Top Banner
SOAL-SOAL TEGANGAN TINGGI Gregorius Alvin Tanthio Purnomo 18010062 MODUL 1    PEMBANGKITAN TEGANGAN TINGGI SEARAH 1. Apa kegunaan dari tegangan tinggi searah? Jawab: Tegangan tinggi searah digunakan untuk pengujian dan penelitian susunan insulator dengan kapasitansi fungsi seperti kabel dan kapasitor. 2. Sebutkan minimal 3 contoh pemanfaatan tegangan tinggi searah dalam kehidupan! Jawab: 1. instalasi elektrostatik (penyaring gas buang, peralatan pengecatan) 2.  peralatan kedokteran (alat rontgen) 3.  pada fisika inti (pemercepat muatan / akselerator). 3. Jelaskan secara singkat cara untuk membangkitkan tegangan tinggi searah dan mempertinggi nilai tegangan searah! Jawab: Untuk membangkitkan tegangan tinggi searah digunakan metode menyearahkan tegangan  bolak balik dengan menggunakan suatu rangkaian semikonduktor dengan dioda Selenium, Germanium, dan Silizium. Sementara itu, untuk mempertinggi nilai tegangan searah digunakan suatu rangkaian pengganda tegangan searah. 4. Rangkaian paling sederhana untuk membangkitkan tegangan tinggi searah adalah dengan menggunakan penyearah setengah gelombang (half wave rectifier). Jelaskan secara jelas mengenai penyearah tersebut! Bagaimana cara memperkecil ripple pada tegangan tinggi searah? Jawab: RL adalah resistansi beban dan C adalah kapasitor untuk meratakan tegangan keluaran dc  
16

Soal-soal Tegangan Tinggi

Oct 14, 2015

Download

Documents

contoh soal
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
  • 5/23/2018 Soal-soal Tegangan Tinggi

    1/16

    SOAL-SOAL TEGANGAN TINGGI Gregorius Alvin Tanthio Purnomo

    18010062

    MODUL 1PEMBANGKITAN TEGANGAN TINGGI SEARAH

    1. Apa kegunaan dari tegangan tinggi searah?Jawab:

    Tegangan tinggi searah digunakan untuk pengujian dan penelitian susunan insulator

    dengan kapasitansi fungsi seperti kabel dan kapasitor.

    2. Sebutkan minimal 3 contoh pemanfaatan tegangan tinggi searah dalam kehidupan!Jawab:

    1. instalasi elektrostatik (penyaring gas buang, peralatan pengecatan)2. peralatan kedokteran (alat rontgen)3. pada fisika inti (pemercepat muatan / akselerator).

    3. Jelaskan secara singkat cara untuk membangkitkan tegangan tinggi searah danmempertinggi nilai tegangan searah!

    Jawab:

    Untuk membangkitkan tegangan tinggi searah digunakan metode menyearahkan tegangan

    bolak balik dengan menggunakan suatu rangkaian semikonduktor dengan dioda

    Selenium, Germanium, dan Silizium.Sementara itu, untuk mempertinggi nilai tegangan

    searah digunakan suatu rangkaian pengganda tegangan searah.

    4. Rangkaian paling sederhana untuk membangkitkan tegangan tinggi searah adalah denganmenggunakan penyearah setengah gelombang (half wave rectifier). Jelaskan secara jelas

    mengenai penyearah tersebut! Bagaimana cara memperkecil ripple pada tegangan tinggi

    searah?

    Jawab:

    RL adalah resistansi beban dan C adalah kapasitor untuk meratakan tegangan keluaran dc

  • 5/23/2018 Soal-soal Tegangan Tinggi

    2/16

    SOAL-SOAL TEGANGAN TINGGI Gregorius Alvin Tanthio Purnomo

    18010062

    Jika kapsitor tidak terhubung tegangan terminal keluaran dc masih bergelombang.

    Dengan adanya kapasitor akan meratakan tegangan keluaran sehingga hasil

    tegangan keluaran mendekati tegangan dc murni.

    Gambar a menunjukan rangkaian penyearah setengah gelombang. Gambar b menunjukan tegangan keluaran sebelum diberikan kapasitor

    sebagai perata tegangan keluaran.

    Gambar c menunjukan tegangan keluaran setelah diberikan kapasitorperata.

    Tegangan output V tidak lagi konstan jika rangkaian dibebani, dalam satu periode

    T = 1/f dari tegangan A.C tegangan muatan Q ditransfer ke beban RL yang dapatdirepresentasikan dalam persamaan

    I adalah nilai rata rata dari tegangan output dc iL(t) dan V(t) yang diikuti dengan

    ripple seperti gambar berikut

  • 5/23/2018 Soal-soal Tegangan Tinggi

    3/16

    SOAL-SOAL TEGANGAN TINGGI Gregorius Alvin Tanthio Purnomo

    18010062

    Dengan demikian ripple dapat dikurangi dengan memperbesar kapasitas kapasitor

    perata atau dengan mempertinggi frekuensi

    5. Rangkaian kaskade Greinacher dikenal sebagai pengganti Cockroft-Walton danmerupakan metode yang digunakan untuk membangkitkan tegangan searah yang sangat

    tinggi. Rangkaian pengganda Greinacher sebenarnya merupakan perluasan dari rangkaian

    Cockroft-Walton. Gambarkan rangkaian kaskade Greinacher dan rangkaian Cockroft-

    Walton!

    Jawab:

    - Rangkaian kaskade greinacher

  • 5/23/2018 Soal-soal Tegangan Tinggi

    4/16

    SOAL-SOAL TEGANGAN TINGGI Gregorius Alvin Tanthio Purnomo

    18010062

    - Gambar rangkaian Cockroft-Walton -

  • 5/23/2018 Soal-soal Tegangan Tinggi

    5/16

    SOAL-SOAL TEGANGAN TINGGI Gregorius Alvin Tanthio Purnomo

    18010062

    MODUL 2PEMBANGKITAN TEGANGAN TINGGI IMPULS

    1. Apa itu tegangan tinggi impuls? Sebutkan jenis-jenis tegangan tinggi impuls dangambarkan bentuk tegangan tinggi impuls untuk setiap jenisnya!

    Jawab:

    Tegangan tinggi impuls merupakan pulsa tegangan tinggi dengan polaritas tunggal.

    Terdapat tiga jenis tegangan impuls, yaitu:

    Tegangan impuls petir Tegangan impuls surja hubung Tegangan impuls terpotong

    Gambar:

    - Bentuk Tegangan Impuls Petir, Surja Hubung, dan Terpotong

    2. Sebutkan 4 parameter impuls petir! Jelaskan dengan gambar, keempat parameter tersebutdalam kurva parameter impuls petir!

    Jawab:

    Arus puncak Kecuraman Muatan Arus Energi (integral kuadrat arus)

    Gambar:

  • 5/23/2018 Soal-soal Tegangan Tinggi

    6/16

    SOAL-SOAL TEGANGAN TINGGI Gregorius Alvin Tanthio Purnomo

    18010062

    3. Gambarkan dalam kurva, parameter tegangan uji impuls petir standar! (menurut DieterKind 1993:34)

    Jawab:

  • 5/23/2018 Soal-soal Tegangan Tinggi

    7/16

    SOAL-SOAL TEGANGAN TINGGI Gregorius Alvin Tanthio Purnomo

    18010062

    4. Sebutkan 3 generator yang digunakan untuk membangkitkan tegangan tinggi impuls!Gambarkan rangkaian generator impuls RC!

    Jawab:

    Generator impuls RC Generator impuls RLC Generator Marx

    Gambar:

    5. Apa hal yang anda ketahui mengenai cara mengukur tegangan impuls menggunakan:a) Sela Bola

    b) Cathode-Ray OscillographJawab:

    a) Sela BolaSela bola sering digunakan untuk mengukur tegangan impuls. Sela bola harus

    selalu ditera dengan tegangan percik 50% dari sela bola standar. Sela bola standar

    adalah sela bola yang memenuhi syarat standar mengenai:

    Kualitas Jarak sela Ukuran bola

    Dalam keadaan udara tertentu, sela bola selalu mempunyai tegangan perciktertentu pula. Itulah sebabnya sela bola dapat dipakai sebagai alat ukur.

    Bentuk kondisi bola elektroda

    Syarat:

    o Permukaannya licino Lengkungnya ratao Permukaan bola harus bebas debu, minyak,dllo Tahanan peredam dipasang seri dengan jarak minimum 2d

    (d=diameter) dari bola diukur dari titik dimana terjadi

    percikan.

  • 5/23/2018 Soal-soal Tegangan Tinggi

    8/16

    SOAL-SOAL TEGANGAN TINGGI Gregorius Alvin Tanthio Purnomo

    18010062

    Tegangan uji ac =100 kW s/d 1000 kW

    Tegangan uji impuls 500 W

    b) Cathode-Ray OscillographDengan mengunakan Chatode-Ray Oscillograph (CRO) kita dapat :

    Tegangan puncak

    Bentuk gelombang

    Ketidak normalan bentuk impuls (menggambarkan kerusakan alat uji)

    CRO hanya bisa mengukur tegangan rendah saja, jadi untuk mengukur tegangan

    tinggi diperlukan pembagi tegangan (baik resistor atau kapasitor)

  • 5/23/2018 Soal-soal Tegangan Tinggi

    9/16

    SOAL-SOAL TEGANGAN TINGGI Gregorius Alvin Tanthio Purnomo

    18010062

    MODUL 3DISTRIBUSI TEGANGAN PADA ISOLATOR RANTAI

    1. Jelaskan mekanisme tembus listrik pada isolator rantai!Jawab:

    Peristiwa kegagalan suatu isolasi yang disebabkan oleh tidak kuatnya bahandielektrik yang mengisolasi tegangan. Pada bahan dielektrik terdapat kuat medan

    tembus yang merupakan kekuatan bahan tersebut untuk ditembus oleh medan

    listrik di sekelilingnya. Jika kuat medan tembus tersebut besarnya dilampaui,

    maka akan terjadi tembus pada isolator tersebut.

    Biasa terjadi karena adanya polutan yang menempel pada permukaan isolatortersebut sehingga arus bocor dapat mengalir dipermukaan dan tembus pun terjadi.

    2. Sebutkan syarat-syarat suatu material dapat digunakan sebagai isolator rantai!Jawab:

    Bahan yang kedap air. Bagian terluar harus sulit untuk menempelnya debu yang dapat menimbulkan jalur

    konduksi.

    Bahan pembuatnya harus homogen, tidak terkandung pengotor yang dapatmerusak ketahanan material.

    Harga harus ekonomis.

    3. Sebutkan minimal 3 fungsi isolator rantai!Jawab:

    Mencegah adanya arus yang mengalir antara penghantar dengan tanah dan antarapenghantar yang satu dengan penghantar yang lain.

    Memikul beban mekanis yang disebabkan oleh berat penghantar atau gaya tarikpenghantar.

    Menjaga agar jarak antar penghantar tetap.

    4. Sebutkan dan jelaskan secara lengkap 4 macam isolator yang digunakan pada jaringandistribusi!

    Jawab:

    Isolator jenis pasak Digunakan pada tiang lurus dan tiang sudut 50sampai 300. Banyak terbuat dari porselin atau gelas dan bagian bawahnya diberi suatu

    pasak yang terbuat dari besi/baja tempaan.

    Tiap kepingan diikatkan oleh suatu bahan semen yang berkualitas baik. Pemasangannya dipuncak tiang maupun pada talang kayu.

    Isolator jenis pos Digunakan pada tiang lurus dan tiang sudut 50sampai 150.

  • 5/23/2018 Soal-soal Tegangan Tinggi

    10/16

    SOAL-SOAL TEGANGAN TINGGI Gregorius Alvin Tanthio Purnomo

    18010062

    Diameternya lebih kecil dan tak menggunakan kepingan-kepingan sepertiisolator jenis pasak.

    Terdiri dari lekukan-lekukan pada permukaan untuk mengurangi hantaranyang terjadi pada isolator.

    Makin tinggi tegangan isolasinya makin banyak lekukannya. Diberi tutup dan bagian bawah diberi pasak dari besi/baja tempaan.

    Bahan yang digunakan adalah porselin basah. Kekuatan mekanis lebih tinggi dari jenis pasak.

    Isolator jenis gantung Digunakan pada tiang sudur dengan sudut 30O sampai 90O, tiang belokan

    tajam, dan tiang ujung.

    Isolator ini lebih kuat dan kokoh dalam penggandengannya, serta tidak adakemungkinan lepas dari gandengan karena ujungnya menggunakan mir baut

    untuk mengikatnya.

    Terbuat dari porselin untuk piringan dengan tutup dari besi tempaan dan pasakdari baja yang diikatkan dengan semen berkualitas sehingga membentukisolator berkualitas tinggi.

    Bahan gelas untuk jaringan distribusi primer dan bahan porselin untukjaringan transmisi tegangan tinggi.

    Isolator jenis cincin Digunakan pada tiang lurus dengan sudut 0O sampai 10O, yang dipasang

    horizontal maupun vertikal.

    Bentuknya bulat berlubang ditengahnya seperti cincin yang terdapat satu ataudua lekukan saja yang terbuat dari porselin.

    Isolator ini tidak menggunakan pasak sehingga memiliki kualitas teganganlebih rendah.

    Biasa dipasangkan pada jaringan distribusi sekunder serta pelayanan kerumah-rumah.

    5. Sebutkan kelebihan dan kekurangan masing-masing isolator porselin dan kaca!Jawab:

    Isolator porselino Kelebihan :

    Terbuat dari bahan campuran tanah porselin, kwarsa, dan veld spaat. Bagian luarnya dilapisi dengan bahan glazuur agar bahan isolator

    tersebut tidak dapat menyerap air.

    Dapat dipakai dalam ruangan yang lembab maupun di udara terbuka. Memiliki sifat tidak menghantarkan listrik yang tinggi dan memiliki

    kekuatan mekanis tinggi.

    Dapat menahan beban yang menekan serta tahan akan perubahan-perubahan suhu.

    Memiliki kualitas yang lebih tinggi dan tegangan tembusnya lebihbesar.

    o Kekurangan : Tidak tahan akan kekuatan yang menumbuk atau memukul. Ukurannya tidak dapat dibuat lebih besar karena saat pembuatan

    terjadi penyusutan bahan.

  • 5/23/2018 Soal-soal Tegangan Tinggi

    11/16

    SOAL-SOAL TEGANGAN TINGGI Gregorius Alvin Tanthio Purnomo

    18010062

    Harganya lebih mahal, tetapi lebih memenuhi persyaratan yangdiinginkan.

    Isolator kacao Kelebihan :

    Terbuat dari bahan campuran pasir silika, dolomit, dan phospat. Lebih banyak dijumpai pemakaiannya pada jaringan distribusi

    sekunder.

    Isolator ini harganya lebih murah dibandingkan dengan isolatorporselin.

    o Kekurangan : Memiliki sifat mengembun kelembapan udara, sehingga lebih mudah

    debu melekat di permukaan.

    Makin tinggi tegangan sistem, makin mudah pula terjadi peristiwakebocoran arus listrik.

    Memiliki kualitas tegangan tembus rendah dan kekuatannya berubahdengan cepat sesuai dengan perubahan temperatur.

    Saat terjadi kenaikan dan penurunan suhu secara tiba-tiba, makaisolator ini mudah retak.

  • 5/23/2018 Soal-soal Tegangan Tinggi

    12/16

    SOAL-SOAL TEGANGAN TINGGI Gregorius Alvin Tanthio Purnomo

    18010062

    MODUL 4TEMBUS PADA GAS

    1. Mekanisme kegagalan insulasi gasA. Dalam mekanisme tembus listrik bahan insulasi, ada beberapa peristiwa/proses yang

    berperan di dalamnya, antara lain: ionisasi, deionisasi, dan emisi. Jelaskan ketiga

    peristiwa tersebut!

    B. Saat ini dikenal dua mekanisme kegagalan insulasi pada gas. Sebutkan dan jelaskandua mekanisme tersebut!

    Jawab:A. Ionisasi, Deionisasi, Emisi

    Ionisasi, yaitu peristiwa terlepasnya elektron dari ikatan atom netral sehinggamenghasilkan satu elektron bebas dan ion positif Deionisasi, yaitu peristiwa dimana satu ion positif menangkap elektron bebassehingga ion positif tersebut menjasi atom netral

    Emisi, yaitu peristiwa terlepasnya elektron dari permukaan logam menjasielektron bebas Proses dasar dalam kegagalan isolasi gas adalah ionisasi benturan

    oleh elektron.

    B. Mekanisme kegagalan insulasi gasMekanisme Kegagalan Townsend

    Pada proses primer, elektron yang dibebaskan bergerak cepat sehingga timbul energiyang cukup kuat untuk menimbulkan banjiran elektron. Jumlah elektron Ne pada

    lintasan sejauh dx akan bertambah dengan dNe, sehingga elektron bebas tambahan

    yang terjadi dalam lapisan dx adalah dNe = Ne.dx . Ternyata jumlah elektron bebas

    dNe yang bertambah akibat proses ionisasi sama besarnya dengan jumlah ion positif

    dN+baru yang dihasilkan, sehingga dNe = dN+= Ne.(t).dt;

    dimana :

    : koefisien ionisasi Townsend.

    dN+ : junlah ion positif baru yang dihasilkan.

    Ne : jumlah total elektron.

    Vd : kecepatan luncur elektron.

    Pada medan uniform, konstan, Ne = N0, x = 0 sehingga Ne = N0ex

    Jumlah elektron yang menumbuk anoda per detik sejauh d dari katoda sama dengan

    jumlah ion positif yaitu N+= N0e

    x

    Jumlah elektron yang meninggalkan katoda dan mencapai anoda adalah:

  • 5/23/2018 Soal-soal Tegangan Tinggi

    13/16

    SOAL-SOAL TEGANGAN TINGGI Gregorius Alvin Tanthio Purnomo

    18010062

    Arus ini akan naik terus sampai terjadi peralihan menjadi pelepasan yang bertahan

    sendiri. Peralihan ini adalah percikan dan diikuti oleh perubahan arus

    dengan cepat dimana karena d>> 1 maka 0

    d secara teoritis menjadi tak

    terhingga, tetapi dalam praktek hal ini dibatasi oleh impedansi rangkaian yang

    menunjukkan mulainya percikan.

    Mekanisme Kegagalan Streamer

    Ciri utama kegagalan streamer adalah postulasi sejumlah besar foto ionisasi molekul

    gas dalam ruang di depan streamer dan pembesaran medan listrik setempat oleh

    muatan ruang ion pada ujung streamer. Muatan ruang ini menimbulkan distorsi medandalam sela. Ion positif dapat dianggap stasioner dibandingkan elektron-elektron yang

    begerak cepat dan banjiran elektron terjadi dalam sela dalam awan elektron yang

    membelakangi muatan ruang ion positif. Medan Er yang dihasilkan oleh muatan

    ruang ini pada jari jari R adalah :

    Pada jarak dx, jumlah pasangan elektron yang dihasilkan adalah xdx sehingga :

    R adalah jari jari banjiran setelah menempuh jarak x, dengan rumus difusi R=(2Dt)Dimana t = x/V sehingga

    dimana :

    N: kerapatan ion per cm2,

    e: muatan elektron ( C ),

    e0: permitivitas ruang bebas,

    R: jari jari (cm),

    V: kecepatan banjiran,

    D : koefisien difusi.

  • 5/23/2018 Soal-soal Tegangan Tinggi

    14/16

    SOAL-SOAL TEGANGAN TINGGI Gregorius Alvin Tanthio Purnomo

    18010062

    2. Berdasarkan kekuatan dielektrik, rugi-rugi dielektrik, stabilitas kimia, korosi, dll,insulator gas dapat diklasifikasikan menjadi: gas sederhana, gas oksida, gas hidrokarbon,

    dan gas elektronegatif. Sebutkan minimal dua contoh gas untuk tiap-tiap klasifikasi!

    Jawab:

    Gas sederhana, contohnya:o Udarao Nitrogeno Heliumo Hidrogen, dll

    Gas Oksida, contohnya:o Gas karbondioksidao Gas Sulphur dioksida

    Gas Hidrokarbon, contohnya:o Methanao Ethanao Propana, dll

    Gas Elektronegatif, contohnya:o Gas Sulphur hexaflorida (SF6)o CH2Cl2

    3. Sebutkan beberapa sifat dari insulator gas sebagai media insulasi yang perlu diperhatikan!Jawab:

    Sifat Kelistrikano Tahanan insulasio Kekuatan dielektriko Faktor dayao Konstanta dielektriko Rugi-rugi dielektrik

    Temperatur Sifat Kimia Sifat Mekanis

    o Kerapatan volumeo Viskositaso

    Absorpsi kelembamano Tekanan permukaan

    4. Sebutkan kelebihan dan kekurangan penggunaan gas SF6 sebagai medium insulasidibanding gas-gas lainnya!

    Jawab:Kelebihan gas SF6 sebagai medium insulasi dibandingkan dengan gas- gas lainnya

    adalah:

    Pengurangan sejumlah pemutus dalam hubungan seri per phasa pada ratingtegangan yang digunakan.

  • 5/23/2018 Soal-soal Tegangan Tinggi

    15/16

    SOAL-SOAL TEGANGAN TINGGI Gregorius Alvin Tanthio Purnomo

    18010062

    Karena waktu durasi yang pendek dari busur api, maka bunga api kontak yangterjadi dibatasi meskipun untuk arus hubung singkat yang sangat tinggi.

    Hasil busur api yang kebanyakan terdiri dari serbuk dengan sifat isolasi yang baikdapat dipindahkan saat perbaikan.

    Gas blast tidak di-discharge (pelepasan muatan) ke atmosfir sehingga saat bekerjaakan lebih tenang jika dibandingkan denganAir Blast Breaker.

    Memiliki sifat kimia yang lamban, stabil, tidak mudah terbakar dan tidak beracun. Pemutus dari gas SF6 mempunyai dimensi yang lebih kecil jika dibandingkan

    denganAir BlastBreaker.

    Kekurangan dari gas SF6 adalah:

    Relatif lebih mahal dari segi pembiayaan. Walaupun dalam jumlah yang kecil, apabila terjadi kerusakan maka membutuhkan

    waktu yang lama untuk perbaikan.

    Gas SF6 harus dipompa ke dalam tabung penyimpan apabila ada penelitian danmaintenance.

    Karena titik lelehnya sangat rendah yaitu 100 Celcius dan tekanan 1,520 kN/m2,maka perlu dipakai alat pengukur suhu untuk pengontrolan.

    5. Apa itu kurva Paschen? Jelaskan ketiga daerah pada kurva Paschen! Gambarkan pulakurva Paschen dalam satu gambar untuk gas He, Ne, Ar, H2, N2!

    Jawab:Kurva Paschen menggambarkan karakteristik tembus pada gas.

    Pada umunya kurva Paschen dibagi menjadi tiga daerah.

    Daerah pertama merupakan karakteristik tembus gas pada keadaan vakum.Pada kondisi ini diperlukan tegangan tembus yang sangat tinggi karena gas

    pada keadaan vakum sehingga memerlukan energi yang lebih untuk memicu

    terjadianya peluahan muatan listrik.

    Daerah kedua merupakan daerah terjadinya tembus Townsend pada tekananrendah dan jarak sela yang kecil (ps

  • 5/23/2018 Soal-soal Tegangan Tinggi

    16/16

    SOAL-SOAL TEGANGAN TINGGI Gregorius Alvin Tanthio Purnomo

    18010062

    Kurva Paschen untuk Gas He, Ne, Ar, H2, N2