Pengaruh Kenaikan Temperatur Terhadap Tegangan Tembus Udara Pada Elektroda Bola Terpolusi Asam
PENGARUH KENAIKAN TEMPERATUR TERHADAP TEGANGAN
TEMBUS UDARA PADA ELEKTRODA BOLA TERPOLUSI ASAM
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam
menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Energi
Oleh:
CHRISTIAN DANIEL SIMANJUNTAK
NIM : 080402087
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
Universitas Sumatera Utara
LEMBAR PENGESAHAN
TUGAS AKHIR
PENGARUH KENAIKAN TEMPERATUR TERHADAP TEGANGAN
TEMBUS UDARA PADA ELEKTRODA BOLA TERPOLUSI ASAM
Oleh :
CHRISTIAN DANIEL SIMANJUNTAK
080402087
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 11 Bulan Desember Tahun 2013 di depan penguji :
1. Ketua Penguji
: Ir. Hendra Zulkarnaen
…………
2. Anggota Penguji
: Ir. Zulkarnaen Pane
…………
Disetujui Oleh:
Pembimbing Tugas Akhir
(Ir. Syahrawardi )
NIP : 19570223 198303 1 002
Diketahui Oleh:
Ketua Departemen Teknik Elektro
Fakultas Teknik USU
(Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si.)
NIP : 19540531 198601 1 002
Universitas Sumatera Utara
Peralatan listrik yang memerlukan udara sebagai bahan isolasinya banyak
dijumpai pada daerah padat industri. Peralatan listrik ini tidak jauh dari
kemungkinan terjadinya peristiwa korosi yang disebabkan oleh polusi seperti
hujan asam di sekitar daerah tersebut. Peristiwa korosi ini akan menyebabkan
perubahan bentuk peralatan listrik yang akan berpengaruh pada distribusi medan
listriknya. Dimana distribusi medan listrik pada peralatan tersebut tidak hanya
dipengaruhi oleh korosi tetapi juga dipengaruhi oleh kondisi temperatur di sekitar
peralatan listrik.
Dalam pengujian ini kondisi temperatur dinaikan di sekitar elektroda bola
yang telah terpolusi asam, dengan jarak sela yang berbeda. Elektroda yang
digunakan berdiameter 5 cm dan 10 cm, serta asam yang digunakan adalah asam
Nitrat (HNO3). Dari hasil pengujian didapatkan bahwa terjadi penurunan
tegangan tembus udara akibat dari kenaikan temperatur disekitar elektroda bolabola dan polusi yang terdapat pada elektroda tersebut, besarnya persentase
penurunan tegangan tembus pada berbagai sela sebesar 8,25 %
Kata Kunci : Tegangan tembus udara, Pengaruh temperatur, dan polusi zat asam.
i
Universitas Sumatera Utara
Segala puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang
karena berkatnya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul :
“PENGARUH KENAIKAN TEMPERATUR TERHADAP TEGANGAN
TEMBUS UDARA PADA ELEKTRODA BOLA TERPOLUSI ASAM”
Selama masa perkuliahan sampai menyelesaikan Tugas Akhir ini, penulis
banyak memperoleh bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu,
penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Ayahanda Purba Humala Simanjuntak, Ibunda Warniwati br.Panjaitan,
Saudara/ i penulis : Christine Dameria Putri Simanjuntak, Anggi
Simanjuntak dan Gerry Simanjuntak yang menyediakan segala keperluan,
dan senantiasa memberi dukungan semangat dan doa selama perkuliahan
hingga penyelesaian Tugas Akhir ini.
2. Bapak Ir. Syahrawardi sebagai Dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas
segala bimbingan, pengarahan dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas
Akhir.
3. Bapak Ir. Zulkarnaen Pane, sebagai Dosen Wali penulis yang membantu
selama mengukuti perkuliahan.
4. Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro
FT-USU dan Bapak Rahmat Fauzi ST, MT selaku Sekretaris Departemen
Teknik Elektro FT-USU.
5. Buat Bang Divo, Bang Martin, Kak Umi, Kak Ester dan seluruh staf
pegawai Departemen Teknik Elektro FT USU.
6. Buat Elis Feronika Hutasoit yang telah memberikan dukungan
ii
Universitas Sumatera Utara
kepada penulis, terima kasih atas perhatian dan doanya selama
penyelesaian tugas akhirini.
7. Teman-teman Asisten Lab Tegangan Tinggi, Wilvian, Wangto, dan
Kentrik. Atas bantuannya selama penulis mengambil data di laboratorium
Teknik Tegangan Tinggi.
8. Buat teman-teman stambuk 08, stambuk 09, stambuk 010 dan
stambuk 011 yang telah memberikan motivasi dalam penyelesaian
tugas akhir ini.
9. Semua pihak yang banyak memberi masukan kepada penulis yang tidak
dapat penulis sebutkan satu per satu.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan,
untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi
penyempurnaan isi dan analisa yang disajikan. Akhir kata, semoga tulisan ini
bermanfaat bagi pembaca.
Medan, September 2013
Penulis,
(CHRISTIAN D SIMANJUNTAK)
NIM : 080402087
iii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK................................................................................................ i
KATA PENGANTAR.............................................................................. ii
DAFTAR ISI ............................................................................................ iv
DAFTAR GAMBAR................................................................................ vii
DAFTAR TABEL .................................................................................... xiv
I. PENDAHULUAN................................................................................ 1
1.1 Latar Belakang Masalah ........................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah .................................................................... 2
1.3 Batasan Masalah....................................................................... 2
1.4 Tujuan Pengujian...................................................................... 3
II. TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................... 4
2.1
Elektroda Bola.......................................................................... 4
2.2 Distribusi Medan Listrik Pada Permukaan Elektroda
Bola-Bola…....... ......................................................................... 7
2.2.1 Distribusi Medan Listrik Pada Permukan Yang Rata ......... 7
2.2.2 Distribusi Medan Listrik Pada Permukaan Yang Tidak
Rata .................................................................................. 7
2.3
Pengaruh Temperatur Terhadap Tegangan Tembus Udara ........ 9
2.4
Pengaruh Objek Sekitar Terhadap Pengukurn Dengan Elektroda
Bola-bola.................................................................................. 9
2.5
Korosi ...................................................................................... ..10
iv
Universitas Sumatera Utara
2.5.1 Faktor yang mempengaruhi korosi........................................... 11
III. METODE PENGUJIAN…………………………………………… 12
3.1 Tempat dan Waktu ................................................................... 12
3.2 Bahan dan Peralatan Serta Metode ........................................... 12
3.2.1 Bahan yang Digunakan dalam Penelitian ........................ 12
3.2.2 Peralatan yang Digunakan dalam Penelitian .................... 12
3.3 Metode yang Dilakukan Dalam Penelitian ................................ 15
3.4 Rangkaian Penelitian ................................................................ 17
3.5 Prosedur Penelitian................................................................... 17
3.5.1 Percobaan Pengujian Pengaruh Temperatur Terhadap
Tegangan Tembus Dengan Elektroda Bola Tidak Terpolusi
Asam .............................................................................. 17
3.5.2 Pengujian Pengaruh Temperatur Terhadap Tegangan
Tembus Dengan Elektroda Bola Terpolusi Asam .......... 18
IV. HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS ........................................... 20
4.1 Umum ...................................................................................... 20
4.2 Hasil Percobaan Untuk Elektroda Bola berdiameter 10 Cm ...... 22
4.2.1 Hasil percobaan untuk jarak sela 1 cm ............................. 22
4.2.1.1 Analisis Percobaan Untuk Elektroda Bola
Berdiameter 10 cm dengan jarak sela 1 cm ............ 27
4.2.2 Hasil percobaan untuk jarak sela 1.5 cm........................... 28
4.2.2.1 Analisis Percobaan Untuk Elektroda Bola
Berdiameter 10 cm dengan jarak sela 1.5 cm ......... 33
v
Universitas Sumatera Utara
4.2.3 Hasil percobaan untuk jarak sela 2 cm ............................. 34
4.2.3.1 Analisis Percobaan Untuk Elektroda Bola
Berdiameter 10 cm dengan jarak sela 2 cm............ 38
4.2.4 Hasil percobaan untuk jarak sela 2.5 cm........................... 39
4.2.4.1 Analisis Percobaan Untuk Elektroda Bola
Berdiameter 10 cm dengan jarak sela 2.5 cm ......... 45
4.3 Hasil Percobaab Untuk Elektroda Bola berdiameter 5 Cm ...... 45
4.3.1 Hasil percobaan untuk jarak sela 1 cm............................. 45
4.3.1.1 Analisis Percobaan Untuk Elektroda Bola
Berdiameter 5 cm dengan jarak sela 1 cm.............. 50
4.3.2 Hasil percobaan untuk jarak sela 1.5 cm........................... 51
4.3.2.1 Analisis Percobaan Untuk Elektroda Bola
Berdiameter 5 cm dengan jarak sela 1.5 cm ........... 56
4.3.3 Hasil percobaan untuk jarak sela 2 cm ............................. 57
4.3.3.1 Analisis Percobaan Untuk Elektroda Bola
Berdiameter 5 cm dengan jarak sela 2 cm.............. 62
4.3.4 Hasil percobaan untuk jarak sela 2.5 cm........................... 63
4.3.4.1 Analisis Percobaan Untuk Elektroda Bola
Berdiameter 5 cm dengan jarak sela 2.5 cm ........... 68
V.
KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................ 69
5.1 Kesimpulan .......................................................................... 69
5.2 Saran ................................................................................... 70
vi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN A
LAMPIRAN B
vii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Elektroda Bola Susunan Horizontal.......................................... 6
Gambar 2.2 Elektroda Bola SusunanVertikal .............................................. 6
Gambar 2.3 Distribusi Medan Listrik Diantara Dua Elektroda Bola
Dengan Permukaan yang Rata ................................................... 7
Gambar 2.4 Distribusi Medan Listrik Diantara Dua Elektroda Bola
Dengan Permukaan yang Tidak Rata ......................................... 8
Gambar 2.5 Peristiwa Terlepasnya Elekron dari Molekul Netral Akibat
Kenaikan Temperatur ................................................................ 9
Gambar 2.6 Pengaruh Objek Terhadap Pengukuran Elektron Bola-Bola ..... 10
Gambar 2.7 Benda Sebelum Korosi ............................................................ 10
Gambar 2.8 Benda Telah Korosi ................................................................. 10
Gambar 3.1 Trafo Uji.................................................................................. 12
Gambar 3.2
Auto Trafo .............................................................................. 13
Gambar 3.3
Tahanan Peredam.................................................................... 13
Gambar 3.4
Multimeter.............................................................................. 13
Gambar 3.5
Barometer/Humiditymeter/Thermometer digital ..................... 14
Gambar 3.6
Termometer Kaca .................................................................. 14
Gambar 3.7
Lampu Halogen ..................................................................... 15
Gambar 3.8
Rangkaian Bola Lampu.......................................................... 15
Gambar 3.9 Rangkaian ekivaen Pengujian Pengaruh Kenaikan
Temperatur Terhadap Tegangan Tembus Udara pada Elektron
Bola Terpolusi Asam ................................................................... 17
viii
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.1
Rangkaian Pengujian Pengaruh Kenaikan Temperatur Terhadap
Tegangan Tembus Udara pada Elektron Bola Terpolusi Asam. 21
Gambar 4.2
Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 1 Cm Dengan Diameter 10 Cm Pada Kondisi Normal ....... 23
Gambar 4.3
Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 1 Cm Dengan Diameter 10 Cm Pada Hari Ke-1 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 24
Gambar 4.4
Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 1 Cm Dengan Diameter 10 Cm Pada Hari Ke-7 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 25
Gambar 4.5
Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 1 Cm Dengan Diameter 10 Cm Pada Hari Ke-14 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 26
Gambar 4.6 Grafik Perbandingan Persentase Penurunan Tegangan Tembus
Udara Pada Kondisi Normal Dengan Terpolusi Pada Elektroda
Bola Berdiameter 10 cm Dengan Jarak Sela 1 cm ..................... 27
Gambar 4.7
Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 1,5 Cm Dengan Diameter 10 Cm Pada Kondisi Normal .... 29
Gambar 4.8
Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 1,5 Cm Dengan Diameter 10 Cm Pada Hari Ke-1 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 30
Gambar 4.9
Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 1,5 Cm Dengan Diameter 10 Cm Pada Hari Ke-7 Setelah
ix
Universitas Sumatera Utara
Terpolusi Asam ........................................................................ 31
Gambar 4.10 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 1,5 Cm Dengan Diameter 10 Cm Pada Hari Ke-14 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 32
Gambar 4.11 Grafik Perbandingan Persentase Penurunan Tegangan Tembus
Udara Pada Kondisi Normal Dengan Terpolusi Pada Elektroda
Bola Berdiameter 10 cm Dengan Jarak Sela 1.5 cm .................. 33
Gambar 4.12 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 2 Cm Dengan Diameter 10 Cm Pada Kondisi Normal ....... 35
Gambar 4.13 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 2 Cm Dengan Diameter 10 Cm Pada Hari Ke-1 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 36
Gambar 4.14 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 2 Cm Dengan Diameter 10 Cm Pada Hari Ke-7 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 37
Gambar 4.15 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 2 Cm Dengan Diameter 10 Cm Pada Hari Ke-14 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 38
Gambar 4.16 Grafik Perbandingan Persentase Penurunan Tegangan Tembus
Udara Pada Kondisi Normal Dengan Terpolusi Pada Elektroda
Bola Berdiameter 10 cm Dengan Jarak Sela 2 cm ..................... 39
Gambar 4.17 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 2,5 Cm Dengan Diameter 10 Cm Pada Kondisi Normal .... 41
x
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.18 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 2,5 Cm Dengan Diameter 10 Cm Pada Hari Ke-1 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 42
Gambar 4.19 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 2,5 Cm Dengan Diameter 10 Cm Pada Hari Ke-7 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 43
Gambar 4.20 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 2,5 Cm Dengan Diameter 10 Cm Pada Hari Ke-14 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 44
Gambar 4.21 Grafik Perbandingan Persentase Penurunan Tegangan Tembus
Udara Pada Kondisi Normal Dengan Terpolusi Pada Elektroda
Bola Berdiameter 10 cm Dengan Jarak Sela 2.5 cm .................. 45
Gambar 4.22 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 1 Cm Dengan Diameter 5 Cm Pada Kondisi Normal ......... 47
Gambar 4.23 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 1 Cm Dengan Diameter 5 Cm Pada Hari Ke-1 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 48
Gambar 4.24 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 1 Cm Dengan Diameter 5 Cm Pada Hari Ke-7 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 49
Gambar 4.25 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 1 Cm Dengan Diameter 10 Cm Pada Hari Ke-14 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 50
xi
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.26 Grafik Perbandingan Persentase Penurunan Tegangan Tembus
Udara Pada Kondisi Normal Dengan Terpolusi Pada Elektroda
Bola Berdiameter 5 cm Dengan Jarak Sela 1 cm ....................... 51
Gambar 4.27 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 1,5 Cm Dengan Diameter 5 Cm Pada Kondisi Normal ...... 53
Gambar 4.28 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 1,5 Cm Dengan Diameter 5 Cm Pada Hari Ke-1 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 54
Gambar 4.29 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 1,5 Cm Dengan Diameter 5 Cm Pada Hari Ke-7 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 55
Gambar 4.30 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 1,5 Cm Dengan Diameter 5 Cm Pada Hari Ke-14 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 56
Gambar 4.31 Grafik Perbandingan Persentase Penurunan Tegangan Tembus
Udara Pada Kondisi Normal Dengan Terpolusi Pada Elektroda
Bola Berdiameter 5 cm Dengan Jarak Sela 1.5 cm .................... 57
Gambar 4.32 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 2 Cm Dengan Diameter 5 Cm Pada Kondisi Normal ......... 58
Gambar 4.33 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 2 Cm Dengan Diameter 5 Cm Pada Hari Ke-1 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 59
Gambar 4.34 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
xii
Universitas Sumatera Utara
Sela 2 Cm Dengan Diameter 5 Cm Pada Hari Ke-7 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 60
Gambar 4.35 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 2 Cm Dengan Diameter 5 Cm Pada Hari Ke-14 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 61
Gambar 4.36 Grafik Perbandingan Persentase Penurunan Tegangan Tembus
Udara Pada Kondisi Normal Dengan Terpolusi Pada Elektroda
Bola Berdiameter 5 cm Dengan Jarak Sela 2 cm ....................... 62
Gambar 4.37 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 2,5 Cm Dengan Diameter 5 Cm Pada Kondisi Normal ...... 64
Gambar 4.38 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 2,5 Cm Dengan Diameter 5 Cm Pada Hari Ke-1 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 65
Gambar 4.39 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 2,5 Cm Dengan Diameter 5 Cm Pada Hari Ke-7 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 66
Gambar 4.40 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 2,5 Cm Dengan Diameter 5 Cm Pada Hari Ke-14 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 67
Gambar 4.41 Grafik Perbandingan Persentase Penurunan Tegangan Tembus
Udara Pada Kondisi Normal Dengan Terpolusi Pada Elektroda
Bola Berdiameter 5 cm Dengan Jarak Sela 2.5 cm .................... 27
xiii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1
Nilai Rata-Rata Tegangan Tembus Pada Jarak Sela 1 cm
Pada Elektroda Bola-Bola Berdiameter 10 cm .................... 22
Tabel 4.2
Nilai Rata-Rata Tegangan Tembus Pada Jarak Sela 1,5 cm
Pada Elektroda Bola-Bola Berdiameter 10 cm .................... 28
Tabel 4.3
Nilai Rata-Rata Tegangan Tembus Pada Jarak Sela 2 cm
Pada Elektroda Bola-Bola Berdiameter 10 cm .................... 34
Tabel 4.4
Nilai Rata-Rata Tegangan Tembus Pada Jarak Sela 2,5 cm
Pada Elektroda Bola-Bola Berdiameter 10 cm .................... 40
Tabel 4.5
Nilai Rata-Rata Tegangan Tembus Pada Jarak Sela 1 cm
Pada Elektroda Bola-Bola Berdiameter 5 cm ...................... 46
Tabel 4.6
Nilai Rata-Rata Tegangan Tembus Pada Jarak Sela 1,5 cm
Pada Elektroda Bola-Bola Berdiameter 5 cm ...................... 52
Tabel 4.7
Nilai Rata-Rata Tegangan Tembus Pada Jarak Sela 2 cm
Pada Elektroda Bola-Bola Berdiameter 5 cm ...................... 56
Tabel 4.8
Nilai Rata-Rata Tegangan Tembus Pada Jarak Sela 2,5 cm
Pada Elektroda Bola-Bola Berdiameter 5 cm ...................... 63
xiv
Universitas Sumatera Utara
TEMBUS UDARA PADA ELEKTRODA BOLA TERPOLUSI ASAM
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam
menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Energi
Oleh:
CHRISTIAN DANIEL SIMANJUNTAK
NIM : 080402087
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
Universitas Sumatera Utara
LEMBAR PENGESAHAN
TUGAS AKHIR
PENGARUH KENAIKAN TEMPERATUR TERHADAP TEGANGAN
TEMBUS UDARA PADA ELEKTRODA BOLA TERPOLUSI ASAM
Oleh :
CHRISTIAN DANIEL SIMANJUNTAK
080402087
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 11 Bulan Desember Tahun 2013 di depan penguji :
1. Ketua Penguji
: Ir. Hendra Zulkarnaen
…………
2. Anggota Penguji
: Ir. Zulkarnaen Pane
…………
Disetujui Oleh:
Pembimbing Tugas Akhir
(Ir. Syahrawardi )
NIP : 19570223 198303 1 002
Diketahui Oleh:
Ketua Departemen Teknik Elektro
Fakultas Teknik USU
(Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si.)
NIP : 19540531 198601 1 002
Universitas Sumatera Utara
Peralatan listrik yang memerlukan udara sebagai bahan isolasinya banyak
dijumpai pada daerah padat industri. Peralatan listrik ini tidak jauh dari
kemungkinan terjadinya peristiwa korosi yang disebabkan oleh polusi seperti
hujan asam di sekitar daerah tersebut. Peristiwa korosi ini akan menyebabkan
perubahan bentuk peralatan listrik yang akan berpengaruh pada distribusi medan
listriknya. Dimana distribusi medan listrik pada peralatan tersebut tidak hanya
dipengaruhi oleh korosi tetapi juga dipengaruhi oleh kondisi temperatur di sekitar
peralatan listrik.
Dalam pengujian ini kondisi temperatur dinaikan di sekitar elektroda bola
yang telah terpolusi asam, dengan jarak sela yang berbeda. Elektroda yang
digunakan berdiameter 5 cm dan 10 cm, serta asam yang digunakan adalah asam
Nitrat (HNO3). Dari hasil pengujian didapatkan bahwa terjadi penurunan
tegangan tembus udara akibat dari kenaikan temperatur disekitar elektroda bolabola dan polusi yang terdapat pada elektroda tersebut, besarnya persentase
penurunan tegangan tembus pada berbagai sela sebesar 8,25 %
Kata Kunci : Tegangan tembus udara, Pengaruh temperatur, dan polusi zat asam.
i
Universitas Sumatera Utara
Segala puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang
karena berkatnya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul :
“PENGARUH KENAIKAN TEMPERATUR TERHADAP TEGANGAN
TEMBUS UDARA PADA ELEKTRODA BOLA TERPOLUSI ASAM”
Selama masa perkuliahan sampai menyelesaikan Tugas Akhir ini, penulis
banyak memperoleh bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu,
penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Ayahanda Purba Humala Simanjuntak, Ibunda Warniwati br.Panjaitan,
Saudara/ i penulis : Christine Dameria Putri Simanjuntak, Anggi
Simanjuntak dan Gerry Simanjuntak yang menyediakan segala keperluan,
dan senantiasa memberi dukungan semangat dan doa selama perkuliahan
hingga penyelesaian Tugas Akhir ini.
2. Bapak Ir. Syahrawardi sebagai Dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas
segala bimbingan, pengarahan dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas
Akhir.
3. Bapak Ir. Zulkarnaen Pane, sebagai Dosen Wali penulis yang membantu
selama mengukuti perkuliahan.
4. Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro
FT-USU dan Bapak Rahmat Fauzi ST, MT selaku Sekretaris Departemen
Teknik Elektro FT-USU.
5. Buat Bang Divo, Bang Martin, Kak Umi, Kak Ester dan seluruh staf
pegawai Departemen Teknik Elektro FT USU.
6. Buat Elis Feronika Hutasoit yang telah memberikan dukungan
ii
Universitas Sumatera Utara
kepada penulis, terima kasih atas perhatian dan doanya selama
penyelesaian tugas akhirini.
7. Teman-teman Asisten Lab Tegangan Tinggi, Wilvian, Wangto, dan
Kentrik. Atas bantuannya selama penulis mengambil data di laboratorium
Teknik Tegangan Tinggi.
8. Buat teman-teman stambuk 08, stambuk 09, stambuk 010 dan
stambuk 011 yang telah memberikan motivasi dalam penyelesaian
tugas akhir ini.
9. Semua pihak yang banyak memberi masukan kepada penulis yang tidak
dapat penulis sebutkan satu per satu.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan,
untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi
penyempurnaan isi dan analisa yang disajikan. Akhir kata, semoga tulisan ini
bermanfaat bagi pembaca.
Medan, September 2013
Penulis,
(CHRISTIAN D SIMANJUNTAK)
NIM : 080402087
iii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK................................................................................................ i
KATA PENGANTAR.............................................................................. ii
DAFTAR ISI ............................................................................................ iv
DAFTAR GAMBAR................................................................................ vii
DAFTAR TABEL .................................................................................... xiv
I. PENDAHULUAN................................................................................ 1
1.1 Latar Belakang Masalah ........................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah .................................................................... 2
1.3 Batasan Masalah....................................................................... 2
1.4 Tujuan Pengujian...................................................................... 3
II. TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................... 4
2.1
Elektroda Bola.......................................................................... 4
2.2 Distribusi Medan Listrik Pada Permukaan Elektroda
Bola-Bola…....... ......................................................................... 7
2.2.1 Distribusi Medan Listrik Pada Permukan Yang Rata ......... 7
2.2.2 Distribusi Medan Listrik Pada Permukaan Yang Tidak
Rata .................................................................................. 7
2.3
Pengaruh Temperatur Terhadap Tegangan Tembus Udara ........ 9
2.4
Pengaruh Objek Sekitar Terhadap Pengukurn Dengan Elektroda
Bola-bola.................................................................................. 9
2.5
Korosi ...................................................................................... ..10
iv
Universitas Sumatera Utara
2.5.1 Faktor yang mempengaruhi korosi........................................... 11
III. METODE PENGUJIAN…………………………………………… 12
3.1 Tempat dan Waktu ................................................................... 12
3.2 Bahan dan Peralatan Serta Metode ........................................... 12
3.2.1 Bahan yang Digunakan dalam Penelitian ........................ 12
3.2.2 Peralatan yang Digunakan dalam Penelitian .................... 12
3.3 Metode yang Dilakukan Dalam Penelitian ................................ 15
3.4 Rangkaian Penelitian ................................................................ 17
3.5 Prosedur Penelitian................................................................... 17
3.5.1 Percobaan Pengujian Pengaruh Temperatur Terhadap
Tegangan Tembus Dengan Elektroda Bola Tidak Terpolusi
Asam .............................................................................. 17
3.5.2 Pengujian Pengaruh Temperatur Terhadap Tegangan
Tembus Dengan Elektroda Bola Terpolusi Asam .......... 18
IV. HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS ........................................... 20
4.1 Umum ...................................................................................... 20
4.2 Hasil Percobaan Untuk Elektroda Bola berdiameter 10 Cm ...... 22
4.2.1 Hasil percobaan untuk jarak sela 1 cm ............................. 22
4.2.1.1 Analisis Percobaan Untuk Elektroda Bola
Berdiameter 10 cm dengan jarak sela 1 cm ............ 27
4.2.2 Hasil percobaan untuk jarak sela 1.5 cm........................... 28
4.2.2.1 Analisis Percobaan Untuk Elektroda Bola
Berdiameter 10 cm dengan jarak sela 1.5 cm ......... 33
v
Universitas Sumatera Utara
4.2.3 Hasil percobaan untuk jarak sela 2 cm ............................. 34
4.2.3.1 Analisis Percobaan Untuk Elektroda Bola
Berdiameter 10 cm dengan jarak sela 2 cm............ 38
4.2.4 Hasil percobaan untuk jarak sela 2.5 cm........................... 39
4.2.4.1 Analisis Percobaan Untuk Elektroda Bola
Berdiameter 10 cm dengan jarak sela 2.5 cm ......... 45
4.3 Hasil Percobaab Untuk Elektroda Bola berdiameter 5 Cm ...... 45
4.3.1 Hasil percobaan untuk jarak sela 1 cm............................. 45
4.3.1.1 Analisis Percobaan Untuk Elektroda Bola
Berdiameter 5 cm dengan jarak sela 1 cm.............. 50
4.3.2 Hasil percobaan untuk jarak sela 1.5 cm........................... 51
4.3.2.1 Analisis Percobaan Untuk Elektroda Bola
Berdiameter 5 cm dengan jarak sela 1.5 cm ........... 56
4.3.3 Hasil percobaan untuk jarak sela 2 cm ............................. 57
4.3.3.1 Analisis Percobaan Untuk Elektroda Bola
Berdiameter 5 cm dengan jarak sela 2 cm.............. 62
4.3.4 Hasil percobaan untuk jarak sela 2.5 cm........................... 63
4.3.4.1 Analisis Percobaan Untuk Elektroda Bola
Berdiameter 5 cm dengan jarak sela 2.5 cm ........... 68
V.
KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................ 69
5.1 Kesimpulan .......................................................................... 69
5.2 Saran ................................................................................... 70
vi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN A
LAMPIRAN B
vii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Elektroda Bola Susunan Horizontal.......................................... 6
Gambar 2.2 Elektroda Bola SusunanVertikal .............................................. 6
Gambar 2.3 Distribusi Medan Listrik Diantara Dua Elektroda Bola
Dengan Permukaan yang Rata ................................................... 7
Gambar 2.4 Distribusi Medan Listrik Diantara Dua Elektroda Bola
Dengan Permukaan yang Tidak Rata ......................................... 8
Gambar 2.5 Peristiwa Terlepasnya Elekron dari Molekul Netral Akibat
Kenaikan Temperatur ................................................................ 9
Gambar 2.6 Pengaruh Objek Terhadap Pengukuran Elektron Bola-Bola ..... 10
Gambar 2.7 Benda Sebelum Korosi ............................................................ 10
Gambar 2.8 Benda Telah Korosi ................................................................. 10
Gambar 3.1 Trafo Uji.................................................................................. 12
Gambar 3.2
Auto Trafo .............................................................................. 13
Gambar 3.3
Tahanan Peredam.................................................................... 13
Gambar 3.4
Multimeter.............................................................................. 13
Gambar 3.5
Barometer/Humiditymeter/Thermometer digital ..................... 14
Gambar 3.6
Termometer Kaca .................................................................. 14
Gambar 3.7
Lampu Halogen ..................................................................... 15
Gambar 3.8
Rangkaian Bola Lampu.......................................................... 15
Gambar 3.9 Rangkaian ekivaen Pengujian Pengaruh Kenaikan
Temperatur Terhadap Tegangan Tembus Udara pada Elektron
Bola Terpolusi Asam ................................................................... 17
viii
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.1
Rangkaian Pengujian Pengaruh Kenaikan Temperatur Terhadap
Tegangan Tembus Udara pada Elektron Bola Terpolusi Asam. 21
Gambar 4.2
Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 1 Cm Dengan Diameter 10 Cm Pada Kondisi Normal ....... 23
Gambar 4.3
Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 1 Cm Dengan Diameter 10 Cm Pada Hari Ke-1 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 24
Gambar 4.4
Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 1 Cm Dengan Diameter 10 Cm Pada Hari Ke-7 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 25
Gambar 4.5
Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 1 Cm Dengan Diameter 10 Cm Pada Hari Ke-14 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 26
Gambar 4.6 Grafik Perbandingan Persentase Penurunan Tegangan Tembus
Udara Pada Kondisi Normal Dengan Terpolusi Pada Elektroda
Bola Berdiameter 10 cm Dengan Jarak Sela 1 cm ..................... 27
Gambar 4.7
Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 1,5 Cm Dengan Diameter 10 Cm Pada Kondisi Normal .... 29
Gambar 4.8
Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 1,5 Cm Dengan Diameter 10 Cm Pada Hari Ke-1 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 30
Gambar 4.9
Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 1,5 Cm Dengan Diameter 10 Cm Pada Hari Ke-7 Setelah
ix
Universitas Sumatera Utara
Terpolusi Asam ........................................................................ 31
Gambar 4.10 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 1,5 Cm Dengan Diameter 10 Cm Pada Hari Ke-14 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 32
Gambar 4.11 Grafik Perbandingan Persentase Penurunan Tegangan Tembus
Udara Pada Kondisi Normal Dengan Terpolusi Pada Elektroda
Bola Berdiameter 10 cm Dengan Jarak Sela 1.5 cm .................. 33
Gambar 4.12 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 2 Cm Dengan Diameter 10 Cm Pada Kondisi Normal ....... 35
Gambar 4.13 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 2 Cm Dengan Diameter 10 Cm Pada Hari Ke-1 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 36
Gambar 4.14 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 2 Cm Dengan Diameter 10 Cm Pada Hari Ke-7 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 37
Gambar 4.15 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 2 Cm Dengan Diameter 10 Cm Pada Hari Ke-14 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 38
Gambar 4.16 Grafik Perbandingan Persentase Penurunan Tegangan Tembus
Udara Pada Kondisi Normal Dengan Terpolusi Pada Elektroda
Bola Berdiameter 10 cm Dengan Jarak Sela 2 cm ..................... 39
Gambar 4.17 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 2,5 Cm Dengan Diameter 10 Cm Pada Kondisi Normal .... 41
x
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.18 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 2,5 Cm Dengan Diameter 10 Cm Pada Hari Ke-1 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 42
Gambar 4.19 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 2,5 Cm Dengan Diameter 10 Cm Pada Hari Ke-7 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 43
Gambar 4.20 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 2,5 Cm Dengan Diameter 10 Cm Pada Hari Ke-14 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 44
Gambar 4.21 Grafik Perbandingan Persentase Penurunan Tegangan Tembus
Udara Pada Kondisi Normal Dengan Terpolusi Pada Elektroda
Bola Berdiameter 10 cm Dengan Jarak Sela 2.5 cm .................. 45
Gambar 4.22 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 1 Cm Dengan Diameter 5 Cm Pada Kondisi Normal ......... 47
Gambar 4.23 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 1 Cm Dengan Diameter 5 Cm Pada Hari Ke-1 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 48
Gambar 4.24 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 1 Cm Dengan Diameter 5 Cm Pada Hari Ke-7 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 49
Gambar 4.25 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 1 Cm Dengan Diameter 10 Cm Pada Hari Ke-14 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 50
xi
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.26 Grafik Perbandingan Persentase Penurunan Tegangan Tembus
Udara Pada Kondisi Normal Dengan Terpolusi Pada Elektroda
Bola Berdiameter 5 cm Dengan Jarak Sela 1 cm ....................... 51
Gambar 4.27 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 1,5 Cm Dengan Diameter 5 Cm Pada Kondisi Normal ...... 53
Gambar 4.28 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 1,5 Cm Dengan Diameter 5 Cm Pada Hari Ke-1 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 54
Gambar 4.29 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 1,5 Cm Dengan Diameter 5 Cm Pada Hari Ke-7 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 55
Gambar 4.30 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 1,5 Cm Dengan Diameter 5 Cm Pada Hari Ke-14 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 56
Gambar 4.31 Grafik Perbandingan Persentase Penurunan Tegangan Tembus
Udara Pada Kondisi Normal Dengan Terpolusi Pada Elektroda
Bola Berdiameter 5 cm Dengan Jarak Sela 1.5 cm .................... 57
Gambar 4.32 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 2 Cm Dengan Diameter 5 Cm Pada Kondisi Normal ......... 58
Gambar 4.33 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 2 Cm Dengan Diameter 5 Cm Pada Hari Ke-1 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 59
Gambar 4.34 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
xii
Universitas Sumatera Utara
Sela 2 Cm Dengan Diameter 5 Cm Pada Hari Ke-7 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 60
Gambar 4.35 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 2 Cm Dengan Diameter 5 Cm Pada Hari Ke-14 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 61
Gambar 4.36 Grafik Perbandingan Persentase Penurunan Tegangan Tembus
Udara Pada Kondisi Normal Dengan Terpolusi Pada Elektroda
Bola Berdiameter 5 cm Dengan Jarak Sela 2 cm ....................... 62
Gambar 4.37 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 2,5 Cm Dengan Diameter 5 Cm Pada Kondisi Normal ...... 64
Gambar 4.38 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 2,5 Cm Dengan Diameter 5 Cm Pada Hari Ke-1 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 65
Gambar 4.39 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 2,5 Cm Dengan Diameter 5 Cm Pada Hari Ke-7 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 66
Gambar 4.40 Grafik Perhitungan Persentase Penurunan Tegangan Jarak
Sela 2,5 Cm Dengan Diameter 5 Cm Pada Hari Ke-14 Setelah
Terpolusi Asam ........................................................................ 67
Gambar 4.41 Grafik Perbandingan Persentase Penurunan Tegangan Tembus
Udara Pada Kondisi Normal Dengan Terpolusi Pada Elektroda
Bola Berdiameter 5 cm Dengan Jarak Sela 2.5 cm .................... 27
xiii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1
Nilai Rata-Rata Tegangan Tembus Pada Jarak Sela 1 cm
Pada Elektroda Bola-Bola Berdiameter 10 cm .................... 22
Tabel 4.2
Nilai Rata-Rata Tegangan Tembus Pada Jarak Sela 1,5 cm
Pada Elektroda Bola-Bola Berdiameter 10 cm .................... 28
Tabel 4.3
Nilai Rata-Rata Tegangan Tembus Pada Jarak Sela 2 cm
Pada Elektroda Bola-Bola Berdiameter 10 cm .................... 34
Tabel 4.4
Nilai Rata-Rata Tegangan Tembus Pada Jarak Sela 2,5 cm
Pada Elektroda Bola-Bola Berdiameter 10 cm .................... 40
Tabel 4.5
Nilai Rata-Rata Tegangan Tembus Pada Jarak Sela 1 cm
Pada Elektroda Bola-Bola Berdiameter 5 cm ...................... 46
Tabel 4.6
Nilai Rata-Rata Tegangan Tembus Pada Jarak Sela 1,5 cm
Pada Elektroda Bola-Bola Berdiameter 5 cm ...................... 52
Tabel 4.7
Nilai Rata-Rata Tegangan Tembus Pada Jarak Sela 2 cm
Pada Elektroda Bola-Bola Berdiameter 5 cm ...................... 56
Tabel 4.8
Nilai Rata-Rata Tegangan Tembus Pada Jarak Sela 2,5 cm
Pada Elektroda Bola-Bola Berdiameter 5 cm ...................... 63
xiv
Universitas Sumatera Utara