bab i pendahuluan

1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Petir adalah suatu fenomena alam yang memiliki kekuatan sangat besar
sehingga mengganggu sistem jaringan listrik. Fenomena ini tidak dapat dihindari
karena dapat terjadi sewaktu-waktu dan tidak dapat diprediksi kapan datangnya.
Sambaran petir yang terjadi pada jaringan tegangan tinggi dapat menyebabkan
tegangan lebih dan kerusakan jaringan, sedangkan pada saluran tegangan rendah
dapat merusak alat-alat elektronik yang terdapat di dalam bangunan. Untuk
mengamankan sistem tenaga listrik dari bahaya surja petir maka diperlukan alat
untuk memproteksi sistem tersebut.
Arester adalah salah satu komponen penting dalam proteksi sistem tenaga
listrik. Terdapat berbagai macam arester dengan segala macam ukuran dan
kapasitasnya, karena arester dibuat dan didesain tergantung pada kebutuhannya.
Beberapa tempat membutuhkan arester dengan kapasitas besar, sebagian lagi
cukup menggunakan arester kecil. Arester yang akan dipakai harus diuji
kelayakannya dengan menggunakan tegangan impuls buatan. Karena arester
mempunyai tegangan potong yang berbeda-beda, maka dibutuhkan juga nilai
tegangan impuls yang bervariasi. Tegangan impuls tersebut harus disesuaikan
agar arester yang akan digunakan dapat dipastikan bekerja dengan baik dalam
ranah tegangan yang diinginkan.
Namun membuat alat untuk membangkitkan tegangan impuls itu sendiri
tidak mudah. Alat pembangkit tegangan impuls memiliki nilai tegangan tertentu
2
yang dapat dibangkitkan. Dengan demikian nilai tegangan impuls yang dapat
dibangkitkan sangat terbatas. Masalah kemudian muncul apabila tegangan yang
dibutuhkan untuk menguji arester lebih besar atau lebih kecil daripada tegangan
yang dapat dibangkitkan oleh pembangkit tegangan yang tersedia.
Untuk pembahasan kali ini, apabila kita membutuhkan tegangan impuls
yang kecil, maka kita dapat menggunakan resistor pembagi tegangan. Dengan
menggunakan hukum Ohm, kita dapat membuat resistor untuk memperkecil nilai
tegangan impuls sesuai dengan kebutuhan. Caranya adalah dengan memberikan
rangkaian resistor seri pada hasil keluaran tegangan yang telah dibangkitkan.
Dengan begitu, tegangan impuls yang bernilai lebih kecil dapat diambil dari salah
satu resistor yang digunakan.
Namun terdapat masalah baru ketika tegangan impuls tersebut diperkecil
menggunakan pembagi tegangan. Apabila diperhatikan menggunakan osiloskop
maka terlihat bahwa tegangan tersebut tidak menghasilkan bentuk gelombang
impuls yang baik. Gelombang impuls yang tampak pada osiloskop memiliki
harmonik sehingga terdapat riak pada gelombang, menyebabkan gelombang yang
tercipta tidak sesuai dengan standar gelombang impuls yang telah ditetapkan,
sehingga tidak dapat digunakan untuk pengujian arester. Ketika osilasi terjadi
karena resonansi di pembagi tegangan, osilasi tersebut direproduksi pada keluaran
dari pembagi tegangan dengan peningkatan amplitudo. Pembagi tegangan yang
seperti ini tidak cocok digunakan untuk pengukuran tegangan uji berosilasi.
Osilasi pada puncak tegangan impuls memerlukan proses evaluasi khusus untuk
3
menentukan nilai tegangan pengujian yang digunakan untuk pengujian suatu
benda.
1.2 Rumusan Masalah
Pada penelitian ini dibuat beberapa resistor yang terdiri dari beberapa
bentuk. Resistor tegangan tinggi yang sudah ada memiliki penampang berbentuk
pipih, dengan kawat resistor nikel cadmium dililit di dalamnya. Resistor yang
dibuat memiliki penampang berbentuk silinder, pipih, dan balok, dengan kawat
resistor berbahan sama dililit dengan cara yang sama dengan yang sudah tersedia.
Resistor tersebut memiliki ukuran yang berbeda-beda dan akan diuji pada
tegangan pemuatan yang berbeda-beda. Ini dilakukan karena kita belum
mengetahui apa pengaruhnya bentuk penampang terhadapa kualitas tegangan
impuls yang diberikan.
Percobaan ini dilakukan di dalam Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi
Departemen Teknik Elektro dan Teknologi Informasi Universitas Gajah Mada. Di
dalam laboratorium tersebut telah tersedia pembangkit tegangan impuls yang
dapat membangkitkan tegangan impuls hingga mencapai 80.000 Volt. Pada
rangkaian pembangkit tersebut terdapat empat buah resistor pipih yang memang
disediakan untuk membagi tegangan hingga mencapai seperempatnya. Nilai
resistor tersebut masing-masing adalah 200 ohm. Untuk memperkecil nilai
tegangan tersebut menjadi berkisar antara 1 – 10 kV maka dibutuhkan sebuah
resistor yang bernilai jauh lebih kecil dari 200 ohm dipasang seri bersama dengan
empat resistor yang tersedia.
4
1.3 Batasan Masalah
Berdasarkan perumusan masalah di atas, maka dibuat batasan-batasan masalah
yang akan mengklarifikasikan hal-hal yang akan dibahas agar pembahasan pada
skripsi ini tidak keluat dari judul yang telah ditetapkan. Batasan-batasan masalah
adalah sebagai berikut:
1. Pengujian ini dilakukan dengan membangkitkan tegangan impuls yang
hasil keluarannya dilewatkan kepada empat resistor standar serta satu
resistor khusus, kelima resistor tersebut dipasang seri.
2. Resistor khusus ini adalah resistor buatan sendiri dengan nilai hambatan
kecil. Resistor ini dibuat dengan bentuk berbeda-beda dan diuji bergantian.
Nilai hambatan dari resistor khusus ini dibuat sedemikian rupa sehingga
setara 18 ohm.
3. Bahan dasar dari penampang resistor adalah akrilik, sementara resistornya
sendiri berbentuk kawat dengan bahan dasar nikel cadmium. Semua
resistor khusus memiliki bahan dasar yang sama untuk mengurangi jumlah
variabel yang mungkin terjadi karena perbedaan bahan dasar.
4. Jumlah lilitan pada tiap resistor berbeda-beda karena perbedaan dimensi
pada penampang resistor itu sendiri.
5. Tidak dilakukan pengambilan data dalam bentuk simulasi.
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut:
5
1. Mengetahui pengaruh bentuk penampang resistor terhadap bentuk gelombang
impuls serta pengaruh terhadap nilai tegangan keluarannya.
2. Mengetahui penyebab terjadinya riak gelombang pada hasil keluaran
gelombang impuls untuk dan hubungannya terhadap induktans pada resistor.
3. Merancang bentuk resistor yang paling baik untuk menghindari adanya riak
pada gelombang impuls.
1.5 Metodologi Penelitian
Metode yang digunakan dalam penulisan skripsi ini adalah sebagai berikut.
1.
Studi pustaka dengan menggunakan literatur buku, jurnal, internet, dan
berbagai skripsi terdahulu yang berkaitan dengan resistor, induktans, impuls
dan belitan resistor.
2.
Pembuatan resistor dengan berbagai macam bentuk dan ukuran untuk
pengujian.
3.
Pengumpulan data hasil pengujian.
4.
Melakukan analisis hasil pengujian.
1.6 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut.
BAB I : Pendahuluan
Bab ini menjelaskan secara ringkas latar belakang masalah, perumusan masalah,
batasan masalah, maksud dan tujuan penelitian, metodologi penelitian, serta
sistematika penulisan.
6
BAB II: Dasar Teori
Bab ini menjelaskan mengenai konsep tegangan impuls, asas pembagi tegangan,
konsep induktans serta konsep belitan Ayrton-Perry.
BAB III: Metodologi
Bab ini berisi penjelasan tentang rancangan untuk pembuatan resistor khusus serta
penjelasan sungkat mengenai tahap-tahap pengujian serta pengambilan data.
BAB IV : Hasil Pengujian dan Pembahasan
Bab ini memberikan penjelasan atas setiap proses pengujian yang dilalui dan
analisis hasil simulasi yang dilakukan.
BAB V : Kesimpulan dan Saran
Bagian ini memberikan kesimpulan dan saran atas hasil yang diperoleh.