< Previous 97 2.1.11.6. KONVERSI BESARAN DAN SATUAN DAYA Dibawah ini adalah tabel konversi daya ke satuan lain. Tabel 2.27 Konversi Daya Satuan SI J ( Joule ) Nm ( Newton meter ) Satuan SI ( umum ) W ( Watt ) kW ( kilo Watt ) Satuan lainnya kcal/s ( kilo kalori/sek ) = cal / s . 103 kcal/h ( kilo kalori/jam ) = cal / h . 103 PS = HP ( Daya kuda ) 1 W = 1 J/s = 1 Nm/s 1 W = 10−9 kW = 0,102 kpm/s = 1,36 . 10−3 PS = 860 cal/h = 0,239 cal/s 1 kW = 103 W = 102 kpm//s = 1,36 PS = 860 . 103cal/h = 239 cal/s 1 kpm/s = 9,81 W = 9,81 . 10−3 kW = 13,3 . 10−3 PS = 8,43 . 103cal/h = 2,34 cal/s 1 PS = 736 W = 0,736 kW = 75 kpm/s = 632 . 103cal/h = 1,76 cal/sl 1 kcal/h = 1,16 W = 1,16 . 10−3 kW = 119 .10−3 kpm/s = 1,58 . 10−3 PS = 277,8 . 10−3 cal/s 1 cal/s = 4,19W = 4,19 . 10−3 kW = 0,427 kpm/s = 5,69 . 10−3 PS = 3,6 kcal/h 98 Daya adalah besarnya usaha yang dilakukan tiap satuan waktu Daya : = NmS atau daya = Joule/sekon = Kg m/dtmSekon2⋅ = Watt sekon/sekon = Kg m mSekon3⋅ = Watt = kg m2 / dt3 Jadi : Besaran daya adalah P Satuan daya adalah Watt atau kilo Watt. Seperti juga usaha daya juga dapat di konversikan menjadi satuan-satuan lain, terutama yang ada hubungannya dengan panas ( kalori atau cal ). Contoh Dalam konversi satuan usaha listrik pada tabel terdapat lajur : 1 kpm = 9,81 Ws = 2,72 . 10−6 kWh = 9,81 Nm = 9,81 J = 2,34 cal Coba jelaskan bagaimana di peroleh data tersebut ! Jawab : 1 kpm adalah 1 kilo pond meter 1 Nm = 0,102 kpm berarti 1kpm =10102, = 9,81 Nm a). 1 kpm = 9,81 Nm 1 NM = 1 J = 1 Ws b). 1 kpm = 9,81 J 1 Nm = 278 . 10−9 kWh 9,81 Nm = 9,81 x 278 . 10−9 kWh = 2,72 . 10−9 kWh = 2,72 . 10−9 kWh c). 1 kpm = 2,72 . 10 kWh 1 Nm = 0,239 cal 9,81 Nm = 9,81 . 0,239 cal = 2,34 cal d).1 kpm = 2,34 cal Jadi terbukti bahwa : 1 kpm = 9,81 Ws = 2,72 . 10−6 kWh = 9,81 Nm = 9,81 J = 2,34 cal 99 2.1.11.7. DAYA GUNA Efisiensi • Panas Sumber dari Sumber Listrik Segala sesuatu yang diberikan dari suatu sumber tidak semua dapat di manfaatkan atau dui gunakan dalam pemakaiannya. Karena pada transfer ( pemberian ) yang dilakukan melalui Media / alat / penghantar tertentu yang juga mengambil bagian dari Sumber. Demikian yang juga mengambil panas, dimana Sumber yang berupa tempat asal mula energi terjadi tidak dapat memberikan panas / energinya tanpa mengalami kerugian - kerugian. Sumber listrik sebagai energi yang belum diubah menjadi panas untuk memanaskan sesuatu juga mengalami kerugian. Kerugian ini disebabkan oleh beberapa hal, diantaranya adalah rugi pada alat pemanas itu sendiri dan rugi dari media transfernya, yaitu udara ( radiasi ) ataumungkin bantalan atau komponen alat. Besarnya panas dari sumber listrik adalah perubahan usaha listrik menjadi panas seusai dengan rumus : dimana : W = Usaha listrik ............... kalori I = Arus listrik yang mengalir ........ amper R = Tahanan .................. Ohm t = Waktu .................... detik 0,24 adalah perubahan dari Joule ke kalori atau = • Panas Bergema ( Out put ) Panas yang betul-betul termanfaatkan oleh yang memerlukan dinamakan panas yang berguna. Biasanya panas ini sudah tidak lagi sebesar yang diberikan oleh sumber karena adanya rugi - rugi sebagaimana yang dijelaskan didepan. Besarnya panas yang termanfaatkan ( berguna ) ini ditentukan oleh rumus: W2 sebanding dengan Q = m . c . ∆t ...... kalori W1 = U . I . t ....... Joule W1 = 0,24 . U . I . t ............. kalori 100 Dimana = Q = jumlah / kuantitas panas ........ kalori M = Massa benda yang dipanaskan .. kg ∆t = Perubahan temperatur ( suhu ) ... 0C atau Untuk menentukan satuan yang dipakai harus seragam, misal : • Jika Q dan W yang dipakai kalori, maka kapasitas panas jenis yang dipakai adalah dengan satuan kalori / kg0C. • Jika Q dan W yang dipakai joule, maka kapasitas panas jenis yang dipakai adalah dengan satuan joule / kg0C. • Efisiensi Panas Efisiensi panas adalah Perbandingan antara pasang yang termanfaatkan ( pergunakan ) dengan panas sumber.Besarnya efisiensi panas, ditentukan oleh rumus :%1001×=WQη PANAS ( w ) YANG( Q ) SUMBER RUGI PANAS AKIBAT RUGI PANAS AKIBAT RADIASI RAMBATAN KE BENDA LAIN 2.1.11.8. PERPINDAHAN PANAS Panas dapat dikatakan mengalir dari sebuah benda panas ke benda dingin. Sebuah zat yang dipanasi mengeluarkan panas ke zat lain melalui ( a ) hantaran ( konduksi ), ( b ) konverksi, ( c ) radiasi. Berbagai jenis pemanas listrik bekerja menurut salah satu atau lebih dari prinsip tersebut. A. HANTARAN ( KONDUKSI ). Dalam hantaran, panas dipindahkan melalui suatu zat dari satu titik ke titik lainnya. Misalnya, di dalam sebuah batang yang dipanasi, energi panas dipancarkan dari molekul melalui kontak langsung, walaupun tidak ada ada gerakan molekul - molekul itu sendiri. Atom - atom dalam setiap bahan berada pada getaran yang konstan. Getaran ini diperbesar oleh setiap kenaikan temperatur. Q = m . c . ∆t ............ Joule 101 Kebanyakan zat nampaknya mengikuti pola ini. Tembaga adalah penghantar panas dan listrik yang baik ; sedang kertas adalah isolator panas dan isolator listrik yang baik. B. KONVERSI. Pemakaian arus konversi mungkin adalah cara yang paling pokok untuk memancarkan energi panas untuk mendapatkan keduanya, pamanasan ruang dan air. Udara sendiri bukanlah suatu penghantar yang baik tetapi lapisan udara yang bersentuhan dengan sebuah elemen yang dipanasi diberi energi panas dan karenanya memuai. Sehubungan dengan pemuaian ini, massa jenis udara berkurang sehingga akan menjadi lebih ringan dan naik. Lapisan udara yang segar mengisi tempatnya dan pada gilirannya naik. Dengan cara ini sirkulasi kontinu dari udara yang dipanasi dapat diperoleh, dan prinsip ini dilukiskan pada Gambar 2.57 Udara dingin ditarik ke dalam alat konversi listrik pada permukaan tanah, dihangati oleh panas dan dibuang keluar melalui sebuah lapisan logam bagian atas. Dengan bekerja pada panas hitam, umur elemen nikel-chrome bertambah dibandingkan dengan radiator-radiator di mana mereka menjalankan panas merah. Pemanasan konverksi yang mungkin dibantu oleh kipas angin memberi kemungkinan untuk mengontrol termostatik ; tetapi bila dipasang termostat sebaiknya ditempatkan agar memberi tanggapan terhadap temperatur aliran udara masuk. Gambar 2.57 Prinsip alat konveksi listrik Pemanas berbentuk tabung juga bekerja sebagai konvektor. Pemanas tersebut adalah lempengan baja terselubung dari penampang berbentuk lingkaran ( diamater 50 mm ) atau oval yang mengandung sebuah elemen dan panjangnya dari 0,61 mm sampai 5,2 m.( Gambar (a)). Kurungan mempertahankan suatu jarak-antara ke dinding sebesar 33 mm. Hubung-hubungan bagian-dalam antara pemanas-pemanas dapat diperoleh dan untuk melengkapi pembebanan yang kompak, pemanas- 102 pemanas tersebut sering dipasang di dalam deretan bertingkat. Fleksibilitas yang ditawarkan oleh rangkumam ukurannya membuat pemanas sangat efektif untuk pemeriksaan aliran udara. Aliran udara dingin yang turun dari udara dari jendela loteng dan jendela-jendela, bisa dipanasi dengan memasang pemanas-pemanas berbentuk tabung yang sesuai di bawah saluran gas. Sebagai pendekatan yang lebih modern, unit-unit dapat dimodifikasi atau dimasukkan di dalam pemanas-pemanas pembalut yakni yang disempurnakan dengan warna-warna menarik yang akan bergabung dengan dekorasi rumah model sekarang atau kantor. Salah satu bentuk diperhatikan pada Gambar 2.58 (a) dan 2.58 (b). Gambar 2.58a. Dimensi Pemanas berbentuk tabung Gambar 2.58b Pemanas-pemanas berbentuk tabung tercakup didalam pemanas-pemanas bermantel. 103 C. RADIASI. Matahari memanasi bumi melalui radiasi yang merambat pada kecepatan cahaya. Dalam radiator listrik ( Gambar 3 ), sinar-sinar panas dari sebuah elemen pada panas merah yang terang lewat dengan cepat melalui udara tanpa memanasi atmosfer tetapi menaikkan temperatur zat padat dalam daerahnya. Berarti tembok, mebel dan badan manusia menyerap panas dan menjadi lebih panas. Sebagaimana dapat dilihat melalui bagan, sinar-sinar panas merambat dalam garis lurus dan dipantulkan oleh permukaan-permukaan mengkilap dengan cara yang sama seperti cahaya ; tetapi diserap oleh permukaan-permukaan hitam. Pemanas-pemanas radiator pemantul tidak cocok untuk mengontrol panas statik ( termostatik ). Juga adalah menarik untuk memperhatikan bahwa bagian panas lewat melalui pemantul karena hantaran yang pada gilirannya memanasi lapisan-lapisan udara sekeliling untuk menghasilkan sejumlah konveksi panas tertentu. Untuk mencegah oksidasi, elemen-elemen digulungkan dengan kawat nikel-chrome ( 80 % nikel dan 20 % chrome ) dengan koefisien temperatur yang kecil. Paduan ini memiliki keuntungan tambahan yakni tahanan yang tinggi setiap satuan panjang sehingga diperoleh suatu sumber panas yang padat. Gambar 2.59 Pemantul radiator parabolik. Pemanas-pemanas sinar infra merah dapat dirancang agar memancarkan gelombang-gelombang elektromagnet yang panjang dalam daerah 3 mikron untuk menghasilkan kenyamanan tubuh. Elemen pemanas ditutupi di dalam sebuah tabung silika bersekering. Bahan ini adalah penghantar jelek tetapi sangat tembus pada cahaya radiasi infra merah. Selanjutnya tabung bekerja sebagai sebuah pelindung arus udara yang tidak teratur yang menabrak elemen-elemen tersebut dan 104 memperpendek umur elemen. Bahan tabung pembias juga memberikan tingkat keamanan dalam hal mencegah tersentuhnya kawat yang dipanasi. Suatu variasi dapur api listrik yang hampir tak habis-habisnya, bekerja berdasarkan satu atau lebih dari prinsip-prinsip dasar pemindahan panas. Catatan dapat dibuat bagi pemanas-pemanas unit industri yang mempunyai daya sampai beberapa kW. Digulung bersama sebuah elemen kawat bergulung yang ditempatkan di depan sebuah kipas, dapat dipasang pada suatu ketinggian sekitar 2−3 m dan meniupkan udara panas di sekeliling suatu daerah lebar. Dalam cara ini suatu tingkat ventilasi yang dipaksakan juga tersedia. Radiator berisi minyak adalah sebuah pemanas lain dengan kedua keluaran yang bersifat radiasi dan bersifat konveksi. Pada mulanya dirancang dalam bentuk radiator pemanasan sentral tipe kolom, sekarang ini pemanas tersebut sering dilesung dan memiliki selubung saluran kecil baja tekan yang rapi. Unit ini sebagian diisi dengan suatu minyak tingkat tinggi yang dipanasi dengan sebuah pemanas tipe celup. Minyak memuai dan secara merata memanasi sleubung. Di sana terdapat sebuah pengontrol termostatik yang terpasang bersama sebuah pemutus beban lebih untuk ukuran-ukuran yang lebih besar, dan pemanas dapat dipasang tembok atau berdiri bebas. Pemanas panel juga dihasilkan dalam berbagai jenis. Elemen-elemen yang datar ditanam di dalam berbagai bahan. Dalam satu jenis, sebuah elemen karbon disisipkan di antara panel-panel bahan batu tulis. Kebanyakan panas dikeluarkan sebagai radiasi temperatur rendah. Telah ditemukan bahwa proporsi yang besar dari pancaran panas ( radiasi ) dikeluarkan ketika panel-panel tersebut dipasang pada langit-langit. 2.2. KOMPONEN LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 2.2.1. KONDENSATOR Kondensator atau disebut juga kapasitor adalah alat / perangkat untuk menyimpan muatan listrik untuk sementara waktu. Sebuah kapasitor/kondensator sederhana tersusun dari dua buah lempeng logam paralel yang disekat satu sama lain oleh bahan isolator yang disebut dielektrikum. Jenis kondensator diberi nama sesuai dengan dielektrikumnya, misal : kertas, mika, keramik dan sebagainya. 105 Gambar 2.59 Kondensator Plat Logam Jika lempeng kondensator/kapasitor dihubungkan pada sumber tegangan DC, terjadi perpindahan elektron dari kutub ( − ) lempeng B dan ke kutub ( + ) lempeng A. Hal ini berlangsung sampai beda potensial antara lempeng A dan lempeng B dengan GGL sumber tegangan DC. Jika hal ini terjadi artinya kondensator sudah bermuatan penuh. 2.2.1.1. Kuat medan listrik Kondesator pada dasarnya adalah : Dua keping plat penghantar ( logam ) yang tersekat satu dengan yang lain . Dua keping tersebut bila dihubungkan dengan tegangan, di dalamnya akan menghasilkan atau mengakibatkan PENYIMPANAN MUATAN . l Gambar 2.61 Prinsip Kerja Kapasitor Diantara dua keping plat yang bermuatan listrik itu mempunyai KONDISI PENGISIAN YANG BERBEDA, ini mengakibatkan terjadinya suatu medan listrik. Medan listrik ini menghasilkan TENAGA ( DAYA ) dan bukan merupakan PENGHANTAR . A B + − 106 Sebabnya adalah dia hanya TEGANGAN yang bermuatan listrik. Setiap tegangan yang bermuatan listrik menghasilkan sebuah MEDAN LISTRIK. Besarnya medan listrik di sebut KUAT MEDAN LISTRIK ( E ). E = UI ( VoltMeter ) E = Kuat medan listrik ( VM ) U = Tegangan pada kondesator ( V ) l = jarak antara plat ( m ) 2.2.1.2. DIELEKTRIKUM Dielektrik medium atau disingkat saja “ dielektrik “ , adalah medium penyekat yang terdapat antara kedua bidang kapasitor . Konstanta dielektrik ( K ) sesuatu medium ialah perbandingkan kapasitas apabila bidang-bidangnya di sekat dengan medium itu dan apabila bidang - bidangnya di sekat oleh ruang hampa udara. K = C MediumC Hampa Udara Untuk kapasitor bidang paralel yang di sekat oleh sesuatu medium, kapasitasnya dapat di nyatakan dengan rumus. C = KA4kdπ Jika kedua bidang kapasitor itu tidak di sekat oleh ruang hampa udara , melainkan oleh zat penyekat lain ,maka kapasitasnya bertambah besar dengan suatu faktor Kyang bergantung kepada sifat kelistrikkan medium penyekat itu yang di sebut konstanta dielektrik. Konstanta dielektrik untuk : Hampa udara . . . . . . . . ... . . . . . . . .1 Udara kering 1 atom . . . . . . . . . . . . 1,0006 Air . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .80 Karbon tetrakhlosida . . . . . . . . . . . . 2,24 Bensena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,28 Minyak kastor . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,67 Next >