak Pada Dielektrik Plastik Terhadap Tegangan Tembus AC. Universitas Sumatera Utara. Medan. 2007

2. Chanlyn, Join Wan. Skripsi – Pengaruh Butiran Air Hujan Terhadap Tegangan Tembus Udara. Universitas Sumatera Utara. Medan. 2013 3. Tobing, Bonggas L. Dasar-dasar Teknik Pengujian Tegangan Tinggi,

edisi kedua. Penerbit Erlangga. Jakarta. 20012

4. Simanjuntak, Christian Daniel. Skripsi – Pengaruh Kenaikan Suhu Terhadap Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Yang Terpolusi Asam. Universitas Sumatera Utara. Medan. 2014

5. Nurhamzah, Tezar Prima. Skripsi – Studi Laju Korosi Pada Sampel Pipa Baja API 5L X-52 dengan Pengaruh Kecepatan Putaran dan Gas CO2 Pada pH 6 dalam Larutan NaCl 3.5%. Universitas Indonesia. Depok. 2011

6. Djaprie, Sriati. Ilmu dan Teknologi Bahan ( Ilmu Logam dan Bukan Logam ), edisi kelima. Penerbit Erlangga. Jakarta. 1992

BAB III METODOLOGI

Pada bab ini akan dibahas mengenai persiapan dan proses pengujian dalam pengambilan data. Dimana data ini akan di analisa untuk mendapatkan pengaruh kelembaban udara terhadap tegangan tembus sela bola yang telah terpolusi asam. Ada beberapa proses untuk dapat melakukan pengujian ini dengan baik.

1. Tahap persiapan, yang diantaranya melengkapi peralatan dan bahan yang akan digunakan serta mengecek kondisi peralatan.

2. Tahap proses pengujian, yang diantaranya melakukan prosedur pengujian yang baik dan pengambilan data.

3.1 Tahap Persiapan

Untuk melakukan pengujian ini dibutuhkan beberapa bahan dan peralatan.Peralatan yang digunakan dalam pengujian ini dimiliki oleh Laboratorium Tegangan Tinggi Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

3.1.1 Peralatan yang Digunakan

1. Empat buah elektroda bola

Elektroda yang digunakan dalam pengujian ini terbuat dari bahan baja dengan diameter 5 cm sebanyak 2 buah dan diameter 10 cm sebanyak 2 buah

2. Satu unit trafo uji

Trafo uji ini memiliki spesifikasi 200/100.000 Volt; 50 Hz; 10 kVA.Gambar 3.1 menunjukkan satu unit trafo uji yang digunakan dalam pengujian ini.

Gambar 3.1 Trafo Uji

3. Satu unit autotrafo

Autotrafo yang digunakan memiliki spesifikasi 220/0-200 Volt; 10 kVA.Gambar 3.2 menunjukkan satu unit autotrafo yang digunakan dalam pengujian.

Gambar 3.2 Autotrafo

4. Satu unit tahanan peredam

Tahanan peredam yang digunakan dengan spesifikasi 10 MΩ; 60 MW.Gambar 3.3 menjukkan tahanan peredam yang digunakan dalam pengujian.

Gambar 3.3 Tahanan peredam

5. Satu unit multimeter

Multimeter yang digunakan dengan spesifikasi merk Excel DT9205A; 0,2 – 750 VAC; 0,2 – 1000 VDC; 0,02 – 20 AAC; 0,002 – 20 ADC. Gambar 3.4 memperlihatkan satu unit multimeter yang digunakan dalam pengujian.

Gambar 3.4 Multimeter

6. Satu unit barometer/humiditymeter/thermometer digital

Spesifikasi: merk Lutron PHB 318; range tekanan 7,5 – 825,0 mmHg; range kelembaban 10 – 110 % RH; range suhu 0 – 50 0C.Gambar 3.5 menunjukkan satu unit barometer/humiditymeter/thermometer digital yang digunakan dalam pengujian.

7. Ketel listrik

Ketel listrik digunakan untuk menghasilkan uap untuk kelembaban.Gambar 3.6 memperlihatkan ketel listrik yang digunakan dalam pengujian ini.

Gambar 3.6Ketel Listrik

8. Wadah untuk melembabkan udara di sekitar elektroda

Wadah ini berupa peti terbuat dari rangka kayu dengan dinding plastic transparan.Peti berukuran 100 x 30 x 30 cm ini diberi 2 lubang pada dinding plastiknya.Satu lubang untuk tempat masuk dan keluarnya uap air dan lubang yang lainya tempat memasukkan humiditymeter untuk mengukur kelembaban udara di dalam wadah.Gambar 3.7 memperlihatkan wadah untuk melembabkan udara dalam pengujian ini.

Gambar 3.7Wadah untuk Melembabkan Udara di Sekitar Elektroda

9. Selang plastik

Selang plastik digunakan untuk memasukkan uap air ke kotak kaca 10. Ember plastik

Ember plastik digunakan untuk tempat mencelupkan elektroda bola ke dalam larutan asam klorida.

3.1.2 Bahan yang Digunakan

1. 10 liter air murni

2. 3 liter larutan asam klorida dengan pH 4

3.1.3 Tempat dan Waktu

Tempat pengujian dilakukan di laboratorium Teknik Tegangan Tinggi FT-USU. Pengujian dilakukan dari hari senin hingga jumat pada pukul 10.00 sampai dengan pukul 18.00 WIB.

3.2 Tahap Proses Pengujian

Pada tahapan ini akan dijelaskan bagaimana tahapan-tahapan dalam pengambilan data yang diinginkan. Tahapan ini meliputi rangkaian pengujian dan prosedur pengujian.

3.2.1 Rangkaian Percobaan

Gambar 3.8 Rangkaian Pengujian Pengaruh Kelembaban Terhadap Tegangan Tembus Udara pada Elektroda Bola Terpolusi Asam.

Keterangan :

3.2.2 Prosedur Pengujian

Pengujian yang akan dilakukan ada dua pengujian yaitu pengujian pengaruh kelembaban terhadap tegangan tembus udara dengan elektroda bola yang tidak terpolusi asam dan pengujian pengaruh kelembaban terhadap tegangan tembus udara dengan elektroda bola yang telah terpolusi asam.

3.2.2.1 Pengujian Pengaruh Kelembaban Terhadap Tegangan Tembus Udara dengan Elektroda Bola tidak Terpolusi Asam.

1. Mengukur suhu, tekanan, dan kelembaban udara disekitar percobaan.

2. Elektroda bola berdiameter 5 cm.

3. Jarak sela elektroda bola-bola dibuat 0,8 cm.

4. Atur tingkat kelembaban udara di dalam kotak dengan mengalirkan uap pada kotak.

5. Saklar pemisah (S1) ditutup dan AT diatur hingga tegangan keluarannya nol.

6. Saklar (S2) ditutup.

7. Tegangan keluaran TU dinaikkan secara bertahap dengan kecepatan 1 kV/detik sampai udara pada sela bola tembus listrik.

8. Saat terjadi tembus listrik dicatat tegangan sekunder trafo uji dan saklar sekunder (S2) segera dibuka.

9. AT diatur kembali hingga tegangan keluarannya nol. 10.Ulangi prosedur 4 s.d.8 sebanyak 3 kali.

11.Lakukan prosedur 4 s.d. 8 untuk jarak sela bola 1,4 cm 12.Lakukan prosedur 5 s.d. 8 untuk elektroda bola

berdiameter 10 cm.

3.2.2.2 Pengujian Pengaruh Kelembaban Terhadap Tegangan Tembus Udara dengan Elektroda Bola yang

Telah Terpolusi Asam.

2. Seluruh permukaan elektroda bola direndam dalam larutan asam klorida dengan pH 2.

3. Keringkan elektroda bola dalam ruang pengering dan biarkan selama 2 hari.

4. Mengukur suhu, tekanan dan kelembaban udara disekitar percobaan.

5. Jarak sela elektroda bola-bola dibuat 0,8 cm.

6. Atur tingkat kelembaban udara di dalam kotak kaca dengan memasukkan uap air melalui pipa masuk uap. 7. Saklar pemisah (S1) ditutup dan AT diatur hingga

tegangan keluarannya nol. 8. Saklar (S2) ditutup.

9. Tegangan keluaran TU dinaikkan secara bertahap dengan kecepatan 1kV/detik sampai udara pada sela bola tembus listrik.

10.Saat terjadi tembus listrik dicatat tegangan sekunder trafo uji dan saklar sekunder (S2) segera dibuka.

11.AT diatur kembali hingga tegangan keluarannya nol. 12.Ulangi prosedur 5 s.d.8 sebanyak 3 kali.

13.Lakukan prosedur 5 s.d.8 untuk jarak sela bola 1,2 cm. 14.Lakukan prosedur 5 s.d. 8 untuk elektroda bola

BAB IV

HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS

Dalam bab ini akan dibahas mengenai hasil pengujian dan menganalisa pengaruh kelembaban terhadap kekuatan dielektrik udara pada elektroda bola yang terpolusi asam.

4.1 Hasil Percobaan untuk Elektroda Berdiameter 10 cm

Untuk hasil percobaan elektroda berdiameter 10 cm dibagi kedalam dua bagian, yaitu untuk jarak sela 0,8 cm dan untuk jarak sela 1,4 cm.

4.1.1 Hasil Percobaan untuk Jarak Sela 0,8 cm

Hasil percobaan untuk elektroda bola berdiameter 10 cm dengan jarak sela 0,8 cm ditampilkan pada table berikut.

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Pengaruh Kelembaban untuk Elektroda Bola Diameter 10 cm dengan Sela Bola 0,8 cm.

% RH

Tegangan Tembus (kV)

Va Vb Vc

85 13,32 11,08 9,76

90 12,70 10,92 8,97

95 11,78 9,12 6,33

100 10,04 8,52 5,34

Dimana:

% RH = Kelembaban relatif celah udara.

Va = Tegangan tembus udara pada elektroda kondisi sebelum terpolusi asam.

Vb = Tegangan tembus udara pada hari ke-2 setelah elektroda terpolusi asam.

Vc = Tegangan tembus udara pada hari ke-7 setelah elektroda terpolusi asam.

a. Perhitungan untuk memperoleh persentase penurunan tegangan untuk masing-masing kelembaban dari 80% - 100% pada kondisi elektroda bola normal (Va).

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-85%.

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-90%.

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-95%.

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-100%.

Dari perhitungan diatas dapat ditampilkan grafik persentase penurunan tegangan tembus terhadap kenaikan kelembaban pada elektroda bola berdiameter 10 cm yang belum terpolusi asam, seperti pada Gambar 4.1 berikut.

Gambar 4.1 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Berdiameter 10 cm dengan Jarak Sela 0,8 cm Pada Saat Elektroda Bola Belum Terpolusi Asam.

Berdasarkan grafik diatas dapat ditulis hubungan antara persentase penurunan tegangan tembus (y) dengan kenaikan kelembaba %RH (x) yaituy = 0,005x3 – 0,106x2 + 1,619x – 2,090. Dimana nilai x pada keadaan elektroda bola belum terpolusi asam dengan kenaikan kelembaban 5%.

b. Perhitungan untuk memperoleh persentase penurunan tegangan untuk masing-masing kelembaban dari 80% - 100% pada kondisi hari ke-2 elektroda bola terpolusi asam asam (Vb).

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-85%.

y = 0.005x3 _{- 0.106x}2 _{+ 1.619x - 2.090}

0 5 10 15 20 25 30

0 5 10 15 20

pe rse ntase pe nurun an teg ang an tembus

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-90%.

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-95%.

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-100%.

Dari perhitungan diatas dapat ditampilkan grafik persentase penurunan tegangan tembus terhadap kenaikan kelembaban pada elektroda bola berdiameter 10 cm yang telah terpolusi asam selama dua hari, seperti pada Gambar 4.2 berikut.

Gambar 4.2 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Berdiameter 10 cm dengan Jarak Sela 0,8 cm Pada Hari ke-2 Elektroda Bola Terpolusi Asam.

Berdasarkan grafik diatas dapat ditulis hubungan antara persentase y = -0.033x3 _{+ 1.275x}2 _{- 13.078x + 41.115}

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00

0 5 10 15 20

pe rse ntase pe nurun an teg tembus

yaituy = -0,033x3 + 1,275x2 – 13,078x + 41,115. Dimana nilai x pada keadaan elektroda bola belum terpolusi asam dengan kenaikan kelembaban 5%.

c. Perhitungan untuk memperoleh persentase penurunan tegangan untuk masing-masing kelembaban dari 80% - 100% pada kondisi hari ke-7 elektroda bola terpolusi asam (Vc).

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-85%.

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-90%.

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-95%.

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-100%.

Dari perhitungan diatas dapat ditampilkan grafik persentase penurunan tegangan tembus terhadap kenaikan kelembaban pada elektroda bola berdiameter 10 cm yang telah terpolusi asam selama tujuh hari, seperti pada Gambar 4.3 berikut.

Gambar 4.3 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Berdiameter 10 cm dengan Jarak Sela 0,8 cm Pada Hari ke-7 Elektroda Bola Terpolusi Asam.

Berdasarkan grafik diatas dapat ditulis hubungan antara persentase penurunan tegangan tembus (y) dengan kenaikan kelembaba %RH (x) yaituy = -0,047x3 + 1,7843x2 – 16,939x + 47,581. Dimana nilai x pada keadaan elektroda bola belum terpolusi asam dengan kenaikan kelembaban 5%.

Untuk memudahkan pengamatan, ketiga grafik tersebut dapat ditampilkan dalam grafik yang ditunjukkan oleh Gambar 4.4 berikut ini.

y = -0,047x3 _{+ 1,7843x}2 _{- 16,939x + 47,581}

0 10 20 30 40 50

0 5 10 15 20

pe rse ntase pe nurun an teg ang an tembus

kenaikan kelembaban (% RH)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

0 5 10 15 20 25

pe rse ntase pe nurun an teg ang an tembus

Gambar 4.4 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Berdiameter 10 cm dan Jarak Sela 0,8 cm dengan Ketiga Keadaan Polusi Asam.

Dimana:

Grafik untuk keadaan elektroda bola sebelum terpolusi asam.

Grafik untuk keadaan elektroda bola telah terpolusi asam selama dua hari.

Grafik untuk keadaan elektroda bola telah terpolusi asam selama tujuh hari.

4.1.2 Hasil Percobaan untuk Jarak Sela 1,4 cm

Hasil percobaan untuk elektroda bola berdiameter 10 cm dengan jarak sela 1,4 cm ditampilkan pada table berikut.

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Pengaruh Kelembaban untuk Elektroda Bola Diameter 10 cm dengan Sela Bola 1,4 cm.

% RH

Tegangan Tembus (kV)

Va Vb Vc

80 26,43 21,98 20,77

85 25,32 19,87 19,03

90 22,70 17,93 16,99

95 21,78 17,16 16,44

100 19,04 15,67 14,90

Dimana:

% RH = Kelembaban relatif celah udara.

Va = Tegangan tembus udara pada elektroda kondisi sebelum terpolusi asam.

Vb = Tegangan tembus udara pada hari ke-2 setelah elektroda terpolusi asam.

Vc = Tegangan tembus udara pada hari ke-7 setelah elektroda terpolusi asam.

a. Perhitungan untuk memperoleh persentase penurunan tegangan untuk masing-masing kelembaban dari 80% - 100% pada kondisi elektroda belum terpolusi asam (Va).

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-85%.

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-90%.

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-95%.

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-100%.

Dari perhitungan diatas dapat ditampilkan grafik persentase penurunan tegangan tembus terhadap kenaikan kelembaban pada elektroda bola berdiameter 10 cm yang belum terpolusi asam, seperti pada Gambar 4.5 berikut.

Gambar 4.5 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Berdiameter 10 cm dengan Jarak Sela 1,4 cm Pada Saat Elektroda Bola Belum Terpolusi Asam.

Berdasarkan grafik diatas dapat ditulis hubungan antara persentase penurunan tegangan tembus (y) dengan kenaikan kelembaba %RH (x) yaituy = 0,0178x3 – 0,6614x2 + 8,7956x – 25,463. Dimana nilai x pada keadaan elektroda bola belum terpolusi asam dengan kenaikan kelembaban 5%.

b. Perhitungan untuk memperoleh persentase penurunan tegangan untuk masing-masing kelembaban dari 80% - 100% pada kondisi hari ke-2 elektroda bola terpolusi asam asam (Vb).

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-85%.

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-90%.

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-95%.

y = 0,0178x3 _{- 0,6614x}2 _{+ 8,7956x - 25,463}

0 5 10 15 20 25 30

0 5 10 15 20

pe rse ntase pe nurun an teg ang an tembus

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-100%.

Dari perhitungan diatas dapat ditampilkan grafik persentase penurunan tegangan tembus terhadap kenaikan kelembaban pada elektroda bola berdiameter 10 cm yang telah terpolusi asam selama dua hari, seperti pada Gambar 4.6 berikut.

Gambar 4.6 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Berdiameter 10 cm dengan Jarak Sela 1,4 cm Pada Hari ke-2 Elektroda Bola Terpolusi Asam.

Berdasarkan grafik diatas dapat ditulis hubungan antara persentase penurunan tegangan tembus (y) dengan kenaikan kelembaba %RH (x) yaituy = 0,0115x3 – 0,4504x2 + 6,515x – 13,148. Dimana nilai x pada keadaan elektroda bola belum terpolusi asam dengan kenaikan kelembaban 5%.

y = 0,0115x3 _{- 0,4504x}2 _{+ 6,515x - 13,148}

0 5 10 15 20 25 30

0 5 10 15 20

pe rse ntase pe nurun an teg ang an tembus

c. Perhitungan untuk memperoleh persentase penurunan tegangan untuk masing-masing kelembaban dari 80% - 100% pada kondisi hari ke-7 elektroda bola terpolusi asam asam (Vc).

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-85%.

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-90%.

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-95%.

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-100%.

Dari perhitungan diatas dapat ditampilkan grafik persentase penurunan tegangan tembus terhadap kenaikan kelembaban pada elektroda bola berdiameter 10 cm yang telah terpolusi asam selama tujuh hari, seperti pada Gambar 4.7 berikut.

Gambar 4.7 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Berdiameter 10 cm dengan Jarak Sela 1,4 cm Pada Hari ke-7 Elektroda Bola Terpolusi Asam.

Berdasarkan grafik diatas dapat ditulis hubungan antara persentase penurunan tegangan tembus (y) dengan kenaikan kelembaba %RH (x) yaituy = 0,0159x3– 0,6211x2 + 8,4946x – 20,558. Dimana nilai x pada keadaan elektroda bola belum terpolusi asam dengan kenaikan kelembaban 5%.

Untuk memudahkan pengamatan, ketiga grafik tersebut dapat ditampilkan dalam grafik, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.8 berikut ini.

y = 0,0159x3 _{- 0,6211x}2 _{+ 8,4946x - 20,558}

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00

0 5 10 15 20 25

pe

rse

ntase

pe

nurun

an

teg

ang

an

tembus

Gambar 4.8 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Berdiameter 10 cm dan Jarak Sela 1,4 cm dengan Ketiga Keadaan Polusi Asam.

Dimana:

Grafik untuk keadaan elektroda bola sebelum terpolusi asam.

Grafik untuk keadaan elektroda bola telah terpolusi asam selama dua hari.

Grafik untuk keadaan elektroda bola telah terpolusi asam selama tujuh hari.

4.2 Hasil Percobaan untuk Elektroda Bola Diamater 5 cm.

Untuk hasil percobaan elektroda berdiameter 10 cm dibagi kedalam dua bagian, yaitu untuk jarak sela 0,8 cm dan untuk jarak sela 1,4 cm.

4.2.1 Hasil Percobaan untuk Jarak Sela 0,8 cm.

Hasil percobaan untuk elektroda bola berdiameter 5 cm dengan jarak sela 0,8 cm ditampilkan pada table berikut.

0 5 10 15 20 25 30 35

0 5 10 15 20 25

pe

rse

ntase

pe

nurun

an

teg

ang

an

tembus

Tabel 4.3 Hasil Pengujian Pengaruh Kelembaban untuk Elektroda Bola Diameter 5 cm dengan Sela Bola 0,8 cm.

% RH

Tegangan Tembus (kV)

Va Vb Vc

80 11,06 10,77 9,80

85 11,02 10,54 9,67

90 10,99 9,23 9,01

95 10,20 9,10 8,59

100 9,78 8,11 7,88

Dimana:

% RH = Kelembaban relatif celah udara.

Va = Tegangan tembus udara pada elektroda kondisi sebelum terpolusi asam.

Vb = Tegangan tembus udara pada hari ke-2 setelah elektroda terpolusi asam.

Vc = Tegangan tembus udara pada hari ke-7 setelah elektroda terpolusi asam.

a. Perhitungan untuk memperoleh persentase penurunan tegangan untuk masing-masing kelembaban dari 80% - 100% pada kondisi elektroda bola belum terpolusi asam.

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-85%.

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-90%.

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-95%.

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-100%.

Dari perhitungan diatas dapat ditampilkan grafik persentase penurunan tegangan tembus terhadap kenaikan kelembaban pada elektroda bola berdiameter 5 cm yang belum terpolusi, seperti pada Gambar 4.9 berikut.

Gambar 4.9 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Berdiameter 5 cm dengan Jarak Sela 0,8 cm Pada Saat Elektroda Bola Belum Terpolusi Asam.

Berdasarkan grafik diatas dapat ditulis hubungan antara persentase penurunan tegangan tembus (y) dengan kenaikan kelembaba %RH (x) yaituy = -0,0136x3 + 0,5461x2 – 5,7535x + 17,179. Dimana nilai x pada keadaan elektroda bola belum terpolusi asam dengan kenaikan kelembaban 5%.

y = -0,0136x3 _{+ 0,5461x}2 _{- 5,7535x + 17,179}

0 2 4 6 8 10 12 14

0 5 10 15 20 25

pe rse ntase pe nurun an teg ang an tembus

b. Perhitungan untuk memperoleh persentase penurunan tegangan untuk masing-masing kelembaban dari 80% - 100% pada kondisi hari ke-2 elektroda bola terpolusi asam asam (Vb).

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-85%.

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-90%.

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-95%.

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-100%.

Dari perhitungan diatas dapat ditampilkan grafik persentase penurunan tegangan tembus terhadap kenaikan kelembaban pada elektroda bola berdiameter 5 cm yang telah terpolusi asam selama dua hari, seperti pada Gambar 4.10 berikut.

Gambar 4.10 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Berdiameter 5 cm dengan Jarak Sela 0,8 cm Pada Hari ke-2 Elektroda BolaTerpolusi Asam.

Berdasarkan grafik diatas dapat ditulis hubungan antara persentase penurunan tegangan tembus (y) dengan kenaikan kelembaba %RH (x) yaituy = 0,0253x3 – 0,9768x2 + 12,665x – 39,926. Dimana nilai x pada keadaan elektroda bola belum terpolusi asam dengan kenaikan kelembaban 5%.

c. Perhitungan untuk memperoleh persentase penurunan tegangan untuk masing-masing kelembaban dari 80% - 100% pada kondisi hari ke 7 elektroda bola terpolusi asam asam (Vc).

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-85%.

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-90%.

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-95%.

y = 0,0253x3 _{- 0,9768x}2 _{+ 12,665x - 39,926}

0 5 10 15 20 25

0 5 10 15 20

pe rse ntase pe nurun an teg ang an tembus

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-100%.

Dari perhitungan diatas dapat ditampilkan grafik persentase penurunan tegangan tembus terhadap kenaikan kelembaban pada elektroda bola berdiameter 5 cm yang telah terpolusi asam selama tujuh hari, seperti pada Gambar 4.11 berikut.

Gambar 4.11 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Berdiameter 5 cm dengan Jarak Sela 0,8 cm Pada Hari ke-7 Elektroda Bola Terpolusi Asam.

Berdasarkan grafik diatas dapat ditulis hubungan antara persentase penurunan tegangan tembus (y) dengan kenaikan kelembaba %RH (x) yaituy = 0,0072x3 – 0,2653x2 + 4,0646x – 13,265. Dimana nilai x pada keadaan elektroda bola belum terpolusi asam dengan kenaikan kelembaban 5%.

Untuk memudahkan pengamatan, ketiga grafik tersebut dapat ditampilkan dalam grafik, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.12

y = 0,0072x3 _{- 0,2653x}2 _{+ 4,0646x - 13,265}

0 5 10 15 20

0 5 10 15 20

pe rse ntase pe nurun an teg ang an tembus

Gambar 4.12 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Berdiameter 5 cm dan Jarak Sela 0,8cm dengan Ketiga Keadaan Polusi Asam.

Dimana:

Grafik untuk keadaan elektroda bola sebelum terpolusi asam.

Grafik untuk keadaan elektroda bola telah terpolusi asam selama dua hari.

Grafik untuk keadaan elektroda bola telah terpolusi asam selama tujuh hari.

4.2.2 Hasil Percobaan untuk Jarak Sela 1,4 cm.

Hasil percobaan untuk elektroda bola berdiameter 5 cm dengan jarak sela 1,4 cm ditampilkan pada table berikut.

0 5 10 15 20 25 30

0 5 10 15 20 25

pe

rse

ntase

pe

nurun

an

teg

ang

an

tembus

Tabel 4.4 Hasil Pengujian Pengaruh Kelembaban untuk Elektroda Bola Diameter 5 cm dengan Sela Bola 1,4 cm.

% RH

TeganganTembus (kV)

Va Vb Vc

80 27,24 27,18 26,90

85 27,20 26,98 26,69

90 26,84 26,68 26,37

95 26,22 26,02 25,42

100 25,85 25,34 24,78

Dimana:

% RH = Kelembaban relatif celah udara.

Va = Tegangan tembus udara pada elektroda kondisi belum terpolusi asam.

Vb = Tegangan tembus udara pada hari ke 2 setelah elektroda terpolusi asam.

Vc = Tegangan tembus udara pada hari ke 7 setelah elektroda terpolusi asam.

a. Perhitungan untuk memperoleh persentase penurunan tegangan untuk masing-masing kelembaban dari 80% - 100% pada kondisi elektroda bola belum terpolusi asam (Va).

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-85%.

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-90%.

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-100%.

Dari perhitungan diatas dapat ditampilkan grafik persentase penurunan tegangan tembus terhadap kenaikan kelembaban pada elektroda bola berdiameter 5 cm yang telah belum terpolusi asam, seperti pada Gambar 4.13 berikut.

Gambar 4.13 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Berdiameter 5 cm dengan Jarak Sela 1,4 cm Pada Keadaan Elektroda Bola Belum Terpolusi Asam.

Berdasarkan grafik diatas dapat ditulis hubungan antara persentase penurunan tegangan tembus (y) dengan kenaikan kelembaba %RH (x) yaituy = -0,0025x3 + 0,094x2 – 0,7085x + 1,652. Dimana nilai x pada keadaan elektroda bola belum terpolusi asam dengan kenaikan kelembaban 5%.

y = -0,0025x3 _{+ 0,094x}2 _{- 0,7085x + 1,652}

0 1 2 3 4 5 6

0 5 10 15 20

pe rse ntase pe nurun an teg ang an tembus

b. Perhitungan untuk memperoleh persentase penurunan tegangan untuk masing-masing kelembaban dari 80% - 100% pada kondisi hari ke-2 elektroda bola terpolusi asam asam (Vb).

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-85%.

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-90%.

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-95%.

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-100%.

Dari perhitungan diatas dapat ditampilkan grafik persentase penurunan tegangan tembus terhadap kenaikan kelembaban pada elektroda bola berdiameter 5 cm yang telah terpolusi asam selama dua hari, seperti pada Gambar 4.14 berikut.

Gambar 4.14 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Berdiameter 5 cm dengan Jarak Sela 1,4 cm Pada Keadaan Hari ke-2 Elektroda Bola Terpolusi Asam.

Berdasarkan grafik diatas dapat ditulis hubungan antara persentase penurunan tegangan tembus (y) dengan kenaikan kelembaba %RH (x) yaituy = -0,0017x3 + 0,0765x2 – 0,6353x + 2,2075. Dimana nilai x pada keadaan elektroda bola belum terpolusi asam dengan kenaikan kelembaban 5%.

c. Perhitungan untuk memperoleh persentase penurunan tegangan untuk masing-masing kelembaban dari 80% - 100% pada kondisi hari ke-7 elektroda bola terpolusi asam asam (Vc).

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-85%.

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-90%.

y = -0,0017x3 _{+ 0,0765x}2 _{- 0,6353x + 2,2075}

0 1 2 3 4 5 6 7

0 5 10 15 20

pe rse ntase pe nurun an teg ang an tembus

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-95%.

 Persentase penurunan tegangan tembus udara saat kelembaban dinaikkan dari 80%-100%.

Dari perhitungan diatas dapat ditampilkan grafik persentase penurunan tegangan tembus terhadap kenaikan kelembaban pada elektroda bola berdiameter 5 cm yang telah terpolusi asam selama tujuh hari, seperti pada Gambar 4.15 berikut.

Gambar 4.15 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Berdiameter 5 cm dengan Jarak Sela 1,4 cm Pada Keadaan Hari ke-7 Elektroda Bola Terpolusi Asam.

Berdasarkan grafik diatas dapat ditulis hubungan antara persentase penurunan tegangan tembus (y) dengan kenaikan kelembaba %RH (x) yaituy = -0,0047x3 + 0,1866x2 – 1,746x + 5,4275. Dimana nilai x pada keadaan elektroda bola belum terpolusi asam dengan kenaikan kelembaban 5%.

y = -0,0047x3 _{+ 0,1866x}2 _{- 1,746x + 5,4275}

0 1 2 3 4 5 6 7 8

0 5 10 15 20

pe rse ntase pe nurun an teg ang an te mbus

Gambar 4.16 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Berdiameter 5 cm dan Jarak Sela 1,4 cm dengan Ketiga Keadaan Polusi Asam.

Dimana:

Grafik untuk keadaan elektroda bola sebelum terpolusi asam.

Grafik untuk keadaan elektroda bola telah terpolusi asam selama dua hari.

Grafik untuk keadaan elektroda bola telah terpolusi asam selama tujuh hari.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 5 10 15 20 25

pe

rse

ntase

pe

nurun

an

teg

ang

an

tembus

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Setelah melakukan pengujian dan menganalisa data hasil pengujian maka didapat beberapa kesimpulan, yaitu:

1. Pada elektroda bola berdiameter 10 cm, persentase penurunan tegangan paling tinggi terjadi saat kenaikan kelembaban 20% (100% RH). Pada jarak sela 0,8 cm dengan kondisi elektroda sebelum terpolusi asam 27,61%, setelah dua hari terpolusi asam 25,87% dan setelah tujuh hari terpolusi asam 46,17%. Pada jarak sela 1,4 cm dengan kondisi elektroda sebelum terpolusi asam 27,96%, setelah dua hari terpolusi asam 28,71% dan setelah tujuh hari terpolusi asam 28,26%.

2. Pada elektroda bola berdiameter 5 cm, persentase penurunan tegangan paling tinggi terjadi saat kenaikan kelembaban 20% (100% RH). Pada jarak sela 0,8 cm dengan kondisi elektroda sebelum terpolusi asam 11,57%, setelah dua hari terpolusi asam 24,7% dan setelah tujuh hari terpolusi asam 19,59%. Pada jarak sela 1,4 cm dengan kondisi elektroda sebelum terpolusi asam 5,10%, setelah dua hari terpolusi asam 6,77% dan setelah tujuh hari terpolusi asam 7,88%.

3. Kenaikan kelembaban udara mengakibatkan penurunan tegangan tembus udara. Hal ini terjadi karena dengan meningkatnya kelembaban maka kandungan air dalam udara juga semakin tinggi, sementara itu energi ikat air lebih rendah dibanding dengan unsur lain yang terkandung dalam udara, yaitu 13,6 eV.

4. Semakin lama elektroda bola terpolusi asam mengakibatkan tegangan tembus udara semakin menurun. Hal ini disebabkan karena pada elektroda yang terpolusi asam akan menimbulkan korosi pada permukaan elektroda bola, sehingga permukaan elektroda bola tidak merata lagi.

5.2 Saran

Penelitian ini masih memiliki kekurangan, untuk penelitian yang lebih baik harus dilakukan beberapa perbaikan. Adapun saran yang dapat diberikan untuk penelitian selanjutnya antara lain:

1. Penelitian ini dapat dikembangkan dengan memperhitungkan waktu perendaman elektroda ke dalam larutan asam.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dielektrik

Dielektrik adalah suatu bahan yang memiliki daya hantar arus yang sangat kecil atau bahkan hampir tidak ada.Bahan dielektrik dapat berwujud padat, cair dan gas. Pada bahan dielektrik tidak terdapat elektron-elektron konduksi yang bebas bergerak di seluruh bahan oleh pengaruh medan listrik. Sifat inilah yang menyebabkan bahan dielektrik itu merupakan isolator yang baik.Sifat utama suatu isolator adalah kekuatan dielektrik. Yaitu nilai gradient potensial, V/mm, yang dapat digunakan oleh perancang untuk menghindarkan terjadinya kegagalan listrik

Agar dielektrik mampu menjalankan tugasnya dengan baik maka dielektrik harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut:[1]

1. Mempunyai kekuatan dielektrik yang tinggi.

2. Rugi-rugi dielektrik yang rendah, agar suhu bahan isolasi tidak melebihi batas yang ditentukan.

3. Memiliki kekuatan kerak tinggi, agar tidak erosi karena tekanan elektrik permukaan.

4. Memiliki kostanta dielektrik yang tepat dan cocok. 5. Kemampuan menahan panas tinggi.

6. Kerentanan terhadap perubahan bentuk pada keadaan panas. 7. Konduktivitas panas yang tinggi.

8. Koefisien muai panas yang rendah. 9. Tidak mudah terbakar.

10. Tahan terhadap busur api. 11. Daya serap air yang rendah.

Udara memiliki sifat listrik yang dipengaruhi oleh lingkungan sekitar, sehingga nilai tegangan tembus udara juga akan berubah sesuai kondisi lingkungan sekitar udara. Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi

Peningkatan temperatur udara akan mempengaruhi pertambahan energi yang dapat mempercepat pergerakan electron-elektron di udara, selain itu temperature yang tinggi juga akan meningkatkan jumlah proses ionisasi termis dan emisi termis yang akan berakibat pada penurunan kekuatan dielektrik udara.

2. Tekanan Udara

Bila tekanan udara besar, jumlah molekul di dalam udara semakin banyak yang berarti proses ionisasi dapat terjadi lebih banyak. Tetapi bila tekanan terlalu tinggi, gerakan muatan dari proses ionisasi akan terhambat sehingga proses ionisasi berikutnya akan berkurang. Bila tekanan udara terlalu rendah, jumlah molekul yang sedikit akan menyebabkan proses ionisasi sangat sedikit.

3. Kelembaban Udara

Kelembaban didefenisikan sebagai besarnya kandungan uap air dalam udara. Bila kelembaban tinggi, kandungan air dalam udara meningkat sehingga mudah terjadi ionisasi karena air memiliki energi ikat yang lebih rendah dari kandungan udara lain dalam udara.

Hasil pengujian dielektrik udara tergantung pada kondisi udara. Karena itu, hasil pengujian ketika udara dalam keadaan standar perlu dinyatakan, yaitu pada suhu 200C, tekanan udara 760 mmHg dan kelembaban udara 11 g/m3. Hasil pengujian pada keadaan standar adalah:

Vs = (kh/kd) Vb (2.1)

Dimana:

Vs = hasil pengujian pada keadaan standar kh = faktor koreksi kelembaban udara kd = faktor koreksi kerapatan udara

Vb = hasil pengujian pada sembarang keadaan udara Faktor koreksi kerapatan udara dihitung dengan persamaan

Dimana:

kd = faktor koreksi kerapatan udara p = tekanan udara (mmHg) T = temperatur udara (0C)

m,n = 1,0 untuk pengujian dengan tegangan tinggi dc dan impuls petir

1,0 untuk semua objek uji yang ditempatkan pada sela elektroda bola-bola

2..2 Teori Kegagalan Isolasi

Jika suatu peralatan listrik mengalami percikan (sparkover) atau lompatan listrik (flashover) menandakan bahwa peralatan tersebut mengalami kegagalan isolasi.Terjadinya percikan atau lompatan listrik diakibatkan isolasi yang digunakan mengalami tembus listrik. Tembus listrik berhubungan dengan peristiwa ionisasi, deionisasi dan emisi. Ketiga peristiwa ini akan dijelaskan berikut ini.[2]

1. Ionisasi

Ionisasi adalah proses fisik mengubah atom atau molekul menjadi ion dengan menambahkan atau mengurangi partikel bermuatan seperti elektron atau lainnya. Kegagalan listrik yang terjadi pada dielektrik udara tergantung dari jumlah electron bebas yang ada dalam udara tersebut.Konsentrasi electron bebas ini dalam keadaan normal sangat kecil dan ditentukan oleh pengaruh radioaktif dari luar.Pengaruh ini dapat berupa radiasi ultraviolet dari sinar matahari, radiasi radioaktif dari bumi, radiasi sinar kosmis dari luar angkasa dan sebagainya, yang semua hal tersebut menyebabkan udara terionisasi.

Jika diantara elektroda diterapkan suatu tegangan V, maka akan timbul suatu medan listrik E yang mempunyai besar dan arah tertentu. Di dalam medan listrik, elektron-elektron bebas akan mendapat energi yang cukup kuat, sehingga dapat merangsang timbulnya proses ionisasi.

elektron yang terikat tadi keluar dari lintasannya menjadi elektron bebas, seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2.1 (b).

(a)

(b)

Gambar 2.1 (a) Suatu Elektron Bebas Membentur Elektron Terikat (b) Elektron Terikat Keluar dari Lintasannya Menjadi

Elektron Bebas

Kegagalan listrik yang terjadi di udara tergantung dari jumlah elektron bebas yang ada di udara. Penyebab tembus antara lain tekanan, temperatur, kelembaban, konfigurasi medan, tegangan yang diterapkan, material elektroda, dan kondisi permukaan elektroda. Ada beberapa cara pembangkitan ion antara lain:

a. Ionisasi benturan elektron b. Ionisasi termal

d. Ionisasi radiasi sinar kosmis.

2. Deionisasi

Deionisasi adalah preoses bergabungnya suatu elektron dengan suatu ion positif menghasilkan suatu molekul netral. Proses deionisasi merupakan kebalikan dari proses ionisasi. Deionisasi akan mengurangi partikel bermuatan dalam suatu gas. Jika pada suatu gas terjadi aktivitas deionisasi yang lebih besar dari pada aktivitas ionisasi, maka muatan-muatan bebas didalam gas itu akan berkurang.

3. Emisi

Emisi adalah peristiwa pelepasan elektron dari permukaan suatu logam menjadi elektron bebas di dalam gas.Gambar 2.2 menunjukkan beberapa elektron yang terlepas dari permukaan suatu logam.

Dalam keadaan normal, elektron tidak dapat terlepas dari permukaan logam karena gaya elektrostatik antara elektron dengan ion dalam kisi logam. Supaya elektron ini dapat keluar dari permukaan logam, diperlukan sejumlah energi luar.Besarnya energi ini didefenisikan sebagai fungsi kerja dengan satuan elektron Volt (eV) yang besarnya berbeda untuk setiap jenis logam.

Gambar 2.2 Emisi yang Terjadi pada Logam

Ada empat proses yang menyebabkan terjadinya emisi, yaitu: a. Emisi fotoelektrik

d. Emisi termis

a. Emisi Fotoelektrik

Emisi fotoelektrik terjadi ketika permukaan logam terkena cahaya. Cahaya menghasilkan energi foton akan membentur permukaan logam yang memiliki banyak elektron bebas. Ketika energi foton lebih besar dari energi ikat elektron maka elektron akan terlepas dari permukaan logam seperti ditunjukkan pada Gambar 2.3 berikut.

Gambar 2.3 Emisi Fotoelektrik

b. Emisi Benturan Ion Positif

Massa ion positif (proton) lebih besar daripada massaelektron bebas. Ketika ion positif membentur elektron, elektron akan terlepas dari permukaan logam. Hal ini dikarenakan energy kinetik ion positif lebih besar dari energi ikat elektron logam tersebut.Gambar 2.4 memperlihatkan electron yang terlepas akibat benturan ion positif.

Gambar 2.4 Emisi Benturan Ion Positif c. Emisi Medan Tinggi

Permukaan suatu logam tidak semuanya mulus, tetapi selalu ada titik-titik yang runcing. Gambar 2.5 menunjukkan suatu permukaan elektroda yang memiliki bagian yang runcing dikenai medan elektrik. Maka elektron yang terdapat permukaan logam katoda (K) akan mengalami gaya yang arahnya menuju anoda (A).

Gambar 2.5 Emisi Medan Tinggi

Elektron pada ujung runcing akan mengalami gaya yang lebih besar karena intensitas medan elektrik di titik tersebut relatif lebih besar dibandingkan dengan intensitas medan elektrik dibagian yang datar. Jika intensitas medan elektrik cukup besar, maka dari titik runcing tersebut akan dilepaskan elektron bebas. Pelepasan elektron ini yang disebut emisi bintik katoda.

d. Emisi Termis

kinetic elektron lebih besar dari gaya elektrostatik logam, maka elektron tersebut keluar dari permukaannya dan menjadi elektron bebas pada udara disekitar permukaan logam tersebut, seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2.6 berikut.

Gambar 2.6 Emisi Termis

2.3 Mekanisme Tembus Listrik pada Udara

Ada 2 teori meklanisme tembus listrik pada udara, yaitu mekanisme Townsend dan mekanisme Streamer. Mekanisme towsend hanya berlaku pada medan listrik seragam, sedangkan mekanisme Streamer berlaku pada medan listrik seragam maupun tidak seragam.

2.3.1 Mekanisme Townsend

Mekanisme ini ditemui ketika dua plat sejajar mempunyai jarak yang sempit dihubungkan dengan sumber tegangan. Dari Gambar 2.7 dapat dijelaskan bahwa didalam udara terdapat electron bebas yang disebabkan karena peristiwa ionisasi foton dan radiasi sinar ultraviolet dan juga terdapat molekul-molekul netral. Apabila kedua elektroda dihubungkan dengan sumber tegangan maka timbul medan listrik (E) yang arahnya dari anoda ke katoda. Akibat adanya medan listrik, maka ea (elektron bebas) akan mengalami gaya (F) yang arahnya berlawanan dengan arah medan listrik (E).Karena adanya gaya (F) maka ea bergerak dari dari katoda ke anoda. Dalam perjalanan menuju anoda, elektron bebas membentur molekul netral. Jika energi kinetik elektron bebas yang membentur molekul netral lebih besar dari energi ikat elektron molekul netral maka akan terjadi

ionisasi benturan. Ionisasi benturan menghasilkan satu elektron bebas baru (eb) dan satu ion positif.Jadi ea dan eb terus bergerak menuju anoda.Dalam perjalannya menuju anoda ea dan eb membentur lagi molekul netral sehingga terjadi lagi ionisasi sehingga jumlah elektron bebas dan ion positif semakin banyak.Ion positif bergerak menuju katoda dan terjadilah benturan antara ion positif dengan permukaan katoda yang disebut dengan emisi benturan ion positif.Dari permukaan katoda muncul elektron-elektron baru hasil emisi ion positif membentur lagi molekul netral sehingga terjadi lagi ionisasi sehingga jumlah elektron dan ion positif semakin banyak. Selama medan listrik masih ada maka proses ionisasi benturan dan emisi ion positif akan terus berlangsung sehingga terjadilah banjiran elektron dan ion positif. Ion positif yang membentur katoda semakin banyak sehingga elektron hasil emisi ion positif semakin banyak yang menyebabkan banjiran muatan seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2.8. Muatan yang berpindah dari katoda ke anoda semakin besar yang dimana perpindahan muatan sebanding dengan arus dan dalam selang waktu tertentu perpindahan muatan akan terus bertambah yang menyebabkan banjir muatan dan arus pun semakin besar yang kemudian terjadilah tembus listrik.

Gambar 2.8 Banjiran Elektron Penyebab Tembus Listrik 2.3.2 Mekanisme Streamer

Mekanisme Streamer berlaku pada medan listrik seragam maupun tidak seragam. Udara yang berada di antara dua plat sejajar yang diberi tegangan, akan mengalami terpaan medan listrik sebesar E0 yang seragam. Elektron bebas di udara yang dihasilkan dari proses ionisasi radiasi sinar kosmis atau fotoionisasi akan mengalami gaya yang arahnya menuju anoda.Dalam perjalanannya, elektron ini akan menyebabkan proses ionisasi benturan sehingga terbentuk suatu muatan. Karena adanya muatan ruang pada celah, maka medan listrik pada celah kedua plat berbeda pada setiap bagian pada celah, seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.9 berikut.

Gambar 2.9 Medan pada Celah karena Adanya Muatan Ruang

a. Positif, atau streamer yang mengarah ke katoda

b. Negatif, atau streamer yang menuju ke anoda a. Streamer Positif

Karena massa elektron yang lebih ringan dari pada ion positif, maka pergerakan elektron lebih cepat daripada ion positif. Saat elektron bebas sudah mencapai anoda dan masuk ke dalam anoda, ion positif dapat dianggap masih dalam posisi semulanya. Ion positif yang tertinggal ini membentuk muatan ruang seperti kerucut dengan muatan yang terkonsentrasi pada bagian depan kerucut (kawasan P dan Q) dekat anoda sehingga medan listrik di sekitarnya lebih besar dibandingkan dengan bagian runcing kerucut, seperti yang dapat dilihat pada gambar 2.10.

Gambar 2.10 Ion Positif Masih Berada pada Posisinya Saat Elektron Telah Masuk ke dalam Anoda

Kemudian elektron bebas baru terbentuk dari proses fotoionisasi dan bergerak ke daerah P dan Q. Selama perjalanan, elektron ini akan membentur molekul netral dan membentuksuatu banjiran muatan sekunder, seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.11.

Gambar 2.11 Terbentuknya Banjiran Muatan Sekunder dari Elektron Bebas Baru

Banjiran elektron pada banjiran muatan ini akan bergerak menuju bagian depan kerucut dan membentuk plasma. Plasma adalah gas terionisasi, yaitu gas yang memiliki banyak elektron bebas dan ion positif. Karena plasma memiliki elektron bebas dan ion positif, medanlistrik pada plasma lebih rendah daripada medan listrik E0. Bagian depan kerucut memendek karena terbentuknya plasma tersebut, tetapi medan listrik di sekitarnya masih tinggi. Proses pembentukan banjiran muatan sekunder terjadi lagi di sekitar bagian depan kerucut lagi dan membentuk plasma sehingga plasma memanjang, seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.12.

Gambar 2.12 Ion Positif dan Elektron Membentuk Plasma dan Banjiran Muatan Lain Terbentuk

Proses ini akan terus berlangsung sampai plasma mencapai katoda. Saat plasma ini menghubungkan anoda dan katoda, peristiwa lewat denyar terjadi.Mekanisme ini disebut mekanisme Streamer positif karena plasma memanjang dari anoda ke katoda.

b.Streamer Negatif

Pada mekanisme Streamer negatif ini, plasma berawal dari katoda dan memanjang sampai anoda.Saat electron bebas awal berada dekat dengan katoda dan banjiran muatan terjadi dekat dengan katoda. Banjiran electron ini menyebabkan medan listrik E1 di daerah R menjadi lebih besar daripada medan listrik E0 ditunjukkan pada Gambar 2.13.

Gambar 2.13 Medan Listrik pada Daerah R Berubah karena Muatan pada Celah

Kemudian elektron bebas dari proses fotoionisasi yang berada pada daerah tersebut akan bergerak lebih cepat dan membentuk suatu banjiran muatan sekunder, ditunjukkan dalam Gambar 2.14.

Gambar 2.14 Terbentuknya Banjiran Muatan Sekunder pada Daerah R

Banjiran ion positif sekunder akan bergerak menuju banjiran elektron awal dan membentuk plasma ditunjukkan dalam Gambar 2.15. Proses ini akan berlangsung terus sampai plasma mencapai anoda.

Gambar 2.15 Terbentuknya Plasma dan Proses Plasma Memanjang

2.4 Elektroda Bola

Salah satu alat yang digunakan dalam pengukuran tegangan tinggi adalah elektroda bola.Elektroda bola standar terdiri dari dua elektroda bola yang disusun satu sumbu dan jarak kedua elektroda dapat diatur.Udara yang

mengisolasi kedua elektroda disebut sela bola. Udara yang terdapat di antara sela bola dikatakan dalam keadaan standar jika termperaturnya 20oC, tekanannya 760 mmHg, dan kelembaban mutlaknya 11 g/m3. Pada kondisi udara standar ini, sela bola akan mangalami tembus listrik pada suatu nilai tegangan yang tetap dan sudah diketahui dengan catatan medan elektrik pada sela bola uniform. Misalnya, udara standar pada sela bola 1 cm akan mengalami tembus listrik pada tegangan 31,7 kV. Nilai tegangan tembus ini tetap, baik untuk tegangan ac, tegangan dc, maupun tegangan impuls sepanjang kondisi udara tidak berubah.Sifat elektrik inilah yang menjadi dasar pengukuran tegangan tinggi dengan elektroda bola standar.

Elektroda bola umumnya terbuat dari bahan tembaga, kuningan, atau aluminium.Permukaannya halus dan kelengkungannya uniform. Ukuran standar elektroda bola antara lain 2, 5, 6, 6,25, 10, 12,5, 15, 20, 50, 50, 75, 150, dan 200 cm. Permukaan elektroda dijaga bersih dan kering, tidak boleh digosok dan berdebu, tidak boleh terkena cat dan minyak, dan lapisan lainnya.

Saat pengujian menggunakan elektroda bola standar diusahakan agar medan elektrik pada sela bola uniform. Syarat-syarat medan elektrik di sela bola dikatakan standar adalah sebagai berikut:[3]

1. Diameter bola sama;

2. Letak kedua elektroda bola harus satu sumbu;

3. Panjang sela tidak lebih dari setengah diameter elektroda bola, dan 4. Titik percikan elektroda bola bertegangan tinggi harus memiliki

jarak bebas (clearance).

Pada saat pengujian adakalanya dijumpai keadaan udara yang tidak standar. Oleh karena itu, hasil pengujian dalam kondisi udara sembarang adalah sebagai berikut:

S

D

̂= Tegangan sela bola pada saat pengujian (keadaan udara sembarang) ̂s = Tegangan tembus sela bola standar

δ = faktor koreksi udara

Faktor koreksi udara tergantung pada suhu dan tekanan udara. Besarnya faktor koreksi tersebut adalah sebagai berikut :

δ

=

(2.4)

Dimana :

P = Tekanan (mmHg) θ = Suhu (°C)

Dalam pengujian menggunakan elektroda bola, elektroda bola dapat diposisikan horizontal dan vertikal.Gambar 2.2 menunjukkan elektroda bola yang diposisikan secara vertical dan Gambar 2.3 menunjukkan elektroda bola yang diposisikan elektroda bola secara horizontal.

Gambar 2.2Posisi Elektroda Bola Vertikal

Distribusi medan elektrik pada permukaan elektroda bola dapat terjadi pada permukaan rata dan permukaan kasar.

2.4.1 Distribusi Medan Elektrikpada Permukaan Elektroda Bola yang Rata

Distribusi medan elektrik pada permukaan elektroda yang rata dan halus tersebar secara rata di setiap permukaan. Dengan meratanya medan elektrik di setiap titik pada permukaan elektroda mengakibatkan tidak ditimbulkannya gaya yang menyebabkan elektron terlepas dari molekulnya. Gambar 2.4 menunjukkan medan elektrik yang merata pada dua elektroda bola yang permukaannya rata.

A

B

Gambar 2.4 Distribusi Medan Elektrik diantara Dua Elektroda Bola dengan Permukaan Merata.

2.4.2 Distribusi Medan Elektrik pada Permukaan Elektroda Bola yang tidak Rata

Permukaan elektroda bola yang kasar dan tidak merata menyebabkan distribusi medan listrik di setiap titik pada permukaan elektroda bola tidak uniform seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 2.5.

Gambar 2.5 Distribusi Medan Elektrik diantara Dua Elektroda Bola dengan Permukaan yang tidak Rata.

Pada Gambar 2.5 diatas terlihat bahwa distribusi medanelektrik tidak merata di setiap permukaan elektroda bola. Ini disebabkan karena sebagian permukaan elektroda memiliki bagian yang runcing. Pada bagian runcing, rapat medan elektrik lebih besar dari bagian yang rata, yaitu EA ≥ EB.[4]

Perbedaan rapat medanelektrik ini menyebakan gaya lebih besar pada bagian runcing daripada gaya pada bagian yang rata. Dimana:

Fa = qa Ea (2.5)

Fb = qb Eb (2.6)

Fa ≥ Fb (2.7)

dimana:

Ea = medan listrik pada elektroda bola A Eb = medan listrik pada elektroda bola B Fa = gaya yang timbul pada elektroda bola A Fb = gaya yang timbul pada elektroda bola B

2.5 Kelembaban

Kelembaban adalah jumlah uap air di udara.Kelembaban dapat dinyatakan berupa kelembaban absolut, kelembaban relatif, dan kelembaban spesifik.

Dalam pengujian ini hanya kelembaban relatif yang diperhitungkan. Rasio kelembaban (ω) adalah berat atau massa air yang terkandung dalam setiap kilogram udara kering.[2]

(2.8)

dimana:

ω = rasio kelembaban (kg uap air/kg udara kering) Pt = tekanan atmosfer (kPa)

Ps = tekanan parsial uap air dalam keadaan jenuh (kPa)

Bila kelembaban tinggi, kandungan air dalam udara meningkat sehingga mudah terjadi ionisasi karena air memiliki energy ikat yang lebih rendah dari kandungan lain dalam udara. Energy ikat air sekitar 13,6 eV, nitrogen (N2) sekitar 17,1 eV, karbon dioksida (CO2) sekitar 14,6 eV, dan oksigen (O2) sekitar 12,08 eV. Dimana eV adalah satuan dari energy suatu partikel yang besarnya 1,6 x 10-19 Joule. Bila kandungan air yang terdapat di udara semakin banyak maka udara akan lebih mudah terionisasi dan menyebabkan kekuatan dielektrik udara turun. Hal ini menyebabkan tegangan maksimum yang dapat ditahan udara sebelum terjadi tembus listrik akan semakin kecil.

2.6 Korosi

Korosi didefenisikan sebagai degradasi dari material yang diakibatkan oleh reaksi kimia dengan material lainnya dan lingkungan. Akibat dari adanya korosi, suatu material akan mengalami perubahan sifat kearah yang lebih rendah atau dapat dikatakan kemampuan dari material tersebut akan berkurang.Gambar 2.6 memperlihatkan perubahan materi dari elektroda bola sebelum mengalami korosi (a) dan sesudah mengalami korosi (b).

(b)

Gambar 2.6 (a) Elektroda Bola Sebelum Terkena Korosi (b) Elektroda Bola Setelah Terkena Korosi

Peristiwa korosi terjadi akibat adanya reaksi kimia dan elektrokimia.Namun untuk terjadinya peristiwa korosi terdapat beberapa elemen utama yang harus dipenuhi agar reaksi tersebut dapat berlangsung. Elemen-elemen utama tersebut adalah sebagai berikut:[5]

a. Material

Dalam suatu peristiwa korosi, suatu material akan bersifat sebagai anoda. Anoda adalah suatu bagian dari reaksi yang akan mengalami oksidasi. Akibat reaksi oksidasi, suatu logam akan akan kehilangan elektron.

b. Lingkungan

Dalam suatu peristiwa korosi, suatu lingkungan akan bersifat sebagai katoda. Katoda adalah suatu bagian dari reaksi yang akan mengalami reduksi. Akibat reaksi reduksi, lingkungan yang bersifat katoda akan membutuhkan electron yang akan diambil dari anoda. Beberapa lingkungan yang bersifat katoda adalah lingkungan air, atmosfer, gas, mineral acid, tanah, dan minyak.

Peristiwa korosi hanya akan terjadi jika terdapat hubungan atau kontak langsung antara material dan lingkungan. Akibat adanya hubungan tersebut, akan terjadi reaksi reduksi dan oksidasiyang berlangsung secara spontan.

Adapun beberapa faktor yang mempengaruhi korosi adalah:[4] 1. Kontak langsung dengan H2O dan O2

2. Kontak dengan elektrolit 3. Keberadaan zat pengotor 4. Temperatur

5. Tingkat keasaman lingkunga sekitar (pH) 6. Mikroba.

Beberapa cara yang dilakukan dalam pengendalian korosi adalah:[6] 1. Mengadakan lapisan pelindung

2. Menghindari terjadinya pasangan galvanic 3. Perlindungan galvanik

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Peralatan listrik terutama yang bertegangan tinggi banyak menggunakan udara sebagai media isolasi.Hal ini disebabkan olehpenggunaan udara sebagai bahan isolasinya lebih murah dari segi biaya dibandingkan dengan menggunakan isolasi minyak atau gas.Udara digunakan untuk memisahkan dua atau lebih elektroda sehingga tidak terjadi tembus listrik saat kedua atau lebih elektroda tersebut diberi tegangan.

Sifat elektrik udara tidak selalu konstan pada berbagai keadaan seperti temperatur, tekanan, dan kelembaban. Selain terpengaruh oleh tiga hal tersebut, sifat elektrik dalam hal ini kekuatan dielektrik udara juga dipengaruhi oleh kandungan zat lain di dalam udara tersebut. Misalnya, di daerah perindustrian yang banyak mengeluarkan limbah berbentuk gas, udara disekitar daerah ini telah bercampur dengan limbah yang biasa disebut sebagai polusi udara. Jika udara yang bertindak sebagai isolator peralatan listrik tersebut telah terpolusi, fungsinya sebagai isolator akan berkurang.

Polutan yang terkandung di udara dapat menempel pada permukaan isolator berangsur-angsur membentuk suatu lapisan tipis pada permukaan isolator.Lapisan ini akan bersifat konduktif saat keadaan udara disekitarnya lembab dan menyebabkan arus bocor yang mengalir melalui arus lapisan ini akan semakin besar.

Pengujian dilakukan pada elektroda bola yang udara sekitarnya dilembabkan.Selanjutnya elektroda bola diberi larutan asam klorida sebagai bahan polutan.Kemudian udara disekitarnya dilembabkan dengan persentase kelembaban meningkat secara bertahap, lalu diuji berapa tegangan tembusnya. Dari hasil pengujian ini dapat dicari solusi bagaimana cara mengatasi tegangan tembus pada peralatan yang terpolusi dan keadaan udara yang lembab agar tidak terjadi tembus listrik.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang tersebut di atas, dapat dirumuskan masalah yang akan dibahas dalam Tugas Akhir ini:

1. Bagaimana pengaruh kelembaban udara terhadap tegangan tembus udara?

2. Bagaimana pengaruh konduktor yang terpolusi asam terhadap tegangan tembus udara?

3. Bagaimana pengaruh kelembaban udara disekitar konduktor yang terpolusi asam terhadap tegangan tembus udara?

1.3 Batasan Masalah

Pembahasan masalah pada Tugas Akhir ini akan dibatasi pada:

1. Elektroda bola yang diuji terbuat dari bahan baja dengan diameter 5 cm dan 10 cm.

2. Kelembaban udara di sekitar objek yang diuji diperoleh dengan memasukkan uap air melalui selang kedalam wadah yang didalamnya telah terdapat elektroda bola yang akan diuji.

3. Uap air diperoleh dari ketel listrik.

4. Jarak sela bola diatur pada 0,8 dan 1,4 cm

5. Pengujian elektroda bola yang terpolusi dilakukan pada 2 hari dan 7 hari setelah polusi tanpa membersihkan polutan yang ada pada elektroda. 6. Tegangan yang diterapkan adalah AC 50 Hz.

7. Pengaruh medan listrik sekitar diabaikan.

1.4 Tujuan Pengujian

Adapun yang menjadi tujuan dari pengujian ini adalah untuk mendapatkan nilai pengaruh kelembaban udara disekitar elektroda bola yang terpolusi asam dan pengaruh jangka waktu (durasi) terhadap kondisi elektroda bola yang telah terpolusi asam.

ABSTRAK

Udara merupakan salah satu bahan dielektrik yang baik, tetapi kekuatan dielektrik udara akan dipengaruhi beberapa faktor seperti suhu dan kelembaban. Semakin tinggi kelembaban udara maka kekuatan dielektrik udara tersebut akan berkurang. Pengujian tegangan tembus udara dilakukan pada dua buah elektroda bola yang belum terpolusi asam dan dua buah elektroda yang telah terpolusi asam. Dari pengujian yang menggunakan elektroda berdiameter 10 cm yang belum terpolusi asam pada sela 0,8 cm mengalami penurunan tegangan terbesar 27,61% dan 27,96 pada sela 1,4 cm saat kelembaban 100% RH. Pengujian yang menggunakan elektroda berdiameter 10 cm yang telah terpolusi asam pada sela 0,8 cm mengalami penurunan tegangan tembus terbesar 46,17% dan 28,26 pada sela 1,4 cm saat kelembaban 100% RH. Pengujian yang menggunakan elektroda berdiameter 5 cm yang belum terpolusi pada sela 0,8 cm mengalami penurunan tegangan tembus terbesar 11,57% dan 5,1% pada sela 1,4 cm saat kelembaban 100% RH. Pengujian menggunakan elektroda berdiameter 5 cm yang telah terpolusi asam pada sela 0,8 cm mengalami penurunan tegangan tembus 19,59% dan 7,88% pada sela 1,4 cm saat kelembaban 100% RH. Penurunan tegangan tembus udara saat meningkatnya kelembaban disebabkan adanya ionisasi dan emisi medan tinggi yang terjadi pada udara dan elektroda bola.

TUGAS AKHIR

Pengaruh Kelembaban Terhadap Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Yang Terpolusi Asam

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalammenyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) padaDepartemen Teknik Elektro

Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik Oleh :

WILLIAM STEVEN SIJABAT 080402038

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

Pengaruh Kelembaban Terhadap Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Yang Terpolusi Asam

Oleh :

William S Sijabat 080402038

Disetujui oleh: Pembimbing,

Ir. SYAHRAWARDI NIP. 195702231983031002

Diketahui oleh:

Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU,

Ir. SURYA TARMIZI KASIM, M.Si NIP. 19540531 198601 1002 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

ABSTRAK

Udara merupakan salah satu bahan dielektrik yang baik, tetapi kekuatan dielektrik udara akan dipengaruhi beberapa faktor seperti suhu dan kelembaban. Semakin tinggi kelembaban udara maka kekuatan dielektrik udara tersebut akan berkurang. Pengujian tegangan tembus udara dilakukan pada dua buah elektroda bola yang belum terpolusi asam dan dua buah elektroda yang telah terpolusi asam. Dari pengujian yang menggunakan elektroda berdiameter 10 cm yang belum terpolusi asam pada sela 0,8 cm mengalami penurunan tegangan terbesar 27,61% dan 27,96 pada sela 1,4 cm saat kelembaban 100% RH. Pengujian yang menggunakan elektroda berdiameter 10 cm yang telah terpolusi asam pada sela 0,8 cm mengalami penurunan tegangan tembus terbesar 46,17% dan 28,26 pada sela 1,4 cm saat kelembaban 100% RH. Pengujian yang menggunakan elektroda berdiameter 5 cm yang belum terpolusi pada sela 0,8 cm mengalami penurunan tegangan tembus terbesar 11,57% dan 5,1% pada sela 1,4 cm saat kelembaban 100% RH. Pengujian menggunakan elektroda berdiameter 5 cm yang telah terpolusi asam pada sela 0,8 cm mengalami penurunan tegangan tembus 19,59% dan 7,88% pada sela 1,4 cm saat kelembaban 100% RH. Penurunan tegangan tembus udara saat meningkatnya kelembaban disebabkan adanya ionisasi dan emisi medan tinggi yang terjadi pada udara dan elektroda bola.

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur tiada terkira penulis panjatkan kepada Tuhan atas segala berkat dan karunianya yang telah diberikan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul :

PENGARUH KELEMBABAN TERHADAP TEGANGAN TEMBUS UDARA PADA ELEKTRODA BOLA YANG TERPOLUSI ASAM

Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi dan memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. .

Selama masa kuliah sampai penyelesaian Tugas akhir ini, penulis banyak mendapat dukungan, bimbingan, maupun bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin menyampaikan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Ir. Syahrawardi, selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah banyak meluangkan waktu dan pikirannya untuk memberikan bantuan, bimbingan, dan pengarahan kepada penulis selama penyusunan tugas akhir ini.

2. Bapak Ir. Pernantin Tarigan, MSc selaku Dosen Wali penulis.

3. Bapak Ir.Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT.USU serta Bapak Rahmat Fauzi, ST,MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT USU yang banyak memberi motivasi selama penulis menjalani kuliah.

4. Seluruh staf pengajar Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

5. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

6. Orang tua penulis yang selalu memberikan semangat dan saudara-saudara penulis yang selalu memberikan dukungan moril maupun materil.

7. Asisten Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi terutama Sandro Panggabean dan Josiah yang telah membantu penulis mengambil data untuk Tugas Akhir ini.

8. Serta kepada teman-teman dan pihak lain yang membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Penulis sadar bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan, oleh karena itu penulis mengharapakan kritik dan saran yang membangun demi memperbaiki Tugas Akhir ini. Akhir kata, semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi penulis dan pembaca.

Medan, Mei 2015 Penulis,

DAFTAR ISI

ABSTRAK i

KATA PENGANTAR ii

DAFTAR ISI iv

DAFTAR GAMBAR vi

DAFTAR TABEL x

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang……… 1

1.2 Rumusan Masalah……… 2

1.3 Batasan Masalah………... 2

1.4 Tujuan Pengujian……….. 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Dielektrik……….. 3

2.2 Teori Kegagalan Isolasi……… 5

2.2.1 Ionisasi……… 5

2.2.2 Deionisasi……… 7

2.2.3 Emisi……… 7

2.3 Mekanisme Tembus Listrik pada Udara……….. 10

2.3.1 Mekanisme Twosend………. 10

2.3.2 Mekanisme Streamer……….. 12

2.4 Elektroda Bola……….. 15

2.5 Kelembaban………... 20

2.6 Korosi……… 21

BAB III METODOLOGI 3.1 Tahap Persiapan……….. 24

3.1.2 Bahan yang Digunakan………. 27

3.1.3 Tempat dan Waktu………. 27

3.2 Tahap Proses Pengujian……… 27

3.2.1 Rangkaian Percobaan……….. 28

3.2.2 Prosedur Pengujian………. 28

BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS 4.1 Hasil Percobaan untuk Elektroda Berdiameter 10 cm………….. 31

4.1.1 Hasil Percobaan untuk Jarak Sela 0,8 cm……… 31

4.1.2 Hasil Percobaan untuk Jarak Sela 1,4 cm……… 36

4.2 Hasil Percobaan untuk Bola Diameter 5 cm………. 42

4.2.1 Hasil Percobaan untuk Jarak Sela 0,8 cm……… 42

4.2.2 Hasil Percobaan untuk Jarak Sela 1,4 cm……… 48

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan………. 55

5.2 Saran……….. 56

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 (a)Suatu Elektron Bebas Membentur Elektron Terikat……….6

(b)Elektron Terikat Keluar dari Lintasannya Menjadi Elektron Bebas………6

Gambar 2.2 Emisi yang Terjadi pada Logam………7

Gambar 2.3 Emisi Fotoelektrik………8

Gambar 2.4 Emisi Benturan Ion Positif………9

Gambar 2.5 Emisi Medan Tinggi………9

Gambar 2.6 Emisi Termis………10

Gambar 2.7 Elektron-Elektron Bebas di Udara……….11

Gambar 2.8 Banjiran Elektron Penyebab Tembus Listrik……….12

Gambar 2.9 Medan pada Celah karena Adanya Muatan Ruang………..12

Gambar 2.10 Ion Positif Masih Berada pada Posisinya Saat Elektron Telah Masuk ke dalam Anoda………..13

Gambar 2.11 Terbentuknya Banjiran Muatan Sekunder dari Elektron Bebas Baru……….14

Gambar 2.12 Ion Positif dan Elektron Membentuk Plasma dan Banjiran Muatan Lain Terbentuk………..14

Gambar 2.13 Ion Positif dan Elektron Membentuk Plasma dan Banjiran Muatan Lain Terbentuk……….15

Gambar 2.14 Terbentuknya Banjiran Muatan Sekunder pada Daerah R………..16

Gambar 2.15 Posisi Elektroda Bola Vertikal………..18

Gambar 2.16 Posisi Elektroda Bola Horizontal………..19 Gambar 2.17 Distribusi Medan Elektrik diantara Dua Elektroda

Bola dengan Permukaan Merata………..19

Gambar 2.18 Distribusi Medan Elektrik diantara Dua Elektroda Bola dengan Permukaan yang tidak Rata……….19

Gambar 2.19 (a) Elektroda Bola Sebelum Terkena Korosi………22

(b) Elektroda Bola Setelah Terkena Korosi………22

Gambar 3.1 Trafo Uji……….25

Gambar 3.2 Autotrafo………25

Gambar 3.3 Tahanan peredam……….25

Gambar 3.4 Multimeter………26

Gambar 3.5 Barometer/humiditymeter/thermometer digital………26

Gambar 3.6 Ketel Listrik………..26

Gambar 3.7 Wadah untuk Melembabkan Udara di Sekitar Elektroda………27

Gambar 3.8 Rangkaian Pengujian Pengaruh Kelembaban Terhadap Tegangan Tembus Udara pada Elektroda Bola Terpolusi Asam……….28

Gambar 4.1 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Berdiameter 10 cm dengan Jarak Sela 0,8 cm Pada Saat Elektroda Bola Belum Terpolusi Asam………..33

Gambar 4.2 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Berdiameter 10 cm dengan Jarak Sela 0,8 cm Pada Hari ke-2 Elektroda Bola Terpolusi Asam………34 Gambar 4.3 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara

Bola Terpolusi Asam………..35 Gambar 4.4 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara

Pada Elektroda Bola Berdiameter 10 cm dan Jarak

Sela 0,8 cm dengan Ketiga Keadaan Polusi Asam…………..36 Gambar 4.5 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada

Elektroda Bola Berdiameter 10 cm dengan Jarak Sela 1,4 cm Pada Saat Elektroda Bola Belum

Terpolusi Asam………..38

Gambar 4.6 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Berdiameter 10 cm dengan Jarak Sela 1,4 cm Pada Hari ke-2 Elektroda Bola

Terpolusi Asam……….40

Gambar 4.7 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Berdiameter 10 cm dengan Jarak Sela 1,4 cm Pada Hari ke-7 Elektroda Bola

Terpolusi Asam………41

Gambar 4.8 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Berdiameter 10 cm dan Jarak

Sela 1,4 cm dengan Ketiga Keadaan Polusi Asam………42 Gambar 4.9 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada

Elektroda Bola Berdiameter 5 cm dengan Jarak Sela 0,8 cm Pada Saat Elektroda Bola Belum

Terpolusi Asam………44

Gambar 4.10 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Berdiameter 5 cm dengan Jarak

Sela 0,8 cm Pada Hari ke-2 Elektroda Bola ………46 Gambar 4.11 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada

Elektroda Bola Berdiameter 5 cm dengan Jarak Sela 0,8 cm Pada Hari ke-7 Elektroda Bola

Terpolusi Asam……….47

Gambar 4.12 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Berdiameter 5 cm dan Jarak

Sela 0,8 cm dengan Ketiga Keadaan Polusi Asam……….48 Gambar 4.13 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada

Elektroda Bola Berdiameter 5 cm dengan Jarak Sela 1,4 cm Pada Keadaan Elektroda Bola Belum

Terpolusi Asam………..50

Gambar 4.14 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Berdiameter 5 cm dengan Jarak Sela 1,4 cm Pada Keadaan Hari ke-2 Elektroda Bola

Terpolusi Asam……….52

Gambar 4.15 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Berdiameter 5 cm dengan Jarak Sela 1,4 cm Pada Keadaan Hari ke-7 Elektroda Bola

Terpolusi Asam………53

Gambar 4.16 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Berdiameter 5 cm dan Jarak

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Pengaruh Kelembaban untuk Elektroda

Bola Diameter 10 cm dengan Sela Bola 0,8 cm……….31 Tabel 4.2 Hasil Pengujian Pengaruh Kelembaban untuk Elektroda

Bola Diameter 10 cm dengan Sela Bola 1,4 cm………..37

Tabel 4.3 Hasil Pengujian Pengaruh Kelembaban untuk Elektroda

Bola Diameter 5 cm dengan Sela Bola 0,8 cm………..43 Tabel 4.4 HasilPengujian Pengaruh Kelembaban untuk Elektroda

3.1.2 Bahan yang Digunakan………. 27

3.1.3 Tempat dan Waktu………. 27

3.2 Tahap Proses Pengujian……… 27

3.2.1 Rangkaian Percobaan……….. 28

3.2.2 Prosedur Pengujian………. 28

BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS 4.1 Hasil Percobaan untuk Elektroda Berdiameter 10 cm………….. 31

4.1.1 Hasil Percobaan untuk Jarak Sela 0,8 cm……… 31

4.1.2 Hasil Percobaan untuk Jarak Sela 1,4 cm……… 36

4.2 Hasil Percobaan untuk Bola Diameter 5 cm………. 42

4.2.1 Hasil Percobaan untuk Jarak Sela 0,8 cm……… 42

4.2.2 Hasil Percobaan untuk Jarak Sela 1,4 cm……… 48

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan………. 55

5.2 Saran……….. 56

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 (a)Suatu Elektron Bebas Membentur Elektron Terikat……….6

(b)Elektron Terikat Keluar dari Lintasannya Menjadi Elektron Bebas………6

Gambar 2.2 Emisi yang Terjadi pada Logam………7

Gambar 2.3 Emisi Fotoelektrik………8

Gambar 2.4 Emisi Benturan Ion Positif………9

Gambar 2.5 Emisi Medan Tinggi………9

Gambar 2.6 Emisi Termis………10

Gambar 2.7 Elektron-Elektron Bebas di Udara……….11

Gambar 2.8 Banjiran Elektron Penyebab Tembus Listrik……….12

Gambar 2.9 Medan pada Celah karena Adanya Muatan Ruang………..12

Gambar 2.10 Ion Positif Masih Berada pada Posisinya Saat Elektron Telah Masuk ke dalam Anoda………..13

Gambar 2.11 Terbentuknya Banjiran Muatan Sekunder dari Elektron Bebas Baru……….14

Gambar 2.12 Ion Positif dan Elektron Membentuk Plasma dan Banjiran Muatan Lain Terbentuk………..14

Gambar 2.13 Ion Positif dan Elektron Membentuk Plasma dan Banjiran Muatan Lain Terbentuk……….15

Gambar 2.14 Terbentuknya Banjiran Muatan Sekunder pada Daerah R………..16

Gambar 2.15 Posisi Elektroda Bola Vertikal………..18

Bola dengan Permukaan Merata………..19

Gambar 2.18 Distribusi Medan Elektrik diantara Dua Elektroda Bola dengan Permukaan yang tidak Rata……….19

Gambar 2.19 (a) Elektroda Bola Sebelum Terkena Korosi………22

(b) Elektroda Bola Setelah Terkena Korosi………22

Gambar 3.1 Trafo Uji……….25

Gambar 3.2 Autotrafo………25

Gambar 3.3 Tahanan peredam……….25

Gambar 3.4 Multimeter………26

Gambar 3.5 Barometer/humiditymeter/thermometer digital………26

Gambar 3.6 Ketel Listrik………..26

Gambar 3.7 Wadah untuk Melembabkan Udara di Sekitar Elektroda………27

Gambar 3.8 Rangkaian Pengujian Pengaruh Kelembaban Terhadap Tegangan Tembus Udara pada Elektroda Bola Terpolusi Asam……….28

Gambar 4.1 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Berdiameter 10 cm dengan Jarak Sela 0,8 cm Pada Saat Elektroda Bola Belum Terpolusi Asam………..33

Gambar 4.2 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Berdiameter 10 cm dengan Jarak Sela 0,8 cm Pada Hari ke-2 Elektroda Bola Terpolusi Asam………34 Gambar 4.3 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara

Pada Elektroda Bola Berdiameter 10 cm dengan Jarak Sela 0,8 cm Pada Hari ke-7 Elektroda

Bola Terpolusi Asam………..35 Gambar 4.4 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara

Pada Elektroda Bola Berdiameter 10 cm dan Jarak

Sela 0,8 cm dengan Ketiga Keadaan Polusi Asam…………..36 Gambar 4.5 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada

Elektroda Bola Berdiameter 10 cm dengan Jarak Sela 1,4 cm Pada Saat Elektroda Bola Belum

Terpolusi Asam………..38

Gambar 4.6 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Berdiameter 10 cm dengan Jarak Sela 1,4 cm Pada Hari ke-2 Elektroda Bola

Terpolusi Asam……….40

Gambar 4.7 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Berdiameter 10 cm dengan Jarak Sela 1,4 cm Pada Hari ke-7 Elektroda Bola

Terpolusi Asam………41

Gambar 4.8 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Berdiameter 10 cm dan Jarak

Sela 1,4 cm dengan Ketiga Keadaan Polusi Asam………42 Gambar 4.9 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada

Elektroda Bola Berdiameter 5 cm dengan Jarak Sela 0,8 cm Pada Saat Elektroda Bola Belum

Terpolusi Asam………44

Gambar 4.10 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Berdiameter 5 cm dengan Jarak

Elektroda Bola Berdiameter 5 cm dengan Jarak Sela 0,8 cm Pada Hari ke-7 Elektroda Bola

Terpolusi Asam……….47

Gambar 4.12 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Berdiameter 5 cm dan Jarak

Sela 0,8 cm dengan Ketiga Keadaan Polusi Asam……….48 Gambar 4.13 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada

Elektroda Bola Berdiameter 5 cm dengan Jarak Sela 1,4 cm Pada Keadaan Elektroda Bola Belum

Terpolusi Asam………..50

Gambar 4.14 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Berdiameter 5 cm dengan Jarak Sela 1,4 cm Pada Keadaan Hari ke-2 Elektroda Bola

Terpolusi Asam……….52

Gambar 4.15 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Berdiameter 5 cm dengan Jarak Sela 1,4 cm Pada Keadaan Hari ke-7 Elektroda Bola

Terpolusi Asam………53

Gambar 4.16 Grafik Penurunan Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Berdiameter 5 cm dan Jarak

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Pengaruh Kelembaban untuk Elektroda

Bola Diameter 10 cm dengan Sela Bola 0,8 cm……….31 Tabel 4.2 Hasil Pengujian Pengaruh Kelembaban untuk Elektroda

Bola Diameter 10 cm dengan Sela Bola 1,4 cm………..37 Tabel 4.3 Hasil Pengujian Pengaruh Kelembaban untuk Elektroda

Bola Diameter 5 cm dengan Sela Bola 0,8 cm………..43 Tabel 4.4 HasilPengujian Pengaruh Kelembaban untuk Elektroda