1. Umum
Membahas mengenai
media transfer
energi listrik, maka pembahasannya tidak
terlepas dari
kabel yang digunakan. Karena sejauh ini media untuk menghantarkan listrik,
khususnya untuk instalasi tenaga (power) masih membutuhkan kabel sebagai media
penghantarnya, meskipun sesuai dengan yang pernah saya baca telah ada yang
menemukan terobosan menggunakan
wireless, tapi itupun belum banyak digunakan dan
masih dianggap oleh banyak kalangan sebagai sesuatu yang kurang efektif. Oleh karena
itu landasan teori yang akan kita gunakan dalam pembahasan ini adalah mengenai
penentuan
diameter kabel, kemampuan dalam menghantarkan arus dan rumus-rumus
yang digunakan.
Biasanya yang telah banyak dilakukan dalam menentukan diameter kabel untuk
perencanaan sebuah instalasi tenaga adalah dengan menggunakan tabel yang dikeluarkan
oleh pabrikan pembuat kabel tersebut. Contoh tabel tersebut adalah sebagai berikut :
Akan tetapi bila diperhatikan tabel dari antara pembuat kabel satu dengan lainnya
angkanya ada yang berbeda, walaupun tidak berbeda jauh. Hal itu bisa dimaklumi karena
dalam memberi toleransi lebih antara orang satu dengan lainnya berbeda. Perbedaan
angka tersebut juga bergantung dari jenis isolasi kabel yang digunakan, apakah PVC
(
polyvinyl chloride), TPE (thermo plastis elastomer) atau PUR (polyurithane). Perbedaan
tersebut juga disebabkan oleh penempatan kabel, apakah ditempatkan di udara bebas, di
tanam dalam tanah atau dalam
air.
Dengan bergantung pada tabel tersebut, tentunya sebagian dari kita sebagai orang
listrik akan timbul ketidakpuasan. Tidak puas karena kita pernah mempelajari hukumhukum
listrik salah satunya adalah hukum ohm yang pastinya akan selalu ber korelasi
dengan penentuan diameter kabel listrik dalam kemampuaanya membawa arus.
Bagaimana kalau tegangan, panjang kabel, jenis konduktor yang akan kita gunakan
berbeda, apakah penggunaan tabel tersebut masih berlaku untuk kita jadikan acuan ?
Nah, ini yang akan kita bahas lebih lanjut dalam landasan teori ini.
3.2 Teori Pendukung
3.2.1 Rumus untuk menentukan diameter kabel
Dalam merencana sebuah instalasi tenaga listrik, maka langkah awal setelah
kita mengetahui berapa tegangan listrik serta daya yang dibutuhkan adalah
menentukan diameter kabel yang akan digunakan. Dibawah ini adalah rumus
dalam menentukan diameter kabel :
Dari rumus diatas, secara garis besar dapat kita lihat bahwa penampang
kabel berbanding lurus dengan panjang kabel dan berbanding terbalik dengan
tegangan, artinya semakin panjang kabel yang digunakan serta untuk memperoleh
tegangan yang konstan maka semakin besar pula penampang kabelnya. Akan
tetapi pada prakteknya selalu ada saja rugi tegangan pada penghantar, maka dalam
rumus diatas disertakan juga rugi tegangan yang kita inginkan ( ev ), yang
nantinya rugi tegangan inilah yang akan berhubungan dengan hukum ohm,
menentukan I (arus) yang dihasilkan. Jenis konduktor yang dalam rumus di atas
dituliskan sebagai y atau daya hantar jenis, juga akan menentukan penampang
kabel, 56 untuk daya hantar jenis tembaga, 32,7 untuk daya hantar jenis
alumunium dan 7 untuk daya hantar jenis besi. Akan tetapi tembaga adalah jenis
penghantar yang paling umum digunakan maka dalam rumus di atas yang
dituliskan adalah daya hantar jenis tembaga.
Contoh soal 1:
Sebuah pemanas heater 380 volt 10000 watt rencananya akan disambungkan
dengan kabel tembaga dengan panjang 350 meter dari sumber listrik (panel), rugi
tegangan yang diinginkan adalah 5 volt. Hitung berapa diameter kabel yang
dibutuhkan ?
Penyelesaian :
q = ( L . N ) : ( y . ev . E )
q = (350 . 10.000) : ( 56 . 5 . 380 )
q = (3.500.000) : (106.400)
q = 32,8 mm2
Jadi, penampang kawat tembaga yang dibutuhkan untuk pemanas heater dengan
instalasi sepanjang 350 meter adalah 32,8 mm atau bila memakai ukuran kabel
yang umum dijual di pasaran adalah dengan ukuran kabel 35 mm2
3.2.2 Rumus untuk mengetahui resistansi (hambatan) dalam kabel
Hal yang perlu kita ketahui selanjutnya setelah menentukan diameter kabel
adalah mengetahui resistansinya, karena seperti yang telah kita ketahui bersama
bahwa resistansi inilah dalam hukum ohm nilainya akan berbanding terbalik
dengan tegangan (V) dan arus (I). Rumus untuk mengetahui resistansi dalam
kabel adalah :
Karena pada umumnya yang kita ketahui pada kabel adalah diameter penampang,
sedangkan untuk menggunakan rumus di atas harus diketahui luas penampang,
maka kita dapat mencarinya dengan rumus :
Contoh soal 2 :
Dari contoh soal no.1 di atas, selanjutnya akan dapat kita ketahui berapa
resistansinya dengan memakai rumus 1.2 di atas.
Penyelesaian :
3.2.3 Hukum Ohm
Pada suatu rangkaian tertutup, seperti gambar dibawah ini :
Besarnya arus I berubah sebanding dengan tegangan V dan berbanding terbalik
dengan beban tahanan R, atau dapat dinyatakan dengan rumus :
Contoh soal 3 :
Dari contoh soal gabungan no.1 dan 2 di atas dengan menggunakan hukum ohm,
maka kita akan dapat mengetahui kerugian daya listrik yang ada pada penghantar
sepanjang 350 meter tersebut.
Untuk mengetahui rugi daya yang ada pada penghantar, maka yang kita gunakan
adalah R total, R total adalah penjumlahan R1 dan R2 yaitu = 14,4404332 + 0,175
= 14,6154332
Daya (P) keseluruhan setelah dihubungkan kabel 35 mm2 adalah = I2 . R
P total = 26,3152 . 14,6154332
P total = 692,479225 . 14,6154332
P total = 10120 watt
Rugi daya pada penghantar adalah P total – P beban = 10120 – 10000 = 120 watt
Jadi, dengan demikian dapat diketahui bahwa heater pemanas 10000 watt 380 volt
yang dihubungkan dengan kawat tembaga diameter 32,8 mm2 sepanjang 350
meter, rugi dayanya adalah
sebesar 120 watt.
Disamping faktor diatas, rugi-rugi listrik juga dapat disebabkan oleh media isolasi yang
tidak baik sehingga arus bocor mengalir. Perhitungan sama arus yang mengalir dikalikan
dengan besarnya dari tahanan tersebut. Jika seandainya instalasi kabel heater pemanas
diatas memakain acuan tabel, maka kita dapat hitung betapa banyaknya rugi-rugi daya
listrik yang ditimbulkan.
3.3 Jenis Daya Listrik
3.3.1 Daya aktif
Untuk tenaga listrik nyata (wujud) yang dikeluarkan oleh arus bolak-balik
yang mempunyai fasa adalah :
Dalam jumlah usaha nyata/ wujud yang dilakukan oleh arus dan tegangan bolakbalik
yang mempunyai fasa yaitu sebesar :
3.3.2 Daya reaktif (VAR)
Adalah daya listrik yang secara electric bisa diukur, secara vektor
merupakan penjumlahan vektor dari perkalian E x I dimana arus mengalir pada
komponen resistor sehingga arah vektornya searah dengan tegangan, dan vektor
yang arah 90 deg terhadap tegangan, tergantung pada beban seperti induktif dan
kapasitif. Biasanya daya yang searah dengan tegangan disebut dengan daya aktif,
sedangkan yang lain disebut dengan daya reaktif.
Untuk tenaga listrik reaktif yang dikeluarkan oleh arus bolak-balik yang
mempunyai fasa dengan tegangan bolak-balik yaitu :
3.3.3 Segitiga daya
Dari hal tersebut diatas, maka daya listrik yang digambarkan sebagai
segitiga siku-siku yang secara vektoris adalah penjumlahan daya aktif dan reaktif
dan sebagai resultannya adalah daya semu atau daya buta.
3.4 Macam – Macam Besaran Listrik dan Satuannya
3.4.1 Tabel Besaran Listrik
3.4.2 Tabel Satuan Turunan
