A.    KonduktorKonduktor merupakan benda yang mampu menghantarkan panas. Bahan-bahan

penghantar adalah bahan yang memiliki banyak elektron bebas pada kulit terluar orbit. Elektron

bebas ini akan sangat berpengaruh pada sifat bahan tersebut. Jika suatu bahan listrik memiliki

banyak elektron bebas pada orbit-orbit elektron, bahan ini memiliki sifat sebagai penghantar

listrik.

I.1 Jenis Bahan Konduktor  

Bahan-bahan yang dipakai untuk konduktor harus memenuhi persyaratan-persyaratan sebagai

berikut:  

1. Konduktifitasnya cukup baik.         

2. Kekuatan mekanisnya (kekuatan tarik) cukup tinggi.        

3. Koefisien muai panjangnya kecil.   

4. Modulus kenyalnya (modulus elastisitas) cukup besar.     

Bahan-bahan yang biasa digunakan sebagai konduktor, antara lain:            

1. Logam biasa, seperti: tembaga, aluminium, besi, dan sebagainya.           

2. Logam campuran (alloy), yaitu sebuah logam dari tembaga atau aluminium yang diberi

campuran dalam jumlah tertentu dari logam jenis lain, yang gunanya untuk menaikkan kekuatan

mekanisnya.        

3. Logam paduan (composite), yaitu dua jenis logam atau lebih yang dipadukan dengan cara

kompresi, peleburan (smelting) atau pengelasan (welding).       

I.2 Klasifikasi Konduktor     

I.2.1 Klasifikasi konduktor menurut bahannya:                                  

1. kawat logam biasa, contoh:            

a. BBC (Bare Copper Conductor).     

b. AAC (All Aluminum Alloy Conductor).       

2. kawat logam campuran (Alloy), contoh:    

a. AAAC (All Aluminum Alloy Conductor)b. kawat logam paduan (composite), seperti: kawat

baja berlapis tembaga (Copper Clad Steel) dan kawat baja berlapis aluminium (Aluminum Clad

Steel). 

3. kawat lilit campuran, yaitu kawat yang lilitannya terdiri dari dua jenis logam atau lebih,   

contoh: ASCR (Aluminum Cable Steel Reinforced). 

I.2.2 Klasifikasi konduktor menurut konstruksinya:            

1. kawat padat (solid wire) berpenampang bulat.       

2. kawat berlilit (standart wire) terdiri 7 sampai dengan 61 kawat padat yang dililit menjadi satu,

biasanya berlapis dan konsentris.3. kawat berongga (hollow conductor) adalah kawat berongga

yang dibuat untuk mendapatkan garis tengah luar yang besar.  

1.2.3. Klasifikasi konduktor menurut bentuk fisiknya:            

1. konduktor telanjang.           

2. konduktor berisolasi, yang merupakan konduktor telanjang dan pada bagian luarnya diisolasi

sesuai dengan peruntukan tegangan kerja, contoh: 

a. Kabel twisted.          

b. Kabel NYY  

c. Kabel NYCY           

d. Kabel NYFGBY      

1.3 Karakteristik Konduktor            

Ada 2 (dua) jenis karakteristik konduktor, yaitu:        

1. karakteristik mekanik, yang menunjukkan keadaan fisik dari konduktor yang menyatakan

kekuatan tarik 2dari pada konduktor (dari SPLN 41-8:1981, untuk konduktor 70 mm  C, maka

kemampuan maksimal dari°berselubung AAAC-S pada suhu sekitar 30 konduktor untuk

menghantar arus adalah 275 A).           

2. karakteristik listrik, yang menunjukkan kemampuan dari konduktor terhadap arus listrik yang

melewatinya (dari SPLN 41-10 : 1991, untuk konduktor 70 mm2 berselubung AAAC-S pada

suhu sekitar 30o C, maka kemampuan maksimum dari konduktor untuk menghantar arus

adalah 275 A).     

1.3.1 Konduktivitas listrik    

Sifat daya hantar listrik material dinyatakan dengan konduktivitas, yaitu kebalikan dari

resistivitas atau tahanan jenis penghantar, dimana tahanan jenis penghantar tersebut

didefinisikan sebagai:           

R= ρl/A            

dimana;

A : luas penampang (m2)       

l : Panjang penghantar (m)     

Ώ : tahanan jenis penghantar (ohm.m)           

R : tahanan penghantar (ohm)           

ρ : konduktivitas          

Menyatakan kemudahan – kemudahan suatu material untuk meneruskan arus listrik. Satuan

konduktivitas adalah (ohm meter). Konduktivitas merupakan sifat listrik yang diperlukan dalam

berbagai pemakaian sebagai penghantar tenaga listrik dan mempunyai rentang harga yang

sangat luas. Logam atau material yang merupakan penghantar listrik yang baik, memiliki

konduktivitas listrik dengan orde 107 (ohm.meter) -1 dan sebaliknya material isolator memiliki

konduktivitas yang sangat rendah, yaitu antara 10-10 sampai dengan 10-20 (ohm.m)-1.

Diantara kedua sifat ekstrim tersebut, ada material semi konduktor yang konduktivitasnya

berkisar antara 10-6 sampai dengan 10-4 (ohm.m)-1. Berbeda pada kabel tegangan rendah,

pada kabel tegangan menengah untuk pemenuhan fungsi penghantar dan pengaman terhadap

penggunaan, ketiga jenis atau sifat konduktivitas tersebut diatas digunakan semuanya.     

Logam Konduktivitas listrik ohm meter          

Perak ( Ag ) ………………………. 6,8 x 107 

Tembaga ( Cu ) ………………….. 6,0 x 107 

Emas ( Au ) …………………….. .. 4,3 x 107 

Alumunium ( Ac ) ………………. .. 3,8 x 107            

Kuningan ( 70% Cu – 30% Zn )… 1,6 x 107  

Besi ( Fe ) ………………………… 1,0 x 107 

Baja karbon ( Ffe – C ) …………. 0,6 x 107  

Baja tahan karat ( Ffe – Cr ) …… 0,2 x 107  

Tabel 1. Konduktivitas Listrik Berbagai Logam dan Paduannya Pada Suhu Kamar.            

1.3.2 Kriteria mutu penghantar       

Konduktivitas logam penghantar sangat dipengaruhi oleh unsur – unsur pemadu, impurity atau

ketidaksempurnaan dalam kristal logam, yang ketiganya banyak berperan dalam proses

pembuatan pembuatan penghantar itu sendiri. Unsur – unsur pemandu selain mempengaruhi

konduktivitas listrik, akan mempengaruhi sifat – sifat mekanika dan fisika lainnya. Logam murni

memiliki konduktivitas listrik yang lebih baik dari pada yang lebih rendah kemurniannya. Akan

tetapi kekuatan mekanis logam murni adalah rendah.            

Penghantar tenaga listrik, selain mensyaratkan konduktivitas yang tinggi juga membutuhkan

sifat mekanis dan fisika tertentu yang disesuaikan dengan penggunaan penghantar itu

sendiri.    

Selain masalah teknis, penggunaan logam sebagai penghantar ternyata juga sangat ditentukan

oleh nilai ekonomis logam tersebut dimasyarakat. Sehingga suatu kompromi antara nilai teknis

dan ekonomi logam yang akan digunakan mutlak diperhatikan. Nilai kompromi termurahlah

yang akan menentukan logam mana yang akan digunakan. Pada saat ini, logam Tembaga dan

Aluminium adalah logam yang terpilih diantara jenis logam penghantar lainnya yang memenuhi

nilai kompromi teknis ekonomis termurah.          

Dari jenis–jenis logam penghantar pada tabel 1. diatas, tembaga merupakan penghantar yang

paling lama digunakan dalam bidang kelistrikan. Pada tahun 1913, oleh International

Electrochemical Comission (IEC) ditetapkan suatu standar yang menunjukkan daya hantar

kawat tembaga yang kemudian dikenal sebagai International Annealed Copper Standard

(IACS). Standar tersebut menyebutkan bahwa untuk kawat tembaga yang telah dilunakkan

dengan proses anil (annealing), mempunyai panjang 1m dan luas penampang 1mm2, serta

mempunyai tahanan listrik (resistance) tidak lebih dari 0.017241 ohm pada suhu 20oC,

dinyatakan mempunyai konduktivitas listrik 100% IACS.       

Akan tetapi dengan kemajuan teknologi proses pembuatan tembaga yang dicapai dewasa ini,

dimana tingkat kemurnian tembaga pada kawat penghantar jauh lebih tinggi jika dibandingkan

pada tahun 1913, maka konduktivitas listrik kawat tembaga sekarang ini bisa mencapai diatas

100% IACS. 

Untuk kawat Aluminium, konduktivitas listriknya biasa dibandingkan terhadap standar kawat

tembaga. Menurut standar ASTM B 609 untuk kawat aluminium dari jenis EC grade atau seri

AA 1350(*), konduktivitas listriknya berkisar antara 61.0 – 61.8% IACS, tergantung pada kondisi

kekerasan atau temper. Sedangkan untuk kawat penghantar dari paduan aluminium seri AA

6201, menurut standar ASTM B 3988 persaratan konduktivitas listriknya tidak boleh kurang dari

52.5% IACS. Kawat penghantar 6201 ini biasanya digunakan untuk bahan kabel dari jenis All

Aluminium Alloy Conductor (AAAC).    

Disamping persyaratan sifat listrik seperti konduktivitas listrik diatas, kriteria mutu lainnya yang

juga harus dipenuhi meliputi seluruh atau sebagian dari sifat – sifat atau kondisi berikut ini,

yaitu:        

a. komposisi kimia.     

b. sifat tarik seperti kekuatan tarik (tensile strength) dan regangan tarik (elongation).          

c. sifat bending.           

d. diameter dan variasi yang diijinkan.           

e. kondisi permukaan kawat harus bebas dari cacat, dan lain-lain.

I.4 Sifat Bahan Konduktor   

Bahan penghantar memiliki sifat-sifat penting, yaitu: 

I.4.1 Daya Hantar Listrik       

Arus yang mengalir dalam suatu penghantar selalu mengalami hambatan dari penghantar itu

sendiri. Besar hambatan tersebut tergantung dari bahannya. Besar hambatan tiap meternya

dengan luas penampang 1mm2 pada temperatur200C dinamakan hambatan jenis. Besarnya

hambatan jenis suatu bahan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan : 

R= ρl/A            

dimana :          

R : Hambatan dalam penghantar, satuanya ohm (Ω)            

ρ : hambatan jenis bahan, dalam satuan ohm.mm2/m          

l : panjang penghantar, satuannya meter (m)            

A : luas penampang kawat penghantar, satuanya mm2        

I.4.2 Koefisien Temperatur Hambatan       

Telah kita ketahui bahwa dalam suatu bahan akan mengalami perubahan volume bila terjadi

perubahan temperatur. Bahan akan memuai jika temperatur suhu naik dan akan menyusut jika

temperatur suhu turun. Besarnya perubahan hambatan akibat perubahan suhu dapat diketahui

dengan persamaan ;        

R = R0 { 1 + α (t – t0)}, dimana :        

R : besar hambatan setelah terjadinya perubahan suhu        

R0 : besar hambatan awal, sebelum terjadinya perubahan suhu.     

T : temperatur suhu akhir, dalam 0C  

t0 : temperatur suhu awal, dalam 0C 

α : koefisien temperatur tahanan        

I.4.3 Daya Hantar Panas       

Daya hantar panas menunjukkan jumlah panas yang melalui lapisan bahan tiap satuan waktu.

Diperhitungkan dalam satuan Kkal/jam 0C. Terutama diperhitungkan dalam pemakaian mesin

listrik beserta perlengkapanya. Pada umumnya logam mempunyai daya hantar panas yang

tinggi.        

I.4.4 Daya Tegangan Tarik   

Sifat mekanis bahan sangat penting, terutama untuk hantaran diatas tanah. Oleh sebab itu,

bahan yang dipakai untuk keperluan tersebut harus diketahui kekuatanya. Terutama

menyangkut penggunaan dalam pendistribusian tegangan tinggi.          

I.4.5 Timbulnya daya Elektro-motoris Termo        

Sifat ini sangat penting sekali terhadap dua titik kontak yang terbuat dari dua bahan logam yang

berlainan jenis, karena dalam suatu rangkaian, arus akan menimbulkan daya elektro-motoris

termo tersendiri bila terjadi perubahan temperatur suhu.    

Daya elektro-motoris termo dapat terjadi lebih tinggi, sehingga dalam pengaturan arus dan

tegangan dapat menyimpang meskipun sangat kecil. Besarnya perbedaan tegangan yang

dibangkitkan tergantung pada sifat-sifat kedua bahan yang digunakan dan sebanding dengan

perbedaan temperaturnya. Daya elektro-motoris yang dibangkitkan oleh perbedaan temperatur

disebut dengan daya elektro-motoris termo.

B. ISOLATORBiasanya disebut bahan penyekat. Penyekatan listrik terutama dimaksudkan agar arus

listrik tidak dapat mengalir jika pada bahan penyekat tersebut diberi tegangan listrik.

II.1 BENTUK-BENTUK PENYEKAT

Seperti keadaan umum benda, maka penyekat penyekat memiliki bentuk-bentuk yang

serupa yaitu padat, cair, dan gas.

·    PADAT

Berbentuk padat dibedakan menurut kelompok-kelompoknya yaitu :        

Bahan tambang.       

a. Batu Pualam         

Kwalitas ditentukan oleh kepadatan dan penggosokannya. Semakin padat dan semakin licin

semakin kurang daya penyerapan airnya. Karenasifatnya mudah pecah dan berat, maka

sekarang kurang banyak dipakai.         

b. Asbes        

Asbes merupakan bahan berserat, tidak kuat, dan mudah putus. Bukan penyekat yang baik.

Keistimewaannya adalah tidak dapat dibakar, jadi tahan panas tinggi. Banyak digunakan pada

peralatan listrik rumah tangga seperti setrika listrik, kompor listrik, dan alat-alat pemanas

lainnya.  

c. Mika          

Data teknisnya : Daya sekat listrik dan kekuatan mekanis sangat tinggi dan elastis pula. Daya

tahan panas tinggi (tidak sampai ratusan derajat) dan penahan air yang baik. Sangat ringan,

dan bening (transparan). Banyak digunakan pada peralatan listrik rumah tangga seperti setrika

listrik, kompor listrik, dan alat-alat pemanas lainnya.     

d. Mikanit      

Mikanit adalah mika yang telah mendapat perubahan bentuk maupun susunan bahannya.

Berbentuk agak padat. Biasa dipakai pada Komutator.         

e. Mikafolium            

Semacam mikanit dan sebagai bahan digunakan di atas lapisan kertas tipis. Mudah

dibengkokkan dengan pemanas. Biasanya dipakai untuk membungkus kawat atau batang lilitan

sebagai penyekat pada mesin listrik tegangan tinggi.           

f. Mikalek      

Digunakan gelas dan plastic sebagai bahan dasar. Bubuk mika merupakan bahan pengisi.

Kekuatan mekanis tinggi dan sering dipakai pada penyearah arus logam (air raksa), peralatan

radio dan tenaga listrik. Mikalek merupakan mika terbaik, sehingga dapat memenuhi

persyaratan yang diperlukan sebagai penyekat.

·    BAHAN BERSERAT            

Sebenarnya bahan ini kurang baik karena sifat yang sangat menyerap air. Beberapa

contohnya:           

a. Benang     

Sebenarnya tidak semata-mata digunakan sebagai penyekat, tetapi lebih condong digunakan

sebagai pengisi kabel, terutama kabel tanah.            

b. Tekstil       

Dari benang ditenun menjadi pita dan kain dengan berbagai corak, ukuran, dan kwalitasnya.

Bahan tekstil digunakan dalam bidang kelistrikan sebagai penyekat kawat lilitan mesin listrik,

pengikat, dsb. Karena bersifat menyerap cairan, untuk perbaikan daya sekat dilapis atau

dicelup ke dalam cairan lak penyekat.          

c. Kertas       

Ketas bahan penyekat dengan alkali memiliki harga yang mahal. Berwarna kuning atau coklat

muda. Kekuatan kertas tergantung dari kadar airnya. Untuk mengatasinya kertas dilapisi lak

penyekat. Biasa digunakan pada lilitan kawat, kumparan, penyekat kabel, dan kondensator

kertas. Biasanya memiliki ketebalan tertentu.

d. Prespan    

Dibanding dengan kertas, prespan lebih padat, jadi kurang menyerap air. 

e. Kayu         

Pada jaman dahulu sering digunakan untuk tiang listrik. Kayu dapat rusak karena factor biologi,

supaya tahan lama kayu harus diawetkan lebih dulu. Kayu juga harus dimampatkan agar kadar

airnya dapat berkurang.

·    GELAS DAN KERAMIK      

a. Gelas        

Merupakan penyekat yang baik untuk listrik, namun sangat rapuh. Biasanya dipakai dalam

pembuatan bola lampu pijar.       

b. Keramik    

Keramik memiliki daya sekat yang tinggi. Biasanya dibuat menjadi porselin dan steatite.

Steatit   

Bagian dari dalam saklar dan kotak tusuk. Biasanya juga pembuatan manik-manik untuk

menyekat kawat penghubung yang dapat melentur dan letaknya berdekatan dengan alat

pemanas listrik. 

Porselin

Merupakan bahan yang penting dalam penyekatan karena memiliki kekukuhan mekanis yang

sangat besar.Untuk pembuatan bagian isolasi alat-alat listrik yang harus menahan gaya tekan

yang berat, bahan porselin baik sekali. Air tidak dapat menyerap karena adanya email pada

permukaan.

·  PLASTIK

Sifat baik dari bahan plastic antara lain : ringan, daya hantar panas rendah, tahan air, dan daya

sekat tinggi. Untuk dipakai pada bahan yang lebih panas, plastic kurang baik. Ada 2 jenis plastic

yaitu:          

a. Thermoplastik. Pada suhu 60 derajat sudah menjadi lunak. Pemanasan sampai mencair tidak

merubah struktur kimiawi.       

b. Thermosetting plastic. Bahan ini telah mengalami proses pencairan dan telah dicetak dan

mengalami perubahan struktur kimiawi sehingga tidak dapat lunak lagi walaupun dipanaskan.

·  KARET DAN EBONIT         

a. Karet         

Bersifat elastis dan berguna untuk menahan tumbukan. Digunakan sebagai penyekat hantaran

listrik, penggunaan pipa karet untuk menyekat sepatu kabel, dan pembungkus kabel.   

b. Ebonit        

Dapat dibengkokan dalam air yang mendidih, dapat dikikir, dibor, dan dibubut. Tahan terhadap

asam dan dipakai sebagai bak akumulator. Tidak dapat menyerap air. Tidak tahan panas.

·  BAHAN-BAHAN YANG DIPADATKAN      

a. Lilin dan Parafin    

Cepat mencair, mempunyai sifat tidak menyerap air dan hasilnya berlimpah, dijadikan salah

satu bahan yang berguna untuk penyekat listrik walaupun titik leleh relative rendah. Biasa

dipakai pada Kondensator atau pada bdang arus lemah.

·  Cair

Cairan           

a. Air 

Air suling atau air murni dapat disebut sebagai bahan penyekat walaupun masi dapat

mengantar arus listrik dalam jumlah yang sangat kecil.

b. Minyak Transformator      

Diperlukan sebagai pendingin pada transformator yang di akibatkan lilitan kawat. Tanpa

pendinginan akan merusak penyekat inti, lilitan dan pada bagian tertentu. Minyak transformator

harus memenuhi eprsyaratan kelayakan penggunaan.

c. Minyak kabel        

Umumnya dibuat pekat dan untuk menambah pekat dapat dicampur dengan dammar.

Digunakan untuk memadatkan penyekat kertas pada kabel tenaga, kabel tanah, terutama kabel

tegangan tinggi.

·  GAS

a. Nitrogen    

Digunakan sebagai pengontrol saluran kabel pengisi/distribusi untuk mengetahui masih baik

tidaknya penyekat kabel yang dipakai. Terutama pada kabel tanah yang sering terjadi karat,

goresan dan retak pada timah hitam,  

b. Hidrogen   

Hidrogen digunakan sebagai pendingin turbogenerator dan kondensor sinkron. Walaupun

sebagai pendingin juga merupakan penyekat panas dan listrik.

·  Carbon Dioksida       

Digunakan dalam turbogenerator. Memiliki sifat mematikan api. Sebagai pengaman untuk

pencampuran hydrogen dan udara yang dapat mengakibatkan ledakan.

III. KABEL

III.1 Beberapa Jenis - Jenis Kabel

·      Kabel NYA

Kabel NYA berinti tunggal, berlapis bahan isolasi PVC, untuk instalasi luar/kabel udara. Kode

warna isolasi ada warna merah, kuning, biru dan hitam. Kabel tipe ini umum dipergunakan di

perumahan karena harganya yang relatif murah. Lapisan isolasinya hanya 1 lapis sehingga

mudah cacat, tidak tahan air (NYA adalah tipe kabel udara) dan mudah digigit tikus.

Agar aman memakai kabel tipe ini, kabel harus dipasang dalam pipa/conduit jenis PVC atau

saluran tertutup. Sehingga tidak mudah menjadi sasaran gigitan tikus, dan apabila ada isolasi

yang terkelupas tidak tersentuh langsung oleh orang.

·      Kabel NYM

Kabel NYM memiliki lapisan isolasi PVC (biasanya warna putih atau abu-abu), ada yang berinti

2, 3 atau 4. Kabel NYM memiliki lapisan isolasi dua lapis, sehingga tingkat keamanannya lebih

baik dari kabel NYA (harganya lebih mahal dari NYA). Kabel ini dapat dipergunakan

dilingkungan yang kering dan basah, namun tidak boleh ditanam.

·      Kabel NYAF

Kabel NYAF merupakan jenis kabel fleksibel dengan penghantar tembaga serabut berisolasi

PVC. Digunakan untuk instalasi panel-panel yang memerlukan fleksibelitas yang tinggi.

·      Kabel NYY

Kabel NYY memiliki lapisan isolasi PVC (biasanya warna hitam), ada yang berinti 2, 3 atau 4.

Kabel NYY dipergunakan untuk instalasi tertanam (kabel tanah), dan memiliki lapisan isolasi

yang lebih kuat dari kabel NYM (harganya lebih mahal dari NYM). Kabel NYY memiliki isolasi

yang terbuat dari bahan yang tidak disukai tikus.

·      Kabbel NYFGbY

Kabel NYFGbY ini digunakan untuk instalasi bawah tanah, di dalam ruangan di dalam saluran-

saluran dan pada tempat-tempat yang terbuka dimana perlindungan terhadap gangguan

mekanis dibutuhkan, atau untuk tekanan rentangan yang tinggi selama dipasang dan

dioperasikan.

·    Kabel ACSR

Kabel ACSR merupakan kawat penghantar yang terdiri dari aluminium berinti kawat baja.Kabel

ini digunakan untuk saluran-saluran transmisi tegangan tinggi, dimana jarak antara

menara/tiang berjauhan, mencapai ratusan meter, maka dibutuhkan kuat tarik yang lebih tinggi,

untuk itu digunakan kawat penghantar ACSR.

·    Kabel AAAC

Kabel ini terbuat dari aluminium-magnesium-silicon campuran logam, keterhantaran elektris

tinggi yang berisi magnesium silicide, untuk memberi sifat yang lebih baik. Kabel ini biasanya

dibuat dari paduan aluminium 6201. AAAC mempunyai suatu anti karat dan kekuatan yang

baik, sehingga daya hantarnya lebih baik.

·    Kabel ACAR

Kabel ACAR yaitu kawat penghantar aluminium yang diperkuat dengan logam campuran,

sehingga kabel ini lebih kuat daripada kabel ACSR.

·      Kabel BC

Kabel ini dipilin/stranded, disatukan.

Ukuran / tegangan mak = 6 – 500 mm2 / 500 V

Pemakaian = saluran diatas tanah dan penghantar pentanahan

TUGAS FISIKA DASAR

KONDUKTOR DAN ISOLATOR

DISUSUN OLEH :

KELOMPOK : 3

NAMA : 1. PUTU SUARJANA

2. FITRIANI

SEKOLAH TINGGI PERTANIAN WUNA

( STIP WUNA )

2013