Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi

7/27/2019 Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi

1/143

MODUL PLPG

TEKNIK INSTALASI TENAGA LISTRIK

KONSORSIUM SERTIFIKASI GURUdan

UNIVERSITAS NEGERI MALANGPanitia Sertifikasi Guru (PSG) Rayon 115

2013


2/143

KATA PENGANTAR

Buku ajar dalam bentuk modul yang relatif singkat tetapi komprehensif ini

diterbitkan untuk membantu para peserta dan instruktur dalam melaksanakan kegiatanPendidikan dan Latihan Profesi Guru (PLPG). Mengingat cakupan dari setiap bidang atau

materi pokok PLPG juga luas, maka sajian dalam buku ini diupayakan dapat membekali

para peserta PLPG untuk menjadi guru yang profesional. Buku ajar ini disusun oleh para

pakar sesuai dengan bidangnya. Dengan memperhatikan kedalaman, cakupan kajian, dan

keterbatasan yang ada, dari waktu ke waktu buku ajar ini telah dikaji dan dicermati oleh

pakar lain yang relevan. Hasil kajian itu selanjutnya digunakan sebagai bahan perbaikan

demi semakin sempurnanya buku ajar ini.

Sesuai dengan kebijakan BPSDMP-PMP, pada tahun 2013 buku ajar yang

digunakan dalam PLPG distandarkan secara nasional. Buku ajar yang digunakan di

Rayon 115 UM diambil dari buku ajar yang telah distandarkan secara nasional tersebut,

dan sebelumnya telah dilakukan proses review . Disamping itu, buku ajar tersebut

diunggah di laman PSG Rayon 115 UM agar dapat diakses oleh para peserta PLPG

dengan relatif lebih cepat.

Akhirnya, kepada para peserta dan instruktur, kami sampaikan ucapan selamat

melaksanakan kegiatan Pendidikan dan Latihan Profesi Guru. Semoga tugas dan

pengabdian ini dapat mencapai sasaran, yakni meningkatkan kompetensi guru agar

menjadi guru dan pendidik yang profesional. Kepada semua pihak yang telah membantu

kelancaran pelaksanaan PLPG PSG Rayon 115 Universitas Negeri Malang, kami

menyampaikan banyak terima kasih.

Malang, Juli 2013Ketua Pelaksana PSG Rayon 115

Prof. Dr. Hendyat Soetopo, M. PdNIP 19541006 198003 1 001


3/143

PenyusunSudarsonoBidang KeahlianTeknik Instalasi TenagaListrik

MODUL PLPG

Penyusun

TIM

UNIVERSITAS NEGERI PADANG 2013


4/143

Kata Pengantar

Puji syukur dipanjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan

karunia-Nya, sehingga kami dapat menyusun bahan ajar modul manual untuk

Bidang Keahlian Teknik Listrik, khususnya Program Keahlian Teknik Instalasi

Teaga Listrik.

Sumber dan bahan dari pembuatan modul ini adalah sebagian besar

diambilkan dari bahan ajar pokok Kurikulum SMK Edisi 2005, oleh karena

peserta diklat pada umumnya adalah guru-guru yang mengajar di SMK. Modul ini

diharapkan digunakan sebagai sumber belajar pokok oleh peserta diklat untuk

mencapai komptensi kerja standar yang diharapkan dunia kerja.

Kami mengharapkan saran dan kritik dari para pakar di bidang psikologi,

praktisi dunia usaha dan industri, dan pakar akademik sebagai bahan untuk

melakukan peningkatan kualitas modul. Diharapkan para pemakai berpegang pada

azas keterlaksanaan, kesesuaian, dan fleksibelitas dengan mengacu pada

perkembangan IPTEKS pada dunia kerja dan potensi SMK serta dukungan kerja

dalam rangka membekali kompetensi standar pada peserta diklat.

Demikian, semoga modul ini dapat bermanfaat bagi kita semua, khususnya

peserta diklat SMK Bidang Keahlian Teknik Instalasi Listrik, atau praktisi yang

sedang mengembangkan bahan ajar modul SMK.

Padang, Mei 2013

Penyusun


5/143


6/143

1

A. Objektif

1. Menjelaskan konsep dasar elektronika.

2. Menjelaskan simbol komponen elektronika.

3. Menjelaskan sifat-sifat komponen elektronika pasif.

4. Menggambar karakteristik komponen elektronika.

5. Menjelaskan peralatan alat ukur komponen elektronika.

6. Melakukan pengukuran komponen R.

7. Melakukan pengukuran komponen C.

8. Melakukan pengukuran komponen L.

9. Menjelaskan hasil pengukuran.

B. Uraian Materi

1. Pengertian Semikonduktor

a. Struktur Atom Semikonduktor

Prinsip dasar semikonduktor merupakan elemen dasar dari

komponen elektronika seperti dioda, transistor dan sebuah Integrated

Circuit (IC). Disebut semi atau setengah konduktor, karena bahan ini

memang bukan konduktor murni. Bahan- bahan logam seperti tembaga,

besi, timah disebut sebagai konduktor yang baik, sebab logam memiliki

susunan atom yang sedemikian rupa, sehingga elektronnya dapat

bergerak bebas. Sebenarnya atom tembaga dengan lambang kimia Cu

memiliki inti 29 ion (+) dikelilingi oleh 29 elektron (-). Sebanyak 28

elektron menempati orbit-orbit bagian dalam membentuk inti yang

disebut nucleus.

Elemen terkecil dari suatu bahan yang masih memiliki sifat-sifat

kimia dan fisika yang sama adalah atom. Suatu atom terdiri atas tiga

1 Memahami Dasar-dasar danMenerapkan Pengukuran KomponenElektronika


7/143

2

partikel dasar, yaitu: neutron, proton, dan elektron. Dalam struktur atom,

proton dan neutron membentuk inti atom yang bermuatan positip dan

sedangkan elektron-elektron yang bermuatan negatif mengelilingi inti.

Elektron-elektron ini tersusun berlapis-lapis. Struktur atom dengan model

Bohr dari bahan semikonduktor yang paling banyak digunakan adalah

silikon dan germanium.

Seperti pada gambar 1 atom silikon mempunyai elektron yang yang

mengelilingi inti sebanyak 14 dan atom germanium 32 elektron. Pada

atom yang seimbang (netral) jumlah elektron dalam orbit sama dengan

jumlah proton dalam inti. Muatan listrik sebuah elektron adalah: - 1.602 -

19 C dan muatan sebuah proton adalah: + 1.602 -19 C.

Elektron yang terdapat pada lapisan terluar disebut elektron valensi.

Atom silikon dan germanium masing mempunyai empat elektron valensi.

Oleh karena itu baik atom silikon maupun atom germanium disebut juga

dengan atom tetra-valent bervalensi empat (tetra-valent). Empat elektron

valensi tersebut terikat dalam struktur kisi-kisi, sehingga setiap elektron

valensi akan membentuk ikatan kovalen dengan elektron valensi dari

Gambar 1. Struktur Atom (a) Silikon; (b) Germanium


8/143

3

atom-atom yang bersebelahan. Struktur kisi-kisi Kristal silikon murni

dapat digambarkan secara dua dimensi seperti pada gambar 2 guna

memudahkan pembahasan.

Meskipun terikat dengan kuat dalam struktur Kristal, namun bisa

saja elektron valensi tersebut keluar dari ikatan kovalen menuju daerah

konduksi apabila diberikan energi panas. Bila energi panas cukup kuat

untuk memisahkan elektron dari ikatan kovalen maka elektron tersebut

menjadi bebas dan disebut dengan elektron bebas. Pada suhu ruang

terdapat kurang lebih 1.5 x 10 10 elektron bebas dalam 1 cm 3 bahan silikon

murni (intrinsik) dan 2.5 x 10 13 elektron bebas pada germanium.

Semakin besar energi panas yang diberikan semakin banyak jumlah

elektron bebas yang keluar dari ikatan kovalen, dan hal ini menyebabkan

konduktivitas bahan meningkat.

b. Semikonduktor Tipe N

Suatu kristal Silikon yang murni, dimana setiap atomnya adalah

atom Silikon saja, disebut sebagai semikonduktor intrinsik. Untuk

kebanyakan aplikasi, tidak terdapat pasangan elektron-hole yang cukup

Gambar 2. Struktur Kristal Silikon dengan Ikatan Kovalen


9/143

4

banyak di dalam suatu semikonduktor intrinsik untuk dapat

menghasilkan arus yang berguna. Doping adalah penambahan atom-atom

impuritas pada suatu kristal untuk menambah jumlah elektron maupun

hole. Suatu kristal yang telah di dop disebut semikonduktor ekstrinsik.

Untuk memperoleh tambahan elektron pada jalur konduksi, diperlukan

atom pentavalent. Atom pentavalen ini juga disebut sebagai atom donor.

Setelah membentuk ikatan kovalen dengan tetangganya, atom pentavalen

ini mempunyai kelebihan sebuah elektron, yang dapat beredar pula pada

jalur konduksi, seperti pada Gambar 3. Sehingga terbentuk jumlah

elektron yang cukup banyak dan jumlah hole yang sedikit. Keadaan ini

diistilahkan dengan elektron sebagai pembawa mayoritas dan hole

sebagai pembawa minoritas. Semikonduktor yang di-doping seperti ini

disebut dengan semikonduktor type-n.

Oleh karena atom antimoni (Sb) bervalensi lima, maka empat

elektron valensi mendapatkan pasangan ikatan kovalen dengan atom

silikon sedangkan elektron valensi yang kelima tidak mendapatkan

pasangan. Oleh karena itu ikatan elektron kelima ini dengan inti menjadi

Gambar 3. Struktur Kristal Semikonduktor (Silikon) Tipe N

Si

Si

SiSi Si

Si Si

Si Sb

atom antimoni

(Sb)

elektron valensi kelima


10/143

5

lemah dan mudah menjadi elektron bebas. Karena setiap atom depan ini

menyumbang sebuah elektron, maka atom yang bervalensi lima disebut

dengan atom donor. Dan elektron bebas sumbangan dari atom dopan

inipun dapat dikontrol jumlahnya atau konsentrasinya.

Meskipun demikian bahan silikon tipe n ini mengandung elektron

bebas (pembawa mayoritas) yang cukup banyak, namun secara

keseluruhan Kristal ini tetap netral karena jumlah muatan positip pada

inti atom masih sama dengan jumlah keseluruhan elektronnya. Pada

bahan tipe n disamping jumlah elektron bebasnya meningkat, ternyata

jumlah holenya (pembawa minoritas) menurun. Hal ini disebabkan

karena dengan bertambahnya jumlah elektron bebas, maka kecepatan

hole dan elektron ber-rekombinasi (bergabungnya kembali elektron

dengan hole) semakin meningkat. Sehingga jumlah holenya

menurun.Level energi dari elektron bebas sumbangan atom donor

digambarkan pada gambar 4. Jarak antara pita konduksi dengan level

energi donor sangat kecil yaitu 0.01 eV untuk germanium dan 0.05 eV

untuk silikon. Sehingga pada suhu ruang semua elektron donor dapat

mencapai pita konduksi dan menjadi elektron bebas.

Bahan semikonduktor tipe n dapat dilukiskan seperti pada Gambar 5.

Karena atom-atom donor telah ditinggalkan oleh elektron valensinya

pita valensi

pita konduksi

Eg = 0.67eV (Ge); 1.1eV (Si)

level energi donor

energi

0.01eV (Ge); 0.05eV (Si)

Gambar 4. Diagram Pita Energi Semikonduktor Tipe N


11/143

6

(yakni menjadi elektron bebas), maka menjadi ion yang bermuatan

positip. Sehingga digambarkan dengan tanda positip. Sedangkan

elektron bebasnya menjadi pembawa mayoritas. Dan pembawa

minoritasnya berupa hole.

c.

Semikonduktor Tipe PApabila bahan semikonduktor murni (intrinsik) didoping dengan

bahan impuritas (ketidak-murnian) bervalensi tiga, maka akan diperoleh

semikonduktor tipe p. Bahan dopan yang bervalensi tiga tersebut

misalnya boron, galium, dan indium. Struktur kisi-kisi kristal

semikonduktor (silikon) tipe p adalah seperti Gambar 6.

Karena atom dopan mempunyai tiga elektron valensi, dalam Gambar

6 adalah atom Boron (B) , maka hanya tiga ikatan kovalen yang bisa

dipenuhi. Sedangkan tempat yang seharusnya membentuk ikatan

kovalen keempat menjadi kosong (membentuk hole) dan bisa ditempati

oleh elektron valensi lain. Dengan demikian sebuah atom bervalensi tiga

akan menyumbangkan sebuah hole. Atom bervalensi tiga (trivalent)

disebut juga atom akseptor, karena atom ini siap untuk menerima

elektron. Seperti halnya pada semikonduktor tipe n, secara keseluruhan

kristal semikonduktor tipe n ini adalah netral. Karena jumlah hole dan

elektronnya sama. Pada bahan tipe p, hole merupakan pembawa muatan

Gambar 5. Bahan Semikonduktor Tipe N


12/143

7

mayoritas. Karena dengan penambahan atom dopan akan meningkatkan

jumlah hole sebagai pembawa muatan. Sedangkan pembawa

minoritasnya adalah elektron.

Level energi dari hole akseptor dapat dilihat pada Gambar 7. Jarak

antara level energi akseptor dengan pita valensi sangat kecil yaitu sekitar

0.01 eV untuk germanium dan 0.05 eV untuk silikon. Dengan demikianhanya dibutuhkan energi yang sangat kecil bagi elektron valensi untuk

menempati hole di level energi akseptor. Oleh karena itu pada suhur

ruang banyak sekali jumlah hole di pita valensi yang merupakan

pembawa muatan.

Bahan semikonduktor tipe p dapat dilukiskan seperti pada Gambar 8.

Karena atom-atom akseptor telah menerima elektron, maka menjadi ion

yang bermuatan negatif. Sehingga digambarkan dengan tanda negatif.

Pembawa mayoritas berupa hole dan pembawa minoritasnya berupa

elektron.

Gambar 6. Struktur Kristal Semikonduktor (Silikon) Tipe P


13/143

8

2. Kode Warna dan Huruf pada Resistor

a. Kode Warna ResistorResistor disebut juga dengan tahanan atau hambatan, berfungsi untuk

menghambat arus listrik yang melewatinya. Satuan harga resistor adalah :

1 M (mega ohm) = 1000 K (kilo ohm) = 10 6 (ohm) yang merupakan

satuan nilai resistansi dari sebuah resistor. Resistor diberi lambang huruf

R, sedangkan gambar simbolnya dari rangkaian listrik adalah :

atau

Gambar 9. Simbol Resistor

pita valensi

pita konduksi

Eg = 0.67eV (Ge); 1.1eV (Si)

level energi akseptor

energi

0.01eV (Ge); 0.05eV (Si)

Gambar 7. Diagram Pita Energi Semikonduktor Tipe P

Gambar 8. Bahan Semikonduktor Tipe P

- -

-

-

-

---

pembawa minoritas

pembawa mayoritasion akseptor


14/143

9

Kode warna pada resistor menyatakan harga resistansi dan

toleransinya. Semakin kecil harga toleransi suatu resistor adalah semakin

baik, karena harga sebenarnya adalah harga yang tertera harga

toleransinya. Misalnya suatu resistor harga yang tertera = 100

mempunyai toleransi 5%, maka harga sebenarnya adalah:

Harga resistor = 100 (5% x 100) s/d 100 + (5% x 100)

= 95 s/d 105 .

Terdapat resistor yang mempunyai 4 gelang warna dan 5 gelang warna

seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini :

Gambar 10. Resistor dengan 4 Gelang dan 5 Gelang Warna.

Tabel 1. Kode Warna pada Resistor 4 Gelang

Warna

Gelang 1

(Angka

pertama)

Gelang 2

(Angka kedua)

Gelang 3

(Faktor

pengali)

Gelang 4

(Toleransi/%)

Hitam - 0 1 -

Coklat 1 1 10 1

Merah 2 2 10 2

Oranye 3 3 10 3

Kuning 4 4 10 4

Hijau 5 5 10 5 5

Biru 6 6 10 6

Ungu 7 7 10 7

Abu-abu 8 8 10 8

Putih 9 9 10 9

Emas - - 10 - 5

1 2 3 41 2 3 4 5


15/143


16/143

11

22 R berarti besarnya resistansi 22

J berarti besarnya toleransi 5%- 5 W 1 k J

5 W berarti kemampuan daya resistor besarnya 5 watt

1 k berarti kemampuan besarnya resistansi 1 k

J berarti besarnya toleransi 5%

- 5 W R 1 k

5 W berarti kemampuan daya resistor sebesar 5 watt

RIK berarti besarnya resistansi 1 k

c. Kode Angka dan huruf pada KapasitorKapasitor atau kondensator adalah suatu komponen listrik yang dapat

menyimpan muatan listrik. Kapasitas kapasitor diukur dalam F (Farad) =

10 -6 F (mikro Farad) = 10 -9 nF (nano Farad) = 10 -12 pF (piko Farad).

Kapasitor elektrolit mempunyai dua kutub positif dan kutub negatif

(bipolar), sedangkan kapasitor kering misal kapasitor mika, kapasitor kertas tidak membedakan kutub positif dan kutub negatif (non polar).

Simbol kapasitor dapat dilihat pada gambar di bawah ini:

Gambar 12. Simbol Kapasitor

Bentuk sebenarnya dari kapasitor dapat dilihat pada gambar di bawah

ini. Arti kode angka dan huruf pada kapasitor dapat dilihat pada tabel di

bawah ini.

+


17/143

12

Tabel 2. Kode Angka dan Huruf pada Kapasitor

Kode

angka

Gelang 1

(Angka pertama)

Gelang 2

(Angka kedua)

Gelang 3

(Faktor pengali)

Kode huruf

(Toleransi/%)

0 - 0 1 B

1 1 1 10 C

2 2 2 10 D

3 3 3 10 3 F = 1

4 4 4 10 4 G = 2

5 5 5 10 H = 3

6 6 6 10 J = 5

7 7 7 10 K = 10

8 8 8 10 M = 20

9 9 9 10

Contoh :

1) kode kapasitor = 562 J 100 V artinya : besarnya kapasitas = 56 x

102 pF = 5600 pF; besarnya toleransi = 5%; kemampuan tegangan

kerja = 100 Volt.

2) Kode kapasitor = 100 nJ artinya : besarnya kapasitas = 100 nF;

besarny atoleransi = 5%.

3) Kode kapasitor : 100 F 50 V artinya = besarnya kapasitas = 100

F; besarnya tegangan kerja = 50 Volt.

d. Kodel Warna pada KapasitorCara membaca kode warna pada kapasitor dapat melihat tabel 3,

dibawah ini :

Gambar 13. Kode Warna pada Kapasitor ABCDE


18/143


19/143

14

XL = 2 . f . L (ohm). ............... (1)

dimana :XL= reaktansi induktif ( )

= 3,14

f = frekuensi (Hz)

L = kapasitas induktor (Henry)

Beban induktor antara lain adalah :

- Kumparan kawat yang harganya dapat dibuat tetap atau tidak tetap.

Induktor yang harganya tidak tetap yaitu Dekade Induktor dan Variabel

Induktor.

- Motor-motor listrik, karena memiliki lilitan kawat.

- Transformator, karena memiliki lilitan kawat.

Pada induktor terdapat unsur resistansi (R) dan induktif (X L) jika

digunakan sebagai beban sumber tegangan AC. Jika digunakan sebagai beban

sumber tegangan DC, maka hanya terdapat unsur R saja. Dalam sumber tegangan AC berlaku rumus :

Z = V ........................................................... (2)

I

Z2 = R 2 + X L2

XL2 = Z 2 R 2

XL =

Keterangan

Z = Impedansi ( )

R = Tahanan ( )

V = Tegangan AC (Volt)

XL = Reaktansi induktif ( )

I = Arus (Ampere)


20/143


21/143

16

Oleh karena itu pada sisi p tinggal ion-ion akseptor yang bermuatan

negatif dan pada sisi n tinggal ion-ion donor yang bermuatan positip.

Namun proses ini tidak berlangsung terus, karena potensial dari ion-ion

positip dan negatif ini akan mengahalanginya. Tegangan atau potensial

ekivalen pada daerah pengosongan ini disebut dengan tegangan

penghalang (barrier potential). Besarnya tegangan penghalang ini adalah

0.2 untuk germanium dan 0.6 untuk silikon. Lihat Gambar 14.

b. Bias Mundur (Reverse Bias)

Bias mundur adalah pemberian tegangan negatif baterai ke terminal

anoda (A) dan tegangan positip ke terminal katoda (K) dari suatu dioda.

Dengan kata lain, tegangan anoda katoda V A-K adalah negatif (V A-K < 0).

Gambar 15 menunjukkan dioda diberi bias mundur.

Karena pada ujung anoda (A) yang berupa bahan tipe p diberi

tegangan negatif, maka hole-hole (pembawa mayoritas) akan tertarik ke

kutup negatif baterai menjauhi persambungan. Demikian juga karena pada

ujung katoda (K) yang berupa bahan tipe n diberi tegangan positip, maka

elektron-elektron (pembawa mayoritas) akan tertarik ke kutup positip

baterai menjauhi persambungan. Sehingga daerah pengosongan semakin

lebar, dan arus yang disebabkan oleh pembawa mayoritas tidak ada yang

mengalir.

Gambar 16. Dioda Diberi Bias Mundur

daerah pengosongan

tipe p tipe n

A K

- +

A

Is


22/143

17

Sedangkan pembawa minoritas yang berupa elektron (pada bahan

tipe p) dan hole (pada bahan tipe n) akan berkombinasi sehingga mengalir

arus jenuh mundur (reverse saturation current) atau Is. Arus ini dikatakan

jenuh karena dengan cepat mencapai harga maksimum tanpa dipengaruhi

besarnya tegangan baterai. Besarnya arus ini dipengaruhi oleh temperatur.

Makin tinggi temperatur, makin besar harga Is. Pada suhu ruang, besarnya

Is ini dalam skala mikro-amper untuk dioda germanium, dan dalam skala

nano-amper untuk dioda silikon.

c. Bias Maju (Foward Bias)

Apabila tegangan positip baterai dihubungkan ke terminal Anoda

(A) dan negatifnya ke terminal katoda (K), maka dioda disebut

mendapatkan bias maju (foward bias). Dengan demikian V A-K adalah

positip atau V A-K > 0. Gambar 16 menunjukan dioda diberi bias maju.

Dengan pemberian polaritas tegangan seperti pada Gambar 11, yakni

VA-K positip, maka pembawa mayoritas dari bahan tipe p (hole) akan

tertarik oleh kutup negatif baterai melewati persambungan dan

berkombinasi dengan elektron (pembawa mayoritas bahan tipe n).

Demikian juga elektronnya akan tertarik oleh kutup positip baterai untuk

melewati persambungan. Oleh karena itu daerah pengosongan terlihat

semakin menyempit pada saat dioda diberi bias maju. Dan arus dioda

yang disebabkan oleh pembawa mayoritas akan mengalir, yaitu I D.

Gambar 17. Dioda Diberi Bias Maju

daerah pengosongan

tipe p tipe n

A K

-+ A K

ID


23/143

18

Sedangkan pembawa minoritas dari bahan tipe p (elektron) dan dari

bahan tipe n (hole) akan berkombinasi dan menghasilkan Is. Arah Is dan

ID adalah berlawanan. Namun karena Is jauh lebih kecil dari pada ID,

maka secara praktis besarnya arus yang mengalir pada dioda ditentukan

oleh ID.

d. Kurva Karakteristik Dioda

Hubungan antara besarnya arus yang mengalir melalui dioda dengan

tegangan VA-K dapat dilihat pada kurva karakteristik dioda (Gambar 17).

Gambar 17 menunjukan dua macam kurva, yakni dioda germanium

(Ge) dan dioda silikon (Si). Pada saat dioda diberi bias maju, yakni bila

VA-K positip, maka arus ID akan naik dengan cepat setelah VA-K

mencapai tegangan cut-in (V ). Tegangan cut-in (V ) ini kira-kira sebesar

0.2 Volt untuk dioda germanium dan 0.6 Volt untuk dioda silikon.

Dengan pemberian tegangan baterai sebesar ini, maka potensial

penghalang (barrier potential) pada persambungan akan teratasi, sehingga

arus dioda mulai mengalir dengan cepat.

ID (mA)

Ge Si

Si Ge

VA-K (Volt)Is(Si)=10nA

Is(Ge)=1 A

0.2 0.6

Gambar 18. Kurva Karakteristik Dioda


24/143

19

Bagian kiri bawah dari grafik pada Gambar 17 merupakan kurva

karakteristik dioda saat mendapatkan bias mundur. Disini juga terdapat

dua kurva, yaitu untuk dioda germanium dan silikon. Besarnya arus jenuh

mundur (reverse saturation current) Is untuk dioda germanium adalah

dalam orde mikro amper dalam contoh ini adalah 1 A. Sedangkan untuk

dioda silikon Is adalah dalam orde nano amper dalam hal ini adalah 10 nA.

Apabila tegangan VA-K yang berpolaritas negatif tersebut dinaikkan

terus, maka suatu saat akan mencapai tegangan patah (break-down)

dimana arus Is akan naik dengan tiba-tiba. Pada saat mencapai tegangan

break-down ini, pembawa minoritas dipercepat hingga mencapai

kecepatan yang cukup tinggi untuk mengeluarkan elektron valensi dari

atom. Kemudian elektron ini juga dipercepat untuk membebaskan yang

lainnya sehingga arusnya semakin besar. Pada dioda biasa pencapaian

tegangan break-down ini selalu dihindari karena dioda bisa rusak.

Hubungan arus dioda (ID) dengan tegangan dioda (VD) dapat

dinyatakan dalam persamaan matematis yang dikembangkan oleh W.

Shockley, yaitu:

keterangan:

Id = arus dioda (amper)

Is = arus jenuh mundur (amper)

e = bilangan natural, 2.71828...

VD = beda tegangan pada dioda (volt)

n = konstanta, 1 untuk Ge; dan 2 untuk Si

VT = tegangan ekivalen temperatur (volt)

Harga Is suatu dioda dipengaruhi oleh temperatur, tingkat doping

dan geometri dioda. Dan konstanta n tergantung pada sifat konstruksi dan

parameter fisik dioda. Sedangkan harga VT ditentukan dengan persamaan:

Id = Is [e(VD/n.VT)

- 1]


25/143

20

=

keterangan:

k = konstanta Boltzmann, 1.381 x 10 -23 J/K

(J/K artinya joule per derajat kelvin)

T = temperatur mutlak (kelvin)

q = muatan sebuah elektron, 1.602 x 10 -19 C

Pada temperatur ruang, 25 oC atau 273 + 25 = 298 K, dapat dihitung

besarnya VT yaitu:

(1.381 x 10 -23 J/K)(298K)

VT = 1.602 x 10 -19 C

= 0.02569 J/C

26 mV

Harga VT adalah 26 mV.

Sebagaimana telah disebutkan bahwa arus jenuh mundur, Is,

dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti: doping, persambungan, dan

temperatur. Namun karena dalam pemakaian suatu komponen dioda,

faktor doping dan persambungan adalah tetap, maka yang perlu mendapat

perhatian serius adalah pengaruh temperatur.

5. Penggunaan Dioda Semikonduktor

a. Penyearah Setengah Gelombang

Dioda semikonduktor banyak digunakan sebagai penyearah.

Penyearah yang paling sederhana adalah penyearah setengah gelombang,

yaitu yang terdiri dari sebuah dioda. Melihat dari namanya, maka hanya


26/143

21

setengah gelombang saja yang akan disearahkan. Gambar 18 menunjukkan

rangkaian penyearah setengah gelombang.

Rangkaian penyearah setengah gelombang mendapat masukan dari

skunder trafo yang berupa sinyal ac berbentuk sinus, vi = Vm Sin t

(Gambar 18 (b)). Dari persamaan tersebut, Vm merupakan tegangan

puncak atau tegangan maksimum. Harga Vm ini hanya bisa diukur dengan

CRO yakni dengan melihat langsung pada gelombangnya. Sedangkan

pada umumnya harga yang tercantum pada skunder trafo adalah tegangan

efektif. Hubungan antara tegangan puncap Vm dengan tegangan efektif

(V eff ) atau tegangan rms ( Vrms ) adalah:

Tegangan (arus) efektif atau rms (root-mean-square) adalah tegangan

(arus) yang terukur oleh voltmeter (amper-meter). Karena harga Vm pada

umumnya jauh lebih besar dari pada V (tegangan cut-in dioda), maka

pada pembahasan penyearah ini V diabaikan.

Prinsip kerja penyearah setengah gelombang adalah bahwa pada saat

sinyal input berupa siklus positip maka dioda mendapat bias maju

sehingga arus (i) mengalir ke beban (R L), dan sebaliknya bila sinyal input

berupa siklus negatif maka dioda mendapat bias mundur sehingga tidak

mengalir arus. Bentuk gelombang tegangan input (vi) ditunjukkan pada (b)

dan arus beban (i) pada (c) dari Gambar 19.

Vm

V eff = V rms = = 0.707 Vm2


27/143


28/143


29/143

24

Dalam perencanaan rangkaian penyearah yang juga penting untuk

diketahui adalah berapa tegangan maksimum yang boleh diberikan pada

dioda. Tegangan maksimum yang harus ditahan oleh dioda ini sering

disebut dengan istilah PIV (peak-inverse voltage) atau tegangan puncak

balik. Hal ini karena pada saat dioda mendapat bias mundur (balik) maka

tidak arus yang mengalir dan semua tegangan dari skunder trafo berada

pada dioda. Bentuk gelombang dari sinyal pada dioda dapat dilihat pada

Gambar 19. PIV untuk penyearah setengah gelombang ini adalah =

.

Bentuk gelombang sinyal pada dioda seperti Gambar 19 dengan

anggapan bahwa Rf dioda diabaikan, karena nilainya kecil sekali

dibanding RL. Sehingga pada saat siklus positip dimana dioda sedang ON

(mendapat bias maju), terlihat turun tegangannya adalah nol. Sedangkan

saat siklus negatif, dioda sedang OFF (mendapat bias mundur) sehingga

tegangan puncak dari skunder trafo (Vm) semuanya berada pada dioda.

b. Penyearah Gelombang Penuh Dengan Trafo CT

Rangkaian penyearah gelombang penuh ada dua macam, yaitu

dengan menggunakan trafo CT (center-tap = tap tengah) dan dengan

sistem jembatan. Gambar 20 menunjukkan rangkaian penyearah

gelombang penuh dengan menggunaka trafo CT.

Terminal skunder dari Trafo CT mengeluarkan dua buah tegangan

keluaran yang sama tetapi fasanya berlawanan dengan titik CT sebagai

Gambar 20 Bentuk Gelombang Sinyal pada Dioda


30/143

25

titik tengahnya. Kedua keluaran ini masing-masing dihubungkan ke D 1

dan D 2, sehingga saat D 1 mendapat sinyal siklus

positip maka D 1 mendapat sinyal siklus negatif, dan sebaliknya.

Dengan demikian D 1 dan D 2 hidupnya bergantian. Namun karena arus i 1

dan i 2 melewati tahanan beban (RL) dengan arah yang sama, maka iL

menjadi satu arah (20 c).

i1

R L i2 masukansinyal acVi

Vi

D1

D2

i L

V L

Gambar 21. (a) Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh dengan TrafoCT; (b) Sinyal Input; (c) Arus Dioda dan Arus Beban

0 2

i1

Im

0 2

i2

Im

i L

Im

0 2

I dc

(c)

(a)

(b)

vi

0 2

V


31/143

26

Terlihat dengan jelas bahwa rangkaian penyearah gelombang penuh

ini merupakan gabungan dua buah penyearah setengah gelombang yang

hidupnya bergantian setiap setengah siklus. Sehingga arus maupun

tegangan rata-ratanya adalah dua kali dari penyearah setengah gelombang.

Dengan cara penurunan yang sama, maka diperoleh:

=2

= 0,636

dan

= . = 2 .

Apabila harga Rf jauh lebih kecil dari RL, maka Rf bisa diabaikan,

sehingga:

=2

= 0,636

Apabila penyearah bekerja pada tegangan Vm yang kecil, untuk

memperoleh hasil yang lebih teliti, maka tegangan cut-in dioda (V ) perlu

dipertimbangkan, yaitu:

= 0,636 ( ) Tegangan puncak inverse yang dirasakan oleh dioda adalah sebesar

2Vm. Misalnya pada saat siklus positip, dimana D1 sedang hidup (ON)

dan D2 sedang mati (OFF), maka jumlah tegangan yang berada pada dioda

D2 yang sedang OFF tersebut adalah dua kali dari tegangan skunder trafo.

Sehingga PIV untuk masing-masing dioda dalam rangkaian penyearah

dengan trafo CT adalah PIV=2 Vm

c. Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan

Penyearah gelombang penuh dengan sistem jembatan ini bisa

menggunakan sembarang trafo baik yang CT maupun yang biasa, atau

bahkan bisa juga tanpa menggunakan trafo. rangkaian dasarnya adalah

seperti pada Gambar 21.


32/143

27

Prinsip kerja rangkaian penyearah gelombang penuh sistem jembatan

dapat dijelaskan melalui Gambar 21. Pada saat rangkaian jembatan

mendapatkan bagian positip dari siklus sinyal ac, maka (Gambar 21b):

- D 1 dan D 3 hidup (ON), karena mendapat bias maju

- D 2 dan D 4 mati (OFF), karena mendapat bias mundur

Sehingga arus i1 mengalir melalui D 1, RL, dan D 3.

Sedangkan apabila jembatan memperoleh bagian siklus negatif,

maka (Gambar 21 c):

- D 2 dan D 4 hidup (ON), karena mendapat bias maju

- D 1 dan D 3 mati (OFF), karena mendapat bias mundur

Gambar 22. Penyearah Gelombang Penuh denganJembatan (a) Rangkaian Dasar; (b) Saat SiklusPositip; (c) Saat Siklus Negatip; (d) Arus Beban


33/143

28

Sehingga arus i2 mengalir melalui D 2, RL, dan D 4.

Arah arus i1 dan i2 yang melewati RL sebagaimana terlihat pada

Gambar 21 b dan c adalah sama, yaitu dari ujung atas RL menuju ground.

Dengan demikian arus yang mengalir ke beban (iL) merupakan

penjumlahan dari dua arus i1 dan i2, dengan menempati paruh waktu

masing-masing (Gambar 21 d).

Besarnya arus rata-rata pada beban adalah sama seperti penyearah

gelombang penuh dengan trafo CT, yaitu: Idc = 2Im/ = 0.636 Im. Untuk

harga Vdc dengan memperhitungkan harga V adalah:

= 0,636( 2 )

Harga 2V ini diperoleh karena pada setiap siklus terdapat dua buah

dioda yang berhubungan secara seri.

Disamping harga 2V ini, perbedaan lainnya dibanding dengan trafo

CT adalah harga PIV. Pada penyearah gelombang penuh dengan sistem

jembatan ini PIV masing-masing dioda adalah:

=

6. Dioda Semikonduktor Sebagai Pemotong (clipper)

Rangkaian clipper (pemotong) digunakan untuk memotong atau

menghilangkan sebagian sinyal masukan yang berada di bawah atau di atas

level tertentu. Contoh sederhana dari rangkaian clipper adalah penyearah

setengah gelombang. Rangkaian ini memotong atau menghilangkan

sebagian sinyal masukan di atas atau di bawah level nol.

Secara umum rangkaian clipper dapat digolongkan menjadi dua,

yaitu: seri dan paralel. Rangkaian clipper seri berarti diodanya

berhubungan secara seri dengan beban, sedangkan clipper paralel berarti

diodanya dipasang paralel dengan beban. Sedangkan untuk masing-

masing jenis tersebut dibagi menjadi clipper negatif (pemotong bagian

negatif) dan clipper positip (pemotong bagian positip). Dalam analisa ini

diodanya dianggap ideal.


34/143

29

Petunjuk untuk menganalisa rangkaian clipper seri adalah sebagai

berikut:

a) Perhatikan arah diode.

- Bila arah dioda ke kanan, maka bagian positip dari sinyal input

akan dilewatkan, dan bagian negatif akan dipotong (berarti clipper

negatif).

- bila arah dioda ke kiri, maka bagian negatif dari sinyal input akan

dilewatkan, dan bagian positip akan dipotong (berarti clipper

positip)

b) Perhatikan polaritas baterai (bila ada)

c) Gambarlah sinyal output dengan sumbu nol pada level baterai (yang

sudah ditentukan pada langkah 2 di atas)

d) Batas pemotoyngan sinyal adalah pada sumbu nol semula (sesuai

dengan sinyal input)

Rangkaian clipper seri positip adalah seperti Gambar 22 dan

rangkaian clipper seri negatif adalah Gambar 23.

VBVi Vo

D

R

vi

Vm -VB

vO

VBVi Vo

D

R

+V

vO

Gambar 23. Rangkaian Clipper Seri Positif


35/143

30

Petunjuk untuk menganalisa rangkaian clipper paralel adalah sebagai

berikut:

1. Perhatikan arah dioda.

- bila arah dioda ke bawah, maka bagian positip dari sinyal input akan

dipotong (berarti clipper positip)

- bila arah dioda ke atas, maka bagian negatif dari sinyal input akan

dipotong (berarti clipper negatif)

2. Perhatikan polaritas baterai (bila ada).

3. Gambarlah sinyal output dengan sumbu nol sesuai dengan input .

4. Batas pemotongan sinyal adalah pada level baterai .

Rangkaian clipper paralel positip adalah seperti Gambar 25 dan

rangkaian clipper paralel negatif adalah Gambar 26.

VBVi Vo

D

R

VBVi Vo

D

R

vO

-VB

vO

+

Gambar 24. Rangkaian Clipper Seri Negatip

vi


36/143

31

vi

Vm

+V

vO R

VB

Vi Vo

D

vi

Vm

R

VB

Vi Vo

D

R

VB

Vi Vo

D +

vO

-

vO

Gambar 26 Rangkaian Clipper Paralel Negatip

R

VB

Vi Vo

D

-VB

vO

Gambar 25. Rangkaian Clipper Paralel Positip


37/143

32

7. Dioda Semikonduktor Sebagai Penggeser (clamper)

Rangkaian Clamper (penggeser) digunakan untuk menggeser suatu

sinyal ke level dc yang lain. Rangkain Clamper paling tidak harus

mempunyai sebuah kapasitor, dioda, dan resistor, disamping itu bisa pula

ditambahkan sebuah baterai. Harga R dan C harus dipilih sedemikian rupa

sehingga konstanta waktu RC cukup besar agar tidak terjadi pengosongan

muatan yang cukup berarti saat dioda tidak menghantar. Dalam analisa ini

dianggap didodanya adalah ideal.

Sebuah rangkaian clamper sederhana (tanpa baterai) terdiri atas

sebuah R, D, dan C terlihat pada Gambar 26.

Gambar 26 (a) adalah gelombang kotak yang menjadi sinyal input

rangkaian clamper (b). Pada saat 0 - T/2 sinyal input adalah positip sebesar

vi+V

0 T/2 T

-V

C

D R

Vi Vo

Vo

0 T/2 T

C+ -

R +

V-

Vo

C+ -

R -

V+

Vo

(a) (b) (c)

(d) (e)

Gambar 27. Rangkaian Clamper Sederhana


38/143


39/143


40/143

35

Salah satu cara pemberian tegangan kerja dari transistor dapat

dilakukan seperti pada Gambar 30. Jika digunakan untuk jenis NPN, maka

tegangan Vcc-nya positif, sedangkan untuk jenis PNP tegangannya negatif.

Gambar 31. Rangkaian Transistor

Arus Ib (misalnya Ib1) yang diberikan dengan mengatur Vb akan

memberikan titik kerja pada transistor. Pada saat itu transistor akan

menghasilkan arus collector (Ic) sebesar Ic dan tegangan Vce sebcsar Vce1.

Titik Q (titik kerja transistor) dapat diperoleh dari persamaan sebagai berikut :

Persamaan garis beban = Y = Vce = Vcc Ic x RL

Jadi untuk Ic = 0, maka Vce = Vcc dan

untuk Vce = 0, maka diperoleh Ic = Vcc/RL

Apabila harga-harga untuk Ic dan Ice sudah diperoleh, maka dengan

menggunakan karakteristik transistor yang bersangkutan, akan diperoleh titik

kerja transistor atau titik Q.

Pada umumnya transistor berfungsi sebagai suatu switching (kontak

on-off ). Adapun kerja transistor yang berfungsi sebagai switching ini, selalu

berada pada daerah jenuh (saturasi) dan daerah cut off (bagian yang diarsir

pada Gambar 24). Transistor dapat bekerja pada daerah jenuh dan daerah cut

off -nya, dengan cara melakukan pengaturan tegangan V b dan rangkaian pada

basisnya (tahanan R b) dan juga tahanan bebannya (R L). Untuk mendapatkan


41/143

36

on-off yang bergantian dengan periode tertentu, dapat dilakukan dengan

memberikan tegangan Vb yang berupa pulsa, seperti pada Gambar 31.

Gambar 32. Pulsa Trigger dan Tegangan Output V ce

Apabila V b = 0, maka transistor off (cut off ), sedangkan apabila

V b=V 1 dan dengan mengatur Rb dan R 1 sedemikian rupa, sehingga

menghasilkan arus Ib yang akan menyebabkan transistor dalam keadaan

jenuh. Pada keadaan ini Vce adalah kira-kira sama dengan nol (Vsat = 0.2

volt). Bentuk output Vce yang terjadi pada Gambar 31. apabila dijelaskan

adalah sebagai berikut (lihat Gambar 31 dan Gambar 32) :

1. Pada kondisi Vb = 0, harga Ic = 0, dan berdasarkan persamaan loop :

Vcc+ IcR1 + Vce= 0, dihasilkan Vce= +Vcc

2. Pada kondisi Vb = V1, harga Vce= 0 dan Iv = I saturasi

Untuk mendapatkan arus I c, (I saturasi) yang cukup besar pada

rangkaian switching ini, umumnya R L didisain sedemikian rupa sehingga R L

mempunyai tahanan yang kecil.


42/143

37

LEMBAR LATIHAN

1. Jelaskan pengertian dari bahan semikonduktor!

2. Apa arti dari elektron valensi?

3. Apa yang dimaksud dengan semikonduktor intrinsik?

4. Sebutkan beberapa contoh semikonduktor bervalensi tiga!

5. Bagaimanakah rumus mencari harga reaktansi induktif (X L) ?

6. Bagaimankah rumus mencari harga impedansi (Z) ?

7. Suatu induktor diberi sumber tegangan AC 100 Volt, arus yang mengalir

1 Ampere, jika diukur dengan Ohmmeter, induktor tersebut berharga 99

. Jika frekuensi sumber 50 Hz, berapakah kapasitas induktansi L.?

8. Apa arti kode warna resistor 5 gelang.?

9. Apa arti kode warna resistor 4 gelang.?

10. Apa arti kode 82 k 5% 9132 W pada resistor.?

11. Apa arti kode 5 W 22 R J pada resistor.?

12. Apa arti kode pada kapasitor: 562 J 100 V?

13. Apa arti kode pada kapasitor: 100 nJ?

14. Apa arti kode pada kapasitor: 10 F 50 V?

15. Apa arti kode pada kapasitor: 104 k 100 V?

16. Bagaimana dioda semikonduktor dibentuk?

17. Bagaimana arus pada dioda yang diberi bias mundur?

18. Bagaimana arus pada dioda yang diberi bias maju?

19. Sebutkan macam-macam penggunaan dioda semikonduktor !

20. Jelaskan prinsip kerja penyearah setengah gelombang !

21. Jelaskan prinsip kerja penyearah gelombang penuh dengan

trafo CT!

22. Jelaskan prinsip kerja penyearah gelombang penuh sistem

jembatan!


43/143

38

DAFTAR PUSTAKA

Boylestad and Nashelsky. (1992). Electronic Devices and Circuit Theory, 5th ed.

Engelwood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, Inc.

Floyd, T. (1991). Electric Circuits Fundamentals . New York: Merrill Publishing

Co.

Herman DS. (1996). Elektronika: Teori dan Penerapan. Yogyakarta: FPTK IKIP

Yogyakarta.

Malvino, A.P. (1993). Electronic Principles 5th Edition. Singapore: McGraw-

Hill, Inc.

Milman & Halkias. (1972). Integrated Electronics: Analog and Digital Circuits

and Systems . Tokyo: McGraw-Hill, Inc.

Savant, Roden, and Carpenter. (1987 ). Electronic Circuit Design: An Engineering

Approach . Menlo Park, CA: The Benjamin/Cummings Publishing

Company, Inc.

Stephen, F. (1990). Integrated devices: discrete and integrated. Englewood Cliffs,

NJ: Prentice-Hall, Inc


44/143


45/143

40

Pesamaan tegangan sesaat

t V t T

V ft V v mmm sin2sin2sin = ==

Dimana

v = Tegangan sesaat

Vm = Tegangan Maksimum

= Frekuensi = 1/t (Hz)

T = Periode = waktu untuk satu gelombang

= kecepatan sudut = 2 = 2 /T = radian perdetik.

Frekuensi dalam listrik AC merupakan banyaknya gelombang yang

terjadi dalam satu detik. Jika waktu yang diperlukan oleh satu gelombang

disebut periode (T) maka.

T f

1= atau f

T 1

=

jika generator mempunyai P kutub dan berputar sebanyak N kalidalam satu menit, maka frekuensi mempunyi persamaan

120PN

f =

P = Jumlah kutub generator

N = Jumlah putaran permenit (rpm).

b. Sudut Fase dan Beda Fase

Dalam rangkaian listrik arus bolak-balik sudut fase dan beda fase

akan memberikan informasi tentang tegangan dan arus. Sedangkan beda

fase antara tegangan dan arus pada listrik arus bolak-balik memberikan

informasi tentang sifat beban dan penyerapan daya atau energi listrik.

Dengan mengetahui beda fase antara tegangan dan arus dapat diketaui sifat

beban apakah resistif, induktif atau kapasitif.


46/143


47/143

42

Persamaan tegangan sumber

V(t) = Vm Sin t

Persamaan tegangan pada Resistor R

v = i R

v = tegangan sesaat

i = arus sesaat

R = resistansi

Sehingga i = Rt SinVm

i = Im Sin t

Pada beban resistor murni tegangan dan arus mempunyai fasa sama

(sefase).

Daya sesaat ( p )

P = vi = Vm Sin t .I m Sin t = Vm Im Sin 2 t

= )t2Cos-1(2

ImVm

=2

t2CosImVm -

2ImVm

Untuk satu gelombang nilai rata rata

0t2Cos2

ImVm=

Sehingga daya

P =2

Imx

2

Vm2

ImVm=

P = V I watt

V = Tegangan Efektif

I = Arus Efektif

2) Induktor murni dalam arus bolak balik


48/143


49/143


50/143


51/143

46

= V m tSin )2

t(SinIm

+

= V m Im tSin 2,158400

ZV

fase

fase =

=21

Vm Im tSin

daya untuk seluruh siklus

P =21

Vm Im 0dtt2Sin2

0

=

Dari persamaan di atas dapat dilihat bahwa kapasitor tidak

menyerap daya listrik

Karakteristik tegangan dan arus dari ketiga elemen pasif

tersebut dapat dilihat dalam Tabel 1 berikut .

Tabel 1. Karakteristik tegangan dan arus R, L, dan C

Elemen Sudut fasa arus

Dan tegangan Diagram Impedansi

R

L

C

Sefasa (sama fasa)

Arus tertinggal 90 0 atau

Arus mendahului

tegangan 90 0 atau

R

XL= L = 2

XC =

= 2

1C

1

B A

V = V m Sin t

i = I m Sin t


52/143


53/143

48

a. Daya (P):

Daya rata-rata yang diserap rangkaian RL merupakan hasil kali V

dengan komponen I yang searah V

P = V I Cos

Cos disebut faktor daya rangkaian

Daya = Volt Ampere (VA) x Faktor Daya

Watt = VA x Cos

Jika daya dala kilowatt maka

KW = K VA x Cos P = VI Cos = VI x (R/Z)

= V/2 x I x P

= I2 R

P = I 2 R watt

b. FAKTOR DAYA (Pf = Power Faktor)

Faktor daya dapat dirumuskan

1) Kosinus beda fase antara arus dan tegangan.

2) ZR

impedansi resistansi

=

3) kVAkW

VAW

Ampere.Voltwatt

==

Sehingga

Pf = Cos =kVAkW

VAW

ZR

==

Jika digambarkan dengan segitiga daya seperti ditunjukkan oleh

Gambar 9 berikut ini.

Gambar 39. Segitiga Daya


54/143

49

Hubungan ke tiga jenis daya adalah sebagai berikut :

S2 = P 2 + Q 2

kVA 2 = kW 2 + k VAR 2

kW = kVA Cos

kVAR =k VA Sin

c. Beban Resistor dan Kapasitor

Sebuah resistor R dan kapasitor C dihubungkan seri dan diberi

tegangan bolak-balik, seperti ditunjukkan oleh gambar 10.

R C

V

Gambar 40. Rangkaian RC Seri dan Diagram Phasornya.

VR = I R = drop tegangan pada R (fasa sama dengan nol).

VC = I XC= drop tegangan pada C (ketinggalan terhadap I dengan

sudut /2)

XC = reaktansi kapasitif (diberi tanda negatif) karena arah V C

pada sudut negatif Y

~

Z

XC

R

I VR VC I

VR I

V


55/143


56/143

51

dari VR, VL dan VC, seperti terlihat dalam Gambar 12 berikut ini.

Perhatikan gambar 12 berikut ini.

Gambar 42. Diagram Phasor Tegangan

V = 2CLR )V(VV +

Z = 2CL2 )X(XR +

= 22 XR +

Beda fasa antara tegangan dan arus :

Tg =RX

R )X-(X CL =

Sedangkan faktor daya :

Cos =2

CL2 )X(XR

R

Z

R

+=

Jika sumber tegangan diberikan

V = Vm tSin

Sehingga arus mempunyai persamaan :

I = Im sin ( t )

Tanda negatif bila arus ketinggalan terhadap tegangan, X L > X C

atau beban bersifat induktif.

XL X C VL V C

VR

-VC

V Z

R

XC


57/143

52

TSaudara positif bila arus mendahului tegangan, X L < X C atau

beban bersifat kapasitif.

e. Resonansi RLC Seri.

Resonansi pada rangkaian RLC seri terjadi jika besarnya reaktansi

sama dengan nol. Hal ini terjadi bila nilai X L = X C. Frekuensi saat

terjadinya resonansi disebut fo, maka :

XL = XC

2foL = foC21

fo =LC2

1

f. Faktor Kualitas

Faktor kualitas dalam rangkaian seri RLC adalah tegangan

magnetisasi saat rangkaian berresonansi.

Pada saat resonansi, besarnya arus maksimum :

Im =RV

Nilai Tegangan pada induktor atau kapasitor = I m XL

Nilai Tegangan sumber adalah V = I m R

Jadi tegangan magnetisasi dinyatakan sebagai berikut :

RfoL2

RX

RIXI L

m

Lm ==

Faktor kualitas

=RfoL2

di mana fo =LC2

1

Sehingga

= )CL

(R1


58/143

53

Faktor kualitas juga dapat didefinisikan dalam bentuk :

= 2 perioda1dalamdiserapyangenergi

disimpanyangmaksimalenergi

Sedangkan lebar band :

=0

0

3. Rangkaian Paralalel Arus Bolak Balik

Dalam rangkaian arus bolak-balik apabila beban dihubungkan paralel

maka untuk menganalisis rangkaian tersebut dapat diselesaikan dengan

beberapa cara, antara lain :

a. Metode Vektor.

Misalkan rangkaian yang terhubung paralel terdiri dari dua cabang

seperti ditunjukkan pada gambar 15 di bawah ini

Gambar 43. Rangkaian AC dengan Beban Terhubung Paralel.

Dari cabang A diperoleh persamaan sebagai berikut :

Z1 =2L

2 XR +

I1 =2L

21 XR

VZV

+=

Cos 1 =1

1

ZR

atau 1 = Cos 1(1

1

ZR

)

A

C

B

I2 R 2


59/143


60/143

55

b. Metode Admitansi.

Model rangkaian seperti gambar 17 dapat dianalisis dengan metode

admintansi sebagai berikut;

Gambar 45. Rangkaian dengan Beban Paralel.

Z1 =2L

21 XR + Y1 =

1Z1

= 2121 )b(g +

Z2 =2

2L22 XR + Y1 = 2Z

1= 22

22 )b(g +

Z3 =2C

2 XR + Y1 =3Z

1

1

= 2323 )b(g +

Y = Y 1 + Y 2 + Y 3

Z =Y1

c. Resonansi Pada Rangkaian Paralel

Jika rangkaian paralel dihubungkan dengan sumber tegangan yang

frekuensinya berubah-ubah, maka pada frekuensi tertentu komponen arus

reaktif jumlahnya akan nol. Pada kondisi ini rangkaian disebut beresonansi.

Perhatikan Gambar 18 berikut ini.


61/143


62/143

57

CL

= R 2 + X L2

= R 2 + (2 f 0L)2

2f 0 = 2

2

L

RLC1

sehingga f 0 =2

12

2

LR

LC1

Jika R diabaikan maka freakuensi resonansi menjadi

f =

= 2

1C1 sama seperti Resonansi Seri.

4. Rangkaian Tiga Fasa

a. Tegangan dan Arus pada Hubungan Bintang ( Y )

Tegangan sistem tiga fase hubungan bintang terdiri dari empat

terminal salah satunya titik nol. Urutan fase ada yang menyebut RST , a b c ,

atau fase I , II , III. Dalam hubungan bintang sumber tegangan tiga fase

ditunjukkan oleh Gambar 20 di bawah ini.

Gambar 47. Diagram Phasor Sambungan Bintang

Sedangkan V RS = V R - V S

VST = V S - V T

VTR = V T - V R

Disebut dengan tegangan line ( v l )

VL = V fase x 3

Berdasarkan gambar phasor di atas

fase

angandengan tegdisebutVdanVV

012VV

120-VV

0VV

TSR,

0ef T

0ef S

ef R

+=

=

=

VR

VTR

VT

VS

VST

VRS

N


63/143


64/143

59

Gambar 49. Sambungan Segitiga.

Pada sambungan segitiga

Tegangan line = tegangan fase

VL = V f

Arus line = 3 arus fase

IL = 3 I f

Jika beban seimbang besar arus line akan sama

I1 = I 2 =I3 =I L

tetapi sudut fase berbeda 120 0 listrik.

c. Daya pada sambungan segitiga

Daya setiap fase

= cosIVPf f f

Daya total

=

==

=

cosIV3P

maka 3

II VV karena

cosIVx3P

f f

L f Lf

f f

I1 = I R - IS

I3 = I T I R

I2 = I S I TIT

IRIS


65/143


66/143

61

9. Hitunglah besar R dan C dari suatu rangkaian seri R c yang dihubungkan

dengan tegangan 125 V, 60 Hz. Arus yang mengalir 2,2 A dan daya yang

diserap 96,8 watt !

10. Hitunglah besar C agar lampu pijar 750 watt,100 V mendapat tegangan

yang sesuai, bila lampu tersebut digunakan pada tegangan 230 V, 60 Hz

diseri dengan kapasitor. !

11. Hitunglah kapasitansi kapasitor, induktansi, dan resistansi, jika diketahui

sebuah resistor, kapasitor dan induktor variabel diseri dan dihubungkan

dengan sumber tegangan 200 V, 50 Hz. Arus maksimum 314 mA dan

tegangan pada kapasitor 300 V !

12. Sebuah kumparan mempunyai resistansi 8 dan induktansi 0,0191 H

diparalel dengan kapasitor 398 F dan resistansi 6 serta dihubungkan

dengan tegangan 200 V, 50 Hz.

Hitunglah:

a. Arus masing-masing cabang.

b. Daya masing-masing cabang

c. Arus total

d. Sudut fase antara arus dan tegangan

1,8

398 F

200 V, 50 Hz

6

0,019 H


67/143

62

13. Hitunglah arus total dan faktor daya dari rangkaian di bawah ini !

14. Hitunglah frekuensi resonansi dari sebuah induktor yang mempunyai

induktansi 0,25 H dan resistansi 50 ohm dan di paralel dengan kapasitor 4

F?

15. Bagaimanakah hubungan antara tegangan phasa dengan tegangan line dari

data yang diperoleh ?

16. Bagaimanakah hubungan antara arus phasa dengan arus line untuk

percobaan di atas ?

17. Sumber tegangan tiga fase hubungan bintang dengan tegangan line 400 V

dihubungkan dengan beban seimbang sambungan bintang yang setiap fase

terdiri dari R = 40 dan X L = 30 .

Hitunglah :

a. Arus line

b. Total daya yang diserap

18. Tiga buah kumparan yang sama masingmasing mempunyai resistansi 20

dan indukatansi 5 H

a. Hitunglah arus dan daya yang diserap jika kumparan disambung

bintang dan dihubungkan dengan tegangan tiga fase dengan tegangan

line 400 V, 50 Hz. !

b. Hitunglah arus dan daya yang diserap jika kumparan disambung

segitiga.

c.

3

6

100 V

8

4


68/143


69/143

64

27. Hitunglah arus total dan faktor daya dari rangkaian di bawah ini !

28. Sebuah sumber tiga fase yang mempunyai tegangan 400 V dihubungkan

dengan beban tiga fase hubungan bintang yang tiap fase terdiri dari R =

4 dan X L = 3 . Hitunglah arus jaringan dan daya yang diserap !

DAFTAR PUSTAKA

Edminister, Joseph A, Ir Soket Pakpahan, Teori dan soal-soal Rangkaian Listrik ,

Erlangga, Jakarta, 1988.

Hayat, William H, Kemmerly, Jack E, Pantur Silaban PhD, Rangkaian Listrik jilid

I, Erlangga, Jakarta 1982.

Hayat, William H, Kemmerly, Jack E, Pantur Silaban PhD, Rangkaian Listrik jilid

II , Erlangga, Jakarta 1982.

Theraja, Fundamental of Electrical Enginering and Electronics , S Chand & Co

(PUT) LTD, New Delhi, 1976.

5

8

200 V, 50 Hz

6

2


70/143

65

A. Objektif

1. Memahami jenis peralatan rumah tangga listrik yang menggunakan alat

pemanas

2. Memahami prosedur perawatan peralatan rumah tangga listrik menggunakan alat pemanas listrik

3. Memahami jenis peralatan rumah tangga listrik yang menggunakan motor

listrik.

4. Memahami prosedur perawatan peralatan rumah tangga listrik

menggunakan motor listrik

5. Merawat peralatan rumah tangga listrik yang menggunakan alat pemanas

dan motor 6. Memahami data sheet komponen peralatan rumah tangga yang

menggunakan alat pemanas dan motor listrik.

7. Memahami cara perbaikan peralatan rumah tangga listrik.

8. Memperbaiki peralatan rumah tangga listrik yang menggunakan alat

pemanas dan motor listrik.

9. Memeriksa hasil perbaikan menggunakan alat ukur multimeter.

10.

Melakukan uji fungsi hasil perbaikan

B.Uraian Materi

1. Peralatan Dasar untuk Perbaikan Peralatan Rumah Tangga Listrik.

Untuk pekerjaan perbaikan peralatan, Saudara hanya memerlukan

peralatan yang sederhana, peralatan mekanik dan listrik. Alat ini tidak mahal,

mudah disiapkan, dan mudah menggunakannya; Saudara dapatmemiliki dan

menyiapkannya di bengkel Saudara. Ada beberapa perlengkapan yang sangat

3 Merawat dan MemperbaikiPeralatan Rumah Tangga Listrik


71/143

66

njlimet dibutuhkan untuk reparasi yang komplek, dan perlengkapan ini mahal

tetapi itu gambaran untuk jangka panjang. Untuk banyak pekerjaan,

bagaimanapun, peralatan sederhana sudahlah memadai.

Belilah peralatan perbaikan peralatan Saudara karena Saudara

membutuhkannya, jika Saudara belum memilikinya. Keperluan yang

sederhana. Pertama,Saudara akan memerlukan pemilihan obeng yang

berkualitas baik minimal 3 ukuran untuk obeng stSaudarar, dan sebuah obeng

jenis - Phillips. Tang kombinasi berhidung panjang juga vital. Saudara juga

membutuhkan palu sebuah palu genggam, baik kunci sekrup yang dapatdistel, dan satu set kunci sok, pompa minyak, perlengkapan pisau, dan lampu

gangguan

Beberapa perlengkapan listrik sederhana juga diperlukan pengepas

patron, tang pengupas kabel dan alatsolder,jumper, dan tahanan lilitan kawat

20 k /2W, untuk bekerja pada motor kapasitor.

Tahanan tidak mahal dan banyak didapat di toko alat-alat TV. Semua

peralatan listrik Saudara harus terisolasi dengan tangan. Untuk bekerja

dengan peralatan kecil, Saudara membutuhkan peralatan yang sama; Saudara

juga membutuhkan obeng yang lebih kecil. Tang kombinasi circlip, untuk

membuka penahan clip pada rakitan gear, adalah berguna, tetapi tidak harus;

obeng akan sering dipakai untuk hal yang sejenis. Bahanyang dibutuhkan

untuk bekerja pada peralatan kecil termasuk tahanan-minyak panas,

digunakan untuk peralatan yang menghasilkan panas, minyak-gear silikon,

diperoleh pada tempatreparasi peralatan; dan pembersih kontak listrik, dapatdiperoleh di tempat reparasi peralatan dan suplier peralatan listrik. Saudara

juga membutuhkan kertas gosok yang sangat baik (No. 0000), steel wool

untuk membersihkan kotak kontak listrik, dan kain pembersih.

2. Peralatan untuk Pengetesan Listrik

Banyak reparasi peralatan yang juga memerlukan pengetesan listrik

untuk mendiagnose permasalahan secara teliti. Minimal 80% dari waktu akan


72/143


73/143

68

dan untuk mengetes kelayakan pembumian. Kadang-kadangjuga digunakan

untuk mengetahui apakah tegangan yang ada memadai. Carilah tester yang

mempunyai daerah kerja (range tegangan) di atas 500 volt.

Untuk menggunakan tester tegangan, tempelkan atau sambungkan

salah satu probe pada kawat dan probe yang lain untuk kabel yang berbeda.

Jika komponen sedang menerima listrik, lampu di dalam bola akan memijar;

jika lampu tidak memijar, kesalahan ada di titik ini. Sebagai contoh, jika

Saudara mencurigai bahwa kotak-kontak ada kesalahan, masukkan salah satu

probe tester ke dalam lubang KK, dan probe yang lain masuk dalam lubangKK yang lain. Lampu tester akan segera menyala, jika tidak, KK mungkin

rusak. Untuk melanjutkan tes KK, keluarkan KK dari tembok. Tempatkan

salah satu probe tester pada sambungan terminal sekrup dan probe yang lain

pada terminal sekrup yang lain. Jika bola pijar tester menyala, Saudara tahu

bahwa KK tidak berfungsi lagi ada arus mengalir ke KK, tetapi aliran tidak

melewati KK untuk menyediakan daya ke peralatan. Jika lampu tidak

menyala, tidak ada arus yang masuk ke KK. Masalahnya mungkin sekering

putus atau CB trip, atau kawat mungkin terputus atau kerusakan di belakang

KK.

b. Pengetes (Tester) Sambungan.

Tester sambungan, pada pokoknya adalah alat diagnosis untuk

perbaikan beberapa peralatan, terdiri dari sebuah baterai di dalam bodi,

dengan sebuahprobe-testerhubungke salah satu ujung akhir pada rumah baterai dan kawat tes dengan sebuah kepala kekang dihubungkan pada

ujungnya. Tester sambungan ini digunakan dengan kondisi arus mati, untuk

menentukan kembali komponen listrik yang masih baik dan dimana letak

kegagalan fungsinya.

Untuk menggunakan tester sambungan, steker tidak diperlukan dan

lepaskan saja untuk mendapatkan pengetesan pada komponen.


74/143


75/143

70

Semua komponen ini dapat tidak berfungsi, dan sering kita lihat

bahwa kerusakan total dalam suatu peralatan adalah karena gangguan pada

komponen-komponen yang sangat sederhana. Untuk kasus ini, adalah penting

untuk diketahui bagaimana komponen listrik dasar ini bekerja, mengapa

mereka rusak, dan bagaimana memperbaikinya atau menggantinya. Dengan

informasi ini, diharapkan dapat menangani banyak permasalahan peralatan

yang sangat sederhana, dengan sedikit usaha dan tantangan.

a. Kabel Power dan Kabel StekerBanyak peralatan yang rusak yang sesungguhnya adalah aus, kabel

power yang terentang atau steker yang kurang panjang untuk membuat

kontak listrik yang baik. Pastikan operasi aman Saudara dapat memeriksa

semua kabel peralatan untuk permasalahan yang terjadi secara periodik, dan

mengganti kabel yang meregang atau inti kabel yang putus. Jika Saudara

curiga bahwa kabelnya rusak, lepaskan kabel dari peralatan dan periksalah

dengan tester sambungannya. Jepitkan ujung kontak tester ke dalam steker,dan tempelkan probe pada salah satu dari kedua kawat atau jika kabel di

dalam steker, masukkan probe dalam salah satu dari kedua lubang ujung akhir

kabel dari peralatan. Jika tester berbunyi atau menyala, pindahkan ke kawat

yang lain atau lubang yang lain, dan teslah kembali. Ulangi prosedur ini

untuk mengetes ujung kontak yang lain pada steker. Jika tester menyala atau

berbunyi pada setiap titik pengetesan, kabel tidak rusak; jika tidak nyala atau

tidak bunyi pada beberapa titik, kabel atau steker ada gangguan. Saudara

dapat menemukan titik kesalahan dengan memotong kabel pada ujungnya dan

lakukan pengetesan. Jika sekarang tester menyala/berbunyi pada setiap titik,

steker adalah bagian yang rusak. Komponen rusak kabel atau steker, atau

keduanya dapat diganti.

b. Penggantian Kabel Snur.

Penggantian kabel snur pada peralatan, peralatan daya, dan juga

perlengkapan lainnya biasanya merupakan pekerjaan yang mudah. Beberapa


76/143


77/143


78/143


79/143


80/143

75

Ada 2 jenis dasar gasket, dipasang rata dan dipasang beralur. Gasket

pasangan-rata diamankan (dikunci) ke pintu oleh serentetan sekrup atau

kekang (clip), atau pemegang di suatu tempat oleh keping (bantalan) penguat

atau sebuah plat. Gasket pasangan -alur dicekam (dipegang) oleh pasak

penguat; pemasak khusus atau alat gasket membuat pekerjaan pemasangan

menjadi lebih mudah. Gunakan semen gasket untuk memasang jenis gasket

yang lain, seperti yang direkomendasikan oleh pabrik.

Pertama, lepaskan gasket yang sudah usang. Jika gasket adalah

pasangan alur, tariklah dengan hati-hati dari alurnya; jika pasangan-rata,lepaskan pengunci, bantalan penguat, atau plat untuk memunculkan gasket.

Bersihkan daerah yang dilewati gasket dengan air panas dan cairandetergen,

atau, bila perlu dengan spirtus mineral. Keringkan pintu dan kemudian pasang

gasket yang baru, haluskandi setiap tempat, masukkan pada tempatnya dan

permudahlah di setiap pojok yang melingkar; gunakan semen gasket jika

dikhususkan oleh pabriknya. Jika Saudara sedang memasang gasket pasangan

pasangan-alur, tekan masuk pada tempatnya dengan alat pemasak. Yakinkan

bahwa gasket berada pada posisi yang baik dan halus, dengan tanpa terdapat

bagian yang menonjol atau melekuk ke bawah. Akhirnya, gantilah pengunci

atau bantalan penguat atau plat dan kuncilah. Keluarkan sisa2 semen gasket

dengan spirtus mineral; hati-hati jangan sampai merusak cat peralatan.

d. Pengawatan

Banyak pekerjaan perbaikan peralatan termasuk pengawatanhubungan kabel secara terpisah atau bergabung pada pemasangan kabel untuk

komponen listrik baru. Pengawatan kelistrikan di dalam peralatan mungkin

dihubungkan dalam satu atau beberapa cara, termasuk di dalamnya hubungan

dasar dengan terminal sekrup, terminal tekan-masuk, dan kadang2 terminal

sepatu kabel jenis selongsong. Kawat mungkin juga disambung dengan

penghubung solder. Komponen yang mempunyai banyak pengawatan timer

pencuci, dalam hal ini, yang mengontrol beberapa putaran operasi sering


81/143

76

disambungkan dalam suatu pengawatan, sekelompok kabel dimasukkan

dalam selongsong plastik.

Setiap jenis sambungan kawat harus dibuat baik saat Saudara

memasang komponen baru, untuk setiap kabel terpisah dan setiap kabel pada

kelompok. Sebelum Saudara menyambung beberapa kabel dalam peralatan,

yakinkan bahwa Saudara tahu bagaimana mengikatnya; jika Saudara

memasang komponen yang baru, ikatlah kabel dengan cara yang sama.

e. Sakelar

Sakelar bekerja untuk membuat hubungan dari penghantar pada

rangkaian kelistrikan. Jika peralatan dimasukkan ke Kotak Kontak, berarti

menghubungkan ke jaringan listrik yang tersedia, dalam hal ini daya listrik

mengalir melewati penghantar dalam rangkaian dan ke peralatan listrik.

Ketika sakelar ON/OFF peralatan dihidupkan, penghantar pada peralatan

digerakkan masuk dan terhubung dengan penghantar jaringan, dan aliran

listrik melalui sakelar untuk menjalankan/ mengaktifkan peralatan listrik.

Arus mengalir dalam rangkaian tertutup melalui peralatan, kembali melalui

sakelar dan ke jaringan. Komponen dasar peralatan yang lain sebenarnya

sejenis atau variasi dari sakelar reoshtat, thermostat, solenoid, dan timer,

sebagai contoh, semua adalah sakelar atau sakelar sekunder. Komponen-

komponen ini bekerja di dalam peralatan, menggerakkan motor listrik,

membuka dan menutup katup, elemen kontrol panas, dan menghidupkan

bagian yang berbeda pada peralatan hingga putaran yang berbeda, sepertihalnya pembilas dan putaran kipas pada mesin cuci. Ada beberapa jenis

sakelar tombol tekan, toggle, rockers, slides (sorong/geser), sakelar alir, dsb.


82/143


83/143

78

Semua sakelar membuat kontak listrik di dalam rumah mekaniknya,

dan kesalahan sakelar dapat disebabkan oleh permasalahan dengan kontaknya

atau rumahnya. Ketika sakelar tidak berfungsi, putarlah pada posisi N dantelitilah jika kontak digerakkan masuk ke posisi hingga kotak kontak

menyentuh. Jika kotak kontak tidak beroperasi dengan baik, jika kotak kontak

tidak bekerja dengan baik, rumah sakelar adalah rusak, dan sakelar harus

diganti. Jika kerja mekanik sakelar baik, kontaknya mungkin kotor atau

bengkok; jika sakelar mempunyai terminal sekrup, ini dapat dibersihkan. Jika

kontaknya kotor atau terkorosi, bersihkan dengan amril kayu, dan kemudian

dengan kain halus; jika kontak belum lurus, luruskan dengan berhati-hatilah

hingga kembalipada tempatnya.Kencangkan terminal sekrup yang dilepas.

Jika kontak atau sekrup terkorosi berat, sakelar harus diganti.

Untuk menentukan lagi apakah suatu sakelar dapat bekerja dengan

baik, bongkarlah peralatan untuk mendapatkan sakelarnya, dan teslah dengan

tester aliran atau AVO, setlah pada skala Rx1. Dengan steker peralatan

terlepas, kaitkan kekang (clip) tester pada salah satu colok dengan sakelar dan

tempatkan probe pada terminal yang lain; atau tempelkan probe AVO pada

setiap terminal. Hidupkan sakelar. Jika sakelar berfungsi, tester aliran akan

menyala atau berbunyi, dan akan menghentikan sinar atau bunyi jika sakelar

dimatikan; atau AVO akan terbaca tak terhingga. Jika tester tak menyala atau

berbunyi, atau AVO tidak menunjukkan harga yang lebih tinggi dari nol,

sakelar rusak, dan harus diganti. Beberapa sakelar mungkin akan

menunjukkan harga pembacaan yang lebih tingi dari nol, seperti yang

terdapat dalam setiap peralatan. Gunakan sakelar yang baru dari jenis yang

sama untuk mengganti sakelar yang lama, dan pasangkan pada tempatnya

dengan cara yang sama.

f. Thermostat

Thermostat adalah sakelar yang mengontrol suhu, dalam komponen

pemanas atau piranti pendingin. Thermostat digunakan di dalam peralatan


84/143

79

dengan menggunakan kekang-bimetal, cakram-bimetal, atau suatu tempat

yang berisi gas untuk mengontrol kontak listrik. Kerusakan pada thermostat

kekang-bimetal dan cakram-bimetal dapat diganti. Thermostat isi gas

kadang2 dapat diperbaiki secara profesional; dimana perbaikan adalah

mungkin tetapi kebanyakan sedikit lebih mahal daripada menggantinya.

Untuk menentukan kembali sebuah thermostat masih berfungsi,

bongkarlah peralatan untuk mengambil thermostat, dan testlah dengan tester

aliran atau dengan AVO yang distel pada skala Rx1. Dengan melepas steker

peralatan, kaitkan kekang tester pada salah satu lead ke thermostat dantempelkan probe ke yang lain; atau tempelkan salah satu probe pada setiap

terminal AVO. Tester aliran harus menyala atau berbunyi; atau AVO akan

terbaca nol. Putar ke bawah pengungkit (dial) dari pengontrol suhu; Saudara

akan melihat titik kontak membuka pada thermostat. Thermostat akan

menghentikan nyala atau bunyi jika kontak dibuka. Jika thermostat rusak,

gantilah dengan yang baru dari jenis yang sama.

g. Piranti Sakelar Kontrol

Banyak peralatan yang memiliki beberapa fungsi, seperti halnya

bermacam putaran pada pencuci atau bagian pencuci. Peralatan ini bekerja

otomatis; pertama sakelar ON/OFFhidup, komponen sakelar di dalam

peralatan, mengontrol panas, air atau aliran minyak, putaran motor, dan juga

yang lain. Yang lebih penting dari piranti ini, digunakan untuk

mengoperasikan sakelar, tuas, dan katup secara otomatis, juga solenoid2 relaidan elemen sensor.

h. Elemen Pemanas

Elemen pemanas bekerja sangat sederhana. Tidak seperti konduktor,

elemen pemanas terbuat dari logam dengan tahanan listrik yang tinggi,

biasanya paduan nikel-chrome yang disebut nichrome. Jika arus mengalir


85/143

80

melalui elemen, tahanan yang tinggi ini mencegahnya dari aliran yang mudah

(cepat); aliran ini akan bekerja pada elemen, dengan kerja ini akan

menghasilkan panas. Jika arus mati, elemen secara perlahan menjadi dingin.

Ada 3 jenis elemen pemanas: kawat, pita, dan batang.

Untuk mengecek lagi apakah elemen pemanas masih berfungsi,

bongkarlah peralatan dan dapatkan elemen, lalu teslah dengan tester aliran

atau AVO, set pada skala Rx1. Dengan steker terlepas, jepitlah clip tester

pada terminal elemen pemanas dan tempelkan probe pada terminal yang lain;

atau jepitkan salah satu clip AVO pada setiap terminal. Jika elemen berfungsitester akan menyala atau berbunyi; atau AVO akan membaca dari 15-30 .

Jika tester tidak menyala atau berbunyi, atau AVO membaca lebih tinggi dari

30 , elemen adalah rusak, dan harus diganti. Jika Saudara menggunakan

tester aliran bagaimanapun lihat dengan teliti pada tester, terutama jika

elemen jenis light-up beberapa elemen pemanas mempunyai faktor tahanan

yang tinggi sekali, dan sinar yang dihasilkan hanya sinar yang redup atau

bunyi yang lemah. Reaksi ini bukan berarti bahan elemen rusak, tetapi bahanitu merubah arus menjadi panas yang efisien.

Gambar 55.Pengukuran Tahanan dari Rangkaian Kelistrikan

Elemen Pemanas


86/143

81

2. Pemeliharaan dan Perbaikan Motor Listrik pada Peralatan Rumah

Tangga Listrik.

Tergantung pada bagaimana pekerjaan-pekerjaan itu harus

diselesaikan, peralatan mungkin memiliki satu atau beberapa jenis motor.

Peralatan-peralatankecilbiasanya digerakkan olehmotor universal, ataudimana

daya yang kecil diperlukan, dengan motor shaded-pole atau motor sinkron.

Peralatan-peralatan besar biasanya digerakkan oleh motor fase-belah (split-

phase) atau motor kapasitor.

Motor DC digunakan untuk peralatan kecil yang menggunakan bateraisebagai sumber tenaga. Motor-motor universal dan DC mempunyai dua buah

takal( blok ) arangyangdisebutsikat,yang berfungsi sebagai kontak listrik.

Motor-motor yang lain tidak mempunyai sikat; yaitu motor-motor induksi,

dimana rotor lilit digerakkan di dalam lempeng tetap yang disebut stator.

Motor-motor bersikat dua dan motor-motor induksi digerakkan oleh gaya

elektromagnit yang dibangkitkan oleh arus listrik yang melaluinya.

Antara ukuran dan daya motornya, motor-motor peralatan biasanya

saling tergantung dari waktu pemakaiannya. Saudara dapat memperpanjang

umurnyadanmeningkatkanefisiensikerjanya dengan cara melumasi dan

menjaga kebersihannya dengan baik. Peralatan-peralatan yang berpenggerak

motor harus digunakan secara baik, artinya jangan sekali-kali membebaninya

terlalu berlebih, jangan menyalahgunakannya, dan jangan mengabaikan

permasalahan hingga menjadi lebih parah.

Ada beberapa prinsip dasar untuk mengoperasikan motor penggerak di

dalam sebuah peralatan:

Selalu menyambungkan peralatan pada sumber daya yang memadai;

peralatan dengan tegangan kerja 220V-240V harus dihubungkan ke

kotak-kontak (KK) 220V-240V. Jika KK untuk kebanyakan peralatan

tidak digrounding, gunakan steker adapter-grounded untuk mengground-

kan peralatan.


87/143

82

Jangan pernah menggunakan peralatan kecil yang kondisinya basah, atau

mengoperasikan beberapa peralatan sedang tangan Saudara basah. Jika

peralatan besar seperti pencuci atau pengering, dalam keadaan basah,

jangan mengoperasikannya atau mencoba untuk mencabut stekernya.

Selesaikan motor secara profesional terlebih dahulu sebelum Saudara

kembali menggunakan peralatan tersebut.

Jangan pernah membebani terlalu berlebih pada peralatan. Kelebihan

beban menyebabkan operasi tidak efisien dan pemanasan lebih terjadi

pada motor, dan dapat menyebabkan pemakaian yang terlalu lebih. Jikamotor mati karena beban lebih, kurangi beban sebelum menstart ulang

peralatan.

Pemeliharaan reguler (tetap) dapat mencegah banyak permasalahan

pada motor. Untuk mencegah panas lebih dan gangguan, sedotlah rumah

motor secara periodik untuk menghilangkan debu dan kotoran lain. Yakinkan

bahwa sirkulasi udara ke motor memadai, setidak-tidaknya setiap 1 tahun

minyakilah motor jika terdapat atau memiliki tempat minyak dengan minyak motor non detergent no. 30 (tidak semua jenis minyak). Prosedur untuk

kekhususan peralatan, lihat detail berikut:

a. Motor Universal

Motor-motor ini terdiri dari sebuah rotor yang dinamakan armatur,

dengan kumparan kawat lilitnya, dan silinder putaran yang disebut

komutator,dengan jalur ( alur )yangsalingberbalikanpada bahan penghantar

dan bukan penghantar. Armatur dan komutator keduanya terletak pada poros

motor. Pada setiap sisi komutator, sikat arang membawa arus dari rangkaian.

Ketika sikat arang menekan komutator, armatur dimagnetisasi dan berputar.

Kebanyakan motor universal juga mempunyai kipas pendingin pada ujung

poros belakangnya. Motor universal digunakan dalam peralatan-peralatan

dengan ukuran kecil hingga menengah; motor-motor ini memberikan daya

yang kuat pada putaran rendah maupun tinggi . Motor universal dapat


88/143

83

beroperasi pada sumber AC ataupun DC. Kecepatannya dikontrol oleh

tekanan, kontrol tap-medan, penyearah, atau regulator, atau dengan gerakan

fisik pada gerakan sikat arang dari armatur.

Motor universal kebanyakan diminyaki dan ditutup secara tetap oleh

pabrik pembuatnya, dan tidak membutuhkan perhatian lebih lanjut. Beberapa

motor universal, bagaimanapun, mempunyai bak pelumas yang tertutup,

biasanya ditunjukkan dengan oil, pada ujung poros motor. Motor jenis iniharus diminyaki setiap 6 bulan, atau menurut instruksi pabrik pembuatnya.

Angkat setiap penutup bagian dan gunakan setetes atau dua tetes minyak nondetergen no. 30 (tidak semua jenis minyak).

Banyak motor universal yang tidak berfungsi disebabkan oleh

berkurangnya bagian bawah sikat arang, batang lunak pada sikat yang

menyempurnakan kontak listrik untuk komutator motor. Jika sikat-sikat ini

menjadi aus, motor akan memercikkan bunga api pada waktu bekerja, dan

kontak listrik menjadi tidak sempurna. Saudara dapat memecahkan

permasalahan ini dengan mengganti sikat-sikat tersebut dengan yang baru..


89/143


90/143


91/143


92/143


93/143

88

Elemen pemanas kawat spiral

dengan selongsong pelindung

tuangan

Elemen pemanas yang dililit pada

lembaran mika

Gambar 59. Bentuk Elemen Pemanas untuk Seterika Listrik

terminal

batutahan

kawatnikelin mika

terminal


94/143

89

Gambar 60. Bagian-bagian Seterika Secara Utuh

plat

pengatur

suhu

bautarak

pelat

tutup belakang

jepitan untuk me-rin ankan kabel

mekanik guling

lampusinyal

cakra pilihkabel

elemen pemanas

lampuindikator


95/143


96/143

91

magnesium yang merupakan bahan isolasi. Elemen ini dipakai untuk

tegangan 110V - 220V dengan daya berkisar antara 250 - 750 watt.

Thermostat, adalah alat pengatur suhu, berfungsi memutuskan dan

menyambungkan rangkaian seterika listrik dengan sumber arusnya.

Bekerjanya otomatik sesuai dengan pengaturan kita. Salah satu jenis

thermostat seperti nampak dalam gambar di bawah.

a. Cara bekerjanya thermostat adalah sebagai berikut:

Mula-mula seterika kita hubungkan dengan sumber tegangan,

kemudian tombol pengatur panas ditempatkanpada suatu kedudukan tertentu.

Setelah seterika bekerja dan suhu telah melampaui batas suhu yang

ditetapkan, thermostat membuka kontak-kontaknya dan arus listrik tidak

mengalir lagi. Kemudian jika suhu telah turun di bawah batas penetapannya,

thermostat akan menutup kontak-kontaknya lagi.

Memutar tombol pengatur panas pada dasarnya mengatur tekanan pegas. Hal ini akan menentukan jarak/jauhnya bilah thermostat membengkok

sebelum kontak-kontaknya membuka dan berarti pekerjaan ini menetapkan

suhu yang dikehendaki.

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pemakaian seterika dengan

penyemprot uap. Untuk menjaga agar seterika tidak lekas rusak, terutama

dengan adanya air yang digunakan sebagai bahan pembuat uap, perlu

ditetapkan syarat-syarat pemakaiannya, yaitu: Paling baik digunakan air suling (air destilata).

Jika terpaksa menggunakan air yang mengandung mineral dan alkali,

air perlu didihkan terlebih dahulukemudian disaring dengan kain

bersih.


97/143


98/143

93

Letak sumber tegangan/stop kontak yang tidak sesuai dengan

pemakaian, berakibat kabel selalu terpuntir. Seharusnya bagi orang

yang biasa bekerja dengan tangan kanan, sumber tegangan dipasang di

sebelah kanan pemakai. Bagi orang kidal letak stop kontak di sebelah

kiri.

Kabel yang memang sudah terlalu tua.

3) Terminal, yang dimaksud dengan terminal adalah tempat

persambungan antara ujung kawat elemen pemanas dengan kabel

penghubung dari sumber arus. Terminal ini ada dua macam,

sambungan langsung dan yang melalui tusuk kontak. Kerusakan

terjadi karena

Panas yang berlebihan, terminal menjadi hangus.

Porselen tusuk kontaknya pecah atau pegas/penjepit hangus atau

meregang sehingga tidak akan terjadi kontak hubungan yang baik.

4) Tusuk kontak (pada kabel penghubung), porselinnya pecah sebab sering jatuh. Sambungan kabelnya putus/terlepas karena sewaktu mencabut tusuk

kontak yang ditarik kabelnya, seharusnya tusuk kontaknya.

5) Termostat, ialah pengatur panas. Termostat ini dapat rusak, jika pemakai

kurang mentaati aturan pemakaiannya. Pemakai seharusnya bekerja untuk

bahan-bahan yang tipis dan lunak, kemudian meningkat ke bahan yang

lebih tebal dan keras. Dengan demikian pengaturan panasnya mula2 dari

tingkat yang rendah ke tingkat yang lebih tinggi.

c. Cara Mencari Kesalahan dan Perbaikannya

Untuk mencapai hasil yang sebaik-baiknya dalam memperbaiki

kesalahan suatu peralatan, memerlukan keterampilan khusus.

Keterampilan ini dapat ditunjang dengan menggunakan metode-metode

yang benar, terutama dalam mencari kesalahan. Tegasnya, perbaikan akan


99/143

94

dapat dilaksanakan secara efisien jika kesalahannya telah diketahui;

kesalahan akan dapat cepat diketahui jika digunakan cara2 yang benar.

Pemeriksaan hubungan terbuka, gunakan AVO, setlah pada skala

Rx1k. Cabutlan tusuk kontak peralatan dari sumbernya. Ukurlah pada

ujung2 dari tusuk kontak peralatan dengan AVO. Jika AVO

menunjukkan harga tak terhingga, berarti rangkaian terbuka, tetapi

jika AVO menunjukkan harga tertentu hingga beberapa kilo, berarti

ada lingkaran arus tertutup. Harus terjadi rangkaian tertutup jika

pengatur panas seterika diputarkan. Pemeriksaan hubungan badan, gunakan AVO, setlah pada skala Rx1.

Cabut tusuk kontak peralatan dari sumbernya. Ukurlah antara salah

satu ujung2 kontak pada steker dengan bodi peralatan. Jika AVO

menunjukkan harga tak terhingga, berarti tidak terjadi hubung badan,

tetapi jika AVO menunjukkan harga tertentu, berarti terjadi kontak

dengan badan peralatan. Seterika harus dibongkar untuk meneliti

penyebab terjadinya hubung badan.

d. Perbaikan seterika listrik dengan penyemprot uap

Setiap kali selesai menggunakan seterika dengan penyemprot uap, sisa

air yang ada harus dibuang hingga tuntas. Kemudian memasukkan tusuk

kontaknya pada KK lagi selama beberapa saat, sehingga bagian dalam

seterika menjadi kering sama sekali. Kalau air yang digunakan sebagai

pengisi seterika air suling/air lunak (aquades) tidak perlu dikhawatirkan

tentang pengendapan mineral dalam seterika tersebut. Tetapi jika digunakan

air berat atau air leding yang belum dipanaskan, mineral akan mengendap

dalam seterika. Banyaknya endapan mineral yang terjadi tergantung dari

berat/air (bersih air). Dalam hal ini seterika memerlukan pemeliharaan

dengan membersihkan bagian dalam tangki air dan lubang-lubang jalan uap

secara teratur. Kalau tidak akan cepat terjadi penutupan lubang2 uap,


100/143

95

sehingga penyemprot uap tidak berfungsi lagi. Untuk menghindari

kemungkinan terjadinya pengendapan, dianjurkan untuk menggunakan air

suling atau setidak-tidaknya air leding yang sudah didihkan kemudian

didinginkan. Sebelum dimasukkan ke dalam seterika sebaiknya disaring

terlebih dahulu.

Cara pembersihannya dapat dilakukan sbb:

Buatlah campuran air dengan cuka dalam perbandingan 1:1.

Masukkan c

Tek Instalasi Tenaga Listrik Bidang Studi

Documents