Bahan konduktor



Yüklə 352,37 Kb.
səhifə4/7
tarix07.01.2019
ölçüsü352,37 Kb.
#91057
1   2   3   4   5   6   7

2.13.3. Kaca sebagai pengisolasi

Kaca silika mempunya isi fatisolasi yang tinggi, ketahanan panasnya yg tinggi dan kuat terhadap pengaruh hidrolitik.Pabrikasi piranti kaca silika mengunakan dapur tinggi khusus.Terdapat 2 macam kaca silika yaitu :kaca silika bening dan kaca silika tidak bening.kaca silikan tidak bening terdapat gelembung-gelembung udara didalamnya. Karena proses pembutan kaca silika lebih sulit dibandinkan kaca slika tidak bening. Jika kristal kuarsa dalam jumlah besar diperlukan, digunakan pasir kuarsa(pasir kali) massa jenis kaca silika 2,2 g/cm3.

Kaca silika digunakan dalam ketenikan mempunyai berbagai substansiyang di tambahkan ke SiO2, sehingga membuatnya lebih rekayasa, tetapi titik fusinya menjadi lebih rendah. Kaca silika diketeknika diklaifikasikan menjadi 3 macam :

a.Kaca alkali tanpa oksida berat

Mempunyai titik lebur yang agak rendah. Pemakaiannya antara lain: botol, kaca jendela.



b.Kaca alkali yang mengandung oksidasi berat

Mempunyai sifat kelistrikan yang tinggi dibandingkan kaca alkali kelompok 1. Kaca plint ditambah dengan pbO atau kaca Crown ditambah dengan BaO digunakan ebagai kaca optik. Kaca khusus untuk bahan elektrik kapasitor adalah kaca flint disebutminos. Diantara kaca-kaca crown etrdapat jenis-jenis disebut Pireks. Pireksmempunyai koefisien termal 33 . 10-7 peroc dan mampu menahan perbedaan suhu yang mendadak.



c. Kaca non alkali

Sebagai kaca optik dan bahan isiolasi listrik. Beberapa jenis kaca dari kelompok ini mempunyai titik pelunakan yang sangat tinggi.



Pemakaian kaca pada keteknikan antara lain :

  • Pembuatan bola lampu, tabung elektronik, penyangga filamen

Titik pelunakannya tidak terlalu tinggi muai panjangnya hendak dibuat mendekati muai panjang logam maupun paduannya yang disangga. Logam yang dimaksud : wolfram, molibdenum.

Minos adalah salah satu jenisa kaca yang mempunyai permeabilitas relatif tinggi yaitu 7,5, sudut kerugian dielektrik (tan ∂) kecil pada frekuensi 1 MHz. Suhu20oC, tan a =0,0009 frekuensi 1 MHz,suhu 200oC, tan ∂ = 0,0012. Kaca minos mempunyai ∂= 82 . 10-7 peroC, massa jenis 3,6 g/cm3.

  • Untuk membuat berbagai isolator

Misalnya: isolator penyangga,isolator antena, isolator len, isolator bushing untuk penggunaan ini, selain sifat kelistrikan yang baik juga dituntut mempunyai kekuatan mekanis yang tinggi tahan terhadap perubahan suhu mendadak, tahan terhadap pengaruh kimia. Jenis kaca yang diperlukan adalah : kaca silika, pireks kalium – natrium.

  • Pelapisan logam

Salah satu jenis kaca adalah enamel(jangan dikacaukan dengan enamel vernis). Enamel dapat digunakan untuk pelapisan logam sejenisnya, misalnya: dudukan lampu, reflektor, bahan-bahan dekoratif, tujuannya untuk melindungi barang-barang dari korosi dan sekaligus untuk mendapatkan permukaan yang lebih bagus.

Enamel dapat digunakan sebagai isolasi kabel listrik yaitu untuk melapisi resistor tabung(kawat yang dililtkan pada tabung tersebut adalah resistor antara lain: nikrom, konstan). Enamel dileburkan dan kemudian tabung keramik yang sudah diliti kawat tersebut di celupkan sehingga sela-sela antara lilitan terisi enamel. Tujuannya untuk mengisolasi lilitan, juga melindungi lilitan terhadap uap, debu dan oksidasi udara pada suhu kerja yang tinggi. Resistor tabung yang dilapisi enamel pada gambar dibawah ini.

Enamel dipabrikasikan dengan meleburkan komponen-komponenya yang halus kemudian dituangkan sedikit demi sedikit dalam keadaan melelh ke dalam air dingin hingga membentuk seperti bola, selanjutnya di haluskan menjadi bubuk.

Gambar 2-13 Resistor tabung yang dilapisi enamel

Pemakaian enamel untuk pelapisan dapat dilakukan dengan cara kering dan dengan cara basah. Pada pelapisan kering, perangkat akan dilapisi dipanasi hingga suhu tertentu kemudian dimasukan kedalam bubuk enamel. Maka bubuk disekelilingnya akan meleleh dan melapisi perangkat tersebut. Proses diulang-ulang hingga diperoleh ketebalan pelapisan yang diinginkan.

Pada pelapisan basah, mula-mula enamel diaduk dengan air sehingga menjadi bubur enamel yang digunakan untuk melapisi perangkat yang dimaksud. Selanjutnya perangkat yang sudah dilapis dikeringkan dan setelah kering dipanaskan dengan oven sehingga enamel melelh dan dengan demikian melapisi perangkat. Untuk keperluan pelapisan koefisien muai panjang enamel harus diusahakan sama dengan muai panjang perangkat yang dilapisi.

Komponen enamel untuk pelapisan resistor tabung (kaca boron-timah hitam dengan magan peroksida) adalah sangat sederhana yaitu : 27% PbO, 70% H3BO3 dan 3% MnO2. Titik lebur enamel ±600oC. Enamel akan hilang warnanya dan sebagian akan melarut jika direndam dalam air dalam waktu yang lama. Untuk menambah ketahanan enamel alam air dan panas biasanya lekatnya enamel yang digunakan melapisi baja atau besi tuang, ditambah Ni dan Co.

2.13.4. Sitol

Mempunyai bahan dasar kaca yang merupakan pengembangan baru. Pemaikaian sitol adalah sangat luas, struktur dan sifat-sifatnya adalah diantara kaca dan keramik. Sitol disebut keramik kaca atau kaca kristal. Banyak dijumpai dipasaran antara lain : pyroceram, vitoceram.

Sitol mempunyai struktur kristal yang halus (yang membedakannya dengan kaca biasa) tetapi berongga. Tidak seperti keramik biasa, sitol tdak dibuat dengan pembakaran tetapi cenderung dengan fusi dari bahan-bahan mentahnya dengan menjadikannya meleleh dan kemudian kristalisasi. Agar bahan mempunyai ketahanan terhadap suhu dan kelistrikan lebih baik maka perlu bahan tambahan yaitu : Fe S, Ti O2, alkali fluorida, alkali fosfat, dan logam-logam alkali tanah.

Sitol mempunyai sifat mekanis yang tinggi, α yang rendah sehingga tahan terhadap perubahan suhu yang memndadak. Permitivitas relatif (εr ) berkisar antara 5 sampai 6, tan ∂ pada frekuensi 1 MHz sekitar 0,01 dan pada 10,000 MHz sekitar 0,001.



2.13.5. Porselin.

Porselin adalah bahan isolasi kelompok keramik yang sangat penting dan luas penggunaanya. Istilah bahan-bahan keramik adalah diigunakan untuk semua bahan anorganik yang dibakar dengan pembakaran pada suhu tinggi dan bahan asal berubah substansialnya, bahan dasar porselin adalah tanah liat. Berarti bahan dasaraya mudah dibentuk pada waktu basah, tetapi menjadi tahan terhadap air dan kekuatan mekaniknya naik setelah dibakar.

Penggunaan isolator dari porselin antara lain : isolator tarik, isolator penyangga, rol isolator, seperti pada gambar 2-14.

Tanah liat khusus misalnya tanah liat Cina dan tanah liat yang sudah diolah digunakan pada pabrikasi porselin setelah dicampur kuarsa.

Proses pembuatan perangkat dari porselin secara garis besar adalah sebagai berikut :

Setelah tanah liat dibersihkan dari kotoran-kotoran misalnya krikil, kemudian dicampur dengan air hingga homogen (tetapi tidak terlalu encer seperti bubur).



Gambar 2-14 Beberapa isolator porselin

Selanjutnya adalah tahap pembentukan yaitu dengan : putaran, penekanan, cetakan, ekstrusi. Selanjutnya setelah perangkat terbentuk, dikeringkan lalu dilapisi dengan gelas (glazing) kemudian tahap pembakaran.

Pada proses pelapisan dengan gelas, bahan kaca harus dipanaskan hingga meleleh, kemudia dilapisi keperangkat yang diinginkan.

Dengan pelapisan gelas, arus bocor yang melalui permukaan isolator akan lebih kecil terutama dalam keadaan basah dan dapat menaikan tegangan terjadinya loncatan busur api (flashover). Pelapis dan yang dilapisi harus memiliki koefisien yang sama, jika gelas pelapisnya mempunyai α lebih kecil daripada α yang dilapisi akan terjadi kompresi pada saat terkena suhu yang rendah. Sedangkan jika kaca pelapis mempunyai α lebih besar dari yang dilapisi pada waktu terkena suhu diatas normal pelapisannya akan retak atau disebut crazing. Retakan ini akan menurunkan kekuatan mekanik benda.

Maksud dari pembakaran adalah untuk mendapatkan kekuatan mekanik, kemampuan isolasi dan tahan terhadap air yang lebih tinggi.

Selama pembakaran akan terjadi lubang-lubang kecil. Untuk menutup lubang ini digunakan bahan yang disebut feldspar.

Untuk pembuatan isolator porselin diperlukan suhu yang berkisar antara 1300o hingga 1500o C dalam waktu 20 sampai 70 jam.



Gambar 2-15 Penampang oven Terowongan

Terdapat 2 macam oven untuk pembakaran porselin yaitu jenis pemanggang (kiln) dan jenis terowongan. Untuk oven jenis pemanggang proses pembakaran dan proses pendinginan dilakukan secara serentak untuk beberapa benda kerja. Oven jenis terowongan dapat mencapai panjang 100 m, terdiri dari 3 bagian proses yaitu : daerah pemanasan, daerah pemanggang dan daerah pendinginan.

Benda-benda porselin disarankan tidak disambung dengan menggunakan sekrup tetapi menyambungnya menggunakan lem, semen atau diikat dengan logam.

Sifat-sifat poeselin adalah sebagai berikut : massa jenis berkisar antara 2,3 sampai 2,5 g/cm3, koeffisien muai panjang (α) 3 . 10-6 sampai 4,5 . 10-6 pero C. kekuatan tekan porselin adalah 4000 sampai 6000 kg/cm2, kekuatan tarik 300 sampai 500 kg/cm2 yang tanpa pelapis. Kekuatan tekuk 80 sampai 100 kg/cm2. Porselin lebih regas daripada kaca.


Gambar 2-16 a. Kurva tan =f(ot) pada porselin, b.tegangan kerja = f (jumlah isolator)

Sifat kelistrikan porselin antara lain : tegangan tembus berkisar antara 10 sampai 30 kV/mm, resistivitas 1011 sampai 1014 Ω . cm, permitivitas (Ɛ) berkisar antara 6 sampai 7, tan ∂ 0.015 sampai 0,02. Sudut kerugian dielektrik akan naik jika suhu dinaikan seperti ditunjukan pada gambar 2-16a.

Penggunaan porselin sebagai isolator adalah luas sekali baik sebagai isolator penyangga maupun sebagai isolator tarik.

Penggunaan isolator pada tegangan tinggi, yang juga harus menjadikan pertimbangan adalah tegangan pelepasan (discharge-voltage)nya. Tegangan pelepasan adalah tegangan yang dikenakan pada isolator yang menyebabkan mengalirnya arus listrik melalui permukaan diantara elektroda-elektroda.

Isolator gantung atau isolator tarik pada tegangan tinggi (bentuknya seperti cakram) pada bagian bawahnya dibuat berlekuk-lekuk agar air hujan tidak merambat melaluinya. Banyaknya isolator gantung atau isolator tarik tergantung besarnya tegangan yang diisolasi. Contoh : untuk tegangan 110 kV diperlukan 10 hingga 12 isolator, sedangkan untuk 400 kV terdiri dari 0 hingga 24 kV isolator. Hubungan atau korelasi antara besarnya tegangan kerja atau banyaknya isolator yang diperlukan seperti ditunjukkan pada gambar 2-16 b.

Soal-soal ilmu bahan


  1. Jelaskan bahan isolasi pada bidang kelistrikan.

  2. Sebutkan kelebihan dari bahan isolasi minyak transformator.

  3. Sebutkan aplikasi kelistrikan dari bahan isolasi berbentuk udara.

  4. Sebutkan karakteristik lain dari SF6 (sulphur hexa fluorida).

  5. Jelaskan bahan isolasi berserat pada bidang kelistrikan.

  6. Sebutkan aplikasi dari bahan isolasi kertas.

  7. Sebutkan 6 jenis bahan isolasi dari mikanit.

  8. Jelaskan kekurangan dari bahan isolasi kaca dan porselin.

  9. Sebut dan jelaskan bahan isolasi dari kaca pada bidang kelistrikan.

  10. Sebutkan aplikasi dari bahan isolasi porselin.


BAB 3

P L A S T I K

Plastik adalah bahan sintetis yang dapat dibentuk dengan pemanasan dan dapat diperkeras,tergantung pada strukturenya. Pada teknik listrik, plastik mempunyai peran yang penting,terutama sebagai bahan isolasi.Pada perkembangan akhir-akhir ini banyak kawat atau kabel yang berisi plastik,misalnya: NYA, NYM, NYY; demikian pula prangkat listrik lainnya.

Plastik dapat dikatagorikan menjadi 2: termoplastik dan termoseting. Perbedaan pokok dari keduanya : bahan termo plastik dapat dilunakan dengan pemanasan dan pada proses pendinginan akan mengeras lagi.Sedangkan termoseting akan mengeras jika dipanaskan dan setelah itu akan menjadi keras dan tidak dapat dibuat seperti semula.

Bahan-bahan termoplastik antara lain : polistiren ,polietilin, nilon, pleksiglas, dan teflon. Bahan-bahan yang tergolong termoseting antara lain : bakelit,karet dan epoksi.



3.1. Struktur Plastik

Mer adalah unit dasar dari molekul monomer. Monomer-monomer digabung menjadi polimer.Terjadi polimer disebut Polimerisasi.

Polimerisasi ini terjadi secara alami maupun dibuat, Mer, Monomer dan polimer .

Prinsip untuk mendapatkan polimer masing-masing atom mempunyai 4 lengan,dimana masing-masing lengan mengikat atom H.Dalam hal ini memungkinkan mengganti salah satu atau bebrapa atom hidgrogen dengan chlor,flour,benzena.

Untuk membentuk polimer dari 3 cara yaitu : penambaha,kopolimerisasi,dan kondensasi.

Kopolimerisasi adalah proses yang mengkombiniasikan monomer yang berada dengan menggunakan proses penambahan.Sebagai contoh , mengganti sebuah atom H pada monomer etilen dengan asetat menjadi vinil asetat.

Pada polimerisasi ini terjadi residu (umumnya ait). Hasil dari polimersisasi kondensasi mungkin termoplastik atau mungkin termoseting .sebagai contoh hasil polimerisasi kondensasi adalah nilon dan bakelit.

3.2. Pabrikasi

Bahan-bahan pokok untuk membuat plastik adalah bubuk cetak yaitu komponen plastik yang dimampatkan dengan tekanan tinggi untuk mendapatkan ukuran yang di kehendaki.

Bubuk cetak terdiri dari beberapa bahan isi yang dapat diperoleh dengan 2 metode yaitu: metode kering dan metode basah. Metode kering yaitu dengan cara menggiling dan mencampurkan bahan isi dengan bahan pengikat dalam keadaan padat. Sedangkan metode basah atau yang biyasa disebut vernis yaitu bahan isi pertama-tama diimpregnasi dengan larutan pengikat hingga larut.

Gambar 3-1 Potongansebuah cetakan tekanan sederhana

Untuk membuat bubuk cetak agar lebih mudah dalam penggunaannya,sering kali bubuk tersebut dibuat semacam tablet kecil.

Pemanasa bubuk cetak atau tablet menggunakan pemanasan dengan medan listrik yang menggunakan frekuensi tinggi yaitu 5 hingga 50 MHz. Perangkat inti yang digunakan untuk membuat pemanasan frekunesi tinggi adalah oscilatator frekunsi tinggi dan sebuah kapasitor udara (dua lempengan dengan dielektrikan udara) tersebut.

Pada pemanasan dengan frekuensi tinggi tablet dipanaskan secaramenyeluruh, bukan hanya pada permukaannya saja (karena panas ini disebut juga induksi). Disamping itu cara diatas, ada bebeberapa cara lain untuk membentuk perangkat dari plastik yaitu :


  1. Metode Penekanan-Komponen atau Metode Langsung.

Pada metode ini bahan plastik dipanaskan dalam suhu wadah hingga melelh, dengan menggunakan suatu torak. Bahan yang sudah melelh tersebut dikompreskan ke dalam cetakan seperti ditunukan pada gambar 3-2.

Gambar 3-2 Potongan sebuah mesin injector

Jika metode ini digunakan pada termoseting, pada pencetakan perlu diberi pemanasan. Untuk pabrikasi pipa, batang atau pengisolasian kawat digunkan ekstruder yang menggunakan penekanan jenis ulir seperti ditunjukan pada gambar 3 – 3

Gambar 3 -3 Potongan sebuah mesin ekstruder

b. Penuangan bahan plastik yang sudah dicairkan kedalam pencetakan terbuka tanpa tekanan.

c. Peniupan plastik cair sperti dilakukan pada pembuatan perangkat gelas yang berongga.

d. Pelepasan logam baik secara penyemprotan cairan plastik cairan plastik ataupun pelapisan.

e. Pengerjaan perangkat plastik dengan menggunakan mesin,misalnyan dengan mesin bubut mesin bor .Dalam hal ini adalah kekuatan tumbukann atau kekuatan pukulan dengan martil atau pendulan .

Cara pengujian adalah sebagai berikut :

Benda yang akan di uji dipasangkan pada 4 yang ukurannya tepat sama dengan lekukan 2 yang penampangya berbentuk empat persegi panjang ukuran 10 x 15 mm dengan ketebalan 1cm.

Pendulum 1 ditempatkan pada posisi setinggi h1 cm dari pusat benda kemudian dilepaskan.

Karena berat pendulum G (kg) maka pendulum terayun menumbuk benda uji dan gerakannya berlanjut hingga setinggi h2 cm .

Dari pebgujian tersebut kekuatan tumbukan ( adalah sama dengan energy yang digunakan memecahkan bahan uji dibagi penampangnya (S).

g:\scan 20-09-2013\20.09.2013.jpg

Gambar 3-4 Pengukuran ketahanan panas menurut Marten.

Dengan adanya panas dari pemanas 7 maka plastic akan menjadi lunak. Makin lunak plastic yang diuji maka penunjuk 9 akan makin turun. Ketahanan panas dinyatakan pada suhu setelah jarum turuns ekitar 6 mm dari penunjukan semula yaitu ketika suhunya 20oC.

3.3. Mikaleks.

Mikaleks adalah bahan plastic anorganik yang termasuk isolasi kelas C memiliki suhu diatas 180oC dengan bahan pengikat kaca dan bahan pengisil bubuk mika. Mikaleks dipres pada suhu yang agak tinggi sekitar 600oC dengan tekanan 500 hingga 700 kg/cm2. Mikaleks biasa dipakai untuk pabrikasi perangkat yang bagian dalamnya perlu disisipi logam atau untuk membuat lembaran-lembaran atau batang-batang yang akan dikerjakan dengan dibor atau digergaji.

Miraleks berwarna agak keabu-abuan, keras, massa jenisnya 3 g/cm3. Menurut Marten, ketahanan panasnya sekitar 450oC. Kekuatan tariknya 300-400 kg/cm2, kekuatan tekannya 2500-3000 kg/cm2, serta kekuatan tumbuknya 2-3 kg/cm. Resistivitas mikaleks padasuhu 1000o ialah kurang dari 10-12 Ω.cm, permitivitasnya sekitar 7,5 dengan tegangan tembus 15 kV/mm. Mikaleks tahan pada minyak tanah dan macam-macam larutan organic, tapi sensitive pada asam pekat dan larutan alkali. Ini dapat dilihat jika mikaleks direndam maka ∂nya akan berubah dengan tajam.

3.4. Karet

Pemakaian karet sebagai bahan isolasi khususnya untuk isolasi kawat dan kabel masih banyak sperti : SiA, SiAF, N4GA, N4 GAF, H O5 RRF, H O7 R N F. Getah karet mengandung lateks. Lateks ialah getah yang berwarna putih yang keluar setelah pohon karet dilukai. Dengan memakai penguapan pada lateks, maka air yang terkandung akan hilang dan dengan penambahan asam maka akan didapatkan Karet Alam. Karet Alam ialah polimer dari hidrokarbon isopren C5H8 yang memiliki struktur molekul sebagai berikut :

Karet alam pemakaiannya relative terbatas karena kepekaannya terhadap oksidasi dan resistansi. Untuk menaikan kemampuannya, maka karet alam perlu divulkanisasi yaitu dengan cara memanaskannya dan menambahkan sulfur pada karet alam tersebut. Kemampuan isolasi karet mentah murni adalah lebih tinggi dibandingkan dengan karet yang sudah divulkanisasi. Perbedaan karet alam dengan karet sintetis :

- Karet alam, jumlah produksinya dan konsumsinya jauh dibawah karet sintetis

- Karet alam sebenarnya belum dapat digantikan oleh karet sintetis.

- Keunggulan karet alam sulit ditandingi oleh karet sintetis.

Kelebihan karet alam dibandingkan karet sintetis :


  • memiliki daya elastisitas yang sempurna.

  • memiliki plastisitas yang baik, sehingga mudah diolah

  • memiliki daya aus yang tinggi.

tidak mudah panas.

  • memiliki daya tahan yang tinggi terhadap keretakan.

Kelebihan karet sintetis :

  • tahan terhadap berbagai zat kimia.

  • harga cenderung bisa dipertahankan agar tetap stabil.

  • pengiriman dalam jumlah tertentu tidak mengalami kesulitan.

Dibawah ini terdapat klasifikasi beberapa dielektrik padat karet adalah

Tabel 3-1

Klasifikasi beberapa dielektrik padat


Organik

Inorganik

Synthetic Polymers

Thermoplastic

Thermosetting

Amber

Keramik

Perspex

Resin Epoksi

Kertas

Gelas

Polyethylene

Phenolics

Karet

Fiber glass

Polystyrene

Urea formaldehyde

Kayu

Enamel

Polyvinyl chloride

Crosslinked polyethylene

Resin




Polyamid

Elastomers







Polycarbonate




3.4.1. Karet Butadin.

Karet Butadin ialah karet komersial yang memiliki struktur molekul diperoleh dari polimerisasi gas butadin hidrokarbon

Sifat kelistrikan karet butadin adalah baik dan digunakan isolasi penghantar pada tegangan rendah. Namun jika diproses lagi dengan kompon khusus yang tahan ozon, maka karet ini dapat dipakai pada tegangan menengah. Suhu kerja Max.karet butadin ialah 60oC.

3.4.2. Karet Butil.

Karet ini memiliki sifat isolasi yang baik didapat dari isobutilen H2C C (CH3)2 dengan isoprene atau butadin. Pemakaiannya ialah sebagai isolasi pada jaringan tegangan menengah, kabel tanah, kabel penghubung peralatan yang tercelup air. Karet ini punya beberapa keunggulan seperti :



  • Resistant/ketahanan terhadap sinar UV sangat bagus.

  • Tahan pada suhu panas dan dingin,

  • Memiliki sifat anti karat yaitu mencegah permukaan berkarat karena permukaan lembab atau karena steam.

  • Isolasi dielectric sangat bagus.

  • Mudah diaplikasi untuk pemakaian teknologi tinggi.

3.4.3. Karet Poli Chloropren

Karet poli chloropren ini memiliki ketahanan terhadap kikisan dan tidak menjalarkan api. Penggunaannya ialah untuk isolasi : kabel-kabel tambang, kabel pada instalasi pemurnian minyak, kabel las, isolasi penghantar pesawat terbang.




Yüklə 352,37 Kb.

Dostları ilə paylaş:
1   2   3   4   5   6   7




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©muhaz.org 2022
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə