-
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