E
x
=
− b
1 a
1 X
V
2 ab
....................................................................................... 2.13
Pada persamaan 2.13. terlihat bahwa kuat medan elektrik akan maksimum jika x = a, dan kuat medan elektrik minimum bila x = b. `
II.6. Kekuatan Dielektrik
Suatu dielektrik tidak mempunyai elektron-elektron bebas, melainkan mempunyai elektron-elektron yang terikat pada inti atom unsur yang membentuk
dielektrik tersebut. Elektron akan terangsang untuk keluar dari ikatannya jika dielektrik mendapat tekanan medan elektrik dari luar. Jika gaya pada elektron
bebas akibat kuat medan elektrik yang menekan dielektrik tersebut melebihi gaya ikat elektron pada intinya maka elektron tersebut akan keluar dari ikatan intinya
dan menjadi elektron bebas. Pada keadaan ini isolator atau dielektrik mengalami reaksi ionisasi, yaitu terjadinya tabrakan berantai antar elektron yang menyusun
dielektrik tersebut, dan bila berlangsung cukup lama maka dielektrik akan menghantar arus atau gagal melaksanakan fungsinya sebagai isolator. Dalam hal
ini dielektrik disebut tembus listrik breakdown. Kuat medan elektrik tertinggi yang dapat dipikul dielektrik tanpa menimbulkan dielektrik tersebut tembus listrik
disebut kekuatan dielektrik. Kekuatan dielektrik suatu dielektrik berbeda-beda tergantung pada bahan
dielektrik. Udara sebagai dielektrik mempunyai kekuatan dilelektrik sekitar 30 KVcm, dengan kata lain udara akan tembus listrik jika kuat medan elektrik yang
di bebankan padanya
≥
30 KVcm.
II.7. Kuat Medan Elektrik di Permukaan Isolator Pendukung
Pada Sub bab 2.5 telah dijelaskan bahwa pada susunan elektroda bola- pelat, kuat medan elektrik yang terjadi adalah tidak seragam Inhomogeneous
Field . Sehingga kuat medan elektrik di sekitar isolator juga tidak seragam. Pada
Universitas Sumatera Utara
a
p Isolator
Elektroda Pelat Elektroda Bola
d
KV
Gambar 2.4. ditunjukkan suatu isolator pendukung dengan panjang d, berada di antara susunan elektroda bola-pelat. Misalkan jari-jari elektroda bola adalah a.
Gambar 2.4. Isolator Pendukung Di Antara Susunan Elektroda Bola-Pelat Kuat medan elektrik di permukaan isolator pada sembarang titik berjarak x
dari pusat elektroda bola adalah seperti di berikan pada persamaan 2.13. yaitu : E
x
=
− d
1 a
1 X
V
2 ab
Voltmeter.
Di mana x adalah jarak sembarang dari pusat elektroda bola ke titik x. Misal titik tersebut adalah titik p seperti ditunjukkan pada Gambar 2.4, maka kuat medan
elektrik di permuka an isolator dititik p adalah : E
p
=
− d
1 a
1 x
V
2 p
ab
Voltmeter
Di mana x
p
adalah jarak dari titik pusat elektroda bola ke titik p. Selanjutnya elektroda bola diganti dengan elektroda pelat seperti di
tunjukkan pada Gambar 2.5.
Universitas Sumatera Utara
KV
d Elektroda Pelat
Elektroda Pelat Isolator
p
Gambar 2.5. Isolator Pendukung Diantara Susunan Elektroda Pelat-Pelat Kuat medan elektrik yang terjadi di permukaan isolator adalah seragam
Homogeneous Field. Bila efek pinggir elektroda diabaikan maka kuat medan elektrik sama di
semua titik di sepanjang permukaan isolator, maka kuat medan di permukaan isolator adalah seperti pada persamaan 2.4. yaitu :
E =
d V
Volt per meter.
Atau kuat medan elektrik di permukaan isolator di titik p adalah :
E
p
=
d V
Volt per meter. Untuk melihat pengaruh elektroda perata terhadap kuat medan elektrik di
permukaan isolator pendukung dan hubungannya dengan tembus listrik udara di permukaan isolator, berikut ini dibuat contoh perhitungan.
Tinjau suatu isolator pendukung seperti di tunjukkan pada Gambar 2.4. Misalkan d = 10 cm, jari-jari elektroda bola a = 0.5 cm. Misalkan diberi tegangan
Universitas Sumatera Utara
40 KV50 Hz, maka kuat medan elektrik di titik P berjarak 0,8 cm. x
p
= 0,8 cm dari pusat elektroda bola di permukaan isolator adalah :
E
p
= d
1 a
1 x
V
2 P
ab
−
=
−
10 1
5 ,
1 0,8
40
2
= 32,9 KVcm.
Kekuatan dielektrik udara adalah
≈
30 KVcm, sedangkan kuat medan elektrik di permukaan isolator di titik P adalah 32,9 KVcm, maka di permukaan isolator
sejauh 0,8 cm dari pusat bola sudah terjadi tembus listrik udara atau di titik p telah terjadi peristiwa korona, yang merupakan awal dari terbentuknya lewat denyar
dipermukaan isolator. Jika elektroda bola diganti dengan elektroda pelat-pelat, seperti
ditunjukkan pada pada Gambar 2.5, sedangkan tegangan yang diterapkan adalah sama yaitu 40 KV, maka kuat medan elektrik di permukaan isolator di titik P
adalah : E
p
=
d V
=
10 40
= 4 KVcm. Nilai kuat medan elektrik sebesar 4 KVcm tidak membuat udara tembus listrik,
karena jauh lebih kecil dari 30 KVcm. Tegangan pada elektroda pelat-pelat agar terjadi tembus listrik haruslah :
V
≥
30 KVcm . d
Universitas Sumatera Utara
≥
30 . 10
≥
300 KV. Artinya jika elektroda bola diganti dengan pelat, maka tembus listrik terjadi pada
tegangan
≥
300 KV. Dari contoh perhitungan di atas maka dapat disimpulkan : Jika kuat medan
elektrik semakin seragam, maka tegangan lewat denyar isolator semakin tinggi. Untuk meninggikan tegangan lewat denyar isolator perlu dilakukan satu upaya
agar kuat medan elektrik di permukaan isolator menjadi lebih seragam. Salah satu caranya adalah memasang elektroda perata berbentuk piring di terminal tegangan
tinggi isolator dan seporos dengan isolator.
Universitas Sumatera Utara
BAB III PENGARUH ELEKTRODA PERATA TERHADAP
