3.3. Pengaruh Objek Sekitar Terhadap Pengukuran Elektroda Bola-Bola
Ada beberapa faktor yang mempengaruhi tegangan tembus pada pengukuran dengan elektroda bola diantaranya adalah:
1 objek di sekitar elektroda bola, 2 kondisi dan kelembapan udara,
3 penyinaran dengan ultra-violet atau sinar x, 4 polaritas dan kenaikan waktu gelombang tegangan.
Tugas Akhir ini membahas bagaimana pengaruh keberadaan objek-objek di sekitar elektroda bola terhadap pengukuran tegangan tinggi dengan menggunakan elektroda
bola-bola. Pengaruh jarak objek sekitar terhadap elektroda bola diperlihatkan pada gambar 3.3.
Gambar 3.3. Objek disekitar elektroda bola Elektroda
Bola
Objek Sekitar
Universitas Sumatera Utara
Jika objek sekitar diletakkan pada jarak tertentu dengan elektroda bola maka akan terbentuk kapasitansi antara elektroda bola dengan objek yang ada di sekitar seperti pada
plat sejajar seperti pada gambar 3.4.
Gambar 3.4. Kapasitansi antara elektroda bola dengan objek sekitar
Besar kapasitansi yang terbentuk adalah:
C=
d A
ε
Dimana : A = luas permukaan bola
ε = permitivitas hampa udara 8.825 x 10.12 d = jarak bola dengan objek sekitar.
C= kapasitansi
Universitas Sumatera Utara
Kapasitansi yang terbentuk antara objek sekitar dengan elektroda bola mempengaruhi tegangan tembus pada selabola. Yang disebabkan oleh medan .listrik dari elektroda bola
ke objek sekitar. Jika jarak elektroda bola dengan objek sekitar semakin besar maka kapasitansi yang terbentuk antara elektroda dengan objek semakin kecil, maka arus bocor
yang terbentuk antara elektroda bola ke objek juga semakin kecil.
3.3.1. Distribusi Medan Listrik dari Elektroda Bola ke Objek Sekitar
Ukuran terpaan elektrik pada suatu dielektrik ialah kuat medan elektrik yang sangat penting untuk ditentukan dalam teknologi tegangan tinggi. Yang dimaksudkan
dengan ketahanan elektrik dari suatu bahan isolasi ialah nilai kuat medan yang masih diijinkan pada kondisi-kondisi tertentu seperti misalnya jenis tegangan, tempo penerpaan,
suhu atau kelengkungan elektroda. Batas ketahanan elektrik medium isolasi akan tercapai jika nilai kuat medan tembus bahan tersebut telah terlampaui pada sembarang titik.
Karena itu maka penentuan kuat medan maksimum memiliki arti yang sangat penting. Lintasan garis-garis medan elektrik ditentukan oleh arah kuat medan elektrik E.
Garis-garis medan tersebut ortogonal terhadap garis-garis ekipotensial pada setiap titik dan tegak lurus pula terhadap permukaan elektroda. Jika pada bidang batas antara dua
dielektrik tidak terdapat muatan-muatan permukaan maka komponen normal kuat medan berbanding terbalik dengan konstanta dielektrik bahan isolasi. Di sisi lain komponen
tangensial dari kuat medan elektrik bernilai kontinu di sepanjang bidang batas.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.5 Contoh untuk medan dua dimensi dengan garis medan dan garis ekuipotensial
Daerah yang dicakup oleh garis-garis medan yang berdekatan lihat gambar 3.5 memiliki fluksi elektrik yang sama sebesar
Q ∆
= E
l b
o r
ε ε
dengan
l
adalah panjang konfigurasi yang tegak lurus terhadap bidang dan
ε ε
ε =
o r
adalah konstanta dielektrik dari medium dielektrik. Jika perbedaan potensial yang konstan antara dua garis
ekipotensial yang berdekatan diganti dengan E ingat
a E
= ∆
ϕ maka diperoleh kondisi
berikut:
. k
a b
r
=
ε Elektroda
Bola Objek sekitar
ϕ
∆ Q
∆
ekuipotensial
garis medan b
a
Q ∆
Universitas Sumatera Utara
Konstanta dapat dipilih sembarang. Dalam contoh yang diberikan, diandaikan ba = 1. Dengan menyatakan jarak antara dua garis ekipotensial yang berdekatan pada sembarang
titik adalah a, maka kuat medan elektrik pada titik tersebut adalah: .
1 1
a E
ϕ ∆
=
Jika m adalah jumlah garis ekipotensial yang digambarkantidak termasuk permukaan elektroda, maka tegangan total yang diterapkan adalah:
. 1
ϕ
∆ +
= m V
Jika garis medan yang digambarkan antara elektroda-elektroda ialah n, maka fluksi elektrik total dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:
.
1 1
E l
b n
Q
r o
ε ε
= Dengan substitusi yang sesuai maka diperoleh kapasitansi konfigurasi sebagai berikut:
. 1
o
l k
m n
V Q
C
ε
+ =
=
3.3.2. Distribusi Tegangan akibat Pengaruh Jarak Objek Sekitar terhadap Elektroda Bola
Pengaruh objek di sekitar elektroda bola dapat diumpamakan dengan memasukkan elektroda bola ke dalam silinder yang mempunyai diameter B. Diamati
bahwa terjadi penurunan tegangan tembus . Penurunan itu sebesar
∆V = m log BD + C 7.21 dimana
Universitas Sumatera Utara
∆V = penurunan persentase, B = diameter silinder ,
D = diameter bola, S = jarak sela bola, m dan C adalah konstanta
Penurunan ini kurang dari 2 untuk SD ≤ 0,5 danBD ≥ 0.8. Bahkan untuk SD ≈ 1,0
dan BD ≥ 1.0 pengurangan itu hanya 3. Oleh karena itulah, jika spesifikasi tentang
kelonggaran erat diamati kesalahannya dalam toleransi dan akurasi ditetapkan.
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
ANALISA PENGARUH JARAK OBJEK SEKITAR DENGAN ELEKTRODA BOLA-BOLA TERHADAP TEGANGAN TEMBUS
4.1. Umum