�ݺ�ߣ

TEKNIK TENAGA LISTRIK DAN ELEKTRONIKA
Materi :
1. Pendahuluan
2. Pandangan singkat masalah Teknik tenaga Listrik
3. Element-element listrik dan Elektronika
4. Penggunaan rumus-rumus Kelistrikan dan
Elektronika
5. Dasar Mesin-mesin Listrik dalam Industri
6. Model system pengendalian mesin-mesin listrik
7. Pembebanan motor-motor dalam Industri
8. Stabilisitas sistem
Referensi :
1. Arismunandar, A., 1973, Teknik Tenaga Listrik jilid II,
Pradya Paramita, Jakarta
2. Bolton W, Mechatronics Electronic Control Systems In
Mechanbical Enginering
3. D. Chattopadhyay., P.C. Rakshit, 1989, Dasar
Elektronika, UI press, Jakarta.
1

4. H.C. Yohannes., 1979, Dasar-Dasar Elektronika,
Ghalia Indonesia.
5. Thomas Sri Widodo, DEA, Dipl.Ing, 2002, Elektronika
Dasar, Salemba Teknika.
6. Michael Neidle., 1982, Elektrical Instalation
Teknology, Macmillan Press Ltd.
7. Michael Neidle., 1979, Basic Elektrical Instalations,
2
nd
Edition, Macmillan Press Ltd.
8. Suyanto M, 2000, Diktat kuliah Instalasi listrik jilid 1,
ISTA Jogjakarta.
9. Van Harten P, Setiawan E., 1991, Instalasi Listrik
Arus Kuat Jilid III, Bina Cipta, Bandung
10. Zuhal, 1988, Dasar teknik Tenaga listrik
Dan elektronika daya, PT Gramedia
2

Pendahuluan
Piranti-piranti pengontrol otomatis ini sangat
berguna bagi manusia. Apalagi jika ditambah dengan
suatu kecerdasan melalui program yang ditanamkan
dalam sistem tersebut akan semakin meringankan
tugas-tugas manusia. Akan tetapi secerdas apapun
sebuah mesin tentu masih membutuhkan peranan
manusia untuk mengatur dan mengontrol piranti-piranti
ini. Otomasi kontrol bukan untuk menggantikan
sepenuhnya peranan manusia, tetapi mengurangi
peranan dan meringankan tugas-tugas manusia dalam
pengontrolan suatu proses.
3

Dengan adanya perkembangan teknologi, maka mata
kuliah Teknik Tenaga Listrik atau Teknik Kendali
(control automatic) memberikan kemudahan dalam :
1. Mendapatkan performansi dari sistem Dinamik,
2. Dapat mempertinggi kualitas produksi
3. Menurunkan biaya produksi,
4. Mempertinggi laju produksi,
5. Dan meniadakan pekerjaan- pekerjaan rutin yang
membosankan, yang harus dilakukan oleh
manusia.
Maka dengan mencakup konsep-konsep teori
jaringan (Network theori) akan mendapatkan suatu
analisis system pengaturan dan pengendalian pada
hasil keluaran (output) yang dikehendaki.
Dengan demikian didalam permasalahan “Analisis
Sistem Teknik” akan dibahas masalah:
• System dan model system, juga perumusan
matematis system yang ditinjau dan serta cara
penyelesaiannya.
4

• Untuk teknik umpan balik (feedback ) adalah
merupakan salah satu proses paling dasar dan
hampir terdapat di semua system dinamik antara lain :
- Hal-hal yang berkaitan dengan diri manusia
- Hubungan antara manusia dengan mesin-mesin
- Peralatan-peralatan yang saling menunjang.
Sehingga system adalah kombinasi dari beberapa
komponen yang bekerja bersama-sama dan dapat
menjalannkan tugas-tugas tertentu antara lain:
- Sistem Elektris
- Sistem Mekanis
- Sistem Thermis
- Sistem Biologis
Contoh : Open Loop System
Yaitu : akibat pengaruh output kepada input melalui
operator ( Manusia )
5I(t)
S t=0
V1
+
-
R2
S R OutputInput
Pengatur Penggerak

Closed loop control System: Yaitu pengaruh output ke
input disebut “ feedback “ yang berarti suatu komponen
keadaan tiap saat dari output (akibat) diberitaukan ke
input ( penyebab ). Jadi “ Input dan output berasama-
sama mengatur kerja system sampai output mencapai
harga yang diinginkan.
6
R
B
+
-
Input Output
Penggerak
Pengukur

B ( bimetal ) : yang terdiri dari dua buah keeping
logam yang mempunyai koefisient expansitermal (ά )
yang berlainan dan dilekatkan menjadi satu. Dengan
adanya perbedaan expansitermal tersebut, bila bimetal
dipanaskan atau didinginkan akan mengalammi
perubahan bentuk, atau berubah bentuk sehingga terjadi
perubahan pada jari-jari tertentu.
Elemen-elemen Listrik
1. Elemen Listrik Pasif : Adalah elemen listrik yang
mempunyai sifat menerima/membutuhkan
tegangan listrik.
• Resistor
• Capasitor
• Induktor
2. Elemen Listrik Aktif : Adalah elemen listrik yang
mempunyai sifat membangkitkan atau
memberikan tenaga listrik.
• Sumber Arus
7

• Sumber tegangan
Komponen-komponen Listrik
Resistor : Adalah suatu hambatan dari suatu benda
sebagai penghantar atau Isolator.
Besarnya hambatan (Resistansi ) dari bahan dapat
dirumuskan sebagai berikut :
Tahanan suatu bahan /material tergantung pada :
A
L
R ρ=
dimana : R = Besarnya Hambatan ( Ω )
ρ = Hambatan Jenis (Ωm )
L = Panjang bahan ( m )
A = Luas penampang ( mm
2
)
Hambatan yang sengaja dibuat untuk tujuan tertentu
misalnya, akan dipakai untuk membatasi arus yang akan
mengalir sehingga memberikan tegangan tertentu :
Maka dapat dikatakan sebagai penghantar ( Konduktor ):
karena mempunyai nilai tahanan yang rendah. Seperti
8

- Logam
- Logam Campuran
- Larutan asam
Disebut sebagai Isolator karena mempunyai hambatan
isolasi yang tinggi
Misal : Mika, gelas, Karet, PVC
Hubungan Tahnan (R ) dengan temperature ( T ) adalah :
Sudut Linear selalu sama pada mumnya, bila
temperature naik nilai tahnan ( R ) juga ikut naik.
Apabila kenaikkannya linear,maka hubungan antara
R dan T
dimana :
9
ά
R
t C
234,5 C
R0
Rt1
t1? tC

R0 = Tahanan pada 0
0
C
Rt = Tahanan pada t
0
C
T = Temperature
ά = Koefisien suhu tahanan
( )
( )
( )
( )
( ) ( ) 1
2020
100
200
1
2
2002
1001
11
1
1
....................1
1
−
⋅+×⋅+=
⋅+
⋅+
=⇒⋅+=
⋅+=
tt
tR
tR
R
R
tRR
tRR
αα
α
α
α
α
( )
( )
=
⋅+
⋅+
=
100
200
1
2
1
1
tR
tR
R
R
α
α
( ) ( ) 1
2020 11
−
⋅+×⋅+ tt αα
= ( ) ( ) 1
2020 11
−
⋅−×⋅+ tt αα
= ( )21
2
020101 tttt ⋅⋅−⋅+⋅− ααα
( )[ ] ( ){ } kti.....terbuttα1RR1)....1(
1
12121221
2
−+=⇒∴−+→⋅+⋅−= tttt
R
R
ααα
10
ά1
R
t C
234,5 C
R0
R2
t2? tC
ά2
R1
t1
{ })(1 1212 ttRR −+= α
( )tRRt .101 α+=

Sumber Arus dan Tegangan
Didalam elemen listrik aktip dapat dikatakan sebagai
sumber arus atau sumber tenaga, tetapi untuk
penekanan terhadap waktu yang panjang, apakah
tegangan atau arus yang konstan.
• Untuk sumber Arus, berarti untuk waktu yang lama
di,ana besarnya arus dapat dikatakan konstan.
Untuk sumber tegangan, dimana dapat konstan :
11
I = sumber
arus DC
I(t) = sumber
arus AC
t=0 π 2π
t
Фm
ФmEmax
Emin
V(AC)
t
E
V(dc)
V(dc)
+

Contoh Soal :
a. Tuliskan persamaan system “ Open loop “ untuk
V0(tegangan keluaran ) sebagai fungsi dari ( Vin, R1
dan R2 ).
b. Tuliskan persamaan system “ Closed loop “ untuk
V0(tegangan keluaran ) sebagai fungsi dari ( Vin, Vout,
R1 dan R2 ).
Penyelesaian :
Menurut Hukum Kirchoff I dan II Bahwa ( KCL da KVL )
a). “ OPEN LOOP”
12
Vin
+
I
R1
R2 Vout
S t=0

21
20 ......
RR
V
RV in
+
=Ι→Ι⋅=
[ ]21
21
2
0 ,.,.)(..... RRVffungsimemenuhiSehinggaV
RR
R
V inin →×





+
=∴
b). “CLOSED LOOP”
Ι⋅=→
−
= 2
1
......... RVSehingga
R
VV
I out
outin
outin
outin
out V
R
R
V
R
R
R
VV
RV ×





−×





=




 −
×=
!
2
1
2
1
2
21..... ,,,.()..(...... RRVVadalahfdarifungsiMemenuhiV outinout∴
Besaran-besaran listrik secara umum :
Besaran listrik secara umum terdiri dari beberapa
komponen
Komponen – komponen listrik
1. Resistansi :
13

Secara umum fungsi dari komponen resistor
adalah sebagai pengatur kuat arus yang mengalir. Nilai
resistor dinyatakan dalam satuan ohm (Ω). Resistor
dilambangkan dengan huruf R, sedangkan dalam skema
disimbolkan sebagai :
Gambar 1. a. Simbol tahanan tetap
b. Simbol tahanan variabel
Jika resistor (R) dipasang pada tegangan (V) yang tetap,
maka :
a. Kuat arus I akan menjadi kecil, bila resistor R besar.
14

b. Kuat arus I akan menjadi besar, bila resistor R kecil.
Menurut hukum ohm I bahwa : ixRVr =
volt maka :
( )tV ( )tRxi=
Daya yang dikeluarkan : xRxiixRVrxiP i
2
)( ===
watt
Energi (watt detik) dtpdw .=
dimana : ∫= dww
Sehingga besarnya Energi adalah : ∫=∴ dtPw .
joule
Macam-macam resistor :
a. Resistor tetap, disebut weerstand (bahasa Belanda)
yang kaki-kakinya terletak pada ujung-ujungnya dan
dalam praktek dapat dipasang bolak-balik. Nilai
resistor dinyatakan dengan warna gelang yang
15

melingkar pada bagian luar resistor tersebut. Kode
warna gelang diciptakan oleh perkumpulan pabrik-
pabrik radio Eropa dan Amerika yang bernama RMA
(Radio Manufactores Association). Setiap resistor
ditandai dengan 4 warna gelang, dimana warna-
warna tersebut melambangkan angka-angka sebagai
berikut :
Hitam : 0 (nol); Coklat: 1 (satu); Merah: 2 (dua);
Jingga: 3 (tiga); Kuning : 4 (empat); Hijau : 5
(lima); Biru: 6 (enam); Ungu: 7 (tujuh);Kelabu : 8
(delapan); Putih: 9 (sembilan)
Warna-warna untuk toleransinya sebagai berikut :
16

Emas : 5%
Perak : 10%
Tanpa Warna : 20%
Gambar 2. Penunjuk Kode
Warna
Keterangan :
• Pita pertama melambangkan angka pertama.
• Pita kedua melambangkan angka kedua.
• Pita ketiga melambangkan banyaknya angka nol.
• Pita warna keempat melambangkan toleransi.
Contoh :
1) Merah, ungu, jingga, emas ; artinya 27 K Ohm
toleransi 5%.
17

2) Hijau, biru, coklat, emas ; artinya 560 Ohm
toleransi 5%.
3) Jingga, putih, jingga, perak ; artinya 39 K Ohm
toleransi 10%.
Bila hanya terdapat tiga pita warna, sedang pita
warna keempat tidak ada berarti toleransinya adalah
20%.
Contoh :
1) Jingga, putih, merah ; artinya 3 K 9 Ohm toleransi
20%.
2) Hijau, biru, kuning ; artinya 360 K Ohm toleransi
20%.
18

Jika pita warna ketiga itu emas, maka dua angka
yang dilambangkan pita warna pertama dan kedua
dikalikan dengan 0,1 dan bila pita warna ketiga itu
perak pengalinya adalah 0,01.
Contoh :
1) Coklat, hitam, emas ; artinya 1 Ohm toleransi 20%.
2) Merah, hijau, perak ; artinya 0,25 Ohm toleransi
20%.
b. Variabel Resistor (VR)
Adalah resistor yang nilai hambatannya dapat
diubah-ubah, variabel resistor dapat digolongkan
menjadi 2 macam :
19

1) Potensimeter, ada 2 macam :
• Potensio Linier, ialah potensio yang apabila
kontak gesenya dipindah nilai hambatannya
berubah sesuai dengan perhitungan linier.
• Potensio logaritmis, ialah potensio yang apabila
kontak gesenya dipindah nilai hambatannya
berubah sesuai dengan perhitungan logaritma.
Potensiometeer kebanyakan dipergunakan sebagai
alat pengatur, misal :
1. Alat pengatur suara (Volume Control)
2. Alat pengatur nada (Tone Control)
20

3. Alat pengatur nada tinggi (Treble Control)
4. Alat pengatur nada rendah (Bass Control)
Gambar 2.3 Potensiometer dan lambangnya
2) Trimmer potensio = Trimpot
Cara merubah nilai hambatan pada tripot
adalah dengan jalan memutar memakai obeng
(drei).
21

Gambar 2.4 Trimer Potensio dan lambangnya
2. Kapasitor
Kapasitor atau biasa juga disebut Kodensator,
adalah merupakan komponen elektronika yang dapat
menyimpan tenaga listrik dalam waktu tertentu, tanpa
disertai reaksi kimia. Kapasitor berlainan dengan aki,
dimana aki juga dapat menyimpan tenaga listrik, tetapi
dengan disertai reaksi kimia.
22

Pada dasarnya kapasitor terdiri dari 2 keping
penghantar (konduktor) yang disekat satu dengan yang
lain. Bahan penyekat keping ini disebut Dielektrika
(Gambar 3.5). Berdasarkan bahan dielektikanya, maka
kapasitor dibagi atas berbagai macam-maca,
diantaranya :
a. Kapasitor keramik : jika dielektikanya keramik
b. Kapasitor kertas : jika dielektikanya kertas
c. Kapasitor mika : jika dielektikanya mika
d. Kapasitor elektrolit (elco) : jika dielektikanya oksida
alumunium
e. Kapasitor variable (varco)
23

f. Kapasitor trimmer
Gambar 2.5 Dielektrika Kondensator
Dari bermacam-macam kapasitor mempunyai
kemampuan menyimpan tenaga listrik yang berbeda-
beda. Kemampuan menyimpan tenaga listrik dari
kapasitor disebut kapasitansi (C), besar muatan (Q)
diukur dengan satuan coulomb. Dan kapasitor yang
memperoleh muatan listrik akan mempunyai tegangan
antar terminal sebesar (V) volt. Kapasitansi dapat diukur
24

berdasarkan besar muatan yang dapat disimpan pada
suatu kenaikan tegangan.
C = V
Q
Tegangan (V) : ∫= idt
C
Vc
1
Juga untuk
( ) ∫= idt
C
tV
1
Arus (i) : dt
dVc
Ci =
sehingga ∫= idt
C
Vc
1
Maka : dt
dVc
C
dt
C
dVc
i ==
1
Permukaan kapasitor yang berhubungan biasanya
berbentuk plat rata. Ukuran kapasitor bergantung pada
luas plat (A), jarak antar plat (d) dan medium penyekat.
Kapasitansi juga dapat diukur dengan rumus :
C = d
A∈
25

Dimana : ∈ = ∈o .∈r
∈o = permitivitas tempat
∈r = permitivitas relatif
Daya (P) : P = Vc x i = 





∫idt
c
1
= dt
c i∫
21
watt
Energi (w) yang tersimpan pada kapsitor dapat dihitung
dengan rumus :
dt
dt
dVc
VcxCdtVcxiPdtdw ∫ ∫ ∫=== .
Sehingga : VcxCxVcxdVcCw
2
2
1
∫ ==∴
Maka Energi mutlak = 2
1
C V
2
Kapasitansi total dapat diubah dengan cara
menghubungkan beberapa kapasitor secara seri atau
26

pararel. Kapasitor total dapat dikurangi dengan cara
dihubungkan secara seri dan dapat dicari dengan rumus
:
n21 C
1
...
C
1
C
1
CT
1
+++=
Sedangkan kapasitas total dapat ditambah dengan cara
dihubungkan secara pararel dan dapat dicari dengan
rumus :
CT = C1 + C2 + … + Cn
Satuan kapasitas dari kapasitor itu dinyatakan
dalam farad. 1 farad ialah kemampuan kapasitor untuk
menyimpan tenaga listrik atau mesin listrik 1 coulomb,
27

apabila kapasitor itu diberi tegangan listrik 1 volt. Dalam
praktek, dibuat satuan-satuan yang lebih kecil, yaitu :
1 mikrofarad (µ fd) = 10
-6
farad
1 nanofarad (nf) = 10
-9
farad
1 pikofarad (pfd) = 10
-12
farad
Disamping untuk menyimpan tenaga atau muatan listrik,
kapasitor juga dapat digunakan untuk :
a. Peredam bunga api (kapasitor keramik)
b. Perata denyut arus listrik (kapasitor elektrolit)
c. Rangkaian resonansi dalam tuning sirkuit, atau
mencari gelombang radio (kapasitor variable)
28

d. Menggeser gelombang atau menepatkan frekuensi
(kapasitor trimmer)
3. Transformator
Transformator atau biasa disebut dengan trafo
adalah alat untuk mengubah tegangan bolak-balik
menjadi lebih tinggi atau lebih rendah dan digunakan
untuk memindahkan energi dari suatu rangkaian listrik
ke rangkaian berikutnya tanpa merubah frekuensi.
29

Dalam aplikasinya trafo dapat dibedakan menjadi 2
macam yaitu :
1. Transformator Step-Up atau tranformator penaik
tegangan adalah tranformator yang digunakan untuk
menaikkan tegangan dari rendah ke tegangan yang
lebih tinggi.
2. Transformator Step-Down atau transformator penurun
tegangan adalah transformator yang digunakan untuk
menurunkan tegangan dari tinggi ke tegangan yan
lebih rendah.
Cara kerja transformator adalah sebagai berikut :
30

1. Jika kumparan primer dihubungkan dengan sumber
tegangan arus AC, maka pada kumparan primer
timbul garis-garis gaya magnet yang berubah-ubah.
2. Perubahan garis-garis gaya dari kumparan primer ini
menginduksi kumparan sekunder sehingga pada
kumparan sekunder timbul arus bolak-balik.
Dengan memilih jumlah lilitan yang sesuai untuk
tiap kumparan dapat dihasilkan GGL kumparan
sekunder yang berbeda dengan GGL kumparan primer.
Hubungan GGL atau tegangan primer (Vp) tegangan
sekunder (Vs), jumlah lilitan kumparan primer (np) dan
31

jumlah lilitan kumparan sekunder (ns) dapat dinyatakan
dengan rumus :
sekunderlilitanJumlah
primerlilitanJumlah
sekunderTegangan
primerTegangan
=
yang biasa disebut dengan perbandingan transformasi.
Dengan memperhatikan perbandingan transformasi kita
dapat mengetahui jenis dari transformator tersebut
apakah trafo Step-Up atau Step-Down.
Pada transformator terdiri dari banyak belitan, sehinga
dapat dipandang sebagai Induktor, dengan demikian
dapat diuraikan sebagai berikut :
32
ns
np
Vs
Vp
=

Induktor mempunyai tegangan (V) : ( ) ( )
dt
tdi
LtV =
( ) dtxVl
L
tdi .
1
=
Dimana : ( i) menyatakan sebagai fungsi waktu (t)
(L) menyatakan panjang lilitan (H)
Sehingga besarnya arus adalah ( ) ∫= dtVL
L
i .
1
Besarnya daya (P) : VLxiP =
maka xi
dt
di
LP =
=
dt
di
Lxi
watt
Energi yang tersimpan (w) : Pdtdw =
maka ∫=∴ dtpw .
Sehingga : ∫∫ == diiLdt
dt
di
Lxiw .
maka (Energi) adalah
( ) ixLxW
2
2
1
= joule
33

�ݺ�ߣ

7082 teknik tenaga_listrik_bab_1

More Related Content

7082 teknik tenaga_listrik_bab_1