1
T
1
r
2
T
2
r
3
r
3
T
A
R
R
B
R
1
T
2
T
3
T
T
L k
r r
A
2
ln
1 2
L k
r r
B
2
ln
2 3
h L
r
3
2 1
T h
2.6. Contoh Perhitungan
Berikut ini akan diberikan contoh perhitungan suhu pada suatu kabel yang dialiri arus listrik.
Misalkan sebuah kawat tembaga tanpa isolasi seperti ditunjukkan pada Gambar 2-12. Diameter kawat adalah 3,57 mm, dan panjangnya 30 cm. Suhu
udara di sekitar kawat tembaga dimisalkan 20
o
C. Kawat tersebut dialiri arus listrik, sehingga pada kawat terjadi rugi–rugi panas yang besarnya 10 W.
Koefisien konveksi dari kawat ke udara adalah C
m W
h
o 2
25
. Suhu kawat tembaga dihitung dengan menggunakan persamaan 2-16.
i
r
i
T
T h,
Gambar 2-12. Kawat tanpa isolasi
Universitas Sumatera Utara
C T
x x
x x
T h
L r
Q T
h L
r T
T Q
o i
i i
i i
9 ,
138 20
25 3
, 10
. 785
, 1
14 ,
3 2
10 2
2 1
3
Misalkan kawat tembaga pada contoh diatas dilapisi dengan bahan karet seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2-13. Tebal isolasi dimisalkan 1 mm.
o
r
T h,
i
T
i
r
Gambar 2-13. Kabel dengan satu lapisan isolasi
Koefisien konduktivitas thermal karet adalah C
m W
k 2
,
. Suhu kawat tembaga dihitung dengan persamaan 2-17.
T L
h r
k r
r Q
T h
r k
r r
T T
L Q
o i
o
i o
i o
i
2 1
ln 1
ln 2
Universitas Sumatera Utara
C T
x x
x T
o i
i
04 ,
108 20
3 ,
14 ,
3 2
25 10
. 785
, 2
1 2
, 785
, 1
785 ,
2 ln
10
3
Misalkan kawat tembaga pada contoh diatas dilapisi dengan dua bahan isolasi yang berbeda yakni karet dan polystyrene dengan tebal masing–masing 1
mm seperti ditunjukkan pada Gambar 2-14.
A B
1
T
1
r
2
T
2
r
3
r
3
T
T h
Gambar 2-14. Kabel dengan dua lapisan isolasi
Koefisien konduktivitas thermal kedua bahan isolasi adalah C
m W
k
o karet
2 ,
;
C m
W k
o e
polystyren
157 ,
. Suhu kawat tembaga
dihitung dengan persamaan 2-18
h r
k r
r k
r r
T T
L Q
B A
3 2
3 1
2 1
1 ln
ln 2
Universitas Sumatera Utara
C T
x x
x T
L h
r k
r r
k r
r Q
T
o i
B A
i
27 ,
98 20
3 ,
14 ,
3 2
25 10
. 785
, 3
1 157
, 785
, 2
785 ,
3 ln
2 ,
785 ,
1 785
, 2
ln 10
2 1
ln ln
3 3
2 3
1 2
Dari contoh kasus di atas dapat disimpulkan bahwa suhu kawat akan semakin rendah jika kawat dilapisi bahan isolasi. Hal ini terjadi karena panas yang
ditimbulkan oleh arus listrik digunakan untuk menaikkan suhu isolasi.
Universitas Sumatera Utara
BAB III BAHAN ISOLASI
3.1. Umum
Bahan isolasi digunakan untuk memisahkan bagian-bagian peralatan listrik yang berbeda tegangan. Hal yang sangat penting diperhatikan pada suatu bahan
isolasi adalah sifat kelistrikannya. Namun demikian sifat mekanis, sifat thermal, dan ketahanan terhadap bahan kimia perlu juga diperhatikan. Dalam bab ini akan
dijelaskan sifat kelistrikan, sifat mekanis, sifat thermal, dan ketahanan terhadap bahan kimia dari bahan isolasi.
3.2. Sifat Kelistrikan
Berikut ini dijelaskan 5 lima hal sifat kelistrikan suatu bahan isolasi yakni: 1.
Kekuatan dielektrik. 2.
Konduktansi. 3.
Rugi-rugi dielektrik. 4.
Tahanan isolasi. 5.
Peluahan parsial partial discharge.
3.2.1. Kekuatan Dielektrik
Suatu dielektrik tidak mempunyai elektron-elektron bebas, melainkan elektron-elektron yang terikat pada inti atom unsur yang membentuk dielektrik
tersebut. Pada Gambar 3-1 ditunjukkan suatu bahan dilektrik yang ditempatkan di antara dua elektroda piring sejajar.
Universitas Sumatera Utara
