Pengaruh Jumlah dan Jarak Mesh Perisai Terhadap Induksi Tegangan Tinggi pada Saluran Tegangan Rendah

i

PENGARUH JUMLAH DAN JARAK MESH PERISAI

TERHADAP INDUKSI TEGANGAN TINGGI PADA SALURAN

TEGANGAN RENDAH

OLEH :

TUMBUR HARIANJA NIM : 090402059

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

ii

PENGARUH JUMLAH DAN JARAK MESH PERISAI

TERHADAP INDUKSI TEGANGAN TINGGI PADA SALURAN

TEGANGAN RENDAH

Oleh :

TUMBUR HARIANJA NIM : 090402059

Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

pada

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

Sidang pada tanggal 18 bulan Desember tahun 2013 di depan penguji :

1) Ir. Syahrawardi : Ketua Penguji : ……… 2) Ir. Zulkarnaen Pane : Anggota Penguji : ………

Disetujui Oleh : Pembimbing Tugas Akhir

(Ir. Hendra Zulkarnaen) NIP : 19610514 198601 1003

Diketahui oleh :

Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU

(Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si.) NIP :19540531 198601 1002

iii ABSTRAK

Perisai (shielding) adalah suatu bahan yang penting dalam laboratorium

tegangan tinggi. Di mana perisai (shielding) berfungsi sebagai pelindung dari

induksi tegangan yang ditimbulkan oleh pembangkitan tegangan tinggi. Perisai (shielding) yang dimaksudkan adalah perisai (shielding) untuk frekuensi 50-60 Hz

yakni untuk khusus untuk kasus medan elektromagnetik yang ditimbulkan oleh tegangan tinggi AC. Kemampuan perisai (shielding) untuk melindungi induksi

tegangan tergantung pada jenis bahan dan bentuk material dari perisai (shielding)

itu sendiri dan pengaruh dari lingkungan sekitar, seperti temperatur, kelembapan, dan tingkat kontaminasi udara sekitar.

Keberadaan perisai (shielding) akan mengamankan peralatan-peralatan

tegangan rendah di sekitar laboratorium tegangan tinggi. Dalam tugas akhir ini akan dikaji pengaruh jumlah dan jarak mesh perisai terhadap induksi tegangan tinggi pada saluran tegangan rendah. Mesh perisai dirancang dengan berbahan kawat galvanis. Mesh perisai ini dibentuk dalam bentuk persegi dengan ukuran 24 inch2 yang disesuaikan dengan ukuran dari kawat BC (kawat yang bertegangan tinggi). Mesh perisai yang dirancang ada empat buah sesuai dengan jumlah mesh. Adapun jumlah mesh yang dirancang adalah 1 mesh/1 inch2, 4 mesh/1 inch2, 9 mesh/1 inch2, dan 16 mesh/1 inch2. Dalam penelitian ini, perisai mesh yang lebih bagus melindungi induksi tegangan tinggi adalah yang berukuran 16 mesh/1 inch2.

Hal ini memperlihatkan bahwa semakin banyak jumlah mesh maka semakin bagus untuk melindungi induksi tegangan tinggi.

iv KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat dan rahmat yang telah diberikan-Nya kepada penulis, sehingga

penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul “Pengaruh Jumlah dan Jarak Mesh Perisai Terhadap Induksi Tegangan Tinggi pada Saluran Tegangan Rendah”. Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu persyaratan

untuk menyelesaikan studi dan memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Tugas Akhir ini penulis persembahkan untuk kedua orang tua yang telah membesarkan penulis dengan kasih sayang yang tak ternilai harganya, yaitu Kardi Harianja dan Lertina Sinaga, saudara/saudari kandung penulis, Nurmawati Harianja, Agus Raya Harianja, Sopar Harianja, Pardomuan Harianja, dan Rosdelina Harianja atas seluruh perhatian dan dukungannya selama ini.

Selama masa kuliah sampai masa penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis mendapat dukungan, bimbingan, dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu, dengan setulus hati penulis hendak menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Ir. Hendra Zulkarnaen, selaku dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu dan memberikan ide dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

2. Ir. Surya Tarmizi Kasim, Msi, selaku dosen wali penulis yang senantiasa memberikan bimbingannya selama perkuliahan.

3. Bapak Ir. Syahrawardi selaku Kepala Laboratorium Tegangan Tinggi yang telah mengijinkan penulis untuk mengambil data di Laboratorium dan juga

v

yang telah memberi masukan-masukan bagi penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

4. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, Msi selaku Ketua Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

5. Seluruh staf pengajar yang telah memberi bekal ilmu kepada penulis dan seluruh pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara atas bantuan administrasinya.

6. Keluarga besar Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi FT USU : Eykel, Wangto, Kentrick , Join, Meta, Wangto, dan, Raymond.

7. Sahabat-sahabat satu marga Harianja yang ada di Medan.

8. Sahabat-sahabat terdekat : Rianto, Evan, Jhon Palmer, Nicolas, Avand, Saut, Candra dan seluruh teman-teman 2009 serta seluruh pengurus dan anggota IMTE yang tidak mungkin disebutkan satu persatu.

9. Sahabat-sahabat terbaik pemberi saran dan sangat sering membantu penulis: Wangto, Eykel, Kentrick, Raymond, Join, dan Rianto

vi

Akhir kata penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi penyempurnaan isi dan analisa yang disajikan. Akhir kata, semoga tulisan ini bermanfaat bagi penulis pada khususnya dan semua pihak yang membutuhkannya.

Medan, November 2013 Penulis,

(Tumbur Harianja) NIM : 09 0402 059

vii DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR GAMBAR ... vii

DAFTAR TABEL ... x

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Tujuan dan Manfaat Penulisan ... 2

1.3 Batasan Masalah ... 2

1.4 Metode Penulisan ... 3

1.5 Sistematika Penulisan ... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA II.1 Medan Listrik Statis ... 5

II.1.1 Hukum Eksperimental Coulomb... 5

II.1.2 Intensitas Medan ... 7

II.1.3 Medan Listrik Oleh Muatan Lempeng/Pelat ... 8

a. Medan Listrik Oleh Sebuah Lempeng/Pelat ... 8

b. Medan Listrik Oleh Dua Lempeng/Pelat ... 10

II.1.4 Gambaran Garis-Garis Medan ... 12

II.1.5 Gambaran Garis-Garis Medan Listrik Pada Perisai ... 16

II.2 Kesesuaian Elektromagnetik Dan Perisai ... 19

viii

II.2.2 Kesesuaian Elektromagnetik (EMC) ... 22

II.2.3 Interferensi Elektromagnetik (EMI) ... 25

II.2.4 Perisaian (shielding) ... 27

BAB III METODE PENELITIAN III.1 Tempat dan Waktu Penelitian ... 39

III.2 Bahan Pengujian ... 39

III.3 Alat Penelitian dan Spesifikasinya ... 39

III.3.1 Kawat Galvanis ... 40

III.3.2 Perisai Mesh ... 40

III.3.3 Tahanan Pembagi Tegangan ... 37

III.4 Variasi Pengujian ... 38

III.5 Prosedur Percobaan ... 39

III.5.1 Prosedur Percobaan 1 ... 39

III.5.2 Prosedur Percobaan 2 ... 40

III.5.3 Prosedur Percobaan 3 ... 41

III.6 Flowchart Penelitian ... 43

BAB IV HASIL PENELITIAN IV.1 Data Hasil Pengukuran ... 44

IV.2 Analisa Data ... 54

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1 Kesimpulan ... 93

V.2 Saran ... 95

ix DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Muatan Q1 dan Q2 memiliki tanda yang sama ... 5

Gambar 2.2 Sebuah lempeng muatan tak terhingga di bidang yz ... 8

Gambar 2.3 Ilustrasi muatan lempengan ... 10

Gambar 2.4 Gambaran garis medan listrik ... 12

Gambar 2.5 Gambaran garis-garis medan listrik dengan tanda dan besar ... 14

Gambar 2.6 Gambaran garis-garis medan listrik diantara dua muatan ... 16

Gambar 2.7 Rangkaian fisik dan ekivalen gandengan kapasitif ... 17

Gambar 2.8 Rangkaian fisik dan ekivalen gandengan induktif ... 18

Gambar 2.9 Aspek dasar kesesuaian elektromagnetik ... 19

Gambar 2.10 Subsistem dasar kesesuaian elektromagnetik ... 20

Gambar 2.11 Interferensi satu alat dengan gangguan dari beberapa sumber ... 22

Gambar 2.12 Interferensi pada beberapa peralatan dari satu gangguan noise ... 23

Gambar 2.13 Perisaian untuk membatasi emisi yang keluar dari peralatan ... 26

x

Gambar 2.15 Perisaian efektif gelombang elektromagnetik

pada perisai metal... 27

Gambar 2.16 Gandengan kapasitif antara dua konduktor ... 28

Gambar 2.17 Rangkaian ekivalen gandengan kapasitif dua konduktor ... 29

Gambar 2.18 Gandengan kapasitif antara dua konduktor yang diberi perisai ... 30

Gambar 2.19 Rangkaian ekivalen antara dua konduktor yang diberi perisai ... 31

Gambar 2.20 Gandengan induktif antara dua buah konduktor ... 32

Gambar 2.21 Gandengan induktif antara dua konduktor yang diberi perisai ... 33

Gambar 3.1 Kawat galvanis ... 40

Gambar 3.2 Mesh ... 40

Gambar 3.3 Perisai mesh ... 41

Gambar 3.4 Tahanan pembagi tegangan ... 42

Gambar 3.5 Variasi pengujian ... 43

Gambar 3.6 Rangkaian percobaan ... 46

xi

jarak S1 = S2 = 20 cm , S1 + S2 = 40 cm ... 60

Gambar 4.2 Grafik percobaan untuk jarak S1 = S2 = 30 cm , S1 + S2 = 60 cm ... 63

Gambar 4.3 Grafik percobaan untuk jarak S1 = S2 = 40 cm , S1 + S2 = 80 cm ... 65

Gambar 4.4 Grafik percobaan untuk jarak S1 = S2 = 50 cm , S1 + S2 = 100 cm ... 68

Gambar 4.5 Grafik percobaan untuk jarak S2 = 20 cm ... 71

Gambar 4.6 Grafik percobaan untuk jarak S2 = 30 cm ... 74

Gambar 4.7 Grafik percobaan untuk jarak S2 = 40 cm ... 77

Gambar 4.8 Grafik percobaan untuk jarak S2 = 50 cm ... 80

Gambar 4.9 Grafik percobaan untuk jarak S1 = 20 cm ... 83

Gambar 4.10 Grafik percobaan untuk jarak S1 = 30 cm ... 86

Gambar 4.11 Grafik percobaan untuk jarak S1 = 40 cm ... 89

xii DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Material perisai ... 28

Tabel 4.1 Data hasil pengujian untuk jarak S1 = S2 = 20 cm , S1 + S2 = 40 cm ... 44

Tabel 4.2 Data hasil pengujian untuk jarak S1 = S2 = 30 cm , S1 + S2 = 60 cm ... 44

Tabel 4.3 Data hasil pengujian untuk jarak S1 = S2 = 40 cm , S1 + S2 = 80 cm ... 45

Tabel 4.4 Data hasil pengujian untuk jarak S1 = S2 = 50 cm , S1 + S2 = 100 cm ... 45

Tabel 4.5 Data hasil pengujian untuk jarak S2 = 20 cm ... 46

Tabel 4.6 Data hasil pengujian untuk jarak S2 = 30 cm ... 47

Tabel 4.7 Data hasil pengujian untuk jarak S2 = 40 cm ... 48

Tabel 4.8 Data hasil pengujian untuk jarak S2 = 50 cm ... 49

Tabel 4.9 Data hasil pengujian untuk jarak S1 = 20 cm ... 50

Tabel 4.10 Data hasil pengujian untuk jarak S1 = 30 cm ... 51

Tabel 4.11 Data hasil pengujian untuk jarak S1 = 40 cm ... 52

iii ABSTRAK

Perisai (shielding) adalah suatu bahan yang penting dalam laboratorium

tegangan tinggi. Di mana perisai (shielding) berfungsi sebagai pelindung dari

induksi tegangan yang ditimbulkan oleh pembangkitan tegangan tinggi. Perisai (shielding) yang dimaksudkan adalah perisai (shielding) untuk frekuensi 50-60 Hz

yakni untuk khusus untuk kasus medan elektromagnetik yang ditimbulkan oleh tegangan tinggi AC. Kemampuan perisai (shielding) untuk melindungi induksi

tegangan tergantung pada jenis bahan dan bentuk material dari perisai (shielding)

itu sendiri dan pengaruh dari lingkungan sekitar, seperti temperatur, kelembapan, dan tingkat kontaminasi udara sekitar.

Keberadaan perisai (shielding) akan mengamankan peralatan-peralatan

tegangan rendah di sekitar laboratorium tegangan tinggi. Dalam tugas akhir ini akan dikaji pengaruh jumlah dan jarak mesh perisai terhadap induksi tegangan tinggi pada saluran tegangan rendah. Mesh perisai dirancang dengan berbahan kawat galvanis. Mesh perisai ini dibentuk dalam bentuk persegi dengan ukuran 24 inch2 yang disesuaikan dengan ukuran dari kawat BC (kawat yang bertegangan tinggi). Mesh perisai yang dirancang ada empat buah sesuai dengan jumlah mesh. Adapun jumlah mesh yang dirancang adalah 1 mesh/1 inch2, 4 mesh/1 inch2, 9 mesh/1 inch2, dan 16 mesh/1 inch2. Dalam penelitian ini, perisai mesh yang lebih bagus melindungi induksi tegangan tinggi adalah yang berukuran 16 mesh/1 inch2.

Hal ini memperlihatkan bahwa semakin banyak jumlah mesh maka semakin bagus untuk melindungi induksi tegangan tinggi.

1 BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dengan semakin tinggi tegangan yang dibangkitkan di laboratorium tegangan tinggi saat ini, maka sangat diperlukan perisai (shielding) sebagai

pelindung induksi tegangan demi keamanan pengguna dan saluran tegangan rendah di dalam laboratorium tegangan tinggi tersebut. Sebagaimana diketahui semakin tinggi tegangan yang dibangktikan, maka semakin besar induksi tegangan yang ditimbulkan. Oleh karena itu sangat perlu dibuat perisai (shielding), untuk mengurangi induksi tegangan yang ditimbulkan tegangan tinggi

tersebut. Pada tugas akhir ini akan dirancang perisai (shielding) mesh dengan

melihat pengaruh keberadaan perisai (shielding) mesh terhadap tegangan tinggi

yang dibangkitkan. Penelitian ini untuk keperluan laboratorium tegangan tinggi. Pada setiap percobaan dicatat induksi tegangan pada saluran tegangan rendah (kabel NYA) oleh induksi tegangan tinggi (kawat BC). Besar induksi tegangan maksimum pada saluran tegangan rendah akan menjadi perhatian khusus, sebab dari besar induksi tegangan maksimum ini akan menjadi acuan keamanan saluran tegangan rendah di dalam laboratorium tegangan tinggi.

2 1.2 Tujuan dan Manfaat Penulisan

1.2.1 Tujuan Penelitian :

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk melihat pengaruh jumlah dan jarak mesh perisai terhadap induksi tegangan tinggi pada saluran tegangan rendah.

1.2.2 Manfaat Penelitian :

Adapun manfaat dari penelitian ini adalah untuk merancang perisai mesh di laboratorium tegangan tinggi Fakultas Teknik USU.

1.3 Batasan Masalah

1. Tegangan Tinggi yang digunakaan adalah tegangan tinggi AC yang maksimum dibangkitkan sebesar 75 kV. Tegangan 75 kV merupakan tegangan maksimum yang dapat dibangkitkan di Laboratorium Tegangan Tinggi Departemen Teknik Elektro USU.

2. Besar induksi tegangan maksimum yang diizinkan pada saluran tegangan rendah pada percobaan ini adalah sebesar 300 V [1].

3. Kabel tegangan rendah yang digunakan adalah kabel NYA, seperti yang biasa dipakai pada saluran tegangan rendah.

4. Konduktor tegangan tinggi yang dipakai adalah konduktor Bare Copper

(BC) dengan luas penampang 50 mm2.

5. Kabel NYA letaknya sejajar dengan konduktor Bare Copper (BC).

6. Kawat yang dipakai untuk bahan perisai adalah kawat galvanis dengan diameter 0,08 cm.

7. Jumlah mesh yang dirancang adalah mesh 1, mesh 4, mesh 9, dan mesh 16 dengan acuan ukuran 1 inch2.

3

8. Induksi akibat arus diabaikan karena arus di pembangkit tegangan tinggi di laboratorium sangat kecil.

1.4 Metode Penulisan

Untuk dapat menyelesaikan tugas akhir ini maka penulis menerapkan beberapa metode penulisan diantaranya :

1. Studi literatur yaitu dengan membaca teori-teori yang berkaitan dengan topik tugas akhir ini, dari buku-buku referensi baik yang dimiliki oleh penulis atau di perpustakaan dan juga dari artikel-artikel, jurnal, internet dan lain-lain.

2. Studi bimbingan yaitu dengan melakukan diskusi tentang topik tugas akhir ini dengan dosen pembimbing yang telah ditunjuk oleh pihak Departemen Teknik Elektro USU.

3. Studi lapangan yaitu dengan melakukan percobaan di Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi FT USU.

1.5 Sistematika Penulisan

Tugas akhir ini disusun berdasarkan sistematika penulisan sebagai berikut:

BAB I. PENDAHULUAN

Bab ini berisikan latar belakang, tujuan dan manfaat penulisan, metode penulisan, dan sistematika penulisan.

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini menjelaskan tentang medan listrik statis, dan fenomena medan listrik. Bab ini juga menjelaskan tentang kesesuaian medan elektromagnetik, masalah interferensi, dan teori mengenai perisai.

4 BAB III. METODE PENELITIAN

Bab ini memuat tentang alat dan bahan, peralatan yang digunakan, prosedur percobaan.

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi tentang data hasil pengukuran dan analisa data.

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 MEDAN LISTRIK STATIS

Medan listrik statis merupakan medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan diam atau tidak bergerak dalam suatu ruangan tertentu. Besar medan listrik yang dihasilkan salah satunya tergantung pada bentuk dan jarak antar muatan tersebut.

2.1.1 Hukum Eksperimental Coulomb

Coulomb menyatakan bahwa gaya yang terdapat di antara dua buah objek yang sangat kecil yang berada di dalam ruang hampa dan saling sipisahkan oleh jarak yang relatif besar dibandingkan ukurannya, sebanding dengan muatan pada masing-masing objek dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua buah objek, atau :

F=

(2.1)

Dimana :

Q1 dan Q2 merupakan muatan bertanda positif atau negatif pada kedua objek.

R adalah jarak pemisah antara kedua objek. k adalah konstanta pembanding.

Dalam Sistem Internasinal (SI) , Q diukur dalam Coulomb (C), R dalam meter (m), dan F dalam Newton (N). Nilai konstanta pembanding k dapat diperoleh dari :

k =

6

Konstanta baru disebut permitivitas ruang hampa, dan memiliki magnitudo yang diukur dalam Farad per meter ( F/m) sebesar :

= 8,854 x 10-12 =

10

-9

F/m (2.3)

Sehingga hukum Coulomb dapat ditulis sebagai berikut :

F=

(2.4)

Jika hukum Coulomb pada persamaan 2.4 dituliskan dalam bentuk vektor maka Kolonel Coulomb menyatakan bahwa gaya yang bekerja sejajar garis yang menghubungkan kedua muatan Q1 dan Q2, bersifat tolak-menolak jika

muatannya bertanda sama, dan bersifat tarik-menarik jika tanda muatannya berlawanan. Vektor ditunjukkan dalam gambar 2.1. Vektor F2 adalah gaya

yang bekerja pada muatan Q2, dan diperlihatkan untuk kasus dimana muatan

Q1 dan Q2 memiliki tanda yang sama. Bentuk vektor dari Hukum Coulombnya

adalah sebagai berikut :

.F2=

a

12 (2.5)

Dimana a12 adalah vektor satuan pada arah R12 , atau :

a

12=

=

=

7

Gambar 2.1 Jika muatan Q1 dan Q2 memiliki tanda yang sama, arah vektor

gaya F2 dan Q2 sama dengan arah vektor R12.

2.1.2 Intensitas Medan Listrik

Dengan mengamati sebuah muatan Q1 yang diam di suatu titik, dan

menggerakkan sebuah muatan uji Qt secara perlahan-lahan mengelilingi

muatan Q1, maka di setiap titik di sekitar Q1 ada gaya yang akan bekerja pada

muatan uji Qt. Gaya yang bekerja pada muatan uji Qt ini dituliskan oleh hukum

coulomb sebagai berikut :

F

t =

a

1t (2.7)

Jika ditulis sebagai gaya yang bertumpu pada satu satuan muatan, maka persamaan 2.7 akan menjadi :

=

8

Besaran pada ruas kanan dalam persamaan 2.8 hanya fungsi dari Q1 dan

segmen garis yang arahnya dari Q1 ke posisi muatan uji Qt. Fungsi ini

mendefenisikan medan vektor yang disebut sebagai intensitas medan listrik.

Intensitas medan listrik sebagai gaya yang dialami oleh sebuah muatan uji bernilai satu satuan muatan positif. Intensitas medan listrik harus diukur dalam besaran Newton per Coulomb (N/C) yaitu dimensi gaya per satuan muatan listrik. Dengan menggunakan huruf kapital E untuk melambangkan intensitas medan listrik, dapat ditulis sebagai berikut :

E = (2.9)

E=

a

1t (2.10)

Persamaan 2.9 merupakan persamaan definisi bagi intensitas medan listrik, dan persamaan 2.10 merupakan persamaan untuk intensitas medan listrik yang ditimbulkan oleh sebuah muatan titik Q1 di dalam ruang hampa/vakum.

Sedangkan persamaan untuk bentuk-bentuk distribusi muatan yang lebih kompleks akan berbeda-beda sesuai dengan keberadan muatan pada sebuah garis, bidang/permukaan, dan volume.

2.1.3 Medan Listrik Oleh Muatan Lempeng/Pelat a. Medan Listrik Oleh Sebuah Lempeng/Pelat

Distribusi muatan pada sebuah lempeng yang luasnya tak terhingga, dengan kerapatan muatan permukaan lempeng (ρs) yang

seragam di seluruh permukaan lempeng. Untuk menjelaskan distribusi muatan ini dibutuhkan sistem koordinat kartesius tiga dimensi (x, y, z) dan bebas meletakkan sebuah lempeng di bidang mana saja. Pada gambar 2.2

9

sebuah lempeng diletakkan pada bidang yz. Medan listrik yang dihasilkan pada arah y maupun z tidak akan berubah-ubah atau bukan merupakan fungsi y maupun z. Komponen-komponen y dan z yang dihasilkan oleh elemen-elemen muatan yang saling simetris terhadap titik medan akan saling meniadakan. Sehingga medan listrik hanya ada pada sumbu x (Ex),

dan komponen ini adalah fungsi dari koordinat x semata. Pada permukaan tak terhingga dibagi-bagi menjadi pita-pita muatan yang emiliki lebar diferensial (sangat kecil hingga mendekati nol). Salah satu pita diperlihatkan pada gambar 2.2. Kerapatan muatan garis atau muatan per satuan panjang untuk pita ini adalah L= sdy’, dan jaraknya ke sembarang

titik P di sumbu x adalah R = . Intensitas medan listrik parsial yang dihasilkan oleh pita mirip garis ini adalah sebagai berikut :

Gambar 2.2 Sebuah lempeng muatan tak terhingga di bidang yz, sebuah titik P pada sumbu x dan lebar diferensial muatan garis digunakan sebagai elemen untuk menentukan medan listrik di titik P.

10

dEx =



=



Dengan memperhitungkkan konstribusi dari semua pita diferensial :

Ex= 

=



-



=



Apabila titik P dipilih berada pada sumbu x negatif, maka : Ex= -



Keracuan dalam hal penandaan positif/negatif ini biasanya dihilangkan dengan mendefinisikan vektor satuan

a

N yang adalah normal terhadap

permukaan lempengan baik mengarah keluar maupun menjauhi lempengan.

Dengan demikian,

E = 

a

N (2.11)

Dengan persamaan 2.11 bahwa intensitas medan listrik pada sebuah lempeng/bidang akan sama kuatnya pada jarak ribuan kilometer dari lempengan muatan dengan pada jarak beberapa milimeter saja dari permukaan lempengan.

b. Medan Listrik Oleh Dua Lempeng / Pelat

Jika sebuah lempeng lainnya dengan kerapatan muatan negatif (-s) diletakkan pada bidang x = a pada gambar 2.2, maka dapat ditentukan

11

total intensitas medan listrik dengan menjumlahkan konstribusi medan listrik masing-masing muatan. Pada gambar 2.3 ditunjukkan total intensitas medan listrik pada masing-masing daerah medan listrik [2].

Gambar 2.3 (a). Ilustrasi sebuah muatan lempengan.

(b). Ilustrasi dari dua muatan lempengan yang mana satu bermuatan positif dan satu bermuatan negatif dalam bidang yz dalam koordinat kartesius[3].

Pada gambar 2.3.b terdapat tiga daerah intensitas medan listrik yaitu daerah x  a, x  a, dan 0  x  a.

Pada daerah x  a,

E+ =



a

x ; E- =



12

Pada daerah x  a,

E+ = -



a

x ; E- =



a

x ; Etot = E+ + E- = 0 Pada daerah 0  x  a,

E+ =



a

x ; E- =



a

x ; Etot = E+ + E- =



a

x (2.12)

Pada persamaan 2.12 merupakan salah satu persamaan praktis yang cukup penting, karena mempresentasikan intensitas medan listrik di antara kedua pelat sejajar di dalam sebuah kapasitor berinti udara; dengan syarat bahwa dimensi linier yakni panjang maupun lebar sisi-sisi kedua pelat jauh lebih besar dibandingkan dengan jarak pemisahnya, dan bahwa titik yang dibicarakan tidak berada di daerah pinggiran dekat sisi-sisi pelat. Intensitas medan listrik ada bukan bernilai nol di luar kapasitor, namun secara ideal diasumsikan begitu kecil hingga dapat diabaikan.

2.1.4 Gambaran Garis-Garis Medan Listrik

Bentuk-bentuk distribusi yang sebenarnya jauh lebih kompleks dan sulit diinterpretasikan. Akan tetapi, dari persamaan-persamaan intensitas medan listrik di atas didapatkan cara untuk menggambarkan sebuah medan listrik. Gambar 2.4.a memperlihatkan tampilan sebuah muatan garis dari arah melintang dan terlihat gambaran sederhana tentang medan listrik yang dihasilkan muatan tersebut (garis-garis pendek di sekitarnya) dengan panjang sebanding dengan magnitudo E dan panah yang menunjukkan arah E. Namun gambar ini belum memperlihatkan simetri terhadap titik asalnya. Pada gambar 2.4.b memperlihatkan bahwa garis-garis tersebut tampak pada posisi yang simetris. Namun garis-garis terpanjang yang mempresentasikan intensitas

13

medan listrik terkuat harus digambarkan di daerah yang sempit dan tepadat di dekat muatan. Hal ini akan menjadi masalah jika memperhatikan gambar 2.4.c dengan memperlihatkan garis-garis dengan panjang yang sama namun berbeda ketebalan untuk mempresentasikan magnitudonya. Beberapa menggambarkan garis-garis yang lebih pendek untuk mangnitudo yang lebih kuat (cenderung mengarah pada kesalahan/kekeliruan) atau menggunakan warna-warna yang berbeda untuk mempresentasikan perbedaan intensitas medan listrik (cenderung sulit). Untuk mengatasi masalah itu yang diperlihatkan hanya arah dari medan listrik E dengan menggambarkan garis-garis kontinu yang keluar dari muatan, dan yang di setiap titik bersifat tangensial (tegak lurus) terhadap arah E seperti pada gambar 2.4.d. Posisi garis yang simetris terhadap sudut pada titik asal, panah di ujung-ujungnya mengindikasikan arah E pada tiap titik sepanjang garis, dan kerapatan garis sebanding dengan intensitas medan listrik.

14

Gambar 2.4 (a). Sebuah gambaran garis medan listrik yang buruk. (b) dan (c).Gambaran garis medan listrik yang cukup baik. (d). Gambaran garis medan listrik yang biasa.

Garis-garis ini biasanya disebut sebagai garis-garis medan listrik, biasa juga disebut dengan nama lain seperti garis-garis fluks, garis-garis arah, garis-garis arus, dan garis-garis gaya. Untuk lebih seragam, garis-garis ini disebut sebagai garis-garis medan listrik [2].

Menurut Michael Faraday bahwa garis medan listrik dalam suatu medium

listrik adalah garis khayal medan listrik ditarik sedemikian rupa sehingga

arahnya pada tiap titik (arah dari garis singgungya) sama pada arah medan

15

titik ke titik, maka garis-garis medan listrik umumnya berbentuk garis lengkung. Dalam suatu medan listrik yang seragam (uniform), garis-garis

medan listrik akan sejajar sedangkan dalam medan listrik yang tidak seragam, garis-garis medan listrik tidak sejajar.

Michael Faraday memberikan arti fisis bahwa adanya gejala tarik-menarik atau tolak menolak antara benda-benda bermuatan disebabkan oleh garis-garis medan listrik itu dalam keadaan bertegangan. Garis gaya dalam medan elektrostatis merupakan suatu garis kontinu yang berasal dari muatan posisif dan berakhir pada muatan negatif. Sebenarnya garis-garis medan listrik ini tidak ada, tetapi dibayangan ada untuk mempermudah mengerti persoalan medan listik. Pada gambar 2.5.a memperlihatkan bahwa garis-garis medan listrik berasal dari muatan positif dan berakhir pada muatan negatif dan memiliki jumlah garis-garis medan listrik yang sama dikarenakan masing-masing memiliki rapat muatan q yang sama. Gambar 2.5.b memperlihatkan bahwa jumlah dari garis-garis medan listrik mempresentasikan intensitas medan listrik. Rapat muatan pada +2q lebih rapat dibandingkan rapat muatan –q. Ini menunjukkan bahwa intensitas medan listik di muatan +2q lebih besar dibandingkan dengan intensitas medan listrik di muatan –q, dan dipresentasikan dengan jumlah garis-garis medan listrik yang lebih banyak pada muatan +2q daripada muatan –q. Gambar 2.5.c memperlihatkan bahwa muatan yang sama tandanya, dalam gambar sama-sama bermuatan +q. Garis-garis medan listriknya akan saling tolak menolak dan jumlah garis-garis medan listriknya akan sama karena kedua muatan memiliki rapat muatan q yang sama [4].

16

Gambar 2.5 (a). Gambaran garis-garis medan listrik dengan tanda dan besar muatan yang sama.

(b). Gambaran garis-garis medan listrik dengan tanda dan besar muatan yang berbeda.

(c). Gambaran garis-garis medan listrik dengan tanda muatan yang berbeda dan besar yang bebeda [5].

2.1.5 Gambaran Garis-Garis Medan Listrik Pada Perisai

Dalam Hukum Coulomb, muatan-muatan yang dipelajari berada dalam ruang hampa/vakum. Namun akan berbeda, jika di antara kedua muatan terdapat bahan penghalang. Bahan penghalang ini bemacam-macam jenisnya seperti bahan isolator, bahan konduktor, dan bahan lainnya. Dalam bab ini akan diilustrasikan sebuah bahan konduktor di antara kedua muatan. Kedua muatan memiliki tanda yang berbeda dan besar yang sama. Bahan konduktor ini akan disebut sebagai perisai (shielding) dari intensitas medan listrik. Pada

17

Gambar 2.6b memperlihatkan sebuah perisai yang diletakkan di antara kedua muatan, dimana diletakkan di daerah garis-garis medan listrik E2 pada kedua

muatan. Dengan melihat ilustrasi gambar 2.6b, maka keberadaan perisai akan mengurangi jumlah garis-garis medan listrik E2 yang sampai ke muatan

negatif. Sehinga jumlah garis-garis medan listrik yang sampai ke muatan negatif menjadi sebesar E3, dimana terlihat bahwa jumlah garis-garis medan

listrik E2 lebih banyak dibandingkan jumlah garis-garis medan listrik E3.

Gambar 2.6c memperlihatkan kasus yang hampir sama dengan gambar 2.6b.Yang membedakan adalah pada gambar 2.6c, salah satu ujung perisai ditanahkan (grounding). Dengan pentanahan ini terlihat bahwa jumlah

garis-garis medan E5 yang sampai ke ujung muatan negatif semuanya dari

garis-garis medan listrik yang tidak melalui perisai (dari ujung tepi atas dan bawah perisai). Sehingga jumlah garis-garis medan listrik E5 lebih sedikit

18

(a)

+ _

p

e

ri

sa

i

E2 E3

(b)

+ _

p

e

ri

sa

i

E4

E5

(c)

+

19

Gambar 2.6 (a). Gambaran garis-garis medan listrik diantara dua muatan yang besarnya sama namun tandanya berbeda.

(b). Gambaran garis-garis medan listrik yang diantara dua muatan diletakkan sebuah perisai.

(c). Gambaran garis-garis medan listrik yang diantara dua muatan diletakkan sebuah perisai, salah satu ujung perisai ditanahkan.

2.2 KESESUAIAN ELEKTROMAGNETIK DAN PERISAI 2.2.1 Gangguan Elektromagnetik

Gangguan elektromagnetik adalah sinyal pancaran yang tidak dinginkan dari energi konduksi atau energi radiasi sebagai medan elektromagnetik. Pancaran konduksi ini berupa tegangan dan arus. Sedangkan pancaran radiasi terdiri dari medan magnet atau medan listrik. Interaksi medan listrik antara dua rangkaian terbentuk dalam gandengan kapasitif. Jika dua rangkaian digandeng oleh medan listrik, maka gandengan listrik tersebut dapat digantikan dengan kapasitor. Rangkaiannya dapat dilihat pada Gambar 2.7.

20

V Z

Medan Listrik E

C

V Z

(a) (b)

Gambar 2.7 (a). Rangkaian Fisik Gandengan Kapasitif (b). Rangkaian Ekivalen Gandengan Kapasitif

Interaksi medan magnet antara dua rangkaian terjadi dalam gandengan induktif. Medan magnet yang terkurung dalam dua konduktor dapat digantikan dengan induktansi bersama. Suatu konduktor yang dialiri arus listrik dapat menghasilkan medan magnet yang mempengaruhi konduktor sekitarnya. Bentuk fisik dan rangkaian ekivalennya bisa dilihat pada Gambar 2.8 [6].

21

M12

V = jωM12.I

1 2

(b)

Gambar 2.8 (a). Rangkaian Fisik Gandengan Induktif (b). Rangkaian Ekivalen Gandengan Induktif

Lingkungan elektromagnetik yaitu komposisi dari energi radiasi dan energi konduksi yang dihasilkan oleh suatu produk listrik, elektronik dan elektromekanik. Dapat berupa distribusi daya dan distribusi waktu dengan jangkauan variasi frekuensi dari level pancaran elektromagnetik radiasi atau konduksi. Lingkungan elektromagnetik ini dapat berupa gangguan elektromagnetik, radiasi elektromagnetik dari material yang mudah meledak dan fenomena alam yang diakibatkan oleh petir. Lingkungan elektromagnetik

22

dapat dipandang dalam segi kuat medan listrik (V/m), pemancaran (irradiance)

cahaya (Watt/m) dan kepadatan energi (Joule/m) [7].

2.2.2 Kesesuaian Elektromagnetik (Electromagnetic Compatibility/EMC)

Kesesuaian elektromagnetik adalah kemampuan suatu peralatan atau sistem untuk beroperasi secara normal di lingkungan elektromagnetik tanpa terpengaruh maupun menghasilkan interferensi terhadap lingkungan .

Menurut International Electrotechnical Commission (IEC) emisi

elektromagnetik adalah suatu peristiwa pemancaran energi elektromagnetik yang berasal dari sumber gangguan. Kesesuaian elektromagnetik berhubungan dengan pembangkit, transmisi dan penerimaan energi elektromagnetik. Ada 3 aspek masalah kesesuaian elektromagnetik, yaitu sumber (emisi), gandengan

(transfer), dan penerima (receiver). Aspek tersebut dapat dilihat pada Gambar

2.9.

Sumber (emisi)

Gandengan (transfer)

Penerima (receiver)

Gambar 2.9 Aspek Dasar Kesesuaian Elektromagnetik

Emisi sumber dapat menghasilkan noise atau interferensi. Interferensi terjadi apabila energi yang diterima penerima menyebabkan penerima bekerja dengan tidak semestinya. Transfer energi elektromagnetik dapat dikategorikan dalam 4 subsistem, yaitu radiasi emisi, radiasi suseptibilitas, konduksi emisi

23

dan konduksi suseptibilitas. Subsistem tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.10 [8].

Gambar 2.10 Subsistem Dasar Kesesuaian Elektromagnetik a. Radiasi Emisi

b. Radiasi Suseptibilitas c. Konduksi Emisi

24

Setiap sistem elektronik bisanya terdiri dari satu atau lebih subsistem yang berhubungan satu dengan yang lain melalui kabel. Untuk penyediaan daya subsistem biasanya digunakan sumber tegangan AC atau DC. Kabel juga digunakan untuk interkoneksi subsistem sehingga fungsi sinyal dapat melewati perantara subsistem tersebut. Semua kabel-kabel tersebut memiliki potensi untuk menaikkan emisi energi elektromagnetik.

Sinyal interferensi dapat juga dengan cepat melewati subsistem melalui konduksi langsung pada kabel. Jika subsistem ditutup dengan suatu penutup (enclose) metal, arus akan menginduksi penutup melalui sinyal internal atau

sinyal eksternal. Sinyal induksi dapat meradiasi lingkungan luar atau dalam penutup metal.

Emisi elektromagnetik dapat terjadi dari sumber tegangan, penutup metal, kabel penghubung subsistem atau dari komponen elektronik di dalam penutup nonmetal, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.10a. Panjang kabel juga efisien untuk menaikkan radiasi emisi dari satu sistem ke sistem yang lain yang berdekatan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.10b. Sinyal eksternal akan menginduksi kabel sehingga sinyal induksi tersebut akan ditransfer ke komponen internal subsistem, hal itu akan menimbulkan interferensi pada rangkaian.

Suseptibilitas adalah kemampuan suatu peralatan atau perangkat elektronik

untuk menanggapi energi elektromagnetik yang tidak dinginkan. Emisi dan suseptibilitas energi elektromagnetik terjadi tidak hanya berupa gelombang elektromagnetik melalui udara, tetapi juga secara konduksi langsung pada konduktor metal seperti Gambar 2.10c dan Gambar 2.10d.

25 2.2.3 Interferensi Elektromagnetik (Electromagnetic Interference/EMI)

Interferensi elektromagnetik adalah penurunan kemampuan kerja piranti, peralatan atau sistem karena gangguan elektromagnetik. Gangguan elektromagnetik ini dapat mengganggu, menghalangi, ataupun membatasi, dan menurunkan kinerja yang efektif dari peralatan [6]. Contohnya ketika kita menonton televisi dan pada saat itu ada sms yang masuk ataupun ada panggilan pada hp, maka sinyal dari hp itu akan menghalangi ataupun mengganggu sinyal dari televisi sehingga bisa melihat siaran televisi itu kacau/terganggu untuk beberapa saat. Gambar 2.11 menunjukkan interferensi pada sebuah alat dimana sumber interferensinya berasal dari berbagai sumber gangguan.

Gambar 2.11 Interferensi Satu Alat Dengan Gangguan Dari Beberapa Sumber.

Sedangkan Gambar 2.12 menunjukkan interferensi beberapa alat, dimana sumber interferensinya berasal dari sebuah alat.

26

Gambar 2.12 Interferensi Pada Beberapa Peralatan Dari Satu Gangguan Noise [9].

Sumber interferensi dibedakan menjadi 2, yaitu :

1. Sumber interferensi alami, yaitu sumber yang tergabung dalam fenomena alami. Sumber itu meliputi :

 Sumber interferensi natural terrestrial, yaitu fenomena pengisian atau pelepasan atmosfer seperti kilat, dan lainnya.

 Sumber interferensi natural extraterrestrial, yaitu sumber gangguan yang meliputi radiasi dari sumber matahari, dan lainnya.

2. Sumber interferensi buatan manusia yaitu sumber-sumber yang tergabung dalam peralatan-peralatan buatan manusia seperti jaringan transmisi listrik, telekomunikasi, sistem penerangan dan lainnya. Sumber interferensi buatan manusia dapat dibagi atas :

27  Interferensi broad band ,yaitu sinyal elektromagnetik konduksi atau radiasi dimana jangkauan frekuensinya lebih besar dari bandwidth penerima.

 Interferensi narrow band yaitu sinyal konduksi atau sinyal radiasi dimana jangkauan frekuensinya lebih sempit dari bandwidth penerima. Penerima interferensi elektromagnetik disebut juga dengan korban interferensi. Korban interferensi ini dapat dibedakan atas :

1. Korban interferensi alami, yaitu meliputi manusia, hewan dan tumbuhan. 2. Korban interferensi buatan manusia yang terbagi atas beberapa bagian,

yaitu :

 Peralatan penerima komunikasi elektronik (navigasi, radar, pemancar).

 Amplifier (video, audio).

 Peralatan industri dan peralatan konsumen (radio, televisi, dan lainnya).

2.2.4 Perisaian (shielding)

Perisaian adalah teknik yang digunakan untuk mengurangi ataupun mencegah terjadinya gandengan radiasi elektromagnetik yang tidak diinginkan yang berasal dari lingkungan luar menuju ke peralatan elektronik, dan juga untuk mengurangi pancaran radiasi elektromagnetik yang berasal dari peralatan elektronik tersebut ke lingkungan luar. Spesifikasi perisaian adalah sebagai berikut [7]:

 Perisaian pelepasan muatan listrik (electrostatic discharge/esd) adalah proses pembatasan aliran arus listrik yang berlebihan pada saat pengisian muatan listrik. Tipe material untuk perisai ESD adalah semikonduktor.

28  Perisaian interferensi elektromagnetik adalah proses mencegah induksi radiasi elektromagnetik terhadap peralatan yang ingin dilindungi. Hal ini dapat dilakukan dengan memisahkan peralatan dari sumber noise dengan bahan penghalang.

 Perisaian interferensi frekuensi radio adalah proses mencegah radiasi elektromagnetik frekuensi radio dari satu rangkaian ke rangkaian lainnya sehingga tidak terjadi interferensi.

Perisai interferensi elektromagnetik dan frekuensi radio biasa terbuat dari karet, metal, plastik, dan campuran material lainnya. Bentuk perisaian yang dilakukan adalah:

 Perisaian kabel, digunakan untuk melindungi interferensi elektromagnetik yang keluar dan masuk kabel.

 Perisai gasket, bahan yang mempertahankan perisai efektifitas pada di dalam penutup (enclosure) elektronik. Gasket terbuat dari berbagai bahan

seperti busa, kawat mesh, dll.

 Perisai ruangan, ruangan yang terbuat bebas dari interferensi dengan menerapkan perisai ke lantai, dinding, langit-langit dan dengan menekan interferensi yang masuk melalui saluran listrik.

 Perisai listrik, suatu proses mencegah radiasi dari kopling masuk atau keluar dari daerah yang telah ditentukan. Bahan perisaian seperti logam, ataupun campuran konduktif lainnya.

29

Perisaian dapat dilakukan pada konduktor, pada rangkaian elektronik maupun sistem. Ada 2 tujuan perisaian, yaitu [8]:

1. Mencegah emisi suatu sistem atau rangkaian elektronik agar tidak menimbulkan radiasi yang melewati batas sehingga bisa menggangu sistem yang lain, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.13.

Gambar 2.13 Perisaian Untuk Membatasi Emisi Yang Keluar Dari Peralatan.

2. Mencegah radiasi emisi di luar sistem agar tidak menimbulkan interferensi pada sistem yang dilindungi seperti pada Gambar 2.14.

30

Perisai dibuat dengan meletakkan sebuah penghalang mesh didalam alur gelombang antara sumber dan penerim (receptor). Gelombang elektromagnetik

yang berasal dari sumber sebagian akan direfleksikan (dipantulkan) dari perisai yang impedansinya rendah karena impedansi tidak sepadan antara gelombang dengan perisai. Sebagian sisanya akan ditransmisikan menembus perisai setelah sebagian diserap oleh perisai. Inilah yang disebut sebagai keefektifan perisaian (perisaian efektif). Sehingga total dari perisaian efektif ini adalah penjumlahan dari rugi refleksi, rugi absorbsi, dan rugi-rugi refleksi internal, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.15.

Gambar 2.15 Perisaian Efektif Gelombang Elektromagnetik Pada Perisai Metal [8].

31

Rugi-rugi absorbsi meningkat dengan adanya peningkatan frekuensi dari gelombang elektromagnetik, ketebalan penghalang (perisai), dan permeabilitas penghalang dan konduktivitasnya. Rugi-rugi refleksi akan meningkat jika terjadi peningkatan konduktivitas penghalang, dan penurunan permeabilitas penghalang.

Tabel 2.1 dapat dilihat berbagai jenis dari material perisai dengan konduktivitasnya dan permeabilitasnya. Dimana konduktivitas tembaga = 5,8x107 Mho/m dan permeabilitas udara = 4π x 10-7 Henry/m.

Tabel 2.1 Material Perisai [10].

Material Konduktivitas Dengan Permeabilitas Relative

Acuan Tembaga Dengan Acuan Udara

Mu−metal 0,03 80000

Besi 0,17 1000

Baja 0,10 1

Perak 2,05 1

Tembaga 1,00 1

Emas 0,70 1

Alumenium 0,61 1

Seng 0,29 1

Kuningan 0,26 1

Posfor perunggu 0,18 1

Monel 0,04 1

Gandengan kapasitif antara dua konduktor secara sederhana dapat dilihat pada Gambar 2.16. Dari gambar ini dapat dilihat rangkaian fisik terdiri dari dua konduktor yang dibatasi oleh dielektrik udara dan rangkaian ini membentuk sebuah kopling kapasitif.

32

Konduktor

C1g

C12

R

C2g

Vn 2 1

V1

Gambar 2.16 Gandengan Kapasitif Antara Dua Konduktor.

C1g

C12

C2g R Vi

V1

Gambar 2.17 Rangkaian Ekivalen Gandengan Kapasitif Dua Konduktor.

Keterangan :

C1g : Kapasitansi antara konduktor 1 dengan tanah.

C12 : Kapasitansi antara konduktor 1 dengan konduktor 2.

C2g : Kapasitansi antara Konduktor 2 dengan tanah.

R : Resistansi rangkaian yang terhubung dengan konduktor 2 ( beban yang terpasang).

V1 : Sumber Interferensi.

33

Dari gambar rangkaian 2.17 diperoleh : Xc12 =

; Xc1g = ; Xc2g =

Maka :

R // C2g =

=

=

=

Maka :

Vi =

.V1

=

.V1

=

.V1

=

.V1

=

.V1 (2.13)

Atau

Vi =

. V1 (2.14)

Sedangkan ketika diletakkan perisai antara konduktor 1 dan konduktor 2, maka kapasitansinya dapat dilihat pada Gambar 2.18.

34

C1s

1 shielding 2

C1g Csg

C2s

C2g

V1

R

Gambar 2.18 Gandengan Kapasitif Antara Dua Konduktor Yang Diberi Perisai.

V1

C1g

C1s

Csg _C

2g R

C2s

Va

Vi

Gambar 2.19 Rangkaian Ekivalen Antara Dua Konduktor Yang Diberi Perisai.

Keterangan :

C1g : Kapasitansi antara konduktor 1 dengan tanah.

C1s : Kapasitansi antara konduktor 1 dengan perisai.

Csg : Kapasitansi antara perisai dengan tanah.

C2s : Kapasitansi antara konduktor 2 dengan perisai.

35

R : Resistansi rangkaian yang terhubung dengan konduktor 2 (beban yang terpasang).

V1 : Sumber Interferensi.

Vi : Tegangan noise yang dihasilkan dari V1.

Maka tegangan noisenya dapat dihitung sebagai berikut : X1g =

; X1s = ; Xsg = ; X2s =

X2g =

R // C2g =

Va =

. V1

Vi =

. Va

= .

. V1

Vi = .

36

Vi =

.

.V1

Vi =

.V1 (2.15)

Sedangkan untuk gandengan induktif dapat dilihat pada Gambar 2.20.

1 2

V1

I1

M12

R

R

Gambar 2.20 Gandengan Induktif Antara Dua Buah Konduktor [6].

Dari Gambar 2.20 didapat bahwa ketika arus I1 mengalir melalui

konduktor 1 maka akan terdapat mutual induktansi antara konduktor 1 dan 2 yaitu M12 sehingga :

Vi = -

M =

37

Sehingga didapat : Vi = - M

(2.16)

Tanda minus hanya menunjukkan arah dari induksi tegangan.

Setelah dipasang perisai maka rangkaian gandengan induktif dapat disederhanakan seperti Gambar 2.21.

V1

M1s

M2s

I1

1

Shielding

2

R

R

R

R

Gambar 2.21 Gandengan Induktif Antara Dua Konduktor Yang Diberi Perisai.

Dari Gambar 2.21 maka didapat :

Vs = - M1s (2.17)

Dan

Vi = - M2s (2.18)

38

Vi = Tegangan noise yang terjadi pada konduktor 2. Vs = Tegangan noise yang terjadi pada perisai.

M1s = Mutual induktansi antara konduktor 1 dengan perisai.

39

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilakukan pada bulan Agustus 2013 di Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi, Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan.

3.2. Bahan Pengujian

Kawat galvanis secukupnya.

Kawat galvanis ini digunakan sebagai bahan pembuatan perisai (shielding) mesh.

3.3. Alat Penelitian dan Spesifikasinya

Peralatan-peralatan yang digunakan untuk melakukan pengujian meliputi :

 1 unit trafo uji

Spesifikasi: 200/100.000 Volt; 50 Hz; 10 kVA.

 1 unit autotrafo

Spesifikasi: 220/0-200 Volt; 10 kVA.

 Tegangan rendah bolak balik 220 VF-N frekuensi 50 Hz,  Kayu.

 Paku.

 Perisai Mesh (kawat galvanis yang dirakit pada kayu)

 Kawat galvanis.

 Kabel tegangan rendah (kabel NYA).

 2 unit tahanan pembagi tegangan Spesifikasi :1 kΩ, dan 10 kΩ

 1 unit barometer/humiditymeter/thermometer digital

Spesifikasi : merek Lutron PHB 318 ; range tekanan 7,5-825,0 mmHg; range kelembaban 10-110 %RH ; range suhu 0-50 °C.

40

Spesifikasi : merek Excel DT9205A ; 0,2-750 VAC ; 0,2-1000 VDC ; 0,02-20 AAC ; 0,002-20 ADC.

3.3.1 Kawat Galvanis

Jenis kawat yang digunakan adalah kawat galvanis berukuran diameter sebesar 0,08 cm. Kawat ini yang digunakan sebagai bahan perisai mesh. Gambar 3.1 memperlihatkan kawat galvanis tersebut.

Gambar 3.1 Kawat Galvanis

3.3.2 Perisai Mesh

Pengertian mesh yang dimaksudkan adalah perisai yang berbentuk kotak-kotak dalam ukuran inch2.Gambar 3.2 memperlihatkan mesh dan ukuran yang dirancang.

41

Perisai mesh dirancang dengan berbahan kawat galvanis, dibentuk dalam kayu berbentuk persegi dengan ukuran 24 inch2 yang dirancang menjadi empat buah perisai mesh.

Gambar 3.3 memperlihatkan masing-masing mesh, dimana nomor 1 adalah mesh 16 (1 inch2 = 16 kotak); nomor 2 adalah mesh 9 (1 inch2 = 9 kotak); nomor 3 adalah mesh 4 (1 inch2 = 4 kotak); dan nomor 4 adalah mesh 1 (1 inch2 = 1 kotak ).

Gambar 3.3 Perisai Mesh

3.3.3 Tahanan pembagi tegangan

Tahanan pembagi tegangan ini berguna untuk pembacaan induksi tegangan pada voltmeter. Gambar 3.4 memperlihatkan tahanan pembagi tegangan ini, R1 adalah tahanan pada sisi tegangan tingginya, dan R1 adalah

tahanan pada sisi tegangan rendahnya.Besar R1 dan R2 adalah 10 kΩ dan 1 kΩ,

sehingga perbandingan R1 dan R2 adalah 10 : 1. Dalam hal ini, yang

dihubungkan ke voltmeter adalah R2, sehingga pada saat induksi tegangan

terbaca di voltmeter 1 Volt, maka di sisi tegangan tinggi ( induksi tegangan pada kabel tegangan rendah ) adalah 11 Volt.

42 Gambar 3.4 Tahanan Pembagi Tegangan.

3.4. Variasi Pengujian

Variasi pengujian terbagi menjadi tiga bagian. Parameter-parameter yang divariasikan adalah seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.5. Pada gambar 3.5 nomor 1 adalah kabel tegangan rendah (kabel NYA), nomor 2 adalah perisai mesh, nomor 3 adalah kawat tegangan tinggi (kawat BC), S1 adalah jarak antara

kawat BC dengan perisai mesh, dan S2 adalah jarak antara perisai mesh dan kabel

NYA.Variasi pengujiannya sebagai berikut :

1. Dengan jarak S1dan S2 yang tetap, tegangan tinggi yang dibangkitkan

variabel, dan perisai mesh yang diujikan sesuai dengan ukuran mesh yang sudah dirancang.

2. Dengan jarak S2 yang tetap, jarak S1 yang variabel, tegangan tinggi yang

dibangkitkan tetap, dan perisai mesh diujikan sesuai dengan ukuran mesh yang sudah dirancang.

3. Dengan jarak S1 yang tetap, jarak S2 yang variabel, tegangan tinggi yang

dibangkitkan tetap, dan perisai mesh diujikan sesuai dengan ukuran mesh yang sudah dirancang.

43 Gambar 3.5 Variasi Pengujian.

3.5. Prosedur Percobaan

3.5.1. Pengujian Induksi Tegangan dengan Jarak S1 danS2 yang Tetap,

Tegangan Tinggi yang Dibangkitkan Variabel, dan Perisai Mesh Yang Diujikan Sesuai Dengan Ukuran Mesh yang Sudah Dirancang.

Prosedur yang dilakukan adalah sebagai berikut : 1. Mempersiapkan alat dan bahan.

2. Pastikan sistem dalam keadaan mati (off ).

3. Membuat rangkaian percobaan seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.5 di bawah ini.

4. Mengatur jarak S1 dan S2 masing-masing 20 cm terhadap perisai

mesh (mesh 1).

5. Mengatur jarak sela bola sebesar 3,5 cm. 6. Menghidupkan sistem (on).

7. Membangkitkan tegangan tinggi secara bertahap yaitu 35 kV, 45 kV, 55 kV, 65 kV, dan 75 kV.

44

8. Mencatat tegangan yang terbaca pada voltmeter pada saat tegangan tinggi 35 kV, 45 kV, 55 kV, 65 kV, dan 75 kV.

9. Matikan sistem (off ).

10.Ulangi prosedur nomor 4 sampai nomor 9 dengan perisai mesh yang berbeda (mesh 4, mesh 9, dan mesh 16).

11.Dengan posisi yang sama, lakukan kembali prosedur nomor 4 sampai nomor 9 dengan salah satu ujung masing-masing perisai mesh ditanahkan.

12.Ulangi prosedur nomor 4, dengan masing-masing jarak S1 dan S2

adalah 30 cm, 40, dan 50 cm

13.Ulangi prosedur prosedur nomor 5 sampai prosedur nomor 10. 14.Ulangi prosedur nomor 11.

15.Pastikan sistem dalam keadaan mati (off ) kembali.

3.5.2. Pengujian Induksi Tegangan dengan Jarak S2 yang Tetap, Jarak

S1 yang Variabel, Tegangan Tinggi yang Dibangkitkan Tetap, dan

Perisai Mesh Diujikan Sesuai dengan Ukuran Mesh yang Sudah Dirancang.

Prosedur yang dilakukan adalah sebagai berikut : 1. Mempersiapkan alat dan bahan.

2. Pastikan sistem dalam keadaan mati (off ).

3. Membuat rangkaian percobaan seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.5 di bawah ini.

4. Mengatur jarak S2= 20 cm, dan S1= 20 cm terhadap perisai mesh

(mesh 1)

5. Mengatur jarak sela bola sebesar 3,5 cm. 6. Menghidupkan sistem (on ).

7. Membangkitkan tegangan tinggi sebesar 75 kV.

8. Mencatat tegangan yang terbaca pada voltmeter pada saat tegangan tinggi 75 kV.

45

9. Matikan sistem ( off ).

10.Ulangi prosedur nomor 4 sampai nomor 9 dengan perisai mesh yang berbeda (mesh 4, mesh 9, dan mesh 16).

11.Dengan posisi yang sama, lakukan kembali prosedur nomor 4 sampai nomor 9 dengan salah satu ujung masing-masing perisai mesh ditanahkan.

12.Ulangi prosedur nomor 4, dengan jarak S2 = 20 cm, dan

masing-masing jarak S1 adalah 30 cm, 40cm,50 cm,60 cm,70 cm, 80 cm, 90

cm, dan 100 cm.

13.Ulangi prosedur prosedur nomor 5 sampai prosedur nomor 10. 14.Ulangi prosedur nomor 11.

15.Ulangi prosedur nomor 12, dengan masing-masing jarak S2 = 30 cm,

40 cm, dan 50 cm untuk masing-masing jarak S1 = 20 cm, 30 cm,

40cm, 50 cm, 60 cm,70 cm, 80 cm, 90 cm, dan 100 cm. 16.Ulangi prosedur nomor 11.

17.Pastikan sistem dalam keadaan mati (off ) kembali.

3.5.3. Pengujian Induksi Tegangan dengan Jarak S1 yang Tetap, Jarak

S2 yang Variabel, Tegangan Tinggi yang Dibangkitkan Tetap, dan

Perisai Mesh Diujikan Sesuai Dengan Ukuran Mesh yang Sudah Dirancang.

Prosedur yang dilakukan adalah sebagai berikut : 1. Mempersiapkan alat dan bahan.

2. Pastikan sistem dalam keadaan mati (off ).

3. Membuat rangkaian percobaan seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.5 di bawah ini.

4. Mengatur jarak S1= 20 cm, dan S2 = 20 cm terhadap perisai mesh

(mesh 1).

5. Mengatur jarak sela bola sebesar 3,5 cm. 6. Menghidupkan sistem (on).

46

8. Mencatat tegangan yang terbaca pada voltmeter pada saat tegangan tinggi 75 kV.

9. Matikan sistem (off ).

10.Ulangi prosedur nomor 4 sampai nomor 9 dengan perisai mesh yang berbeda (mesh 4, mesh 9, dan mesh 16).

11.Dengan posisi yang sama, lakukan kembali prosedur nomor 4 sampai nomor 9 dengan salah satu ujung masing-masing perisai mesh ditanahkan.

12.Ulangi prosedur nomor 4, dengan jarak S1 = 20 cm, dan

masing-masing jarak S2 adalah 30 cm, 40cm,50 cm,60 cm,70 cm, 80 cm, 90

cm, dan 100 cm.

13.Ulangi prosedur prosedur nomor 5 sampai prosedur nomor 10. 14.Ulangi prosedur nomor 11.

15.Ulangi prosedur nomor 12, dengan masing-masing jarak S1 = 30 cm,

40 cm, dan 50 cm untuk masing-masing jarak S2 = 20 cm, 30 cm,

40cm,50 cm,60 cm,70 cm, 80 cm, 90 cm, dan 100 cm. 16.Ulangi prosedur nomor 11.

17.Pastikan sistem dalam keadaan mati (off ) kembali.

S1 S2 Perisai Mesh AT TU KAWAT BC R1 R2 G

Kabel tegangan rendah

_S2 S 1 V2 Vin

V

V

Keterangan : AT = Autotrafo; TU = Trafo uji; S1 = Saklar utama; S2 = Saklar sekunder; ; Vin = Tegangan masukan; V = voltmeter ; V2 =

voltmeter untuk tegangan pada R2; R1 dan R2 ; tahanan pembagi

tegangan.

47 3.6. Flowchart Penelitian

Mulai

Merancang Perisai Mesh

Merancang Susunan tahanan pembagi tegangan pada kabel

tegangan rendah

Merancang ukuran kawat BC pada sisi tegangan tinggi

Berhasil

Ya

Tidak

Lakukan Pengujian

Pengukuran tegangan induksi pada kabel

tegangan rendah

Sebelum dibuat mesh

Setelah dibuat mesh dengan ukuran mesh 1, mesh 4, mesh 9, dan mesh 16

Pada saat variasi pengujian 1

Pada saat variasi pengujian 2

Pada saat variasi pengujian 3

Analisis

48

BAB IV

HASIL PENELITIAN

4.1 Data Hasil Pengukuran

4.1.1 Jarak S1danS2 yang tetap, tegangan tinggi (Vt) yang dibangkitkan

variabel.

P = 757,6 mmHg ; T = 27,8 C

a. Tabel 4.1 untuk jarak S1 = S2 = 20 cm , S1 + S2 = 40 cm

No Vt

(kV)

Tegangan induksi (Vi ) Pada Mesh (V)

Tanpa Mesh

Mesh 1 Mesh 4 Mesh 9 Mesh 16

Tanpa ditanahk an Ditanah kan Tanpa ditanahk an Ditanah kan Tanpa ditanahk an Ditana hkan Tanpa ditana hkan Ditana hkan

1 35 1122 374 330 341 330 330 308 319 297

2 45 1397 495 429 451 429 451 429 429 396

3 55 1694 616 539 572 539 528 517 528 506

4 65 2057 748 649 704 616 649 506 572 495

5 75 2508 902 759 847 737 836 715 803 693

b. Tabel 4.2 untuk jarak S1 = S2 = 30 cm , S1 + S2 = 60 cm

No Vt

(kV)

Tegangan induksi (Vi) Pada Mesh (V)

Tanpa Mesh

Mesh 1 Mesh 4 Mesh 9 Mesh 16

Tanpa ditanahk an Ditanah kan Tanpa ditanahk an Ditanah kan Tanpa ditanahk an Ditana hkan Tanpa ditana hkan Ditana hkan

1 35 1023 352 319 341 297 253 242 253 198

2 45 1331 462 429 451 396 341 308 330 253

3 55 1606 594 539 550 495 418 385 407 264

4 65 1848 737 638 671 594 506 462 495 396

49

c. Tabel 4.3 untuk jarak S1 = S2 = 40 cm , S1 + S2 = 80 cm

No Vt

(kV)

Tegangan induksi (Vi ) Pada Mesh (V)

Tanpa Mesh

Mesh 1 Mesh 4 Mesh 9 Mesh 16

Tanpa ditanahk an Ditanah kan Tanpa ditanahk an Ditanah kan Tanpa ditanahk an Ditana hkan Tanpa ditana hkan Ditana hkan

1 35 638 231 220 220 209 209 187 198 176

2 45 836 319 297 297 275 286 264 275 253

3 55 1023 396 385 374 352 363 341 363 341

4 65 1188 495 462 451 429 440 418 429 407

5 75 1386 572 517 528 528 528 506 528 484

d. Tabel 4.4 untuk jarak S1 = S2 = 50 cm , S1 + S2 = 100 cm

No Vt

(kV)

Tegangan induksi (Vi) Pada Mesh (V)

Tanpa Mesh

Mesh 1 Mesh 4 Mesh 9 Mesh 16

Tanpa ditanahk an Ditanah kan Tanpa ditanahk an Ditanah kan Tanpa ditanahk an Ditana hkan Tanpa ditana hkan Ditana hkan

1 35 363 132 121 121 110 121 110 99 88

2 45 594 220 154 165 154 143 132 143 110

3 55 649 231 198 209 187 198 187 187 165

4 65 803 286 242 253 231 242 231 231 220

50

4.1.2 Jarak S2 yang tetap, jarak S1 yang variabel, tegangan tinggi

(Vt) yang dibangkitkan tetap.

P = 754,3 mmHg ; T = 27,6 C ; Vt = 75 kV a. Tabel 4.5 untuk jarak S2 = 20 cm

No S1 (cm)

Tegangan induksi (Vi) Pada Mesh (V)

Tanpa Mesh

Mesh 1 Mesh 4 Mesh 9 Mesh 16

Tanpa ditanahk an Ditanahk an Tanpa ditanahk an Ditanahk an Tanpa ditanahk an Ditana hkan Tanpa ditanah kan Ditana hkan 1 20 2508 902 759 847 737 836 715 803 693 2 30 2068 726 660 715 627 704 616 693 605 3 40 1584 561 484 517 473 495 462 440 418 4 50 1232 429 385 385 374 374 352 363 341

5 60 902 352 275 264 253 253 220 242 231

6 70 781 242 231 242 231 220 198 220 198

7 80 693 209 187 198 154 165 143 165 143

8 90 572 176 154 154 143 154 132 143 121

9 100 158,4 143 132 132 121 121 110 121 110

b. Tabel 4.6 untuk jarak S2 = 30 cm

No S1 (cm)

Tegangan induksi (Vi) Pada Mesh (V)

Tanpa Mesh

Mesh 1 Mesh 4 Mesh 9 Mesh 16

Tanpa ditanahka n Ditanahk an Tanpa ditanahka n Ditanahk an Tanpa ditanah kan Ditana hkan Tanpa ditanah kan Ditana hkan

1 20 913 407 374 374 363 352 341 330 264

2 30 693 330 308 319 297 308 286 286 253

3 40 605 275 253 264 253 253 220 231 198

4 50 517 242 231 231 220 220 198 209 165

5 60 462 231 220 220 198 209 187 198 154

6 70 396 198 187 176 143 165 132 154 121

7 80 352 187 165 165 154 154 143 132 110

8 90 264 165 154 154 121 132 110 121 88

51 c. Tabel 4.7 untuk jarak S2 = 40 cm

No S1

(cm)

Tegangan induksi (Vi) Pada Mesh (V)

Tanpa Mesh

Mesh 1 Mesh 4 Mesh 9 Mesh 16

Tanpa ditanahk an Ditanah kan Tanpa ditanahk an Ditanah kan Tanpa ditana hkan Ditana hkan Tanpa ditana hkan Ditana hkan

1 20 682 286 253 264 231 253 231 220 209

2 30 605 209 154 187 143 154 132 143 121

3 40 528 187 165 176 154 165 121 154 110

4 50 418 143 121 143 121 132 99 121 88

5 60 352 132 110 132 99 110 99 99 77

6 70 319 110 88 110 99 99 88 88 77

7 80 264 99 88 88 77 88 77 66 55

8 90 253 88 66 77 66 88 77 55 44

9 100 165 77 55 66 55 77 66 55 44

d. Tabel 4.8 untuk jarak S2 = 50 cm

No S1

(cm)

Tegangan induksi (Vi) Pada Mesh (V)

Tanpa Mesh

Mesh 1 Mesh 4 Mesh 9 Mesh 16

Tanpa ditanahk an Ditanah kan Tanpa ditanahk an Ditanah kan Tanpa ditana hkan Ditana hkan Tanpa ditana hkan Ditana hkan

1 20 506 242 209 198 176 154 143 132 110

2 30 484 209 187 187 176 143 121 121 99

3 40 319 143 132 132 121 121 110 99 88

4 50 286 121 110 110 99 99 88 88 66

5 60 231 88 77 77 66 77 66 77 55

6 70 198 66 66 66 66 66 66 66 44

7 80 165 66 55 55 44 55 55 55 33

8 90 143 55 44 44 44 44 44 44 22

52 4.1.3 Jarak S1 yang tetap, jarak S2 yang variabel, tegangan tinggi yang

dibangkitkan tetap.

P = 754,4 mmHg ; T = 27,3 C ; Vt = 75 kV

a. Tabel 4.9 untuk jarak S1 = 20 cm

No S2 (cm)

Tegangan induksi (Vi) Pada Mesh (V)

Tanpa Mesh

Mesh 1 Mesh 4 Mesh 9 Mesh 16

Tanpa ditanahka n Ditanahk an Tanpa ditanahka n Ditanahk an Tanpa ditanah kan Ditana hkan Tanpa ditanah kan Ditana hkan 1 20 2519 924 803 858 748 847 737 814 704 2 30 2079 737 715 704 616 693 594 583 550 3 40 1628 583 528 561 528 550 495 528 484 4 50 1243 407 385 396 374 385 352 374 341

5 60 924 396 385 352 341 330 308 308 286

6 70 825 253 231 242 231 231 209 220 198

7 80 726 220 198 209 198 187 176 176 154

8 90 616 198 187 187 176 176 165 165 143

9 100 330 187 176 176 165 165 154 154 121

b. Tabel 4.10 untuk jarak S1 = 30 cm

No S2

(cm)

Tegangan induksi (Vi) Pada Mesh (V) Tanpa

Mesh

Mesh 1 Mesh 4 Mesh 9 Mesh 16

Tanpa ditanahka n Ditanahk an Tanpa ditanahka n Ditanahk an Tanpa ditanah kan Ditanah kan Tanpa ditanah kan Ditanah kan 1 20 1045 418 407 440 396 385 330 363 297

2 30 946 418 396 407 374 363 319 341 275

3 40 902 396 385 385 363 330 308 286 253

4 50 715 330 308 319 297 308 286 264 220

5 60 594 297 275 275 264 264 231 220 209

6 70 495 275 264 264 253 242 220 209 187

7 80 462 264 242 253 231 220 198 187 176

8 90 330 176 154 154 132 121 110 99 88

53 c. Tabel 4.11 untuk jarak S1 = 40 cm

No S2 (cm)

Tegangan induksi (Vi) Pada Mesh (V)

Tanpa Mesh

Mesh 1 Mesh 4 Mesh 9 Mesh 16

Tanpa ditanahk an Ditanah kan Tanpa ditanahka n Ditanah kan Tanpa ditana hkan Ditana hkan Tanpa ditana hkan Ditana hkan

1 20 814 352 319 330 308 308 286 297 275

2 30 693 330 297 308 286 297 275 264 253

3 40 682 319 286 297 275 286 264 253 231

4 50 649 297 275 286 264 264 242 242 209

5 60 594 286 264 264 253 242 231 220 198

6 70 539 264 253 242 220 231 209 198 165

7 80 440 253 231 220 209 198 187 176 154

8 90 407 165 143 132 121 121 110 99 88

9 100 286 143 121 110 99 88 77 66 55

d. Tabel 4.12 untuk jarak S1 = 50 cm

No S2

(cm)

Tegangan induksi (Vi) Pada Mesh (V)

Tanpa Mesh

Mesh 1 Mesh 4 Mesh 9 Mesh 16

Tanpa ditanahk an Ditanah kan Tanpa ditanahka n Ditanah kan Tanpa ditana hkan Ditana hkan Tanpa ditana hkan Ditana hkan

1 20 616 297 253 264 231 253 231 220 209

2 30 594 286 264 253 220 220 209 187 176

3 40 517 275 253 231 209 198 187 154 143

4 50 418 264 231 209 198 176 165 132 110

5 60 385 253 220 187 176 154 132 121 99

6 170 363 231 198 165 143 132 121 110 88

7 80 308 209 176 154 132 121 110 99 77

8 90 275 154 132 110 88 88 77 66 55

54 4.2 Analisis Data

Dari hasil percobaan pada tabel 4.1 sampai tabel 4.12 dapat dianalisis bahwa induksi tegangan tanpa perisai mesh jauh lebih besar dibandingkan dengan perisai mesh yang tanpa ditanahkan dan ditanahkan. Hal ini disebabkan karena medan listrik yang ditimbulkan oleh tegangan tinggi, semuanya langung mengenai saluran tegangan rendah tanpa ada penghalang untuk mengurangi besar medan listrik tersebut. Ketika perisai mesh tidak ditanahkan didapatkan bahwa induksi tegangannya lebih besar dibandingkan dengan ditanahkan. Hal ini disebabkan karena muatan-muatan akan berkumpul pada perisai mesh sehingga hal itu masih mengakibatkan timbulnya medan listrik yang lebih besar antara perisai dengan dengan kabel tegangan rendah. Sehingga tegangan induksi yang dihasilkan juga lebih besar. Sedangkan apabila perisai mesh ditanahkan, maka muatan yang berkumpul itu akan sebagian langsung ke tanah sehingga muatan di perisai berkurang sehingga medan listrik semakin kecil dan menyebabkan induksi tegangan yang lebih kecil juga.

Dari data percobaan pada tabel 4.1 menunjukkan bahwa harga mendekati induksi tegangan 300 volt terdapat pada saat mesh 16 ditanahkan pada tegangan tinggi 35 kV. Hal ini menandakan bahwa pada saat jarak S1 = S2 = 20 cm, S1 + S2

= 40 cm, maka tegangan tinggi maksimum yang bisa dibangkitkan dengan ukuran perisai yang ada adalah 35 kV, supaya saluran tegangan rendah tidak terganggu dengan induksi tegangan pada jarak tersebut. Pada tabel 4.2 menunjukkan bahwa harga mendekati induksi tegangan 300 volt terdapat pada mesh 4 ditanahkan pada tegangan tinggi 35 kV. Hal ini menandakan bahwa pada saat jarak S1 = S2= 30

55

dengan ukuran perisai yang ada adalah 35 kV, supaya saluran tegangan rendah tidak terganggu dengan induksi tegangan pada jarak tersebut. Pada tabel 4.3 menunjukkan bahwa harga mendekati induksi tegangan 300 Volt terdapat pada mesh 1 ditanahkan dan mesh 4 tanpa ditanahkan pada tegangan tinggi 45 kV. Hal ini menandakan bahwa pada saat jarak S1 = S2 = 40 cm, S1 + S2 = 80 cm, maka

tegangan tinggi maksimum yang bisa dibangkitkan dengan ukuran perisai mesh yang ada adalah kurang dari 45 kV, supaya saluran tegangan rendah tidak terganggu dengan induksi tegangan pada jarak tersebut. Pada tabel 4.4 menunjukkan bahwa harga mendekati induksi tegangan 300 volt terdapat pada mesh 4 tanpa ditanahkan pada tegangan tinggi 75 kV. Hal ini menandakan bahwa pada saat jarak S1 = S2 = 50 cm, S1 + S2 = 100 cm, maka tegangan tinggi

maksimum yang bisa dibangkitkan dengan ukuran perisai mesh yang ada adalah kurang lebih 75 kV, supaya saluran tegangan rendah tidak terganggu dengan induksi tegangan pada jarak tersebut. Pada tabel 4.5 menunjukkan bahwa harga mendekati induksi tegangan 300 volt terdapat mesh 1 ditanahkan pada jarak S1 =

60 cm. Hal ini menandakan bahwa pada saat jarak S2 = 20 cm, S1 adalah variabel

(20 cm, 30 cm, 40 cm, 50cm ,60 cm, 70 cm, 80 cm, 90 cm, 100 cm), dan tegangan tinggi konstan (75 kV), maka jarak S1 maksimum yang bisa dibuat dengan ukuran

perisai mesh yang ada adalah kurang dari 60 cm, supaya saluran tegangan rendah tidak terganggu dengan induksi tegangan pada jarak tersebut. Pada tabel 4.6 menunjukkan bahwa harga pendekatan induksi tegangan 300 volt terdapat mesh ditanahkan pada jarak S1 = 30 cm. Hal ini menandakan bahwa pada saat jarak S2=

30 cm, S1 adalah variabel (20 cm, 30 cm, 40 cm, 50cm ,60 cm, 70 cm, 80 cm, 90

56

yang bisa dibuat dengan ukuran perisai mesh yang ada adalah 30 cm, supaya saluran tegangan rendah tidak terganggu dengan induksi tegangan pada jarak tersebut. Pada tabel 4.7 menunjukkan bahwa harga mendekati induksi tegangan 300 volt terdapat mesh 1 tanpa ditanahkan pada jarak S1 = 20 cm .Hal ini

menandakan bahwa pada saat jarak S2 = 40 cm, S1 adalah variabel (20 cm, 30 cm,

40 cm, 50cm ,60 cm, 70 cm, 80 cm, 90 cm, 100 cm), dan tegangan tinggi konstan (75 kV), maka jarak S1 maksimum yang bisa dibuat dengan ukuran perisai mesh

yang ada adalah 20 cm, supaya saluran tegangan rendah tidak terganggu dengan induksi tegangan pada jarak tersebut. Pada tabel 4.8 menunjukkan bahwa harga mendekati induksi tegangan 300 volt terdapat pada tanpa mesh pada jarak S1 = 50

cm. Hal ini menandakan bahwa pada saat jarak S2 = 50 cm, S1 adalah variabel (20

cm, 30 cm, 40 cm, 50cm ,60 cm, 70 cm, 80 cm, 90 cm, 100 cm), dan tegangan tinggi konstan (75 kV), maka jarak S1 maksimum yang bisa dibuat dengan tanpa

mesh adalah 50 cm, supaya saluran tegangan rendah tidak terganggu dengan induksi tegangan pada jarak tersebut. Pada tabel 4.9 menunjukkan bahwa harga mendekati induksi tegangan 300 volt terdapat mesh 16 ditanahkan pada jarak S2 =

60 cm.Hal ini menandakan bahwa pada saat jarak S1= 20 cm, S2 adalah variabel

(20 cm, 30 cm, 40 cm, 50cm ,60 cm, 70 cm, 80 cm, 90 cm, 100 cm), dan tegangan tinggi konstan (75 kV), maka jarak S2 maksimum yang bisa dibuat dengan ukuran

perisai mesh yang ada adalah 60 cm, supaya saluran tegangan rendah tidak terganggu dengan induksi tegangan pada jarak tersebut. Pada tabel 4.10 menunjukkan bahwa harga mendekati induksi tegangan 300 Volt terdapat mesh 4 ditanahkan pada jarak S2 = 50 cm dan mesh 16 ditanahkan pada jarak S2 = 20

57

cm, 30 cm, 40 cm, 50cm ,60 cm, 70 cm, 80 cm, 90 cm, 100 cm), dan tegangan tinggi konstan (75 kV), maka jarak S2 maksimum yang bisa dibuat dengan ukuran

perisai mesh yang ada adalah 50 cm dan 20 cm, supaya saluran tegangan rendah tidak terganggu dengan induksi tegangan pada jarak tersebut. Pada tabel 4.11 menunjukkan bahwa harga mendekati induksi tegangan 300 Volt terdapat mesh 4 tanpa ditanahkan pada jarak S2 = 30 cm dan mesh 16 tanpa ditanahkan pada jarak

S2 = 20 cm. Hal ini menandakan bahwa pada saat jarak S1 = 50 cm, S2 adalah

variabel (20 cm, 30 cm, 40 cm, 50cm ,60 cm, 70 cm, 80 cm, 90 cm, 100 cm), dan tegangan tinggi konstan (75 kV), maka jarak S2 maksimum yang bisa dibuat

dengan ukuran perisai mesh yang ada adalah 20 cm dan 30 cm, supaya saluran tegangan rendah tidak terganggu dengan induksi tegangan pada jarak tersebut. Pada tabel 4.12 menunjukkan bahwa harga mendekati induksi tegangan 300 volt terdapat mesh 1 tanpa ditanahkan pada jarak S2 = 20 cm. Hal ini menandakan

bahwa pada saat jarak S1= 50 cm, S2 adalah variabel (20 cm, 30 cm, 40 cm, 50cm

,60 cm, 70 cm, 80 cm, 90 cm, 100 cm), dan tegangan tinggi konstan (75 kV), maka jarak S2 maksimum yang bisa dibuat dengan ukuran perisai mesh yang ada

adalah kurang dari 20 cm, supaya saluran tegangan rendah tidak terganggu dengan induksi tegangan pada jarak tersebut.

Dari data percobaan pada tabel 4.5 sampai tabel 4.8 dengan tabel 4.9 sampai tabel 4.12 dapat dianalisis bahwa induksi tegangan pada tabel 4.5 lebih kecil dibandingkan dengan induksi tegangan pada tabel 4.9, induksi tegangan pada tabel 4.6 lebih kecil dibandingkan dengan induksi tegangan pada tabel 4.10, induksi tegangan pada tabel 4.7 lebih kecil dibandingkan dengan induksi tegangan pada tabel 4.11, dan induksi tegangan pada tabel 4.8 lebih kecil dibandingkan

58

dengan induksi tegangan pada tabel 4.12. Hal ini disebabkan oleh sumber medan listrik.Pada tabel 4.5 sampai tabel 4.8, jarak S1 (jarak perisai mesh terhadap

sumber medan listrik) yang dijauhkan, sedangkan jarak S2 (jarak perisai mesh

terhadap saluran tegangan rendah) yang konstan. Dengan demikian induksi tegangannya lebih kecil dibangkan dengan pada tabel 4.9 sampai tabel 4.12, jarak S1 (jarak perisai mesh terhadap sumber medan listrik) yang konstan, sedangkan

jarak S2 (jarak perisai mesh terhadap saluran tegangan rendah) yang dijauhkan.

Dari hasil percobaan pada tabel 4.1 sampai tabel 4.12 dapat dihitung persentasi penurunan induksi tegangan pada saluran tegangan rendah (kabel NYA) seperti ditunjukkan pada persamaan 4.1 berikut :

% Penurunan = x 100 % (4.1)

Dimana :

Vo = induksi tegangan pada saluran tegangan rendah (kabel NYA) tanpa

perisai mesh.

V1 = induksi tegangan pada saluran tegangan rendah (kabel NYA) dengan

perisai mesh tanpa dan ditanahkan pada setiap mesh.

Persentasi dari penurunan induksi tegangan terhadap setiap mesh diperlihatkan dalam setiap grafik pada gambar 4.1 sampai gambar 4.12 di bawah. Pada setiap gambar memperlihatkan bahwa semakin banyak jumlah mesh, maka semakin besar presentasi penurunan induksi tegangan.

59

(4.1a)

(4.1b)

64 66 68 70 72 74 76 78

1 4 9 16

%

Penu

runan

Mesh

ditanahkan

35 kV 45 kV 55 kV 65 kV 75 kV 58

60 62 64 66 68 70 72 74

1 4 9 16

%

Penu

runan

Mesh

tanpa ditanahkan

35 kV 45 kV 55 kV 65 kV 75 kV

60

(4.1c)

Gambar 4.1 Grafik untuk percobaan dengan jarak S1danS2 yang tetap, tegangan

tinggi (Vt) yang dibangkitkan pada kawat BC adalah variabel. Dimana jarak S1 = S2 = 20 cm, S1 + S2 = 40 cm.

a. tanpa ditanahakan. b. ditanahkan.

c. tanpa ditanahkan dan ditanahkan. 56

58 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78

1 4 9 16

%

Penu

runan

Mesh

tanpa ditanahkan dan ditanahkan

35 kV (tanpa ditanahkan) 35 kV (ditanahkan)

45 kV (tanpa ditanahkan) 45 kV (ditanahkan)

55 kV (tanpa ditanahkan) 55 kV (ditanahkan)

65 kV (tanpa ditanahkan) 65 kV (ditanahkan)

75 kV (tanpa ditanahkan) 75 kV (ditanahkan)

61

(4.2a)

0 10 20 30 40 50 60 70 80

1 4 9 16

%

Penu

runan

Mesh

tanpa ditanahkan

35 kV 45 kV 55 kV 65 kV 75 kV

62

(4.2b)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

1 4 9 16

%

Penu

runan

Mesh

ditanahkan

35 kV 45 kV 55 kV 65 kV 75 kV

63

(4.2c)

Gambar 4.2 Grafik untuk percobaan dengan jarak S1danS2 yang tetap, tegangan

tinggi (Vt) yang dibangkitkan pada kawat BC adalah variabel. Dimana jarak S1 = S2 = 30 cm, S1 + S2 = 60 cm.

a. tanpa ditanahakan. b. ditanahkan.

c. tanpa ditanahkan dan ditanahkan.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

1 4 9 16

%

pen

urun

an

Mesh

tanpa ditanahkan dan ditanahkan

35 kV (tanpa ditanahkan) 35 kV (ditanahkan)

45 kV (tanpa ditanahkan) 45 kV (ditanahkan)

55 kV (tanpa ditanahkan) 55 kV (ditanahkan)

65 kV (tanpa ditanahkan) 65 kV (ditanahkan)

75 kV (tanpa ditanahkan) 75 kV (ditanahkan)

91

(4.12b)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

1 4 9 16

%

Penu

runan

Mesh

ditanahkan

S2 = 20 cm S2 = 30 cm S2 = 40 cm S2 = 50 cm S2 = 60 cm S2 = 70 cm S2 = 80 cm S2 = 90 cm S2 = 100 cm

92

(4.12c)

Gambar 4.12 Grafik untuk percobaan dengan jarak S1 yang tetap, jarak S2 yang variabel, tegangan tinggi (Vt) yang dibangkitkan pada kawat BC tetap (75 kV).Dimana jarak S1 = 50 cm.

a. tanpa ditanahakan. b. ditanahkan.

c. tanpa ditanahkan dan ditanahkan.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

1 4 9 16

%

Penu

runan

Mesh

tanpa ditanahkan dan ditanahkan

S2 = 20 cm (tanpa ditanahkan) S2 = 20 cm (ditanahkan) S2 = 30 cm (tanpa ditanahkan) S2 = 30 cm (ditanahkan) S2 = 40 cm (tanpa ditanahkan) S2 = 40 cm (ditanahkan) S2 = 50 cm (tanpa ditanahkan) S2 = 50 cm (ditanahkan) S2 = 60 cm (tanpa ditanahkan) S2 = 60 cm (ditanahkan) S2 = 70 cm (tanpa ditanahkan) S2 = 70 cm (ditanahkan) S2 = 80 cm (tanpa ditanahkan) S2 = 80 cm (ditanahkan) S2 = 90 cm (tanpa ditanahkan) S2 = 90 cm (ditanahkan) S2 = 100 cm (tanpa ditanahkan) S2 = 100 cm (ditanahkan)

93 BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1.3 Kesimpulan

1. Semakin banyak jumlah perisai mesh, maka persentasi penurunan tegangan induksi semakin tinggi.

2. Tegangan induksi yang timbul pada kabel tegangan rendah akan semakin kecil apabila perisai mesh tersebut ditanahkan jika dibandingkan tanpa

ditanahkan.

3. Semakin jauh jarak perisai mesh dari kawat BC, maka tegangan induksinya semakin berkurang.

4. Besar induksi tegangan yang dihasilkan dengan jarak perisai mesh terhadap sumber medan listrik (kawat BC) yang tetap dan jarak perisai

mesh terhadap saluran tegangan rendah (kabel NYA) yang variabel adalah

lebih besar jikalau dibandingkan dengan besar induksi tegangan yang

dihasilkan dengan jarak perisai mesh terhadap sumber medan listrik

(kawat BC) yang variabel dan jarak perisai mesh terhadap saluran

tegangan rendah (kabel NYA) yang tetap.

5. Saluran tegangan rendah aman / tidak terganggu oleh induksi tegangan tinggi adalah sebagai berikut :

a. Dengan jarak S1dan S2 yang tetap, tegangan tinggi (Vt) yang dibangkitkan pada kawat BC adalah variabel.

94

- Tegangan yang maksimal dibangkitkan 35 kV dengan mesh 16

ditanahkan.

 Untuk jarak S1 = S2 = 30 cm, S1 + S2 = 60 cm :

- Tegangan yang maksimal dibangkit 35 kV dengan mesh 4 ditanahkan.

 Untuk jarak S1 = S2 = 40 cm, S1 + S2 = 80 cm :

- Tegangan maksimum kurang dari 45 kV dengan mesh 1 ditanahkan dan mesh 4 tanpa ditanahkan.

 Untuk jarak S1 = S2 = 50 cm, S1 + S2 = 100 cm :

- Tegangan maksimum 75 kV dengan mesh 4 tanpa

ditanahkan.

b. Dengan jarak S2 yang tetap, jarak S1 yang variabel, tegangan tinggi (Vt) yang dibangkitkan pada kawat BC tetap.

 Untuk jarak S2 = 20 cm :

- Jarak maksimum S1 adalah 60 cm dengan mesh 1 ditanahkan.

 Untuk jarak S2 = 30 cm :

- Jarak maksimum S1 adalah 30 cm dengan mesh 4 ditanahkan.

 Untuk jarak S2 = 40 cm :

- Jarak maksimum S1 adalah 20 cm dengan mesh 1 tanpa ditanahkan.

 Untuk jarak S2 = 50 cm :

- Jarak maksimum S1 adalah 50 cm dengan tanpa. c. Dengan jarak S1 yang tetap, jarak S2 yang variabel, tegangan tinggi

95  Untuk jarak S1 = 20 cm :

- Jarak maksimum S2 adalah 60 cm dengan mesh 16 ditanahkan.

 Untuk jarak S1 = 30 cm :

- Jarak maksimum S2 adalah 20 cm dengan mesh 16 ditanahkan.

 Untuk jarak S1 = 40 cm :

- Jarak maksimum S1 adalah 40 cm dengan mesh 4 tanpa ditanahkan dan 20 cm dengan mesh 16 tanpa ditanahkan.

 Untuk jarak S1 = 50 cm :

- Jarak maksimum S1 adalah 20 cm dengan mesh 1 tanpa ditanahkan.

5.2 Saran

1. Pengujian ini dapat diteliti lebih lanjut untuk bahan yang berbeda dan jumlah perisai mesh yang lebih banyak.

2. Pengujian ini dapat dilanjutkan dengan tegangan yang lebih tinggi.

3. Pengujian ini dapat diteliti lebih lanjut untuk bahan kawat dan kabel tegangan yang berbeda dan membandingkannya dengan bahan kawat dan

96 DAFTAR PUSTAKA

[1] SNI 04-0225-2000. Ketentuan Tentang Tegangan Pengenal dan Tegangan

Kerja. Standar Nasional Indonesia, 2000.

[2] William H. Hayt, Jr. John A. Buck. 2001. Engineering Electromagnetics.

Sixth Edition, The Mc Graw Companies.

[3] Zoya Popovic, Branko D. Popopic. 2000. Introductory Electromagnetics.

Prentice Hall, Inc. Upper Sadak River, New Jersey 07458.

[4] Hassan, Asnawi, Ir. 1970. Elektromagnetika. Prandja Paramita: Djakarta.

[5] http://oerleebook.files.wordpress.com/2009/10/medan-listrik.pdf.

[6] Ott, Henry W. 1975. Noise Reduction Techniques In Electronic System.

Jakarta: John Wiley & Sons.

[7] Sukesih. 2011. Simulasi Pengukuran Pengaruh Perisaian Konduktor

Terhadap Kesesuaian Elektromagnetik. Tugas Akhir Jurusan Teknik

Elektro. FakultasTeknik USU, Medan.

[8] Paul, Clayton R. 2006. Introduction To Electromagnetic Compability. New

Jersey : John Wiley & Sons.

[9] Sengupta, Dipak L. 2006. Applied Electromagnetics And Electromagnetic

Compability. New Jersey : John Wiley & Sons.

[10] Kodali, V. Prasad. 1996. Engineering Electromagnetic Compatibility

Principles, Measurements, and Technologies. New York : The Institute of

Electrical and Electronics Engineers, Inc.

[11] Ginting, Eykel Boy Suranta. 2012,“pengaruh perisai pelat logam terhadap induksi tegangan surja petir pada instalasi tegangan rendah”, Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik USU, Medan.