DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK

“Kawat Penghantar Jaringan Distribusi”

Disusun oleh:

Ahmad Huzaeni (5115116927)

Farah Ganela Zilzikra (5115116922)

Muhammad Fuad Ali (5115116957)

Okke Dwi Wibowo (5115116928)

Silvia Risti Mawarni (5115116932)

Syechki Maulana (5115116920)

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTROJURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS NEGERI JAKARTA

2013

BAB I

I. LATAR BELAKANGKawat penghantar merupakan bahan yang digunakan untuk menghantarka

tenaga listrik pada sistem saluran udara dari Pusat Pembangkit ke Pusat-Pusat Beban, baik langsung menggunakan jaringan distribusi ataupun jaringan distribusi terlebih dahulu. Pemilihan kawat penghantar yang digunakan untuk saluran udara didasarkan pada besarnya beban yang dilayani, makin luas beban yang dilayani maka makin bear ukuran penampang kawat penghantar yang digunakan. Dengan penampang kawat yang besar akan membuat tahanan kawat menjadi kecil. Agar tak terjadi kehilangan daya pada jaringan dan daya guna (efisiensi) penyaluran tetap tinggi, diperlukan tegangan yang tinggi. Dengan demikian besarnya penampang kawat penghantar tidak mempengaruhi atau mengurangi penyaluran tenaga listrik. Tetapi dengan penampang kawat yang besar akan membuat kenaikan harga peralatan. Oleh sebab itu pemilihan kawat penghantar diperhitungkan seekonomis mungkin dengan konduktivitas dan kekuatan tarik yang tinggi, serta dengan beban yang rendah tentunya. Oleh karena itu untuk jaringan distribusi tegangan tinggi maupun distribusi tegangan rendah lebih banyak menggunakan kawat penghantar aluminium yang mempunyai faktor- faktor yang memenuhi syarat sebagai kawat penghantar.

II. TUJUANTujuan yang hendak dicapai dalam pembuatan tugas makalah ini yaitu :

1. Untuk memenuhi tugas makalah mata kuliah distribusi tenaga listrik.2. Agar pembaca/mahasiswa dapat mengetahui apa yang dimaksud dengan kawat

penghantar jaringan distribusi.3. Agar mahasiswa dapat mengetahui bagian atau komponen dari kawat

penghantar jaringan distribusi.

III. MANFAATDisamping menambah wawasan dan pengetahuan para pembaca, makalah

ini    juga dapat menjadi pedoman atau tempat belajar manusia dalam menyelesaikan masalah hidupnya. Begitupun juga didalam kehidupan sehari-hari tentang pengetahuan sistem distribusi tenaga listrik dimana kita dapat mengetahui tentang kawat penghantar untuk menghantarkan listrik dari Pusat Pembangkit ke Pusat Beban yang mana kawat penghantar ini tidak mempengaruhi atau mengurangi penyaluran tenaga listrik.

BAB II

1. Bahan Kawat Penghantar Jaringan Bahan-bahan kawat penghantar untuk jaringan tenaga listrik biasanya dipilih

dari logam-logam yang mempunyai konduktivitas yang besar, keras dan mempunyai kekuatan tarik (tensile strenght) yang besar, serta memiliki berat jenis yang rendah. Juga logam yang tahan akan pengaruh proses kimia dan perubahan suhu serta mempunyai titik cair yang lebih tinggi. Untuk memenuhi syarat-syarat tersebut, kawat penghantar hendaknya dipilih suatu logam campuran (alloy), yang merupakan percampuran dari beberapa logam yang dipadukan menjadi satu logam. Dari hasil campuran ini didapatkan suatu kawat penghantar dengan kekuatan tarik dan konduktivitas yang tinggi. Logam campuran yang banyak digunakan untuk jaringan distribusi adalah kawat tembaga campuran (copper alloy) atau kawat aluminium campuran (aluminium alloy). Karena faktor ekonomis, saat ini lebih banyak digunakan kawat aluminium campuran untuk jaringan distribusi. Sedangkan kawat lain seperti kawat tembaga, kawat tembaga campuran, atau kawat aluminium berinti baja tidak banyak digunakan.

Sering sekali kita temui kawat tembaga yang dilapisi oleh timah untuk mempercepat penyambungan yang balk saat kita menyolder sambungan. Kawat serabut sangat lentur dan jarang sekali cepat putus. Ukuran untuk kawat serabut sama dengan jumlah masing-masing kawat yang ada dalam kawat tersebut. Kawat yang dilapisi dengan lapisan plastik atau enamel yang tipis juga tersedia dipasaran. Kawat semacam tnt kelihatannya seperti kawat tetanjang (tanpa isolasi). Pelapisnya harus dikupas bersih supaya hasil sambungannya baik, Biasanya kawat yang sangat tipis (AWG 30 dan yang lebih besar) diberi lapisan enamel tnt, Lapisan enamel tnt memberikan suatu isolasi yang bagus sekali terutama untuk penghantar-penghantar yang harus dililit dalam bentuk coil. Atau bilamana membuat suatu kumparan yang memerlukan banyak lilitannya, sehingga mungkin perlu berlapis – lapis. Seandainya lapisan enamel tidak ada maka akan timbul hubungan singkat.

Kawat-kawat yang diisolasi gunanya adalah untuk mencegah terjadinya hubungan singkat bilamana kawat - kawat tersebut saling bersentuhan atau mungkin dengan suatu permukaan logam yang lain. Kawat yang diisolasi biasanya diberi “rating” berdasar kan pada kemampuan arus yang mengalir dan batas “Break down voltage” dart isolasi kawat tersebut. Jenis dari isolasi yang digunakan pada suatu penghantar juga bergantung pada tegangan dan frekuensi yang menjalar melalui penghantar. Beberapa bahan isolasi hanya bagus untuk tegangan DC dan listrik yang berfrekuensi rendah, Pada frekuensi radio beberapa bahan isolasi bisa merupakan suatu isolator yang sangat buruk. Salah satu jenis isolasi yang balk pada frekuensi radio yaitu kabel transmisi twin lead (dua kawat) yang digunakan untuk menyalurkan sinyal radio FM atau sinyal televisi (TV) dari antena kita ke pesawat penerima TV.

Dalam pancaran sinyal yang sangat lemah, apakah itu frekuensi Audio dan Radio, sangatlah sering diperlukan perlindungan terhadap sinyal yang kita inginkan pada sinyal - sinyal listrik yang tidak kita inginkan yang keluar dan penghantan listrik. Kawat yang bisa memenuhi keinginan tambahan ini disebut Coaxial Cable. Kabel yang ada didalamnya bisa pejal dan bisa serabut dan kawat ini dilindungi isolasi Polythylene yang berkualitas tinggi. Dan yang menyelimuti isolasi ini adalah kawat penghantar yang dipilin. Kawat ini disambungkan pada “Ground” atau kawat TTComraon yang tepat, maka kawat yang dipilin ini bertindak sebagai pelindung yang menahan atau menyalurkan sinyal “Noise” dan sinyal listnik yang tidak kita harapkan ke ground. Sehingga kawat kita yang ménangkap sinyal lemah tidak terganggu.

Berikut adalah klasifikasi kawat menurut bahannya :

a. Kawat Tembaga Tembaga murni merupakan logam liat berwarna kemerah- merahan,

yang mempunyai tahanan jenis 0,0175 dengan berat jenis 8,9 dan titik cair sampai 1083° C, lebih tinggi dari kawat aluminium. Kawat tembaga ini mempunyai konduktivitas dan daya hantar yang tinggi. Pada mulanya kawat tembaga ini banyak dipakai untuk penghantar jaringan, tetapi bila dibandingkan dengan kawat aluminium untuk tahanan (resistansi) yang sama, kawat tembaga lebih berat sehingga harganya akan lebih mahal. Dengan berat yang sama, kawat alauminium mempunyai diameter yang lebih besar dan lebih panjang dibandingkan kawat tembaga. Dewasa ini cenderung kawat penghantar jaringan digunakan dari logam aluminium. Pada masa awal penyaluran tenaga listrik, penghantar biasanya terbuat dari tembaga.1

Kawat tembaga tarikan (hard-drawn) banyak dipakai pada saluran transmisi karena konduktivitasnya tinggi, meskipun kuat tariknya (tensile strength) tidak cukup tinggi untuk instalasi tertentu. Dibandingkan dengan kawat tembaga tarikan (hard-drawn), konduktivitas kabel Alumunium Cable Steel Reinforced (ACSR) lebih rendah, meskipun kekuatan mekanisnya lebih tinggi dan lebih ringan, sehingga banyak dipakai sebagai saluran transmisi. Karena garis tengah luarnya lebih besar dibandingkan dengan kawat tembaga tarikan untuk tahanan yang sama, ACSR sangat cocok untuk penggunaan pada tegangan tinggi dilihat dari segi korona.2

Kawat tembagan campuran (alloy) konduktivitasnya lebih rendah dari kawat tembaga tarikan, tetapi kuat tariknya lebih tinggi sehingga cocok untuk penggunaan pada gawang (span) yang lebih besar.3

b. Kawat Aluminium Aluminium merupakan suatu logam yang sangat ringan, beratnya kira-

kira sepertiga dari tembaga, dan mempunyai tahanan jenis tiga kali dari

1 William D alih bahasa Kamal Idris, Analisis Sistem Tenaga Listrik, (Jakarta: Erlangga, 1983), h. 37.2 Artono Arismunandar, Buku Pegangan Teknik Tenaga Listrik, (Jakarta: Pradnya Paramita, 1993), h.10.3 Ibid.

tembaga. Sifat logam aluminium ini mudah dibengkok-bengkokkan karena lunaknya. Oleh karena itu kekuatan tarik dari kawat aluminium lebih rendah dari kawat tembaga, yaitu setengah dari kekuatan tarik kawat tembaga. Untuk itu kawat aluminium hanya dapat dipakai pada gawang (span) yang pendek, sedangkan untuk gawang yang panjang dapat digunakan kawat aluminium yang dipilin menjadi satu dengan logam yang sejenis maupun yang tidak sejenis, agar mempunyai kekutan tarik yang lebih tinggi. Oleh karena itu kawat aluminium baik sekali digunakan sebagai kawat penghantar jaringan. Kelemahan kawat aluminium ini tidak tahan akan pengaruh suhu, sehingga pada saat cuaca dingin regangan (stress) kawat akan menjadi kendor. Agar kekendoran regangan kawat lebih besar, biasanya dipakai kawat aluminium campuran (alloy aluminium wire) pada gawang-gawang yang panjang. Selain itu kawat aluminium tidak mudah dipatri (disolder) maupun di las dan tidak tahan akan air yang bergaram, untuk itu diperlukan suatu lapisan dari logam lain sebagai pelindung. Juga kawat aluminium ini mudah terbakar, sehingga apabila terjadi hubung singkat (short circuit) akan cepat putus. Karena itu kawat aluminium ini banyak digunakan untuk jaringan distribusi sekunder maupun primer yang sedikit sekali mengalami gangguan dari luar. Sedangkan untuk jaringan transmisi kawat yang digunakan adalah kawat aluminium capuran dengan diperkuat oleh baja (aluminium conductor steel reinforsed) atau (aluminium clad steel).

Kawat alumunium campuran (alloy) mempunyai kekuatan mekanis yang lebih tinggi dari kawat alumunium murni, sehingga sebagai “alumunium alloy cable steel reinforced” ia dipakai untuk gawang (span) yang lebih besar dan untuk kawat tanah (overhead ground wire). Bila diperlukan kapasitas penyaluran arus yang lebih besar dapat dipakai kawat “heat-proof alumunium alloy” yang mempunyai daya tahan yang lebih besar terhadap panas.4

c. Kawat Logam CampuranKawat logam campuran merupakan kawat penghantar yang terdiri dari

percampuran beberapa logam tertentu yang sejenis guna mendapatkan sifat-sifat tertentu dari hasil pencampuran tersebut. Dimana di dalam pencampuran tersebut sifat-sifat logam murni yang baik untuk kawat penghantar dipertahankan sesuai dengan aslinya. Hanya saja pencampuran ini khusus untuk menghilangkan kelemahan- kelemahan dari logam tersebut. Jenis yang banyak digunakan untuk kawat penghantar logam campuran ini adalah kawat tembaga campuran (copper alloy) dan kawat alumi-nium campuran (alloy aluminium). Kawat tembaga campuran sedikit ringan dari kawat tembaga murni, sehingga harganya lebih murah. Kekuatan tarik kawat tembaga campuran ini lebih tinggi, sehingga dapat digunakan untuk gawang yang panjang. Sedangkan kawat aluminium campuran mempunyai kekuatan mekanis yang lebih tinggi dari kawat aluminium murni, sehingga banyak dipakai pada gawang-gawang yang lebih lebar. Juga kondiktivitasnya akan

4 Ibid, h. 11.

lebih besar serta mempunyai daya tahan yang lebih tinggi terhadap perubahan suhu. yang mempunyai tahanan jenis 0,0175 dengan berat jenis 8,9 dan titik cair sampai 1083° C, lebih tinggi dari kawat aluminium.

d. Kawat Logam Paduan Kawat logam paduan merupakan kawat penghantar yang terbuat dari

dua atau lebih logam yang dipadukan sehingga memiliki kekuatan mekanis dan konduktivitas yang tinggi. Biasanya tujuan dari perpaduan antara logam-logam tersebut digunakan untuk merubah atau menghilangkan kekurangan-kekurangan yang terdapat pada kawat-kawat penghantar dari logam murninya. Kawat logam paduan ini yang banyak digunakan adalah kawat baja yang berlapis dengan tembaga maupun aluminium. Karena kawat baja merupakan penghantar yang memiliki kekuatan tarik yang lebih tinggi dari kawat aluminium maupun kawat tembaga, sehingga banyak digunakan untuk gawang-gawang yang lebar. Tetapi kawat tembaga ini memiliki konduktivitas yang rendah. Oleh karena itu diperlukan suatu lapisan logam yang mempunyai konduktivitas yang tinggi, antara lain tembaga dan aluminium. Selain itu dapat digunakan untuk melindungi kulit kawat logam paduan dari bahaya karat atau korosi. Jenis kawat logam paduan ini antara lain kawat baja berlapis tembaga (copper clad steel) dan kawat baja berlapis aluminium (aluminium clad steel). Kawat baja berlapis tembaga mempunyai kekuatan mekanis yang besar dan dapat dipakai untuk gawang yang lebih lebar. Sedangkan kawat baja berlapis aluminium mempunyai kekuatan mekanis lebih ringan dari kawat baja berlapis tembaga, tetapi konduktivitasnya lebih kecil. Oleh karena itu banyak digunakan hanya untuk gawang-gawang yang tidak terlalu lebar. logam liat berwarna kemerah-merahan, yang mempunyai tahanan jenis 0,0175 dengan berat jenis 8,9 dan titik cair sampai 1083 ° C, lebih tinggi dari kawat aluminium.

2. Bentuk Kawat Penghantar Jaringan Dilihat dari bentuknya kawat penghantar dapat diklasifikasikan menjadi 3

macam yaitu: kawat padat (solid wire), kawat berlilit (stranded wire), dan kawat berongga (hallow wire).

a. Kawat Padat Kawat padat merupakan kawat tunggal yang berpenampang bulat dan

banyak dibuat dalam ukuran yang kecil, karena kawat padat yang berpenampang besar akan kaku dan kokoh sehingga sukar dibengkokkan dan tidak fleksibel. Oleh karena itu banyak sekali kerugian-kerugian yang dimiliki bila dipakai kawat padat tersebut, terutama bila terjadi kawat putus maupun bila terjadi proses korosi pada kawat, dan kawat padat ini mempunyai kekuatan tarik yang rendah, sehingga tidak ekonomis penggunaannya. Biasanya kawat padat ini digunakan untuk jaringan distribusi sekunder atau jaringan pelayanan (service) ke konsumen, serta untuk jaringan telepon

maupun instalasi rumah dan gedung-gedung. Walaupun digunakan untuk jaringan distribusi tegangan rendah, hanya untuk gawang-gawang yang pendek. Penggunakan kawat padat ini sudah mulai dihindari pemakaiannya, selain tidak ekonomis juga pendistribusian tenaga listrik akan mengalami hambatan-hambatan bila terjadi kawat putus, dan gejala-gejala listrik lainnya.

Yang dinamakan kawat padat (solid wire) adalah kawat tunggal yang padat (tidak berongga) dan berpenampang bulat; jenis ini hanya dipakai untuk penampang-penampang kecil, karena penghantar-penghantar yang berpenampang besar sukar ditangani (handle) serta kurang luwes (flexible).

Apabila diperlukan penampang yang besar, maka digunakan 7 sampai 61 kawat padat yang dililit menjadi satu, biasanya secara berlapis dan konsentris. Tiap-tiap kawat padat merupakan kawat komponen dari kawat berlilit tadi. Apabila kawat-kawat komponen (component wire) itu sama garis tengahnya, maka persamaan-persaaan berikut berlaku:5

N=3 n (1+n )+1

D=d (1+2n )A=anW =wN (1+k1 )R=(1+k2 ) r / N

Dimana N = jumlah kawat komponen n = jumlah lapisan kawat komponenD = garis tengah luar dari kawat berlilitd = garis tengah kawat berlilitA = luas penampang kawat berlilitW = berat kawat berlilitw = berat kawat komponen per satuan panjangk1 = perbandingan berat terhadap lapisanR = tahanan kawat berlilitr = tahanan kawat komponen per satuan panjangk2 = perbandingan tahanan terhadap lapisan

b. Kawat Berlilit Kawat berlilit merupakan sejumlah kawat padat yang dipilin secara

berlapis-lapis terkonsentris membentuk lingkaran dalam suatu lilitan dengan penampang yang sama. Salah satu kawat yang terdapat ditengah sebagai pusat kawat tidak ikut dipilin. Oleh karena itu kawat berlilit akan memiliki ukuran yang besar, lebih kaku dan mempunyai kekuatan mekanis yang tinggi serta mudah lentur. Jenis kawat yang dipilin ini biasanya tidak hanya terdiri dari satu jenis kawat. Untuk meningkatkan sifat-sifat kawat berlilit ini digunakan kawat yang terdiri dari beberapa macam kawat. Kombinasi dari beberapa

5 ibid, h.7.

kawat penghantar ini disesuaikan dengan penggunaan untuk jaringan tenaga listrik pada tegangan yang dipakai. Makin tinggi tegangan suatu sistem makin disesuaikan kombinasi kawat logam tersebut tanpa meninggalkan sifat logam itu sebagai kawat penghantar. Kawat berlilit yang dikombinasikan ini umumnya digunakan hanya untuksaluran transmisi tegangan tinggi maupun untuk saluran tegangan ekstra tinggi (extra high voltage) dan saluran tegangan ultra tinggi (ultra high voltage) untuk gawang-gawang yang lebar. Jumlah serat (berkas) kawat dalam kawat penghantar tersebut ditentukan oleh banyaknya lapisan, dan dapat ditentukan dengan menggunakan rumus sebagai berikut :

N = 3 n2 - 3 n + 1

Dimana : n = jumlah lapisan

N = banyak serat/berkas kawat pada penghantar

Jumlah berkas kawat biasanya terdiri dari 7, 19, 37, 61, 71, dan 127 berkas/serat. Untuk jaringan distribusi pada umumnya dipakai 7 berkas/serat kawat penghantar, dimana satu kawat sebagai kawat pusat yang berada ditengah sedangkan 6 berkas/serat kawar melilitinya. Kawat berlilit ini selain menguntungkan dari segi penggunaannya juga sangat baik dari segi keamanan dan pemeliharaannya dibandingkan dengan kawat padat. Jenis kawat berlilit ini adalah kawat tembaga berlilit (standed copper conductor), kawat aluminium berlilit (stranded aluminium conductor), Kawat aluminium campuran berlilit, dan kawat tembaga capuran berlilit, dan sebagainya. Sedangkan kawat berlilit yang menggunakan dua kawat sebagai kombinasi adalah kawat aluminium conductor steel reinforced (ACSR) dan kawat aluminium conductor alloy reinforced (ACAR) yang merupakan kombinasi kawat aluminium dengan kawat baja atau kawat campuran (alloy). Pada jaringan distribusi yang banyak digunakan adalah kawat aluminium berlilit atau kawat aluminium campuran berlilit. Perbaikan mutu kawat aluminium ini akan menghasilkan kawat tarikan keras (hard drawn), kekuatan mekanis tinggi dan beratnya lebih ringan, walaupun konduktivitasnya agak rendah dari kawat tembaga.

c. Kawat BeronggaKawat berongga merupakan kawat yang dipilin membentuk suatu

lingkaran dimana ditengah kawat ini tidak ditempatkan satu kawatpun, sehingga merupakan rongga yang kemudian ditunjang oleh sebuah batang "I" (I beam) atau sebuah segmen berbentuk cincin. Kawat berongga ini jarang sekali digunakan untuk jaringan distribusi, selain mahal harganya juga sangat berat. Biasanya digunakan pada gardu induk sebagai rel penghubung. Kerana kokoh dan ukurannya besar, kawat ini mempunyai kekuatan mekanis yang sangat besar. Bentuk kawat berongga ini direncanakan untuk menghindarkan

terjadinya pangaruh kulit (skin effect) pada kawat penghantar. Kawat berongga dibuat untuk mendapatkan garis tengah luar yang besar

3. Karakteristik Kawat Penghantar Jaringan

Dalam berbagai pernakaian alat-alat listrik, dibutuhkan suatu kawat dengan resistansi yang tinggi yang mana kawat ini digunakan untuk merubah energi listrik menjadi energi panas. Penghantar yang demikian disebut elemen pemanas atau “Heating Element”.

Sebagai contoh pemakaian elemen ini misalnya pada:pembakar roti listrik, setrika listrik, kompor listrik. Dua contoh lainnya adalah filamen yang digunakan pada Bohlam dan Filamen pada lampu tabung hampa. Kawat penghantar yang digunakan pada atau sebagai elemen ini mempunyai resistansi yang lebih besar dibandinigkan dengan resistansi yang ada pada penghantar-penghantar yang di bicarakan sebelumnya. Misainya tembaga, perak dan aluminium, Beberapa contoh logam yang digunakan sebagai elemen pemanas yaitu tungsten, nickel, nichrome, dan besi.

Banyak sekali diantara elemen-elemen pemanas ini terbuat dari “Alloy” (Alloy adalah gabungan atau campuran dari beberapa elemen, tampa terjadi aksi kimia diantara campuran-campuran tersebut. Logam biasanya dicampurkan untuk mengubah karakteristik fisiknya).

1) Karakteristik Elektris a. Resistansi Kawat Penghantar

Tiap-tiap logam mempunyai tahanan jenis (ρ) yang tertentu besarnya. Makin kecil nilai tahanan jenis (resistivity) suatu logam makin baik digunakan sebagai kawat penghantar. Seperti halnya kawat tembaga mempunyai tahanan jenis yang paling rendah (0,0175) merupakan logam yang sangat baik digunakan sebagai kawat penghantar dibandingkan dengan kawat aluminium yang mempunyai tahanan jenis 0,030. Tahanan jenis inilah yang merupakan salah satu faktor untuk menentukan besarnya tahanan (resistance) R dalam suatu kawat penghantar, disamping faktor-faktor luas penampang kawat (A) dan panjang kawat (l) pada suatu penghantar jaringan. Dimana besarnya tahanan dari suatu kawat penghantar sebanding dengan panjangnya dan berbanding terbalik dengan luas penampang kawat, yang dinyatakan dengan persamaan :

R=ρ1A

Dimana : R = besarnya tahanan kawat (Ω) ρ = nilai tahanan jenis kawat (m/mm) l = panjang kawat penghantar (m) A = luas penampang kawat (mm2)

Makin panjang suatu jaringan makin jauh pula jarak tempuh arus listrik dan makin besar tahanan kawat tersebut. Sebaliknya kalau diameter kawat makin besar, maka aliran listrik dapat mengalir dengan mudah dan nilai tahanan makin kecil. Begitu pula makin besar diameter kawat makin lebar ukuran beban pelayanan yang harus dilayani. Selain dari pada itu besarnya tahanan suatu kawat penghantar akan berubah karena pengaruh suhu. Makin besar perbedaan kenaikan suhu makin bertambah besar tahanan kawat penghantar. Perubahan besarnya nilai tahanan tersebut sesuai dengan persamaan :

R t=Rto{1+α (t−¿)}

Dimana : Rt = besarnya tahanan pada kenaikan suhu t C (Ω)

Rto = besarnya tahanan pada suhu semula (Ω)

t = suhu sekarang (° C)

to = suhu mula-mula (° C) α = koefisien suhu

Seandainya kita mengetahui panjang kawat tertentu,maka kita bisa menghitung resistansi kawat tersebut dengan panjang berapapun dengan jalan menghitungnya lewat perbandingan Sebagai misal, seandainya 30 cm pada suatu kawat tembaga tertentu mempunyai resistansi sebesar 0,2 Ohm, maka kawat yang panjangnya 30 m dengan bahan dan diameter yang sama akan mempunyai resistansi sebesar 20 Ohm. Dan juga mudah bila kita menghitung resistansi suatu kawat pada bahan yang sama, tetapi ukuran AWG nya berbeda-beda (AWG singkatan dari American Wire Gauge), bila kita tahu resistansi satu kawat.

Sebagai contoh, seandainya dua kawat besi mernpunyai panjang yang sama, tetapi yang satunya mempunyai diameter dua kali lebih besar dari kawat yang lain, maka kawat yang satu lagi akan mempunyai resistansi satu perempat dari yang lebih kecil. Seandainya kawat yang lebih besar diameternya diukur 6 Ohm maka kawat yang lebih kecil akan mempunyai resistansi 4 kali lebih besar atau 6 x 4 = 24 Ohm.

Perlu dicatat bahwa besarnya resistansi berbanding terbalik dengan luas. Jadi seandainva satu buah kawat mernpunyai diameter dua kali lebih besar dari kawat yang lainnya, maka kawat tersebut mempunyai luas 4 kali lebih besar.

Seandainya kita ingin membandingkan resistansi dart dua buah kawat yang terbuat dari bahan yang berbeda, maka kedua buah kawat tersebut harus identik dalam panjang dan diameternya, kalau tidak dipenuhi maka pekerjaan ki ta tersebut akan sia-sia. Seandainya kita bisa memperoleh suatu sampel kawat yang identik (dalam panjang dan diameternya) yang

terbuat dari berbagai jenis penghantar, lalu kita ukur masing masing resistansinya, maka kita bisa membuat tabel pada penghantar-penghantar yang akan kita bandingkan tersebut, nilai pada penghantar yang terbaik sampat penghantar yang terburuk.

Kawat-kawat yang terbuat dari bahan khusus, yang mempunyai resistansi yang lebih tinggi dibandingkan dengan penghantar tembaga dengan sebutan “kawat penahan”,kebalikan dari kawat penghantar atau disebut dalam bahasa Inggrisnya “Resistance Wire”.

Suatu kawat penahan yang panjangnya cukup,bisa mentheni kan daya listnik sehesan I untuk siap diubah menjadi energi panas Dengan jalan membuat resistansi ini besar atau kecil, maka arus yang mengalir melaluinya bisa di kontrol untuk memberikan energi panas yang diperlukan.

Kawat pemanas inipun harus terbuat dari suatu bahan yang bisa memberikan temperatur tinggi tetapi tetap aman. Resistansi dari metal murni, campunan dan material - material lain berubah akihat adanya perubahan temperatur

Besarnya resistansi yang berubah selama satu derajat celcius (°C) yang diakibatkan perubahan temperatur disebut “ koefisien temperatur” Faktor ini,dengan simbol alpha (a) menyatakan berapa besanya perubahan resistansi karena perubahan termperatur.

Harga positif untuk alpha artinya resistansi akan membesar dengan adanya kenaikan temperatur (FTC) Harga alpha yang negatif menunjukkan bahwa resistan si akan menurun dengan adanya kenaikar temperatur(NTC). Harga nol untuk alpha artinya resistansi akan tetap bilamana temperatur berubah.

POSITIVE a

Hampir seluruh logam dalam bentuk murninya seperti tembaga dan tungsten mempunyai koefisien temperatur positif (PTC). untuk tembaga adalah ± 0, 0175 seandainya suatu kawat tembaga mempunyai panjang kawat tertentu dan mempunyai tahanan sebesar 40 Ohm pada temperatur 20 °C, berapa tahananya pada temperatur 100°C ?

Tembaga mempunyai koefisien temperatur sebesar 0,004. Ini artinya bahwa untuk satu derajat kenaikan temperatur, resistansinya akan membesar 0,004 kali tahanan awalnya (40 Ohm), Perubahan resistansi perderajat = 0,004 x 40 =0,16 /°C. Karena perubahan temperatur sebesar 80 (yaitu 100-20°C) maka perubahan resistansi kawat keseluruhan bisa diperoleh dengan jalan mengalikan dengan 80 x 0,16 = 12,8 Ohm. Akibatnya resistansi kawat pada 100°C menjadi 40 + 12,8= 52,8 ohm.

Dalam praktek istilah Positif artinya adanya suatu kanaikan rasistansi dalam kawat penghantar akibat adanya perubahan tamperatur, sehingga mengakibarkan penurunan arus I pada suatu jaringan tegangan tertentu.

NEGATIP α

Perlu diketahui bahwa karbon mempunyai koefisien temperatur negatif (NTC). Secara umum seluruh komponen-komponen semikonduktor, termasuk germanium dan silicon, juga seluruh larutan elektrolit seperti asam sulfur dan air, Ia mempunyai alpha yang negatif

Nilai negatif dari α artinya resistansi kecil pada temperatur tinggi. Oleh karenanya resistansi Diode dan transistor semikonduktor akan menurun dengan drastis bilamana komponen tersebut panas dengan beban normal. Negative α mempunyai pemakatan praktis terutama pada thermistor carbon. Suatu thermistor bisa dipasang seri untuk menurunkan resistansi dan mengkompensasi kenaikan resistansi panas dalam suatu kawat penghantar.

ZERO α (ALPHA NOL)

Alpha artinya besarnya tahanan akan konstan sekalipun temperatur berubah-ubah. Sebagai contoh adalah “metal Alloy”, konstantan dan manganin mempunyai nilai nol. Bahan-bahan tersebut bisa digunakan sebagai “Precision wire wound resistor”, yang mana resistansinya tidak berubah sekalipun temperatur berubah.

b. Konduktivitas Kawat Penghantar Nilai konduktivitas suatu kawat penghantar dinyatakan sebagai

perbandingan terbalik dengan besarnya tahanan, yang besarnya dinyatakan dengan persamaan : C = 1 R. Dimana C = besarnya konduktivitas kawat penghantar (mho). Berarti makin besar suatu tahanan kawat penghantar makin kecil nilai konduktivitasnya. Konduktivitas suatu kawat penghantar ini tergantung pula pada kemurnian dari logam yang digunakan, akan makin besar bila kemurnian logam bertambah tinggi dan berkurang bila campurannya bertambah. Karena faktor-faktor tersebut diatas maka besarnya konduktivitas tidak bisa mencapai nilai tepat 100 %. Apabila digunakan aluminium yang sebelumnya mempunyai konduktivitas sedikit rendah dari tembaga, nilainya tidak akan berkurang dari 60 %.

Effak yang berlawanan dan tananan panas adalah mendinginkan suatu logam sampai pada temperatur rendah sekali guna mengurangi resistansinya. Pada temperatur absolut nol yaitu pada O°K atau -273°C, beberapa logam sekonyong-konyong kehilangan resistansi

Sebagal contoh adalah, logam timah bila ia didinginkan dengan cairan helium menjadi superkonduktor pada temperatut 3,7°K. Sejumlah arus

yang besar sekali bisa dihasilkan, yang dibangkitkan dari suatu medan elektromagnet yang sangat kuat.

Pekerjaan demikian, yang bekerja pada temperatur yang sangat rendah, hampir mendekati temperatur mutlak nol derajat, disebut “ cryogenics “.

c. Hambatan Kawat PenghantarBesarnya hambatan yang dimiliki oleh kawat penghantar yang ada di

dalam kabel besarnya berbeda-beda. Perbedaan ini disebabkan oleh kawat penghantar yang memiliki hambatan yang berbeda. Besarnya hambatan dipengaruhi oleh hambatan jenis, panjang, dan luas penampang yang hubungannya yaitu sebagai berikut:1) Semakin panjang kawat penghantar, maka semakin besar hambatannya 2) Semakn besar luas penampang kawat, makin kecil hambatannya dan

makin kecil luas penampangnya, makin besar hambatannya.3) Bergantung pada jenis bahan kawat, bisa dilihat di tabel berikut :

Tabel 1. Sifat-Sifat Logam Penghantar Jaringan

Macam logam

BD Tahanan jenis

(m/cm)

Titik cair (ºC )

Resistansi (Ω)

Koefisien suhu (ºK)

Kekuatan tarik

(kg/mm2)Aluminium 2,56 0,03 660 33,3 0,0038 15Tembaga 8,95 0,0175 1083 57,14 0,0037 – 23Baja 7,85 0,42 1535 10 0,0052 30Perak 10,5 0,018 960 62,5 0,0036 – 48Kuningan 8,44 0,07 1000 14,28 0,0015 46Emas 19,32 0,022 1063 45,45 0,0035 - 90

2) Karakteristik MekanisKuat tarik (tensile strength) sebuah penghantar naik dengan bertambahnya

jumlah campuran dan meningkatnya derajat pengerjaannya (processing). Untuk tembaga “hard drawn” berlaku rumus kuat tarik sebagai berikut :

Untuk kawat komponen → f =47,1−1,1 d ¿)Untuk kawat lilit ( stranded )→ T=0,9 aNf (kg)

Dimana d = garis tengah kawat komponen (mm)

a = luas penampang kawat komponen (mm)

N = jumlah kawat komponen dalam kawat lilit

Pemanjangan (elongation) menunjukan elastisitas bahan. Pemanjangan minimum dari kawat tembaga dinyatakan oleh :

S=0,24 d+0,24 (%)

3) Kapasitas Penyaluran Arus dari PenghantarArus yang diperbolehkan (allowable current) untuk saluran transmisi

udara dibatasi oleh kenaikan suhu yang disebabkan oleh mengalirnya arus dalam saluran tersebut. Suhu maksimum yang dapat ditoleransikan dalam waktu singkat tertentu untuk kawat tembaga hard-drawn, kawat alumunium dan alumunium campuran (alloy) ditetapkan pada 100ºC (Jepang). Tetapi karena karakteristik mekanis dari kawat dan sambungannya (joints) memburuk oleh pemanasan, maka 90ºC dianggap sebagai suhu kerja kontinu maksimum untuk penghantar.

Apabila terjadi hubung singkat pada saluran transmisi, maka suhu penghantar naik karena arus sesaat dari hubung singkat tadi. Dalam hal demikian, maka kenaikan suhu untuk kuat tarik yag sama dianggap 200ºC untuk kawat tembaga hard drawn dan 180ºC untuk kawat alumunium. Nilai arus yang ekivalen dengan batas suhu ini dinamakan kapasitas penyaluran sesaat. Bila dimisalkan bahwa radiasi panas tidak terjadi dalam waktu kurang dari 2-3 detik, dan suhu penghantar permuaan adalah 40ºC, maka kapasitas itu dinyatakan oleh persamaan-persamaan sebagai berikut :6

a. Untuk kawat tembaga hard-drawn dengan θ=160℃I=152,1 S /√ t

b. Untuk kawat alumunium hard-drawn dengan θ=140℃I=93,26 S /√t

c. Untuk kawat alumunium campuran (alloy) dengan θ=110℃I=79,25S /√ t

Dimana I = arus (A)θ = kenaikan suhu (ºC)S = penampang penghantar (mm2)t = waktu pembebanan arus (s)

4. Pekerjaan pada Kawat PenghantarBila kawat penghantar rusak karena busur api, karena getaran mekanis atau

berkarat, maka ia harus diperbaiki dengan kelongsong reparasi (repair sleeves) (tergantung dari besarnya kerusakan). 7

5. Kegunaan Kawat Penghantar

6 Ibid, h. 14-15.7 Ibid, h.15-17.

Kegunaan kawat penghantar adalah untuk menyambungkan sumber tegangan dengan beban, sehingga kerugian tegangan jatuhnya kecil sekali. Dengan demikian tegangan sumber ini bisa menghasilkan arus listrik pada tahanan bahan. Konduktor yang baik pada umumnya logam.

Biasanya kawat penghantar mempunyai tahanan rendah. Besarnya resistansi dari suatu konduktor bergantung pada jenis logamnya, luas penampang dan panjangnya.

Suatu penghantar dikatakan baik, sedang, atau buruk bergantung pada susunan atomnya. Tepatnya, besar resistansi tersebut bergantung sejauh mana mudahnya elektron bisa di pindahkan dari orbit terluar suatu atom ke atom yang lainnya. Dua buah logan yang merupakan penghantar yang baik adalah tembaga dan perak. Tembaga dikatakan penghantar baik, sebab ia mempunyai 28 elektron yang memenuhi ketiga buah “Shell” nya secara lengkap, dan terdapat satu buah elektron bebas pada shell atau kulit terluarnya, elektron ini disebut “elektron valensi” (Gbr. 1. Elektron valensi berada di kulit terluar suatu atom dan hanya sedikit energi luar saja yang dibutuhkan untuk menggerakannya dari suatu atom ke atom yang lain. Atom perak perak mempunyai 47 elektron, dan juga ia mempunyai satu buah elektron di kulit terluarnya.

Kawat tembaga sering sekali digunakan dalam instalasi listrik, pengawatan rangkaian elektronika. Plat tembaga yang tipis digunakan sebagai jalur penyambung hubungan pada papan rangkaian tercetak (PCB). Tembaga, Aluminium dan logan-logan lain sering digunakan untuk membuat kawat atau kabel yang menyalurkan sinyal atau energi listrik dengan jarak yang cukup jauh.

Hampir dalam segala hal listrik, tujuan dari pembuatan penghantar ada untuk memungkinkan pengiriman energi atau sinyal listrik dari sumber tegangan ke beban. Contoh yang sangat umum ditunjukkan pada gambar 1.2A. Dua buah kawat dalam tali menyalurkan daya dari kontak kontak yang dipasang pada dinding (sumber) ke bohlam (beban) dengan kerugian yang minimum.

Salah satu contoh yang sering merupakan keluhan dimasyarakat,yaitu terjadinya penurunan tegangan pada pesawat televisi ukuran gambarnya tidak normal, Hal ini terjadi terutama dimalam hari dimana pemakaian arus beban lebih tinggi, sehingga tegangan jatuh pada kawat ditribusi menjadi lebih besar. Dengan terlalu banyaknya alat-alat listrik atau lampu lampu dalam keadaan menyala yang mengakibatkan penarikan arus yang cukup besar, maka akan mengakibatkan penurunan yang cukup.besar pada jala-jala -PLN.

Suatu drop tegangan sebesar 30 Volt pada input 120 volt akarn mengakibatkan tegangan yang muncul pada terminal hanya 90 Volt, dimana hal mi pada pesawat penerima te levisi bisa menurunkan besarnya gambar.

Sebagai contoh tambahan akibat tegangan jatuh yang bet— lebihan pada suatu tegangan jala-jala, bisa mengakibat— kan pemanas rOti listrik tidak bisa membakar roti de - ngan cepat, dan juga solder listrik.

Contoh lain adalah motor-motor listrik yang tidak bisa bekerja dengan normal dan yang lebih sia-sia ada pekerjaan pembuatan program (software) pada komputer bisa terhapus akibat penurunan tegangan jala-jala atau arus yang berlebihan ini.

6. Ukuran Kawat Standar

Diameter kawat diukur dalam luas penampang kawat yangdi ukur dalam mm. Yang diperhatikan dalam AWG adalah :

1, Bila nomor “AWG’ nya membesar dari 0 sampai 20 maka diameter dan luas penampangnya semakin kecil. Jadi nornor “AWG’ yang besar menunjukkan ukuran kawat yang lebih kecil

2, Luas menjadi dua kali lipatnya untuk setiap tiga ukuran AWG

Semakin besar nomor “AWG” , semakin kecil suatu ukuran kawat, maka tahanan kawat tersebut akan semakin besar untuk panjang berapapun.

BAB III

I. KESIMPULAN

Kegunaan kawat penghantar adalah untuk menyambungkan sunber tegangan dengan beban, sehingga kerugian tegangan jatuhnya kecil sekali. Dengan demikian tegangan sumber ini bisa menghasilkan arus listrik pada tahanan bahan. Konduktor yang baik pada umumnya logam. Biasanya kawat penghantar mempunyai tahanan rendah. Besarnya resistansi dari suatu konduktor bergantung pada jenis logamnya, luas penampang dan panjangnya.

Tujuan dari pembuatan penghantar ada untuk memungkinkan pengiriman energi atau sinyal listrik dari sumber tegangan ke beban. Hampir seluruh kawat penghantar yang digunakan dalam per alatan elektronik adalah kawat tembaga, sekalipun diguna kan juga aluminium dan perak. Penghantar tersebut bisa dalam bentuk pejal atau serabut untuk menambah ketidak kakuan.

DAFTAR PUSTAKA

Arismunandar, Artono, 1990, Buku Pegangan Teknik Tenaga Listrik, Jakarta: Pradnya Paramita.

Arismunandar, Artono, 1990, Teknik Tegangan Tinggi, Jakarta: Pradnya Paramita.

http://daman48.files.wordpress.com/2010/11/materi-6-kawat-penghantar-jaringan-distribusi.pdf diakses pada tanggal 16 November 2013 pukul 14.33

http://hovidintkj.blogspot.com/2011/10/kawat-penghantar.html diakses pada tanggal 16 November 2013 pukul 14.45

Fisikanesia.blogspot.com/2013.htmlWilliam D alih bahasa Kamal Idris, 1983, Analisis Sistem Tenaga Listrik, Jakarta: Erlangga.