Pengujian Tegangan Dadal Untuk Media Dielektrikum Minyak Pelumas

PENGUJIAN TEGANGAN DADAL UNTUK MEDIA DIELEKTRIKUM
MINYAK PELUMAS

SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelas Sarjana Sains

ROSLINA SITORUS
060801056

DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2011

Universitas Sumatera Utara

PERSETUJUAN

Judul
Kategori

Nama
NIM
Program Studi
Departemen
Fakultas

: PENGUJIAN TEGANGAN DADAL UNTUK MEDIA
DIELEKETRIKUM MINYAK PELUMAS
: SKRIPSI
: ROSLINA SITORUS
: 0608010056
: SARJANA (S1) FISIKA
: FISIKA
: MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Dilaksanakan di :
Medan, April 2011

Diketahui/disetujui oleh

Ketua Departemen Fisika FMIPA USU

Dr. MARHAPOSAN SITUMORANG
NIP : 195510301980031003

Pembimbing

Dr.BISMAN P M.Eng.Sc
NIP : 195609181985011002

Universitas Sumatera Utara

PERNYATAAN

PENGUJIAN TEGANGAN DADAL UNTUK MEDIA DIELEKETRIKUM MINYAK
PELUMAS

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan

dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Februari 2011

ROSLINA SITORUS
060801056

Universitas Sumatera Utara

PENGHARGAAN
Segala puji syukur hanya bagiMU YESUS KRISTUS ya ng selalu mengasihi dan menolong aku
every time in my life, I Love You My Lord Jesus more than in the world. Sehingga saya
dimampukan untuk menyelesaikan skripsi ini dengan baik.
Dengan penuh sukacita , saya juga mengucapkan banyak terimakasih kepada dosen
pembimbing saya Bapak Dr.BISMAN P M.Eng.Sc yang memberikan perhatian, arahan bahkan
masukan – masukan sepanjang mengerjakan tugas akhir ini, Terima kasih juga saya ucapkan
kepada Ketua Departemen Fisika Bapak Dr. MARHAPOSAN SITUMORANG dan kepada
Sekretaris Jurusan Fisika Ibu Dra.YUSTINON MS yang banyak menolong dalam bidang
administrasi sehingga tugas akhir inipun dapat diselesaikan, terimakasih juga kepada Bapak
TUARAJA SIMBOLON S.si.Msi selaku dosen wali saya yang selalu memperhatikan kemajuan

study saya selama mengerjakan perkuliahan di Departemen Fisika, saya juga mengucapkan
terimakasih kepada seluruh Dosen dan Staff Pegawai yang ada di Departemen Fisika atas
pegabdiannya di Departemen Fisika. Saya juga mengucapkan terimakasih banyak kepada
Departemen Teknik Elektro Lab Tegangan Tinggi yang telah member izin kepada saya untuk
melakukan penelitian terkait tugas akhir yang saya khususnya Bapak Ir.BONGGAS L. TOBING
atas arahannya selama saya melakukan penelitian, kepada para Abang – abang asisten Bang
Setia, Bang rumonda sitepu yang banyak menolong saya untuk melakukan pengukuran di
Laboratorium Tegangan Tinggi.
Secara khusus, saya juga mengucapkan banyak terima kasih kepada kedua orang tua saya
M. SITORUS dan T.SIAGIAN yang selama ini menyayangi dan mengasihi serta mendukung
saya dalam hal dana, dan terutama doa yang sungguh luar biasa untuk saya, Thanx for all.
Terima kasih kepada bang Luhut, Adekku Astina, Darwin, Tiurmauli I’m very love you my
family.Terimakasih buat seluruh keluarga besarku yang selalu memberi motivasi kepadaku
selama menjalani perkuliahan ini.
Terimakasih buat sahabat – sahabatku EFATA (Kata, Mei, Farto, Leo, Rianto, Franz,
K’Heni, oki) yang selalu berdoa untukku, memberi semangat dan menolongku untuk dapat
bertumbuh di dalam Tuhan. Terimakasih kepada Sahabat-sahabat 2006 forever(Novi,
Rahmadani,Rikardo,Chandra,Akim,Deri,Indra,Anderson,Erik,Fahri, Despa,Mardiah,Derlina,gina,
Trisno, dan semua yang tidak tersebutkan namanya) yang memberi semangat dan dukungan
secara langsung maupun tidak langsung dalam menyelesaikan tugas akhir ini dan selama

perkuliahan. Terimakasih juga buat adek-adek 2009 seluruhnya keep spirit.
Terimakasih buat yang teristimewa Handri Petrus yang selalu memotivasi dan
mendukung saya dalam menyelesaikan tugas akhir ini semoga YESUS selalu mengasihi Kita
semua.

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
Tegangan dadal merupakan suatu tegangan yang mampu menembus kekuatan dielektrik
isolator dari suatu bahan isolator. Pada skripsi ini ditampilkan kekuatan dielektrikum minyak
pelumas TOP 1 SAE 10W-40, MESRAN SAE 10W-40, ENDURO 4T SAE 10W-40, sehingga
dengan pengujian yang dilakukan dapat diketahui kualitas suatu suatu media/bahan isolator, agar
mampu dipakai secara efisien dan mampu memberi jaminan terhadap alat - alat listrik teganga n
tinggi. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan High Voltage Test Set ET - 51D.
Dalam tugas akhir ini, dilakukan pengukuran tegangan dadal dan resistansi pada minyak
pelumas TOP 1 SAE 10W-40, MESRAN SAE 10W-40, ENDURO 4T SAE 10W-40. Setelah
dianalisis diketahui bahwa semakin kecil tegangan dadal dan kekuatan dielektrik.

Universitas Sumatera Utara

ABSTRACT

Breakdown voltage is apliance for the voltage and also technique data ralate to strength
dielectric. In this research it is displayed strength dielectric of TOP 1 SAE 10W-40, MESRAN
SAE 10W-40, ENDURO 4T SAE 10W-40 oils. so that with the axamination knowable the
quality of on insulant, Searching strength dielectric, so that can be weared efficiently and can
give the guarantee to appliance of electric high voltage.Design of the research follow the High
Voltage Test Set Et - 51D.
In this final task, strength dielectric was done on TOP 1 SAE 10W-40, MESRAN SAE
10W-40, ENDURO 4T SAE 10W-40 olis. After analyzed it is know that the more small of
strength dilectric and high voltage.

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

Persetujuan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak

Abstract
Daftar isi
Daftar tabel
Daftar gambar
Bab I Pendahuluan
I.1. Latar Belakang
I.2. . Batasan Masalah
I.3.Tujua n Penelitian
I.4. Manfaat Penelitian
I.5. Sistematika Penulisan
Bab II Tinjauan Pustaka
II.1.Minyak Pelumas
II.1.1. Jenis – Jenis Minyak Pelumas
II.1.1.1. Oli Mineral
II.1.1.2. Oli Sintetik
II.1.1.3. Oli Sintetik Penuh
II.1.1.4. Minyak Pelumas Top – 1 SAE 10W-40
II.1.1.5. Minya Pelumas Mesran SAE 10W-40

Halaman

ii
iii
iv
v
vi
vii
ix
x
1
1
1
2
2
2
4
4
4
4
5
5

5
6

II.1.1.6. Minya Pelumas Enduro 4T SAE 10W-40
II.2. Kekentalan(Viskositas)
II.3. Kualitas Minyak Pelumas
II.4. Isolator
II.5. Mekanisme Kegagalan Isolasi Cair
II.5.1. Transformator
II.5.1.1. Jenis transformator
II.5.1.2. Minyak Transformator
II.6. Proses Kegagalan Isolasi
II.6.1. Kegagalan Isolasi
II.7. Sifat-Sifat Listrik Cairan Isolasi
II.8. Kekuatan Kegagalan (Tegangan Dadal)
II.9. Elektroda Sebagai Konduktor
II.10. Kekuatan Dielektrik
II.11. Ionisasi

7

8
9
10
11
11
12
13
14
15
17
18
19
19
20

Universitas Sumatera Utara

II.11.1. Ionisasi karena Benturan Elektron
II.11.2. Proses Katoda

21
22

Bab III Pengukuran Dan Pengumpulan Data

23

III.1. Data Teknis Alat Ukur Tegangan Dadal

23

III.1.1. Technical Data

23

III.2. Alat Ukur Resistansi

24

III.2.1. Technical Data

24

III.3. Elektroda Standart Untuk Pengujian Tegangan Dadal Minyak

29

III.3.1. Susunan Elektroda Bola Secara Horizontal

29

III.3.2. Pengaruh Objek Terhadap Pengukuran Elektroda Bola

30

III.4. Elektroda Silinder Untuk Pengujian Resistansi Minyak

32

III.5. Gambar Rangkaian

32

III.5.1. Gambar Rangkaian Pengukuran Tagengan Dadal

33

III.5.2. Gambar Rangkaian Pengukuran Resistansi

34

III.5.3. Gambar Diagram Blok Pengujian Tegangan Dadal

34

III.5.4. Gambar Diagram Blok Pengujian Resistansi

35

III.6.Teknik Pengambilan Data

36

III.7.Data Pengukuran

36

III.7.1.Pengukuran Sampel Pertama

37

III.7.2. Pengukuran Sampel Kedua

37

III.7.3. Pengukuran Sampel Ketiga

38

III.7.4. Pengukuran Sampel Keempat

38

III.7.5. Pengukuran Sampel Kelima

39

III.8. Pengukuran Tahanan

39

Bab IV Analisa Data
IV.1. Analisa Statistik
IV.1.1. Analisis Data Hasil Pengujian Minyak Isolasi
IV.1.2. Analisis Tegangan Dadal Minyak Pelumas Top 1
IV.1.3.Analisis Perhitungan Tegangan Rata-Rata Minyak Pelumas
IV.2.Nilai Tegangan Dadal Shell B dan BHT03 Sebagai Perbandingan
IV.3.Analisis Perhitungan Kekuatan Dielektrik Top 1
IV.4.Analisi Rata-Rata Kekuatan Dielektrik Minyak Pelumas
IV.5. Analisis Grafik

40
40
40
40
40
41
41
42
43

Universitas Sumatera Utara

Bab V Kesimpulan dan Saran
V.1. Kesimpulan
V.2. Saran
Daftar Pustaka
Lampiran

46
46
47

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 3.1. Technical Data KV

28

Tabel 3.2. pengukuran Tegangan Dadal sampel pertama

37

Tabel 3.3. pengukuran Tegangan Dadal sampel kedua

37

Tabel 3.4. pengukuran Tegangan Dadal sampel ketiga

38

Tabel 3.5. pengukuran Tegangan Dadal sampel keempat

38

Tabel 3.6. pengukuran Tegangan Dadal sampel kelima

39

Tabel 3.7. Data Pengukuran Resistansi

39

Tabel 4.1. Hasil Nilai Rata – Rata Tegangan Dadal Minyak Pelumas

41

Tabel 4.2. Nilai Tegangan Dadal Shell B dan BHT03

41

Tabel 4.3. Hasil Nilai Rata – Rata Kekuatan Dielektrik Minyak Pelumas

42

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Oli Top - 1 Action Plus
Gambar.2.2. MESRAN SAE 10W-40
Gambar.2.3. Enduro 4T 10W-40
Gambar 2.4 Proses dasar ionisasi
Gambar 2.5. Medan Dielektrik dalam Dielektrik
Gambar 3.1 high voltage test set model ET – 51 D

6
7
8
22
24
27

Gambar 3.2 Megohmmeter model 1010

28

Gambar 3.3.(a) Elektroda standart

29

Gambar 3.3.(b) Bejana sebagai tempat elektroda

29

Gambar 3.4. Susunan Elektroda Bola Secara Horisontal

30

Gambar.3.5. Objek disekitar elektroda bola

31

Gambar 3.6. Kapasitansi antara elektroda bola dengan objek sekitar

31

Gambar 3.7.(a) Bejana sebagai tempat elektroda bola

32

Gambar 3.7.(b) Bejana ukur

32

Gambar 3.7.(c) Elektroda ukur

32

Gambar 3.7.(d) Elektroda silinder

32

Gambar 3.8 Rangkaian Pengukuran Tegangan Dadal

33

Gambar 3.9.Rangkaian Pengukuran Resistansi

34

Gambar 3.10. Diagram Blok Pengukuran Tegangan Dadal

34

Gambar 3.11. Diagram Blok Pengukuran Resistansi

35

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
Tegangan dadal merupakan suatu tegangan yang mampu menembus kekuatan dielektrik
isolator dari suatu bahan isolator. Pada skripsi ini ditampilkan kekuatan dielektrikum minyak
pelumas TOP 1 SAE 10W-40, MESRAN SAE 10W-40, ENDURO 4T SAE 10W-40, sehingga
dengan pengujian yang dilakukan dapat diketahui kualitas suatu suatu media/bahan isolator, agar
mampu dipakai secara efisien dan mampu memberi jaminan terhadap alat - alat listrik teganga n
tinggi. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan High Voltage Test Set ET - 51D.
Dalam tugas akhir ini, dilakukan pengukuran tegangan dadal dan resistansi pada minyak
pelumas TOP 1 SAE 10W-40, MESRAN SAE 10W-40, ENDURO 4T SAE 10W-40. Setelah
dianalisis diketahui bahwa semakin kecil tegangan dadal dan kekuatan dielektrik.

Universitas Sumatera Utara

ABSTRACT

Breakdown voltage is apliance for the voltage and also technique data ralate to strength
dielectric. In this research it is displayed strength dielectric of TOP 1 SAE 10W-40, MESRAN
SAE 10W-40, ENDURO 4T SAE 10W-40 oils. so that with the axamination knowable the
quality of on insulant, Searching strength dielectric, so that can be weared efficiently and can
give the guarantee to appliance of electric high voltage.Design of the research follow the High
Voltage Test Set Et - 51D.
In this final task, strength dielectric was done on TOP 1 SAE 10W-40, MESRAN SAE
10W-40, ENDURO 4T SAE 10W-40 olis. After analyzed it is know that the more small of
strength dilectric and high voltage.

Universitas Sumatera Utara

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Isolasi memiliki peranan yang sangat penting dalam sistem tenaga listrik. Isolasi
diperlukan untuk memisahkan bagian yang bertegangan dengan yang tidak bertegangan sehingga
tidak terjadi lompatan listrik atau percikan diantaranya. Bahan isolasi akan menunjukkan sifatnya
bila dipengaruhi medan listrik. Minyak merupakan salah satu bahan isolasi yang termasuk dalam
bahan dielektrik. Tegangan dadal isolasi merupakan tegangan yang mampu merusak ketahanan
isolasi dari suatu bahan isolasi.

Dengan demikian bahan isolasi haruslah mempunyai kekuatan dielektrik yang baik
sehingga sifat hantarannya dapat ditiadakan. Isolator minyak sebagian besar berasal dari minyak
bumi yang diolah secara khusus sehingga mempunyai sifat-sifat sebagai isolator dan juga sebagai
pendingin

Pada transformator daya biasanya digunakan isolasi cair sebagai bahan isolasi. Isolasi
cair yang biasa digunakan adalah minyak hasil olahan dari minyak bumi, antara lain minyak
Shell Diala A, Shell Diala B, Esso, BHT01, BHT02, BHT03, dll. Tetapi dengan pemakaian
minyak bumi yang juga sebagai bahan bakar akan dapat mempercepat habisnya persediaan
minyak bumi yang merupakan sumber daya alam yang tak terbaharukan. Pemakain minyak
sintetis merupakan salah satu cara untuk mengatasi permasalahan keterbatasan tersebut. Tetapi
minyak sintetis memiliki sifat nonbiodegradable (tak terur ai sempurna secara alami). Jadi jika
terjadinya kebocoran tentunya dapat menimbulkan pencemaran lingkungan. Salah satu alternatif
lain adalah pemakaian minyak pelumas.

I.2 Batasan Masalah
Dalam pengerjaan tugas akhir ini perlu ada batasan, karena menyangkut berbagai disiplin ilmu,
maka perlu adanya batasan-batasan masalah, yaitu :

Universitas Sumatera Utara

•

Minyak pelumas yang digunakan TOP 1 SAE 10W-40, MESRAN SAE 10W-40,
ENDURO 4T SAE 10W-40.

•

Tidak membahas reaksi kimia yang terjadi pada minyak isolasi.

•

Elektroda standart yang digunakan adalah elektroda bola standart JIS 2320 untuk
pengukuran tegangan dadal dan elektroda silinder untuk pengukuran resistansi.

•

Nilai tegangan dadal yang diambil adalah nilai pada saat terjadi lompatan listrik
secara kontinu.

I.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk melihat perubahan waktu terhadap tegangan dadal bahan
minyak TOP 1 SAE 10W-40, MESRAN SAE 10W-40, ENDURO 4T SAE 10W-40 dan melihat
kualitas minyak isolasi pada isolator.

I.4 Manfaat Penelitian
Hasil yang diperoleh dari Tugas Akhir ini diharapkan dapat bermanfaat sebagai berikut:
•

Mencegah kerusakan komponen pada peralatan tegangan tinggi .

•

Mampu memilih kualitas minyak pelumas yang baik.

I.5. Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematika
pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari alat ini sebagai berikut:
I.5.1. Studi Literatur
Mengambil teori dari buku – buku referensi, dll

I.5.2. Studi Bimbingan
Diskusi dengan dosen pembimbing yang telah diunjuk oleh pihak Departemen Fisika USU
mengenai masalah – masalah yang timbul selama penulisan Tugas Akhir berlangsung.
I.5.3. Metode Pengukuran

Universitas Sumatera Utara

Metode yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah data yang diperoleh dengan melakukan
pengukuran pada minyak pelumas top – 1.

I.5.4. Metode Pengolahan Data
Data yang telah diperoleh diolah sehingga diperoleh pengaruh tegangan dadal terhadap kekuatan
dielektrikum.
I.5.5. Sistematika Penulisan.
Sistematika penulisan tugas akhir ini dapat diuraikan sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN
Bab ini menguraikan latar belakang penelitian, tujuan penelitian, mamfaat penelitian, batasan
masalah, metode penelitian, dan sistematika penelitian.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini dijelaskan mengenai teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan. Teori
pendukung ini antara lain tentang minyak pelumas oli top – 1, minyak isolasi, kegagalan isolasi
dan kekuatan dielektrikum.

BAB III PENGUKURAN DAN PENGUMPULAN DATA
Bab ini berisi data – data yang digunakan dalam penelitian yaitu data alat ukur yang digunakan ,
data pengukuran tegangan dadal dan data pengukuran tahanan minyak pelumas top – 1.

BAB IV ANALISI DATA
Bab ini menguraikan pengolahan data yaitu kekuatan dielektrikum dan arus bocor pada minyak
pelumas top 1.

BAB V PENUTUP
Bab ini menguraikan kesimpulan dan saran dari penyusun tugas akhir.

Universitas Sumatera Utara

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1.Minyak Pelumas

Minyak pelumas digunakan untuk berbagai keperluan diantaranya adalah untuk
mengatasi terjadinya gesekan antara dua permukaan yang berbeda geraknya. Sebagai pendingin
yang mampu menyerap panas dari ruang pembakaran yang bersuhu 1000 – 1600

o

C.Untuk

keperluan ini oli harus dapat dengan cepat menghantar dan memindahkan panas ke bagian lain
yang lebih dingin. Selain itu oli juga dapat berfungsi sebagai pembersih penutup celah pada
dinding mesin. Kegunaan oli yang lain adalah dapat sebagai pengisi pada kabel isolator sehingga
kabel ini dapat menjadi penghantar tegangan listrik hingga 100 – 500 kV.

Oli dapat diperlakukan sebagai dielektrik dibawah medan listrik bolak – balik karena oli
tersusun dari molekul – molekul non – polar, maka dibawah pengaruh medan listrik pusat
muatan positif dan negatif akan terpolarisasi. Jika medan listrik dibolak – balik maka posisi pusat
muatan positif dan

negatif akan berbolak – balik juga sehingga dengan isolasi akan

menghasilkan panas. Tanggap panas pada oli ini dapat diamati dari kekuatan dielektrik oli,
sekaligus ini merupakan salah satu cara untuk mengamati kualitas oli.

II.1.1. Jenis – Jenis Minyak Pelumas
Oli menurut jenisnya beredar dipasaran ada tiga macam yaitu :
•

Oli mineral

•

Oli sintetik

•

Oli sintetik penuh ( fully syntetic )

II.1.1.1. Oli Mineral

Oli mineral merupakan oli yang terbuat dari minyak mentah ( crude oil ) yang diambil
dari minyak bumi yang telah diolah dan penambahan zat aditif sekitar 10 –

Universitas Sumatera Utara

20 % untuk meningkatkan kemampuan dan fungsinya. Ukuran molekul oli mineral sangat
berbeda – beda sehingga menjadikan oli ini banyak mengandung kotoran. Akibatnya daya tahan
terhadap panas, oksidasi, gesekan lebih pendek dibandingkan oli sintetik.
II.1.1.2. Oli Sintetik

Oli sintetik merupakan oli yang dibuat dari unsur – unsur kimia sintetik seperti poly
alpha olefin yang datang dari bagian terbersih dari pemilahan dari oli mineral, yakni gas, poly
ester, poly organo ester baik dari bahan dasarnya maupun bahan aditifnya. Oli ini dibuat
dilaboratorium sehingga ukuran molekulnya dapat dibuat sama. Oleh sebab itu daya tahannya
lebih lama.
Oli sintetik cenderung tidak mengandung bahan karbon reaktif, senyawa yang sangat
tidak bagus untuk oli, karena cenderung bergabung dengan oksigen sehingga menghasilkan acid
(asam). Pada dasarnya, oli sintetik didesain untuk menghasilkan kinerja yang lebih efektif
dibandingkan dengan oli mineral.

II.1.1.3. Oli Sintetik Penuh
Oli sintetis penuh (full synthetic oil) mengandung 100% bahan aditif, yaitu minyak dasar
bahan kimia yang bukan dihasilkan dari penyulingan minyak bumi. Oli sintetik biasanya
digunakan untuk mesin berteknologi canggih (turbo, supercharger, dohc, etc.) juga yang
membutuhkan pelumasan yang lebih baik (racing) dimana celah antar part atau logam lebih
kecil/sempit/presisi, dimana hanya oli sintetik yang mampu melapisi dan mengalir sempurna.
Oli sintetik tidak disarankan untuk mesin lama, dimana celah antar part biasanya sangat
besar/renggang, sehingga apabila menggunakan oli sintetik biasanya menjadi lebih boros karena
oli ikut masuk keruang pembakaran dan ikut terbakar sehingga oli cepat habis dan knalpot
berasap.

II.1.1.4. Minyak Pelumas Top – 1 SAE 10W-40
Top 1 adalah oli paling terkenal di Indonesia. Sudah sejak awal tahun 2000, perusahaan
ini memasarkan produknya di Indonesia. Top – action plus 10W – 40 adalah minyak pelumas

Universitas Sumatera Utara

sintetik top – 1 terbaru yang diformulasikan dengan base oil berkualitas tinggi, syngen 2000,
yang diperkuat dengan paket aditif terkini. Oli ini memberikan perlindungan yang tinggi
terhadap panas dan perubahan kekentalan. Gesekan pada silinder, sehingga proses pelumasan
terjadi secara konsisten dan memberikan ketahanan mesin menjadi lebih awet dan tahan lama.

Gambar.2.1. Oli Top - 1 Action Plus
Keunggulan top 1 action plus adalah :
•

Memberi perlindungan besar terhadap mesin sepeda motor 4T generasi terkini

•

Ekstra perlindungan terhadap kecepatan dan temperatur tinggi.

•

Meminimalisasi keausan pada silinder.

•

Mencegah pembentukan deposit pada suhu tinggi.

Spesifikasi
Kekentalan

: 10W - 40

JASO

: MA2

II.1.1.5. Minyak Pelumas Mesran SAE 10W-40
Pelumas ini terutama dianjurkan untuk melumasi mesin kendaraan yang mempergunakan
bahan bakar bensin dan menghendaki pelumasan yang sempurna. Pelumas ini adalah dari jenis
tugas berat dan bermutu tinggi, mengandung detergent-dispersant additive, sehingga pelumas ini
dapat mengurangi pengotoran pada bagian dalam dari mesin, juga mengandung aditif: anti

Universitas Sumatera Utara

oksidasi, anti karat, anti aus dan anti busa. Minyak lumas ini diformulasikan dari bahan dasar
yang memiliki viscosity index tinggi.

Gambar.2.2. MESRAN SAE 10W-40
Kemampuan kerja Mesran SAE 10W-40:
Mesran memenuhi persyaratan API Service Classification SE/CC, sehingga tidak perlu
tambahan aditif lagi.
Penggunaan Mesran SAE 10W-40:
Mesran sangat sesuai untuk pelumasan mesin bensin kendaraan yang mensyaratkan
kinerja API Service SE/CC, Ford ESE M2C-153A, GM 6136 M, MIL-L-46152 and CCMC.
Oleh karena itu tidak perlu ditambah aditif lagi.

II.1.1.6. Minyak Pelumas Enduro 4T SAE 10W-40

Enduro 4T 10W-40 adalah pelumas motor 4 tak berkualitas tinggi dengan synthetic
forced base oil, memiliki kekentalan ganda (multigrade) sehingga pelumas mud ah bersirkulasi
pada temperatur rendah dan memberikan perlindungan optimal terhadap keausan komponen
mesin pada suhu dan kecepatan tinggi, memenuhi standar mutu Internasional API SJ.

Universitas Sumatera Utara

Gambar.2.3. Enduro 4T 10W-40

Keunggulan:
* Tidak menyebabkan slip pada kopling / mengandung anti slip aditif.
* Memiliki kekentalan yang sangat stabil pada temperatur rendah dan tinggi.
* Memiliki kekentalan SAE 10W-40 yang sesuai untuk sepeda motor generasi terbaru
sehingga mudah untuk start pada kondisi mesin dingin.
* Memberikan proteksi yang lebih baik bagi mesin- mesin yang beroperasi dengan
akselerasi sangat tinggi, terutama pada aplikasi sepeda motor racing.
* Tidak mudah teroksidasi dan terdegredasi oleh radiasi panas dari mesin.
* Menjaga kebersihan mesin, serta mencegah terbentuknya deposit pada piston.
* Melindungi mesin dari korosi dan menjaga komponen mesin dari keausan.
Penggunaan:
Enduro 4T 10W-40 ini direkomendasikan untuk mesin sepeda motor 4 tak, merek Suzuki,
Honda, Yamaha dan lainnya. Cocok juga digunakan untuk motor 4 tak buatan China dan Korea.
II.2. Isolator

Benda yang tidak dapat menghantarkan panas dengan baik disebut isolator. Sebuah
isolator, juga disebut dielektrik , merupakan bahan yang tahan aliran muatan listrik . Fungsi
isolator adalah untuk mendukung proses

terjadinya pemisahan

listrik konduktor tanpa

membiarkan arus melalui diri mereka sendiri.

Universitas Sumatera Utara

Penggunaan tenaga listrik yang semakin meningkat membutuhkan isolator untuk saluran
transmisi maupun distribusi juga semakin banyak. Isolator berfungsi secara mekanik menahan
beban kawat saluran, secara elektrik mengisolasi saluran yang bertegangan dengan menara, atau
saluran dengan saluran sehingga tidak terjadi kebocoran arus dan dalam hal gradien medan
tinggi, tidak terjadi lompatan listrik berupa lewat denyar (flashover) atau percikan (sparkover).
Dengan demikian bahan isolasi haruslah mempunyai kekuatan dielektrik yang baik sehingga
sifat ha ntarannya dapat ditiadakan.
Karena bahan isolator minyak bukan dielektrik sempurna, maka molekul- molekul yang
terdapat pada bahan tersebut tidak terikat erat tetapi masih terdapat elektron-elektron yang dapat
bergerak bebas atau dapat terlepas dari ikatan akibat menerima beban tegangan dan
menimbulkan aliran arus bocor (leakage current) atau arus yang mengalir melalui media elektrik.
Isolator minyak sebagian besar berasal dari minyak bumi atau minyak mentah yang diolah secara
khusus sehingga mempunyai sifat–sifat sebagai isolator dan juga sebagai pendingin. Isolator
minyak mineral mudah didapat dan murah dibanding isolator minyak lain (non minyak bumi).

Kelebihan isolator minyak sintetik adalah isolator jenis ini sederhana dalam
pengoperasian peralatannya. Isolator minyak, dalam hal ini minyak transformator mempunyai
unsur atau senyawa utama yaitu hidrokarbon. Senyawa hidrokarbon yang utama dari isolator
minyak ini adalah senyawa hidrokarbon parafinik, senyawa hidrokarbon naftenik, dan senyawa
hidrokarbon aromatik. Selain ketiga senyawa tersebut, isolator minyak masih mengandung
senyawa yang disebut zat aditif (tambahan) meskipun kandungannya sangat kecil.

Minyak pelumas TOP 1 SAE 10W-40, MESRAN SAE 10W-40, ENDURO 4T SAE
10W-40 berfungsi juga sebagai isolator, yang tidak boleh menghantar listrik, sehingga minyak
ini kadang – kadang disebut juga insulating oil. Minyak ini dipakai sebagai pengganti isolator
bahan padat, yang tidak dapat bekerja secara efektif pada temperature tinggi. Isolator merupakan
bagian penting dalam transmisi dan distribusi energi elektrik.

II.3. Mekanisme Kegagalan Isolasi Cair

Universitas Sumatera Utara

Jika suatu tegangan dikenakan pada dua elektroda yang dicelupkan kedalam cairan
(isolasi) maka terlihat adanya konduksi arus yang kecil. Jika tegangan dinaikkan secara kontinyu
maka pada titik kritis tertentu akan terjadi lucutan diantara kedua elektroda.
Beberapa macam faktor yang diperkirakan mempengaruhi kegagalan minyak pelumas
seperti luas daerah elektroda, jarak celah (gap spacing), pendinginan, perawatan sebelum
pemakaian (elektroda dan minyak), pengaruh kekuatan dielektrik dari minyak yang diukur serta
kondisi pengujian atau minyak itu sendiri juga mempengaruhi kekuatan dielektrik minyak.
Berikut ini beberapa faktor yang mempengaruhi mekanisme kegagalan yaitu :
•

Partikel
Ketidak murnian memegang peranan penting dalam kegagalan isolasi. Partikel debu atau
serat selulosa dari sekeliling dielektrik padat selalu tertinggal dalam cairan. Apabila
diberikan suatu medan listrik maka partikal ini akan terpolarisasi.

•

Air
Air yang dimaksud adalah berbeda dengan partikel yang lembab. Air sendiri akan ada
dalam minyak yang sedang beroperasi/dipakai. Namun demikian pada kondisi operasi
normal, peralatan cenderung untuk mambatasi kelembaban hingga nilainya kurang dari
10 %. Medan listrik akan menyebabkan tetesan air yang tertahan didalam minyak yang
memanjang searah medan dan pada medan yang kritis, tetesan itu menjadi tidak stabil.
Kanal kegagalan akan menjalar dari ujung tetesan yang memanjang sehingga
menghasilkan kega galan total.

•

Gelembung
Pada gelembung dapat terbentuk kantung kantung gas yang terdapat dalam lubang atau
retakan permukaan elektroda, yang dengan penguraian molekul molekul cairan
menghasilkan gas atau dengan penguatan cairan lokal melalui emisi elektron dari ujung
tajam katoda. Gaya elektrostatis sepanjang gelembung segera terbentuk dan ketika
kekuatan kegagalan gas lebih rendah dari cairan, medan yang ada dalam gelembung
melebihi kekuatan uap yang menghasilakn lebih banyak uap dan gelembung sehingga
membentuk jembatan pada seluruh celah yang menyebabkan terjadinya pelepasan secara
sempurna.

Universitas Sumatera Utara

II.3.1. Kegagalan Isolasi

Kegagalan isolasi pada peralatan tegangan tinggi yang terjadi pada saat peralatan sedang
beroperasi bisa menyebabkan kerusakan alat sehingga kontinyuitas sistem menjadi terganggu.
Dari beberapa kasus yang terjadi menunjukkan bahwa kegagalan isolasi ini berkaitan dengan
adanya partial discharge. Partial discharge ini dapat terjadi pada material isolasi padat, material
ioslasi cair dan juga material isolasi gas.
Kegagalan isolasi (insulation breakdown, insulation failure) disebabkan karena beberapa
hal, antara lain : isolasi tersebut sudah lama dipakai, berkurangnya kekuatan dielektrik dan
karena isolasi tersebut dikenakan tegangan lebih. Pada perinsipnya tegangan pada isolator
merupakan suatu tarikan atau tekanan (stress) yang harus dilawan oleh gaya dalam isolator itu
sendiri agar supaya isolator tidak gagal.
Dalam struktur molekul material isolasi, elektron-elektron terikat erat pada molekulnya,
dan ikatan ini mengadakan perlawanan terhadap tekanan yang disebabkan oleh adanya tegangan.
Bila ikatan ini putus pada suatu tempat maka sifat isolasi pada tempat itu hilang. Bila pada bahan
isolasi tersebut diberikan tegangan akan terjadi perpindahan elektron-elektron dari suatu molekul
ke molekul lainnya sehingga timbul arus konduksi atau arus bocor. Karakteristik isolator akan
berubah bila material tersebut kemasukan suatu ketidakmurnian (impurity) seperti adanya arang
atau kelembaban dalam isolasi yang dapat menurunkan tegangan gagal.

II.3.2. Kegagalan Elektronik Pada Zat Cair
Karena dianggap zat cair berkelakuan seperti udara, maka supaya terjadi kegagalan
diperlukan elektron awal yang dimasukkan kedalam zat cair. Elektron awal inilah yang akan
memulai proses kegagalan. Walaupun kuat medannya cukup besar, tetapi jika tidak terdapat
elektron awal maka tidak akan terjadi kegagalan. Jika diantara elektroda diterapkan suatu kuat
medan yang kuat, sedangkan pada elektroda memiliki permukaan yang tidak rata (runcing)
maka, kuat medan yang terbesar terdapat pada daerah / bagian yang runcing tersebut. Kuat
medan tersebut akan mengeluarkan elektron e1 yang akan memulai terbentuknya banjiran
elektron. Dalam teori kegagalan elektronik dianggap bahwa elektron – elektron tertentu akan

Universitas Sumatera Utara

memperoleh energy dari medan yang lebih besar daripada energi yang hilang karena benturan
dengan molekul – molekul.

Perolehan (gain) ini digunakan untuk mengionisasi molekul karena benturan dan
mengawali banjiran. Elektron – elektron yang dihasilkan adalah e1 , e2 , e3 ,…….en, kemudian
akan menyebabkan timbulnya arus konduksi dalam zat cair pada kuat medan tinggi. Menurut
Schottky arus yang timbul tersebut memiliki kerapatan sebesar:
(A/cm2 )

J = jt.

(3.1)

Jt = AT2

(3.2)

.Dengan :
E = M.Ea

(3.3)

J = kerapatan arua konduksi/arus bocor

Dimana :

Jt = kerapatan arus termionik
Ea = Kuat medan yang diterapkan
M = Faktor ketidakrataan permukaan
= 10 untuk permukaan halus
Pada persamaan (3.2) menunjukkan bahwa arus bergantung pada suhu. Namun menurut
pengujian kegagalan ternyata kegagalan sedikit berpengaruh oleh suhu.
Kondisi untuk memungkinkan terjadinya banjiran elektron, diperoleh dengan menyamakan
perolehan energi elektron yang me nempuh lintasa bebas rata-rata.
U1

= F.

(3.4)

U1

= e.E.

(3.5)

Dengan energi yang diperlukan untuk mengionisasi molekul.
U2
Dimana : E

= c.h

(3.6)

= medan yang diterapkan
= lintasan bebas rata-rata

h

= catu(kuantum )energi yang diperlukan untuk mengionisasi molekul.

c

= konstanta.

Universitas Sumatera Utara

II.4. Sifat-Sifat Listrik Cairan Isolasi

Sifat sifat listrik yang menentukan unjuk kerja cairan sebagai isolasi adalah :
•

Withstand Breakdown kemampuan untuk tidak mengalami kegagalan dalam kondisi
tekanan listrik (electric stress ) yang tinggi.

•

Kapasitansi Listrik per unit volume yang menentukan permitivitas relatifnya.
Ketidak bergantungan permitivitas subtansi nonpolar pada frekuensi membuat bahan
lebih banyak dipakai dibandingkan dengan bahan yang bersifat polar. Misalnya air
memiliki permitivitas 78 untuk frekuensi 50 Hz, namun hanya memiliki permitivitas 5
untuk gelombang mikro.

•

Faktor daya.
Faktor dissipasi daya dari minyak dibawah tekanan bolak balik dan tinggi akan
menentukan unjuk kerjanya karena dalam kondisi berbeban terdapat sejumlah rugi rugi
dielektrik. Faktor dissipasi sebagai ukuran rugi rugi daya merupakan parameter yang
penting bagi kabel dan kapasitor. Minyak transformator murni memiliki faktor dissipasi
yang bervariasi antara 10-4 pada 20 o C dan 10-3 pada 90o C pada frekuensi 50 Hz.

•

Resistivitas
Suatu cairan dapat digolongkan sebagai isolasi cair bila resitivitasnya lebih besar dari 109
W-m. Pada sistem tegangan tinggi resistivitas yang diperlukan untuk material isolasi
adalah 1016 W-m atau lebih. (W=ohm)

II.5. Kualitas Minyak
Ketidak murnian minyak dapat diklasifikasikan kedalam empat (4) kelompok yaitu:

Universitas Sumatera Utara

o

Partikel debu atau fiber terlah ada dalam cairan. Partikel ini menurunkan kekuatan
dielektrik minyak dan partikel partikel ini dapat meloloskan diri dari proses
filterasi jika ukurannya sangat kecil

o

Partikel yang dihasilkan oleh discharge terdahulu yang biasanya berupa partikel
karbon yang dihasilkan dari penguraian minyak atau partikel metalik yang
dipindahkan dari permukaan elektroda oleh discharge.

o

Air

o

Bahan tambahan (additive) yang sengaja diberikan kedalam minyak untuk
merubah sifat elektrisnya.

Perilaku ketidak murnian dan atau ketidakmurnian dengan konstanta dielektrik yang lebih
tinggi daripada cairan tertarik ke dalam daerah tekanan elektrik tinggi dan bahkan membentuk
suatu partikel jembatan yang memungkinkan mengarah ke breakdown.

II.5.1. Kekuatan Dielektrik
Sifat – sifat listrik dari minyak isolasi yang perlu diketahui adalah dielektrik,
konduktansi, rugi-rugi dielektrik, tahanan isolasi dan pelepasan muatan sebagian.Sifat – sifat
listrik dari minyak isolasi yang akan diuraikan pada tulisan ini adalah kekuatan dielektrikum
minyak isolasi.

Kekuatan dielektrik merupakan ukuran kemampuan suatu material untuk bisa menahan
tegangan tinggi tanpa berakibat terjadinya kegagalan dielektrik. Kekuatan dielektrik cair
tergantung pada sifat atom dan molekul cairan itu sendiri, material dari elektroda, suhu, jenis
tegangan yang diberikan, gas yang terdapat dalam cairan, dan sebagainya yang dapat merubah
sifat molekul cairan.Dalam isolasi cair kekuatan dielektrik setara dengan
tegangan yang terjadi.

Peristiwa kegagalan minyak isolasi melaksanakan fungsinya sebagai bahan dielektrik
disebut dadal listrik (breakdown). Peristiwa dadal listrik ini terjadi bila kuat medan yang dipikul
melebihi dielektriknya, Breakdown terjadi jika:
ED > EC

(3.7)

Universitas Sumatera Utara

Dimana:
ED = Kuat medan yang dipikul osilator
EC = Kuat dielektrik isolator
Dalam pengujian kekuatan dielektrik minyak isolasi bergantung pada :
1. Bahan dan bentuk elektroda pengujian minyak isolasi tersebut
2. Jarak sela elektroda penguji
3. Kadar gas N2 dan O2 dalam minyak isolasi tersebut
Kekuatan listrik merupakan karakteristik penting dalam material isolasi. Jika kekuatan listrik
rendah minyak transformator dikatakan memiliki mutu yang kurang baik. Hal ini sering terjadi
jika air dan pengotor ada dalam minyak.

Kekuatan dielektrik me rupakan ukuran kema mpuan suatu material untuk bisa tahan terhadap
tegangan tinggi tanpa berakibat terjadinya kegagalan. Kekuatan dielektrik ini tergantung pada
sifat atom dan molekul cairan itu sendiri. Namun demikan dalam prakteknya kekuatan dielektrik
tergantung pada material dari elektroda, suhu, jenis tegangan yang diberikan, gas yang terdapat
dalam cairan dan sebagainya yang dapat mengubah sifat molekul cairan.

II.5.1.1. Tegangan Dadal

Proses sebelum terjadi dadal dimulai dari menaikkan tegangan uji secara bertahap dari
keadaan tegangan rendah sampai mendekati tegangan dadal. Dalam kondisi mendekati nilai
tegangan dadal timbul suara mendesis, Hal ini terjadi karena adanya tekanan yang terus menerus
dan semakin besar pada minyak isolasi.

Untuk memperoleh tegangan dadal pada setiap pengujian, tegangan uji diberikan pada
sistem secara bertahap dengan tingkat kenaikan yang sama per satuan waktu menggunakan
peralatan pengontrol. Dengan demikian dapat diamati fenomena apa saja yang terjadi selama
pelaksanaan pengujian. Dalam tegangan dadal jika semakin tinggi tegangan dadal yang diperoleh
maka kualitas minyak pelumas akan semakin baik. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam
melakukan uji kegagalan ini antara lain:

Universitas Sumatera Utara

a). Jarak elektroda 2.5 mm
b). Bejana dan elektroda harus benar-benar kering dan bersih setiap
sebelum pengujian, elektroda harus dicuci dengan minyak yang akan
diuji.
c). Minyak yang akan diuji harus diambil dengan alat yang benar-benar
bersih.
Kegagalan zat cair tidak memperhitungkan hubungan antara panjang ruang celah (sela)
dengan kekuatan peristiwa kegagalan :
Vb = Adn

(3.8)

Dimana :
Vb = tegangan gagal / breakdown (kV)
d = panjang rua ng celah (mm)
A = konstanta
n = konstanta yang nilainya 5 % jari-jari elektroda
3. Permukaan elektroda tidak boleh berdebu
4. Elektroda harus licin ( jangan dibersihkan dengan pembersih yang kasar)
5. Jarak benda disekitar elektroda >(0,25+ V/300)m.
6. Untuk mencegah osilasi saat percikan , sebuah resistor yang tahanannya >
500 ohm diserikan degan elektroda bola.

Universitas Sumatera Utara

Konduktor tegangan tinggi juga dirancang sehingga tidak mempengaruhi konfigurasi
medan listrik. Sebuah tahanan seri biasanya dihubungkan di antara sumber listrik dan elektroda
bola untuk membatasi arus yang terjadi akibat tegangan dadal dan juga memperkecil osilasi yang
tidak diinginkan pada sumber tegangan listrik ketika terjadi tegangan tembus (pada kasus
tegangan impuls). Nilai resistansi seri bervariasi mulai dari 100 sampai 1000 untuk ac dan tidak
lebih dari 500 pada kasus tegangan impuls. Pada kasus pengukuran tegangan puncak ac dan
tegangan dc, tegangan yang diberikan dinaikkan secara teratur sampai terjadi dadal listrik pada
sela bola. O kO % 2± dari nilai nominal. Permukaan bola harus bersih dari debu, minyak, atau
pelapis lainnya. Permukaan elektroda harus dipertahankan tetap bersih tetapi tidak perlu dipoles.
Jika ada lubang yang terjadi akibat dadal listrik yang berulang- ulang maka elektroda harus
dibersihkan.

II.9. Ionisasi
Ion merupakan atom atau gabungan atom yang memiliki muatan listrik, ion terbentuk
apabila pada peristiwa kimia suatu atom unsur menangkap atau melepaskan elektron. Proses
terbentuknya ion dinamai dengan ionisasi. Jika diantara dua elektroda yang dimasukkan dalam
media gas diterapkan tegangan V maka akan timbul suatu medan listrik E yang mempunyai besar
dan arah tertentu yang akan mengakibatkan electron bebas mendapatkan energi yang cukup kuat
menuju kearah anoda sehingga dapat merangsang timbulnya proses ionisasi

Ionisasi didefinisikan sebagai proses terlepasnya elektron suatu atom atau molekul dari
ikatannya. Energi yang dibutuhkan untuk melepas satu atau lebih elektron dari orbitnya pada
sebuah atom atau molekul dapat didefinisikan sebagai energi ionisasi Ei. Besarnya energi
ionisasi dinyatakan dalam satuan elektron-volt (eV).

Udara yang sesungguhnya tidak hanya terdiri dari molekul - molekul netral tetapi ada
sebagian kecil daripadanya berupa ion – ion dan elektron bebas.Jika diantara elektron diterapkan
suatu tegangan V, maka akan timbul suatu medan listrik E yang mempunyai arah dan besar
tertentu.Dimedan listrik, elektron – elektron akan memperoleh energi yang cukup kuat, sehingga
dapat memicu timbulnya proses ionisasi.

Universitas Sumatera Utara

Gambar.2.4. Proses dasar ionisasi
Besar energi tersebut :
U = eV = ½ me . Ve2
Dimana :

e

(3.19)

= muatan elektron

V = beda potensial antara kedua elektroda
me = massa elektron
Ve = kecepatan elektron
II.9.1. Ionisasi karena Benturan Elektron

Jika gradien tegangan yang ada cukup tinggi maka jumlah elektron yang diionisasikan
akan lebih banyak dibandingkan dengan jumlah ion yang ditangkap molekul oksigen. Tiap-tiap
elektron ini kemudian akan berjalan menuju anoda secara kontinu sambil membuat benturanbenturan yang akan membebaskan electron lebih banyak lagi.

Sebuah elektron tunggal yang dibebaskan oleh pengaruh luar akan menimbulkan banjiran
elektron, yaitu kelompok elektron yang berkembang secara cepat dan bergerak maju
meninggalkan ion positif pada lintasannya. Yang dimaksud dengan kecepatan elektron optimum
adalah suatu kecepatan yang tepat untuk memecahkan atom menjadi elektron dan ion, dan harus
sering terjadi supaya bila gerakan yang pertama tidak dapat membentur atom dan membebaskan
elektron daripadanya.

Ion positif yang sampai dikatoda akan menimbulkan dua efek yang berbeda.Jika kontak
terbuat dari bahan yang titik leburnya tinggi maka ion positif akan menimbulkan pemanasan
dikatoda. Jika pengurangan partikel bermuatan proses deionisasi lebih banyak dari penambahan
muatan karena proses ionisasi, maka busur api akan padam ,disela kontak akan tetap ada terpaan

Universitas Sumatera Utara

medan elektrik. Jika suatu saat terjadi terpaan medan elektrik

yang lebih besar daripada

kekuatan dielektrik media isolasi kontak ,busur api akan terjadi lagi.

II.9.2. Proses Katoda

Katoda memiliki peran penting dalam lucutan karena katoda berfungsi menyediakan
elektron untuk :
•

Mengawali lucutan

•

Mempertahankan lucutan

•

Menyelesaikan lucutan

Dalam keadaan normal elektro – elektron dicegah untuk meninggalkan katoda padat oleh
gaya elektrostatik. Untuk mengatasi gaya – gaya ini diperlukan sejumlah energi catu minimum.
Ada bebarapa cara untuk menyediakan energi guna membebaskan elektron dari katoda:
v Emisi fotoelektrik
Foton yang menyinari katoda dengan energi hv melebihi fungsi kerja dapat mengeluarkan
elektron dari permukaan tersebut.
v Emisi elektron karena dampak ionisasi
Elektron dapat dikeluarkan dari permukaan logam katoda dengan menghujaninya ion
positif atau atom – atom metastabil.
v Emisi termionik
Pada logam dengan suhu tinggi elektron – elektron konduksi yang ada didekat permukaan
mungkin memiliki energi yang cukup besar untuk mengatasi penghalang energi potensial
yang ada dipermukaan oleh karena itu elektron dapat dikeluarkan dari logam
tersebut.Untuk memungkinkan emisi termionik diperlukan suhu logam antara 1.500 –
2.500 0 K.

Emisi Elektron dapat pula dikeluarkan dari permukaan logam

oleh medan

elektrostatis yang sagat kuat. Untuk menghasilkan arus emisi berupa mikroamper diperlukan
medan listrik sebesar 107 – 108 V/cm yang bekerja pada logam
II.10. Medan Dieletrik

Universitas Sumatera Utara

Suatu dielektrik tidak mempunyai elektron – elektron bebas, melainkan elektron yang
terikat pada inti atom unsur yang membentuk dielektrik tersebut. Suatu bahan dielektrik yang
ditempatkan di dua elektroda piring sejajar . Bila elektroda diberi tegangan searah (V), maka
akan timbul medan listrik (E) di dalam dielektrik. Medan ini member gaya kepada elektron –
elektron agar lepas dari ikatannya dan menjadi elektron bebas. Dengan kata lain, medan elektrik
merupakan bahan dielektrik yang menekan dielektrik berubah menjadi konduktor.

Gambar .2.5. Medan Dielektrik dalam Dielektrik

Beban yang dipikul dielektrik ini disebut juga dengan terpaan medan ielektrik,
setiapdielektrik mempunyai batas kekuatan untuk memikul terpaan dielektrik.Jika terpaan yang
dipikulnya melebihi batas tersebut dan terpaan berlangsung cukup lama, maka isolator akan
menghantarkan arus atau gagal melaksanakan fungsinya sebagai isolator . Dalam hal ini
dielektrik disebut dadal listrik atau breakdown.

Terpaan elektrik yang tertinggi yang dapat dipikul dielektrik tanpa menimbulkan
dielektrik tersebut dadal listrik disebut kekuatan dielektrik. Jika suatu dielektrik memiliki
kekuatan dielektrik Ek , maka terpaan dielektrik yang dipikulnya adalah < Ek .
Pada penerapan tegangan kekuatan dielektrik didefenisikan sebagai gradient potensial dalam
volt/cm merupakan perbandingan tegangan yang menyebabkan kerusakan atau kegagalan pada
dielektrik V dengan tebal isolasi d yang memisahkan antara dua elektroda dapat dilihat pada
persamaan berikut:
E=
\Dimana:

(kV/cm)

(3.20)

E = Kuat medan listrik yang dapat ditahan oleh material isolasi

Universitas Sumatera Utara

V = Tegangan maksimum yang tercatat pada alat ukur
d = Tebal isolasi

Adapun fungsi yang paling penting dari suatu bahan dielektrik adalah:
1. Untuk mengisolasi antara satu penghantar dengan penghantar lainnya.
2. Menahan gaya mekanis akibat adanya arus pada konduktor yang
diisolasinya.
3. Mampu menahan tekanan yang diakibatkan panas dan reaksi kimia.

Tekanan yang diakibatkan oleh medan elektrik, gaya mekanik, thermal maupun kimia
dapat terjadi secara serentak. Dengan kata lain, suatu bahan dielektrik dapat dikatakan ekonomis
jika bahan dielektrik tersebut dapat bertahan dalam jangka waktu yang lama dengan menahan
semua tekanan tersebut diatas. Dari sifat-sifat bahan dielektrik