Laporan Praktikum Teknik Iluminasi Lampu Sodium dan Merkuri

Lampu Sodium Tekanan Rendah, Lampu Sodium Tekanan Tinggi dan Lampu Merkuri >> Laporan Praktikum Teknik Iluminasi

LAMPU SODIUM TEKANAN RENDAH (LOW PRESSURE SODIUM LAMP) I.

Tujuan

1. 2. 3. II.

Mahasiswa mampu merangkai rangkaian lampu sodium tekanan rendah dengan alat ukur (voltmeter, amperemeter dan cos φ meter). Memahami dan mengetahui karakteristik lampu sodium tekanan rendah dengan perubahan waktu. Menganalisa hasil eksperimen cara kerja lampu sodium tekanan rendah.

Teori Pendukung

Lampu sodium tekanan rendah merupakan salah satu lampu hemat energi yang banyak dipakai pada penerangan jalan dan industri. Lampu ini ditemukan pada tahun 1920 dan diproduksi secara komersial oleh Philips di Belanda tahun 1932. Output lumen lampu ini tidak menurun seiring usia secara drastis. Sehingga usia lampu ini lama dan ada yang mencapai 18.000 jam nyala. Kekurangan dari lampu ini ialah warnanya yang kuning sehingga tidak dapat digunakan untuk kegiatan bekerja. Tetapi lampu ini mempunyai daya tembus yang tinggi pada daerah berkabut dan hujan. Sehingga banyak digunakan pada daerah industri, penerangan jalan dan lapangan parkir. Sodium pada lampu dapat terbakar jika dilepaskan ke udara (jika tabung lampu pecah atau bocor). Lampu ini juga dikenal dengan lampu SOX. Lampu ini memiliki dua tabung dimana tabung bagian dalam berbentuk U. Tabung U berisi cairan sodium ditambah dengan gas neon dan argon 1% sebagai gas bantu serta memiliki dua elektroda dilapisi dengan tungsten. Tabung bagian luar berfungsi sebagai pelindung dan mempertahankan suhu kerja tabung U. Tonjolan tabung U berguna untuk mengumpulkan cairan sodium ketika tabung mendingin setelah lampu l ampu dimatikan. III. Alat dan Bahan • • • • • • •

Armatur SRC 202 9111 175 802 Lampu sodium tekanan rendah (SOX 90 Watt) Transformator bocor B5 x 90 H26, SOX 90 W Kapasitor 9,6 nF Voltmeter 0 – 500 Volt Amperemeter 0 – 5 Ampere Cos φ meter

1 Teknik Elektro >> Fakultas Teknik >> Universitas Negeri Padang


IV. Gambar Rangkaian

Gambar 1. Rangkaian Lampu Sodium Tekanan Rendah

V.

Prosedur Kerja

1. 2.

3.

Buat rangkaian lampu sodium tekanan rendah. Hidupkan lampu tersebut dan amati proses terbangkitnya cahaya dengan interval waktu setiap 15 detik, catat perubahan yang terjadi dalam tabel. Ukur tegangan, arus dan cos phinya. Setelah lampu menyala normal matikan lampu tersebut dan hidupkan secepatnya kembali, catat apa yang terjadi.

Tabel Percobaan: Waktu Tegangan Arus Cos φ Warna (detik) (Volt) (Ampere) 1.. 0 220 2. 15 220 3. 30 220 4. 45 220 5. 60 220 6. 75 220 7. 90 220 8. 105 220 9. 120 220 10. 135 220 11. 150 220 12. 165 220 13. 180 220 14. 195 220 15. 210 220 16. 255 220 Setelah lampu nyala normal, lampu dimatikan dan dihidupkan lagi, lampu langsung menyala 17. 0 220 No.



VI. Hasil Praktikum Waktu Tegangan Arus Cos φ Warna (detik) (Volt) (Ampere) 1. 0 220 0,5 Lagging 0,98 Merah 2. 15 220 0,54 Lagging 0,98 Merah Muda 3. 30 220 0,54 Lagging 0,98 Merah Muda 4. 45 220 0,54 Lagging 0,98 Merah Muda Pudar 5. 60 220 0,53 Lagging 0,98 Merah Muda Pudar 6. 75 220 0,53 Lagging 0,98 Merah Muda Pudar 7. 90 220 0,53 Lagging 0,98 Merah Muda Pudar 8. 105 220 0,53 Lagging 0,98 Merah Muda Pudar 9. 120 220 0,53 Lagging 0,98 Merah Muda Pudar 10. 135 220 0,53 Lagging 0,98 Merah Muda Pudar 11. 150 220 0,53 Lagging 0,98 Merah Muda Pudar 12. 165 220 0,53 Lagging 0,98 Jingga 13. 180 220 0,53 Lagging 0,98 Jingga 14. 195 220 0,53 Lagging 0,99 Jingga 15. 210 220 0,53 Lagging 0,99 Jingga 16. 255 220 0,52 Lagging 0,99 Kuning Setelah lampu nyala normal, lampu dimatikan dan dihidupkan lagi, lampu langsung menyala 17. 0 220 0,5 Lagging 0,99 Kuning Terang No.

VII. Analisa Data

1.

Waktu 0 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,5 Ampere Cos φ Lag 0,98 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 0,5 . 0,98 = 107,8 Watt Warna : Merah

2.

Waktu 15 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,54 Ampere Cos φ Lag 0,98 Daya P = V . I . Cos φ = 220 . 0,54 . 0,98 = 116,424 Watt Warna : Merah Muda

3.

Waktu 30 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,54 Ampere Cos φ Lag 0,98 Daya P = V . I . Cos φ = 220 . 0,54 . 0,98 = 116,424 Watt Warna : Merah Muda



4.

Waktu 45 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,54 Ampere Cos φ Lag 0,98 Daya P = V . I . Cos φ = 220 . 0,54 . 0,98 = 116,424 Watt Warna : Merah Muda Pudar

5.


6.


7.


8.


9.


10. Waktu 135 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,53 Ampere Cos φ Lag 0,98 Daya P = V . I . Cos φ = 220 . 0,53 . 0,98 = 114,268 Watt Warna : Merah Muda Pudar



11. Waktu 150 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,53 Ampere Cos φ Lag 0,98 Daya P = V . I . Cos φ = 220 . 0,53 . 0,98 = 114,268 Watt Warna : Merah Muda Pudar

12. Waktu 165 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,53 Ampere Cos φ Lag 0,98 Daya P = V . I . Cos φ = 220 . 0,53 . 0,98 = 114,268 Watt Warna : Jingga 13. Waktu 180 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,53 Ampere Cos φ Lag 0,98 Daya P = V . I . Cos φ = 220 . 0,53 . 0,98 = 114,268 Watt Warna : Jingga 14. Waktu 195 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,53 Ampere Cos φ Lag 0,98 Daya P = V . I . Cos φ = 220 . 0,53 . 0,99 = 115,434 Watt Warna : Jingga 15. Waktu 210 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,53 Ampere Cos φ Lag 0,98 Daya P = V . I . Cos φ = 220 . 0,53 . 0,99 = 115,434 Watt Warna : Jingga 16. Waktu 255 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,52 Ampere Cos φ Lag 0,98 Daya P = V . I . Cos φ = 220 . 0,52 . 0,99 = 113,256 Watt Warna : Kuning 17. Waktu 0 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,5 Ampere Cos φ Lag 0,99 Daya P = V . I . Cos φ = 220 . 0,5 . 0,99 = 108,9 Watt Warna : Kuning Terang



VIII. Evaluasi

1. 2. 3. 4.

Penjelasan proses nyala lampu sodium tekanan rendah. Penyebab lampu sodium tekanan rendah terbatas penggunaannya pada penerangan jalan dan tempat-tempat tertentu saja. Penjelasan posisi/kedudukan tabung lampu yang diperbolehkan untuk lampu ini. Penjelasan fungsi tonjolan-tonjolan yang terdapat pada tabung U.

Hasil: 1.

Penjelasan proses nyala lampu sodium tekanan rendah

Gambar 2. Keadaan Lampu Saat Pertama Dinyalakan

Ketika mulai di-ON-kan, transformator dan ignitor bekerja untuk menyalakan tabung U lampu. Saat itu temperatur dalam tabung U masih rendah dan sodium masih mengumpul pada tonjolan-tonjolan sehingga perlu pemanasan melalui katoda (elektroda). Pemanasan dilakukan dengan ignitor (penyala) dengan tegangan tergantung dari ignitor tersebut dan biasanya berkisar dari 200 V hingga 6 kV. Pada waktu pemanasan, gas neon dan argon akan membentuk warna merah muda. Pada tabung terlihat bagian-bagian yang kosong antara gas yaitu ruang Faraday karena tegangan yang rendah.

Gambar 3. Proses Mulai Pemanasan Tabung Lampu



Gambar 4. Keadaan Ketika Suhu Tabung Mulai Panas

Gas neon dapat memendarkan cahaya saat gas argon membara karena gas argon bekerja dengan tegangan yang lebih rendah dibandingkan dengan gas neon. Sementara itu cairan sodium masih tetap mengumpul pada tonjolan-tonjolan hingga suhu mencapai batas normal. Proses pemanasan tabung membutuhkan waktu hingga 4,5 menit, warna merah muda dihasilkan pada waktu 2,5 menit kemudian warna merah muda tersebut berubah menjadi jingga. Pada waktu lampu berwarna jingga, cairan sodium mulai menguap pada waktu 3,5 menit. Setelah cairan sodium semuanya menguap maka lampu mulai berubah warnanya menjadi kuning kemudian kuning terang hingga 4,5 menit.

Gambar 5. Warna Lampu yang Dihasilkan Ketika Hidup Normal

2.

Penyebab lampu sodium tekanan rendah terbatas penggunaannya pada penerangan jalan dan tempat-tempat tertentu saja. Warna kuning yang dihasilkan oleh lampu membuat lampu ini tidak dapat digunakan untuk jenis kegiatan yang membutuhkan ketelitian mata. Sensitifitas mata manusia (λ) ialah pada 555 nm, sedangkan warna kuning terletak pada 589 nm. Sehingga tidak dapat digunakan pada penerangan seperti ruang belajar, kantor, laboratorium dan sejenisnya. Lagipula efek pencahayaan dengan lampu sodium tekanan rendah ini cenderung mengubah warna dasar asli dari objek penglihatan. Tetapi kemampuan tembus cahaya pada kabut, angin debu, dan hujan lebat sangat baik untuk warna kuning. Sehingga cocok untuk penerangan jalan, karena jalan mengalami keadaan tersebut yang dapat mengganggu pengendara (pengguna jalan). Lampu ini juga cocok untuk penerangan pabrik yang daerahnya mengandung asap yang tebal dan sebagainya yang mengganggu penglihatan. Selain untuk penerangan jalan dan pabrik industri juga dapat digunakan pada penerangan lor ong-lorong dan terowongan.



3.

Posisi/kedudukan tabung lampu yang diperbolehkan untuk lampu sodium tekanan rendah Karena bentuk tabung lampu ini berbentuk U memanjang maka objek yang diterangi disesuaikan dengan lampu dengan disejajarkan. Tabung lampu dipasang dengan menggunakan armatur dan tertutup.

4.

Fungsi tonjolan-tonjolan pada tabung U lampu Saat suhu tabung lampu dingin (lampu tidak hidup) maka sodium berubah menjadi cairan, cairan ini perlu dikumpulkan agar tidak berpencar karena akan sulit nyala bila sudah berpencar. Pengumpulan tersebut dilakukan melalui tonjolan-tonjolan pada tabung.

IX. Kesimpulan •

•

•

•

Lampu sodium tekanan rendah termasuk lampu hemat energi dengan cahayanya yang kuning. Ditemukan pada tahun 1920. Lampu ini juga disebut lampu SOX. Menggunakan bahan sodium, gas argon dan gas neon. Lampu ini mempunyai trafo, ignitor dan kapasitor dalam penyalaan. Ignitor berfungsi sebagai penyala, trafo untuk menyesuaikan tegangan kerja lampu dan kapasitor sebagai alat perbaikan faktor daya pada lampu karena lampu ini beban yang bersifat induktif. Mempunyai umur nyala yang lama mencapai 18.000 jam nyala. Memerlukan pemanasan ketika dihidupkan selama sekitar 4-5 menit. Lampu ini mempunyai sensitifitas warna pada 589 nm (nanometer) sehingga tidak cocok untuk penerangan seperti ruang kerja k antor atau kelas. Lebih cocok pada penerangan jalan, industri dan sejenisnya karena memiliki daya tembus yang tinggi untuk kabut, hujan lebat dan debu. Lampu ini jika pecah atau bocor tabungnya dapat terbakar (meledak) karena sodium bersifat mudah terbakar jika keluar dari tabung bertemu dengan udara. Sehingga perlu bahan tabung yang kuat. Menghasilkan ±200 lumen/watt.



LAMPU SODIUM TEKANAN TINGGI (HIGH PRESSURE SODIUM LAMP) I.

Tujuan

1. 2. 3. 4. II.

Mahasiswa dapat merangkai lampu sodium tekanan tinggi dengan alat ukur (voltmeter, amperemeter dan cos φ meter). Mahasiswa mengetahui dan memahami karakteristik dan spesifikasi lampu sodium tekanan tinggi. Mahasiswa dapat membedakan antara lampu sodium tekanan rendah dengan lampu sodium tekanan tinggi. Mahasiswa dapat menganalisa cara kerja lampu sodium tekanan tinggi.

Teori Singkat

Lampu sodium tekanan tinggi ada dua jenis, yaitu lampu sodium dengan tabung baur dengan kode SON dan SON-H kemudian lampu sodium tekanan tinggi dengan tabung jernih kode SON-T. Lampu ini banyak digunakan untuk penerangan jalan. Lampu sodium tekanan tinggi merupakan pengembangan dari lampu sodium tekanan rendah. Lampu ini lebih efisien dibanding dengan lampu sodium tekanan rendah. Lampu ini dikembangkan oleh General Electric pertama kali di Schenectady, New York, Nela Park dan Ohio. Pada tahun 1964 pertama kalinya dipasarkan secara massal. Lampu sodium tekanan tinggi terdiri dari sebuah tabung pijar yang diselubungi oleh sebuah tabung lagi sebagai pengaman. Tabung pijar mempunyai tekanan tinggi untuk efisiensi yang tinggi. Zat sodium, merkuri dan xenon selalu digunakan pada tabung pijar. Tabung pijar terbuat dari keramik aluminium oksida yang mana tahan terhadap efek korosi dari alkalis seperti sodium. Lampu sodium tekanan tinggi mempunyai usia kerja 24.000 jam nyala. III. Alat dan Bahan • • • • • • • • •

Lampu sodium tekanan tinggi SON 250 Watt Transformator bocor Ignitor Kapasitor Voltmeter 0 – 500 V Amperemeter 0 – 5 A Armatur SON 250 Watt Cos φ meter Kabel penghubung




Gambar 6. Rangkaian Lampu Sodium Tekanan Tinggi

V.

Prosedur Kerja

1. 2. 3.

Buatlah rangkaian lampu sodium tekanan tinggi. Hidupkan lampu dan amati proses terbangkitnya cahaya dengan interval waktu setiap 15 detik. Catat percobaan yang terjadi dalam tabel. Setelah lampu menyala normal matikan lampu tersebut dan kemudian hidupkan secepatnya kembali. Lalu catat apa yang terjadi.

Tabel percobaan:

No.

Waktu (detik)

V (V)

Pakai Kapasitor I (A)

Cos φ

Warna

Tanpa Kapasitor I (A)

Cos φ

Warna

1. 0 220 2. 15 220 3. 30 220 4. 45 220 5. 60 220 6. 75 220 7. 90 220 8. 105 220 9. 120 220 10. 135 220 11. 150 220 12. 165 220 13. 180 220 14. 195 220 15. 210 220 16. 225 220 Setelah dimatikan dan langsung dihidupkan lagi, catat apa yang terjadi 17. 0 220



VI. Hasil Praktikum

No.

Waktu (detik)

V (V)

Pakai Kapasitor

Tanpa Kapasitor

I I Cos φ Warna Cos φ (A) (A) 1. 0 220 2,57 Lag 0,3 Merah Muda 4,2 Lag 0,36 2. 15 220 2,58 Lag 0,32 Kuning 4,26 Lag 0,34 3. 30 220 2,58 Lag 0,32 Kuning 4,25 Lag 0,34 4. 45 220 2,58 Lag 0,36 Kuning 4,25 Lag 0,34 5. 60 220 2,5 Lag 0,38 Kuning 4,24 Lag 0,34 6. 75 220 2,57 Lag 0,4 Kuning Terang 4,15 Lag 0,34 7. 90 220 2,565 Lag 0,42 Kuning Terang 4,1 Lag 0,36 8. 105 220 2,565 Lag 0,44 Kuning Terang 4 Lag 0,36 9. 120 220 2,56 Lag 0,48 Kuning Terang 3,9 Lag 0,4 10. 135 220 2,5 Lag 0,49 Kuning Terang 3,75 Lag 0,44 11. 150 220 2,5 Lag 0,5 Kuning Terang 3,6 Lag 0,44 12. 165 220 2,45 Lag 0,52 Kuning Terang 3,6 Lag 0,4 13. 180 220 2,42 Lag 0,54 Kuning Terang 3,55 Lag 0,4 14. 195 220 2,4 Lag 0,55 Kuning Terang 3,45 Lag 0,42 15. 210 220 2,38 Lag 0,56 Kuning Terang 3,4 Lag 0,44 16. 225 220 2,35 Lag 0,58 Kuning Terang 3,25 Lag 0,46 Setelah dimatikan dan langsung dihidupkan lagi, catat apa yang terjadi 17. 0 220 0 Lag 0,6 Tidak Nyala 0 Lead 0,6

Warna Merah Muda Merah Muda Jingga Jingga Jingga Kuning Kuning Terang Kuning Terang Kuning Terang Kuning Terang Kuning Terang Kuning Terang Kuning Terang Kuning Terang Kuning Terang Kuning Terang Tidak Nyala

VII. Analisa Data

Pakai Kapasitor 20 µF 1. Waktu 0 detik Tegangan 220 Volt Arus 2,57 Ampere Cos φ Lag 0,3 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 2,57 . 0,3 = 169,62 Watt Warna : Merah Muda 2.

Waktu 15 detik Tegangan 220 Volt Arus 2,58 Ampere Cos φ Lag 0,32 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 2,58 . 0,32 = 181,632 Watt Warna : Kuning

3.




4.


5.

Waktu 60 detik Tegangan 220 Volt Arus 2,5 Ampere Cos φ Lag 0,38 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 2,5 . 0,38 = 209 Watt Warna : Kuning

6.

Waktu 75 detik Tegangan 220 Volt Arus 2,57 Ampere Cos φ Lag 0,4 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 2,57 . 0,4 = 226,16 Watt Warna : Kuning Terang

7.


8.


9.


10. Waktu 135 detik Tegangan 220 Volt Arus 2,5 Ampere Cos φ Lag 0,49 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 2,5 . 0,49 = 269,5 Watt Warna : Kuning Terang



11. Waktu 150 detik Tegangan 220 Volt Arus 2,5 Ampere Cos φ Lag 0,5 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 2,5 . 0,5 = 275 Watt Warna : Kuning Terang 12. Waktu 165 detik Tegangan 220 Volt Arus 2,45 Ampere Cos φ Lag 0,52 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 2,45 . 0,52 = 280,28 Watt Warna : Kuning Terang 13. Waktu 180 detik Tegangan 220 Volt Arus 2,42 Ampere Cos φ Lag 0,54 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 2,42 . 0,54 = 287,496 Watt Warna : Kuning Terang 14. Waktu 195 detik Tegangan 220 Volt Arus 2,4 Ampere Cos φ Lag 0,55 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 2,4 . 0,55 = 290,4 Watt Warna : Kuning Terang 15. Waktu 210 detik Tegangan 220 Volt Arus 2,38 Ampere Cos φ Lag 0,56 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 2,38 . 0,56 = 293,216 Watt Warna : Kuning Terang 16. Waktu 225 detik Tegangan 220 Volt Arus 2,35 Ampere Cos φ Lag 0,58 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 2,35 . 0,58 = 299,86 Watt Warna : Kuning Terang 17. Waktu 0 detik Tegangan 220 Volt Arus 0 Ampere Cos φ Lead 0,6 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 0 . 0,6 = 0 Watt Warna : Tidak Nyala



Tanpa Kapasitor: 1. Waktu 0 detik Tegangan 220 Volt Arus 4,2 Ampere Cos φ Lag 0,36 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 4,2 . 0,36 = 332,64 Watt Warna : Merah Muda 2.

Waktu 15 detik Tegangan 220 Volt Arus 4,26 Ampere Cos φ Lag 0,34 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 4,26 . 0,34 = 318,648 Watt Warna : Merah Muda Pudar

3.

Waktu 30 detik Tegangan 220 Volt Arus 4,25 Ampere Cos φ Lag 0,34 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 4,25 . 0,34 = 317,9 Watt Warna : Jingga

4.


5.


6.


7.




8.

Waktu 105 detik Tegangan 220 Volt Arus 4 Ampere Cos φ Lag 0,36 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 4 . 0,36 = 316,8 Watt Warna : Kuning Terang

9.


10. Waktu 135 detik Tegangan 220 Volt Arus 3,75 Ampere Cos φ Lag 0,44 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 3,75 . 0,44 = 363 Watt Warna : Kuning Terang 11. Waktu 150 detik Tegangan 220 Volt Arus 3,6 Ampere Cos φ Lag 0,44 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 3,6 . 0,44 = 348,48 Watt Warna : Kuning Terang 12. Waktu 165 detik Tegangan 220 Volt Arus 3,6 Ampere Cos φ Lag 0,4 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 3,6 . 0,4 = 316,8 Watt Warna : Kuning Terang 13. Waktu 180 detik Tegangan 220 Volt Arus 3,55 Ampere Cos φ Lag 0,4 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 3,55 . 0,4 = 312,4 Watt Warna : Kuning Terang 14. Waktu 195 detik Tegangan 220 Volt Arus 3,45 Ampere Cos φ Lag 0,42 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 3,45 . 0,42 = 318,78 Watt Warna : Kuning Terang



15. Waktu 210 detik Tegangan 220 Volt Arus 3,4 Ampere Cos φ Lag 0,44 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 3,4 . 0,44 = 329,12 Watt Warna : Kuning Terang 16. Waktu 225 detik Tegangan 220 Volt Arus 3,25 Ampere Cos φ Lag 0,46 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 3,25 . 0,46 = 328,9 Watt Warna : Kuning Terang 17. Waktu 0 detik Tegangan 220 Volt Arus 0 Ampere Cos φ Lead 0,6 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 0 . 0,6 = 0 Watt Warna : Tidak Nyala VIII. Evaluasi

1. 2.

Penjelasan tentang proses nyala lampu sodium tekanan tinggi. Penjelasan tentang posisi/kedudukan tabung lampu yang diperbolehkan untuk lampu ini.

Hasil: 1.

Proses Penyalaan Lampu Sodium Tekanan Tinggi

Gambar 7. Bagian-Bagian Lampu Sodium Tekanan Tinggi

Lampu sodium tekanan tinggi terdiri dari tabung nyala yang diselubungi oleh sebuah tabung lagi sebagai pelindung. Tabung nyala berisi sodium dengan tekanan tinggi dan ditambah dengan gas penunjang lainnya yaitu merkuri, xenon dan neon. Tabung nyala terbuat dari keramik aluminium oksida yang tahan terhadap korosi karena efek alkalis dari sodium. Lampu ini mempunyai ignitor sebagai penyala awal. Ketika lampu di-on-kan maka trafo menyesuaikan tegangan yang dibutuhkan lampu sementara itu ignitor mulai menyalakan lampu dengan mengirimkan sinyal tegangan tinggi dari trafo ke tabung nyala. Lampu mulai berwarna merah yang menandakan bahwa gas xenon dan neon yang bekerja, kemudian 16 Teknik Elektro >> Fakultas Teknik >> Universitas Negeri Padang


mulai memanaskan gas merkuri pada tabung nyala hingga warna lampu menjadi jingga ke kuning. Ketika suhu lampu sudah mulai mendekati 240ºC sodium mulai menguap. Sodium yang sudah dicampur dengan bahan lain membuat warna lampu menjadi kuning terang, warna kuning tersebut timbul karena adanya gas bantu merkuri. Kemudian jika lampu terputus dari sumber listrik (listrik dipadamkan) dan kembali dinyalakan maka lampu ini tidak langsung dapat menyala seperti lampu sodium tekanan rendah karena suhu dan tekanan gas sodium di dalam tabung nyala masih sangat tinggi sehingga perlu didinginkan dulu. 2.

Posisi / kedudukan lampu yang diperbolehkan untuk lampu sodium tekanan tinggi Lampu sodium tekanan tinggi yang dipasang sebagai lampu jalan menggunakan tiang. Tiang dipasang seperti tiang distribusi listrik. Kemudian memakai armatur SON. Posisi peletakan armatur dipasang menghadap ke bawah dengan sudut kira-kira 120º dari tiang.

IX. Kesimpulan •

•

•

Lampu sodium tekanan tinggi lebih baik dibandingkan dengan lampu sodium tekanan rendah karena memiliki umur nyala lebih lama yaitu 24000 jam nyala. Ukurannya juga lebih kecil, lumen yang dihasilkan juga lebih besar. Hanya saja warnanya masih kuning. Lampu sodium tekanan tinggi lebih cocok digunakan pada penerangan jalan karena cahayanya mampu menembus kabut, hujan dan debu. Lampu sodium tekanan tinggi membutuhkan kapasitor untuk perbaikan faktor dayanya karena bersifat induktif. Untuk itu dipilih nilai kapasitor yang cocok untuk menjadikan nilai faktor dayanya mendekati atau menjadi 1. Dari percobaan terlihat bahwa nilai kapasitor yang dipakai belum cocok untuk memperbaiki faktor dayanya. Jika tidak memakai kapasitor maka lampu tersebut mengakibatkan rugi daya.



LAMPU MERKURI (MERCURY LAMP) I.

Tujuan

1. 2. 3. II.

Mahasiswa mampu merangkai rangkaian lampu merkuri. Mahasiswa mengetahui dan memahami karakteristik dan spesifikasi lampu merkuri. Mahasiswa mampu menyelidiki proses kerja lampu merkuri.

Teori Pendukung

Lampu ini dibuat pertama kalinya pada tahun 1901. Lampu merkuri terdiri dari dua tabung, tabung nyala yang terbuat kaca kuarsa (quartz) dan tabung pelindung yang terbuat dari kaca borosilikat. Lampu merkuri punya dua jenis, yaitu jenis tekanan rendah dan tekanan tinggi. Lampu yang jenis tekanan rendah merupakan lampu merkuri pertama dengan kerja menguapkan zat merkuri di dalamnya. Sedangkan lampu jenis tekanan tinggi ialah pengembangan dari tekanan rendah dengan ditemukannya bahan kaca kuarsa sebagai tabung nyala dan tekanan tinggi ini meningkatkan efisiensi dari lampu merkuri. Beberapa dari jenis lampu merkuri tekanan tinggi menggunakan balast tersendiri (self ballasted ). Di dalam tabung nyala terdapat merkuri, gas argon, dan air raksa. Kemudian pada lampu tersebut memiliki tiga elektroda, yaitu dua elektroda utama dan satu elektroda bantu. Elektroda bantu terhubung dengan resistor karbon yang bernilai kira-kira 50 KΩ. Pada tabung pelindung di permukaannya diberi posfor yang digunakan untuk mengubah warna yang tidak bisa dilihat mata menjadi terlihat sekaligus memperbaiki warnanya. Selain itu juga diberikan gas nitrogen untuk mendinginkan tabung gas. Lampu merkuri lebih baik dibandingkan dengan lampu sodium tekanan tinggi karena warnanya. Tetapi lampu merkuri kurang efisien dibanding lampu sodium tekanan tinggi. Umur nyala lampu merkuri rata-rata 24000 jam nyala tetapi beberapa lampu merkuri juga ada yang mencapai 40 tahun. III. Alat dan Bahan • • • • • • • • •

Lampu HPL-N 125 Watt Merk Philips Armatur HGS 201/80-125 W 9111 639 30032 ta 15ºC 1 x HPL-N 125 W Kapasitor 12 µF 250 V dan 9 µF 250 V Transformator bocor Ignitor Cos φ meter Amperemeter 0 – 5 A Voltmeter 0 – 500 V Kabel penghubung




Gambar 8. Rangkaian Lampu Merkuri

V.

Prosedur Kerja

1. 2. 3.

Buatlah rangkaian lampu merkuri. Hidupkan lampu dan amati proses terbangkitnya cahaya dengan interval waktu setiap 25 detik. Catat perubahan yang terjadi dalam tabel percobaan. Setelah lampu menyala normal, matikan lampu tersebut dan kemudian hidupkan secepatnya kembali. Catat apa yang terjadi.

Tabel Percobaan: Tanpa Kapasitor C 10 µF C 12 µF T V Warna (detik) (V) I (A) Cos φ I (A) Cos φ I (A) Cos φ 1. 0 220 2. 25 220 3. 50 220 4. 75 220 5. 100 220 6. 125 220 7. 150 220 8. 175 220 9. 200 220 10. 225 220 11. 250 220 12. 275 220 13. 300 220 14. 325 220 15. 350 220 16. 375 220 Setelah lampu nyala normal, lalu dimatikan dan dihidupkan lagi. Catat apa yang terjadi. 17. 0 220 18. 218 220 No



VI. Hasil Praktikum

Tanpa Kapasitor C 10 µF C 12 µF T V Warna (detik) (V) I (A) Cos φ I (A) Cos φ I (A) Cos φ 1. 0 220 0,6 Lag 0,4 0,55 Lag 0,46 0,5 Lag 0,72 Ungu 2. 25 220 0,6 Lag 0,38 0,57 Lag 0,46 0,5 Lag 0,72 Ungu 3. 50 220 0,6 Lag 0,38 0,57 Lag 0,46 0,49 Lag 0,7 Ungu Pudar 4. 75 220 0,6 Lag 0,38 0,56 Lag 0,48 0,48 Lag 0,71 Ungu Pudar 5. 100 220 0,6 Lag 0,38 0,56 Lag 0,48 0,46 Lag 0,74 Putih 6. 125 220 0,5 Lag 0,38 0,54 Lag 0,5 0,42 Lag 0,8 Putih 7. 150 220 0,49 Lag 0,38 0,53 Lag 0,52 0,3 Lag 0,9 Putih 8. 175 220 0,4 Lag 0,44 0,53 Lag 0,52 0,27 Lag 0,97 Putih Terang 9. 200 220 0,4 Lag 0,48 0,51 Lag 0,54 0,22 Lag 0,97 Putih Terang 10. 225 220 0,38 Lag 0,52 0,5 Lag 0,61 0,19 Lag 0,99 Putih Terang 11. 250 220 0,35 Lag 0,55 0,48 Lag 0,76 0,19 Lag 0,99 Putih Terang 12. 275 220 0,32 Lag 0,59 0,47 Lag 0,82 0,19 Lag 0,99 Putih Terang 13. 300 220 0,3 Lag 0,62 0,46 Lag 0,84 0,19 Lag 0,99 Putih Terang 14. 325 220 0,3 Lag 0,64 0,45 Lag 0,86 0,19 Lag 0,99 Putih Terang 15. 350 220 0,28 Lag 0,66 0,45 Lag 0,88 0,19 Lag 0,99 Putih Terang 16. 375 220 0,25 Lag 0,67 0,46 Lag 0,9 0,19 Lag 0,99 Putih Terang Setelah lampu nyala normal, lalu dimatikan dan dihidupkan lagi. Catat apa yang terjadi. 17. 0 220 0,12 Lead 0,9 0,12 Lead 0,93 0,1 Lead 0,96 Tidak Nyala 18. 218 220 0,5 Lag 0,6 0,56 Lag 0,93 0,56 Lag 0,99 Putih Terang No

VII. Analisa Data

Tanpa Kapasitor 1. Waktu 0 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,6 Ampere Cos φ Lag 0,4 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 0,6 . 0,4 = 52,8 Watt Warna : Ungu 2.

Waktu 25 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,6 Ampere Cos φ Lag 0,38 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 0,6 . 0,38 = 50,16 Watt Warna : Ungu

3.

Waktu 50 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,6 Ampere Cos φ Lag 0,38 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 0,6 . 0,38 = 50,16 Watt Warna : Ungu Pudar



4.


5.

Waktu 100 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,6 Ampere Cos φ Lag 0,38 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 0,6 . 0,38 = 50,16 Watt Warna : Putih

6.


7.


8.

Waktu 175 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,4 Ampere Cos φ Lag 0,44 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 0,4 . 0,44 = 38,72 Watt Warna : Putih Terang

9.


10. Waktu 225 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,38 Ampere Cos φ Lag 0,52 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 0,38 . 0,52 = 43,472 Watt Warna : Putih Terang



11. Waktu 250 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,35 Ampere Cos φ Lag 0,55 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 0,35 . 0,55 = 42,35 Watt Warna : Putih Terang 12. Waktu 275 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,32 Ampere Cos φ Lag 0,59 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 0,32 . 0,59 = 41,536 Watt Warna : Putih Terang 13. Waktu 300 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,3 Ampere Cos φ Lag 0,62 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 0,3 . 0,62 = 40,92 Watt Warna : Putih Terang 14. Waktu 325 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,3 Ampere Cos φ Lag 0,64 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 0,3 . 0,64 = 42,24 Watt Warna : Putih Terang 15. Waktu 350 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,28 Ampere Cos φ Lag 0,66 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 0,28 . 0,66 = 40,656 Watt Warna : Putih Terang 16. Waktu 375 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,25 Ampere Cos φ Lag 0,67 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 0,25 . 0,67 = 36,85 Watt Warna : Putih Terang 17. Waktu 0 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,12 Ampere Cos φ Lead 0,9 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 0,12 . 0,9 = 23,76 Watt Warna : Tidak Nyala



18. Waktu 218 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,5 Ampere Cos φ Lag 0,6 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 0,5 . 0,6 = 66 Watt Warna : Putih Terang Pakai Kapasitor 10 µF: 1.


2.


3.


4.


5.


6.




7.


8.


9.


10. Waktu 225 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,5 Ampere Cos φ Lag 0,61 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 0,5 . 0,61 = 67,1 Watt Warna : Putih Terang 11. Waktu 250 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,48 Ampere Cos φ Lag 0,76 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 0,48 . 0,76 = 80,256 Watt Warna : Putih Terang 12. Waktu 275 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,47 Ampere Cos φ Lag 0,82 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 0,47 . 0,82 = 84,788 Watt Warna : Putih Terang 13. Waktu 300 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,46 Ampere Cos φ Lag 0,84 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 0,46 . 0,84 = 85,008 Watt Warna : Putih Terang



14. Waktu 325 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,45 Ampere Cos φ Lag 0,86 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 0,45 . 0,86 = 85,14 Watt Warna : Putih Terang 15. Waktu 350 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,45 Ampere Cos φ Lag 0,88 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 0,45 . 0,88 = 87,12 Watt Warna : Putih Terang 16. Waktu 375 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,46 Ampere Cos φ Lag 0,9 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 0,46 . 0,9 = 91,08 Watt Warna : Putih Terang 17. Waktu 0 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,12 Ampere Cos φ Lead 0,93 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 0,12 . 0,93 = 24,552 Watt Warna : Tidak Nyala 18. Waktu 218 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,56 Ampere Cos φ Lag 0,93 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 0,56 . 0,93 = 114,576 Watt Warna : Putih Terang Pakai Kapasitor 12 µF: 1.


2.




3.


4.


5.


6.


7.


8.


9.




10. Waktu 225 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,19 Ampere Cos φ Lag 0,99 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 0,19 . 0,99 = 41,382 Watt Warna : Putih Terang 11. Waktu 250 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,19 Ampere Cos φ Lag 0,99 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 0,19 . 0,99 = 41,382 Watt Warna : Putih Terang 12. Waktu 275 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,19 Ampere Cos φ Lag 0,99 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 0,19 . 0,99 = 41,382 Watt Warna : Putih Terang 13. Waktu 300 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,19 Ampere Cos φ Lag 0,99 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 0,19 . 0,99 = 41,382 Watt Warna : Putih Terang 14. Waktu 325 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,19 Ampere Cos φ Lag 0,99 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 0,19 . 0,99 = 41,382 Watt Warna : Putih Terang 15. Waktu 350 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,19 Ampere Cos φ Lag 0,99 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 0,19 . 0,99 = 41,382 Watt Warna : Putih Terang 16. Waktu 375 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,19 Ampere Cos φ Lag 0,99 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 0,19 . 0,99 = 41,382 Watt Warna : Putih Terang



17. Waktu 0 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,1 Ampere Cos φ Lead 0,96 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 0,1 . 0,96 = 21,12 Watt Warna : Tidak Nyala 18. Waktu 218 detik Tegangan 220 Volt Arus 0,56 Ampere Cos φ Lag 0,99 Daya : P = V . I . Cos φ = 220 . 0,56 . 0,99 = 121,968 Watt Warna : Putih Terang VIII. Evaluasi

1. 2. 3. 4.

Penjelasan tentang proses nyala lampu merkuri. Penjelasan tentang kegunaan lampu merkuri. Penjelasan tentang posisi/kedudukan yang diperbolehkan untuk lampu merkuri. Penjelasan tentang hal yang terjadi pada percobaan untuk pros edur nomor 3.

Hasil: 1.

Penjelasan tentang proses nyala lampu merkuri

Gambar 9. Bagian-Bagian Lampu Merkuri



Lampu merkuri terdiri dari kaca borosilikat sebagai bahan tabung pelindung, kaca kuarsa sebagai bahan tabung nyala, dua elektroda utama, elektroda bantu, resistor karbon, sekat molybdenum, bingkai, zat merkuri, sedikit cairan air raksa, gas argon, gas nitrogen dan posfor. Saat lampu diberi sumber listrik, pada tabung nyala elektroda utama dan elektroda bantu bekerja, elektroda bantu mengalirkan arus yang kecil setelah dihambat oleh resistor kecil menuju elektroda utama melalui gas argon dengan mudah karena gas argon dapat mengalirkan elektron dengan mudah pada suhu yang dingin sekalipun. Dengan aliran elektron ini maka suhu tabung menjadi naik, dan kedua elektroda utama mulai mengalirkan elektron dengan menguapkan air raksa dan merkuri. Setelah semua air raksa dan merkuri menjadi uap maka elektron mengalir melalui uap tersebut dengan kedua elektroda utama. Warna lampu merkuri ini cukup baik yaitu putih terang. Warna putih tersebut diperoleh dengan memasang zat posfor pada permukaan lapisan tabung. Zat posfor dapat mengubah cahaya ultraviolet (tidak bisa dilihat) menjadi warna yang bisa dilihat. 2.

Penjelasan tentang kegunaan lampu merkuri Lampu merkuri banyak digunakan pada penerangan jalan, bangunan yang tinggi, terminal kereta api dan terminal antar kota antar provinsi, pelabuhan, stasiun pengisian bahan bakar umum, lapangan olahraga, tempat parkir, lapangan industri dan pabrik. Ini dikarenakan lampu ini merupakan lampu intensitas tinggi.

3.

Penjelasan tentang posisi/kedudukan lampu merkuri Lampu merkuri dipasang dengan armatur. Untuk yang jenis menggunakan balast maka menggunakan armatur dilengkapi balas dan ada juga yang jenis tidak menggunakan balast biasanya dapat langsung dipasang ke fitting edison E27. Lampu merkuri yang dipasang untuk daerah lapangan seperti penerangan jalan memakai tiang. Pemasangannya diletakkan vertikal terhadap jalan.

4.

Penjelasan tentang yang terjadi pada percobaan untuk prosedur no mor 3. Lampu setelah dinyalakan selama 375 detik kemudian dimatikan dan dihidupkan secepatnya kembali, lampu tidak akan menyala langsung. Karena tekanan dan suhu pada tabung masih tinggi dan aliran elektron yang seharusnya mengalir terus menerus terhenti. Sehingga uap merkuri tidak langsung dapat dialiri elektron. Setelah sekitar 220 detik arus elektron dapat mengalir pada kedua elektroda melalui uap merkuri tersebut karena suhu dan tekanan tabung agak rendah. Dengan tidak perlu menunggu proses ulang dari awal lampu dapat nyala langsung dengan warna yang normal.

IX. Kesimpulan •

•

•

Lampu merkuri dibuat pertama kali tahun 1901. Lampu merkuri menurut prinsip kerjanya ada dua jenis, yaitu jenis tekanan rendah dan tekanan tinggi. Untuk tekanan tinggi ada yang memakai balast dan ada yang pada lampu tersebut memakai balast sendiri ( self ballasted) sehingga tidak diperlukan balast tambahan. Umur nyala lampu ini rata-rata di atas 24.000 jam nyala. Termasuk lampu yang intensitas cahayanya tinggi. Lampu merkuri terdiri dari tabung kaca kuarsa sebagai tabung nyala dan tabung kaca borosilikat sebagai pelindung. Mempunyai tiga elektroda, yaitu dua elektroda utama dan elektroda bantu yang diserikan dengan resistor karbon. Elektroda bantu bekerja untuk 29 Teknik Elektro >> Fakultas Teknik >> Universitas Negeri Padang

Laporan Praktikum Teknik Iluminasi Lampu Sodium dan Merkuri

Recommend Documents