MOZAnIK: Makalah - Rangkaian Listrik (Konduktor & Isolator)

Konduktor dan Isolator

Arus Listrik adalah nama yang diberikan untuk aliran electron-elektron (atau pembawa/carrier muatan negative). Elektron-elektron berputar (to orbit) mengelilingi inti (nucleus) atom sebagaimana bumi berputar mengelilingi matahari. Seperti gambar dibawah ini:

Sebuah atom helium (He) tunggal yang menampilkan kedua elektronnya mengelilingi inti atomnya.

Elektron-elektron berada pada satu kulit (shell), tertahan di lintasan-lintasan orbitalnya karena adanya suatu gaya tarik menuju inti yang mengandung proton-proton (pembawa muatan positif) dalam jumlah yang sama besarnya dengan jumlah electron. Karena muatan-muatan yang sejenis akan saling tolak menolak dan muatan-muatan yang berlawanan jenis akan saling tarik menarik, electron-elektron yang bermuatan negative akan tertarik menuju proton-proton yang bermuatan positif.

Elektron-elektron kulit terluar dari sebuah konduktor dapat dengan mudah berpindah ke atom-atom yang bersebelahan dalam susunan atom-atom yang membentuk substansi konduktor tersebut. Ini memungkinkan substansi tersebut untuk menghantarkan listrik.

Contoh: logam seperti tembaga, perak, besi dan aluminium.

Sebaliknya, electron-elektron kulit terluar dari suatu isolator terikat kuat pada atom-atom induknya dan perpindahan electron praktis tidak mungkin terjadi. Ini yang disebut isolator. Contoh: plastic, karet dan bahan-bahan keramik.

Kabel listrik adalah media untuk menyalurkan energi listrik. Sebuah kabel listrik terdiri dari isolator dan konduktor.

Isolator disini adalah bahan pembungkus kabel yang biasanya terbuat dari karet atau plastik, sedangkan konduktornya terbuat dari serabut tembaga ataupun tembaga pejal. Kemampuan hantar sebuah kabel listrik ditentukan oleh KHA (kemampuan hantar arus) yang dimilikinya, sebab parameter hantaran listrik ditentukan dalam satuan Ampere. Kemampuan hantar arus ditentukan oleh luas penampang konduktor yang berada dalam kabel listrik, adapun ketentuan mengenai KHA kabel listrik diatur dalam spesifikasi SPLN.

Konduktor adalah zat atau benda yang dapat menghantarkan panas dengan baik. Contoh : logam (besi, baja, tembaga, aluminium, seng dan lain lain), Kaca dan berlian

1.1 Jenis Bahan Konduktor

Bahan-bahan yang dipakai untuk konduktor harus memenuhi persyaratan-persyaratan sebagai berikut:

1. Konduktifitasnya cukup baik.

2. Kekuatan mekanisnya (kekuatan tarik) cukup tinggi.

3. Koefisien muai panjangnya kecil.

4. Modulus kenyalnya (modulus elastisitas) cukup besar.

Bahan-bahan yang biasa digunakan sebagai konduktor, antara lain:

1. Logam biasa, seperti: tembaga, aluminium, besi, dan sebagainya.

2. Logam campuran (alloy), yaitu sebuah logam dari tembaga atau aluminium yang diberi dalam jumlah tertentu dari logam jenis lain, yang gunanya untuk menaikkan kekuatan mekanisnya.

3. Logam paduan (composite), yaitu dua jenis logam atau lebih yang dipadukan dengan cara kompresi, peleburan (smelting) atau pengelasan (welding).

1.2 Klasifikasi Konduktor

1.2.1 Klasifikasi konduktor menurut bahannya:

1. kawat logam biasa,

contoh: a. BBC (Bare Copper Conductor).

b. AAC (All Aluminum Alloy Conductor).

2. kawat logam campuran (Alloy),

contoh: a. AAAC (All Aluminum Alloy Conductor)

b. kawat logam paduan (composite),

seperti: kawat baja berlapis tembaga (Copper Clad Steel) dan kawat baja berlapis aluminium (Aluminum Clad Steel).

3. kawat lilit campuran, yaitu kawat yang lilitannya terdiri dari dua jenis logam atau lebih, contoh: ASCR (Aluminum Cable Steel Reinforced).

1.2.2 Klasifikasi konduktor menurut konstruksinya:

1. kawat padat (solid wire) berpenampang bulat.

2. kawat berlilit (standart wire) terdiri 7 sampai dengan 61 kawat padat yang dililit menjadi satu, biasanya berlapis dan konsentris.

3. kawat berongga (hollow conductor) adalah kawat berongga yang dibuat untuk mendapatkan garis tengah luar yang besar.

1.2.3. Klasifikasi konduktor menurut bentuk fisiknya:

1. konduktor telanjang.

2. konduktor berisolasi, yang merupakan konduktor telanjang dan pada bagian luarnya diisolasi sesuai dengan peruntukan tegangan kerja, contoh:

a. Kabel twisted.

b. Kabel NYY

c. Kabel NYCY

d. Kabel NYFGBY

1.3 Karakteristik Konduktor

Ada 2 (dua) jenis karakteristik konduktor, yaitu:

1. karakteristik mekanik, yang menunjukkan keadaan fisik dari konduktor yang menyatakan kekuatan tarik dari pada konduktor (dari SPLN berselubung AAAC-S pada suhu sekitar241-8:1981, untuk konduktor 70 mm C, maka kemampuan maksimal dari konduktor untuk menghantar arus°30 adalah 275 A).

2. karakteristik listrik, yang menunjukkan kemampuan dari konduktor terhadap arus listrik yang melewatinya (dari SPLN 41-10 : 1991, untuk konduktor 70 mm2 berselubung AAAC-S pada suhu sekitar 30o C, maka kemampuan maksimum dari konduktor untuk menghantar arus adalah 275 A).

1.3.2 Kriteria mutu penghantar

Konduktivitas logam penghantar sangat dipengaruhi oleh unsur – unsure pemadu, impurity atau ketidaksempurnaan dalam kristal logam, yang ketiganyabanyak berperan dalam proses pembuatan pembuatan penghantar itu sendiri. Unsur – unsur pemandu selain mempengaruhi konduktivitas listrik, akan mempengaruhi sifat – sifat mekanika dan fisika lainnya. Logam murni memiliki konduktivitas listrik yang lebih baik dari pada yang lebih rendah kemurniannya. Akan tetapi kekuatan mekanis logam murni adalah rendah. Penghantar tenaga listrik, selain mensyaratkan konduktivitas yang tinggi juga membutuhkan sifat mekanis dan fisika tertentu yang disesuaikan dengan penggunaan penghantar itu sendiri.

Isolator adalah zat atau benda yang tidak menghantarkan panas dengan baik. Contoh : karet, kayu, arang, plastik, styrofoam, udara, air, ruang hampa udara, serbuk gergaji.

Bahan Isolator

Bahan untuk membuat isolator yang paling banyak digunakan pada sistem distribusi antara lain :

1. Isolator Gelas

2. Isolator Keramik

Berdasarkan fungsinya isolator tediri dari 2 (dua) jenis yaitu :

1. Isolator tumpu : Type RM dan Type N

2. Isolator penegang : Type Chanpignon dan Type Afspan

Ukuran isolator dan pemakaiannya

No	Isolator Type	Ukuran, mm							Berat	Untuk Kawat mm²
No	Isolator Type	H	D	DI	d	h	f	ri	Kg	Untuk Kawat mm²
1 2 3 4 5 6 7 8	Type RM I Type RM II Type RM III Type N 95 Type N 80 Type N 60 Type champignon Type penegang yg Dinormalisasir (afspan isolator) DIN 8002	140 100 80 95 85 60 145 81	86 70 ign=”center”>60 95 80 60 120 102	59 51 40 66 54 40 82 91	21 17 11,5 22 19 17 23 23	49,5 32 30 38 31 25	4 3,5 3 9 6 5 4 7,5	12 8,5 7 9 6	0,91 0,45 0,26 0,55 0,36 0,13 0,45 0,55	50,70 16,25,35 6,10 95 s/d 150 16 s/d 70 6 s/d 10

Hal-hal yang pelu diperhatikan pada waktu pemeriksaan / pemeliharaan isolator antara lain :

• Kondisi fisik isolator

• Tempat kedudukan isolator

• Pengikatan kawat pada isolator

Cross Arm / Treverse

Cros arm berfungsi sebagi tempat dudukan isolator, menerima beban tarikan atau tumpuan dari penghantar sehingga sering kedudukannya menjadi berubah, memutar kesamping atau miring ke bawah sehingga jarak antara penghantar dengan penghantar atau penghantar dengan tiang menjadi berubah. Salah satu akibat dari hal-hal ini adalah terjadi hubungan singakt antar penghantar dengan penghantar atau penghantar dengan tiang. Untuk mencegah hal tersebut, pemeliharaan terhdap traverse sangat diperlukan pemeliharaan tersebut antara lain :

• Memeriksa kekurangan mur baut pengikat traverse ketiang

• Memeriksa keadaan pelat kelainan traverse atau palang penyangga serta kekurangan mur bautnya

• Memeriksa adanya karat.

PemanfaatanKonduktor dan Isolator Panas

1. Pada peralatan rumah tangga.

Contoh : kap lampu dari plastik, setrika, ketel.

2. Pada termos, terdapat ruang hampa udara yang mencegah perpindahan panas secara konduksi dan konveksi.

3. Di daerah yang kering dan panas, rumah rumah dibangun dari bata dan lumpur. Karena lumpur dan bata merupakan isolator yang baik terhadap udara panas.