Home >Engineering >DIELEKTRIK PADA TEKNIK TEGANGAN TINGGI

DIELEKTRIK PADA TEKNIK TEGANGAN TINGGI

Date post:30-Jul-2015
Category:
View:93 times
Download:9 times
Share this document with a friend
Transcript:

1. DIELEKTRIK Pembimbing : Ir. Makmur Saini, MT Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Ujung Pandang 2. Bahan Dielektrik dan konstruksinya. Pengertiaan Dielektrik dan Bahan yang digunakan atau dipakai untuk mengisolasi suatu benda tertentu dari suatu nilai besaran listrik. Bahan Insulasi atau sering disebut dielektrik berfungsi sebagai pelindung konduktor, yang mempunyai beberapa fungsi seperti: menghalau sinyal radio frekuensi, mengurangi problem skin efek, isolasi tegangan. Dieletrik adalah bahan non-konduktor, seperti : karet, gelas, waxed paper. Dielektrik yang sempurna adalah dielektik hampa udara, kemudian adalah dielektrik udara dan kemudian bahan dielekrik lain seperti: PVC, Plastic, FPE, PP, Teflon. Konstruksi dielektrik juga beragam ragam mulai dari kabel memakai kombinasi teflon dan gelembung udara, tiap lembar konduktor yang diisolasikan kemudian di pelintir baru kemudian di beri jaket dielektrik dan masih banyak lagi. 1. PENDAHULUAN 3. Bahan dielektrik pada suatu kapasitor menghambat aliran arus antar plat nya. Berbagai bahan digunakan untuk dielektrik seperti ditunjukkan di pada tabel di bawah. Bahan dielektrik dinilai berdasarkan kemampuan mereka untuk mempengaruhi gaya elektrostatis pada suhu tertentu yang disebut dielektrik konstan. Kemampuan dari dielektrik untuk mendukung gaya elektrostatis berbanding lurus dengan dielektrik konstan. 4. Saat tidak ada dielektrik, muatan = Qo, kapasitas + Co --> beda potensial : Vo = Qo /Co Rangkaian kapasitor : terbuka : palt kapasitor dihubungkan dengan battery dan muatan tidak melalui voltmeter ( yang ideal) ---> tidak ada muatan yang mengalir dan juga tidak dapat mengubah besar muatan dalam kapsitor. Dalam gambar (b) jika dielektrik di antara plat-plat, tenryata pembacaan voltmeter berkurang, V sekarang : V < Vo --> K > 1 Qo tidak bisa berubah, sedang Vo berubah --> ==> ada perubahan kapasitas C. Co : Kapasitansi tanpa dielektrik 5. Untuk plat paralel : Co = (. A)/d), jika ada dielektrik : Co = K.(.A/d). Kapasitansi dapat diperbesar dengan memperkecil d, jarak antar plat TTP, nilai d yang terendah dibatasi oleh adanya kemampuan muatan emloncat melalui dielektrik. Untuk tertentu, tegangan maksimal yang diijinkan tanpa menyebabkan pelucutan/discharge muatan tegrantung pada : kekuatan dielektrik (medan listrik masimal), untuk uadar : 3.106 V/m. jika kuat medan dalam medium mulai mengkonduksi kebanyakan isolator mempunyai konstanta dielektrik dan kekuatan dielektrik > udara. 6. Keuntuangan Dielektrik Meningkatkan kapasitansi kapasitor Meningkatkan tegangan operasi max kapasitor Memberi suprot mekanik di antara plat-plat Pengertian Kapasitor Dua penghantar berdekatan yang dimaksudkan untuk diberi muatan sama tetapi berlawanan jenis disebut kapasitor. Sifat menyimpan energi listrik / muatan listrik. Kapasitas suatu kapasitor (C) adalah perbandingan antara besar muatan Q dari salah satu penghantarnya dengan beda potensial V antara kedua pengahntar itu. Jenis Kapasitor Metal foil yang disisipi lembaran kertas bercampur parafin (atau mylar) sebagai bahan dielektrik. Gabungan ini digulung menjadi bentuk silinder. Kapasitor tegangan tinggi biasanya : plat-plat logam dalam minyak silikon Kapasitor yang kecil biasanya terbuat dari keramik Kapasitor variabel (10-500 pF) : dielektrik : udara 1 palt tetap, palt lain bergerak Kapasitor elektrolit : menyimpan sejumlah besar muatan pada tegangan rendah. Terdiri dari metak foil yang berhubungan dengan elektrolit. Saat tegangan diberikan di antara logam & elektrolit terbentuk 1 lapisan metal oxide yang tipis (sebagai isolator) pada logam --> lapisan ini = dielektrik. Karena lapisan ini sangat tipis, didapat kapasitansi yang besar. Jika kapasitor ini dipakai dalam suatu rangkain, polaritas (tanda +/-) harus diperhatikan dan dipasang dengan benar. Jika polaritas terbalik, lapisan oksidan tidak akan terbentuk dan kapasitor tidak dapat menyimpan muatan. 7. Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik. Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutup negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutup positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini tersimpan selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Di alam bebas, phenomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif diawan. http://www.electroniclab.com/image/elkadasar/basiccap.gif 8. Dalam praktek pembuatan kapasitor, kapasitansi dihitung dengan mengetahui luas area plat metal (A), jarak (t) antara kedua plat metal (tebal dielektrik) dan konstanta (k) bahan dielektrik. Dengan rumusan dapat ditulis sebagai berikut : C = (8.85 x 10-12) (k A/t) Berikut adalah tabel contoh konstanta (k) dari beberapa bahan dielektrik yang disederhanakan. Udara vakum k = 1 Aluminium oksida k = 8 Keramik k = 100 - 1000 Gelas k = 8 Polyethylene k = 3 Tipe Kapasitor Kapasitor terdiri dari beberapa tipe, tergantung dari bahan dielektriknya. Untuk lebih sederhana dapat dibagi menjadi 3 bagian, yaitu kapasitor electrostatic, electrolytic dan electrochemical. 9. Kapasitor Electrostatic Kapasitor electrostatic adalah kelompok kapasitor yang dibuat dengan bahan dielektrik dari keramik, film dan mika. Keramik dan mika adalah bahan yang popular serta murah untuk membuat kapasitor yang kapasitansinya kecil. Tersedia dari besaran pF sampai beberapa uF, yang biasanya untuk aplikasi rangkaian yang berkenaan dengan frekuensi tinggi. Termasuk kelompok bahan dielektrik film adalah bahan-bahan material seperti polyester (polyethylene terephthalate atau dikenal dengan sebutan mylar), polystyrene, polyprophylene, polycarbonate, metalized paper dan lainnya. Mylar, MKM, MKT adalah beberapa contoh sebutan merek dagang untuk kapasitor dengan bahan-bahan dielektrik film. Umumnya kapasitor kelompok ini adalah non-polar. Kapasitor Electrolytic Kelompok kapasitor electrolytic terdiri dari kapasitor-kapasitor yang bahan dielektriknya adalah lapisan metal-oksida. Umumnya kapasitor yang termasuk kelompok ini adalah kapasitor polar dengan tanda + dan - di badannya. Mengapa kapasitor ini dapat memiliki polaritas, adalah karena proses pembuatannya menggunakan elektrolisa sehingga terbentuk kutup positif anoda dan kutup negatif katoda. 10. Kapasitor Electrochemical Satu jenis kapasitor lain adalah kapasitor electrochemical. Termasuk kapasitor jenis ini adalah batere dan accu. Pada kenyataanya batere dan accu adalah kapasitor yang sangat baik, karena memiliki kapasitansi yang besar dan arus bocor (leakage current) yang sangat kecil. Tipe kapasitor jenis ini juga masih dalam pengembangan untuk mendapatkan kapasitansi yang besar namun kecil dan ringan, misalnya untuk applikasi mobil elektrik dan telepon selular. 11. 2. Diskripsi Atomik Dielektrik Beda potensial di antara plat kapasitor berkurang dengan faktor K saat ada dielektrik. Karena V = E.d, maka : Gambar (a) Dielektrik yang tidak dipengaruhi medan listrik. (b) Dielektrik didalam suatu medan listrik, muatan positif dan muatan negatif akan tersusun. (c) akibatnya akan timbul muatan induksi pada permukaan kanan yang menimbulkan medan listrik induksi. 12. Dielektrik adalah bahan yang tidak mempunyai elektron bebas. Jika dielektrik tidak dipengaruhi medan listrik, kondisinya seperti gbr (a) di dalam suatu medan lsitrik, muatan positif dan negatif akan tersusun seperti pada gbr. B ---> medan listrik mempunyai polarisasi dielektrik. Hal ini menyebabkan timbulnya muatan induksi pada permukaan kanan (gb.c) muatan induksi ini menimbulkan medan listrik induksi, Ei, yang arahnya berlawanan dengan Eo. Maka, medan listrik netto dalam dielektrik : E=Eo-Ei mengingat : E = Eo/k, Eo = a/, Ei=/o. 13. 3. Rugi Daya Dalam Dielektrik Dielektrik ideal adalah dieletrik tanpa rugi daya. Dalam dielektrik yang nyata selalu terdapat rugi daya, kapasitor sempurna empunyai sifat listrik yang ditentukan oleh konstanta dielektriknya ( disebut juga specific induktif capacity). Dalam kapasitor yang tidak sempurna, yaitu yang terdapat dalam praktek, arusnya ic tidak berhenti mengalir dalam waktu singkat, tetapi turun perlahan-lahan,dapat dilihat pada gambar dibawah ini. Ini berarti bahwa bahan dielektrik mempunyai sifat-sifat lain juga. Arus konduksi (conduction current) akan mengalir dalam kapasitor praktis oleh karena meskipun tahanan dielektrik itu besar sekali ia bukan tak terhingga besarnya. 14. Namun, hal ini belum dapat menerangkan satu fenomena (gejala) yang dapat dilihat pada kebanyakan dielektrika yaitu bahwa arus konduksi itu pada mulanya lebih besar dari pada arus yang timbul karena konduksi saja. Arusnya tidak konstan, tetapi makin lama makin turun sebagai di uraikan diatas. Gejala kedua disebut absorpsi (penyerapan), dan bahan dielektrik yang mempunyai sifat demikian disebut absorptive. Hampir semua bahan dielektrik mempunyai sifat ini, apabila sebuah kapasitor absortif yang diberi muatan (gambar(a), posisi 1) dibuang muatannya (posisi 2) llau sesudah itu dilepaskan hubungannya (posisi 3), maka perbedaan potensial antara plat- plat kapasitor naik lagi, artinya kapasitor ini memberi dirinya muatan lagi. Hal ini dikenal sebagai efek (residual efect), yang dinyatakab dalam gbr (b). absorsi dapat diterangkan dengan mengganggap bahwa ada gerakan- gerakan yang lamban (viscous) dari molekul-molekul dielektrik apabila plat- plat kapasitor itu diberi muatan. Pada waktu itu pergerakan molekul mula- mula cepat (berakibat adanya arus pemuat), lalu makin lama makin l

Click here to load reader

Embed Size (px)
Recommended