BAB II LANDASAN TEORI 2.1.
Pendahuluan Instalasi listrik atau instalasi tenaga listrik dapat diartikan sebagai suatu
cara penempatan dan pemasangan penyalur tenaga listrik untuk semua peralatan yang memerlukan tenaga listrik, untuk pengoperasiannya dan bagian ini langsung berada dalam daerah kegiatan konsumen. Suatu instalasi tenaga listrik terdiri dari beberapa bagian : • Penyediaan tenaga listrik • Sistem pembagian • Saluran tenaga listrik • Pengamanan • Pentanahan Dalam penempatan dan pemasangan suatu instalasi listrik terikat pada peraturan, khususnya di Republik Indonesia peraturan mengenai instalasi tertulis dalam Peraturan Umum Instalasi Listrik 2000 (PUIL 2000). Yang mana tujuan dari peraturan ini adalah: 1. Pengamanan terhadap manusia dan barang. 2. Penyediaan daya listrik yang aman dan efisien. Dalam perencanaan instalasi listrik sesuai dengan standar, diperlukan gambar instalasi listrik sebuah bangunan atau area. Yang perlu diperhatikan mengenai lambang-lambang yang dipakai, yang mana harus sesuai dengan PUIL 2000.
6
Dalam perencanaan penggambaran instalasi listrik memerlukan gambargambar sebagai berikut: 1. Gambar situasi, yang menunjukan dengan jelas letak gedung atau bangunan tempat instalasi tersebut akan dipasang dan rancangan penyambungannya dengan sumber tenaga listrik. 2. Gambar instalasi, yang meliputi: •
Rancangan
tata letak
yang menunjukan
dengan
jelas
letak
perlengkapan listrik beserta sarana kendalinya (pelayanannya), seperti titik lampu, kotak kontak, sakelar, motor listrik, PHB (Panel Hubung Bagi) dan lain-lainnya. •
Rancangan
hubungan
perlengkapan
listrik
dengangawai
pengendalinya seperti hubungan lampu dengan sakelarnya, motor dengan pengasutnya (cara startnya), dan dengan gawai pengatur kecepatannya, yang merupakan bagian dari sirkit akhir atau cabang sirkit akhir. •
Gambar hubungan antara bagian sirkit akhir tersebut dan PHB (Panel Hubung Bagi) yang bersangkutan, ataupun pemberian tanda dan keterangan yang jelas mengenai hubungan tersebut.
•
Tanda ataupun keterangan yang jelas mengenai setiap perlengkaan listrik.
3. Diagram instalasi garis tunggal, meliputi: •
Diagram PHB (Panel Hubung Bagi) lengkap dengan keterangan mengenai ukuran dan besaran pengenal komponennya.
7
•
Keterangan mengenai jenis dan besar beban yang terpasang dan pembagiannya.
•
Sistem pembumian.
•
Ukuran dan jenis penghatar yang dipakai.
4. Gambar rinci yang meliputi: •
Perkiraan ukuran fisik PHB (Panel Hubung Bagi).
•
Cara pemasangan perlengkapan listrik.
•
Cara pemasangan kabel.
•
Cara kerja instalasi kendali.
5. Perhitungan teknis bila dianggap perlu, meliputi antara lain: •
Susut tegangan.
•
Perbaikan factor daya.
•
Beban terpasang dan kebutuhan maksimum.
•
Arus hubung pendek dan daya hubung pendek.
•
Tingkat penerangan.
6. Tabel bahan instalasi, yang meliputi: •
Jumlah dan jenis kabel, penghantar dan perlengkapan.
•
Jumlah dan jenis perlengkapan bantu.
•
Jumlah dan jenis PHB (Panel Hubung Bagi).
•
Jumlah dan jenis luminer lampu.
7. Uraian teknis, yang meliputi: •
Ketentuan mengenai sistem proteksi.
•
Ketentuan teknis perlengkapan listrik yang dipasang dan cara pemasangannya.
8
•
Cara pengujian.
•
Jadwal waktu pelaksanaan.
8. Perkiraan biaya. 2.2.
Komponen-Komponen Instalasi Listrik
2.2.1. Panel Listrik Panel atau kombinasi panel-panel adalah bentuk dari perlengkapan hubung bagi pada tempat pelayanannya, terbuat dari bahan konduktif atau tidak konduktif yang dipasang pada suatu rangka yang dilengkapi dengan perlengkapan listrik seperti saklar, kabe dan rel. Perlengkapan hubung bagi yang dibatasi dan dibagibagi dengan baik menjadi petak-petak yang tersusun mendatar atau tegak dianggap sebagai salah satu panel hubung bagi (PHB) Terdapat tiga tingkatan (level) pada panel dalam mendistribusikan tenaga listrik, main distribution level, sub distribution level dan load level. Untuk menempatkan panel pada lokasinya dan persyaratan lainnya perlu memperhatikan aturan-aturan yang terdapat didalam PUIL 2000. 1. Main Distribution Panel (MDP) MDP menghubungkan langsung antara sumber tenagan listrik dengan Sub Distribution Panel (SDP). Digunakan terutama sekali untuk: •
Safety disconnection
•
Coupling busbar sections
•
Proteksi Busbar
•
Selectivity upstream protection equipment
Dilengkapi terutama sekali dengan:
9
•
Pemutus Sirkit dan pemutus sirkit tidak otomatis
•
Tie pemutus sirkit
•
Fuse
2. Sub distribution Panel (SDP) Diunakan untuk: •
Safety disconnection
•
Switching beban listrik, system lampu dan motor
•
Proteksi kabel, jaringan listrik dan beban
•
Proteksi cadangan dan selectivity vis-a-vis upstream dan downstream protection equipment
•
Proteksi terhadap tegangan lebih
•
Kontrol, metering dan pengukuran
Dilengkapi dengan: •
Moulded Case Circuit Breaker (MCCB)
•
Miniature Circuit Breaker (MCB)
•
Sekering
•
Peralatan tambahan untuk kontrol, metering dan pengukuran.
3. Panel Distribusi Beban Panel ini hampir sama dengan SDP, yang membedakan adalah kapsitas yang lebih kecil dari SDP. Digunakan untuk: •
Proteksi manusia dan barang
•
Proteksi beban listrik
•
Proteksi kabel dan jaringan listrik
10
•
Proteksi tegangan lebih
•
Safety disconnection
•
Monitoring dan signaling
•
Kontrol
•
Metering dan pengukuran
Dilengkapi dengan: •
Pemutus sirkit
•
Switch-disconnector dan sekering switch-disconnector
•
Gawai proteksi arus sisa
•
Miniature Circuit Breaker (MCB)
•
Sistem sekering
•
Earth-leakage monitor
•
Time switches
•
Peralatan mekanik, electromekanik dan elektronik pendukung lainnya.
2.2.2. Sakelar Sirkit Listrik Yang dimaksudkan dengan sakelar sirkit listrik disini adalah penghubung sirkit listrik ada yang mempunyai fungsi sebagai pengaman seperti CB, fuse atau sebagai sakelar penghubung dan pemutus biasa. Fungsi sakelar sirkit listrik antara lain: 1.
Proteksi, melindungi sirkit dari : •
Gangguan beban lebih (overload)
•
Gangguan hubung pendek (short circuit), yang akan berdampak buruk pada umur teknis kabel beban listrik.
11
•
Mengisolir gangguan dari sirkit, untuk mencegah akibat-akibat yang membahayakan manusia dan perlengkapan listrik.
2.
Isolasi, memisahkan sirkit atau gawai listrik dari instalasi listriknya untuk menjamin keamanan operasi.
3.
Kontrol, agar pengguna dapat melakukan aksi-aksi operasi pada saat : •
Kondisi normal (saat beban normal, tanpa arus lebih), untuk menghidupmatikan sebagian atau seluruh instalasi, berfungsi fungsional.
•
Pada saat-saat genting (walaupun tanpa beban), untuk mematikan segera sebagian atau seluruh instalasi, disebut sebagai penghentian darurat (emergency stop).
2.2.3. Fuse (sekering) Fuse (sekering)
adalah pengaman lebur yang fungsinya untuk
mengamankan peralatan atau instalasi listrik dari gangguan hubung singkat. Dalam pemasangannya , sekering dihubungkan seri pada masing-masing hantaran fasa yang tidak diketanahkan (R,S,T). Pengaman lebur atau fuse terbuat dari kawat perak, tembaga atau kombinasinya, berbentuk kawat atau pita dan ditempatkan dalam tabung (casing) tertutup berbahan keramik atau gelas. Simbol dari sekering adalah sebagai berikut:
12
Gambar 2.1 Simbol Fuse (sekering) Fuse (Sekering) pada dasarnya dikelompokan berbagai jenis sekering atas dasar kriteria teknis tertentu. Jenis-jenis sekering tegangan rendah dapat dikelompokan sebagai berikut: Berdasarkan waktu kerjanya sekering dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu: •
Sekering dengan aksi cepat, dengan simbol F
•
Sekering dengan aksi lambat, dengan simbol T
Berdasarkan pada bentuk fisiknya, sekering terdiri atas: 1. Tipe ulir Sekering jenis ini merupakan sekerinng dengan kapasitas pemutusan rendah yang terdiri ats dua model yaitu: •
Tipe D (Diazed) Fuse tipe ini memiliki bentuk fisik seperti galon air mineral berdimensi kecil yang terbuat dari bahan keramik. Bagian bagian dasar dan atas fuse terbuat dari bahan logam yang berfungsi sebagai penyalur arus. Dalam pengguanaannya fuse diazed selalu dilengkapi komponen lainnya seperti rumah sekering (fuse holder), adaptor dan tutupnya (fuse cap).
13
•
Type DO (Neozed) Konstruksi fuse jenis neozed ini hampir sama dengan jenis diazed dengan bentuk yang menyerupai botol susu berukuran mini. Dawai tersebut dapat mengamankan gangguan arus hubung singkat dan beban lebih pada kabel atau jaringan. Tabel 2.1 klasifikasi pengaman lebur tipe ulir Ukuran Fuse Diazed
D II
D III
D IV
Arus Kerja (A)
Tanda Warna
2 4 6 10 16 20 25
Merah Coklat Hijau Merah Abu-abu Biru Kuning
35 50 63
Hitam Putih Tembaga
80 100
Perak Emas
Ukuran Fuse Neozed
D 01
D 02
D 03
2. Tipe Tabung Sekering tabung merupakan pengaman lebur dengan kapasitas pemutusan yang bervariatif mulai kapasitas pemutusan yang rendah hingga tinggi dan dapat dijumpai dalam rating tegangan ekstra rendah, menengah ataupun tegangan tinggi. 3. Rating Standar Fuse Rating/nilai standar dari suatu sekering yang secara umum perlu diketahui dalam penggunaannya pada umumnya ditentukan melalui dua parameter teknis yang meliputi rating arus dan tegangan kerja. Disamping pemahaman akan jenis, bentuk, fungsi dan karakteristiknya, pemilihan sekering yang akan digunakan
14
sangat dipengaruhi oleh dua parameter tersebut diatas. Mengingat model, tipe dan rating fuse yang tersedia dipasaran sangat variatif, catatan tentang data standar sekering berikut ini dapat dijadikan pedoman dalam pemilihan dan penggunaan sekering. Tabel 2.2 Rating standar fuse Fungsi Pemakaian
Semi conductor Protection fuselinks
Hose Service Fuselinks
Industrial Fuselinks
Tipe sekering Tabung
Rating tegangan 240 V, 660 V
Rating arus 2 s/d 900 A
BS IEC
Diazed Neozed HRC
Tabung HRC
240 V, 660 V
2 s/d 630 A
BS IEC
660 V dan 1000V
2 s/d 1250 A BS IEC CSA
660 V dan 1000V
6 s/d 630 A
LV Feeder Pillar Fuselinks
Tabung HRC
HV Current Limiting Fuselinks
Tabun g
1,1 s/d 72,5 KV
2 s/d 450 A
Tabung
3,3 s/d 72,5 KV
1 s/d 100A
HV expulsion Fuselinks
Pemenuhan Standar
BS IEC
BS
Sedangkan rating standar arus sekering yang dapat dijumpai dipasaran adalah
15
•
Low Voltage (240 V, 660V, 1000V) 2A, 4A, 6A, 10A, 16A, 20A, 25A, 32A, 40A, 50A, 63A, 80A,100A, 125A.
•
Medium Voltage ( 3,6kV, 7,2kV, 12kV, 15,5kV, 17,5kV, 20kV, 24kV) 3,15A, 4A, 5A, 6,3A, 8A, 10A, 16A, 20A, 25A, 31,5A, 35,5A, 40A, 50A, 63A, 80A, 90A, 100A, 125A,125A, 160A, 200A, 250A.
•
High Voltage ( 36kV, 72,5kV, dst ) 3,15A, 4A, 5A, 6,3A, 8A, 10A, 16A, 20A, 25A, 31,5A, 35,5A, 40A, 50A, 63A, 80A, 90A, dst.
2.2.4
Circuit Breaker (CB) Circuit Breaker (CB) adalah suatu peralatan listrik yang dapat
menghubungkan atau memutuskan rangkaian dalam keadaan normal dan tidak normal yang dilengkapi dengan alat pemadam busur api. Dalam keadaan tidak normal (gangguan) CB adalah sakelar otomatis yang dapat memisahkan arus gangguan untuk mengaktifkan atau mengoperasikan CB dalam keadaan tidak normal iini umumnya digunakan suatu rangkaian trip yang mendapat sinyal dari suatu rangkaian relay pengaman. Busur api yang terjadi pada waktu pemisahan kontak akan dipadamkan oleh suatu media peredam busur api yang melengkapi CB tersebut.
16
Gambar 2.2. komponen CB
Gambar 2.3. Konstruksi Circuit Breaker
17
Gambar 2.4. Sistem kerja Circuit breaker (A = saat keadaan normal, B = saat kontak terbuka) 2.2.4.1 Jenis Circuit Breaker (CB) Jenis Circuit breaker pada umumnya dibedakan dari cara dan bahan yang dipakai untuk memadamkan busur api yang terjadi diantara kontak-kontak Circuit Breaker tersebut saat mulai membuka bila terjadi gangguan. Jenis Circuit Breaker dapat di bedakan menjadi beberapa macam yaitu: 1. Mini Circuit Breaker Mini Circuit Breaker (MCB) merupakan alat pengamanan terhadap gangguan arus beban lebih dan arus hubung singkat. Berdasarkan konstruksinya MCB dilengkapi dengan komponen dwi logam yang digunakan untuk pengamanan arus beban lebih dan komponen elektromagnetik untuk pengamanan terhadap gangguan arus hubung singkat.
18
Komponen thermis pada prinsipnya bekerja berdasarkan pemuaian dua jenis logam yang koefisien muai jenisnya berbeda. Kedua jenis logam tersebut di las jadi satu keping (bimetal) dan dilalui oleh arus beban , jika arus yang melalui bimetal tersebut melebihi nilai nominal yang diperkenankan maka bimetal tersebut akan melengkung
dan menggerakan mekanisme penjatuh guna
memutuskan aliran listrik. Komponen magnetik pada prinsipnya bekerja dengan memanfaatkan arus hubung singkat yang cukup besar untuk membangkitkan induksi elektromagnetis guna mengaktifkan mekanisme penjatuh sehingga komponen sakelar mekanisnya akan memutuskan rangkaian. Semakin arus hubung singkat yang terjadi akan semakin cepat reaksi MCB dalam memutusakan rangkaian. Busur api yang terjadi akan terdorong masuk kedalam ruangan yang berisi ruangan plat-plat pemisah, sehingga busur api padam dengan cepat. MCB dari segi pemakaiannya terdapat dua jenis yaitu MCB 1fasa dan MCB 3 fasa. Ditinjau dari cepat-lambatnya reaksi operasi MCB terhadap gangguan yang muncul , MCB dapat dibedakan kedalam dua kategori yaitu tipe cepat dan tipe lambat 2. Moulded Case Circuit Breaker (MCCB) MCCB merupakan salah satu jenis alat pengaman jaringan instalasi tegangan rendah yang prinsip kerja serta fungsinya mirip dengan MCB. Hal yang membedakan diantara keduanya adalah bahwa MCCB memiliki kapasitas yang relatif lebih besar dibanding MCB. Dalam rating tertentu MCCB memiliki kelebihan lain yaitu rating arus kerjanya dapat diset atau di rubah sesuai dengan kebutuhan. Spesifikasi MCCB umumnya dinyatakan dengan 3 parameter operasi
19
yang meliputi tegangan kerja (Ue), arus kerja (Ie), dan kapasitas arus pemutus (Icn). Spesifikasi standar dari MCCB dapat digambarkan sbb: •
Ue = 250 V dan 660 V
•
Ie = 40 A – 2500 A
•
Icn
= 12 kA-200kA
Gambar 2.5. Konstruksi MCCB 3. Air Circuit Breaker (ACB) Air Circuit Breaker (ACB) merupakan jenis Circuit Breaker ( CB) dengan sarana pemadaman busur api berupa udara . udara pada tekanan ruang atmosfer digunakan sebagai peredam bunga api yang timbul saat terjadi proses switching mupun gangguan. Pengoperasian bagian mekanik Air Circuit Breaker dapat dilakukan dengan bantua selenoid, motor maupun pneumatic. Air Circuit Breaker memiliki dua buah kontak yang berupa: •
Main contact (kontak utama)
•
Auxiliary contact (kontak bantu)
Perlengkapan lain yang sering dintegrasikan dalam Air Circuit Breaker adalah: •
Over Current Relay (OCR)
20
•
Under Voltage Relay
Air Circuit Breaker dapat digunakan pada tegangan rendah dan tegangan menengah. Rating standar ACB yang dapat dijumpai dipasaran adalah sbb: •
LV-ACB: Ue = 250V dan 660V Ie = 800A-6300A Icn = 45kA-170kA
•
LV-ACB: Ue = 7,2kV dan 24kV Ie = 800A-7000A Icn = 12,5kA-72kA
4. Circuit Breaker Tanpa Pembatas Arus Alat-alat ini memadamkan bunga-bunga api listrik dari arus bolak-balik yang berpindah pada perlintasan arus normal pada garis nol. Kurva-kurva arus dan tegangan didapatkan bilamana menyentuh “Circuit Breaker” pada pemadaman titik nol. Selama setengah gelombang pertama, arus hanya sedikit dibatasi oleh resistansi-resistansi internal dari Circuit Breaker. Pemutusan umumnya terjadi pada setengah gelombang kedua percikan bunga api. Circuit Breaker dengan pemadaman titik nol tidak cocok sebagai pengaman starter-starter motor. Secara tidak terbatas dan faktor panas elektrik yang tinggi umumnya penghubung diluar batas kemampuannya untuk menahannya.
21
5. Cirkuit Breaker Dengan Pembatas Arus Circuit Breaker ini membatasi kemungkinan aliran arus hubung singkat Is ke suatu aliran lewatan yang lebih kecil. Pada Circuit Breker dengan setting yang rendah dari pengaruh arus panas yang berlebihan, aliran hubung singkat dibatasi oleh resistansi internal sampai pada suatu pemutus dapat menahannya secara dinamis dan secara panas. Oleh karena itu tahan dari arus hubung singkat (secara intrisik aman) dapat juga digunakan di tempat-tempat dengan kemungkinan aliran-aliran arus hubung singkat yang sangat tinggi. 2.2.5. Penghantar Penghantar adalah benda logam atau bukan logam yang bersifat menyalurkan alur listrik. Misalnya : baja alumunium, besi, karbon. Sedangkan fungsi penghantar adalah untuk menyalurkan energi listrik dari satu titik ke titik yang lain. Penghantar yang digunakan untuk instalasi listrik adalah berisolasi dan dapat berupa kawat berisolasi atau kabel. 2.2.5.1 Bahan Penghantar Jenis kawat berisolasi maupun kabel untuk instalasi listrik yang digunakan harus dibuat dari bahan yang memenuhi syarat, sesuai dengan tujuan penggunaannya, serta telah diperiksa dan diuji menurut standar hantaran yang dikeluarkan atau diakui oleh instansi yang berwenang ( PUIL 2000 pasal 7.1.1.1 ). Penghantar yang digunakan umumnya dari bahan tembaga dan alumunium, sedangkan isolasi dan selubungnya antara lain dibuat dari bahan PVC, karet. Tembaga atau alumunium yang digunakan harus mempunyai kemurnian yang tinggi yaitu 99,5 % sehingga daya hantarnya tinggi. Alumunium
22
lebih ringan dibanding tembaga, namun kekuatan tarik alumunium lebih kecil daripada kekuatan tarik tembaga. Untuk itu, penghantar alumunium yang ukurannya besar dan pemasangannya direntangkan memerlukan penguat baja atau paduan alumunium pada bagian tengahnya. Beberapa sifat antara alumunium dan tembaga dapat dilihat pada tabel 2.3 Tabel 2.3. perbandingan antara alumunium dan tembaga Sifat
Alumunium
Tembaga
Massa jenis
2,7 g/cm3
8,96 g/cm3
Kekuatan tarik
20 – 30 kg/cm2
40 kg/cm2
Daya tahan jenis
0,0175 Ω.m/mm2
0,029 Ω.m/mm2
Daya hantar jenis
57 mm2/Ω.m
35 mm2/Ω.m
2.2.5.2 Jenis penghantar 1.
kabel instalasi, yaitu kabel yang dimaksudkan untuk instalasi tetap, misalnya : NYA, NYM, NYAF.
2.
Kabel tanah, yaitu semua jenis hantaran berisolasi dan berselubung yang karena sifat isolasi dan selubungnya boleh dipasang pada atau didalam tanah, termasuk di dalam air. Misalnya : NYFGbY, NYY, NAYY.
3.
Kabel fleksibel, yaitu kabel yang karena sifatnya penghantar, isolasi dan selubungnya yang fleksibel dimaksudkan untuk dihubungkan dengan peralatan yang dapat dipindah-pindahkan dan atau bergerak. Misalnya : NYMHY, NYZ, NLYZ.
Jenis-jenis kabel yang digunakan biasanya memiliki nama yang merupakan arti dari jenis kabel tersebut. Berikut ini beberapa pengertian dari simbol yang biasa dituliskan dalam penulisan penghantar, antara lain:
23
N
: kabel jenis standar dengan penghantar tembaga.
NA : kabel jenis standar dengan penghantar alumunium. Y
: isolasi atau selubung PVC.
F
: perisai kawat baja pipih.
R
: perisai kawat baja bulat.
Gb : spiral pita baja re : penghantar padat bulat rm : penghantar bulat kawat banyak se : penghantar padat bentuk sektor sm : penghantar kawat banyak bentuk sector jadi misalnya NAYFGbY 4 x 120 sm 0,6 / 1 kV.
Penghantar tembaga
Isolasi PVC
Lapisan pembungkus inti
Perisai kawat baja berlapis seng Spiral pita baja berlapis seng
Selubung PVC
Gambar 2.6. Kabel NYRGbY / NYFGbY
24
Penghantar tembaga
Isolasi PVC
Lapisan pembungkus inti
Selubung PVC
Gambar 2.7. kabel NYY 2.2.5.3 Penentuan Luas Penampang Penghantar Luas penampang penghantar dan jenis penghantar yang dipasang dalam suatu instalasi ditentukan berdasarkan pertimbangan : KHA penghantar, kondisi suhu, susut tegangan, sifat lingkungan, kekuatan mekanis, kemungkinan perluasan. 1. KHA Kemampuan Hantar Arus ( KHA ) suatu kabel dapat dinyatakan sebagai kemampuan maksimum kabel untuk dilalui arus secara terus-menerus tanpa menyebabkan kerusakan pada kabel tersebut. Untuk menentukan kemampuan hantar arus ( KHA ) dan luas penampang penghantar maka harus diketahui arus nominal ( In ) dari beban yang dihubungkan, In dapat ditentukan dengan persamaan :
25
( untuk arus searah / DC ) ....................................................... (2.1)
( untuk arus bolak-balik / AC 1 fasa ) ........................... (2.2)
( untuk arus bolak-balik / AC 3 fasa ) ....................... (2.3) ........................... (2.3a)
Menurut PUIL 2000 pasal 5.3.3 maka nilai KHA didapat 125 % In, jika KHA telah diketahui maka untuk menentukan luas penampang penghantar dengan tabel 2.4 berikut ini : Tabel 2.4 Ukuran penampang penghantar KHA terus menerus Luas Jenis Kabel
Penampang
Berinti tunggal
Berinti dua
Berinti tiga atau empat
mm2 Di
Di
Di
Di
Di
Di
tanah
udara
tanah
udara
tanah
udara
A
A
A
A
A
A
2
3
4
5
6
7
8
1.5
40
26
31
20
26
18.5
2.5
54
35
41
27
34
25
NYY
4
70
46
54
37
44
34
NYBY
6
90
58
68
48
56
43
NYFGbY
10
122
79
92
66
75
60
NYCY
16
160
105
121
89
98
80
NYCWY
25
206
140
153
118
128
106
NYSY
35
246
174
187
145
157
131
NYCEY
50
296
212
222
176
185
159
NYSEY
70
365
269
272
224
228
202
1
26
NYHSY
95
438
331
328
271
275
244
NYKY
120
499
386
375
314
313
282
NYKBY
150
561
442
419
361
353
324
NYKFGbY
185
637
511
475
412
399
371
NYKRGY
240
743
612
550
484
464
436
300
843
707
525
590
524
481
400
986
859
605
710
600
560
500
1125
1000
-
-
-
-
Tabel KHA terus menerus untuk kabel tanah berinti tunggal, dua, tiga, dan empat berpenghantar tembaga, berisolasi dan berselubung PVC, dipasang pada sistem arus bolak balik tiga fasa dengan tegangan nominal 0,6 / 1 kV ( 1,2 kV ) pada suhu keliling 30° C. 2. Susut Tegangan Dalam instalasi listrik yang menggunakan sebuah penghantar pasti mengalami rugi tegangan, hal ini disebabkan adanya tahanan, panjang penghantar,luas penampang dan jenis penghantar yang sangat berpengaruh terhadap rugi tegangan. Berdasarkan PUIL 2000 pasal 4.2.3.1 menyatakan bahwa susut tegangan antara terminal konsumen dan sembarang titik dari instalasi tidak boleh melebihi 5 % dari tegangan pengenal pada terminal konsumen bila semua penghantar dari instalasi dialiri arus maksimum. Untuk menghitung susut tegangan pada tiap titik, harus ditentukan besarnya impedansi hantaran. a. Susut Tegangan Pada Arus Bolak-Balik 1 Fasa (AC 1 Fasa) Untuk menentukan susut tegangan pada arus bolak-balik 1 fasa (AC 1 fasa) di gunakan persamaan sebagai berikut: •
Susut Tegangan (∆U) dalam Volt ∆U
= 2.l.I (R’L .Cosφ + X’L.Sinφ) Volt….…………………..........(2.4)
27
•
Penampang Tegangan (∆U) dalam (%) ∆U
=
= •
2.l.I ( R' L .Cosϕ + X ' L .Sinϕ ) x100% …… …………….........(2.5) UN
Rugi Daya (∆P) dalam Watt
∆P •
∆U x100% UN
= I2.R’L.2.l (Watt)……………………………………........…(2.6)
Rugi Daya (∆P) dalam%
∆P
=
∆P x 100%.........................................................................(2.7) ∆PN
Dimana:
∆U
= Susut tegangan
l
= Panjang konduktor
R’L
= Resistansi /km
P
= Daya aktif P=PN
b. Susut Tegangan Pada Arus Bolak-Balik 3 Fasa (AC 3 Fasa) Untuk menentukan susut tegangan pada arus bolak-balik 1 fasa (AC 1 fasa) di gunakan persamaan sebagai berikut: •
Susut Tegangan (∆U) dalam Volt
∆U
=
3 .l.I (R’L .Cosφ + X’L.Sinφ) Volt….……………….(2.8)
Penampang Tegangan (∆U) dalam (%)
∆U
=
=
∆U x100% UN
3.l.I ( R ' L .Cosϕ + X ' L .Sinϕ ) x100% ……........……...……...(2.9) UN
Rugi Daya (∆P) dalam Watt
∆P
= 3.I2.R’L.2.l (Watt)…………………………………..........…(2.10)
28
Rugi Daya (∆P) dalam% ∆P
=
∆P x 100%..........................................................................(2.11) ∆PN
Dimana: ∆U
= Susut tegangan
l
= Panjang konduktor
R’L
= Resistansi /km
P
= Daya aktif P=PN
2.2.6. Bare Conductor (BC) Bare Conductor (BC) atau elektroda bumi adalah penghantar yang ditanam dalam bumi dan membuat kontak langsung dengan bumi. Penghantar bumi yang tidak berisolasi yang ditanam dalam bumi dianggap sebagai bagian dari elektroda bumi. Sebagai bahan elektroda digunakan tembaga, atau baja yang digalvanisasi atau dilapisi tembaga sepanjang kondisi setempat tidak mengharuskan memakai bahan lain (misalnya pada perusahaan kimia). Resistans Pembumian. Resistans pembumian dari elektroda bumi tergantung pada jenis tanah dan keadaan atau nilai resistans jenis serta pada ukuran dan susunan elektroda. Resistans Pembunian suatu elektroda harus dapat diukur. Untuk keperluan tersebut penghantar yang menghubungkan setiap elektroda bumi atau susunan elektroda bumi harus dipasang sambungan yang dapat dilepas untuk keperluan pengujian resistans pembumian, pada tempat yang mudah dicapai, dan sedapat
29
mungkin
memanfaatkan
sambungan
yang
karena
susunan
instalasinya memang harus ada. Sambungan penghantar bumi dengan elektroda bumi harus kuat secara mekanis dan menjamin hubungan listrik dengan baik, misalnya dengan menggunakan las, klem, atau baut kunci yang tidak mudah lepas. Klem pada elektroda pipa harus menggunakan baut dengan diameter minimal 10 mm. 2.2.6.1 Jenis Elektroda Bumi 1.
Elektroda pita Elektroda pita adalah elektroda yang dibuat dari penghantar berbentuk pita
atau berpenampang bulat, atau penghantar pilin yang pada umumnya ditanamnya secara dangkal. Elektroda ini dapat ditanam sebagai pita lurus, radial, melingkar, jala-jala atau kombinasi dan bentuk tersebut seperti pada gambar dibawah, yang ditanam sejajar permukaan tanah dengan dalam antara 0,5 – 1.0 m.
0,5 - 1 m
0,5 - 1 m
0,5 - 1 m
60
Gambar 2.8. Elektroda Bumi 2.
Elektroda batang Elektroda batang ialah elektroda dari pipa besi, baja profil, atau batang
logam lainnya yang dipancangkan kedalam tanah.
30
3.
Elektroda plat Elektroda plat ialah elektroda dari bahan logam, utuh atau berlubang. Pada
umumnya elektroda plat ditanam secara dalam. Bila persyaratannya dipenuhi, jaringan pipa air minum dari logam dan selubung logam kabel yang tidak diisolasi yang langsung ditanam dalam tanah, besi tulang beton atau konstruksi baja bawah tanah lainnya boleh dipakai sebagai elektroda bumi. 2.2.7 Lampu 2.2.7.1 Lampu Pijar Cahaya lampu pijar dibangkitkan dengan mengalirkan arus listrik dalam suatu kawat halus dalam kawat ini energi listrik diubah menjadi panas dan cahaya seperti diketahui, keduanya adalah gejala-gejala getaran elekromagnetic. Arus kawat dalam kawat listrik adalah gerakan elektron-elektron bebas. Karena gerakan-gerakan elektron ini terjadi benturan elektron-elektron
yang
terikat pada inti atom. Elektron-elektron terikat bergerak dalam orbit-orbit tertentu mengelilingi inti atom. Kalau terjadi benturan dengan sebuah elektron bebas, sebuah elektron terikat d apat meloncat keluar orbitnya dan menempati orbit lainyang lebih besar dengan energi yang lebih besar pula. Kalau elektron ini meloncat kembali keorbitnya semula, kelebihan energinya akan menjadi bebas dan dipancarkan sebagai cahaya atau panas, tergantung pada panjang gelombangnya. Cahaya yang dipancarkan lampu pijar akan memiliki spectrum kontinu. Kuantitas cahaya dari masing-masing warna yang dipancarkan tergantung pada suhu kawat pijarnya. Kalau suhunya rendah, seperti pada lampu-lampu pijar
31
jaman dahulu warna kuning dan merah akan lebih menonjol tapi jika suhunya ditingkatkan warna-warna biru dan ungu akan makin menonjol jadi warna kawat pijarnya akan menjadi lebih putih. Lampu-lampu pijar kebanyakan dilengkapi dengan sepotong kawat monel yang dipasang dalam lampu, seri dengan kawat-kawat penghubungnya. Kawat monel ini berfungsi sebagai pengaman lebur. Apabila terjadi gangguan hubungan singkat didalam lampu , kawat monel tersebut akan lebur, sehingga pengaman instalasinya tidak sampai rusak. Bohlam (Gelas)
Filamen (Tungsten) Penyokong
Fuse
Wadah Fuse Saluran Pembuangan
Kaki Lampu
Gambar 2.9. konstruksi lampu pijar 2.2.7.2 Lampu Merkuri Prinsip kerja lampu merkuri sama dengan prinsip kerja lampu fluoresen, yaitu cahaya yang dihasilkan berdasarkan terjadinya loncatan elektron di dalam tabung lampu. Konstruksi lampu mekuri terdiri dari dua tabung yaitu, : tabung dalam (Arc Tube) dan tabung luar atau bohlam (Bulb). Pada dasarnya konstruksi tabung dalam adalah sama untuk semua jenis lampu merkuri, tetapi bohlam dibuat dalam berbagai bentuk menurut kebutuhan, antara lain elips, tabular, dan reflector.
32
Penyokong Resistor start Elektroda bantu Elektroda utama
tabung Lapisan phospor
Bohlam
Gambar 2.10. konstruksi Lampu Merkuri bohlam bentuk elips a) Lampu Merkuri Flouresen Lampu merkuri terdisri atas dua tabung, yaitu tabung dalam dan bohlam luar, untuk jenis merkuri flouresen dinding bagian dalam dilapisi serbuk flouresen (phosphor). Itu sebabnya lampu ini disebut lampu merkuri flouresen, keguanaan serbuk flouresen ini adalah untuk mengubah radiasi ultraviolet menjadi cahaya tampak (visible light). Lampu mercuri flouresen ini tersedia dalam wattase yang bervariasi.
Gambar 2.11. Konstruksi Lampu mercuri flouresen 2.2.7.3 Lampu Halogen Prinsip kerja kerja lampu halogen adalah termasuk kedalam satu kelompok lampu pijar, hal ini disebabkan prinsip kerjanya bahwa lampu halogen menghasilkan cahaya adalah karena memijarnya filamen
33
Lampu halogen dibuat untuk mengatasi masalah ukuran fisik dan struktur yang dihadapi lampu pijar dalam penggunaannya untuk lampu sorot “ side projektor”, dan lampu “film projektor”. Dalam bidang-bidang ini dibutuhkan ukuran bohlam yang sekecil-kecilnya sehingga sistem pengontrolan arah dan pemokusan cahaya dapat dilakukan dengan lebih presisi. Hal ini berarti bahwa kaca bohlam harus berada pada temperatur tinggi yang akan menyebabkan bohlam lampu menghitam akibat tungsten yang berevaporasi. Kesulitan ini dapat diatasi dengan penambahan halogen kedalam bohlam lampu, proses kerjanya disebut siklus regeneratif Tungsten- Halogen. Tungsten halide
Filamen
Gas Halogen
Gambar 2.12. Siklus regeneratif tungsten-halogen Apabila lampu dihubungkan dengan sumber, maka arus akan mengalir melalui filament, dan filament akan memijar. Saat filament memijar, tungsten akan dievaporasikan dan akan bergerak menuju dinding bohlam. Karena temperatur pada dinding bohlam terlalu tinggi dievaporasikan
tidak
akan
melekat
pada
bohlam
maka tungsten yang yang mengakibatkan
penghitaman. Tetapi tungsten ini akan bergabung dengan gas halogen yang berada antara dinding bohlam dan filament membentuk suatu campuran yang disebut tungsten halide. Karena sifat campuran tungsten helide ini maka campuran ini cenderung bergerak menuju filament tetapi karena temperatur pada filament terlalu tinggi, campuran tungsten helide tidak dapat mendekati filament justru 34
memisahkan tungsten dari campuran tungsten – helide, dimana tungsten akan kembali ke filament dan halogen kembali ke tempatnya semula. Demikian siklus ini berlangsung sehingga mencegah terjadinya penghitaman pada bohlam.
Gambar 2.13. konstruksi lampu halogen projector a) Bohlam Karena demikian dekatnya dinding bohlam dengan filament, maka dinding bohlam akan berada pada temperatur tinggi, minimal pada temperatur 750o C. Oleh karena itu bohlam harus terbuat dari bahan tahan panas, biasanya berupa quartz atau silica. Disamping bohlam lampu yang harus dibuat bahan tahan panas, juga kaki dan penyokong filament. Kaki lampu halogen terbuat dari porselin yang juga berupa bahan penyekat. b) Filamen dan penyokong Bahan filament yang digunakan untuk lampu halogen sama dengan bahan filament yang digunakan pada lampu pijar, yaitu tungsten. Filamen ini harus bekerja pada temperatur antara 2600
o
C sampai 3000
o
C untuk membuat gas
halogen berfungsi dalam mencegah terjadinya penghitaman pada dinding bohlam lampu.
35
2.2.7.4. Lampu Sodium Tekanan Rendah (SOX) Lampu sodium tekanan rendah merupakan kelompok lampu tabung (Discharge Lamp), karena itu prinsip kerja lampu ini sama dengan prinsip kerja lampu tabung lainnya, yaitu berdasarkan terjadinya pelepasan elektron (elektron discharge) dalam tebung gas (arc tube).
Kurva sensitifitas mata
400
500
600
700
Panjang Gelombang ?
Gambar 2.13. spektrum cahaya lampu SOX Lampu sodium tekanan rendah adalah untuk mencapai efikasi yang setinggi-tingginya yaitu sampai 200 lm/Watt. Efikasi ini bisa dicapai dengan menggunakan
logam sodium yang mempunyai titik cair hanya 98
0
C dan
menghasilkan cahaya kuning dengan panjang gelombang antara 589,0 nm dan 589,6 nm. Dilihat dari kurva sensitivitas mata spektrum cahaya yang dihasilkan lampu sodium tekanan rendah dekat dengan daerah sensitivitas maksimum, diperlihatkan dengan gambar dibawah. Oleh karena itu SOX ini dapat menghasilkan efikasi yang paling tinggi dari semua lampu listrik yang ada. Dalam keadaan lampu bekerja, tekanan uap (vapour pressure) yang terjadi dalam tabung gas sangat rendah, yaitu kira-kira 1 X 10-3 mm merkuri. Oleh karena itu lampu ini disebut sebagai lampu sodium tekanan rendah atau lampu SOX.
36
Gambar 2.14. Konstruksi lampu SOX 2.2.6.5. Lampu Sodium Tekanan Tinggi (SON) Lampu sodium tekanan tinggi sering disebut juga lampu SON, prinsip kerjanya sama dengan prinsip kerja lampu sodium tekanan rendah, yaitu berdasarkan terjadinya pelepasan elektron didalam tabung lampu, sesuai dengan namanya
lampu ini mempunyai tekanan gas didalam tabungnya kira-kira
sepertiga atmosper (250 mm merkuri), dibandingkan dengan tekanan gas dalam lampu sodium tekanan rendah hanya kira-kira 1 X10-3 mm merkuri. Disamping itu, temperatur kerja tabung lampu sodium tekanan tinggi juga lebih tinggi. Lampu sodium tekanan tinggi terdiri dari dua tabung, yaitu tabung gas (arc tube) dan tabung luar atau bohlam (bulb). Tabung gas harus dibuat dari bahan yang tahan terhadap tekanan uap sodium yang harus bekerja pada temperatur tinggi, misalnya stellox. Kedalam tabung gas dimasukan sodium dan merkuri. Merkuri berfungsi untuk menaikkan tekanan gas dan tegangan kerja lampu sampai batas tertentu. Disamping sodium dan merkuri kedalam tabung gas juga dimasukan xenon untuk keperluan gas start. Bohlam luar terbuat dari gelas yang sama sekali terpisah dari udara lua. Bohlam ini berfungsi untuk mencegah tabung
37
gas terhadap kerusakan akibat bahan kimia dan juga berfungsi untuk mempertahankan kekonstanan tempertur tabung gas.
Penyokong Elektroda
Tabung gas
Bohlam
Kaki lampu
Gambar 2.15. konstruksi lampu SON 2.2.8. Armatur Sesuai dengan pembahasan lampu diatas, masalah armatur tidak terlepas dari jenis lampu jenis armatur pun dibedakan sesuai dengan jenis lampu. Bentuk armatur tergantung jenis penggunaan lampu yang bersangkutan. Armatur untuk penerangan jalan akan berbeda dengan armatur penerangan industri. Berdasarkan jenis pengguanaannya, armatur dapat dibagi menjadi empat kelompok, yaitu armatur untuk penerangan industri, armatur untuk penerangan jalan, armatur untuk penerangan taman, armatur untuk penerangan sorot ( flood light).
38
2.2.8.1 Armatur Penerangan Jalan Armatur untuk penerangan jalan dirancang sedemimkian rupa sehingga tingkat kesilauan yang diakibatkan oleh armatur berada dalam batas yang aman bagi pengendara pemakai jalan. Disamping itu juga, distribusi cahaya yang dihasilkan armatur penerangan jalan lebih besar kesisi kiri dan sisi kanan lampu sehingga akan menghasilkan tingkat penerangan yang lebih merata pada jalan. Maka lampu jalan dapat dipasang dengan jarak antar lamu relatif lebih jauh.
Gambar 2.16 armatur penerangan jalan 2.2.8.2 Armatur Penerangan Sorot Yang dimaksud dengan penerangan sorot (floodlight) adalah penerangan yang digunakan untuk menyoroti sesuatu objek sehingga mempunyai penerangan yang berbeda (lebih terang) dengan yang ada disekelilingnya, misalnya menyoroti sebuah lukisan yang digantung di dinding atau penerangan sorot yang digunakan untuk suatu pertandingan sepak bola dan pertandingan olahraga lainnya.
39
% 100 90 INTENSITAS CAHAYA
80 70 60 50 40 30 20 10 0
-70 -60 -40 -30 -20 -10 0
10 20 30 40 50 60 70
I max-11772 cd
o
I max-v -1293 cd
SUDUT PENYINARAN (BIDANG VERTIKAL)
Gambar 2.17. Diagram distribusi cahaya armatur penerangan sorot Lebar armatur penerangan sorot biasanya berkisar antara 2 X 2 o samapai dengan 2 X 30 0. Untuk armatur yang sudut penyinaran yang lebih sempit disebut armatur penerangan jenis “narrow beam” , sedangkan dengan armatur yang sudut penyinaran yang lebih lebar disebut armatur penerangan jenis “wide beam”.
Gambar 2.18. Armatur penerangan sorot 2.3.
Instalasi Pencahayaan Cahaya adalah suatu gejala fisis. Suatu sumber cahaya memancarkan
energi. Sebagian dari energi ini dirubah menjadi cahaya tampak. Perambatan cahaya diruang bebas dilakukan oleh gelombang-gelombang elektromagnet. Jadi cahaya itu suatu gejala getaran.
40
Gejala-gejala getaran yang sejenis dengan cahaya ialah gelombanggelombang panas, radio, televisi, radar, dan sebagainya. Gelombang-gelombang ini hanya beda frekuensinya saja. Kecepatan rambat V gelombang-gelombang elektromagnet diruang bebas sama dengan 3.105 km/det. Kalau frekuensinya sama dengan f dan panjang gelombangnya λ (lambda), maka berlaku :
......................................................................... (2.12) karena sangat kecil , panjang gelmbang cahaya dinyatakan dalam satuan micron atau millimikron. 1 mikron ( 1 µ )
= 10-3 mm ;
1 millimikron ( 1mµ ) = 10-6 mm . Panjang gelombang cahaya tampak berkisar antara 380-780 mµ ; ini dibagi lagi atas beberapa daerah panjang gelombang. Cahaya putih dapat diuraikan dengan menggunakan prisma kaca. Sinarsinarnya dibiaskan demikian rupa sehingga terjadi suatu spectrum. Warna-warna spectrum ini dinamakan cahaya satu warna atau cahaya monokrom. Warna-warna tersebut juga tampak pada pelangi, yang terjadi karena pembiasan oleh titik-titik air hujan.
41
tampak infra merah
energi
ultra ungu
200
500
1000
2000
3000
spektrum
4000 mu
panjang gelombang
Gambar 2.19 Grafik energi – panjang gelombang lampu pijar 500W Gambar 2.19 diatas memperlihatkan grafik energi – panjang gelombang sebuah lampu pijar. Grafik ini menyatakan energi yang dipancarkan oleh lampu sebagai fungsi dari panjang gelombangnya. Dapat dilihat bahwa cahaya yang tampak dibatasi oleh sinar-sinar ultraungu dan inframerah. Selain memiliki warna tertentu, setiap panjang gelombang juga memberi kesan intensitas tertentu. Mata manusia paling peka akan cahaya dengan panjang gelombang 555 mµ, yaitu cahaya berwarna kuning-hijau. Warna-warna lainnya tampak kurang terang, seperti dapat dilihat dari grafik kepekaan mata gambar 2.20 100 %
100 %
75
kepekaan mata
63 %
50 32 % 25
0 350
11 %
400
4% 450
500
550
555 mu 600
650
700
750 mu
panjang gelombang
Gambar 2.20 Grafik kepekaan mata
42
Kalau intensitas suatu energi radiasi tertentu dengan panjang gelombang tertentu 555 mµ dinilai 100%, maka energi radiasi yang sama tetapi dengan gelombang 600 mµ, akan memberi kesan intensitas 63. jadi faktor kepekaan mata untuk 600 mµ sama dengan 0,63. mata manusia seolah-olah “disetel” pada panjang gelombang 555 mµ. Karena kepekaan mata orang tidak sama, maka ditentukan suatu ukuran standar. Jika suatu sumber cahaya memancarkan energi 1 W dengan panjang gelombang 555 mµ, maka sumber cahaya itu dinilai sama dengan satu, watt cahaya. Energi 1 W dengan panjang gelombang 600 mµ akan memberi 0,63 watt cahaya. u.u
energi
i.m
400
450
500
550
600 650 700 panjang gelombang
750 mu
Gambar 2.21 Grafik energi – panjang gelombang sebuah lampu pijar 500 W dalam spektrum tampak. Gambar 2.34 memperlihatkan bagian spectrum yang tampak dari grafik energi-panjang gelombang gambar 2.32 setelah dibesarkan. Jumlah watt yang dipancarkan lampu sebagai energi tampak tidak sama dengan jumlah watt cahaya yang dinilai oleh mata. Untuk mendapatkan jumlah watt cahaya, jumlah watt energi setiap panjang gelombang harus dikalikan dengan faktor kepekaan mata untuk panjang gelombang itu. Jumlah keseluruhan watt cahaya, yaitu flux cahaya, adalah jumlah
43
semua hasil kali itu., intensitas cahaya ini dinyatakan oleh luas bidang dibawah
kepekaan mata
grafik cahaya-panjang gelombang.
350
400
450
500
550
600
650
700
750 mu
panjang gelombang
Gambar 2.22 Grafik cahaya – panjang gelombang. Luas bidang di bawah grafik menyatakan intensitas cahaya lampu. Dalam praktek, intensitas cahaya dinyatakan dalam satuan lumen, disingkat lm. Satu watt cahaya kira-kira sama dengan 680 lumen. Angka perbandingan ini dinamakan ekivalen pancaran fotometris. Sebuah lampu 100 W hanya memancarkan kira-kira 8 W saja sebagai cahaya tampak. Sisanya hilang sebagai panas, karena konduksi dan radiasi. Dari 8 W ini setelah dikalikan dengan faktor kepekaan mata, hanya sisa kira-kira 2,25 watt cahaya saja. Jadi intensitas cahaya lampu 100 W tersebut sama dengan 2,25 x 680 = 1530 lumen. Jumlah lumen per watt (lm/W) disebut cahaya spesifik. Jadi intensitas cahaya spesifik lampu diatas sama dengan 15,3 lm/W. 2.3.1. Satuan-Satuan Teknik Penerangan Satuan-satuan penting dalam teknik penerangan adalah: 1. Satuan untuk intensitas cahaya (I)
: Kandela (cd)
2. Satuan untuk flux cahaya
: Lumen (lm)
(ф)
44
3. Satuan untuk intensitas penerangan atau iluminasi (E)
r=1m
steradian
: Lux (Lx)
s = 1 m2 O = 1 lm E = 1 lux L = 0,318 cd/m2
Gambar 2.23 Hubungan antara satuan-satuan utama dari teknik penerangan Misalkan suatu sumber cahaya berbentuk titik memancarkan cahaya dengan intensitas satu kandela ke setiap jurusan. Kalau sumber cahaya ini diletakkan di titik tengah sebuah bola dengan jari-jari satu meter, maka intensitas cahaya dalam satu steradian akan sama dengan satu lumen. Intensitas penerangan di permukaan bola yang dibatasi oleh sudut ruang satu steradian itu akan sama dengan satu lux. 1.
Intensitas Cahaya Kawat tahanan yang dialiri arus listrik akan berpijar dan memancarkan
cahaya. Sumber cahaya demikian, misalnya lampu pijar, dinamakan pemancar suhu. Lampu pijar memancarkan energi cahaya ke semua jurusan. Tetapi energi radiasinya tidak merata. Jumlah energi radiasi yang dipancarkan sebagai cahaya ke suatu jurusan tertentu disebut intensitas cahaya yang dinyatakan dalam satuan kandela (cd),dengan lambang I.
45
o 180
o 150
o 120
cd
0
90
100 60
o
o
200
300 0o
o 30
Gambar 2.24 Diagram polar intensitas cahaya (1000 lm) 2.
Fluks Cahaya Sumber cahaya yang ditempatkan dalam bola gambar 2.1 memancarkan 1
cd ke setiap jurusan. Jadi permukaan bolanya akan mendapat penerangan merata. Suatu sumber cahaya yang memancar sama kuat ke setiap jurusan, dinamakan sumber cahaya seragam. Kalau intensitas cahayanya 1 cd, melalui sudut ruang 1 akan mengalir flux cahaya 1/m. Jadi intensitas cahaya dapat juga diberi definisi sebagai berikut. Intensitas cahaya ialah flux cahaya per satuan sudut ruang yang dipancarkan ke suatu arah tertentu. Atau dalam rumus : cd ....................................................................................................... (2.12) Φ (phi) adalah lambang untuk flux cahaya.
46
M U L
E N
Gambar 2.25. flux cahaya Jadi jumlah kandela sama dengan jumlah lumen per steradian. Flux cahaya yang dipancarkan oleh suatu sumber cahaya ialah seluruh jumlah cahaya yang dipancarkan dalam satu detik. Kalau sumber cahayanya dimisalkan lampu pijar, ditempatkan dalam reflector, maka cahayanya akan diarahkan, tetapi jumlah atau flux cahayanya tetap 3.
Intensitas Penerangan Intensitas penerangan atau iluminasi di suatu bidang ialah flux cahaya yang
jatuh pada 1 m2 dari bidang tersebut. Satuan untuk intensitas penerangan ialah lux (lx), dan lambangnya E. Jadi : 1 lux = 1 lumen per m2 Kalau suatu bidang yang luasnya A m2, diterangi dengan Φ lumen , maka intensitas penerangan rata-rata di bidang itu sama dengan : lux ........................................................................... (2.13) Jika 10 m2 diterangi dengan 1000 lumen, didapat : lux
= 10 lux
47
Intensitas penerangan Ep di suatu titik P umumnya tidak sama untuk setiap titik di bidang itu. Gambar dibawah ini. memperlihatkan satu steradian dari bola tersebut flux cahaya yang menerangi 4m2dari permukaan bola luar itu sama dengan flux cahaya yang menerangi 1m2 dari permukaan bola dalam. Jadi intensitas penerangan di permukaan bola luar sama dengan ¼ lux, sebab flux cahayanya dibagi atas permukaan yang 4 x lebih luas. Jadi dapat disimpulkan : intensitas penerangan di suatu bidang karena suatu sumber cahaya dengan intensitas I, berkurang dengan kuadrat dari jarak antara sumber cahaya dan bidang itu. Dalam bentuk rumus : lux ........................................................................................ (2.14) Umumnya bidang yang diterangi bukan permukaan bola. Karena itu rumus di atas hanya berlaku untuk suatu titik tertentu dari bidang yang diterangi. Arti lambang-lambang dalam rumus ialah : Ep
= Intensitas penerangan di suatu titik P dari bidang yang diterangi, dinyatakan dalam satuan lux.
I
= intensitas sumber cahayanya dalam satuan kandela
r
= jarak dari sumber cahaya ke titik P, dinyatakan dalam meter
48
2m r= r=
1m
A = 6 m2 O = 1 lm E = 1/4 lux L = 0,0796 cd/cm2
A = 1 m2 O = 1 lm E = 1 lux L = 0,318 cd/cm2
1 cd
Gambar 2.26. memperlihatkan satu steradian dari bola tersebut flux cahaya yang menerangi 4 m2 dari permukaan bola luar itu sama dengan flux cahaya yang menerangi 1 m 2 dari permukaan bola dalam. 4.
Luminansi Luminansi ialah suatu ukuran untuk terang suatu benda. Luminansi yang
terlalu besar akan menyilaukan mata, seperti misalnya sebuah lampu pijar tanpa armatur. Luminansi L suatu sumber cahaya atau suatu permukaan yang memantulkan cahaya ialah intensitas cahayanya dibagi dengan luas semua permukaan. Dalam bentuk rumus : cd / cm2 ................................................................................. (2.15) Dimana : L
: luminansi dalam satuan cd / cm2
I
: intensitas cahaya dalam satuan cd
As
: luas semua permukaan dalam satuan cm2
Kalau luminansi nya sangat kecil dapat juga digunakan satuan cd / cm2 : 1 cd / cm2 = 10.000 cd / m2
49
5.
Absorpsi Sebagian cahaya yang mengenai suatu permukaan akan diserap oleh
permukaan itu. Bagian yang diserap ini menimbulkan panas pada permukaan tersebut. Permukaan yang gelap dan buram menyerap banyak cahaya. Bagian fluks cahaya yang diserap oleh suatu permukaan ditentukan oleh faktor absorpsi permukaan itu
: ........................................... (2.16)
6.
Refleksi Jumlah cahaya yang dipantulkan tidak saja ditentukan oleh mengkilatnya
suatu permukaan, tetapi juga ditentukan oleh sifat-sifat bahan permukaan tersebut. Permukaan difus kadang-kadang dapat memantulkan lebih banyak cahaya daripada suatu permuakaan yang mengkilat. Bagian fluks cahaya yang dipantulkan ditentukan oleh faktor refleksi (r) suatu permukaan : ............................................ (2.17) Faktor refleksi (r) = 0.6 atau 60 % berarti, bahwa 60 % fluks cahaya yang mengenai permukaan dipantulkan. 7.
Transmisi Bahan–bahan tembus cahaya seperti berbagai jenis kaca dan sebagainya,
akan memantulkan atau menyerap sebagian saja dari cahaya yang mengenainya. Sebagian besar dari cahaya tersebut dapat menembus, ditentukan oleh faktor transmisi (t) suatu bahan
: ........................................... (2.18)
Untuk suatu permukaan berlaku :
50
.................................................................................................. (2.19) 8.
Koefisien Penerangan (Kp) Perbandingan antara banyaknya fluks cahaya yang sampai pada bidang
kerja terhadap jumlah fluks cahaya yang dipancarkan oleh sumber cahaya. ...................... (2.20) 2.3.2. Indeks Ruang atau Indeks Bentuk (k) .................................................................................................. (2.21)
................................................................................ (2.22)
E= Keterangan : p : Panjang (m)
l : Lebar Ruangan (m) tb : Tinggi sumber cahaya diatas bidang kerja (m) 2.3.2. Penentuan Jenis Sumber Cahaya Penentuan jenis lampu didasarkan pada tingkat efikasi lampu, temperatur dan warna sesuai dengan penggunaan. Karena penggunaan pada lapangan sepak bola tentunya pada pemilihan lampu dengan efikasi (lm/Watt) yang besar sehingga pemakaian lampu lebih efisien. Dapat dilihat bahwa jenis warna cahaya yang sesuai dengan lapangan sepak bola ialah cool white dan flood light. Dengan dasar pertimbangan-pertimbangan diatas dan dari katalog lampu yang diperoleh serta ketersediaan dipasaran, maka dipilih jenis lampu yang paling sesuai dengan lapangan sepak bola ialah Halogen. Halogen memiliki efikasi lumen yang sangat tinggi sehingga memiliki keuntungan sebagai berikut : 51
Penggunaan lampu lebih sedikit Warna cahaya yang sesuai. Data yang diperoleh dari Stadion Soreang, Dimana stadion ini sudah termasuk stadion yang bertaraf internasional. Pada stadion ini memiliki penerangan yang cukup baik dan memiliki kapasitas daya yang cukup besar. 2.4.
Instalasi Air Conditioning (AC)
2.4.1
Kenyamanan Ruangan Kenyamanan temperatur menurut ASHRAE (The American Society of
Heating, Refrigerating, and Air Conditioning Engineers) adalah 210C (700F) – 29,50C (850F). di indonesia juga terdapat sumber umum yang digunakan untuk menentukan temperatur yang aman, yang digunakan dalam suatu ruangan. Di indonesia standar ini dikelarkan oleh SNI (Standar Nasional Indonesia) yaitu sebesar: 250C ± 10C dengan kelembaban relative 60% ± 10%. 2.4.2
Kenyamanan kelembaban Studi mengenai kesehatan menyatakan bahwa kontrol kelembaban
merupakan salah satu faktor yang penting dalam penggunaan AC. Control kelembaban ini digunakan untuk menjaga kelembaban relative AC disuatu ruangan pada suatu level tertentu. Kelembaban adalah istilah yang digunakan menunjukan presentasi kadar uap air di udara. Kelembaban udara ini tergantung pada temperatur udara. Udara yang panas atau hangat mengandung uap air lebih banyak daripada udara dingin. Kelembaban udara mempengaruhi rata-rata penguapan dari tubuh manusia. Kelembaban relative/relative humidity (rh) ratio atau perbandingan dari jumlah uap air di udara dengan jumlah uap air yang paling baik pada temperatur
52
sama. Kelembaban relative dimana manusia merasa nyaman adalah 30% - 70% dari jumlah total uap air di udara. Dalam menentukan standar kenyamanan, pada umumnya sistem pendingin menggunakan Pschyrometer chart ini memberikan gambaran tentang kondisi temperatur dan kelembaban relatif dimana manusia merasa nyaman. 2.4.3. Standar Kenyamanan Menurut ASHRAE, kondisi kenyamanan ruangan yang sehat adalah sebagai berikut: a) Ducting atu saluran udara, berfungsi untuk mengalirkan udara ke tempat yang dikehendaki pengaturan suhunya secara terprogram. b) Pipa kondesat, berfungsi mengalirkan kondesasi dari ecaporator secara gravitasi ke arah pembuangan yang direncanakan. c) Humidistat, berfungsi untuk mengatur kelembaban udara. d) SAD (Supply Air Diffuser), merupakan kisi-kisi tempat udara keluar dari mesin atau duct dan memasuki ruangan yang akan diatur suhunya. e) RAF (Return Air Grille), merupakan kisi-kisi tempat udara ruang kembali terhisap ke unit AC untuk diambil panasnya. 2.4.4. Klasifikasi Dari Sistem Pendingin 2.4.4.1. Klasifikasi AC Berdasarkan Penggunaannya a) Ac yang digunakan untuk kenyamanan dalam suatu ruangan. Tujuan sistem ini adalah untuk menciptakan kondisi atmosfer yang stabil untuk kesehatan manusia, kenyamanan dan efisiensi. Sistem AC ini digunakan dirumah, kantor, sekolah dan lain sebagainya.
53
b) AC yang digunakan dalam Industri. Tujuan dari sistem ini adalah mengontrol kondisi atmosfer secara tepat untuk penelitian dan operasi pabrik. Sistem ini digunakan dalam industri komputer, pabrik permen, proses photo, dan lain sebagainya. 2.4.4.2. Klasifikasi AC Berdasarkan Jenis Mesinnya a) AC Window AC jenis ini merupakan pendingin yang relatif murah untuk kapasitas kecil, mudah digunakan, dan mudah pemasangannya. Kelemahan AC ini adalah penggunaannya yang cenderung menimbulkan kebisingan didalam ruangan. Pendingin ini cocok digunakan untuk ruangan yang kecil. b) Sistem Split Sistem ini telah banyak berkembang dan dipakai secara meluas. Keuntungan dari sistem split ini antara lain: •
Biaya yang dikeluarkan relatif murah.
•
Sistem ini tidak menimbulkan kebisingan didalam ruangan.
•
AC Split memberikan kenyamanan ruangan yang sama dengan AC window. Untuk penggunaan sistem split di mall, perkantoran, plaza dan gudang, penggunaan unit kompresor diletakan diatap untuk mengurangi kebisingan di luar ruangan. Cara lain yang dapat digunakann antara lain dengan memasang banyak unit kompresor dengan kemampuan kecil yang dihubungkan air handler kecil untuk mendinginkan ruangan secara spesifik.
54
c) AC Split Duct Sistem AC ini sama dengan AC split, namun untuk mengalirkan udara dingin dibantu dengan system ducting, sehingga jangkauannya dapat lebih luas dan merata. d) AC Sentral Air Dingin Berpendingin Air. Air dingin pada system ini dialirkan ke AHU (Air Handling Unit), ducting, dan fan coil unit. Mesin pendingin air diletakkan disuatu ruangan khusus, sedangkan cooling tower (menara pendingin) diletakkan ditempat terbuka. .
55
