Praktikum Tegangan Tinggi I
PERCOBAAN HOMOGENITAS MEDAN LISTRIK
I. TUJUAN PERCOBAAN
1.
Menpel Menpelaja ajari ri pengar pengaruh uh medan yang tidak tidak homogen homogen pada tegangan tegangan
tembus dari
berbagai elektroda.
2. Menpelajari karakteristik tembus elektroda jarum-plat (piringan) dengan perbedaan purrises.
II. TEORI DASAR
Seperti Seperti pada pengujian tegangan tinggi tinggi AC (bolak-bali (bolak-balik), k), tegangang tegangang tembus (breakdawn) pada gas adalah dipengaruhi oleh type bentuk tegangan, ben bentu tuk k meda medan n list listri rik k dan dan kond kondis isii gas gas itu itu send sendir irii (uda (udara ra dala dalam m hal hal ini ini dipengaruhi oleh temperatur dan tekanan). Percob Percobaan aan ini menunj menunjukk ukkan an bahwa bahwa polari polaritas tas regang regangan an berper berperan an juga juga pada pada tegang tegangan an breakd breakdawn awn.. Terjad Terjadiny inyaa tegang tegangan an tembus tembus (breakd (breakdawn awn)) udara udara dengan dengan elektroda elektroda yang berbeda tergantung tergantung pada macam elektroda, elektroda, permukaan permukaan elektroda, jarak antara elektroda dan bentuk medannya. Yang disebut dengan medan adalah suatu daerah (ranah) (ranah) ruang hampa atau medium (padat, cair, gas) yang mana didalamnya menyatakan kejadian kead keadaa aan n kead keadaan aan fisik fisik.. Daera Daerah h meru merupa paka kan n suat suatu u meda medan n bila bila daera daerah h ini ini disangkutkan dengan suatu pernyataan dari energi.
Homogenitas Medan Listrik
1
Praktikum Tegangan Tinggi I
660
1440
850 500
1400
DC Part
0 0 8 2
Impuls Part
0 0 5 1
High voltage tranformator 100KV, 5kVA
Medan Elektrostatik
Medan elektrostatik adalah medan listrik yang tidak berubah terhadap waktu. Medan ini terjadi bila ada muatan listrik yang tidak berpindah. Misalkan, dengan sesuatu cara muatan QI kita letakkan di suatu titik dalam ruang. Dan didalam ruang hanya muatan QI yang ada. Maka pada setiap muatan akan selalu ada gaya
Gambar 1.1. Perpindahan muatan dalam medan listrik
yang bekerja dimanapun muatan ini diletakkan. Jadi pada setiap titik dalam ruang tersebut ada gaya yang bekerja pada suatu muatan listrik. Dan sebagai ukuran medan, digunakan besaran kuat medan yang didefinisikan sebagai besarnya gaya yang dialami oleh suatu titik pada satu satuan yang ditempatkan pada titik
Homogenitas Medan Listrik
2
Praktikum Tegangan Tinggi I
tersebut. Bila ada suata muatan maka pada muatan itu akan timbul garis-garis gaya.
Medan Sederhana
Medan sederhana adalah medan yang dibentuk oleh struktur geometri yang tertentu sehingga penyelesaiannya dengan mudah dapat dihitung dengan model matematika yang telah ada. Umumnya, bentuk ruang dari medan sederhana ini adalah segi empat, silinder dan bola. Pada medan sederhana analisis dilakukan dengan besar medan yang tetap. Contoh medan sederhana ini adalah muatan titik, muatan garis, kondensator plat, silinder koaksial konsentris dan bola konsentris. Berikut ini akan diuraikan contoh beberapa medan listrik sederhana. 1. Kondensor Plat
Gambar berikut adalah dua plat sejajar dengan jarak I dan luas permukaan A dengan tebal plat d, yang dianggap sangat tipis
Gambar 1.2 . Kondensator plat
Pada kondensator plat ini, luas permukaan plat jauh besar daripada jarak antar plat, sehingga efek pinggir dapat diabaikan. Asumsi ini akan memberikan medan yang
Homogenitas Medan Listrik
3
Praktikum Tegangan Tinggi I
homogen dan besarnya tetap. Bila kedua plat diberi tegangan V1 dan V2 berturut turut pada plat atas dan bawah, maka muatan listrik hanya terdapat pada bagian permukaan plat disebelah dalam saja. Jadi kuat medannya konstan. Diasumsikan, medium adalah homogen diantara dua plat, sehingga D = ε . E
2. Silinder Konsentris
Silinder konsentris terdiri dari dua silinder dengan sumbu yang sama. Jari-jari silinder berturut-turut adalah r1 dan r2 dan panjang silinder adalah 1, seperti gambar
Gambar 1. 3. Silinder konsentris Bola Konsentris
Sama halnya dengan silinder konsentris, maka bola konsentris terdiri dari dua bola yang mempunyai titik pusat yang sama. Jari-jari bola dalam adalah r1 dan jari-jari bola luar adalah r2. Kuat medan diantara kedua bola itu adalah :
III. GAMBAR RANGKAIAN PENGUJIAN
Homogenitas Medan Listrik
4
Praktikum Tegangan Tinggi I
V
V
V
(a)
(b)
(c)
Gam RSS
RSS
RSL 1
RSL 2
RSS
RD
220 V
EW D
R6
F
R7 D
100 kV
RM
CSS1
RSL 2
RP
ES
RPS CST RPS RP
F
CK
SB
TH
TSM
RSM
ZG
F
bar 1. 4. Alat pengujian dan Rangkaian Pengujian, (a) elektroda bola-bola dengan jarum, (b)elektroda jarum dengan bola-bola, (c) elektroda bola dengan bola
III. ALAT DAN BAHAN
1.
Elektroda bola
Homogenitas Medan Listrik
5
Praktikum Tegangan Tinggi I
2.
Elektroda jarum
3.
Seperangkat alat pembaangkit tegangan tinggi DC.
V. PROSEDUR PERCOBAAN
1. Menyiapkan semua peralatan yang dipergunakan. 2.
Memasang elektroda sesuai percobaan dengan mengatur jarak antara elektroda
tersebut, yaitu 2, 4, 6, 7 dan 8 mm, dimana :
a. elektroda bola-bola dengan jarum yang ditanahkan b. elektroda jarum dengan bola-bola yang ditanahkan c. elektroda bola dengan bola yang ditanahkan 3. Mengukur tegangan breakdawn (tembus) untuk jarak yang berbeda dengan setiap jarak pengukuran dilakukan 3 kali. 4. Menganalisa semua hasil percobaan di atas dan menggambarkan grafik antara tegangan tembus dengan jarak berbeda-beda untuk setiap elektroda.
VI. DATA HASIL PERCOBAAN Tanggal Praktikum : 07 Juni 2011 Pukul
Homogenitas Medan Listrik
: 09.30
6
Praktikum Tegangan Tinggi I
Tempat
: Lab. Tegangan Tinggi.
a. Percobaan Medan Tak Homogen Tabel 1. Data hasil percobaan pada elektroda bola dengan jarum Jarak No
Veff (kV)
Spare
Elektroda
Gap
Veff
(mm)
(mm)
(kV)
Vimpuls (kV)
Veff Rata-Rata (kV)
2 1
2
3
4
6
2
2
6
9
4
4
7
11
6
6
8
12
367,5
367,5
588
588
514,5
514,5
514,5 5880
6
6
6 8 5
Bola-Jarum
(kV)
588 514,5
6 6 4
Rata-Rata
Elektroda
367,5 588
4 6 3
(kV)
Simbol
367,5
2 4 2
Vimpuls
Vimpuls
6615
6125
5880 8085
8
7,33
6
8820
7840
6615
Keterangan: P = 955 mBar. T = 33⁰C.
Tabel 2. Data hasil percobaan pada elektroda Jarum dengan bola
No
1
Jarak Elektroda (mm)
2
Spare Gap (mm)
5
Veff (kV) Veff (kV)
4 4 4
Homogenitas Medan Listrik
Vimpuls (kV)
Veff Rata-Rata (kV)
Vimpuls (kV)
Vimpuls Rata-Rata (kV)
4
4410 4410 3675
4165
Simbol Elektroda Jarum-Bola
7
Praktikum Tegangan Tinggi I
2
4
7
3
6
9
4
7
11
5
8
12
6 5 6 7 7 7 8 8 8 9 9 9
5,67
7
8
9
6615 5880 5880 8085 5880 3675 4410 5880 4410 4410 6615 8820
6125
5880
4900
6615
b. Percobaan Medan Homogen Tabel 3. Data hasil percobaan pada elektroda bola dengan bola(homogen) No
Jarak Elektroda (mm)
Spare Gap (mm)
1
2
5
2
4
7
3
6
9
4
7
11
5
8
12
Veff (kV) Veff (kV)
Veff Rata-Rata (kV)
4 4 4 6 6 6 8 7 8 9 8 8 10 9 9
4
6
7,67
8,33
9,33
Vimpuls (kV) Vimpuls (kV)
4410 5145 5880 10290 11025 10290 19110 20580 19110 23520 24255 24255 20580 21315 19110
Vimpuls Rata-Rata (kV)
Simbol Elektroda Bola-bola
5145
10535
19600
24010
20335
VII. ANALISA DATA
1. Elektroda Bola-bola dengan Plat Dengan menggunakan data no.1 pada table 1, sebagai contoh perhitungan, diperoleh : Dik : Tekanan,P
= 95,5kPa = 995 mBar
Temperature,T = 33 0C
Homogenitas Medan Listrik
8
Praktikum Tegangan Tinggi I
= 5,33 kV
Veff Dit :
a. Tegangan maks,Vm = …? b. Tegangan tembus,V b = …? c. FC = ….?
Peny : a.
V m
=
V eff . 2
=
5,33. 2
=
7,53 kV
b. V b
= V m
=
.
1013 P
7,53.
×
1013 995
273 + T 273 + 20
×
273 + 33 293
= 7,91 kV c. FC
V eff =
V b
5,33 =
7,91
=
0,673
Dengan menggunakan cara yang sama seperti diatas, maka dapat pula dicari untuk data yang lain dan dapat dilihat pada tabel 4.
2. Elektroda Plat dengan Bola-bola
Dengan menggunakan data no.1 pada table 2, sebagai contoh perhitungan, diperoleh : Dik : Tekanan,P
= 95,5kPa = 995 mBar
Temperature,T = 33 0C = 5,3 kV
Veff
Homogenitas Medan Listrik
9
Praktikum Tegangan Tinggi I
Dit :
a. Tegangan maks,Vm = …? b. Tegangan tembus,V b = …? c. FC = ….?
Peny : a.
V m
=
V eff . 2
=
5,33. 2
=
7,53 kV
b. V b
= V m
=
.
1013 P
7,53.
×
1013 995
273 + T 273 + 20
×
273 + 33 293
= 7,91 kV c. FC
V eff =
V b
5,33 =
7,91
=
0,673
Dengan menggunakan cara yang sama seperti diatas, maka dapat pula dicari untuk data yang lain dan dapat dilihat pada tabel 5.
3. Elektroda Plat-Plat
Dengan menggunakan data no.1 pada table 3, sebagai contoh perhitungan, diperoleh : Dik : Tekanan,P
= 95,5kPa = 995 mBar
Temperature,T = 33 0C = 6,6 kV
Veff Dit :
a. Tegangan maks,Vm = …?
Homogenitas Medan Listrik
10
Praktikum Tegangan Tinggi I
b. Tegangan tembus,V b = …? c. FC = ….? Peny : a.
V m
=
V eff . 2
=
6,6. 2
=
9,33kV
b. V b
= V m
=
.
1013 P
9,33.
×
1013 995
273 + T 273 + 20
×
273 + 33 293
= 9,79 kV c.
FC
V eff =
V b
5,33 =
7,94
=
0,67 4
Dengan menggunakan cara yang sama seperti diatas, maka dapat pula dicari untuk data yang lain dan dapat dilihat pada tabel 6.
Tabel 4. Hasil Analisa Data Percobaan elektroda bola-bola dengan plat
No 1 2 3 4 5 6
Veff
Vimpuls
Vmax
Vb
(kV) 5,33 9,33 15 17,6 20 21,3
(kV) 5,1 8,9 15,2 15,8 16,3 18,5
(kV) 7,53 13,1 21,21 24,89 28,28 30,12
(kV) 7,91 13,85 22,27 26,13 29,69 31,62
Homogenitas Medan Listrik
FC 0,673 0,673 0,673 0,673 0,673 0,673
11
Praktikum Tegangan Tinggi I
Tabel 5. Hasil Analisa Data Percobaan elektroda plat dengan bolabola
No 1 2 3 4 5 6
Veff
Vimpuls
Vmax
Vb
(kV) 5,33 9,33 14 16,6 19 20,6
(kV) 7,8 13,9 18,6 22,7 20,5 22,7
(kV) 7,53 13,19 19,79 23,47 26,87 29,13
(kV) 7,91 13,85 20,78 24,64 28,21 30,58
FC 0,673 0,673 0,673 0,673 0,673 0,673
Tabel 6. Hasil Analisa Data Percobaan elektroda plat dengan plat
No 1 2 3 4 5
Veff
Vimpuls
Vmax
Vb
(kV) 6,6 11,3 12,6 14,3 15,3
(kV) 5,2 12,9 16,8 19,1 17,8
(kV) 9,33 15,98 17,81 20,22 21,63
(kV) 9,81 16,77 18,71 21,23 22,71
FC 0,672 0,673 0,673 0,673 0,673
VIII. GRAFIK 1. Karakteristik tegangan tembus pada elektroda bola-bola dengan plat
Gambar 5. Karakteristik tegangan tembus pada elektroda bola-bola dengan plat
2. Karakteristik tegangan tembus pada elektroda Plat dengan Bolabola
Gambar 5. Karakteristik tegangan tembus pada elektroda bola-bola dengan plat
b. Grafik Percobaan Medan Homogen
Homogenitas Medan Listrik
12
Praktikum Tegangan Tinggi I
Gambar 7. Karakteristik tegangan tembus pada elektroda Bola-Bola.
Homogenitas Medan Listrik
13
Praktikum Tegangan Tinggi I
IX. KESIMPULAN
1. Dari hasil percobaan yang telah dilakukan diperoleh grafik karakteristik yang meningkat pada percobaan elektroda bola dengan plat, semakin tinggi jauh jarak (s) antara kedua elektroda, maka tegangan tembus yang dihasilkan juga akan semakin tinggi atau besar, besarnya tegangan tembus yang dihasilkan dikarenakan semakin jauh jarak antara elektroda maka dibutuhkan medan listrik yang besar untuk mendorong electron agar terlepas dari ikatannya sehingga terjadilah tegangan tembus (break down). 2. Sedangkan dari hasil percobaan yang kedua yaitu percobaan elektroda plat dengan bola-bola, diperoleh data yang hampir serupa dengan elektroda sebelumnya, dimana semakin tinggi atau jauh jarak elektroda maka tegangan tembus yang dihasilkan juga akan semakin tinggi atau besar, karena semakin jauh jarak antara elektroda, maka medan listrik semakin besar untuk menghasilkan tegangan tembus. 3. Sedangkan dari hasil percobaan yang ketiga diperoleh sama seperti percobaan sebelumnya, jadi ketiga percobaan menunjukkan nilai yang linear dan berbanding lurus.
Homogenitas Medan Listrik
14
