a. Resistansi
Nilai resistansi dari masing-masing penghantar sudah ditentukan seperti yang terdapat pada Tabel 4.1 sebelumnya.
b. Induktansi
Nilai induktansi dihitung dengan mengunakaan persamaan induktansi yang telah diberikan pada Bab III.
Induktansi sendiri penghantar kabel instalasi listrik dan kawat pembumian penangkal petir dihitung dengan Persamaan 3.5.
Induktansi sendiri kabel instalasi didapat dengan memasukkan nilai jari-jari kabel instalasi r
a
= 0,89 . 10
-3
m ke Persamaan 3.5 sehingga diperoleh induktansi per satuan panjangnya sebagai berikut :
= 1,34 10
-6
Hm Induktansi sendiri kawat pembumian penangkal petir didapat dengan
memasukkan nilai jari-jari kawat pembumian r
b
= 3,98. 10
-2
m ke Persamaan 3.5 sehingga diperoleh induktansi per satuan panjangnya sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
= 1,04 10
-6
Hm Induktansi bersama kawat pembumian penangkal petir dengan penghantar fasa instalasi
listrik dihitung dengan Persamaan 3.8. Dengan jarak tengah kabel instalasi dengan kawat pembumian d = 0,3657 m ke
Persamaan 3.6 sehingga didapat induktansi per satuan panjang:
= 0,20 10
-6
Hm
c. Kapasistansi
Adapun kapasitansi yang akan dihitung di sini adalah kapasitansi kabel instalasi listrik terhadap bumi, kapasitansi penghantar kawat pembumian penangkal petir
terhadap bumi serta kapasitansi kabel instalasi dengan kawat pembumian penangkal petir.
Universitas Sumatera Utara
1. Kapasitansi Penghantar Fasa Instalasi Listrik Terhadap Bumi Penghantar netral pada instalasi listrik dianggap memiliki potensial yang sama
dengan bumi sehingga yang mengantarai penghantar fasa dengan bumi adalah isolasi kabel instalasi itu sendiri. Jarak antara penghantar fasa adalah dua kali tebal isolasi kabel
instalasi seperti yang terlihat pada Gambar 4.3.
fasa netral
2d
i
isolasi
inti
Gambar 4.3 Kabel Instalasi Listrik Nilai kapasitansinya diperoleh dengan memasukkan nilai permitivitas relatif PVC
= 4,5 permitivitas ruang hampa = 8.85 10
-12
Fm, jarak kabel fasa dengan netral 2d
i
= 1.4 mm dan jari-jari kabel fasa instalsi listrik r
a
= 0.89 mm ke Persamaan 3.9 sehingga kapasitansi persatuan panjang adalah:
= 0,01. 10
-10
Fm
Universitas Sumatera Utara
2. Kapasitansi Kawat Pembumian Penangkal Petir dengan Bumi Potensial tulang kolom sama dengan potensial bumi dengan demikian
dielektrik yang mengantarai bumi dengan kawat pembumian penangkal petir adalah beton dan udara.
Kapasitansi kawat pembumian dapat dihitung dengan menggunakan dengan memasukkan permitivitas relatif beton
= 4,5, permitivitas relatif udara = 1, tebal beton d
2
= 5 cm, tebal udara yang mengantarai kawat pembumian dengan kolom d
u
= 1 cm dan jari-jari kawat pembumian r
b
= 0,398 cm ke dalam persamaan berikut sehingga kapasitansi persatuan panjangnya adalah :
= 0,15 10
-9
Fm 3. Kapasitansi Kawat Pembumian Penangkal Petir dengan Penghantar Fasa Instalasi
Listrik Ada 3 dielektrik yang mengantarai kawat pembumian penangkal petir dengan
kabel instalasi yaitu: udara, beton dan isolasi kabel instalasi. Udara terdapat di antara
Universitas Sumatera Utara
kawat pembumian dengan kolom. Tebal udara yang mengantarai kawat pembumian dengan kolom adalah d
u
= 1 cm. Beton terdapat pada kolom bangunan memiliki tebal d
1
+d
2
= 10 cm dan isolasi PVC terdapat pada kabel instalasi listrik dengan tebal d
i
0,07 cm. Karena PVC memiliki permitivitas yang sama dengan beton maka tebal beton dan PVC digabung menjadi d
1
+d
2
+d
i
10,07 cm dengan permitivitas relatif 4,5. Nilai kapasitansi dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 3.13:
= 0,27. 10
-9
Fm
IV. 4. RANGKAIAN EKIVALEN OBJEK KASUS
Untuk memudahkan penjelasan mengenai rangkaian ekivalen ini semua parameter dinyatakan dalam satuan per satuan panjang dan model rangkaian yang
digunakan adalah model rangkaian T. a. Rangkaian Ekivalen Kabel Instalasi Listrik
Adapun gambar rangkaian ekivalen dari kabel instalasi listirk dapat dilihat pada Gambar 4.3.
Universitas Sumatera Utara
AC 12L
a
+L
ab
12R
a
12L
a
+L
ab
12R
a
C
ao
R
beban
Keterangan R
a
= resistansi kabel instalasi, L
a
= induktansi sendiri kabel instalasi, L
ab
= induktansi bersama, C
a0
= kapasitansi kabel instalasi terhadap bumi, AC = sumber tegangan, R
beban
= beban yang terpasang
. Gambar 4.4 Rangkaian Ekivalen Penghantar Kabel Instalasi Listrik
b. Rangkaian Ekivalen Kawat Pembumian Penangkal Petir Adapun rangkaian ekivalen dari kawat pembumian dapat dilihat pada Gambar 4.5.
12R
b
12L
b
+L
ab
12R
b
R
bumi
C
bo
12L
b
+L
ab
Arus impuls
Keterangan :L
b
= induktansi kawat pembumian penangkal petir, R
b
= tahanan kawat pembumian penangkal petir, L
ab
= induktansi bersama kawat pembumian dan kabel instalasi, C
b0
= kapasitansi kawat pembumian dengan bumi, R
bumi
= tahanan pembumian, g = grounding
Gambar 4.5 Rangkaian Ekivalen Kawat Pembumian Penangkal Petir Rangkaian ekivalen dari sistem yang dibentuk kawat pembumian dan kabel instalasi
ditunjukkan pada Gambar 4.6.
f f
f 6
6 6
AC 12La+Lab
Ra 12La+Lab
Ra C ab
R beban
Rb 12Lb+Lab
12La+Lab Rb
C bo R bumi
C ao
Keterangan C
ab
= kapasitansi kawat pembumian dengan kabel instalasi
Gambar 4.6 Rangkaian Ekivalen Gabungan Kawat Pembumian dan Kabel Instalasi Listrik
Universitas Sumatera Utara
Kemudiaan Gambar 4.6 disederhanakan menjadi seperti Gambar 4.7.
AC 12La+Lab
12Ra 12La+Lab
12Ra R beban
12Rb 12Lb+Lab
12Rb R bumi
C ao C bo
12Lb+Lab C ab
Gambar 4.7 Penyederhanaan Rangkaian Ekivalen Gambar 4.6
IV.5 BEBAN TERPASANG, SUMBER TEGANGAN DAN ARUS PETIR
1. Beban Terpasang Beban yang terpasang pada instalasi listrik di suatu bangunan pada umumnya
adalah lampu, seterika dan pendingin. Spesifikasi dari beban dapat dilihat pada Tabel 4.2.
Table 4.2 Beban yang Terpasang Beban
Merek V volt
I ampere P watt
Lampu Hannocs
220 1,165
18 AC
LG 220
3,16 700
Setrika Maspion
220 350
Untuk membuat rangkaian ekivalen dari suatu beban dihitung terlebih dahulu impedansi beban tersebut dengan cara sebagai berikut:
Pwatt = V x I cos Ф = V
2
Z cos Ф
Universitas Sumatera Utara
Z = dan cos Ф =
R = Z cos Ф X = Z sin Ф
L= Xjω = X j2πf
= X j314 Berdasarkan rumus di atas dihitung parameter ketiga jenis beban pada Tabel 4.2.
a. Beban Lampu Dengan tegangan sumber adalah 220 V dan frekwensi 50 Hz.
cos Ф =
= 0,5 Sin
Ф = 0,83
Z = = 2688
∠ Ф ohm
R
1
= Z cos Ф = 2688 x 0,5
= 1344 ohm. X
l
= Z sin Ф = 2688 x 0.83
Universitas Sumatera Utara
= j2328 ohm L
e
= X
l
j 314 = j2328j314 = 7,41 henry
b. Air conditioner
P = 700 W ,220 V, I = 3,16 A
cos Ф =
= 0,97 Sin
Ф = 0,23
Z = = 69,62
∠ Ф ohm
R
AC
= Z cos Ф = 69,62 cos Ф
= 67,68 ohm. X
AC
= Z sin Ф = 69,62 sin Ф
= j16,29 ohm L
ac
= X
ac
314 = 16,29314 = 0,05 Henry
Universitas Sumatera Utara
c. Setrika P = 350 W ,V = 220 Volt
Z = = 138,28 ohm
Rs = 138,28 ohm. Rangkaian ekivalen ketiga beban di atas adalah seperti yang ditunjukan pada Gambar
4.8:
R
1
jX
1
R
2
jX
2
R
3
aLampu bair conditioner
csetrika
Gambar 4.8 Rangkaian Ekivalen Beban 2. Sumber Tegangan dan Arus Petir
Jika V adalah tegangan efektif, maka tegangan sesaat instalasi listrik adalah v = V
sin 2 πft, sehingga untuk V = 220 Volt, f = 50Hz tegangan sesaatnya adalah
v = 220 x sin 2.50
πt = 311,27 sin 100 π t. Tegangan sesaat dari 0 sampai 0,001 detik dapat dilihat pada Gambar 4.9.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.9 Tegangan Sesaat 0 t 0,001 s Sedangkan persamaan arus petir telah diberikan pada Persamaan 2.4 yaitu:
I = I
k
e
- αt
- e
– βt
.................................................................................2.4 Dimana untuk arus petir 100 kA, I
k
=102,546.10
3
, α = 1300, dan β = 22.750 dan bentuk
gelombangnya dapat dilihat pada Gambar 4.10.
Gambar 4.10 Gelombang Arus Petir
Universitas Sumatera Utara
VI.6 TEGANGAN INDUKSI
Kategori