BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar BelakangLogam adalah unsur kimia yang memiliki sifat
kuat, keras yang tergolong penghantar panas dan listrik baik. Benda
logam pada awalnya dibuat dari bijih logam, dimana bijih logam
dapat diperoleh dengan cara menambang baik yang berupa bijih logam
murni maupun yang bercampur dengan materi lain. Bijih logam yang
diambil dalam keadaan murni yakni adalah emas, platina, perak dan
lainnya, sedangkan bijih logam yang bercampur dengan unsur lain,
fosfor, silikon, karbon, serta pasir. Karena logam dapat
mengahantarkan panas ataupun listrik dengan baik maka logam
tergolong bahan yang bersifat konduktif.
Penghantar (konduktor) adalah zat atau bahan yang bersifat dapat
menghantarkan baik listrikmaupun kalor. Umumnya penghantar memiliki
sifatnya yang konduktif maka disebut konduktor yang dapat berupa
zat padat dan cair. Konduktor adalah bahan yang di dalamnya banyak
terdapat elektron bebas yang mudah untuk bergerak. Tarikan antara
elektron yang berada dalam edaran paling luar dan intinya adalah
sangat kecil, hingga dalam suhu normal pun ada satu atau lebih
elektron yang terlepas dari atomnya. Elektron bebas ini
bergerak-gerak secara acakdalam ruang di celah atom-atom. Gerakan
elektron-elektron ini dinamakan bauran (difusi). Bahan-bahan yang
bersifat konduktor ini biasanya digunakan untuk membuat alat-alat
yang sifatnya membutuhkan kecepatan transfer energi, misalnya
panci, setrika, kabel dan solder.
Bahan konduktor terdapat dua jenis yakni bahan konduktor listrik
dan bahan konduktor panas. Konduktor dalam bidang elektronika
adalah bahan yang mampu menghantarkan listrikdengan baik. Bahan
penghantar listrikberfungsi untuk mengalirkan arus listrik. Umumnya
bahan yang baik digunakan sebagai konduktor listrik adalah logam.
Logam yang memiliki sifat sebagai konduktor dapat diperoleh dalam
jumlah yang cukup adalah besi, tembaga, seng, timah, aluminium,
baja dan lainnya. Pemilihan logam sebagai bahan konduktor tentu
tidak sembarang namun terdapat beberapa hal yang perlu diperhatikan
seperti daya hantar listrik, koefisien suhu tahanan, daya hantar
panas, kekuatan tegangan tarik dan berat total serta losses. Dengan
memperhatikan kriteria pemilihan bahan logam sebag`ai konduktor
tersebut diharapkan kita mampu memilih bahan logam yang tidak hanya
sekedar mampu menghantarkan listrik namun juga bersifat efektif
serta efisien secara teknis. Selain konduktor yang baik ternyata
terdapat juga konduktor yang kurang baik yaitu konduktor yang
memilik tahanan jenis yang besar.1.2 Rumusan masalah
Berdasarkan latar belakang tersebut, maka penulis dapat
merumuskan beberapa masalah sebagai berikut:1. Apa itu yang disebut
bahan konduktor yang kurang baik?2. Apa saja jenis bahan konduktor
yang termasuk konduktor kurang baik?3. Bahan konduktor apa yang
paling cocok untuk Transmisi tegangan tinggi?1.3 Tujuan
Penulisan1.3.1 Tujuan Umum
Berdasarkan rumusan masalah tersebut, maka adapun tujuan dari
penulisan makalah ini adalah sebagai berikut:1. Untuk mengetahui
apa yang dimaksud bahan konduktor 2. Untuk mengetahui sifat sifat
dari bahan konduktor 3. Untuk mengetahui apa saja bahan yang yang
termasih bahan konduktor yang kurang baik1.3.2 Tujuan Khusus
1. Tujuan khusus penyusunan paper ini adalah untuk memenuhi
tugas mata kuliah bahan listrik
2. Untuk mendapatkan pengetahuan tentang bahan konduktor
khususnya bahan konduktor yang kurang baik
1.4 Manfaat Penulisan1.4.1 Manfaat Teoritis
Dengan dibuatnya tugas paper ini diharapkan dapat bermanfaat
bagi Mahasiswa Fakultas Teknik khususnya Mahasiswa Teknik Elektro.
Berikut manfaat yang penulis harapkan melalui makalah ini Mahasiswa
Teknik Elektro diharapkan dapat mengetahui apa itu bahan konduktor
khususnya bahan konduktor yang kurang baik.
1.5 Batasan Masalah
Batasan masalah dalam makalah ini adalah hanya membahas bahan
konduktor listrik dan tidak membahas konduktor panas.BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. LANDASAN TEORI
2.1.1 Penghantar
Penghantaradalahzatyang dapat menghantarkan aruslistrik, baik
berupa zat padat, cair atau gas. Karena sifatnya yang konduktif
maka disebutkonduktor. Konduktor yang baik adalah yang memiliki
tahanan jenis yang kecil. Pada umumnyalogambersifat konduktif.2.1.2
Definisi Konduktor
Konduktor adalah bahan yang di dalamnya banyak terdapat elektron
bebas mudah untuk bergerak.Tarikan antara elektron yang berada
dalam edaran paling luar dan intinya adalah sangat kecil, hingga
dalam suhu normal pun ada satu atau lebih elektron yang terlepas
dari atomnya. Elektron bebas ini bergerak-gerak secara acak dalam
ruang di celah atom-atom.Gerakan elektron-elektron ini dinamakan
bauran ( difusi ).
Konduktor yang baik adalah yang memiliki tahanan jenis yang
kecil Sebab makin besar tahanan listrik maka makin besar disipasi
kalor akibat adanya aliran listrik sehingga makin banyak energi
listrik yang hilang. Persamaan Ohm menyatakan bahwa tahanan listrik
suatu bahan berbanding lurus dengan panjang dan berbanding terbalik
dengan luas penampang. Jadi, untuk memperkecil tahanan listrik
kabel maka luas penampang kabel harus diperbesar.. Pada umumnya
logam bersifat konduktif. Emas, perak, tembaga, alumunium, zink,
besi berturut-turut memiliki tahanan jenis semakin besar. Jadi
sebagai penghantar emas adalah sangat baik, tetapi karena sangat
mahal harganya, maka secara ekonomis tembaga dan alumunium paling
banyak digunakan. Sedangkan konduktor yang kurang baik memiliki
tahanan jenis yang besar.
2.1.3 Daya Hantar Listrik
Daya hantar listrik adalah kemapuan benda dalam menghantarkan
listrik. Listrik dapat berjalan disebabkan oleh adanya arus
listrik. Arus listrik yang mengalir dalam penghantar mengalami
tahanan dari penghantar itu sendiri. Kita dapat menghitung besarnya
suatu tahanan dengan persamaan yaitu:
Jadi semakin besar tahanan jenis (p) maka nilai hambatan (R)
semakin besar menyebabkan bahan konduktor menjadi bahan yang kurang
baik untuk digunakan. 2.1.2. 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.
2.1.3.Bahan-bahan yang biasa digunakan sebagai konduktor
1. Logam biasa, seperti: tembaga, aluminium, besi, dan
sebagainya.
2.Logam campuran (alloy), yaitu sebuah logam dari tembaga atau
aluminium yang diberi campuran 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).2.1.4 Macam-macam bahan penghantar penyusun
ACCRFungsi penghantar pada teknik listrik adalah untuk menyalurkan
energi listrik dari satu titik ke titik lain.Contoh bahan
penghantar, antara lain : tembaga, aluminium, baja, seng, dl.
1. AluminiumAluminium murni mempunyai massa jenis 2,7 g/cm3,
(-nya 1,4. 105, titikleleh 6580C dan tidak korosif. Daya hantar
aluminium sebesar 35 m/ohm.mm2ataukira-kira 61,4% daya hantar
tembaga.Aluminium murni dibentuik karena lunak, kekuatan tariknya
hanya 9 kg/mm2.Untuk itujika aluminium digunakan sebagai penghantar
yang dimensinya cukup besar, selalu diperkuat dengan baja atau
paduan aluminium.Penggunaan yang demikian misalnyapada : ACSR
(Aluminium Conductor Steel Reinforced), ACAR (Aluminium Conductor
Alloy Reinforced).2. BajaBaja merupakan logam yang terbuat dari
besi dengan campuran karbon. Berdasarkan campuran karbonnya, baja
dikategorikan menjadi tiga macam, yaitu : baja dengan kadar karbon
rendah ( 0 25 %), baja dengan kadar karbon menengah (0,25 0,55 %),
dan baja dengan kadar karbon tinggi ( di atas 0,55 %). Meskipun
konduktivitas baja rendah yaitu : ,Keuntungan dari penghantar
dengan menggunakan bimetal, antara lain :
a. Pada arus bolak balik ada kecenderungan arus melalui bagian
luar konduktor (efek kulit)
b. Dengan melapisi baja menggunakan tembaga, maka baja sebagai
penguat penghantar terhindar dari korosi.
Pemakaian penghantar bimetal selain untuk kawat penghantar
adalah untuk busbar, pisau hubung, dan lain-lain.2.1.4Kriteria
Pemilihan Bahan Logam sebagai Konduktor
Konduktor dalam bidang elektronika adalah bahan yang mampu
menghantarkan listrikdengan baik. Bahan penghantar listrikberfungsi
untuk mengalirkan arus listrik. Umumnya bahan yang baik digunakan
sebagai konduktor listrik adalah logam. Pemilihan logam sebagai
bahan konduktor tentu tidak sembarang namun terdapat beberapa hal
yang perlu diperhatikan seperti daya hantar listrik, koefisien suhu
tahanan, daya hantar panas, kekuatan tegangan tarik dan timbulnya
gaya elektro motoris termo. Dengan memperhatikan kriteria pemilihan
bahan logam sebagai konduktor tersebut diharapkan kita mampu
memilih bahan logam yang tidak hanya sekedar mampu menghantarkan
listrik namun juga bersifat efektif serta efisien secara teknis.a.
Daya Hantar ListrikArus listrik yang mengalir dalam penghantar
selalui mengalami tahanan dari penghantar itu sendiri. Besarnya
tahanan tergantung bahannya, dan besarnya tahanan tiap meter dengan
penampang 1 mm2 pada suhu 200C dinamakan tahanan jenis yang
dihitung dengan persamaan:R = .(2.1)
A
atau
= R A .............(2.2)
dimana R: besar tahanan salam satuan ohm, : panjang kawat dalam
satuan meter, A: penampang kawat dalam satuan m2, dan (: tahanan
jenis dalam satuan
Daya hantar jenis adalah kebalikan dari tahanan jenis,
dirumuskan:
= 1...(2.3)
satuan , dimana (: gamma dan S: Siemens
b. Koefisien Suhu Tahanan
Suatu bahan akan mengalami perubahan isi apabila terjadi
perubahan suhu, memuai jika suhu naik dan menyusut jika suhu
dingin, tentunya akan mempengaruhi besar nilai tahanannya, yang
dapat dihitung dengan persamaan :
R = R0 { 1 + ( (t t0) } ..(2.4)
Dengan R0: besar tahanan awal (), R: besar tahanan akhir (), t0:
suhu awal (0C), t: suhu akhir (0C), dan (: koefiien suhu
tahanan.
c. Daya Hantar Panas
Daya hantar panas ini menunjukkan jumlah panas yang melalui
lapisan bahan tiap satuan waktu dalam satuan kkal/m.jam, derajat.
Pada umumnya logam mempunyai daya hantar panas yang tinggi
sedangkan pada bahan-bahan bukan logam rendah.
d. Kekuatan Tegangan Tarik
Sifat mekanis ini penting untuk hantaran di atas tanah, maka
bahan yang dipakai harus diketahui kekuatannya lebih-lebih
menyangkut tegangan tinggi. Penghantar listrik dapat berbentuk
padat, cair, atau gas. Yang berbentuk padat umumnya logam,
elektrolit dan logam cair (air raksa) merupakan penghantar cair,
dan udara yang diionisaikan dan gas-gas mulia (neon), kripton, dan
lainnya sebagai penghantar bentuk gas.
2.1.5 Skin Effect (Efek Kulit) Pada Saluran Transmisiefek kulit
adalah kecenderungan elektron untuk tidak mengalir pada bagian
tengah penampang melintang dari batang konduktor, jadi elektron
akan cenderung lewat bagian tepi-tepinya dekat permukaan konduktor.
Ini akan membatasi luas area penampang melintang dari konduktor
secara efektif. Percuma batang-batang konduktor dibuat tebal-tebal
(diameter lebar) tapi elektron hanya lewat pada bagian pinggir
saja. Dengan kata lain efek kulit ini akan menyebabkan resistansi
dari konduktor meningkat.Gambar 2.1 Jalur arus AC dan DC
Sumber:
http://elkaasik.com/efek-kulit-skin-effect-pada-induktor/Resistansi
elektris dari konduktor pada semua bagian penampang melintang
disebut resistansi DC, sedangkan resistansi AC adalah resistansi
yang meningkat akibat dari efek kulit. Seperti yang anda dapat
lihat, pada frekuensi tinggi arus AC akan menghindar melewati
bagian tengah penampang melintang dari konduktor. Batang konduktor
yang secara fisik terlihat berbentuk solid, maka seakan-akan batang
tersebut seperti berlubang apabila digunakan untuk listrik AC.
Pada beberapa penerapan di radio (umumnya pada bagian antenna)
efek ini akan dipelajari. Karena frekuensi radio (RF) yang
merupakan arus bolak balik (AC), maka elektron akan enggan untuk
melewati bagian tengah konduktor. Oleh karena itu, pada penggunaan
pemancar-pemancar antenna RF berdaya besar, batang-batang
konduktornya sengaja dibuat berlubang dibagian tengahnya, tidak
dibuat solid. Batang konduktor yang berongga ini akan menjadi lebih
ringan dan biaya pembuatannya juga lebih murah.Yang perlu diingat
adalah resistansi ini bukanlah impedansi, dan ini juga bukan
merupakan efek reaktif, baik itu induktif atau kapasitif. Ini
adalah penyederhanaan dalam memperkirakan resistansi murni dari
suatu konduktor yang disebabkan oleh efek kulit (skin effect) saat
konduktor tersebut dialiri oleh arus AC. Reaktansi, dan efek
kombinasi dari reaktansi dan resistansi (atau impedansi), adalah
hal yang berbeda dengan resistansi efek kulit ini.
Faktor yang mempengaruhi efek kulit (skin effect)dalam jalur
transmisi. Efek kulit pada sistem ac tergantung pada sejumlah
faktor seperti sebagai berikut :
1) Bentuk konduktor.
2) Jenis material.
3) Diameter konduktor.
4) Operasional frekuensi.BAB III
HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Penghantar Transmisi Tegangan Tinggi
Listrik merupakan bentuk energi yang sangat cocok dan nyaman
bagi manusia modern. Tanpa listrik, infrastruktur masyarakat
sekarang tidak akan
menyenangkan. Makin tinggi standar kehidupan manusia akan
semakin meningkat pula kebutuhan energi listrik di seluruh dunia.
Untuk mengimbangi meningkatnya kebutuhan energi listrik tersebut,
usaha atas perencanaan dan pengembangan sistem listrik yang ada
harus terus diupayakan. Perencanaan dan pengembangan penghantar
sebagai salah satu komponen utama sistem transmisi saluran udara
pada umumnya dititik beratkan pada peningkatan konduktivitas
listrik, kekuatan mekanis dan pertimbangan biaya yang ekonomis.
Akan tetapi akhir-akhir ini,
ketika kebutuhan daya listrik semakin meningkat, keadaan lahan
yang semakin terbatas serta biaya investasi yang tinggi, maka
pemilihan konduktor
lebih ditujukan pada peningkatan kemampuan hantar arus yang
semakin besar. Untuk meningkatkan kemampuan hantar arus tersebut,
maka penghantar
yang digunakan harus dibuat dari bahan dengan karakteristik
temperatur yang tinggi (thermal resistance).Dewasa ini telah
dikembangkan penghantar ACCR (Aluminium Conductor Composite
Reinforced). Penghantar berlilit ini mempunyai inti serat paduan
aluminium-matrik yang dikelilingi oleh serat aluminium dengan
kandungan zirkonium. Aluminium dengan kandungan zirkonium mempunyai
sifat
konduktivitas dan ketahanan panas yang tinggi sedangkan paduan
aluminium-matrik yang berada di tengah akan menghasilkan kekuatan
tarik yang tinggi
tetapi berat yang lebih ringan dan konduktivitas yang lebih baik
dari pada baja. Penghantar ACCR dapat beroperasi secara kontinyu
pada temperatur 210C
dan 240C pada kondisi darurat, sehingga akan menaikkan kapasitas
penyaluran dua sampai tiga kali lebih besar dari pada menggunakan
penghantar konvensional.Konduktor ACCR sangat berpeluang untuk
menggantikan konduktor konvensional yang ada, konduktor ACCR dapat
dipasang dengan cepat dan
mudah menggantikan konduktor konvensional dengan ROW (Rights of
way) yang tersedia dengan sedikit ataupun tanpa perubahan pada
tower dan alat-alat pendukung lainnya.
Gambar 3.1 ACCR(Aluminium Conductor Composite Reinforced)
Sumber: http://www.realwire.com3.2 keuntungan Menggunakan
Konduktor ACCR
Penerapan konduktor pada transmisi memiliki beberapa keuntungan
yaitu diantaranya: 1. Penghantar ACCR dapat beroperasi secara
kontinyu pada temperatur 210C dan 240C pada kondisi darurat,
sehingga akan menaikan kapasitas penyaluran (ampacity) sistem
transmisi dua sampai tiga kali lebih besar dari pada konduktor
konvensional. ( berdasarkan validasi standart IEEE dan CALITEM
)
2. Memiliki karateristik mekanis yang sangat menguntungkan
antara lain; tegangan tarik, berat dan diameter konduktor, sehingga
memungkinkan
pemasangan tanpa merubah ROW (rights of way) dan tower yang
telah ada serta mengurangi waktu dan biaya
pemasangan/pembangunan.
3. Tahan terhadap korosi karena secara keseluruhan terbuat dari
bahan aluminium.Gambar 3.2 Penampang ACCR
Sumber: Suprihadi Prasetyono, Analisis Unjuk Kerja Mekanis
Konduktor ACCR Akibat Perubahan Arus SaluranBAB IV
PENUTUP
4.1 Kesimpulan
Bahan Penghantar (konduktor) adalah zat atau bahan yang bersifat
dapat menghantarkan, baik listrikmaupun kalor. Umumnya penghantar
memiliki sifatnya yang konduktif maka disebut konduktor yang dapat
berupa zat padat dan cair. Konduktor adalah bahan yang di dalamnya
banyak terdapat elektron bebas yang mudah untuk bergerak. Tarikan
antara elektron yang berada dalam edaran paling luar dan intinya
adalah sangat kecil, hingga dalam suhu normal pun ada satu atau
lebih elektron yang terlepas dari atomnya.Terdapat dua jenis
konduktor yaitu bahan konduktor yang baik yang mempunyai tahanan
jenis yang kecil dan konduktor yang kurang baik yaitu konduktor
yang memiliki tahanan jenis yang besar.
Dewasa ini telah dikembangkan penghantar ACCR (Aluminium
Conductor Composite Reinforced). Penghantar berlilit ini mempunyai
inti serat paduan aluminium-matrik yang dikelilingi oleh serat
aluminium dengan kandungan zirkonium. Penghantar ACCR dapat
beroperasi secara kontinyu pada temperatur 210C dan 240C pada
kondisi darurat, sehingga akan menaikkan kapasitas penyaluran dua
sampai tiga kali lebih besar dari pada menggunakan penghantar
konvensional4.2 Saran Saya sebagai pihak penulis menyarankan bahwa
untuk transmisi tegangan tinggi sebaiknya menggunakan penghantar
ACCR untuk penghantar transmisi tegangan tinggi karena penghantar
ini tahan terhadap suhu tinggi..BAB V
DAFTAR PUSTAKASuprihadi Prasetyono, Jurnal Analisis Unjuk Kerja
Mekanis Konduktor ACCR Akibat Perubahan Arus SaluranRicky Tripoetra
konduktor https://www.academia.edu/7051428/Konduktor (Diakses pada
24 oktober
2014http://staff.ui.ac.id/system/files/users/chairul.hudaya/material/konduktor.pdf
(Diakses pada 24 oktober
2014)http://s3.amazonaws.com/academia.edu.documents/32765441/Bahan_penghantar.pptx(Diakses
pada 25 oktober
2014)http://blog.ub.ac.id/reza04ub/2013/10/29/makalah-daya-hantar-listrik/
(Diakses pada 25 oktober
2014)http://elkaasik.com/efek-kulit-skin-effect-pada-induktor/(Diakses
pada 10 November 2014)
Suprihadi Prasetyono KAJIAN MEKANIS PENGGUNAAN PENGHANTAR TERMAL
ACCR PADA SUTET 500KVDAFTAR GAMBARSumber web:
http://www.vericable.com/cables/overheadcable/acsr-cable.htmhttp://elkaasik.com/efek-kulit-skin-effect-pada-induktor/Sumber
buku:
bahan listrik, muhaimin 1993Suprihadi Prasetyono, Analisis Unjuk
Kerja Mekanis Konduktor ACCR Akibat Perubahan Arus Saluran
12
_1477761499.unknown
_1477761500.unknown
_1477761498.unknown