Busur Api Pada CB (Circuit Breaker)

Pada waktu pemutusan atau penghubungan suatu rangkaian sistem tenaga listrik maka pada PMT (circuit breaker) akan terjadi busur api, hal tersebut terjadi karena pada saat kontak PMT dipisahkan , beda potensial diantara kontak akan menimbulkan medan elektrik diantara kontak tersebut, seperti ditunjukkan pada gambar dibawah.

Arus yang sebelumnya mengalir pada kontak akan memanaskan kontak dan menghasilkan emisi thermis pada permukaan kontak. Sedangkan medan elektrik menimbulkan emisi medan tinggi pada kontak katoda (K). Kedua emisi ini menghasilkan elektron bebas yang sangat banyak dan bergerak menuju kontak anoda (A). Elektron-elektron ini membentur molekul netral media isolasi dikawasan positif, benturan-benturan ini akan menimbulkan proses ionisasi. Dengan demikian, jumlah elektron bebas yang menuju anoda akan semakin bertambah dan muncul ion positif hasil ionisasi yang bergerak menuju katoda, perpindahan elektron bebas ke anoda menimbulkan arus dan memanaskan kontak anoda.



Ion positif yang tiba di kontak katoda akan menimbulkan dua efek yang berbeda. Jika kontak terbuat dari bahan yang titik leburnya tinggi, misalnya tungsten atau karbon, maka ion positif akan akan menimbulkan pemanasan di katoda. Akibatnya, emisi thermis semakin meningkat. Jika kontak terbuat dari bahan yang titik leburnya rendah, misal tembaga, ion positif akan menimbulkan emisi medan tinggi. Hasil emisi thermis ini dan emisi medan tinggi akan melanggengkan proses ionisasi, sehingga perpindahan muatan antar kontak terus berlangsung dan inilah yang disebut busur api.



Untuk memadamkan busur api tersebut perlu dilakukan usaha-usaha yang dapat menimbulkan proses deionisasi, antara lain dengan cara sebagai berikut:

1. Meniupkan udara ke sela kontak, sehingga partikel-partikel hasil ionisai dijauhkan dari sela kontak.
2. Menyemburkan minyak isolasi kebusur api untuk memberi peluang yang lebih besar bagi proses rekombinasi.
3. Memotong busur api dengan tabir isolasi atau tabir logam, sehingga memberi peluang yang lebih besar bagi proses rekombinasi.
4. Membuat medium pemisah kontak dari gas elektronegatif, sehingga elektron-elektron bebas tertangkap oleh molekul netral gas tersebut.

Jika pengurangan partikel bermuatan karena proses deionisasi lebih banyak daripada penambahan muatan karena proses ionisasi, maka busur api akan padam. Ketika busur api padam, di sela kontak akan tetap ada terpaan medan elektrik. Jika suatu saat terjadi terpaan medan elektrik yang lebih besar daripada kekuatan dielektrik media isolasi kontak, maka busur api akan terjadi lagi.

Read More......

MCB (MINIATUR CIRCUIT BREAKER)

Alat pengaman arus lebih adalah pemutus sirkit mini yang selanjutnya disebut MCB. MCB ini memproteksi arus lebih yang disebabkan terjadinya beban lebih dan arus lebih karena adanya hubungan pendek. Dengan demikian prinsip dasar bekerjanya yaitu untuk pemutusan hubungan yang disebabkan beban lebih dengan relai arus lebih seketika digunakan electromagnet.

Bila bimetal ataupun electromagnet bekerja, maka ini akan memutus hubungan kontak yang terlertak pada pemadam busur dan membuka saklar.MCB untuk rumah seperti pada pengaman lebur diutamakan untuk proteksi hubungan pendek, sehingga pemakaiannya lebih diutamakan untuk mengamankan instalasi atau konduktornya.Sedang MCB pada APP iutamakan sebagai pembawa arus dengan karakteristik CL (current limiter) disamping itu juga sebagai gawai pengaman arus hubung pendek yang bekerja seketika.





Arus nominal yang digunakan pada APP dengan mengenal tegangan 230/400V ialah: 1.2.4.6.10.16.20.25.35 dan 50 A disesuaikan dengan tingkat VA konsumen. Adapun kemampuan mebuka (breaking capacity) bila terjadi hubung singkat 3 KA dan 6 KA (SPLN 108-1993). MCB yang khusus digunakan oleh PLN mempunyai tombol biru.MCB pada saat sekarang paling banyak digunakan untuk instalasi rumah ataupun instalasi industri maupun instalasi gedung bertingkat.

Read More......

Sifat Bahan Isolator

Bahan yang disebut sebagai bahan isolator adalah bahan dielektrik, ini disebabkan jumlah elektron yang terikat oleh gaya tarik inti sangat kuat. Elektro-elektronya sulit untuk bergerak atau bahkan tidak sangat sulit berpindah, walaupun telah terkena dorongan dari luar. Bahan isolator sering digunakan untuk bahan penyekat (dielektrik). Pentyekat listrik terutama dimaksudkan agar listrik tidak dapat mengalir jika pada bahan penyekat tersebut diberi tegangan listrik. Untuk dapat memenuhi persyaratan tersebut, diperlukan jenis bahan yang sesuai. Selain syarat tersebut juga diperlukan syarat yang lain yang dipertimbangkan untuk memenuhi pemakaianya, antara lain :





Sifat Kelistrikan

Bahan penyekat mempunyai tahanan listrik yang besar. Penyekat listrik ditujukan untuk mencegah terjadinya kebocoran arus listrik antara kedua penghantar yang berbeda potensial atau untuk mencegah loncatan listrik ketanah. Kebocoran arus listrik harus dibatasi sekecil-kecilnya (tidak melampui batas yang telah ditentukan oleh peraturan yang berlaku).

Sifat Mekanis

Mengingat luasnya pemakaiannya pemakaian bahan penyekat, maka dipertimbangkan kekuatan struktur bahannya. Dengan
demikian, dapat dibatasi hal-hal penyebab kerusakan dikarenakan kesalahan pemakaiannya. Misal diperlukan bahan yang tahan tarikan, maka kita harus menggunakan bahan dari kain daripada kertas. Bahan kain lebih kuat terhadap tarikan daripada bahan kertas.

Sifat Termis

Panas yang ditimbulkan dari dalam oleh arus listrik atau oleh arus gaya magnet, berpengaruh terhadap kekuatan bahan penyekat. Demikian panas yang berasal dari luar (alam sekitar). Dalam hal ini, kalau panas yang ditimbulkan cukup tinggi, maka penyekat yang digunakan harus tepat. Adanya panas juga harus dipertimbangkan, agar tidak merusak bahan penyekat yang digunakan.

Sifat Kimia

Panas yang tinggi yang diterima oleh bahan penyekat dapat mengakibatkan perubahan susunan kimia bahan. Demikian juga
pengaruh adanya kelembaban udara, basah yang ada di sekitar bahan penyekat. Jika kelembaban tidak dapat dihindari, haruslah dipilih bahan penyekat yang tahan terhadap air. Demikian juga adanya zat-zat lain dapat merusak struktur kimia bahan. Mengingat adanya bermacam-macam asal, sifat dan ciri bahan penyekat, maka untuk memudahkan kita dalam memilih untuk aplikasi dalam kelistrikan, kita akan membagi bahan penyekat berdasar kelompoknya. Pembagian kelompok bahan penyekat adalah sebagai berikut :

* Bahan tambang (batu pualam, asbes, mika, dan sebagainya)
* Bahan berserat (benang, kain, kertas, prespon, kayu, dan sebagainya)
* Gelas dan keramik
* Plastik
* Karet, bakelit, ebonit, dan sebagainya
* Bahan yang dipadatkan.

Penyekat bentuk cair yang penting dan banyak digunakan adalah minyak transformator dan macam-macam hasil minyak bumi. Sedang penyekat bentuk gas adalah nitrogen dan karbondioksida (CO2). Penggunaan bahan isolator selain sebagai bahan penyekat adalah sebagai bahan tahanan (resistor). Bahan tahanan yang umumnya dipakai merupakan paduan/ campuran logam-logam terdiri dari dua atau lebih unsur bahan campuran. Pemakaian bahan tahanan dalam kelistrikan, antara lain :

* Untuk pembuatan kotak tahanan standart dan shunt
* Untuk tahanan dan rheostats
* Untuk unsur pemanas, kompor listrik dan sebagainya.

Sesuai dengan penggunaanya bahan tahanan haruslah memiliki tahanan jenis yang tinggi, koefisien temperatur yang tinggi, dan memiliki daya elektro-motoris termo yang kecil. Pada penggunaan yang membutuhkan daya tahan panas tinggi, bahan tahanan harus dipilih yang memiliki titik cair yang tinggi, selain itu bahan tahanan. pada keadaan panas yang tinggi tidak mudak dioksidir sehingga menjadi berkarat.

Read More......

Proteksi Katodik dan Proteksi Katodik Anoda Korban

1. Proteksi Katodik

Proteksi katodik adalah suatu cara perlindungan korosi secara elektrokimia di mana reaksi oksidasi pada sel galvanik dikonsentrasikan pada anoda dan menghilangkan korosi pada katoda. Struktur yang akan dilindungi secara listrik dibuat negatip sehingga bertindak sebagai katoda. Elektroda yang lain secara listrik dibuat positip dan bertindak sebagai anoda hingga tercipta suatu sistem rangkaian arus listrik searah tertutup sebagaimana hanlnya bila sepotong logam terkorosi. Sistem ini membutuhkan anoda, katoda, aliran listrik di antara keduanya dan adanya elektrolit. Dengan kata lain, penerapannya hanya mungkin bila struktur yang diproteksi dan anoda berada pada hubungan secara langsung baik secara elektronik maupun elektrolit. Proteksi katodik dapat diterapkan dengan dua cara, yaitu :

a. Cara arus tanding

Keuntungan :
1. Jika tersedia cukup tegangan listrik maka arus proteksi dapat ditingkatkan
sesuai yang diinginkan, selama material anoda tetap berfungsi.
2. Tegangan tidak perlu besar walaupun ada kehilangan karena tahanan, karena
hal ini dapat diatur dengan meningkatkan arus.

Kerugian :
1. Membutuhkan pembangkit arus DC yang tersedia cukup dan kontinu.
2. Harus selalu memperhatikan arah arus yang diberikan agar tidak terbalik
3. Membutuhkan pengawasan tenaga ahli.
4. Anodanya harus tersekat dan tahan air jika pencelupannya memungkinkan,
terjadinya korosi pada bagian sekatnya.
5. Sistem arus tanding dengan anoda dari logam-logam inert harus ada pelindung
arus.

b. Cara anoda korban

Keuntungan :
1. Dapat digunakan walaupun tidak ada sumber listrik dari luar.
2. Tidak mengeluarkan tambahan biaya untuk pemakaian alat-alat listrik.
3. Sangat mudah pengawasannya sehingga tidak dibutuhkan orang yang benar-benar
ahli.
4. Arus tidak mungkin mengalir pada arah yang salah sehingga proteksi
benar-benar terjadi.
5. Pemasangan anoda korban sederhana.

Kerugian :
1. Arus yang tersedia bergantung pada luasan anoda, tentunya bersifat lebih
konsumtif bila struktur yang diproteksi sangat besar.
2. Bila ada sumber arus DC maka energi yang dibutuhkan dapat tersedia dengan
biaya lebih murah.

2. Proteksi Katodik Anoda Korban
Beberapa kriteria dalam proteksi katodik baja korban dengan cara anoda korban adalah:
1. Potensial negatif (katoda) sekurangkurangnya –0,800 volt diukur antara permukaan struktur dengan elektroda Ag/AgCl yang dihubungkan di dalam air laut.
2. Minimum negatif penyimpangan potensial (katoda) 0,3 volt yang dihasilkan dari arus proteksi.
3. Minimum negatif penyimpangan potensial (katoda) 0,1 volt yang diukur dengan adanya gangguan arus dan pengukuran perubahan potensial.

Penilaian kinerja anoda korban dalam memproteksi baja karbon meliputi :
1. Kapasitas anoda, yaitu jumlah arus yang didapat untuk satu satuan waktu yang dihasilkan dari berat anoda tertentu. Perhitungan kapasitas nyata anoda korban menggunakan persamaan :
Kapasitas = ,
dimana :
i = arus galvanik (ampere).
t = waktu pencelupan (jam).
w = kehilangan berat anoda (kg).
2. Laju konsumsi anoda, menunjukkan rata-rata berkurangnya berat anoda karena memproteksi katoda. Perhitungan laju konsumsi anoda korban menggunakan persamaan :
Laju konsumsi =
3. Efisiensi anoda, menunjukkan persentase kapasitas anoda teoritis yang dicapai dalam prakteknya. Perhitungan efisiensi anoda karbon menggunakan persamaan kapasitas teoritis kapasitas nyata.
Efisiensi = kapasitas nyata/kapasitas teoritis
4. Waktu induksi anoda, yaitu waktu yang dibutuhkan anoda untuk menghasilkan potensial katoda yang stabil pada nilai potensial proteksi. Merupakan waktu untuk mempolarisasi-negatifkan logam yang dilindungi menjadi katodik.
5. Potensial proteksi, yaitu potensial yang disuguhkan sewaktu memberikan informasi mengenai perilaku perlindungan anoda terhadap katoda dalam suatu kurun waktu.
6. Pola korosi anoda, anoda harus mempunyai kecenderungan terkorosi sendiri (parasitic corrosion) yang kecil, yang berarti anoda harus mempunyai pola korosi yang merata (uniform corrosion).
7. Perhitungan laju korosi anoda dan katoda menggunakan persamaan :
Laju korosi =
dimana :
K = konstanta laju korosi = 8,76 x 104 untuk satuan laju korosi
(cm/jam).
W = kehilangan berat (gram).
A = luas spesimen yang tercelup (cm2).
T = waktu pencelupan (jam).
D = densitas (gram/cm3), untuk baja karbon D = 7,86 gr/cm3; paduan
Zn, D = 7,13 gr/cm3 dan paduan Al, D = 2,7 gr/cm3

Read More......

Pengertian Korosi

Korosi adalah kerusakan atau degradasi logam akibat reaksi dengan lingkungan yang korosif. Korosi dapat juga diartikan sebagai serangan yang merusak logam karena logam bereaksi secara kimia atau elektrokimia dengan lingkungan. Ada definisi lain yang mengatakan bahwa korosi adalah kebalikan dari proses ekstraksi logam dari bijih mineral. Contohnya, bijih mineral logam besi di alam bebas ada dalam bentuk senyawa besi oksida atau besi sulfida, setelah diekstraksi dan diolah, akan dihasilkan besi yang digunakan untuk pembuatan baja atau baja paduan. Selama pemakaian, baja tersebut akan bereaksi dengan lingkungan yang menyebabkan korosi (kembali menjadi senyawa besi oksida).

Korosi dari semua permukaan logam yang di dalam air dan di bawah tanah adalah pada dasarnya satu gejala elektrokimia, di mana perbedaan bagian-bagian dari struktur yang mengalami korosi bertindak sebagai elektroda, sedangkan yang yang membuat terjadinya korosi adalah air yang bertindak sebagai elektrolit. Perbedaan potensial antara dua bagian-bagian dari struktur logam yang dibawah tanah dalam kaitan dengan bermacam-macam kondisi-kondisi elektrolit seperti perbedaan di dalam suhu, isi garam, ketersediaan O2, kelembaban, dll. Perbedaan potensial antara perbedaan bagian dari struktur yang ada mengalirakan arus galvanik antara bagianya. Pada intinya di mana arus galvanik ini mengalir, ion logam bereaksi dan mendapatkan penghancuran ke dalam elektrolit, hal ini menimbulkan kebocoran logam.

Jika suatu logam dipajan (di expose) ke lingkungannya maka akan terjadi interaksi. Berdasarkan teori-teori yang ada, yang dipaparkan dalam teori korosi logam, mekanisme interaksi akan melibatkan pertukaran ion antara permukaan logam dengan lingkungannya. Karakteristik pertukaran ion sangat dipacu antara lain oleh adanya perbedaan potensial diantara keduanya. Hasil dari adanya pertukaran ion terhadap logam yang dipajan adalah timbulnya kerusakan pada logam serta terbentuknya produk korosi. Produk korosi yang rapat (dense) dan tidak poreus (yang lazim disebut patina) bersifat melindungi logam karena dapat memutus pertukaran ion.

Jadi konsep yang sangat mendasar dalam rangka melindungi logam adalah mengupayakan agar tidak terjadi pertukaran ion antara logam dengan lingkungannya. Kalaupun tidak bisa memutus sama sekali pertukaran ion tersebut, diupayakan agar pertukaran ion berlangsung dengan laju yang relatif rendah. Berdasarkan kriteria ini maka munculah pengertian pengendalian; artinya pertukaran ion yang terjadi, dikendalikan lajunya agar tidak berlangsung terlalu cepat. Pertukaran ion antara logam dan lingkungannya, berdasarkan teori korosi lazim disebut arus korosi. Besar kecilnya arus korosi menentukan besar kecilnya laju korosi.
Upaya pengendalian yang lazim diterapkan dalam kerangka perlindungan terhadap logam yang digunakan adalah sebagai berikut:
1. Pemilihan material yang tepat
2. Perancangan konstruksi yang memadai (appropriate)
3. Penerapan pelapisan
4. Penerapan system proteksi katodik dan anodik
5. Pengkondisian lingkungan
Korosi juga terjadi bila suatu logam dicelupkan dalam larutan aqueous (larutan berair/mengandung elektrolit), kemudian terjadi dua lokasi yang disebut anoda dan katoda. Pada anoda terjadi reaksi oksidasi (logam terkorosi menghasilkan elektron) dan pada katoda terjadi reaksi reduksi (larutan air dan ion H+ menerima elektron dan terurai menghasilkan ion hidroksida), dan reaksi redoks ini akan berlangsung terus menerus (hingga besi habis terkorosi), bila tidak terbentuk lapisan penghalang di permukaan besi/baja tersebut. Keberadaan ion-ion dan elektron-elektron ini menjadikan korosi selalu berlangsung. Karena pH berbading lurus dengan konsentrasi ion H+ dan OH-, maka laju korosi bergantung pada pH Lingkungannya.
Di lingkungan aqueous dan pH netral (pH = 7) atau agak basa ( pH > 7), seperti halnya kondisi di alam terbuka di bumi ini pada umumnya, bila melihat potensial korosinya, maka besi dan baja-lah yang selalu siap terkorosi. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

Fe2+ + 2 OH- ® Fe(OH)2 (terjadi pada permukaan yang lebih anodik).
2H2O + 2e- ® H2 + 2OH- (terjadi pada permukaan lebih katodik).
O2 + 2H2O + 4e- ® 4OH- (terjadi pada permukaan lebih katodik).
Fe(OH)2 dapat teroksidasi lebih lanjut oleh oksigen terlarut menjadi Fe(OH)3 :
2 Fe(OH)2 + ½ O2 + H2O ® 2 Fe(OH)3
Campuran Fe(OH)2 dan Fe(OH)3 dikenal sebagai karat.

Karat bersifat porous dan tidak merekat kuat pada permukaan logam, sehingga baja akan tetap terkorosi, dan bentuk korosi akibat perbedaan kandungan oksigen (korosi celah) dapat berlangsung pada beberapa lokasi.
Pengendalian korosi struktur baja dalam lingkungan netral tersebut dapat dilakukan dengan membanjiri struktur baja dengan elektron, sehingga potensial antarmukanya turun. Penurunan potensial antarmuka struktur baja akan disertai dengan penurunan laju korosi baja. Dan secara thermodinamika, baja akan imun bila potensial antar mukanya berada dalam daerah kestabilan logam. Pemasokan elektron melalui konduktor listrik dapat dilakukan dengan cara :
1. Menghubungkan struktur dengan anoda korban (tumbal) yang potensial korosinya jauh lebih rendah (lebih negatif) dari potensial korosi baja.
2. Atau dengan menggunakan arus yang dipaksakan (yang diperoleh dari pemasok arus searah).

Read More......