Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

[Updated] Teori dasar listrik

Judul blog ini adalah Listrik untuk kehdupan. Hal ini untuk menunjukan bahwa peran listrik dalam hidup kita sangatlah penting, bahkan sudah hampir sama pentingnya dengan kebutuhan-kebutuhan pokok lainnya seperti makanan, minuman dan pakaian.

Teori dasar listrik

Terlebih di jaman modern seperti saat ini. Keberadaan listrik adalah mutlak. Tanpa listrik, maka peralatan-peralatan listrik rumah tangga seperti kulkas, AC, TV, mesin cuci dll tidak akan bisa digunakan.

Menyadari akan hal itu, saya rasa tidak ada salahnya jika kita mulai mempelajari dan mendalami ilmu tentang kelistrikan, terutama teori dasarnya. Tujuannya agar kita paham bagaimana memperbaiki saat ada kerusakan. Mungkin bukan untuk berprofesi sebagai teknisi listrik, paling tidak untuk diri sendiri di rumah.

Berikut ini dasar-dasar yang harus kita pahami agar kita bisa lebih familier dengan kelistrikan. 

  1. Satuan-satuan dalam kelistrikan
  2. Arus listrik, persamaan dan cara mengukurnya
  3. Tegangan listrik, persamaan dan cara mengukurnya
  4. Tahanan listrk, persamaan serta cara mengukurnya
  5. Daya listrik serta persamaanya
  6. Phase, Line, netral dan grounding
  7. MCB dan ELCB
  8. Sakelar, stop kontak dan steker listrik
  9. Rangkaian seri dan paralel
  10. Simbol-simbol dalam instalasi tenaga listrik
  11. Tools wajib nya para teknisi

1. Satuan-satuan dalam kelistrikan

Point pertama sekali yang harus kita pahami pada pembahasan kali ini adalah adalah terkait satuan pada besaran-besaran listrik seperti tegangan, arus, daya dll.

Berikut ini adalah satuan-satuan dalam kelistrikan berdasarkan Puil.

Satuan-satuan dalam kelistrikan

2. Arus listrik, persamaan dan cara mengukurnya?

Point ke dua dari pembahasan kita kali ini adalah Arus listrik. 

a. Apa itu arus listrik?

Arus listrik adalah banyaknya elektron yang mengalir pada suatu konduktor dalam rangkaian tertutup per satuan waktu. 

Simbol arus listrik adalah I dan satuannya adalah Ampere. 

1 Ampere = 1 Coulomb.

1 Coulomb = 624x10^16  elektron/detik.

Jadi, 1 ampere arus listrik yang mengalir pada sebuah rangkaian tertutup itu sama dengan 6,242,000,000,000,000,000 elektron.

b. Persamaan arus listrik

Arus listrik memiliki beberapa persamaan, tergantung parameter yang diketahui.

  • Persamaan arus listrik berkaitan dengan jumlah muatan dan waktu operasional.

I = Q / t

Di mana,

Q = Jumlah muatan (Coulomb)

I = Arus listrik (Ampere)

t = waktu (detik) 

Contoh :  Sebuah lampu menyala selama 8 jam. Diketahui jumlah muatan listrik adalah 50.000 coulomb. Berapakah arus listrik yang mengalir pada lampu tersebut?

t = 8 jam (8x3600) = 28.800 detik

Q = 50.000 coulomb

I = Q / t 

I = 50.000 / 28.000

I = 1.78 A

  • Persamaan arus listrik jika terdapat parameter tahanan dan tegangan listrik

I = V/R

Di mana,

I = Arus listrik (Ampere)

V = Tegangan listrik (Volt)

R = Tahanan listrik (Ohm)

Contoh :  Tegangan pada sebuah rangkaian listrik adalah 220 Volt. Menggunakan sebuah lampu pijar dengan tahanan 200 ohm. Berapakah arus pada rangkaian?

V = 220 Volt

R = 200 ohm

I = V / R

I = 220 / 200

I = 1.1 Ampere

  • Persamaan arus listrik jika terdapat parameter daya dan tegangan listrik

I = P/V

Di mana,

I = Arus listrik (Ampere)

P = Daya listrik (Watt)

V = Tegangan listrik (Volt)

Contoh : Suatu beban listrik diketahui bekerja pada tegangan listrik 1 phase. Total daya pada beban adalah 600 W. Berapakah arus pada beban tersebut?

V = 1 phase = 220 Volt

P = 600 Watt

I = P/V

I = 600 / 220

I = 2.72 Ampere

c. Cara mengukur arus listrik

Mengukur arus listrik pada dasarnya dilakukan dengan cara men seri rangkaian dengan alat ukur seperti pada artikel berikut. Ini masih memungkinkan jika dilakukan pada listrik DC dengan arus di bawah 10 Ampere. Akan tetapi pada listrik AC (bolak-balik), hal itu tidak mungkin dilakukan karena sangat berbahaya.

Oleh karena itu biasanya digunakan alat bernama CT (Current transformer) dan clamp meter untuk mengukur berapa arus yang mengalir pada sebuah rangkaian. Seperti pada gambar berikut.

Mengukur arus AC dengan Clamp meter

Mengukur arus dengan CT (Current transformers)

Gambar pertama menunjukan pengukuran arus pada sebuah kabel 1 phase. Clamp meter bersifat portable karena alat ini memang sama halnya dengan multimeter. Hanya berbeda pada clamp (penjepit) sebagai pengukur arus. Penjepit tersebut pun sebenarnya adalah CT sehingga bisa mengukur arus.

Hal yang harus diperhatikan adalah clamp meter akan bisa mengukur arus pada sebuah penghantar jika dijepit pada salah 1 line. Pengukuran tidak bisa dilakukan jika clamp meter dijepit sekaligus pada kabel line dan netral pada listrik 1 phase. Pada listrik 3 phase, pengukuran dilakukan dengan menjepit clamp meter pada phase R S dan T.

Pada gambar ke dua terlihat sebuah CT dipasang pada sebuah penghantar. Arus yang mengalir pada penghantar terinduksi pada CT. CT terhubung ke Amper meter. Amper meter menunjukan hasil pembacaan arus baik pada ampere meter model analog maupun digital.

CT bersifat fixed. Jadi pemasangannya biasanya dilakukan pada panel-panel listrik untuk membaca beban berjalan secara real time.

3. Tegangan listrik, persamaan dan cara mengukurnya

Berikutnya yang harus kita pahamai adalah tegangan.

a. Apa itu tegangan listrik?

Tegangan listrik adalah beda potensial antara 1 titik dengan titik lainnya pada sistem tenaga listrik.

Analogi sederhana dari tegangan adalah seperti cairan dalam pipa air yang didorong oleh pompa. Bila pompa mulai melakukan pekerjaan tekanan cairan dalam pipa pada titik di dekat pompa menjadi lebih tinggi sehingga cairan dalam pipa mulai terdorong dari satu titik (dekat pompa) menuju titik yang lain (ujung pipa). 

Perbedaan tekanan pada sistem pemompaan inilah yang namanya perbedaan potensial (tegangan) pada kelistrikan.

b. Persamaan tegangan listrik

Sama halnya dengan arus listrik. Tegangan listrik juga memiliki beberapa persamaan tergantung dari parameter-parameter yang diketahui.

  • Persamaan tegangan listrik jika terdapat parameter arus dan tahanan

V= I x R

Dimana, 

V = Tegangan (Volt)

I = Arus (Ampere)

R = Tahanan (ohm)

Contoh :  Sebuah beban listrik diketahui menggunakan arus listrik sebesar 4 Ampere. Tahanan pada ragkaian adalah 3 ohm. Berapakah tegangan listrik pada rangkaian?

I = 4 Ampere

R = 60 ohm

V = I x R

V = 4 x 60

V = 240 volt

  • Persamaan tegangan listrik jika terdapat parameter arus dan daya listrik

V = P / I

Di mana :

V = Tegangan (Volt)

P = Daya (Watt)

I = Arus (Ampere)

Contoh : Sebuah beban lampu diketahui memiliki daya 50 watt. Arus pada lampu adalah 0.23 ampere. Berapakah tegangan kerja pada lampu?

P = 50 watt

I = 0.23 Ampere

V = P / I

V = 50 / 0.23

V = 220 Volt

c. Cara mengukur tegangan

Mengukur tegangan relatif lebih mudah dibandingkan mengukur arus. Tegangan pada listrik AC bisa dengan mudah diukur, baik untuk listrik 1 phase maupun 3 phase.

Pengukuran tegangan dilakukan dengan cara memparalel alat ukur pada sumber yang ingin diukur seperti gambar berikut ini. Penjelasan lengkap tentang cara mengukur tegangan bisa anda baca pada artikel ini.

Mengukur tegangan AC

4. Tahanan listrik, persamaan dan cara mengukurnya

Hal ke 4 yang harus kita pahami adalah tahanan (hambatan).

a. Apa itu tahanan / hambatan?

Tahanan (hambatan) adalah ukuran sejauh mana sebuah benda dapat menahan laju aliran listrik dalam sebuah rangkaian. 

Semakin besar tahanan, maka aliran listrik pada sebuah rangkaian akan semakin kecil. Semakin kecil tahanan, maka aliran listrik akan semakin besar.

Pada listrik AC, semakin kecil luas penampang konduktor, maka tahanan akan semakin besar. Semakin besar luas penampang konduktor, maka tahanan akan semakin kecil.

Konsep ini berlaku pada semua jenis listrik baik AC maupun DC.

Analogi sederhana yang bisa kita gunakan untuk memahami konsep tahanan adalah pada keran air.

Semakin kecil bukaan keran, maka semakin kecil aliran air. Semakin besar bukaan keran, maka semkain besar pula aliran air.

Keran di sini diibartakan sama dengan tahanan.

b. Persamaan tahanan

Persamaan tahanan adalah sebagai berikut :

R = V / I

Di mana :

R = tahanan (Ohm)

V = tegangan (Volt)

I = Arus (Ampere)

Contoh : Sebuah beban listrik bekerja pada tegangan 1 phase. Arus pada beban adalah 0.23 Ampere. Berapakah tahanannya?

V = 1 phase = 220 Volt

I = 0.23 Ampere

R = V / I

R = 220 / 0.23

R = 956.52 ohm

c. Cara mengukur tahanan

Contoh pengukuran tahanan paling sederhana bisa kita lakukan pada pengukuran resistor seperti gambar berikut.

Cara mengukur tahanan

5. Daya listrik dan persamaanya

a. Apa itu daya listrik?

Daya listrik adalah kemampuan suatu peralatan listrik untuk melakukan usaha akibat adanya perubahan kerja dan perubahan muatan listrik tiap satuan waktu.

Besarnya daya listrik yang dilakukan oleh peralatan listrik dipengaruhi oleh keberadaan tegangan listrik, kuat arus listrik, dan hambatan listrik di dalam rangkaian listrik tertutup, serta keadaannya terhadap waktu. 

Ketiga besaran listrik tersebut menjadi penentu dari besarnya daya listrik yang diperlukan oleh peralatan listrik untuk bekerja secara optimal. Nilai daya listrik umumnya dicantumkan pada label peralatan listrik untuk menunjukkan besarnya energi yang dibutuhkan oleh perangkat listrik untuk dapat bekerja tiap satuan waktu.

b. Persamaan daya listrik

Dalam kelistrikan kita mengenal beberapa macam daya listrik antara lain daya semu, daya aktif dan daya reaktif.

Daya semu adalah daya yang dibangkitkan pada seumber. Satuan VA (Volt ampere).

S = V x I

Daya aktif adalah daya yang terserap oleh beban listrk. Satuannya watt.

P = V x I x Cos phi

Daya reaktif adalah daya yang bekerja untuk membangkitkan fluks magnetik pada motor induksi.

Q = V x I x Sin phi

Di mana :

S = daya semu (VA)

V = Tegangan listrik (Volt)

I = Arus listrik (Ampere)

P = Daya aktif (watt)

Cos phi = Selisih daya aktif dengan daya semu

Sin phi = Selisih daya aktif dengan daya reaktif

6. Phase, line, netral dan grounding

a. Apa itu phase / Line?

Phase = Line adalah bagian aktif atau bagian yang bertegangan pada jaringan tenaga listrik. 

b. Apa itu netral?

Netral adalah bagian tidak bertegangan pada jaringan tenaga listrik. Netral merupakan jalur balik bagi arus dari phase setelah melewati beban listrik.

c. Apa itu Grounding / Arde?

Grounding = arde adalah jalur proteksi (pengaman) pada jaringan tenaga listrik. Arde yang bagus memiliki tahanan yang sangat kecil mendekati 0.

Grounding tidak sama dengan netral pada jaringan listrik.

Grounding terhubung ke tanah dengan tahanan yang sangat kecil. Sedangkan netral terhubung ke titik netral pada travo hubung bintang pada gardu distribusi.

7. MCB dan ELCB

a. Apa itu MCB?

MCB (Miniatur circuit breaker) adalah salah satu komponen dalam kelistrikan yang berfungsi sebagai pembatas daya pada kelistrikan. Selain sebagai pembatas daya, MCB juga berfungsi sebagai pengaman hubung singkat.

MCB 32 A

b. Apa itu ELCB?

ELCB (Earth leakage circuit breaker) adalah komponen kelistrikan yang berfungsi sebagai pengaman arus bocor pada instalasi kelistrikan.

ELCB bekerja dengan cara membandingkan arus pada titik phase dan netral. Dalam kondisi normal, arus pada phase dan netral harusnya sama. Jika ada perbedaan, maka itu akan dianggap sebagai arus bocor oleh ELCB dan trip.

Saat terjadi arus bocor pada peralatan maupun instalasi listrik di rumah kita, maka ELCB akan trip untuk melindungi dari looses daya dan bahaya.

ELCB tidak hanya melindungi dari arus bocor, tapi juga pada bahaya listrik akibat kontak langsung.

Jika seseorang menyentuh bagian bertegangan dengan kondisi tubuh terhubung ke tanah, maka ELCB akan langsung trip dan listrik akan mati.

ELCB standard akan memiliki range pengaman arus bocor hingga 30 mA.

ELCB 30 mA, 25 A

8. Sakelar, stop kontak dan steker listrik

a. Apa itu sakelar?

Sakelar adalah salah satu komponen kelistrikan yang berfungsi untuk memutus aliran listrik ke beban. 

Sakelar biasanya digunakan untuk memutus aliran listrik ke beban-beban listrik seperti lampu dll.

Hal-hal dasar yang harus dipahami jika ingin jadi teknisi listrik (bagian 1)
Sakelar

b. Apa itu stop kontak?

Stop kontak adalah terminal yang berfungsi untuk menghubungkan dan memutuskan aliran listrik ke beban. 
Hal-hal dasar yang harus dipahami jika ingin jadi teknisi listrik (bagian 1)
Stop kontak

Stop kontak biasanya digunakan untuk menghidupkan peralatan elektronik yang sudah memiliki kabel power sendiri.

c. Apa itu steker listrik?

Steker adalah terminal yang akan menghubungkan aliran listrik pada stopk kontak.

Steker listrik akan selalu bergandengan dengan stop kontak.

Hal-hal dasar yang harus dipahami jika ingin jadi teknisi listrik (bagian 1)
Steker

9. Rangkaian seri dan paralel

a. Apa itu rangkaian seri

Rangkaian seri adalah rangkaian yang terhubung secara beruntun (serial). 

Rangkaian seri tidak memiliki percabangan sebagai pembagi arus. Itulah sebabnya pada rangkaian seri nilai arus pada beban-beban listrik pada rangkaian seri selalu memiliki nilai yang sama namun memiliki nilai tegangan yang brbeda.

Contoh soal pada rangkaian seri :

Hal-hal dasar yang harus dipahami jika ingin jadi teknisi listrik (bagian 1)
Rangkaian seri

Pada rangkaian seri di atas, diketahui :

V = 24 Volt

R1 = 5 ohm

R2 = 10 ohm

R3 = 20 ohm

Berapakah nilai arus pada R2?

Untuk mencari nilai I pada R2, kita harus mencari nilai I total pada rangkaian. Nilai I total nantinya akan sama dengan I pada R1, R2 dan R3

I total = Vtotal / R total

Mencari nilai R total :

R total = R1 + R2 + R3

R total = 5 + 10+ 20 = 35 ohm

I total = 24 / 35 = 0.7 A

I total = I pada R2 = 0.7 A

b. Apa itu rangkaian paralel

Rangkaian paralel adalah rangkaian yang tersusun secara bercabang. Setiap beban pada rangkaian paralel memiliki nilai tegangan yang sama namun arus yang berbeda.

Contoh soal pada rangkaian paralel :

Hal-hal dasar yang harus dipahami jika ingin jadi teknisi listrik (bagian 1)
Rangkaian paralel
Pada rangkaian paralel di atas, berapakah nilai arus pada R3?

I = V / R

I pada R3 = V/R3

I = 9 / 1000

I = 0.009 Ampere = 9 mA

10. Simbol-simbol instalasi

Simbol-simbol dalam kelistrikan digunakan sebagai standard untuk mempermudah engineer / teknisi listrik dalam membaca dan memahami kondisi aktual suatu instalasi sistem tenaga listrik di lapangan, melalui gmabar teknik.

Tanpa simbol-simbol yang distandard kan, maka suatu instalasi akan sangat sulit untuk dipahami.

Simbol-sombol kelistrikan

Berikut adalah simbol-simbol kelistrikan sebagaimana tertera pada Persyaratan Umum Instalasi Listrik (PUIL 2011).

  • Diagram instalasi saluran arus kuat
  • Diagram instalasi pusat pembangkit dan gardu induk
  • Diagram instalasi bangunan

a. diagram saluran arus kuat

diagram saluran arus kuat
diagram saluran arus kuat
diagram saluran arus kuat
diagram saluran arus kuat

 b. Diagram instalasi pusat dan gardu listrik

Diagram instalasi pusat dan gardu listrik
Diagram instalasi pusat dan gardu listrik
Diagram instalasi pusat dan gardu listrik
Diagram instalasi pusat dan gardu listrik
Diagram instalasi pusat dan gardu listrik
Diagram instalasi pusat dan gardu listrik

c. Diagram instalasi bangunan

Diagram instalasi bangunan
Diagram instalasi bangunan
Diagram instalasi bangunan
Diagram instalasi bangunan
Diagram instalasi bangunan
Diagram instalasi bangunan
Diagram instalasi bangunan

11. Tools wajibnya teknisi

Berikut adalah beberaa tools wajib jika anda ingin menjadi teknisi

a. Multimeter (Clamp meter)

Multimeter merupakan tools wajib pertama seorang teknisi. Dengan multimeter, kita bisa mengukur beberapa besaran arus seperti :

Hal-hal dasar yang harus dipahami jika ingin jadi teknisi listrik (bagian 1)
Clamp meter

  • Tegangan
  • Arus
  • Tahanan
  • Continuity
  • Frequency
  • dll

b. Tang potong dan tang kombinasi

Tang mutlak dimiliki teknisi karena fungsinya sangat vital saat melakukan pemotongan dan pengupasan kabel berbagai jenis. 

Hal-hal dasar yang harus dipahami jika ingin jadi teknisi listrik (bagian 1)
Tang kombinasi
Hal-hal dasar yang harus dipahami jika ingin jadi teknisi listrik (bagian 1)
tang potong

Tang juga membuat teknisi bisa bekerja pada kondisi listrik hidup. Tapi tetap dengan pengetahuan yang cuku serta safety yang memadai.

c. Test pen

test pen sangat vital untuk memeriksa kondisi rangkaian apakah dalam kondisi on atau sudah off.

Hal-hal dasar yang harus dipahami jika ingin jadi teknisi listrik (bagian 1)
Test pen

Test pen diandalkan oleh para teknsi bukan hanya untuk mengecek tegangan on/off, tapi juga untuk membuka dan mengencangkan baut pada terminal-terminal dengan baut kecil.

d. Obeng kombinasi

Obeng kombinasi mutlak harus dimiliki seorang teknisi listrik. Ada banyak baut-baut berukuran sedang yang membutuhkan obeng kombinasi min plus untuk membuka dan mengencangkan baut.
Hal-hal dasar yang harus dipahami jika ingin jadi teknisi listrik (bagian 1)
Obeng kombinasi

e. Electrical tape

Electrical tape (isolasi) harus dimiliki para teknisi untuk menutup sambungan-sambungan kabel yang baru dibuat agar tetap aman dari kondisi sekitar.
Hal-hal dasar yang harus dipahami jika ingin jadi teknisi listrik (bagian 1)
Electrical tape

f. Sepatu safety

Sepatu safety sangat vital funsginya. Jangan biasakan diri melakukan instalasi tanpa menggunakan sepatu safety.
Hal-hal dasar yang harus dipahami jika ingin jadi teknisi listrik (bagian 1)
Sepatu safety

Sepatu safety sangat penting untuk melindungi teknisi dari bahaya seterum ketika secara tidak sengaja melakukan kontak langsung dengan jaringan bertegangan. Bahkan dalam kondisi tertentu, para teknisi yang sudah handal dalam hal instalasi berani melakukan kontak langsung dengan kabel bertegangan dengan mengandakan sepatu safety.

Demikian semoga bermanfaat..

Posting Komentar untuk "[Updated] Teori dasar listrik"