BAB II rev 1

BAB II
LANDASAN TEORI
2.1.
Pendahuluan
Instalasi listrik atau instalasi tenaga listrik dapat diartikan sebagai suatu
cara penempatan dan pemasangan penyalur tenaga listrik untuk semua peralatan
yang memerlukan tenaga listrik, untuk pengoperasiannya dan bagian ini langsung
berada dalam daerah kegiatan konsumen.
Suatu instalasi tenaga listrik terdiri dari beberapa bagian :
• Penyediaan tenaga listrik
• Sistem pembagian
• Saluran tenaga listrik
• Pengamanan
• Pentanahan
Dalam penempatan dan pemasangan suatu instalasi listrik terikat pada
peraturan, khususnya di Republik Indonesia peraturan mengenai instalasi tertulis
dalam Peraturan Umum Instalasi Listrik 2000 (PUIL 2000). Yang mana tujuan
dari peraturan ini adalah:
1. Pengamanan terhadap manusia dan barang.
2. Penyediaan daya listrik yang aman dan efisien.
Dalam perencanaan instalasi listrik sesuai dengan standar, diperlukan
gambar instalasi listrik sebuah bangunan atau area. Yang perlu diperhatikan
mengenai lambang-lambang yang dipakai, yang mana harus sesuai dengan PUIL
2000.
6
Dalam perencanaan penggambaran instalasi listrik memerlukan gambargambar sebagai berikut:
1. Gambar situasi, yang menunjukan dengan jelas letak gedung atau
bangunan tempat instalasi tersebut akan dipasang dan rancangan
penyambungannya dengan sumber tenaga listrik.
2. Gambar instalasi, yang meliputi:
•
Rancangan
tata letak
yang menunjukan
dengan
jelas
letak
perlengkapan listrik beserta sarana kendalinya (pelayanannya), seperti
titik lampu, kotak kontak, sakelar, motor listrik, PHB (Panel Hubung
Bagi) dan lain-lainnya.
•
Rancangan
hubungan
perlengkapan
listrik
dengangawai
pengendalinya seperti hubungan lampu dengan sakelarnya, motor
dengan pengasutnya (cara startnya), dan dengan gawai pengatur
kecepatannya, yang merupakan bagian dari sirkit akhir atau cabang
sirkit akhir.
•
Gambar hubungan antara bagian sirkit akhir tersebut dan PHB (Panel
Hubung Bagi) yang bersangkutan, ataupun pemberian tanda dan
keterangan yang jelas mengenai hubungan tersebut.
•
Tanda ataupun keterangan yang jelas mengenai setiap perlengkaan
listrik.
3. Diagram instalasi garis tunggal, meliputi:
•
Diagram PHB (Panel Hubung Bagi) lengkap dengan keterangan
mengenai ukuran dan besaran pengenal komponennya.
7
•
Keterangan mengenai jenis dan besar beban yang terpasang dan
pembagiannya.
•
Sistem pembumian.
•
Ukuran dan jenis penghatar yang dipakai.
4. Gambar rinci yang meliputi:
•
Perkiraan ukuran fisik PHB (Panel Hubung Bagi).
•
Cara pemasangan perlengkapan listrik.
•
Cara pemasangan kabel.
•
Cara kerja instalasi kendali.
5. Perhitungan teknis bila dianggap perlu, meliputi antara lain:
•
Susut tegangan.
•
Perbaikan factor daya.
•
Beban terpasang dan kebutuhan maksimum.
•
Arus hubung pendek dan daya hubung pendek.
•
Tingkat penerangan.
6. Tabel bahan instalasi, yang meliputi:
•
Jumlah dan jenis kabel, penghantar dan perlengkapan.
•
Jumlah dan jenis perlengkapan bantu.
•
Jumlah dan jenis PHB (Panel Hubung Bagi).
•
Jumlah dan jenis luminer lampu.
7. Uraian teknis, yang meliputi:
•
Ketentuan mengenai sistem proteksi.
•
Ketentuan teknis perlengkapan listrik yang dipasang dan cara
pemasangannya.
8
•
Cara pengujian.
•
Jadwal waktu pelaksanaan.
8. Perkiraan biaya.
2.2.
Komponen-Komponen Instalasi Listrik
2.2.1. Panel Listrik
Panel atau kombinasi panel-panel adalah bentuk dari perlengkapan hubung
bagi pada tempat pelayanannya, terbuat dari bahan konduktif atau tidak konduktif
yang dipasang pada suatu rangka yang dilengkapi dengan perlengkapan listrik
seperti saklar, kabe dan rel. Perlengkapan hubung bagi yang dibatasi dan dibagibagi dengan baik menjadi petak-petak yang tersusun mendatar atau tegak
dianggap sebagai salah satu panel hubung bagi (PHB)
Terdapat tiga tingkatan (level) pada panel dalam mendistribusikan tenaga
listrik, main distribution level, sub distribution level dan load level.
Untuk menempatkan panel pada lokasinya dan persyaratan lainnya perlu
memperhatikan aturan-aturan yang terdapat didalam PUIL 2000.
1. Main Distribution Panel (MDP)
MDP menghubungkan langsung antara sumber tenagan listrik dengan Sub
Distribution Panel (SDP).
Digunakan terutama sekali untuk:
•
Safety disconnection
•
Coupling busbar sections
•
Proteksi Busbar
•
Selectivity upstream protection equipment
Dilengkapi terutama sekali dengan:
9
•
Pemutus Sirkit dan pemutus sirkit tidak otomatis
•
Tie pemutus sirkit
•
Fuse
2. Sub distribution Panel (SDP)
Diunakan untuk:
•
Safety disconnection
•
Switching beban listrik, system lampu dan motor
•
Proteksi kabel, jaringan listrik dan beban
•
Proteksi cadangan dan selectivity vis-a-vis upstream dan downstream
protection equipment
•
Proteksi terhadap tegangan lebih
•
Kontrol, metering dan pengukuran
Dilengkapi dengan:
•
Moulded Case Circuit Breaker (MCCB)
•
Miniature Circuit Breaker (MCB)
•
Sekering
•
Peralatan tambahan untuk kontrol, metering dan pengukuran.
3. Panel Distribusi Beban
Panel ini hampir sama dengan SDP, yang membedakan adalah kapsitas
yang lebih kecil dari SDP.
Digunakan untuk:
•
Proteksi manusia dan barang
•
Proteksi beban listrik
•
Proteksi kabel dan jaringan listrik
10
•
Proteksi tegangan lebih
•
Safety disconnection
•
Monitoring dan signaling
•
Kontrol
•
Metering dan pengukuran
Dilengkapi dengan:
•
Pemutus sirkit
•
Switch-disconnector dan sekering switch-disconnector
•
Gawai proteksi arus sisa
•
Miniature Circuit Breaker (MCB)
•
Sistem sekering
•
Earth-leakage monitor
•
Time switches
•
Peralatan mekanik, electromekanik dan elektronik pendukung lainnya.
2.2.2. Sakelar Sirkit Listrik
Yang dimaksudkan dengan sakelar sirkit listrik disini adalah penghubung
sirkit listrik ada yang mempunyai fungsi sebagai pengaman seperti CB, fuse atau
sebagai sakelar penghubung dan pemutus biasa.
Fungsi sakelar sirkit listrik antara lain:
1.
Proteksi, melindungi sirkit dari :
•
Gangguan beban lebih (overload)
•
Gangguan hubung pendek (short circuit), yang akan berdampak
buruk pada umur teknis kabel beban listrik.
11
•
Mengisolir gangguan dari sirkit, untuk mencegah akibat-akibat
yang membahayakan manusia dan perlengkapan listrik.
2.
Isolasi, memisahkan sirkit atau gawai listrik dari instalasi listriknya
untuk menjamin keamanan operasi.
3.
Kontrol, agar pengguna dapat melakukan aksi-aksi operasi pada saat :
•
Kondisi normal (saat beban normal, tanpa arus lebih), untuk
menghidupmatikan sebagian atau seluruh instalasi, berfungsi
fungsional.
•
Pada saat-saat genting (walaupun tanpa beban), untuk mematikan
segera sebagian atau seluruh instalasi, disebut sebagai penghentian
darurat (emergency stop).
2.2.3. Fuse (sekering)
Fuse (sekering)
adalah pengaman lebur yang fungsinya untuk
mengamankan peralatan atau instalasi listrik dari gangguan hubung singkat.
Dalam pemasangannya , sekering dihubungkan seri pada masing-masing hantaran
fasa yang tidak diketanahkan (R,S,T). Pengaman lebur atau fuse terbuat dari
kawat perak, tembaga atau kombinasinya, berbentuk kawat atau pita dan
ditempatkan dalam tabung (casing) tertutup berbahan keramik atau gelas. Simbol
dari sekering adalah sebagai berikut:
12
Gambar 2.1 Simbol Fuse (sekering)
Fuse (Sekering) pada dasarnya dikelompokan berbagai jenis sekering atas
dasar kriteria teknis tertentu. Jenis-jenis sekering tegangan rendah dapat
dikelompokan sebagai berikut:
Berdasarkan waktu kerjanya sekering dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu:
•
Sekering dengan aksi cepat, dengan simbol F
•
Sekering dengan aksi lambat, dengan simbol T
Berdasarkan pada bentuk fisiknya, sekering terdiri atas:
1. Tipe ulir
Sekering jenis ini merupakan sekerinng dengan kapasitas pemutusan
rendah yang terdiri ats dua model yaitu:
•
Tipe D (Diazed)
Fuse tipe ini memiliki bentuk fisik seperti galon air mineral
berdimensi kecil yang terbuat dari bahan keramik. Bagian bagian
dasar dan atas fuse terbuat dari bahan logam yang berfungsi sebagai
penyalur arus. Dalam pengguanaannya fuse diazed selalu dilengkapi
komponen lainnya seperti rumah sekering (fuse holder), adaptor dan
tutupnya (fuse cap).
13
•
Type DO (Neozed)
Konstruksi fuse jenis neozed ini hampir sama dengan jenis diazed
dengan bentuk yang menyerupai botol susu berukuran mini. Dawai
tersebut dapat mengamankan gangguan arus hubung singkat dan
beban lebih pada kabel atau jaringan.
Tabel 2.1 klasifikasi pengaman lebur tipe ulir
Ukuran
Fuse
Diazed
D II
D III
D IV
Arus
Kerja
(A)
Tanda
Warna
2
4
6
10
16
20
25
Merah
Coklat
Hijau
Merah
Abu-abu
Biru
Kuning
35
50
63
Hitam
Putih
Tembaga
80
100
Perak
Emas
Ukuran Fuse
Neozed
D 01
D 02
D 03
2. Tipe Tabung
Sekering tabung merupakan pengaman lebur dengan kapasitas pemutusan
yang bervariatif mulai kapasitas pemutusan yang rendah hingga tinggi dan dapat
dijumpai dalam rating tegangan ekstra rendah, menengah ataupun tegangan tinggi.
3. Rating Standar Fuse
Rating/nilai standar dari suatu sekering yang secara umum perlu diketahui
dalam penggunaannya pada umumnya ditentukan melalui dua parameter teknis
yang meliputi rating arus dan tegangan kerja. Disamping pemahaman akan jenis,
bentuk, fungsi dan karakteristiknya, pemilihan sekering yang akan digunakan
14
sangat dipengaruhi oleh dua parameter tersebut diatas. Mengingat model, tipe dan
rating fuse yang tersedia dipasaran sangat variatif, catatan tentang data standar
sekering berikut ini dapat dijadikan pedoman dalam pemilihan dan penggunaan
sekering.
Tabel 2.2 Rating standar fuse
Fungsi
Pemakaian
Semi conductor
Protection
fuselinks
Hose Service
Fuselinks
Industrial
Fuselinks
Tipe
sekering
Tabung
Rating
tegangan
240 V, 660 V
Rating
arus
2 s/d 900
A
BS
IEC
Diazed
Neozed
HRC
Tabung
HRC
240 V, 660 V
2 s/d 630
A
BS
IEC
660 V dan
1000V
2 s/d 1250
A
BS
IEC
CSA
660 V dan
1000V
6 s/d 630
A
LV Feeder Pillar
Fuselinks
Tabung
HRC
HV Current
Limiting
Fuselinks
Tabun g
1,1 s/d 72,5
KV
2 s/d 450
A
Tabung
3,3 s/d 72,5
KV
1 s/d
100A
HV expulsion
Fuselinks
Pemenuhan
Standar
BS
IEC
BS
Sedangkan rating standar arus sekering yang dapat dijumpai dipasaran
adalah
15
•
Low Voltage (240 V, 660V, 1000V)
2A, 4A, 6A, 10A, 16A, 20A, 25A, 32A, 40A, 50A, 63A, 80A,100A,
125A.
•
Medium Voltage ( 3,6kV, 7,2kV, 12kV, 15,5kV, 17,5kV, 20kV,
24kV)
3,15A, 4A, 5A, 6,3A, 8A, 10A, 16A, 20A, 25A, 31,5A, 35,5A, 40A,
50A, 63A, 80A, 90A, 100A, 125A,125A, 160A, 200A, 250A.
•
High Voltage ( 36kV, 72,5kV, dst )
3,15A, 4A, 5A, 6,3A, 8A, 10A, 16A, 20A, 25A, 31,5A, 35,5A, 40A,
50A, 63A, 80A, 90A, dst.
2.2.4
Circuit Breaker (CB)
Circuit Breaker (CB) adalah suatu peralatan listrik yang dapat
menghubungkan atau memutuskan rangkaian dalam keadaan normal dan tidak
normal yang dilengkapi dengan alat pemadam busur api.
Dalam keadaan tidak normal (gangguan) CB adalah sakelar otomatis yang
dapat memisahkan arus gangguan untuk mengaktifkan atau mengoperasikan CB
dalam keadaan tidak normal iini umumnya digunakan suatu rangkaian trip yang
mendapat sinyal dari suatu rangkaian relay pengaman. Busur api yang terjadi pada
waktu pemisahan kontak akan dipadamkan oleh suatu media peredam busur api
yang melengkapi CB tersebut.
16
Gambar 2.2. komponen CB
Gambar 2.3. Konstruksi Circuit Breaker
17
Gambar 2.4. Sistem kerja Circuit breaker (A = saat keadaan normal, B = saat
kontak terbuka)
2.2.4.1 Jenis Circuit Breaker (CB)
Jenis Circuit breaker pada umumnya dibedakan dari cara dan bahan yang
dipakai untuk memadamkan busur api yang terjadi diantara kontak-kontak Circuit
Breaker tersebut saat mulai membuka bila terjadi gangguan. Jenis Circuit Breaker
dapat di bedakan menjadi beberapa macam yaitu:
1. Mini Circuit Breaker
Mini Circuit Breaker (MCB) merupakan alat pengamanan terhadap
gangguan arus beban lebih dan arus hubung singkat. Berdasarkan konstruksinya
MCB dilengkapi dengan komponen dwi logam yang digunakan untuk
pengamanan arus beban lebih dan komponen elektromagnetik untuk pengamanan
terhadap gangguan arus hubung singkat.
18
Komponen thermis pada prinsipnya bekerja berdasarkan pemuaian dua
jenis logam yang koefisien muai jenisnya berbeda. Kedua jenis logam tersebut di
las jadi satu keping (bimetal) dan dilalui oleh arus beban , jika arus yang melalui
bimetal tersebut melebihi nilai nominal yang diperkenankan maka bimetal
tersebut akan melengkung
dan menggerakan mekanisme penjatuh guna
memutuskan aliran listrik.
Komponen magnetik pada prinsipnya bekerja dengan memanfaatkan arus
hubung singkat yang cukup besar untuk membangkitkan induksi elektromagnetis
guna mengaktifkan mekanisme penjatuh sehingga komponen sakelar mekanisnya
akan memutuskan rangkaian. Semakin arus hubung singkat yang terjadi akan
semakin cepat reaksi MCB dalam memutusakan rangkaian. Busur api yang terjadi
akan terdorong masuk kedalam ruangan yang berisi ruangan plat-plat pemisah,
sehingga busur api padam dengan cepat. MCB dari segi pemakaiannya terdapat
dua jenis yaitu MCB 1fasa dan MCB 3 fasa.
Ditinjau dari cepat-lambatnya reaksi operasi MCB terhadap gangguan
yang muncul , MCB dapat dibedakan kedalam dua kategori yaitu tipe cepat dan
tipe lambat
2. Moulded Case Circuit Breaker (MCCB)
MCCB merupakan salah satu jenis alat pengaman jaringan instalasi
tegangan rendah yang prinsip kerja serta fungsinya mirip dengan MCB. Hal yang
membedakan diantara keduanya adalah bahwa MCCB memiliki kapasitas yang
relatif lebih besar dibanding MCB. Dalam rating tertentu MCCB memiliki
kelebihan lain yaitu rating arus kerjanya dapat diset atau di rubah sesuai dengan
kebutuhan. Spesifikasi MCCB umumnya dinyatakan dengan 3 parameter operasi
19
yang meliputi tegangan kerja (Ue), arus kerja (Ie), dan kapasitas arus pemutus
(Icn). Spesifikasi standar dari MCCB dapat digambarkan sbb:
•
Ue = 250 V dan 660 V
•
Ie = 40 A – 2500 A
•
Icn
= 12 kA-200kA
Gambar 2.5. Konstruksi MCCB
3. Air Circuit Breaker (ACB)
Air Circuit Breaker (ACB) merupakan jenis Circuit Breaker ( CB) dengan
sarana pemadaman busur api berupa udara . udara pada tekanan ruang atmosfer
digunakan sebagai peredam bunga api yang timbul saat terjadi proses switching
mupun gangguan.
Pengoperasian bagian mekanik Air Circuit Breaker dapat dilakukan
dengan bantua selenoid, motor maupun pneumatic. Air Circuit Breaker memiliki
dua buah kontak yang berupa:
•
Main contact (kontak utama)
•
Auxiliary contact (kontak bantu)
Perlengkapan lain yang sering dintegrasikan dalam Air Circuit Breaker adalah:
•
Over Current Relay (OCR)
20
•
Under Voltage Relay
Air Circuit Breaker dapat digunakan pada tegangan rendah dan tegangan
menengah. Rating standar ACB yang dapat dijumpai dipasaran adalah sbb:
•
LV-ACB:
Ue = 250V dan 660V
Ie = 800A-6300A
Icn = 45kA-170kA
•
LV-ACB:
Ue = 7,2kV dan 24kV
Ie = 800A-7000A
Icn = 12,5kA-72kA
4. Circuit Breaker Tanpa Pembatas Arus
Alat-alat ini memadamkan bunga-bunga api listrik dari arus bolak-balik
yang berpindah pada perlintasan arus normal pada garis nol.
Kurva-kurva arus dan tegangan didapatkan bilamana menyentuh “Circuit
Breaker” pada pemadaman titik nol. Selama setengah gelombang pertama, arus
hanya sedikit dibatasi oleh resistansi-resistansi internal dari Circuit Breaker.
Pemutusan umumnya terjadi pada setengah gelombang kedua percikan bunga api.
Circuit Breaker dengan pemadaman titik nol tidak cocok sebagai
pengaman starter-starter motor. Secara tidak terbatas dan faktor panas elektrik
yang tinggi umumnya penghubung diluar batas kemampuannya untuk
menahannya.
21
5. Cirkuit Breaker Dengan Pembatas Arus
Circuit Breaker ini membatasi kemungkinan aliran arus hubung singkat Is
ke suatu aliran lewatan yang lebih kecil.
Pada Circuit Breker dengan setting yang rendah dari pengaruh arus panas
yang berlebihan, aliran hubung singkat dibatasi oleh resistansi internal sampai
pada suatu pemutus dapat menahannya secara dinamis dan secara panas. Oleh
karena itu tahan dari arus hubung singkat (secara intrisik aman) dapat juga
digunakan di tempat-tempat dengan kemungkinan aliran-aliran arus hubung
singkat yang sangat tinggi.
2.2.5. Penghantar
Penghantar adalah benda logam atau bukan logam yang bersifat
menyalurkan alur listrik. Misalnya : baja alumunium, besi, karbon. Sedangkan
fungsi penghantar adalah untuk menyalurkan energi listrik dari satu titik ke titik
yang lain. Penghantar yang digunakan untuk instalasi listrik adalah berisolasi dan
dapat berupa kawat berisolasi atau kabel.
2.2.5.1 Bahan Penghantar
Jenis kawat berisolasi maupun kabel untuk instalasi listrik yang digunakan
harus dibuat dari bahan yang memenuhi syarat, sesuai dengan tujuan
penggunaannya, serta telah diperiksa dan diuji menurut standar hantaran yang
dikeluarkan atau diakui oleh instansi yang berwenang ( PUIL 2000 pasal 7.1.1.1 ).
Penghantar yang digunakan umumnya dari bahan tembaga dan
alumunium, sedangkan isolasi dan selubungnya antara lain dibuat dari bahan
PVC, karet. Tembaga atau alumunium yang digunakan harus mempunyai
kemurnian yang tinggi yaitu 99,5 % sehingga daya hantarnya tinggi. Alumunium
22
lebih ringan dibanding tembaga, namun kekuatan tarik alumunium lebih kecil
daripada kekuatan tarik tembaga. Untuk itu, penghantar alumunium yang
ukurannya besar dan pemasangannya direntangkan memerlukan penguat baja atau
paduan alumunium pada bagian tengahnya. Beberapa sifat antara alumunium dan
tembaga dapat dilihat pada tabel 2.3
Tabel 2.3. perbandingan antara alumunium dan tembaga
Sifat
Alumunium
Tembaga
Massa jenis
2,7 g/cm3
8,96 g/cm3
Kekuatan tarik
20 – 30 kg/cm2
40 kg/cm2
Daya tahan jenis
0,0175 Ω.m/mm2
0,029 Ω.m/mm2
Daya hantar jenis
57 mm2/Ω.m
35 mm2/Ω.m
2.2.5.2 Jenis penghantar
1.
kabel instalasi, yaitu kabel yang dimaksudkan untuk instalasi tetap,
misalnya : NYA, NYM, NYAF.
2.
Kabel tanah, yaitu semua jenis hantaran berisolasi dan berselubung
yang karena sifat isolasi dan selubungnya boleh dipasang pada atau
didalam tanah, termasuk di dalam air. Misalnya : NYFGbY, NYY,
NAYY.
3.
Kabel fleksibel, yaitu kabel yang karena sifatnya penghantar, isolasi
dan selubungnya yang fleksibel dimaksudkan untuk dihubungkan
dengan peralatan yang dapat dipindah-pindahkan dan atau bergerak.
Misalnya : NYMHY, NYZ, NLYZ.
Jenis-jenis kabel yang digunakan biasanya memiliki nama yang
merupakan arti dari jenis kabel tersebut. Berikut ini beberapa pengertian dari
simbol yang biasa dituliskan dalam penulisan penghantar, antara lain:
23
N
: kabel jenis standar dengan penghantar tembaga.
NA : kabel jenis standar dengan penghantar alumunium.
Y
: isolasi atau selubung PVC.
F
: perisai kawat baja pipih.
R
: perisai kawat baja bulat.
Gb : spiral pita baja
re : penghantar padat bulat
rm : penghantar bulat kawat banyak
se : penghantar padat bentuk sektor
sm : penghantar kawat banyak bentuk sector jadi misalnya NAYFGbY 4
x 120 sm 0,6 / 1 kV.
Penghantar tembaga
Isolasi PVC
Lapisan pembungkus inti
Perisai kawat baja berlapis seng
Spiral pita baja berlapis seng
Selubung PVC
Gambar 2.6. Kabel NYRGbY / NYFGbY
24
Penghantar tembaga
Isolasi PVC
Lapisan pembungkus inti
Selubung PVC
Gambar 2.7. kabel NYY
2.2.5.3 Penentuan Luas Penampang Penghantar
Luas penampang penghantar dan jenis penghantar yang dipasang dalam
suatu instalasi ditentukan berdasarkan pertimbangan : KHA penghantar, kondisi
suhu, susut tegangan, sifat lingkungan, kekuatan mekanis, kemungkinan
perluasan.
1. KHA
Kemampuan Hantar Arus ( KHA ) suatu kabel dapat dinyatakan sebagai
kemampuan maksimum kabel untuk dilalui arus secara terus-menerus tanpa
menyebabkan kerusakan pada kabel tersebut.
Untuk menentukan kemampuan hantar arus ( KHA ) dan luas penampang
penghantar maka harus diketahui arus nominal ( In ) dari beban yang
dihubungkan, In dapat ditentukan dengan persamaan :
25
( untuk arus searah / DC ) ....................................................... (2.1)
( untuk arus bolak-balik / AC 1 fasa ) ........................... (2.2)
( untuk arus bolak-balik / AC 3 fasa ) ....................... (2.3)
........................... (2.3a)
Menurut PUIL 2000 pasal 5.3.3 maka nilai KHA didapat 125 % In, jika KHA
telah diketahui maka untuk menentukan luas penampang penghantar dengan tabel
2.4 berikut ini :
Tabel 2.4 Ukuran penampang penghantar
KHA terus menerus
Luas
Jenis Kabel
Penampang
Berinti tunggal
Berinti dua
Berinti tiga atau
empat
mm2
Di
Di
Di
Di
Di
Di
tanah
udara
tanah
udara
tanah
udara
A
A
A
A
A
A
2
3
4
5
6
7
8
1.5
40
26
31
20
26
18.5
2.5
54
35
41
27
34
25
NYY
4
70
46
54
37
44
34
NYBY
6
90
58
68
48
56
43
NYFGbY
10
122
79
92
66
75
60
NYCY
16
160
105
121
89
98
80
NYCWY
25
206
140
153
118
128
106
NYSY
35
246
174
187
145
157
131
NYCEY
50
296
212
222
176
185
159
NYSEY
70
365
269
272
224
228
202
1
26
NYHSY
95
438
331
328
271
275
244
NYKY
120
499
386
375
314
313
282
NYKBY
150
561
442
419
361
353
324
NYKFGbY
185
637
511
475
412
399
371
NYKRGY
240
743
612
550
484
464
436
300
843
707
525
590
524
481
400
986
859
605
710
600
560
500
1125
1000
-
-
-
-
Tabel KHA terus menerus untuk kabel tanah berinti tunggal, dua, tiga, dan
empat berpenghantar tembaga, berisolasi dan berselubung PVC, dipasang pada
sistem arus bolak balik tiga fasa dengan tegangan nominal 0,6 / 1 kV ( 1,2 kV )
pada suhu keliling 30° C.
2. Susut Tegangan
Dalam instalasi listrik yang menggunakan sebuah penghantar pasti
mengalami rugi tegangan, hal ini disebabkan adanya tahanan, panjang
penghantar,luas penampang dan jenis penghantar yang sangat berpengaruh
terhadap rugi tegangan. Berdasarkan PUIL 2000 pasal 4.2.3.1 menyatakan bahwa
susut tegangan antara terminal konsumen dan sembarang titik dari instalasi tidak
boleh melebihi 5 % dari tegangan pengenal pada terminal konsumen bila semua
penghantar dari instalasi dialiri arus maksimum. Untuk menghitung susut
tegangan pada tiap titik, harus ditentukan besarnya impedansi hantaran.
a. Susut Tegangan Pada Arus Bolak-Balik 1 Fasa (AC 1 Fasa)
Untuk menentukan susut tegangan pada arus bolak-balik 1 fasa (AC 1
fasa) di gunakan persamaan sebagai berikut:
•
Susut Tegangan (∆U) dalam Volt
∆U
= 2.l.I (R’L .Cosφ + X’L.Sinφ) Volt….…………………..........(2.4)
27
•
Penampang Tegangan (∆U) dalam (%)
∆U
=
=
•
2.l.I ( R' L .Cosϕ + X ' L .Sinϕ )
x100% …… …………….........(2.5)
UN
Rugi Daya (∆P) dalam Watt
∆P
•
∆U
x100%
UN
= I2.R’L.2.l (Watt)……………………………………........…(2.6)
Rugi Daya (∆P) dalam%
∆P
=
∆P
x 100%.........................................................................(2.7)
∆PN
Dimana:
∆U
= Susut tegangan
l
= Panjang konduktor
R’L
= Resistansi /km
P
= Daya aktif P=PN
b. Susut Tegangan Pada Arus Bolak-Balik 3 Fasa (AC 3 Fasa)
Untuk menentukan susut tegangan pada arus bolak-balik 1 fasa (AC 1
fasa) di gunakan persamaan sebagai berikut:
•
Susut Tegangan (∆U) dalam Volt
∆U
=
3 .l.I (R’L .Cosφ + X’L.Sinφ) Volt….……………….(2.8)
Penampang Tegangan (∆U) dalam (%)
∆U
=
=
∆U
x100%
UN
3.l.I ( R ' L .Cosϕ + X ' L .Sinϕ )
x100% ……........……...……...(2.9)
UN
Rugi Daya (∆P) dalam Watt
∆P
= 3.I2.R’L.2.l (Watt)…………………………………..........…(2.10)
28
Rugi Daya (∆P) dalam%
∆P
=
∆P
x 100%..........................................................................(2.11)
∆PN
Dimana:
∆U
= Susut tegangan
l
= Panjang konduktor
R’L
= Resistansi /km
P
= Daya aktif P=PN
2.2.6. Bare Conductor (BC)
Bare Conductor (BC) atau elektroda bumi adalah penghantar yang
ditanam dalam bumi dan membuat kontak langsung dengan bumi. Penghantar
bumi yang tidak berisolasi yang ditanam dalam bumi dianggap sebagai bagian
dari elektroda bumi.
Sebagai bahan elektroda digunakan tembaga, atau baja yang digalvanisasi
atau dilapisi tembaga sepanjang kondisi setempat tidak mengharuskan memakai
bahan lain (misalnya pada perusahaan kimia).
Resistans Pembumian.
Resistans pembumian dari elektroda bumi tergantung pada jenis
tanah dan keadaan atau nilai resistans jenis serta pada ukuran dan
susunan elektroda.
Resistans Pembunian suatu elektroda harus dapat diukur. Untuk
keperluan tersebut penghantar yang menghubungkan setiap
elektroda bumi atau susunan elektroda bumi harus dipasang
sambungan yang dapat dilepas untuk keperluan pengujian resistans
pembumian, pada tempat yang mudah dicapai, dan sedapat
29
mungkin
memanfaatkan
sambungan
yang
karena
susunan
instalasinya memang harus ada.
Sambungan penghantar bumi dengan elektroda bumi harus kuat secara
mekanis dan menjamin hubungan listrik dengan baik, misalnya dengan
menggunakan las, klem, atau baut kunci yang tidak mudah lepas. Klem pada
elektroda pipa harus menggunakan baut dengan diameter minimal 10 mm.
2.2.6.1 Jenis Elektroda Bumi
1.
Elektroda pita
Elektroda pita adalah elektroda yang dibuat dari penghantar berbentuk pita
atau berpenampang bulat, atau penghantar pilin yang pada umumnya ditanamnya
secara dangkal. Elektroda ini dapat ditanam sebagai pita lurus, radial, melingkar,
jala-jala atau kombinasi dan bentuk tersebut seperti pada gambar dibawah, yang
ditanam sejajar permukaan tanah dengan dalam antara 0,5 – 1.0 m.
0,5 - 1 m
0,5 - 1 m
0,5 - 1 m
60
Gambar 2.8. Elektroda Bumi
2.
Elektroda batang
Elektroda batang ialah elektroda dari pipa besi, baja profil, atau batang
logam lainnya yang dipancangkan kedalam tanah.
30
3.
Elektroda plat
Elektroda plat ialah elektroda dari bahan logam, utuh atau berlubang. Pada
umumnya elektroda plat ditanam secara dalam.
Bila persyaratannya dipenuhi, jaringan pipa air minum dari logam dan
selubung logam kabel yang tidak diisolasi yang langsung ditanam dalam tanah,
besi tulang beton atau konstruksi baja bawah tanah lainnya boleh dipakai sebagai
elektroda bumi.
2.2.7 Lampu
2.2.7.1 Lampu Pijar
Cahaya lampu pijar dibangkitkan dengan mengalirkan arus listrik dalam
suatu kawat halus dalam kawat ini energi listrik diubah menjadi panas dan cahaya
seperti diketahui, keduanya adalah gejala-gejala getaran elekromagnetic.
Arus kawat dalam kawat listrik adalah gerakan elektron-elektron bebas.
Karena gerakan-gerakan elektron ini terjadi benturan elektron-elektron
yang
terikat pada inti atom.
Elektron-elektron terikat bergerak dalam orbit-orbit tertentu mengelilingi
inti atom. Kalau terjadi benturan dengan sebuah elektron bebas, sebuah elektron
terikat d apat meloncat keluar orbitnya dan menempati orbit lainyang lebih besar
dengan energi yang lebih besar pula. Kalau elektron ini meloncat kembali
keorbitnya semula, kelebihan energinya akan menjadi bebas dan dipancarkan
sebagai cahaya atau panas, tergantung pada panjang gelombangnya.
Cahaya yang dipancarkan lampu pijar akan memiliki spectrum kontinu.
Kuantitas cahaya dari masing-masing warna yang dipancarkan tergantung pada
suhu kawat pijarnya. Kalau suhunya rendah, seperti pada lampu-lampu pijar
31
jaman dahulu warna kuning dan merah akan lebih menonjol tapi jika suhunya
ditingkatkan warna-warna biru dan ungu akan makin menonjol jadi warna kawat
pijarnya akan menjadi lebih putih.
Lampu-lampu pijar kebanyakan dilengkapi dengan sepotong kawat monel
yang dipasang dalam lampu, seri dengan kawat-kawat penghubungnya. Kawat
monel ini berfungsi sebagai pengaman lebur. Apabila terjadi gangguan hubungan
singkat didalam lampu , kawat monel tersebut akan lebur, sehingga pengaman
instalasinya tidak sampai rusak.
Bohlam (Gelas)
Filamen (Tungsten)
Penyokong
Fuse
Wadah Fuse
Saluran Pembuangan
Kaki Lampu
Gambar 2.9. konstruksi lampu pijar
2.2.7.2 Lampu Merkuri
Prinsip kerja lampu merkuri sama dengan prinsip kerja lampu fluoresen,
yaitu cahaya yang dihasilkan berdasarkan terjadinya loncatan elektron di dalam
tabung lampu.
Konstruksi lampu mekuri terdiri dari dua tabung yaitu, : tabung dalam (Arc Tube)
dan tabung luar atau bohlam (Bulb). Pada dasarnya konstruksi tabung dalam
adalah sama untuk semua jenis lampu merkuri, tetapi bohlam dibuat dalam
berbagai bentuk menurut kebutuhan, antara lain elips, tabular, dan reflector.
32
Penyokong
Resistor start
Elektroda bantu
Elektroda utama
tabung
Lapisan phospor
Bohlam
Gambar 2.10. konstruksi Lampu Merkuri bohlam bentuk elips
a) Lampu Merkuri Flouresen
Lampu merkuri terdisri atas dua tabung, yaitu tabung dalam dan bohlam
luar, untuk jenis merkuri flouresen dinding bagian dalam dilapisi serbuk flouresen
(phosphor). Itu sebabnya lampu ini disebut lampu merkuri flouresen, keguanaan
serbuk flouresen ini adalah untuk mengubah radiasi ultraviolet menjadi cahaya
tampak (visible light). Lampu mercuri flouresen ini tersedia dalam wattase yang
bervariasi.
Gambar 2.11. Konstruksi Lampu mercuri flouresen
2.2.7.3 Lampu Halogen
Prinsip kerja kerja lampu halogen adalah termasuk kedalam satu kelompok
lampu pijar, hal ini disebabkan prinsip kerjanya bahwa lampu halogen
menghasilkan cahaya adalah karena memijarnya filamen
33
Lampu halogen dibuat untuk mengatasi masalah ukuran fisik dan struktur
yang dihadapi lampu pijar dalam penggunaannya untuk lampu sorot “ side
projektor”, dan lampu “film projektor”. Dalam bidang-bidang ini dibutuhkan
ukuran bohlam yang sekecil-kecilnya sehingga sistem pengontrolan arah dan
pemokusan cahaya dapat dilakukan dengan lebih presisi. Hal ini berarti bahwa
kaca bohlam harus berada pada temperatur tinggi yang akan menyebabkan
bohlam lampu menghitam akibat tungsten yang berevaporasi. Kesulitan ini dapat
diatasi dengan penambahan halogen kedalam bohlam lampu, proses kerjanya
disebut siklus regeneratif Tungsten- Halogen.
Tungsten halide
Filamen
Gas Halogen
Gambar 2.12. Siklus regeneratif tungsten-halogen
Apabila lampu dihubungkan dengan sumber, maka arus akan mengalir
melalui filament, dan filament akan memijar. Saat filament memijar, tungsten
akan dievaporasikan dan akan bergerak menuju dinding bohlam. Karena
temperatur pada dinding bohlam terlalu tinggi
dievaporasikan
tidak
akan
melekat
pada
bohlam
maka tungsten yang
yang mengakibatkan
penghitaman. Tetapi tungsten ini akan bergabung dengan gas halogen yang berada
antara dinding bohlam dan filament membentuk suatu campuran yang disebut
tungsten halide. Karena sifat campuran tungsten helide ini maka campuran ini
cenderung bergerak menuju filament tetapi karena temperatur pada filament
terlalu tinggi, campuran tungsten helide tidak dapat mendekati filament justru
34
memisahkan tungsten dari campuran tungsten – helide, dimana tungsten akan
kembali ke filament dan halogen kembali ke tempatnya semula. Demikian siklus
ini berlangsung sehingga mencegah terjadinya penghitaman pada bohlam.
Gambar 2.13. konstruksi lampu halogen projector
a) Bohlam
Karena demikian dekatnya dinding bohlam dengan filament, maka dinding
bohlam akan berada pada temperatur tinggi, minimal pada temperatur 750o C.
Oleh karena itu bohlam harus terbuat dari bahan tahan panas, biasanya berupa
quartz atau silica. Disamping bohlam lampu yang harus dibuat bahan tahan panas,
juga kaki dan penyokong filament. Kaki lampu halogen terbuat dari porselin yang
juga berupa bahan penyekat.
b) Filamen dan penyokong
Bahan filament yang digunakan untuk lampu halogen sama dengan bahan
filament yang digunakan pada lampu pijar, yaitu tungsten. Filamen ini harus
bekerja pada temperatur antara 2600
o
C sampai 3000
o
C untuk membuat gas
halogen berfungsi dalam mencegah terjadinya penghitaman pada dinding bohlam
lampu.
35
2.2.7.4. Lampu Sodium Tekanan Rendah (SOX)
Lampu sodium tekanan rendah merupakan kelompok lampu tabung
(Discharge Lamp), karena itu prinsip kerja lampu ini sama dengan prinsip kerja
lampu tabung lainnya, yaitu berdasarkan terjadinya pelepasan elektron (elektron
discharge) dalam tebung gas (arc tube).
Kurva sensitifitas mata
400
500
600
700
Panjang Gelombang ?
Gambar 2.13. spektrum cahaya lampu SOX
Lampu sodium tekanan rendah adalah untuk mencapai efikasi yang
setinggi-tingginya yaitu sampai 200 lm/Watt. Efikasi ini bisa dicapai dengan
menggunakan
logam sodium yang mempunyai titik cair hanya 98
0
C dan
menghasilkan cahaya kuning dengan panjang gelombang antara 589,0 nm dan
589,6 nm. Dilihat dari kurva sensitivitas mata spektrum cahaya yang dihasilkan
lampu sodium tekanan rendah dekat dengan daerah sensitivitas maksimum,
diperlihatkan dengan gambar dibawah.
Oleh karena itu SOX ini dapat menghasilkan efikasi yang paling tinggi
dari semua lampu listrik yang ada.
Dalam keadaan lampu bekerja, tekanan uap (vapour pressure) yang terjadi
dalam tabung gas sangat rendah, yaitu kira-kira 1 X 10-3 mm merkuri. Oleh karena
itu lampu ini disebut sebagai lampu sodium tekanan rendah atau lampu SOX.
36
Gambar 2.14. Konstruksi lampu SOX
2.2.6.5. Lampu Sodium Tekanan Tinggi (SON)
Lampu sodium tekanan tinggi sering disebut juga lampu SON, prinsip
kerjanya sama dengan prinsip kerja lampu sodium tekanan rendah, yaitu
berdasarkan terjadinya pelepasan elektron didalam tabung lampu, sesuai dengan
namanya
lampu ini mempunyai tekanan gas didalam tabungnya kira-kira
sepertiga atmosper (250 mm merkuri), dibandingkan dengan tekanan gas dalam
lampu sodium tekanan rendah hanya kira-kira 1 X10-3 mm merkuri. Disamping
itu, temperatur kerja tabung lampu sodium tekanan tinggi juga lebih tinggi.
Lampu sodium tekanan tinggi terdiri dari dua tabung, yaitu tabung gas
(arc tube) dan tabung luar atau bohlam (bulb). Tabung gas harus dibuat dari bahan
yang tahan terhadap tekanan uap sodium yang harus bekerja pada temperatur
tinggi, misalnya stellox. Kedalam tabung gas dimasukan sodium dan merkuri.
Merkuri berfungsi untuk menaikkan tekanan gas dan tegangan kerja lampu sampai
batas tertentu. Disamping sodium dan merkuri kedalam tabung gas juga
dimasukan xenon untuk keperluan gas start. Bohlam luar terbuat dari gelas yang
sama sekali terpisah dari udara lua. Bohlam ini berfungsi untuk mencegah tabung
37
gas terhadap kerusakan akibat bahan kimia dan juga berfungsi untuk
mempertahankan kekonstanan tempertur tabung gas.
Penyokong
Elektroda
Tabung gas
Bohlam
Kaki lampu
Gambar 2.15. konstruksi lampu SON
2.2.8. Armatur
Sesuai dengan pembahasan lampu diatas, masalah armatur tidak terlepas
dari jenis lampu jenis armatur pun dibedakan sesuai dengan jenis lampu.
Bentuk armatur tergantung jenis penggunaan lampu yang bersangkutan. Armatur
untuk penerangan jalan akan berbeda dengan armatur penerangan industri.
Berdasarkan jenis pengguanaannya, armatur dapat dibagi menjadi empat
kelompok, yaitu armatur untuk penerangan industri, armatur untuk penerangan
jalan, armatur untuk penerangan taman, armatur untuk penerangan sorot ( flood
light).
38
2.2.8.1 Armatur Penerangan Jalan
Armatur untuk penerangan jalan dirancang sedemimkian rupa sehingga
tingkat kesilauan yang diakibatkan oleh armatur berada dalam batas yang aman
bagi pengendara pemakai jalan. Disamping itu juga, distribusi cahaya yang
dihasilkan armatur penerangan jalan lebih besar kesisi kiri dan sisi kanan lampu
sehingga akan menghasilkan tingkat penerangan yang lebih merata pada jalan.
Maka lampu jalan dapat dipasang dengan jarak antar lamu relatif lebih jauh.
Gambar 2.16 armatur penerangan jalan
2.2.8.2 Armatur Penerangan Sorot
Yang dimaksud dengan penerangan sorot (floodlight) adalah penerangan
yang digunakan untuk menyoroti sesuatu objek sehingga mempunyai penerangan
yang berbeda (lebih terang) dengan yang ada disekelilingnya, misalnya menyoroti
sebuah lukisan yang digantung di dinding atau penerangan sorot yang digunakan
untuk suatu pertandingan sepak bola dan pertandingan olahraga lainnya.
39
%
100
90
INTENSITAS CAHAYA
80
70
60
50
40
30
20
10
0
-70 -60 -40 -30 -20 -10 0
10 20 30 40 50 60 70
I max-11772 cd
o
I max-v -1293 cd
SUDUT PENYINARAN
(BIDANG VERTIKAL)
Gambar 2.17. Diagram distribusi cahaya armatur penerangan sorot
Lebar armatur penerangan sorot biasanya berkisar antara 2 X 2 o samapai dengan
2 X 30 0. Untuk armatur yang sudut penyinaran yang lebih sempit disebut armatur
penerangan jenis “narrow beam” , sedangkan dengan armatur yang sudut
penyinaran yang lebih lebar disebut armatur penerangan jenis “wide beam”.
Gambar 2.18. Armatur penerangan sorot
2.3.
Instalasi Pencahayaan
Cahaya adalah suatu gejala fisis. Suatu sumber cahaya memancarkan
energi. Sebagian dari energi ini dirubah menjadi cahaya tampak. Perambatan
cahaya diruang bebas dilakukan oleh gelombang-gelombang elektromagnet. Jadi
cahaya itu suatu gejala getaran.
40
Gejala-gejala getaran yang sejenis dengan cahaya ialah gelombanggelombang panas, radio, televisi, radar, dan sebagainya. Gelombang-gelombang
ini hanya beda frekuensinya saja.
Kecepatan rambat V gelombang-gelombang elektromagnet diruang bebas sama
dengan 3.105 km/det. Kalau frekuensinya sama dengan f dan panjang
gelombangnya λ (lambda), maka berlaku :
......................................................................... (2.12)
karena sangat kecil , panjang gelmbang cahaya dinyatakan dalam satuan micron
atau millimikron.
1 mikron ( 1 µ )
= 10-3 mm ;
1 millimikron ( 1mµ ) = 10-6 mm .
Panjang gelombang cahaya tampak berkisar antara 380-780 mµ ; ini dibagi
lagi atas beberapa daerah panjang gelombang.
Cahaya putih dapat diuraikan dengan menggunakan prisma kaca. Sinarsinarnya dibiaskan demikian rupa sehingga terjadi suatu spectrum. Warna-warna
spectrum ini dinamakan cahaya satu warna atau cahaya monokrom. Warna-warna
tersebut juga tampak pada pelangi, yang terjadi karena pembiasan oleh titik-titik
air hujan.
41
tampak
infra merah
energi
ultra ungu
200
500
1000
2000
3000
spektrum
4000 mu
panjang gelombang
Gambar 2.19 Grafik energi – panjang gelombang lampu pijar 500W
Gambar 2.19 diatas memperlihatkan grafik energi – panjang gelombang
sebuah lampu pijar. Grafik ini menyatakan energi yang dipancarkan oleh lampu
sebagai fungsi dari panjang gelombangnya. Dapat dilihat bahwa cahaya yang
tampak dibatasi oleh sinar-sinar ultraungu dan inframerah.
Selain memiliki warna tertentu, setiap panjang gelombang juga memberi
kesan intensitas tertentu. Mata manusia paling peka akan cahaya dengan panjang
gelombang 555 mµ, yaitu cahaya berwarna kuning-hijau. Warna-warna lainnya
tampak kurang terang, seperti dapat dilihat dari grafik kepekaan mata gambar 2.20
100 %
100 %
75
kepekaan mata
63 %
50
32 %
25
0
350
11 %
400
4%
450
500
550
555 mu
600
650
700
750 mu
panjang gelombang
Gambar 2.20 Grafik kepekaan mata
42
Kalau intensitas suatu energi radiasi tertentu dengan panjang gelombang
tertentu 555 mµ dinilai 100%, maka energi radiasi yang sama tetapi dengan
gelombang 600 mµ, akan memberi kesan intensitas 63. jadi faktor kepekaan mata
untuk 600 mµ sama dengan 0,63. mata manusia seolah-olah “disetel” pada
panjang gelombang 555 mµ.
Karena kepekaan mata orang tidak sama, maka ditentukan suatu ukuran
standar. Jika suatu sumber cahaya memancarkan energi 1 W dengan panjang
gelombang 555 mµ, maka sumber cahaya itu dinilai sama dengan satu, watt
cahaya. Energi 1 W dengan panjang gelombang 600 mµ akan memberi 0,63 watt
cahaya.
u.u
energi
i.m
400
450
500
550
600
650
700
panjang gelombang
750 mu
Gambar 2.21 Grafik energi – panjang gelombang sebuah lampu pijar 500 W
dalam spektrum tampak.
Gambar 2.34 memperlihatkan bagian spectrum yang tampak dari grafik
energi-panjang gelombang gambar 2.32 setelah dibesarkan. Jumlah watt yang
dipancarkan lampu sebagai energi tampak tidak sama dengan jumlah watt cahaya
yang dinilai oleh mata.
Untuk mendapatkan jumlah watt cahaya, jumlah watt energi setiap
panjang gelombang harus dikalikan dengan faktor kepekaan mata untuk panjang
gelombang itu. Jumlah keseluruhan watt cahaya, yaitu flux cahaya, adalah jumlah
43
semua hasil kali itu., intensitas cahaya ini dinyatakan oleh luas bidang dibawah
kepekaan mata
grafik cahaya-panjang gelombang.
350
400
450
500
550
600
650
700
750 mu
panjang gelombang
Gambar 2.22 Grafik cahaya – panjang gelombang. Luas bidang di bawah grafik
menyatakan intensitas cahaya lampu.
Dalam praktek, intensitas cahaya dinyatakan dalam satuan lumen,
disingkat lm. Satu watt cahaya kira-kira sama dengan 680 lumen. Angka
perbandingan ini dinamakan ekivalen pancaran fotometris.
Sebuah lampu 100 W hanya memancarkan kira-kira 8 W saja sebagai cahaya
tampak. Sisanya hilang sebagai panas, karena konduksi dan radiasi. Dari 8 W ini
setelah dikalikan dengan faktor kepekaan mata, hanya sisa kira-kira 2,25 watt
cahaya saja. Jadi intensitas cahaya lampu 100 W tersebut sama dengan 2,25 x 680
= 1530 lumen.
Jumlah lumen per watt (lm/W) disebut cahaya spesifik. Jadi intensitas cahaya
spesifik lampu diatas sama dengan 15,3 lm/W.
2.3.1. Satuan-Satuan Teknik Penerangan
Satuan-satuan penting dalam teknik penerangan adalah:
1. Satuan untuk intensitas cahaya (I)
: Kandela (cd)
2. Satuan untuk flux cahaya
: Lumen (lm)
(ф)
44
3. Satuan untuk intensitas penerangan atau iluminasi (E)
r=1m
steradian
: Lux (Lx)
s = 1 m2
O = 1 lm
E = 1 lux
L = 0,318 cd/m2
Gambar 2.23 Hubungan antara satuan-satuan utama dari teknik penerangan
Misalkan suatu sumber cahaya berbentuk titik memancarkan cahaya
dengan intensitas satu kandela ke setiap jurusan. Kalau sumber cahaya ini
diletakkan di titik tengah sebuah bola dengan jari-jari satu meter, maka intensitas
cahaya dalam satu steradian akan sama dengan satu lumen. Intensitas penerangan
di permukaan bola yang dibatasi oleh sudut ruang satu steradian itu akan sama
dengan satu lux.
1.
Intensitas Cahaya
Kawat tahanan yang dialiri arus listrik akan berpijar dan memancarkan
cahaya. Sumber cahaya demikian, misalnya lampu pijar, dinamakan pemancar
suhu. Lampu pijar memancarkan energi cahaya ke semua jurusan. Tetapi energi
radiasinya tidak merata. Jumlah energi radiasi yang dipancarkan sebagai cahaya
ke suatu jurusan tertentu disebut intensitas cahaya yang dinyatakan dalam satuan
kandela (cd),dengan lambang I.
45
o
180
o
150
o
120
cd
0
90
100
60
o
o
200
300
0o
o
30
Gambar 2.24 Diagram polar intensitas cahaya (1000 lm)
2.
Fluks Cahaya
Sumber cahaya yang ditempatkan dalam bola gambar 2.1 memancarkan 1
cd ke setiap jurusan. Jadi permukaan bolanya akan mendapat penerangan merata.
Suatu sumber cahaya yang memancar sama kuat ke setiap jurusan, dinamakan
sumber cahaya seragam.
Kalau intensitas cahayanya 1 cd, melalui sudut ruang 1 akan mengalir flux
cahaya 1/m. Jadi intensitas cahaya dapat juga diberi definisi sebagai berikut.
Intensitas cahaya ialah flux cahaya per satuan sudut ruang yang
dipancarkan ke suatu arah tertentu. Atau dalam rumus :
cd ....................................................................................................... (2.12)
Φ (phi) adalah lambang untuk flux cahaya.
46
M
U
L
E
N
Gambar 2.25. flux cahaya
Jadi jumlah kandela sama dengan jumlah lumen per steradian.
Flux cahaya yang dipancarkan oleh suatu sumber cahaya ialah seluruh
jumlah cahaya yang dipancarkan dalam satu detik. Kalau sumber cahayanya
dimisalkan lampu pijar, ditempatkan dalam reflector, maka cahayanya akan
diarahkan, tetapi jumlah atau flux cahayanya tetap
3.
Intensitas Penerangan
Intensitas penerangan atau iluminasi di suatu bidang ialah flux cahaya yang
jatuh pada 1 m2 dari bidang tersebut. Satuan untuk intensitas penerangan ialah lux
(lx), dan lambangnya E. Jadi :
1 lux = 1 lumen per m2
Kalau suatu bidang yang luasnya A m2, diterangi dengan Φ lumen , maka
intensitas penerangan rata-rata di bidang itu sama dengan :
lux ........................................................................... (2.13)
Jika 10 m2 diterangi dengan 1000 lumen, didapat :
lux
= 10 lux
47
Intensitas penerangan Ep di suatu titik P umumnya tidak sama untuk setiap
titik di bidang itu.
Gambar dibawah ini. memperlihatkan satu steradian dari bola tersebut flux
cahaya yang menerangi 4m2dari permukaan bola luar itu sama dengan flux cahaya
yang menerangi 1m2 dari permukaan bola dalam. Jadi intensitas penerangan di
permukaan bola luar sama dengan ¼ lux, sebab flux cahayanya dibagi atas
permukaan yang 4 x lebih luas.
Jadi dapat disimpulkan : intensitas penerangan di suatu bidang karena suatu
sumber cahaya dengan intensitas I, berkurang dengan kuadrat dari jarak antara
sumber cahaya dan bidang itu.
Dalam bentuk rumus :
lux ........................................................................................ (2.14)
Umumnya bidang yang diterangi bukan permukaan bola. Karena itu rumus
di atas hanya berlaku untuk suatu titik tertentu dari bidang yang diterangi.
Arti lambang-lambang dalam rumus ialah :
Ep
= Intensitas penerangan di suatu titik P dari bidang yang diterangi,
dinyatakan dalam satuan lux.
I
= intensitas sumber cahayanya dalam satuan kandela
r
= jarak dari sumber cahaya ke titik P, dinyatakan dalam meter
48
2m
r=
r=
1m
A = 6 m2
O = 1 lm
E = 1/4 lux
L = 0,0796 cd/cm2
A = 1 m2
O = 1 lm
E = 1 lux
L = 0,318 cd/cm2
1 cd
Gambar 2.26. memperlihatkan satu steradian dari bola tersebut flux cahaya yang
menerangi 4 m2 dari permukaan bola luar itu sama dengan flux cahaya yang
menerangi 1 m 2 dari permukaan bola dalam.
4.
Luminansi
Luminansi ialah suatu ukuran untuk terang suatu benda. Luminansi yang
terlalu besar akan menyilaukan mata, seperti misalnya sebuah lampu pijar tanpa
armatur. Luminansi L suatu sumber cahaya atau suatu permukaan yang
memantulkan cahaya ialah intensitas cahayanya dibagi dengan luas semua
permukaan. Dalam bentuk rumus :
cd / cm2 ................................................................................. (2.15)
Dimana :
L
: luminansi dalam satuan cd / cm2
I
: intensitas cahaya dalam satuan cd
As
: luas semua permukaan dalam satuan cm2
Kalau luminansi nya sangat kecil dapat juga digunakan satuan cd / cm2 :
1 cd / cm2 = 10.000 cd / m2
49
5.
Absorpsi
Sebagian cahaya yang mengenai suatu permukaan akan diserap oleh
permukaan itu. Bagian yang diserap ini menimbulkan panas pada permukaan
tersebut. Permukaan yang gelap dan buram menyerap banyak cahaya. Bagian
fluks cahaya yang diserap oleh suatu permukaan ditentukan oleh faktor absorpsi
permukaan itu
:
........................................... (2.16)
6.
Refleksi
Jumlah cahaya yang dipantulkan tidak saja ditentukan oleh mengkilatnya
suatu permukaan, tetapi juga ditentukan oleh sifat-sifat bahan permukaan tersebut.
Permukaan difus kadang-kadang dapat memantulkan lebih banyak cahaya
daripada suatu permuakaan yang mengkilat. Bagian fluks cahaya yang
dipantulkan ditentukan oleh faktor refleksi (r) suatu permukaan :
............................................ (2.17)
Faktor refleksi (r) = 0.6 atau 60 % berarti, bahwa 60 % fluks cahaya yang
mengenai permukaan dipantulkan.
7.
Transmisi
Bahan–bahan tembus cahaya seperti berbagai jenis kaca dan sebagainya,
akan memantulkan atau menyerap sebagian saja dari cahaya yang mengenainya.
Sebagian besar dari cahaya tersebut dapat menembus, ditentukan oleh faktor
transmisi (t) suatu bahan
:
........................................... (2.18)
Untuk suatu permukaan berlaku :
50
.................................................................................................. (2.19)
8.
Koefisien Penerangan (Kp)
Perbandingan antara banyaknya fluks cahaya yang sampai pada bidang
kerja terhadap jumlah fluks cahaya yang dipancarkan oleh sumber cahaya.
...................... (2.20)
2.3.2. Indeks Ruang atau Indeks Bentuk (k)
.................................................................................................. (2.21)
................................................................................ (2.22)
E=
Keterangan :
p : Panjang (m)
l : Lebar Ruangan (m)
tb : Tinggi sumber cahaya diatas bidang kerja (m)
2.3.2. Penentuan Jenis Sumber Cahaya
Penentuan jenis lampu didasarkan pada tingkat efikasi lampu, temperatur
dan warna sesuai dengan penggunaan. Karena penggunaan pada lapangan sepak
bola tentunya pada pemilihan lampu dengan efikasi (lm/Watt) yang besar
sehingga pemakaian lampu lebih efisien. Dapat dilihat bahwa jenis warna cahaya
yang sesuai dengan lapangan sepak bola ialah cool white dan flood light. Dengan
dasar pertimbangan-pertimbangan diatas dan dari katalog lampu yang diperoleh
serta ketersediaan dipasaran, maka dipilih jenis lampu yang paling sesuai dengan
lapangan sepak bola ialah Halogen.
Halogen memiliki efikasi lumen yang sangat tinggi sehingga memiliki
keuntungan sebagai berikut :
51
Penggunaan lampu lebih sedikit
Warna cahaya yang sesuai.
Data yang diperoleh dari Stadion Soreang, Dimana stadion ini sudah
termasuk stadion yang bertaraf internasional. Pada stadion ini memiliki
penerangan yang cukup baik dan memiliki kapasitas daya yang cukup besar.
2.4.
Instalasi Air Conditioning (AC)
2.4.1
Kenyamanan Ruangan
Kenyamanan temperatur menurut ASHRAE (The American Society of
Heating, Refrigerating, and Air Conditioning Engineers) adalah 210C (700F) –
29,50C (850F). di indonesia juga terdapat sumber umum yang digunakan untuk
menentukan temperatur yang aman, yang digunakan dalam suatu ruangan. Di
indonesia standar ini dikelarkan oleh SNI (Standar Nasional Indonesia) yaitu
sebesar: 250C ± 10C dengan kelembaban relative 60% ± 10%.
2.4.2
Kenyamanan kelembaban
Studi mengenai kesehatan menyatakan bahwa kontrol kelembaban
merupakan salah satu faktor yang penting dalam penggunaan AC. Control
kelembaban ini digunakan untuk menjaga kelembaban relative AC disuatu
ruangan pada suatu level tertentu. Kelembaban adalah istilah yang digunakan
menunjukan presentasi kadar uap air di udara. Kelembaban udara ini tergantung
pada temperatur udara. Udara yang panas atau hangat mengandung uap air lebih
banyak daripada udara dingin. Kelembaban udara mempengaruhi rata-rata
penguapan dari tubuh manusia.
Kelembaban relative/relative humidity (rh) ratio atau perbandingan dari
jumlah uap air di udara dengan jumlah uap air yang paling baik pada temperatur
52
sama. Kelembaban relative dimana manusia merasa nyaman adalah 30% - 70%
dari jumlah total uap air di udara.
Dalam menentukan standar kenyamanan, pada umumnya sistem pendingin
menggunakan Pschyrometer chart ini memberikan gambaran tentang kondisi
temperatur dan kelembaban relatif dimana manusia merasa nyaman.
2.4.3. Standar Kenyamanan
Menurut ASHRAE, kondisi kenyamanan ruangan yang sehat adalah sebagai
berikut:
a) Ducting atu saluran udara, berfungsi untuk mengalirkan udara ke tempat
yang dikehendaki pengaturan suhunya secara terprogram.
b) Pipa kondesat, berfungsi mengalirkan kondesasi dari ecaporator secara
gravitasi ke arah pembuangan yang direncanakan.
c) Humidistat, berfungsi untuk mengatur kelembaban udara.
d) SAD (Supply Air Diffuser), merupakan kisi-kisi tempat udara keluar dari
mesin atau duct dan memasuki ruangan yang akan diatur suhunya.
e) RAF (Return Air Grille), merupakan kisi-kisi tempat udara ruang kembali
terhisap ke unit AC untuk diambil panasnya.
2.4.4. Klasifikasi Dari Sistem Pendingin
2.4.4.1. Klasifikasi AC Berdasarkan Penggunaannya
a) Ac yang digunakan untuk kenyamanan dalam suatu ruangan. Tujuan
sistem ini adalah untuk menciptakan kondisi atmosfer yang stabil untuk
kesehatan manusia, kenyamanan dan efisiensi. Sistem AC ini digunakan
dirumah, kantor, sekolah dan lain sebagainya.
53
b) AC yang digunakan dalam Industri. Tujuan dari sistem ini adalah
mengontrol kondisi atmosfer secara tepat untuk penelitian dan operasi
pabrik. Sistem ini digunakan dalam industri komputer, pabrik permen,
proses photo, dan lain sebagainya.
2.4.4.2. Klasifikasi AC Berdasarkan Jenis Mesinnya
a) AC Window
AC jenis ini merupakan pendingin yang relatif murah untuk kapasitas
kecil, mudah digunakan, dan mudah pemasangannya. Kelemahan AC ini
adalah penggunaannya yang cenderung menimbulkan kebisingan didalam
ruangan. Pendingin ini cocok digunakan untuk ruangan yang kecil.
b) Sistem Split
Sistem ini telah banyak berkembang dan dipakai secara meluas.
Keuntungan dari sistem split ini antara lain:
•
Biaya yang dikeluarkan relatif murah.
•
Sistem ini tidak menimbulkan kebisingan didalam ruangan.
•
AC Split memberikan kenyamanan ruangan yang sama dengan AC
window.
Untuk penggunaan sistem split di mall, perkantoran, plaza dan
gudang, penggunaan unit kompresor diletakan diatap untuk
mengurangi kebisingan di luar ruangan. Cara lain yang dapat
digunakann antara lain dengan memasang banyak unit kompresor
dengan kemampuan kecil yang dihubungkan air handler kecil
untuk mendinginkan ruangan secara spesifik.
54
c) AC Split Duct
Sistem AC ini sama dengan AC split, namun untuk mengalirkan udara
dingin dibantu dengan system ducting, sehingga jangkauannya dapat lebih
luas dan merata.
d) AC Sentral Air Dingin Berpendingin Air.
Air dingin pada system ini dialirkan ke AHU (Air Handling Unit), ducting,
dan fan coil unit. Mesin pendingin air diletakkan disuatu ruangan khusus,
sedangkan cooling tower (menara pendingin) diletakkan ditempat terbuka.
.
55