Bahan konduktor
Yüklə 352,37 Kb.
|
- Bu səhifədəki naviqasiya:
- 2.4. Konduktivitas panas
- 2.5. S ifat fisis dan kimia.
- 2.5.2. R esistansi kimia.
- 2.5.3. H igroskopisitas.
- 2.5.5. P engaruh tropis
- 2.5.6. R esistansi radiasi.
- 2.6. S ifat-sifar mekanis.
- 2.6.1. Pengujian derajat kekeras
- 2.7. B ahan isolasi gas
- 2. 7 . 1 Udara
- 2. 7.2. Sulphur Hexa Fluorida
- 2. 8. Gas-gas Lain
- 2.9. B ahan Isolasi Cair
- 2.9. 1. Minyak Transformator
- 2.9.4. Penyaringan
- 2.9.5. Pemusingan
2.3. Ketahanan terhadap suhu rendah. Ketahanan terhadap suhu rendah ialah kemampuan bahan isolasi untuk digunakan pada suhu rendah dalam hal ini -60 2.4. Konduktivitas panas Panas yang didesipasikan oleh penghantar atau rangkaian magnetic pada mesin listrik melalui bahan isolasi diteruskan ke udara sekelilingnya. Kenaikkan suhu pada penghantar dipengaruhi pula oleh resistansi panas dari bahan isolasi. Untuk menghitung besarnya resistansi panas dapat digunakan rumus yang mirip dengan hokum ohm sebagai berikut:
Dimana :
P : adalah panas yang lewat melalui bahan isolasi setiap detik dalam satuan watt t : adalah beda suhu antara bagian yang panas dengan bagian yang dingin dalam satuan oC Rp: adalah resistansi panas dalam satuan derajat per watt atau ohm meter panas (pp) Untuk menghitung besarnya resistansi panas (Rp) digunakan rumus :  …………………………………………………………………….………(2-9)
Dimana:
Pp: adalah resistivitas (o/W atau ohm m panas) h: adalah antara bagian yang panas dan dingin (m) S : adalah penampang (m2) Besarnya konduktivitas panas (Tp)  ….……………………………………………………………………….……..(2-10)
Bahan-bahan tersebut di udara mempunyai pp yang tinggi dan pp tersebut akan turun bila bahan diimpregnasi atau bila bahan menjadi lembab. 2.5. Sifat fisis dan kimia. Beberapa sifat fisis dan kimia yang akan di bahas di sini adalah : sifat kemampuan larut, resistansi kimia, higroskopisitas, permeabilitas uap, pengaruh tropis dan resistansi radio aktif. 2.5.1. Sifat kemampuan larut. Sifat ini adalah di perlukan ketika menentukan macam bahan pelarut untuk suatu bahan, misalnya : vernis, plastikdan sebaigainya. Kemampuan larut bahan padat dapat di evaluasi berdasarkan banyaknya bagian permukaan bahan yang dapat larut setiap satuan waktu jika di beri bahan pelarut. Kemampuan larut suatu bahan akan lebih besar jika suhunya di naikkan. Umumnya bahan pelarut komposisi kimianya sama dengan bahan yang di larutkan. Contohnya : hidro karbon (parafin, karet alam) di larutkan dengan cairan hidro karbon atau phenol formaldehida. 2.5.2. Resistansi kimia. Bahan isolasi mempunyai kemampuan yang berbeda ketahanannya terhadap korosi yang di sebabkan oleh : gas, air, asam, basa dan garam. Karena kecepatan korosi di pengaruhi pula oleh kenaikan suhu. Bahan isolasi yang di gunakan pasa instansi tegangan tinggi harus mampu menahan terjadinya ozon. Artinya, bahan tersebut harus mempunyai reisitansi ozon yang tinggi. Karena ozon dapat menyebabkan isolasiberubah menjadi regas. 2.5.3. Higroskopisitas. Beberapa bahan isolasi ternyata mempunyai sifat higroskopisitas, yaitu sifat menyerap air di sekelilingnya. Uap air ternyatadapat mengakibatkan perubahan mekanis-fisik (physico-mechanical) dan memperkecil daya isolasi. 2.5.4. Permeabilitas uap. Kemampuan bahan isolasi untuk di lewati uap di sebut permeabilitas uap bahan tersebut. Faktor ini perlu di perhatikan bagi bahan yang di gunakan untuk : isolasi kabel, rumah kapasitor. 2.5.5. Pengaruh tropis. Terdapat 2 macam daerah tropis yaitu daerah tropis yang basah(termasuk indonesia) dan daerah tropis yang kering. Suhu yang cukup tinggi di sertai kelembapan yang terjadi dalam waktu lama dapat menyebabkan turunnya resistivitas isolasi, menambah besarnya sudut rugi dielektrik, menambah permitivitas dan mengurangi kemampuan kelistrikan bahan. 2.5.6. Resistansi radiasi. Pemaikaian bahan isolasi sering di pengaruhi bermacam-macam energi radiasi. Pengaruh ini dapat mengubah sifat bahan isolasi. Radiasisinar matahari Setelah titik Y penambahan panjang tanpa memerlukan penambahan gaya atau mungkin hanya kecil saja. Gejala ini terjadi sekitar 5 hingga 7 % dari panjang mula-mula 1. Mempengaruhi umur bahan isolasi, khususnya jika bahan tersebut bersinggungan langsung dengan oksigen. Sinar ultra violet dapat merusak beberapa bahan organik yaitu menurunnya kekuatan mekanik, elastisistas dan retak-retak. Kemampuan suatu bahan isolasi untuk menahan pengaruh radiasi tanpa mengalami kerusakan di sebut resistansi radiasi.
Kekuatan mekanis bahan-bahan isolasi maupun logam adalah kemampuan menahan beban dari dalam atau luar, pada prakteknya adalah beban tarik dan geser. Titik Y disebut titik lumer (yield point) suatu bahan, sedangkan tegangan yang menjadikan bahan lumer disebut tegangan lumer (yield stress) yang besarnya adalah :
Py adalah gaya yang menyebabkan bahan menyerah (kg) S adalah luas penampang mula-mula (m2)
Pengujian derajat kekerasan dapat dilakukan dengan penggoresan atau penumbukan dengan benda lancip terhadap bahan yang dapat mengalami deformasi plastis yaitu dari logam dan plastik. Derajat kekerasan suatu bahan perlu diperhatikan terutama untuk gawai yang bergesekan seperti: mata bor , komutator,bantalan . Pengujian derajat kekerasan untuk keramik dilakukan dengan penggoresan. Satuan derajat kekerasan bahan dengan penggoresan adalah Moh dengan intan sebagai bahan terkeras nilainya 10 dan kapur sebagai bahan yang terlunak dengan nilai 1. Sedangkan untuk mengukur derajat kekerasan berdasarkan tumbuhan digunakan metode-metode : Brinell, Rockwell dan Vickres. Pada cara pengujian dengan metode Brinell, sebuah sebuah bola baja dengan diameter 10 mm dan sudah diperkeras, ditekankan ke permukaan bahan yang diuji dengan beban statis sehingga menimbulkan lekukan pada permukaan bahan yang diuji. Derajat kekerasan dapat dihitung dengan persamaan :
Derajat kekerasannya dinyatakan dengan satuan Brinell (Hg) Pada pengujian derajat kekerasan metode Vickres menggunakan intan yang berbentuk piramid. Pengujian dengan cara ini lebih menguntungkan dibanding dengan metode Brinell, karena pada intan tidak akan terjadi deformasi plastis. Untuk menentukan derajat kekerasannya digunakan persamaan 1-16. Yang membedakan disini, lekukannya tidak berbentuk bidang bola. Pada pengujian dengan metode Vickres satuannya adalah Vickres (HD). Pada pengujian kekerasan dengan metode Rockwell hasil pengujiannya dapat langsung terbaca pada alat pengujian. Sehingga pengujian dengan metode ini lebih mudah dan cepat. Maka penumbuk dengan digunakan adalah intan berbentuk kerucut untuk bahan yang keras atau bola baja jika bahan yang diuji lunak. 2.7. Bahan isolasi gas. Bahan isolasi gas adalah digunakan sebagai pengisolasi dan sekaligus sebagai media penyalur panas. Bahan isolasi gas yang dibahas dalam bab ini adalah : udara, sulphur hexa fluorida (SF6) sebagai titik berat disamping gas-gas lain yang lazim digunakan didalam teknik listrik.
Udara merupakan bahan isolasi yang mudah didapatkan, mempunyai tegangan tembus yang cukup besar yaitu 30 kV/cm. Contoh yang mudah dijumpai antara lain : pada JTR, JTM, JTT antara hantaran yang satu dengan yang lain dipisahkan dengan udara. Hubungan antara tegangan tembus dan jarak untuk udara tidak linier seperti ditunjukkan pada gambar 2-1. Kalau 2 buah elektroda yang dipasahkan oleh udara mempunyai beda teganagn yang cukup tinggi yaitu tegangan melebihi tegangan tembus, maka akan timbul loncatan bunga api. Bila tegangan tersebut dinaikkan lagi, maka akan terjadi busur api.
Gambar 2- 1 Vt = f (celah udara) pada p = 1 atm, F = 50 Hz Jika terdapat 2 buah elektroda berbentuk bulat dipisahkan dengan udara yang jaraknya cukup besar untuk suatu harga tegangan dan memungkinkan terjadinya ionisasi pada udara sekitarnya maka akan berbentuk ozon. Pada sekitar elektroda tersebut akan timbul sinar terang kebiru-biruan yang disebut korona. Besarnya tegangan tembus pada udara dipengaruhi oleh besarnya tekanan udara. Secara umum, makinbesar tekanannya, makin besar pula tegangan tembusnya. Tetapi untuk keadaan pakem justru tegangan tembus akan menjadi lebih besar. Keadaan yang demikian inilah yang digunakan atau diterapkan pada beberapa peralatan listrik.
Sulphur Hexa Fluorida (SF6) merupakan suatu gas bentukan antara unsur sulphur dengan fluor dengan reaksi eksotermis : S + 3 F2 --------------> SF6 + 262 kilo kalori Molekul SF6 seperti ditunjukkan pada gambar 2-2, pada gambar bahwa molekul SF6 mempunyai atom Fluor yang mengelilingisebuah atom Sulphur, disini masing-masing atom fluor mengikat 1 buah elektron terluar atom Sulphur. Dengan demikian maka SF6 menjadi gas yang inert atau stabil seperti halnya gas mulia. FFF 
Gambar 2-2 Molekul sulphur hexa fluorida Sampaisaat ini SF6 merupakan gas terberat yang mempunyai massa jenis 6,139 kg/m3 yaitu sekitar 5 kali berat udara pada suhu 00 celcius dan tekanan 1 atmosfir. Sifat lainnya adalah : tidak terbakar, tidak larut pada air, tidak beracun, tidak berwarna dan tidak berbau. SF6 juga merupakan bahan isolasi yang baik yaitu 2,5 kali kemampuan isolasi udara. Perbandingan SF6 dengan beberapa gas lain seperti tercantum pada Tabel: 2-2. Tabel : 2-2 Sifat beberapa Gas
Seperti telah disebutkan di atas, bahwa untuk pembuatan SF6 timbul panas, ini berarti bahwa pemisahan SF6 menjadi Sulphur dan Fluor memerlukan panas dari sekelilingnya sebesar 262k. kalori/molekul. Hal ini tepat sekali digunakan untuk bahan pendinginan pada peralatan listrik yang menimbulkan panas atau bunga api pada waktu bekerja, misalnya: sakelar pemutus beban. Sifat dari SF6 sebagai media pemadam busur api dan relevansinya pada sakelar pemutus beban adalah :
- Transien frekuensi yang tinggi akan naik selama operasi pemutusan dan dengan adanya hal ini busur api akan dipadamkan pada saat nilai arusnya rendah. 2.8. Gas-gas Lain Gas bentukan flouro organik misalnya C7F14, C7F8, C14F24 mempunyai tegangan tembus yang tinggi, berkisar antara 6 s/d 10 kali tegangan tembus udara. Ini berarti gas-gas tersebut baik sekali untuk bahan isolasi misalnya pada alat-alat pemutus. Pada mesin-mesin listrik yang besar, penggunaan hidrogen sebagai pendingin (misalnya pada : generator turbo, kondensor sinkron) dapat mengurangi rugi - rugi pada belitannya. Dengan demikian daya guna mesin dapat naik. Di samping itu kebisingan dapat dikurangi karena kepekatan hidrogen lebih rendah dibanding dengan udara. Tetapi pemakaian hidrogen sebagai pendingin harus di sekat dengan sempurna, karena pencampuran hidrogen dengan udara dengan perbandingan tertentu dapat menyababkan letusan. Gas karbon dioksida (CO2) dapat digunakan sebagai gas residu pada bahan dielektrik cair (minyak) pada alat-alat tegangan tinggi antara lain : kabel, transformator. Sifat - sifatnya antara lain : resistivitas termal 6880 C°/W/cm3, tegangan tembusnya rendah yaitu 157 V/cm, permitivitas relatif pada suhu 0° C adalah 1.000985. Gas Freon 12 (CC12F2) yang umumnya digunakan pada teknik pendingin juga dapat digunakan sebagai bahan dielektrik pada kondensator (kadang - kadang di campur dengan gas nitrogen). Sifat - sifat Gas Freon 12 antara lain : resistivitas termalnya pada suhu 30° C adalah 10400 C°/W/cm3, tegangan tembusnya lebih tinggi dari tegangan tembus CO2 yaitu 385 V/cm. Gas neon adalah salah satu gas mulia yang banyak di gunakan sebagai bahan pengisi lampu - lampu tabung. Tegangan tembusnya sekitar 100V/cm resistivitas termalnya 2150 C°/W/cm3 dan mempunyai masa jenis 0,000833 g/cm3. Dalam hal tegangan tembus, disamping gas - gas diatas, keadaan pakem mempunyai tegangan tembus yang tertinggi yaitu 102 kV/cm. 2.9. Bahan Isolasi Cair Bahan isolasi cair digunakan sebagai bahan pengisi pada beberapa peralatan listrik, misalnya : transformator, pemutus beban, rheostat. Dalam hal ini bahan isolasi cair berfungsi sebagai pengisolasi dan sekaligus sebagai pendingin. Karena itu persyaratan untuk bahan cair yang dapat digunakan untuk isolasi antara lain : mempunyai tegangan tembus dan daya hantar panas yang tinggi. 2.9.1. Minyak Transformator Minyak transformator adalah minyak mineral yang diperoleh dengan pemurnian minyak mentah. Selain berasal dari minyak mineral, minyak transformator dapat pula dibuat dari bahan organik, misalnya : minyak trafo Piranol, Silikon. Pengujian tegangan tembus minyak transformator dapat dilakukan dengan menggunakan peralatan seperti ditunjukkan pada gambar 2-3. 
Gambar 2-3 Alat pengujian tegangan tembus minyak transformator Jarak elektroda dibuat 2,5 cm, sedangkan tegangannya dapat diatur dengan menggunakan auto-transformator sehingga dapat diketahui tegangan sebelum saat terjadinya kegagalan isolasi yaitu terjadinya locatan bunga api. Locatan bunga api dapat dilihat lewat lubang yang diberi kaca. Selain itu dapat dilihat dari Voltmeter tegangan tertinggi sebelum terjadinya kegagalan isolasi (karena setelah terjadinya kegagalan isolasi voltmeter akan menunjukkan harga nol. Tabel 2-2 Tegangan tembus standar minyak transformator
Ketahanan listrik minyak transformator dapat menurun karena pengaruh asam dan dapat pula karena kandungan air. Keasaman minyak transformator dapat di netralisir dengan menggunakan potas hidroksida (KOH). Sedangkan kandungan air dalam minyak transformator dapat dihilangkan dengan memakai bahan higroskopis yaitu silikagel. Agar minyak transformator dapat berfungsi sebagai pendingin yang baik, maka kekentalannya tidak boleh terlalu tinggi agar mudah bersirkulasi di dalam tangki sehingga dapat mendinginkan transformator dengan lebih baik. Minyak transformator sebagai pendingin perlu diperhatikan kekentalannya tidak terlalu tinggi dan titik nyala cukup tinggi. Titik nyala untuk minyak transformator tidak boleh lebih rendah dari 135° C untuk minyak yang masih baru dan 130° C untuk minyak yang sedang digunakan. Gambar 2- 4 Viskosimeter Cara pengujian titik nyala adalah sebagai berikut : Minyak yang akan diuji dituangkan ke dalam cangkir hingga permukaannya setinggi tanda tertentu yang ada di dalam cangkir, kemudian penutup 1 dipasang dan pemanasan dimulai. Minyak kemudian diaduk secara terus menerus dengan pengaduk 6. Suhu dibuat naik 2 derajat setiap menit. Mulai suhu 100° C pengujian titik nyala dilakukan setiap kenaikan 1 derajat dengan cara menghentikan pencampuran yaitu memutar kepala sekrup 3 sehingga menggerakkan tutup 1. Nyala dari pembakar 4 didekatkan kepermukaan minyak sehingga suhu pada permukaan minyak naik dan uapnya terbakar oleh nyala api tersebut. Tekanan yang terbaca pada barometer hubungannya dengan kenaikan suhu adalah : T = 0,0345 (760 – p); p adalah tekanan barometris dalam mmHg. Sebelum digunakan peralatan harus benar benar bersih dan kering. Sebab jika ada alat tersebut terdapat sisa bensin pembersih, akan menyebabkan titik nyala minyak menurun. Seperti halnya pada bahan isolasi padat, pada minyak transformator juga terjadi sudut kerugian dielektrik tan ∂. Harga tan ∂ akan mempengaruhi besarnya rugi daya. Peralatan pengetesan tan ∂ mendapatkan rekomendasi dari CIGRE (Conference Internationale des Grandes Reaux Electrique). Untuk pengetesan tan ∂ digunakan arus bolak balik dengan frekuensi 40 hingga 60 Hz. Tegangan yang harus digunakan harus sinusoida. Pengukuran digunakan pada tegangan tembus 0,5 hingga 1 kV/mm pada suhu 90° C dan dimulai pada saat elektroda suhunya +0,5° C dari suhu pengukuran yang dikehendaki. Untuk pengukuran resistansi dengan alat yang sama, digunakan arus searah (umumnya 500 V). Arus yang mengalir dicatat setelah arus searah diberikan selama 1 menit, setelah itu dicatat lagi setelah polaritasnya dibalik selama 1 menit. Tetapi sebelum pengukuran dengan polaritas yang dibalik tersebut, elektrode dihubung singkatkan selama kurang lebih 5 menit. Resistivitas dari minyak adalah hasil rata rata dari kedua macam pengukuran. 
Gambar 2-5 Pengukur titik nyala jenis cangkir tertutup 
Gambar 2-6 Alat pengetesan tan∂ minyak transformator 2.9.2. Proses Pemurnian Minyak Transformator Minyak transformator dapat di kotori oleh uap air, fiber (misalnya : kertas, kayu, tekstil), damar dan sebagainya. Hal ini dapat mempengaruhi kemurnian minyak transformator. Bentuk dari pengotoran dapat bermacam-macam yaitu : meleleh dan mencairnya bahan-bahan yang digunakan didalam transformator, partikel-partikel yang mengapung pada minyak, partikel-partikel yang mengendap didasar tangki, pada belitan atau pada intinya. Akhir akhir ini usaha memperlambat terjadi nya penurunan tegangan tembus minyak transformator untuk pemakaian pada transformator yang bertegangan tinggi dan daya nya besar . ruangan yang terdapat diatas permukaan minyak diisi dengan gas murni. Cara lain untuk memperpanjang umur minyak transformator adalah dengan mencampurkan senyawa tertentu antara lain : paraoksi diphenilamin . senyawa tersebut dimasukan kedalam minyak transformator yang telah dipanasi 80 derajat hingga 85 derajat C . Campuran tersebut konsentrasi nya dibuat 0,1 % dan selanjut nya di dinginkan . Minyak transformator yang sudah diberi senyawa paraoksi dipenilamin akan berwarna kemerah-merahan . 2.9.3. Pemanasan Pada cara ini minyak transformator dipanasi hingga titik didih air pada perangkat khusus yang disebut Penggodok minyak ( oil boiler ). Air yang terkandung dalam minyak akan menguap. Cara ini dianggap sebagai cara yang paling sederhana dalam hal pemurnian minyak transformator. Dengan cara ini bahan pencemar padat misalnya : fiber, jelaga , akan tetapi tinggal didalam minyak.
Gambar 2-7 Permurnian minyak menggunakan pemanas pakem 2.9.4. Penyaringan Pada metode ini digunakan kertas khusus untuk menyaring minyak yang tercemar. Untuk mempercepat penyaringan, digunakan tekanan. Air yang terkandung didalam minyak transformator diserap dengan kertas higroskopis. Dengan cara ini baik air maupun partikel partikel pencemar lainnya akan tersaring sekaligus. Untuk menambah output mesin penyaring , minyak dipanasi 40 ͦC , hingga 45 ͦC sehingga viskositas minyak menurun dan dengan demikian makin memudahkan penyaringan . 2.9.5. Pemusingan Pencemaran minyak transformator misal nya : fiber , karbon maupun lumpur adalah lebih berat daripada minyak transformator sehingga kotoran kotoran tersebut suatu saat mengendap dan mudah dipisahkan secara kasar. Untuk mempercepat proses pemisahan, maka minyak dipanaskan 40 ͦ , hingga 45 ͦ C didalam suatu tabung dan kemudian diputar atau dipusing dengan cepat. Karena gaya sentrifugal , maka substansi yang lebih berat akan berada dibagian pinggir bejana dan minyak nya sendiri yang relative lebih ringan akan berada ditengah bejana. Bagian utama dari pemutar ( sentrifuge ) adalah sebuah silinder yang memliki lempengan lempengan , lempengan lempengan tersebut dipasang pada poros tegak dan pemutar tersebut diputar bersama sama dengan poros . jarak antara lempengan lempengan kirakira 0,1 mm . lempengan lempengan ini menyebabkan minyak dapat terba ke atas . Silinder sentrifugal dapat diatur dengan 2 cara :
2. Untuk pemurnian , yaitu jika diperlukan untuk memisahkan pencemar minyak dalam jumlah besar , khusus nya air . dalam hal ini air akan dikeluarkan secara terus menerus melalui pipa khusus . Keterangan:
Gambar 2-8 Silinder sentrifugal Dari 2 cara diatas , out put proses pemisahan ternyata lebih besar yaitu kurang lebih 25 % dari output pemurnian .
Yüklə 352,37 Kb. Dostları ilə paylaş:
| ||||||||||||||||||||||
hingga -70
…………………………………………….………………………..………….(2-8)
………………………………………………………………………..…(2-11)
……………………………….………… (2-12)
