Efek Kulit ( Ski n
) Ef fect fect
Skin Effect adalah gejala ketidaksama-rataan arus yang mengalir dalam suatu pengantar yang dialiri arus bolak-balik. Hal ini disebabkan karena adanya frekuensi pada arus yang mengalir tersebut. 2
11
Gambar 2. Kerapatan arus pada suatu penghantar dialiri arus AC
Arus bolak-balik (AC) yang mengalir pada penghantar, akan menimbulkan fluksi (ф). Fluksi ini akan menimbulkan induktansi diri ( self inductance) inductance) dan akan membangkitkan tegangan : L
d di
dan
d dt
Didapat : ф1< ф2 dan L1>L2, dari sini didapat hubungan; i akan sebanding dengan ф sehingga : i1
ф1< ф2.
Menurut Maxwell dan Rayleight, perbandingan antara tahanan skin tahanan skin effect ( ( R s) terhadap tahanan arus searah ( R) R) adalah : R s R
1
2 1 m
2
4 12
2 1 m
2
4 180
Sedangkan perbandingan antara reaktansi skin effect (As) terhadap reaktansi arus searah (A) adalah : A s A
1
2 1 m
2
2 12 m
2
24 4 4320 4 1
dimana
: m 8
R f l 10 9 R
f = frekuensi (Hz) l = panjang saluran (m)
2
Di dalam pemakaian praktisnya rumus-rumus di atas menjadi : m 0,3 f A
Sedangkan rumus R s secara empiris adalah :
R s
m 2 1/ 2 1 1 48 R , untuk m = 0 s/d 3 2
m
0,26 , untuk m diatas 3 2 2
R s R
Cara mengatasi Skin Effect :
Frekuensi kerja diturunkan
Diameter penghantar diperkecil atau menggunakan penghantar serabut
Corona
Gejala corona, yang dapat mengakibatkan gangguan pada komunikasi radio (radio interference) dan daya hilang ( power losses) corona.
Masalah isolasi pada kawat penghantar.
Masalah isolasi pada peralatan listrik.
Masalah keamanan terhadap manusia, hewan atau barang.
1. Proses terjadinya corona
Bila ada 2 kawat penghantar yang sejajar (berpenampang kecil bila dibandingkan dengan jarak antara kedua kawat tersebut) diberi tegangan listrik bolak-balik, maka corona dapat terjadi dan bila tegangan listrik tersebut dinaikkan secara bertahap, maka corona pun akan naik secara bertahap. a. Secara visual Pertama-tama kawat kelihatan bercahaya, mengeluarkan suara yang mendesis (hissing ) dan berbau ozon (O3). Warna cahaya tersebut makin lama makin jelas kelihatan, cahaya semakin bertambah terang apabila tegangan listriknya dinaikkan terus dan akhirnya akan terjadi busur api. Corona 3
mengeluarkan panas dengan terjadinya power losses dan hal ini dapat diukur dengan Watt-meter. Bila udara disekitar konduktor tersebut dalam keadaan lembab, maka corona ini dapat menghasilkan asam nitrogin ( Nitrous Acid ), hal ini akan mempengaruhi power losses, atau dengan perkataan lain kehilangan dayanya lebih besar. Apabila tegangan listriknya merupakan tegangan searah, pada kawat positip pada jaringan, akan kelihatan dalam bentuk cahaya yang uniform (seragam) pada seluruh kawat, sedangkan untuk kawat nolnya ( ground ), corona hanya terjadi pada tempat-tempat tertentu saja (Spooty). b. Secara fisis Corona terjadi karena adanya ionisasi dalam udara disekitar konduktor, selain itu molekul udara disekitar penghantar/konduktor tersebut kehilangan elektron. Dengan lepasnya elektron dan ionisasi ini dan disertai adanya medan listrik, maka elektron -elektron bebas tersebut akan mengalami gaya, sehingga gerakannya dipercepat. Akibatnya elektron ini akan mengalami tabrakan dengan molekul lain sehingga akan menimbulkan ion-ion dan elektron elektron baru. Proses ini berjalan terus-menerus, sehingga jumlah ion dan elektron bebas menjadi berlipat ganda (bila gradien potensialnya cukup besar). Ionisasi udara dapat mengakibatkan redistribusi tegangan dan bila redistribusi ini besarnya sedemikian rupa sehingga gradien udara (tegangan listrik) diantara dua kawat lebih besar daripada gradien udara normal, maka akan terjadi loncatan bunga api. Bila hanya sebagian saja dari udara antara dua kawat yang terionisasikan, maka corona merupakan sampul yang mengelilingi kawat tersebut. Gradien tegangan listrik seragam yang dapat menimbulkan ionisasi kumulatif di udara normal (25oC, 760 mmHg) adalah 30 kV/cm.
4
2. Kerugian daya corona
Kerugian daya corona menurut PEEK dinyatakan sebagai berikut: Pk
244
r
f 25V V Vd 2105 kWatt/km D
dimana:
0,392b 273 T
f
= frekuensi (Hz)
r
= jari-jari kawat (cm)
D = jarak antar kawat (cm) V = tegangan fasa (kV rms) Vd = tegangan distribusi kritis (kV rms)
5
Rumus di atas berlaku untuk satu konduktor saja. Penerapan secara praktisnya, umumnya digunakan rumus sebagai berikut: Vd 21,1.m0 .r . ln
D r
dimana : mo = factor tak tentu (irregular factor ) = 1,00 untuk konduktor yang permukaannya halus = 0,93-0,98 untuk penghantar kasar = 0,83-0,87 untuk kawat berlilit 7 = 0,80-0,85 untuk kawat berlilit 15, 37 dan 61 Untuk mengurangi masalah corona, maka perlu diperhitungkan masalah:
Jari-jari konduktor
Perbandingan antara jarak konduktor dengan jari-jari konduktor
Faktor permukaan
6
