< Previous 147 penyimpangan semula. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa penyebab timbulnya GGL induksi adalah perubahan garis gaya magnet yang dilingkupi oleh kumparan. Menurut Faraday, besar ggl induksi pada kedua ujung kumparan sebanding dengan laju perubahan fluks magnetik yang dilingkupi kumparan. Artinya, makin cepat terjadinya perubahan fluks magnetik, makin besar ggl induksi yang timbul. Adapun yang dimaksud fluks nmgnetik adalah banyaknya garis gaya magnet yang menembus suatu bidang. Penggunaan konsep ggl induksi di antaranya digunakan pada generator dan transformator. Arus listrik dapat terjadi karena perubahan garis-garis gaya/fluks magnet pada suatu kumparan/lilitan. Menurut Faraday, perubahan fluks magnet pada suatu kumparan akan menghasilkan gaya gerak listrik Induksi (GGL Induksi). Besarnya GGL Induksi ini dapat dirumuskan sebagai berikut. ε= - N [dφ/dt] Dimana: Ε = GGL Induksi (volt) N = Jumlah lilitan dφ/dt = Laju perubahan fluks magnet (Wb/s) Tanda negatif (-) pada Hukum Faraday Tersebut dipakai untuk menunjukkan arah arus listrik induksi, Hukum Lenz menyatakan bahwa arah arus induksi dalam suatu penghantar menghasilkan medan magnet yang melawan perubahan garis gaya yang menimbulkannya. Generator atau pembangkit listrik yang sederhana, biasanya digunakan pada sepeda, mungkin pada saat ini jarang kita menemui sepeda yang 148 menggunakan dynamo tersebut. Dinamo digunakan untuk menyalakan lampu. Caranya ialah bagian atas dinamo (bagian yang dapat berputar) dihubungkan ke roda sepeda. Pada proses itulah terjadi perubalian energi gerak menjadi energi listrik. Generator (dinamo) merupakan alat yang prinsip kerjanya berdasarkan induksi elektromagnetik. Alat ini pertama kali ditemukan oleh Michael Faraday. Berkebalikan dengan motor listrik, generator adalah mesin yang mengubah energi kinetik menjadi energi listrik. Energi kinetik pada generator dapat juga diperoleh dari angin atau air terjun. Berdasarkan arus yang dihasilkan. Generator dapat dibedakan menjadi dua rnacam, yaitu generator AC dan generator DC. Generator AC menghasilkan arus bolak-balik (AC) dan generator DC menghasilkan arus searah (DC). Baik arus bolak-balik maupun searah dapat digunakan untuk penerangan dan alat-alat pemanas. Bagian utama generator AC terdiri atas magnet permanen (tetap), kumparan (solenoida). cincin geser, dan sikat. Pada generator. perubahan garis gaya magnet diperoleh dengan cara memutar kumparan di dalam medan magnet permanen. Karena dihubungkan dengan cincin geser, perputaran kumparan menimbulkan GGL induksi AC. OIeh karena itu, arus induksi yang ditimbulkan berupa arus AC. Adanya arus AC ini ditunjukkan oleh menyalanya lampu pijar yang disusun seri dengan kedua sikat. Seperti yang terlihat pada Gambar 59. Generator AC berikut, sebagaimana percobaan Faraday. 149 Gambar 59. Generator AC GGL induksi yang ditimbulkan oleh generator AC dapat diperbesar dengan cara memperbanyak lilitan kumparan, menggunakan magnet permanen yang lebih kuat, mempercepat perputaran kumparan, dan menyisipkan inti besi lunak ke dalam kumparan. Contoh generator AC yang akan sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari adalah dinamo sepeda. Bagian utama dinamo sepeda adalah sebuah magnet tetap dan kumparan yang disisipi besi lunak. Jika magnet tetap diputar, perputaran tersebut menimbulkan GGL induksi pada kumparan. Jika sebuah lampu pijar (lampu sepeda) dipasang pada kabel yang menghubungkan kedua ujung kumparan. lampu tersebut akan dilalui arus induksi AC. Akibatnya, lampu tersebut menyala. Nyala lampu akan makin terang jika perputaran magnet tetap makin cepat (laju sepeda makin kencang). Prinsip kerja generator (dinamo) DC sama dengan generator AC. Namun, pada generator DC arah arus induksinya tidak berubah. Hal ini disebabkan cincin yang digunakan pada generator DC berupa cincin 150 belah (komutator). Seperti terlihat pada Gambar 60. Generator DC berikut. Gambar 60. Generator DC Agar tidak berbahaya tegangan yang tinggi itu harus diturunkan terlebih dahulu sebelum arus listrik disalurkan ke rumah-rumah penduduk. Pada umumnya tegangan listrik yang disalurkan ke rumah-rumah penduduk ada dua macam, yaitu 220 volt dan 110 volt. Alat yang digunakan untuk menurunkan tegangan disebut transformator. Bagian utama transformator adalah dua buah kumparan yang keduanya dililitkan pada sebuah inti besi lunak. Kedua kumparan tersebut memiliki jumlah lilitan yang berbeda. Berikut ini Gambar 61. Transformator. Gambar 61. Transformator 151 Kumparan yang dihubungkan dengan sumber tegangan AC disebut kumparan primer, sedangkan kumparan yang lain disebut kumparan sekunder. Jika kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan AC (dialiri arus listrik AC), besi lunak akan menjadi elektromagnet. Karena arus yang mengalir tersebut adalah arus AC, garis-garis gaya elektromagnet selalu berubah-ubah. Oleh karena itu, garis-garis gaya yang dilingkupi oleh kumparan sekunder juga berubah-ubah. Perubahan garis gaya itu menimbulkan GGL induksi pada kumparan sekunder. Hal itu menyebabkan pada kumparan sekunder mengalir arus AC (arus induksi). Transformator dibedakan menjadi dua macam. yaitu transformator step up dan transformator step down. Transformator step up adalah transformator yang jumlah lilitan primernya lebih kecil dari pada lilitan sekunder. Oleh karena itu, transformator step up dapat digunakun untuk menaikkan tegangan AC. Sedangkan transformator step down digunakan untuk menurunkan tegangan. Transformator terdiri dari kumparan primer dan kumparan sekunder. Pada transformator berlaku hubungan antara tegangan dan jumlah lilitan, secara matematis dituliskan V1: V2 = N1: N2 Transformator mempunyai daya guna (efisiensi). Efisiensi adalah perbandingan antara energi yang dihasilkan dengan energi yang masuk. Secara matematis dituliskan. η = Energi (output)/Energi (input) x 100% η = {V2 I2 t / V1 I1 t} x 100% Dimana: η = Efisiensi (%) 152 V = Tegangan (volt) I = Arus ampere (A) Transformator ideal adalah transformator yang mempunyai efisiensi 100%. Akan tetapi, tidak ada transformator yang ideal, pada umumnya efisiensi transformator kurang dari 100%. Hal tersebut disebabkan adanya kebocoran fluks magnet dan berubahnya sebagian energi menjadi energi panas. a) Mengenal Genset Mengenal genset Carilah informasi mengenai genset Diskusikan secara kelompok, prinsip kerja genset Presentasikan hasil kelompok Michael Faraday (1791-1867), seorang ilmuwan berkebangsaan Inggris, membuat hipotesis (dugaan) bahwa medan magnet seharusnya dapat menimbulkan arus listrik. Berdasarkan percobaan, ditunjukkan bahwa gerakan magnet di dalam kumparan menyebabkan jarum galvanometer menyimpang. Jika kutub utara magnet digerakkan mendekati kumparan, jarum galvanometer menyimpang ke kanan. Jika magnet diam dalam kumparan, jarum galvanometer tidak menyimpang. Jika kutub utara magnet digerakkan menjauhi kumparan, jarum galvanometer menyimpang ke kiri. Penyimpangan jarum galvanometer tersebut menunjukkan bahwa pada kedua ujung kumparan terdapat arus listrik. Peristiwa timbulnya arus listrik seperti itulah yang disebut induksi elektromagnetik. Adapun beda potensial yang timbul pada ujung kumparan disebut gaya gerak listrik (GGL) induksi. 153 Kebutuhan sumber listrik di industri pada umumnya berasal dari PLN atau generator set (genset). Salah satu pengegrak mula pada generator set adala mesin diesel, ini dipergunakan untuk menggerakkan rotor generator sehingga pada out put statornya menghasilkan gaya gerak listrik (GGL). Genset untuk industri pada umumnya memiliki kapasitas daya yang besar diatas genset untuk keperluan rumah tangga. Genset untuk keperluan rumah tangga pada umumnya memiliki kapasitas antara 2.5KW (2500 watt) sampai 5KW (5000watt) untuk memenuhi kebutuhan listrik rumah berdaya listrik 900-3500watt. Genset tersebut biasanya berbahan bakar bensin (petrol). Berikut ini Gambar 10 contoh genset dan spesifikasinya. Performance Alternator Linz (Synchronous) Single Phase Power - kVA (110v) 3 Single Phase Power - kVA (230v) 3 Three Phase Power - kVA (400v) N/A Noise Level - Lwa 96 Insulation Class H Mechanical Protection - IP 23 Engine Make xxx Type GX160 Performance Alternator GenSet (Synchronous) Single Phase Power - kVA (110v) 10 Single Phase Power - kVA (230v) 10 Three Phase Power - kVA (400v) N/A Noise Level - Lwa 79 Insulation Class H Mechanical Protection - IP 23 Engine Make xxx Type D1105 154 Fuel Petrol Number of Cylinders 1 Power - HP 5.5 Engine Speed - rpm 3000 Cooling Air Fuel Consumption - Litres/hour 1 Fuel Tank Capacity - litres 3.6 75% Average Operating Hours - hours 3.6 Starting System Recoil Dimensions (Machine only) Length - 560 mm Width - 440 mm Height - 420 mm Weight - 38 Kg Fuel Diesel Number of Cylinders 3 Power - HP 13.7 Engine Speed - rpm 1500 Cooling Water Fuel Consumption - Litres/hour 2.2 Fuel Tank Capacity - litres 301 75% Average Operating Hours - hours 137 Starting System Electric Dimensions (Machine only) Length - 1240 mm Width - 790 mm Height - 1410 mm Weight - 500 Kg Sumber: http://www.genset.co.uk/ Gambar 62. Contoh genset dan spesifikasinya. Prosedur pengoperasian generator harus mengikuti SOP (standard operation prosedure) yang ada sebagai petunjuk operator dalam mengoperasikan suatu unit pembangkit. Sebelum pengoperasikan generator set perlu dilakukan prosedur pemeriksaan secara keseluruhan. Pemeriksaan sebelum pengoperasian akan menjamin kinerja generator berfungsi dengan baik. b) Spesifikasi Kabel Hubungannya dengan Daya yang Dibutuhkan 3) Keselamatan kerja pada kelistrikan Keselamatan akan bahaya listrik di laboratorium, sebagaimana di tempat-tempat lain, berkaitan dengan pengetahuan akan potensi-potensi bahaya dan tindakan-tindakan pencegahannya. Tindakan-tindakan pencegahan di laboratorium listrik/komputer merupakan hal yang penting karena potensi-potensi bahaya yang ada di dalamnya. Jika 0,1 Ampere atau lebih arus listrik mengalir melalui kepala atau dada bagian atas, risiko kematian hampir pasti, dan terbukti fatal pada penderita gangguan koroner. 155 Arus listrik yang mengalir melalui tubuh dipengaruhi oleh resistansi tubuh, resistansi antara tubuh dengan lantai, dan tegangan sumber. Jika kulit basah, maka jantung akan lemah dan kontak antara tubuh dengan lantai menjadi besar dan langsung, sehingga tegangan sebesar 40 Volt dapat berisiko fatal. Oleh karena itu, hindari mengambil risiko dengan tegangan “rendah” sekalipun. Ketika bekerja di laboratorium, luka-luka seperti luka bakar, patah tulang, terkilir, atau gangguan pada mata, dapat terjadi. Tindakan pencegahan harus dilakukan untuk menghindari terjadinya luka-luka tersebut termasuk risiko akibat sengatan listrik. Pengguna laboratorium perlu memiliki nomor telepon darurat yang dapat dihubungi untuk pengarahan jika diperlukan. Mengetahui tindakan-tindakan pencegahan yang tepat merupakan hal yang penting ketika bekerja di laboratorium untuk menghindari risiko bahaya pada diri sendiri maupun orang lain. Bahaya paling umum adalah sengatan listrik yang dapat berakibat fatal apabila tidak berhati-hati. Sengatan listrik disebabkan karena aliran arus listrik melalui tubuh. Tingkat keparahannya bergantung pada besarnya arus. Sengatan listrik sebesar 1mA biasanya menyebabkan rasa kesemutan/geli yang tidak nyaman. Sengatan arus listrik di atas 10mA dapat menyebabkan nyeri otot yang cukup parah sehingga korban kesulitan melepaskan konduktor akibat kejang otot. Arus diantara 100mA dan 200mA (50 Hz AC) dapat menyebabkan fibrilasi ventrikel pada jantung sehingga berisiko kematian. Besarnya tegangan yang menghasilkan arus berisiko fatal bergantung pada resistansi dari kulit. Kulit yang basah dapat memiliki resistansi setidaknya 150Ω dan kulit yang kering 15kΩ. Nilai resistansi tangan dan kaki diperkirakan sebesar 100Ω dan tubuh 200Ω. Dari nilai-nilai 156 resistansi tersebut, diperkirakan bahwa tegangan 240Volt dapat menyebabkan arus listrik sekitar 500mA mengalir melalui tubuh dengan kondisi kulit basah, sehingga dapat berisiko fatal. Disamping itu nilai resistansi dari kulit juga menurun dengan drastis pada bagian yang terkena kontak langsung dengan konduktor. Dengan demikian sangat penting sekali untuk segera memisahkan konduktor dengan bagian tubuh yang terkena kontak, untuk mencegah arus meningkat sampai pada level yang dapat mematikan. Grounding merupakan hal yang sangat penting. Grounding yang tidak tepat, dapat menyebabkan eror, bising, dan banyak masalah lainnya. Grounding pada peralatan listrik dapat mencegah terjadinya sengatan listrik. Instrumen dan peralatan listrik memiliki casing yang secara elektrik sudah di insulasi dari kabel-kabel yang mengalirkan arus listrik. Isolasi tersebut dilakukan dengan cara insulasi pada kabel-kabel. Namun demikian, apabila insulasi pada kabel cacat/terkelupas dan terjadi kontak langsung antara bagian tersebut dengan casing, maka casing akan berada pada kondisi bertegangan tinggi. Jika pengguna menyentuh alat, maka tegangan tinggi tersebut akan terasa. Jika pengguna sedang berdiri di atas lantai basah dan bersentuhan dengan casing tersebut, maka arus yang cukup besar akan mengalir. Namun apabila casing dihubungkan ke tanah (ground) dengan menggunakan kabel ketiga (kabel ground), maka arus dari casing akan mengalir langsung ke tanah tanpa melalui pengguna alat. Peralatan dengan kabel tiga sumbu lebih aman digunakan. Kabel ketiga yang terhubung ke casing, juga terhubung ke tanah (biasanya melalui pipa atau batangan besi di dalam tanah) melalui stopkontak di dinding. Ketika bekerja di laboratorium, maka harus memperhatikan tindakan-tindakan pencegahan berikut: Next >