PRINSIP DASAR KETENAGA LISTRIKAN .

PRINSIP DASAR
KETENAGA LISTRIKAN

Agus Siswanto, ST., MT.

Program Studi Teknik Mesin
FT-UNTAG CIREBON
2014-2015
Teknik Tenaga Listrik, ee.untagcrb

1

Umum
Dalam keadaan tetap (steady state) arus dan
tegangan sistem tenaga semuanya merupakan
fungsi sinusoidal terhadap waktu dengan
frekunsi yang sama.

Oleh Karena itu amat menarik jika analisis
keadaan tetap dari sistem tenag tersebut
mempergunakan phasor, impedansi, admitansi

dan daya komplek.
Teknik Tenaga Listrik, ee.untagcrb

2

Pengertian Tegangan (Beda Potensial) Listrik
Benda yang bermuatan listrik bila dihubungkan dengan tanah
(bumi) akan menjadi netral kembali, karena memberikan
kelebihan elektronnya kepada bumi atau mengambil elektron
dari bumi untuk menutup kekurangan elektronnya.
Jadi benda yang bermuatan itu dalam keadaan tidak seimbang
muatannya atau tegang, maka benda yang bermuatan
tersebut juga bertegangan atau berpotensial. Dua benda yang
tidak sama muatannya mempunyai tegangan yang tidak sama.
Antara dua benda yang tidak sama besar muatannya atau
tidak sama sifat muatannya terdapat beda potensial listrik
(biasa sebagai tegangan listrik).
Teknik Tenaga Listrik, ee.untagcrb

3

Pengertian Arus Listrik
Perpindahan elektron bebas dalam suatu
penghantar yang dihubungkan pada kutub
positif (kekurangan elektron) sebuah batery dan
kutub negatif (kelebihan elektron) sebuah
baterai disebut arus elektron.

Teknik Tenaga Listrik, ee.untagcrb

4

Atom no 2 yang kekurangan elektron menarik elektron Bebas
dari atom pertama.
Atom no 3 yang kekurangan elektron menarik elektron bebas tadi
dari atom no 2, begitu seterusnya elektron bebas berpindah dari
atom ke atom sepanjang penghantar, merupakan arus elektron

Teknik Tenaga Listrik, ee.untagcrb

5

Jadi arus elektron terjadi bila ada proses perpindahan
elektron. Arus listrik mengalir dari titik positif ke titik
negatif. Arah arus listrik berlawanan dengan arah
perpindahan elektron. Kuat arus listrik tergantung pada
banyak sedikitnya elektron bebas yang pindah melewati
suatu penampang dalam satu satuan waktu.
Satuan untuk banyaknya elektron ialah coulomb. Satu
coulomb sama dengan 6,28x1018 elektron. Kuat arus
listrik mempunyai satuan amper (coulomb/second).

Teknik Tenaga Listrik, ee.untagcrb

6

Pengertian hambatan listrik
Perjalanan elektron dalam penghantar (kawat
penghantar) amat berlikuliku di antara berjuta-juta
atom. Dalam perjalanannya elektron bertumbukan

satu dengan yang lainnya dan juga bertumbukan
dengan atom. Rintangan yang terdapat di dalam
penghantar ini disebut tahanan penghantar itu.
Satuan tahanan penghantar ialah ohm diberi
lambang (omega).
Satu ohm ialah satu kolom air raksa yang
panjangnya 1,063 m dan berpenampang 1 mm2
pada suhu 0o celcius.
Teknik Tenaga Listrik, ee.untagcrb

7

Penghantar yang mempunyai tahanan kecil amat
mudah dialiri arus listrik, dikatakan mempunyai
daya hantar listrik yang besar.
Penghantar yang mempunyai tahanan besar,
sulit dialiri arus listrik, dan dikatakan
mempunyai daya hantar listrik yang kecil.
Jadi kita katakan bahwa besarnya nilai tahanan
berbaning terbalik dengan besarnya nilai arus

yang mengalir.
Teknik Tenaga Listrik, ee.untagcrb

8

Tugas
1. Sebutkan jenis-jenis penghantar tersebut.
2. Jelaskan kadar besaran nilai hambatan tiap
penghantar yang anda sebutkan di atas.
3. Kumpulkan minggu depan, dengan ketentuan:
tulis tangan menggunakan bupoin warna biru
kertas A4 dan diberi sampul tugas TTl
berinama dan NPM.

Teknik Tenaga Listrik, ee.untagcrb

9

Tahanan suatu penghantar dapat dihitung
dengan menggunakan rumus :

Teknik Tenaga Listrik, ee.untagcrb

10

Contoh

Teknik Tenaga Listrik, ee.untagcrb

11

Daya Komplek

Dimulai dari beberapa pengulangan mengenai
teori dasar rangkian atau uraian, dapat dilihat
pada gambar 2, daya sesaat dipergunakan untuk
melayani jaringan N satu gerbang yang
dinyatakan oleh:

Gbr. 2, Daya dalam untai satu gerbang

Teknik Tenaga Listrik, ee.untagcrb

12

Diandaikan bahwa tegangan dan arus, kedaunya
dinyatakan oleh gerbang sinusoidal dengan
kecepatan sudut , dituliskan dengan
pernyataan berikut :
(2.1)
(2.2)

Note:

Teknik Tenaga Listrik, ee.untagcrb

13

Berdasarkan Persamaan (2.1) dan (2.2)
diperoleh persamaan daya berikut:

(2.3)

Dari Persamaan (2.3) Dapat dinyatakan daya P (t)
terdiri dari dua bagian yang satu terdiri dari
komponen yang konstan dan yang kedua terdiri
dari komponen sinusoidaldengan frekuensi 2.
Teknik Tenaga Listrik, ee.untagcrb

14

Dari nilai P (t) adalah nol,
bila salah satu dari V (t) dan I (t) bernilai nol.
Dalam hal ini nilai daya sesaat P (t) tegangan
sudut sesaat V (t) arus sesaat i(t),
bentuk gelombang sinusoidal dapat dilihat pada
gambar 2.

Teknik Tenaga Listrik, ee.untagcrb

15

P(t)

V(t)
I(t)

Teknik Tenaga Listrik, ee.untagcrb

16

Kemudian bila didefinisikan sudut fasor daya
sebagi berikut:
Dan P daya rata-rata satu periode T=2/ dari
persamaan 2.3. sehingga di peroleh:

Teknik Tenaga Listrik, ee.untagcrb

17

Bila menghitung harga daya P menggunakan

phasor dari V (t) dan i(t) dalam teori rangkian
pilihan phasor tegangan adalah harga efektifnya,
dengan demikian dapat di tuliskan bahwa :

Teknik Tenaga Listrik, ee.untagcrb

18

Seandainya menghitung disipasi daya rata-rata
dalam suatau resistor R yang menghubungkan
sumber tegangan sinusoidal dengan harga
efektif V maka dapat dirumuskan :

Persamaan tersebut sama halnya dengan yang
didapatkan pada kasus arus searah, sehingga
jika tegangan efektif 120volt, maka didapatkan
bahwa energi rata-rata keluar dari resistan sama
halnya dengan tegangan searah120 volt.
Teknik Tenaga Listrik, ee.untagcrb

19

Note *) menyatakan nilai kebalikan atau
bayanagan (conjugate) besaran cos  pada
persamaan 2.8. dikenal sebagai fasor daya
( Power faktor=PF)
Sehingga PF=Cos 

Persamaan 2.8 nilai Re VI* dan nilai Im VI*
masing-masing dapat dinyatakan oleh daya
komplek S dan daya Reaktif Q sehingga dapat
ditulis:
Teknik Tenaga Listrik, ee.untagcrb

20

Persamaan 2.11, S dinyatakan bentuk phasor dalam bentuk
segitiga dan diperlihatkan bahwa S dinyatakan oleh , pada
gambar 3.

Teknik Tenaga Listrik, ee.untagcrb

21

+
SV
-

I

S

V
N




I

Q
I

Daya komplek dalam jaringan satu
gerbang N
Teknik Tenaga Listrik, ee.untagcrb

22

Contoh Soal
Untuk Impedansi Z=jL:
a) Hitung Q
b) Hitung Daya sesaat dalam L
c) Bandingkan

Teknik Tenaga Listrik, ee.untagcrb

23

Hitung Q
(a) Menggunakan Persamaan 2.11. di Peroleh:

Teknik Tenaga Listrik, ee.untagcrb

24

(b) Jika arus diberikan oleh Persamaan

Teknik Tenaga Listrik, ee.untagcrb

25

(c). Perbandingan hasil bagian a dan b

Q adalah amplitudo atau nilai maksimum dari daya
sesaat dalam unati atau rangkian satu gerbang N.
Dalam contoh soal ini dapat diketahui bahwa daya ratarata P yang melayani indikator adalah nol. Yang ada
adalah daya sesaat ( untuk mempertahankan perubahan
energi dalam medan magnet) dengan nilai Maksimum Q.
Teknik Tenaga Listrik, ee.untagcrb

26

Tabel, Terminologi daya dengan satuan
Kuantitas Terminologi
S
Dayakompleks (sayaSemu)
DayakompleksMutlak
P
Dayaaktifataudaya real rata-rata
Q
DayaReaktif

Teknik Tenaga Listrik, ee.untagcrb

Satuan
VA, KVA, dan MVA
VA, KVA, dan MVA
Watt, kW, MW
VAR, KVAR, MVAR

27

Sekian

Teknik Tenaga Listrik, ee.untagcrb

28