Konversi Daya
Ada empat tipe konversi
daya, atau dengan kata lain ada empat jenis pemanfatan energi listrik yang
berbeda-beda, lihat gambar 1. Pertama dari listrik PLN 220 VAC melalui
penyearah yang mengubah listrik AC menjadi listrik DC yang dibebani motor DC.
Kedua mobil dengan sumber akumulator 12 V dengan inverter yang mengubah listrik
DC menjadi listrik AC dengan tegangan AC 220 V dan dibebani PC. Ketiga dari
sumber PLN 220 V dengan AC konverter diubah tegangannya menjadi 180 V untuk
menyalakan lampu. Keempat dari sumber Akumulator truk 24 V dengan DC konverter
diubah tegangannya menjadi 12 V untuk pesawat CB Transmitter.
Gambar 1. Pemanfaatan energi listrik.
Pada gambar 1 dijelaskan ada empat konverter daya yang terbagi dalam empat
kuadran.
1. Kuadrant 1 disebut penyearah fungsinya
menyearahkan listrik arus bolak-balik menjadi listrik arus searah. Energi
mengalir dari sistem listrik AC satu arah ke sistem DC.
Contoh: Listrik AC 220 V/50 Hz diturunkan melewati trafo menjadi 12VAC dan
kemudian disearahkan oleh Diode menjadi tegangan DC 12V.
2. Kuadran 2 disebut DC chopper atau dikenal
juga dengan istilah DC-DC konverter. Listrik arus searah diubah
menjadi arus searah juga namun dengan besaran yang berbeda.
Contoh: Listrik DC 15V dengan komponen elektronika diubah menjadi listrik DC
5V.
3. Kuadran 3 disebut inverter yaitu mengubah
listrik arus searah menjadi listrik arus bolak-balik pada tegangan dan
frekuensi yang dapat diatur.
Contoh: Listrik DC 12 V dari akumulator dengan perangkat inverter diubah
menjadi listrik tegangan AC 220V, frekuensi 50 Hz.
4. Kuadran 4 disebut AC-AC konverter yaitu
mengubah energi listrik arus bolak balik dengan tegangan dan frekuensi tertentu
menjadi arus bolak balik dengan tegangan dan frekuensi yang lain. Ada dua jenis
konverter AC, yaitu:
• pengatur tegangan AC (tegangan berubah, frekuensi konstan)
• cycloconverter (tegangan dan frekuensi dapat diatur).
Contoh: tegangan AC 220 V dan frekuensi 50 Hz menjadi tegangan AC 110 V dan
frekuensi yang baru 100 Hz.
1. Arus Listrik
adalah mengalirnya elektron secara terus menerus dan berkesinambungan pada
konduktor akibat perbedaan jumlah elektron pada beberapa lokasi yang jumlah
elektronnya tidak sama. satuan arus listrik adalah Ampere.
Arus listrik bergerak dari terminal positif (+) ke terminal negatif (-),
sedangkan aliran listrik dalam kawat logam terdiri dari aliran elektron yang
bergerak dari terminal negatif (-) ke terminal positif(+), arah arus listrik
dianggap berlawanan dengan arah gerakan elektron.
Gambar 1. Arah arus listrik dan arah gerakan elektron.
“1 ampere arus adalah mengalirnya elektron sebanyak 624x10^16 (6,24151 ×
10^18) atau sama dengan 1 Coulumb per detik melewati suatu penampang konduktor”
Formula arus listrik adalah:
I = Q/t (ampere)
Dimana:
I = besarnya arus listrik yang mengalir, ampere
Q = Besarnya muatan listrik, coulomb
t = waktu, detik
2. Kuat Arus Listrik
Adalah arus yang tergantung pada banyak sedikitnya elektron bebas yang pindah
melewati suatu penampang kawat dalam satuan waktu.
Definisi : “Ampere adalah satuan kuat arus listrik yang dapat memisahkan 1,118
milligram perak dari nitrat perak murni dalam satu detik”.
Rumus – rumus untuk menghitung banyaknya muatan listrik, kuat arus dan waktu:
Q = I x t
I = Q/t
t = Q/I
Dimana :
Q = Banyaknya muatan listrik dalam satuan coulomb
I = Kuat Arus dalam satuan Amper.
t = waktu dalam satuan detik.
“Kuat arus listrik biasa juga disebut dengan arus listrik”
“muatan listrik memiliki muatan positip dan muatan negatif. Muatan positip
dibawa oleh proton, dan muatan negatif dibawa oleh elektro. Satuan muatan
”coulomb (C)”, muatan proton +1,6 x 10^-19C, sedangkan muatan elektron -1,6x
10^-19C. Muatan yang bertanda sama saling tolak menolak, muatan bertanda
berbeda saling tarik menarik”
3. Rapat Arus
Difinisi :
“rapat arus ialah besarnya arus listrik tiap-tiap mm² luas penampang kawat”.
Gambar 2. Kerapatan arus listrik.
Arus listrik mengalir dalam kawat penghantar secara merata menurut luas
penampangnya. Arus listrik 12 A mengalir dalam kawat berpenampang 4mm², maka
kerapatan arusnya 3A/mm² (12A/4 mm²), ketika penampang penghantar mengecil
1,5mm², maka kerapatan arusnya menjadi 8A/mm² (12A/1,5 mm²).
Kerapatan arus berpengaruh pada kenaikan temperatur. Suhu penghantar
dipertahankan sekitar 300°C, dimana kemampuan hantar arus kabel sudah
ditetapkan dalam tabel Kemampuan Hantar Arus (KHA).
Tabel 1. Kemampuan Hantar Arus (KHA)
Berdasarkan tabel KHA kabel pada tabel diatas, kabel berpenampang 4 mm², 2 inti
kabel memiliki KHA 30A, memiliki kerapatan arus 8,5A/mm². Kerapatan arus
berbanding terbalik dengan penampang penghantar, semakin besar penampang
penghantar kerapatan arusnya mengecil.
Rumus-rumus dibawah ini untuk menghitung besarnya rapat arus, kuat arus dan
penampang kawat:
J = I/A
I = J x A
A = I/J
Dimana:
J = Rapat arus [ A/mm²]
I = Kuat arus [ Amp]
A = luas penampang kawat [ mm²]
4. Tahanan dan Daya Hantar Penghantar
Penghantar dari bahan metal mudah mengalirkan arus listrik, tembaga dan
aluminium memiliki daya hantar listrik yang tinggi. Bahan terdiri dari kumpulan
atom, setiap atom terdiri proton dan elektron. Aliran arus listrik merupakan
aliran elektron. Elektron bebas yang mengalir ini mendapat hambatan saat
melewati atom sebelahnya. Akibatnya terjadi gesekan elektron denganatom dan ini
menyebabkan penghantar panas. Tahanan penghantar memiliki sifat menghambat yang
terjadi pada setiap bahan.
Tahanan didefinisikan sebagai berikut :
“1 Ω (satu Ohm) adalah tahanan satu kolom air raksa yang
panjangnya 1063 mm dengan penampang 1 mm² pada temperatur 0° C"
Daya hantar didefinisikan sebagai berikut:
“Kemampuan penghantar arus atau daya hantar arus sedangkan penyekat atau
isolasi adalah suatu bahan yang mempunyai tahanan yang besar sekali sehingga
tidak mempunyai daya hantar atau daya hantarnya kecil yang berarti sangat sulit
dialiri arus listrik”.
Rumus untuk menghitung besarnya tahanan listrik terhadap daya hantar arus:
R = 1/G
G = 1/R
Dimana :
R = Tahanan/resistansi [ Ω/ohm]
G = Daya hantar arus /konduktivitas [Y/mho]
Gambar 3. Resistansi Konduktor
Tahanan penghantar besarnya berbanding terbalik terhadap luas penampangnya dan
juga besarnya tahanan konduktor sesuai hukum Ohm.
“Bila suatu penghantar dengan panjang l , dan diameter penampang q serta
tahanan jenis ρ (rho), maka tahanan penghantar tersebut adalah” :
R = ρ x l/q
Dimana :
R = tahanan kawat [ Ω/ohm]
l = panjang kawat [meter/m] l
ρ = tahanan
jenis kawat [Ωmm²/meter]
q = penampang kawat [mm²]
faktot-faktor yang mempengaruhi nilai resistant atau tahanan, karena tahanan
suatu jenis material sangat tergantung pada :
• panjang penghantar.
• luas penampang konduktor.
• jenis konduktor .
• temperatur.
"Tahanan penghantar dipengaruhi oleh temperatur, ketika temperatur
meningkat ikatan atom makin meningkat akibatnya aliran elektron terhambat.
Dengan demikian kenaikan temperatur menyebabkan kenaikan tahanan
penghantar"
5. potensial atau Tegangan
potensial listrik adalah fenomena berpindahnya arus listrik akibat lokasi yang
berbeda potensialnya. dari hal tersebut, kita mengetahui adanya perbedaan
potensial listrik yang sering disebut “potential difference atau perbedaan
potensial”. satuan dari potential difference adalah Volt.
“Satu Volt adalah beda potensial antara dua titik saat melakukan usaha satu
joule untuk memindahkan muatan listrik satu coulomb”
Formulasi beda potensial atau tegangan adalah:
V = W/Q [volt]
Dimana:
V = beda potensial atau tegangan, dalam volt
W = usaha, dalam newton-meter atau Nm atau joule
Q = muatan listrik, dalam coulomb
RANGKAIAN LISTRIK
Pada suatu rangkaian listrik akan mengalir arus, apabila dipenuhi syarat-syarat
sebagai berikut :
1. Adanya sumber tegangan
2. Adanya alat penghubung
3. Adanya beban
Gambar 4. Rangkaian Listrik.
Pada kondisi sakelar S terbuka maka arus tidak akan mengalir melalui beban .
Apabila sakelar S ditutup maka akan mengalir arus ke beban R dan Ampere meter
akan menunjuk. Dengan kata lain syarat mengalir arus pada suatu rangkaian harus
tertutup.
1. Cara Pemasangan Alat Ukur.
Pemasangan alat ukur Volt meter dipasang paralel dengan sumber tegangan atau
beban, karena tahanan dalam dari Volt meter sangat tinggi. Sebaliknya pemasangan
alat ukur Ampere meter dipasang seri, hal inidisebabkan tahanan dalam dari
Amper meter sangat kecil.
“alat ukur tegangan adalah voltmeter dan alat ukur arus listrik adalah
amperemeter”
2. Hukum Ohm
Pada suatu rangkaian tertutup, Besarnya arus I berubah sebanding dengan
tegangan V dan berbanding terbalik dengan beban tahanan R, atau dinyatakan
dengan Rumus :
I = V/R
V = R x I
R = V/I
Dimana;
I = arus listrik, ampere
V = tegangan, volt
R = resistansi atau tahanan, ohm
• Formula untuk menghtung Daya (P), dalam satuan watt adalah:
P = I x V
P = I x I x R
P = I² x R
3. HUKUM KIRCHOFF
Pada setiap rangkaian listrik, jumlah aljabar dari arus-arus yang bertemu di
satu titik adalah nol (ΣI=0).
Gambar 5. loop arus“ KIRChOFF “
Jadi:
I1 + (-I2) + (-I3) + I4 + (-I5 ) = 0
I1 + I4 = I2 + I3 + I5
Semoga bermanfaat.,
.png){kind=link}
