Dasar pembangkit dan pengukuran teknik tegangan tinggi

j::,,,,,!.,
[iJSS.-ii:

st|rtrlslHHBrlJH

r{l

*c

*t
l.t;

t

Fi*

.,fu
*4

&d HL:,'?

7/
it'

/:'-

e)llu)lel tqulolEs lrll
ilqraued

-__:)

looilummilIMil
NVHN)|N9NEd NVCI N/IIXE NVEIhIEd UVSrO

h.

IvliLlK
Badan

PerPuslakaan

Iawa Timur

DASAR PTMBA]lGI(ITAt,l DA}I PE1{GUI(URA1'|

TEKNIK TEGANGAN TINGCI
Syamsir Abduh

O 2001, Penerbit Salemba Teknika
Grand Wijaya Center Blok D-7
Jl. Wijaya 2, Jakafta 12160
(02t) 72t-0238, 72s-8239
Telp,
Faks.

(02t) 72t-0207

Email

salemba@centrin. net. id

Website

hftp:

I

I

www.salembateknika.com

Hak cipta dilindungi Undang-undang. Dilarang memperbanyak sebagian atau seluruh isi buku
ini dalam bentuk apa pun, baik secara elektronik maupun mekanik, termasuk memfotokopi, merekam,

atau dengan sistem penyimpanan lainnya, tanpa izin tertulis dari Penerbit.

Abduhr'Syamsir
Teknik Tegangan Tinggi/Syamsir Abduh

-

Edisi Peftama - Jakarta: Salemba Teknika, 2001

1jil.: 26 cm

ISBN 979-9549-01-9

1.

Teknik

I. ludul

fil,bll,- ,r,rrfug

I00z larel I 'ege1e[
'e>InqJal ue8uel uep
peq Sueuas ep8as ue8uap purrJal sqnuad ue>le Jeluaurol undnetu >lllu{'ueTleqrad ueres
-ueres edueuarq4 'ueBuern>1a4-ue8uernlal leCepral qlser'u ruI DInq eped edelaq emqeq
uopeqrueSSuaru Tnlun +edal

Surpd Suei uedelSun qEInlI'T€pr 1e1 Sued Surpe8 eperl
'Il{esu1 sElrsJa^run
lF)aJ tunlroleroqeT Ip uolar
{nlun sqnuad Suoropuaru {nspurJal trrp uelSuequra8uau

o4lalg TIDIaJ r8raug uernpdua4 uep r33ur1 ue8ue8al
-uDIaJ elras 'rur n{nq srTnuau

1n+un ueledurasa4 >ledueq uoll.Iaquaur qe1a1 Sued r4snptrl lSolouTeJ sellnTeC ue)aq nIelas
Jer.un zeJeC 'H '8uI 'JC 'Jord epedal ueltedtues sqnuad tul qISDI EurIJa+ uedeon eBn[

'edreryaq snJa+ >lnlun sqnuad rsenrlouraur uep uelqe.re8uaur ledueq qe1a1 Sued rllesuJ sells
-ralrun rrtsnpul rBoloulal selln>leC eped o41a1g TIDIaJ resag nrnD'rlpe) ppqv'rJ',ord
ledep rut n>Inq ueunsnduad eS8urqas nluequaru qe1a1 Sued
eurJal ueldern8uaru ur8ur srpuad rur ueledtuasa>l rue1eC
epeda>1 etue+nJal 'eues>lelJal

>1eqrd enuras epeda>1 Llrse>l

'edu1nfue1as rsrpa ue>lresalar(uatu ledep sqnuad euel nlelJal {EpI+
Sued n11e.u ruelep eSoruas 4a11y a/isu1 'eruelrad ISIpa ue>llesaladuaru ledep nreq sqnuad
rur ueledtuasal eped 'nl>lem eduseleqral ue8uap Sunqnqrag 'r33u4 ue8ue8al uernln8uad
{1ulal ueryedureduaur e8n[ stpuad urel uer8eq Ip uep (qndrur uep qereas snre 'ry1eq
-{eloq snre) r33u4 ue8ue8at uerln8uad uep uelrlSueqtuad eped uelue{atlp Wqal ruI n>lng
'e8eual 4r.n1al rpnls rue;Sord eped qr[eru qEIInT nlES qeps rc8eqas r33ur1 ue8ue8al 1ru1a1

Sueprq rp uenJe nlnq ueolSueyal tstBuaur >lnlun uDIpn$IEluIp ruI n>lnq ueunsndua4
'e8eual {IuTaJ lsequasuo>I edusnsnq>1
'l+1esu1 sellsJallun IJC orl>lalg >lIuTaJ uesnrnf E.4.sISeqeLu {nlun r33ur1 ue8ue8al
lel{lp unsnluaru qela} srlnuad rl1esrr1 se}Israllufl 11g rS;aug ue.rnpdua4 uep r33ur1
ue8ue8al >1ru>1al Lunrrolproqel epda; uelueur ('up) repuelsl rfpnule4'rl ue8uap euresraq
uDIrIeq'('*p) repueunurslr17 ouotrv 'rC 'Jord r33ur1 ueBue8al qel1n>l ua+sISV rpeluau
srTnuad
lees eped {DIas eruelnral 'ue>1t1ueu srlnuad eruel qelal n>Inq qenqas unsnduaur
'ruI eruelrad :-srpa ,,83ut1uaBua&a14!u4al:ua,Ln>1n?uar1
1n1un ueurBura>1 edureuaqas
uap uulrySuoqwad fisuO,, n{ng upunsnduad eduresalas sele qEIIIInpureqlV
ueldecn8uaur uE{ulelaru ueltedrues stlnuad EIInur leureJal Sued e1e1 eper

apE)se) ueunsns +E>l8uruag qerEaduad uEre>I8u€tl g'€

r,

ueqaB Iraqlc qereaduad uere>I8ueu g.€

a,
ga

j'z
VT,

v(
ca

c(

aa
S
9l
?l
g
Il

I
t

rallreurarC ue8ue8al epue88ua4 uere18ue5
qnuad Sueqtuola3 qereadua4
Sueqr.uola3qe8ualagqereadua4

pTEIIIA uerelSueg
uere13ue5 Z'Z'€,

uerel8uey

qereaXua4 uerelSuey
r{ereas r33ur1 ue8ue8al raqruns reBeqag reledrg 3ue1

ltvuvrs snuv

lDDNlL

V'€,

€'0

I"'Z'€,

)nluag Z't

uerelSuey

L't,

l{vlrNvlril ulg]llns

r33ur1 rsuan>larC >lrleq-)elog snry r33ur1 ue8ue8al

raquns

m

gva

g'Z

rras rsueuosag uerelSue5 ueqag 1e;r5 epeda) ueqag rsuepadurl qnre8ua4 V'Z

ueuosall

rras

€,'z

rras rsueuosaS uere18ue5 ue8ua6 r33ur1 ue8ue8al uelr18ueqtua4 Z'Z
r[n8ua.1 JoleurJo]suer1 selrsede) ue>ln]uaual1l L.Z

)IITV8-)[VIOS SnUV

NVlDl{VlrIlUIgltlnS il gvg

r33ur1 ue8ue8al raquns uelr>18ueqtua4 V'L

j

TESnTaIN

lelrsrag 3ue1 uer[nBua4 €'I
uer[n8ua4 Jese6 Z'I
relue8ua4 L'I

C

r33ur1 ue8ue8al

(,

NVnInHVONTd I gVA

I

lsl uvJJvo

!!^

uvJrrvlDNrd

A

vrvrl

trA

Yiii

BAB IY

SU}IBER TEOANOA]II TINGGT I]IIPUT-SE
4.1, Rangkaian Dasar Sumber Tegangan Tinggi Impulse

4.2 Analisa Generator Impulse Dengan Rangkaian R- C
4.3 Generator Impulse Susunan Bertingkat
4.4 Cara Menentukan Kapasitas (Daya) Generator (Secara Praktek)
4.5 Pengaruh Tahanan R1 Dan R2 Terhadap Bentuk Gelombang Impulse
4.6 Pembangkitan Impulse (Surja) Hubung
4.7 Pembangkitan Arus Impulse
4.8 Rangkaian Untuk Menghasilkan Gelombang Arus Impulse

BAB Y

t6
!t6

PENGUKURAN TEGANG/A]I| TINGGI

0
/tl
44

6
48
4a

5t

s2
5.1 Pengukuran Tegangan Puncak Menggunakan Sela Percikan
53
5.2 Bentuk Susunan Pengukuran
53
5.3 Pengukuran Tegangan Searah dan Bolak-balik
5!t
5.4 Pengukuran Tegangan Impulse
g
5.5 Bentuk Kondisi Elektroda Bola
55
5.6 Ketepatan Nilai Tabel Percikan di Udara
55
5.7 Pengaruh Dari Udara di Sekitarnya
5.8 Pemakaian Pembagi Tegangan Sebagai Sarana Pengukuran Tegangan Tinggi 59
60
5.9 Pembagi Tegangan Berisi Tahanan
5.10 Pembagi Tegangan Berisi Kapasitor

a

5.11 Pengukuran/Alat Ukur Tegangan Tinggi

6

5.12 Pengukuran Tegangan Puncak

6'

5.13 Perkembangan Rangkaian Pengukuran Pada Peak-voltmeter

@

5.14 Rangkaian Pengujian Tegangan Tinggi

,o

5.15 Rangkaian Pengujian Tegangan Tinggi Bolak-balik

n

5.16 Rangkaian Pengujian

72

5.17 Pengukuran Tegangan

72

5.18 Pengujian/Rangkaian Pengujian Dengan Tegangan Tinggi Searah

5.20 Pengaruh Polaritas Pada Elektroda

A
A
E

5.21 Rangkaian Pengujian Tegangan Searah Bertingkat Banyak

,a

5.19 Rangkaian Pengujian

I
I
I

ror

sxls.l

66
Suraarl ele[a5

q auotoS) euoro)

n6

(aB n7c st

16

06
68
68

8
gl

jt

0

o
6

t

8

z'9

U

€,'9

s

v'9

uElenIA[ uesedala4 r8raug g'l'g
e88uoy eped uelenyq uesedalad >lnluag n'I'9
aBreqrsrq Ierued ue;n>1n8ua4 >lluIal t'l'9
a8reqsrq Ieruecl uernln8ua4 Z'L'g
sasord I'L'g

88

9

snnNrd 9l{vrtEl
v)rvJsnd uvrJvo

L6
s6

(a3rut1txq acultn) uee>lnurrad uer8eqag uelenl4J uesedala4

86

trEura+ul uer8eqag uElEnI i uesedala4

88

C

€
Zt

ue+enll uesedala4 edurpe[ra;

T

I

L'9

(IDUVH'SIO TilTUVd)
NVIDVAIS NVtVnH
ja
€8

B
E

NVWdilrd

TA

EV8

j

ledueg 1e18urlrag aslndrul r33ur1 ue8ue8al uerelSueg 17'g
asyndul r33ur1ue8ue8al uernln8ua4 erc) gz'g
aslndrul ueBue8al uer[n8ua4 uere4Sueg 97'g
8uo1odra1 3ue1 aslndul rreq prepuelg Suequo:re) tZ' g

aslndu4 r33ur1 ue8ue8al ue8uag uer[n8ua4 uerelSuey/uer[n8ua4 77'g

6l

qnln 3ue1rr1a4 ue8ue8al 97'g

08

(11a4 aslndurl)

xl

F

lg

wrnrrrd uusur

m

HSnUH ruilSuil UilUr Wrnrilrd

ffi

w$Hiluilrrd

Hrlilr lruxiluxil uilfln$

tuulill

ilutrulil uulltuuilrd 1g

I

E
I
-

NVNINHVONsd

ffiwffi
}

2

l.l

TEXNTK TEG/AItlcAl fINGGrl

Prxcarran Trcnxclx Tlxacl
alam dunia teknik yang digolongkan tegangan tinggi adalah mulai dari tegangan
0,6 KV (600 'olt) sampai dengan tegangan yang mempunyai nilai ribuan Volt.
Untuk jenis tegangan tinggi ini, masing-masing negara mempunyai batas
pembagian vang agak berbeda. lisalnva c-li dunia Barat tegangan tinggi ini dibagi atas
beberapa bagian:

1.
2.
3.
4.

Tegangan Tinggi (Higlt loltnge)
Tegangan Tinggi Menengah (L4edium High lloltage)
Tegangan Ekstra Tinggi Extra Higlr Voltage)

Tegangan Ultra Tinggi (Ultra High Voltage)

Batas-batas penjelasan tegangan tinggi ini tidak sama, tergar-rtung pada kemajuan
suatu negara. Misalkan, yang dinamakan tegangan tinggi Eropa adalah mulai dari
tegangan 0,6 / 1.,0 KV sampai dengan 2,4 KV. Untuk tegangan menengah dari 3 KV
sampai dengan 30 KV. Untuk tegangan yang lebih tinggi dari 60 KV sampai 100 KV,
dinamakan Tegangan Ekstra Tinggi (E.H.v) dan untuk tegangan 240 Kv s/d 1000 KV
dinamakan Tegangan ultra Tinggi (u.H.v). Di Eropa Barat penyelidikan untuk
pemakaian tegangan tinggi ini. baru mencapai 1000 KV, sedangkan untuk Amerika dan
Rusia sudah lebih clari itu.

Untuk menentukan pemakaian tegangan E.H.V dan U.H.V selalu dipertimbangkan
keperluannya, kondisi Ekonorni dan juga faktor-faktor teknis seperti pelaksanaan,
pemeliharaan, faktor sosial budaya, dan pengaruh gangguan yang akan terjadi. Dalam
penyaluran energi, tegangan yang dipakai biasanya adalah tegangan tinggi AC (tegangan
tinggi bolak balik). Akan tetapi dengan adanya kemajuan teknologi maka tegangan tinggi
DC (arus searah) sekarang mendapatkan perhatian yang lebih, sebab mempunyai banyak
keuntungan bila dibandingkan dengan sistem yang menggunakan tegangan AC. Di
samping tegangan tinggi vang sifatnya kontinyu, ada juga tegangan tinggi yang sifatnya
periodik/aperiodik. Pada umumnya tegangan tinggi ini disebabkan oleh suatu gangguan.
Misalnya gangguan petir pada kawat transmisi, gelombang aperiodik yang disebabkan
oleh surja hubung (siuitching surge), akibat hubung singkat, hubung tanah dan lain-lain.
Oleh karena itu, tegangan tinggi dapat digolongkan menjadi:
1. Tegangan tinggi norn-ral
2. Tegangan tinggi lebih
Bila digolongkan menurut bentuknya maka tegangan tinggi dibagi menjadi:
1. Tegangan tinggi periodik
2. Tegangan tinggi aperiodik
Bila digolongkan menurut sebab kejadiannya:
1. Tegangan tinggi dari luar sistem (alamiah)
2. Tegangan tinggi dari dalam sistem (buatan)
Tegangan tinggi yang normal adalah tegangan tinggi yang dapat ditahan oleh sistem
untuk waktu yang tak terhingga. Di sisi lain tegangan tinggi yang tidak normal yang
umumnya menyebabkan tegangan lebih. (oaer ooltage) hanya dapat ditahan untuk waktu
tertentu. Tegangan tinggi dapat berupa periodik atau aperiodik seperti diterangkan di
atas. Persoalan yang mencakup bidang tegangan tinggi ini sangat luas, kadang-kadang
berkaitan dengan bidang yang sifatnya khusus seperti: bidang fisika, elektro magnet,

--/

(uotJn6uea

nuol

*I
)

U

A

- "r1

r33ur1 ue8ue8al

= 'n

qrqal ue8ue8ar

= '1

uerln8uad n11e,u

(1esnr redues r[n

1e1e)

tA

'(qsa1 ao4tt'Ltqsap uou) {€snralu 1eprl Sued uerfn8uad undnele
>Iesnraru Sued uerfn8uad te8eqas ue]n)eIp ledep uerfn8uad lepg

seleqral Sued n11e.r,r
>In+un qrqal ueBue8al depeqral ueLlel IuI

{lr1sll lple

ISEIosI pmqeq

'ue1n[ue1a1.raq Sued qrqal ue8ue8al rpe(ra1

lepll

ueururefue4raqua;lq

>1epr1

u€)pns)eurp r33uq ue8ue8al ue8uap uerfn8uad nll

:>ln+un

't

EuEtuEIIq Eruel Sued n11eazr.

rrrelep reledrp ledep uopseqrp Sued lele-lele e.^ qeq ueurtuef te8eqas rc>1edrp ledeq
'eduuelenquad
eduse+llen{ Sued ueqeq sruaf rrecua;41

nlTem eped ueqelesa{ epe nele >lleq

qeqas

'Z

'I

qalo

'eue1 Sued n+>le.r tuelep

'qrqa1 ue8ue8al ueleua>1lp lnqasJa+ ISEIosI euare) >IIJlIalaIp ueleDla>l edu8uern>pag 't
'r4eqradrp
nl)e. nele rsepodsueJl n+>Ierlt Jn+uaqrat 'slue>latu Jol{E} euaJDI ueTESnJa) 'Z
'(ue1nde1a4 4elapuau) reledrp EIUEI qepns ISEIosI 'T

:urel eJelue Ieq
ederaqaq qalo ueTqeqasrp ledep (am1ru{ uo4aiosr) rur ISelosI uele8e8a; 'r33uq ue8ue8al
Jolelosr re8eqas edurs8un; ue4ueleluaru ruelep edutselosr eped ue8ue8al euarel
ue)qeqasrp rserado ruelep Suepas Sued ry.rqsr1 +EIE-lele rrep uele8e8al eduurntun eped

uvwo

uvrfncnrd
'r33uq ue8ue8al tunrroleroqpl urelep
rp ue)n>lelrp Surras Sued >pr1sr1 le1e-lele uerfn8uad erec e8n[ seqeqlp Suepe>1-3uepe;

'edureleuad uep

snJE

G_l

a'a

.,

aqndun'eduqnre8uad uep Sunqnq ehns

'C

'Jeuaq Sued uernln8uad pseq ue4edepuatu

Tnlun uelnpadlp Suer( tslaro>I ro+TeJ uep uern>ln8uad depeqral SurnTalas ueepea>l
qnre8ua4 'urefurel uep srle+soJl>Iala Japtu 51emd ue8ue?a1ra1aur :4radas 133tur tre8tre8a+
TIu{a+ l.uelpp uern>ln8uad >lnlun reledrp Suel uaunrlsut reua8uaru uenqela8ua4

.Z

'aqndtur

ue8ue8al uep )C '3y r33ur1 ue8ue8al uelrlSueqtuad qeppe 1trIS Ip uernln8uad uep
uerfn8uad 'ue1r18uequad ue8uap pns)eulp 3ue1 'urnuo+€Joqel ruelep rp uerfn8uad

rselrlrsel>I eduruelep rp >lnseuJal uernln8uad 'uerfn8uad 'ueltlSueqtuad

.I

{N{aJ

:ln>lrraq IEq-leLI dnleruaru Sued 1o1od ueqeleseurad qelepe r33ur1 ue8ue8al
{lu1al uerelelad eleru ruelep dnlecrp Sued eduesetg 'edur.roal 3ue1e1aq re1e1 rnqela8uaur
eduel uep lnqasJa] urel Sueprq ueleosrad-uepos.rad SunSSurduaru eduel r33uq ue8ue8al
:pua8uai,u nlnq srlnuau >lnlun 1t1ns le8ues 'nll euaJe) 'ulel-ulel uep sllels oJlTala

}lVnlnHv0llld o r 8v8

t

r
4

TETNK TEGAIIGAIiI

1.3 Prxcu;rAlt

TTNGGI

yAr{c BTrcFAT

}ftnuslr

Tahap I

Pengujian Ketahanan t| : lit:tLtnd Test)

Caranya

Tegangan tertentu diterapkan untuk waktu tertentu misalnya dalam
1 menit. Bila c{alam n,aktu itu tic-lak terjadi loncatan api, maka alat itu

dianggap, lulus ujian.
Tahap II

Pengujian Pelepasan Muatan (Disclnrge Test)

Caranya

Bilamana tegangan dinaikkan maka terjadi pelepasan muatan pada
benda vang diuji (tegangan ini biasanya lebih tinggi dari tegangan

ketahanan). Pengujian dapat dilakukan daiam keadaan kering
ataupun keadaan basah (seperti keadaan pada waktu ia dalam
operasi).

Tahap

III

Pengujian Kegagalan

(B

re

akdown Test)

Tegangan dinaikkan lagi sampai terjadi breakdoutn
yang diuji.

Caranya

di dalam benda

v3

v2

vl
Pengujion

tAt
Vr, Vz, V, = Tegongon Pengujion
Dalam teori tegangan tinggi selalu dipakai istilah: DISCHARGE (pelepasan muatan),
dalam hal ini isolasi mengalami kegagalan karena adanya tekanan pada dielektrik di
mana kemudian menyebabkan hilangnya tegangan dan sekaligus mengalirnya arus.

Ada dua jenis pelepasan pada tegangan tinggi yaitu SPARK-OVER dan FLASHOVER. Spark-Ouer (percikan api) terjadi pada udara atau gas yang tidak menyangkut
permukaan isolasi. Flasbooer (lompatan api) yaitu percikan api atau gas di sepanjang
atau di dekat permukaan isolasi.

PmmnxcxnAlrr Sursrn Trcarcnr.r Tncct
Sumber tegangan tinggi utama yang diperlukan dalam suatu laboratorium adalah sumber

tegangan tinggi arus bolak-balik. Sumber tegangan ini dapat diubah menjadi sumber
tegangan tinggi arus searah, sumber tegangan tinggi impulse dan sumber tegangan tinggi
bolak-balik dengan frekuensi tinggi.

'ppaq-Epaqraq Sued rs8un; tedunduaur
'slndwt snJE uep s1ndut ue8ue8al r33ur1 ue8ue8al
'qereas snre r33uq ue8ue8al
'r33uq rsuanlarr IIIEq-{eloq snre r33uu ue8ueSal
'zHOg>IIpq->IEIoq snre snre rSSurl ue8ue8al
:

1ul teIE-tEIV

'Z

raquns

'€

raqums

'n

raquns

raqruns 'I

tn{rreq re8eqas r83ur1

ue8ue8al raquns ueSuap rdelSuapp uole de13ua18uud €Surl ue8ue8al urnFoluroqe'I
'Quwaqul) urelep rrep qnre8uad undneu (luwaqxX) renl qnre8uad euarel >peq rpelra1

Suul (a8ms) ef.rns qnre8uad rfn8uaru >lntun qEIepE aslndwrue2ue8al ue8uap
'1e13urs Sued n11en 1n1un qe.reas ue8ue8al nule 4leq-ry1oq ue8ue8al ue8uap

uer[n8ua4
uer[n8ua4

@

(g

'IEIP IJEp ISelosI

rcpu mqep8uau {n}un l88urr qrqal Sued ue8ue8al repu eped }Iuaru I eurelas uer[n8ua4
'tnqasrat lele Irep (a&rutpry 1a4rud) uelSeqas
a4ntpsrp edurpefra1 mqep8uaru {qun e8n[uep uer8nra>1 'nqns qnre8uad rnqep8uau
Tnlun ue>Inlualrp Sued rsuanlarl eped u€p IEuILuou ue8ue8al re1ru eped ue{DIEITC

(Z

'#aJnuuffipuX (f

:elulesqlq
'edurserado nUerlt eped lnqasral IEIE IruelEIp uele Sued (ssa4s)
u€ueTal uref,€ur-ureJeru ue8uap uE>Ilensasrp tIEISnreq IIJlsll lele-lele depeqral uE>In{EIIp
SuBd uurfn8uad urecetu-tuef,eulJag 'IJIpuas nll urnrJoluJoqel IJEp ueun8ueq senl uep
{n}uaq ue{n}uauaur ledep edu.rrqle Sued'1e1e ueunsnduad erer reua8uaur ueruequtuad
npad eleru 'rfn8uad uete>18uer IJ€p ueunsnduad erer ue8uap uE{nluellp e8nf ledep
uerfn8uad Irseq Euare>l 'n1r Surdures IO 'lfnlp uele Sued ]EIE IJEp seltsedel seleq-s€leq
uep tualsrs ueqrpruad tuelep undneru eduueeunSSuad uBr.ue8erelaueal ue{JesEpJeq
lreq Suelepuau ueeunSSuad euecuar ue>prqrdlp nlrad 'r33ur1 ueSue8al Jaqruns
rrep sellsedol ue>leueJuaJaur {nlun 'eduteleruaru uP{P Sued ereBau Ip n{€lJaq Sued
EurJou-EurJou qnlt8uaru uep uoleun8rp ue{e lnqasJe} lep Euetu Ip uEEpEa{ ue8uap
rensas '1{nrp Sued IEIE IIEp ueedeoradal le13ur1-1e13uq uelpsedrp qelsmeq 'uer[n8uad
ue8ua6 'eduurel r33ur1 ue8ue8aq rolrsedeq uep uolsuadsns 'urd 'Sutqsnq Jolelosl
'qeue1 Iaq€>I 'JolEruJoJSueJl qradas >IIJlsll l€le-lele lln8uaur {n}un rc>1edrp ruI IEIE uup
snJauaur-snJal EJEJas rc1edrp ledep tur e8eual Jaqruns ueledueqa;'lfnrp Suepas Sued
ueqaq re8eqraq depeqral eduqnre8uad e1,ras 'uerfn8uad uerelSuer roleraua8 IJEp JesEp
uenqela8uad uelnpadrp eduuelnluauauJ Tnlun nll BuaJE) 'rfn8uad JolEruJoJSuEJl IJ€p
Suequroya8 {nluaq ueqeqnrad r8uern8uatu >lnlun e8n[uep Iurnur Sued snurs Suequrola8
>Inluaq ue8uap ue8ue8al ledepuatu {nlun uelnpadrp rul raqurns uelrl8uequad 'lul
uunfn1 {ntun uDIlpISuEqlp snsnq{ Sued e8eua} raquns IrEp n€le urnlro}Eroqel rue1ep Ip
ledepral Sued uernps rrpp lrJlsll e8eual reldns ledepuau Iur roleruJolsuerl'ue{npadrp
Sued r88url ue8ue8al rpefuau qepuar ue8uu8al qeqn8uau Sued 'EsEJ n]ps roleluroJsuerl
q€lepe edueselq tut r88utl ue8ue8al uellrseq8uau Inlun re>1edrp Sued 1e1y

s

ilvt|lf|Hv0l{ld o r rYt

l-

-

txll{ll BilInHU

)ilil[-Inm

snuu HUlfll

tuultuul uilHn$

ru$ BilUil0$U ilUtilttuu ltuf,i[ lulls uflud ruffifl tsiluflId]Iiltltuuulfld

ilut0$il tu$

ffi
ffi
ffi
ffi

fflx]fld u0luilu0$iluut $uflsudur ilumflrilIll

tg

tu$ t$]{uil0$il l{utuxxltuu tuSH[ txuilll iluttuul ilultHltffillld

)lllvg-)v]og snuv

rD9Nrr NV9NV93I UrsWnS

ffiwffi

7

t

TEOI( TEGTrcAI rlftO
ebagai sumber tegangan tinggi arus bolak-balik biasanya menggunakan sebuah
transformator satu fasa. Hal ini disebabkan karena pengujian biasanya dilakukan
untuk setiap fasa, dan setiap kali yang diuji hanyalah satu fasa. Cara ini akan
memudahkan pengukuran dan pengamatan hasil pengukuran. Bentuk rangkaian belitan
dari transformator tenaga satu fasa adalah sebagai berikut: Belitan tegangan rendah
adalah belitan untuk tegangan lebih kecil atau sama dengan tegangan 1 KV, sedangkan

belitan tegangan tingginya mempunyai tegangan mulai dari 80 KV sampai 400 KV
bahkan sudah mencapai 800 KV. Teras (Inti) besinya diusahakan mempunyai tegangan
sama dengan tegangan bumi, karena itu selalu disambung ke bumi bersama-sama dengan
salah satu terminal dari kedua belitan (lihat gambar di bawah ini).

Tegongon tinggi
2

Tegongon rendoh

E

Kadang-kadang terdapat beberapa terminal pada belitan tegangan rendah yaitu, agar
dapat disambungkan dengan beberapa macam tegangan.

Ini dibuat sedemikian rupa

sehingga fluks medan magnet yang mengalir tidak

sampai jauh sehingga tidak mengubah bentuk dari gelombang bolak-balik yang terdapat
pada belitan tersebut. (Diusahakan bentuk gelombang adalah sinus murni).

Untuk menghilangkan penggunaan bushing, maka tangki transformator dibuat dari
bahan isolasi yang berbentuk silinder. Tabung ini diisi dengan minyak transformator
yang bermutu tinggi. Bentuk reka semacam ini mempunyai banyak keuntungan karena
di samping tidak perlu menggunakan bushing, bentuknya juga ramping (menghemat
ruangan). Untuk pembangkitan yang lebih tinggi dari 200 KV, bentuk transformator ini
dapat dipasang bersusun dan belitan dapat disambung satu sama lain. Susunan
semacam ini dinamakan susunan cascade. Bila tegangan tinggi dari masing-masing
transformator adalah 100 KV maka susunan ini dapat menghasilkan tegangan 2 x 100
KV = 200 KV.

Bat"t-t

Fropirrsi

ir(r pusrakaao

Jawa Ttrnur

'l'z)

lrSSurl ue8ue8al

uelllll qeltun( ='51

lrselr$Ia uellIII qeltun[ =

'11

:€uetu Ip

(tlIII radrue)

tItN*

*I,N =

'I'N

:n{Elraq (1) lo18uq rolerurorsue4 >Inlun
'uDIrEqEIp JoleruJoJSuEJl lnEIEp rp uer8mal Enuras

de88ue'lnIlraq q;adas qelep€ splerd

roleruJolsu€Jl Surseur-SursBur rrep selrsude{ uuTnluauau >Inlun 's1l1erd EJeJaS

lxj

3
lax

=,

*=

ZA

IA oNANZ = !A

tPI0u"

Irue6fl

H

8'Z

UYTFT

: lnluaq le8eqas rpefuaur IuI ueunsns IJ€p
pueSSuad rsuepadrur eSSurqas'apacsat EJ€Jas unsnslp JoletuJoJsuerl eduuelelapuad
re8eqas p{€ur 'ue{Ieqelp ue+rlaq derlas {nlun uer8nral uep ueueqel EIIS

ty
r33ur1 ue8ue8al uElIIaq lsuepadurt =
(*ut1dnoc) ue8uapue8 uelllaq rsuepadurr =

rsullsla uPtIIaq rsuepadrur
-Surseur eped uulrlaq derlas

IflYtxfl08

6

{n}un

StlUY

3y

"y

-

*X
:euelu Ip
'oX '"y qeppu roleluJoJsuerl Surseru
1e13urs ue8unqnq rsuepadurr IuI IEq ruelEC

lgCt{ll ilvcilYgll

ul8r{fls

o I I rYt

L.

(
I

lo

TErottK TEGANG/A,,. rtNGGt

iumlah lilitan belitan gandeng.
Pada transformator berlaku:

N,

=

V.' Not
V,, N,,
*q-a = N"t danN"t - V"t
V"r
Bila V",

= Vr,

(2-2)

dan persamaan (2-2) dikalikan dengan V", maka hasilnya menjadi:

N"r.I"r .V"r = N,, .I", .Vu * Nrr. I"r.Vg,

(2-3)

Bila (2-3) dibagi dengan N", maka;
V"r

.I"r =

I*,

.%r .t,r

" :ua . v"' .lgr
lol

N*' t/4nilai, Nt = Vt' du.,
v", N"r= V"r

dan ubah

jadi:

:lt
Nu1

N"r

. %r

r1

Nrt

V.
=;l .V", l,r + ift
L
V"t

Vo1 .Igr

"1

I"r .V"r = Vti . I.r
Sedangkan

V.I

=

S

+

Vrr.Igr

Q-4)

(tenaga/daya dalam VA)

S.r = Str + Srr Bilamana S"t = Str

S.r=25'S=Str=Sgt
Dengan clemikianbahwa daya yang diperlukan transformator tingkat pertama dalam

susunan 2 transformator secara cqscade diperlukan daya sebesar 2 kali dari daya
transformator pada tingkat kedua.
Jadi perbandingan antara

!=+
T"1

Bila dalam susunan cascade'terdapat 3 buah transformator maka perbandingan daya
pada tingka t 1. '. 2: 3 adalah 35 : 25 : 15.

l$vmlr

DAru SuilBER TEaAr.lGAl.l

Sumber tegangan yang dipakai untuk men-supply transforrnator tegangan tinggi
diperlukan persyaratan
1. Mempunyai tegangan vang stabil tanpa ada fluktuasi tegangan bila dibebani.
2. Tidak ada gelombang harmonik akibat beban serni konduktor, sebaiknya berbentuk sinus murni.
3. Energi lebih baik berasal dari transformator yang kapasitasnya besar guna
meminimumkan efek dari beban pada transformator tersebut'
:

G-z)

'(y4) ueqaq qnrnlas rrep selrsede4
= b
jA) urelep rln8ed roleurroJsue4 eped uer[n8uad ueSue8a 1 - A
lvZ =

irsuaM>IaJI= J uEp

lVA) ruelep edep =

(D

cI

:EUEUI IP

(vnx)a-oL

q)'o'.A

=

d

: ln)rJaq ueeuresrad
rrep Sunlrqlp ledep rfn8uad JoleurJoJsuer+ selrsede{ e>lEru rur reque8 ue>IJesepJag

8uefued
,o 0OOO€ p /s = )
Jo 0000t p /s lo 0001 = f,
d
l" 009 p /s 002 = )
Jo 00tr p/s 0gI = f,
3
1o

VA) 000I <
VA) 000I >

141

derlas IaqP)

rsnqrrlsrcl roteruroJsuerl
Isnqlrlsr6l roterurolsuerl

snrv rol€rurorsuerJ
Surqsng

ederaqaq =

Tesecl

Jolelosl'JolEIosI

relrg

: rJep rsuelrsedel

'qE/lrEq rp srlnua+ rlradas rJlpuas eduseltsede>l IelIu tedunduau
nlua+ >lrJ+sr1 lele derlag 'Inqela>llp snreq ueqaq lodurola>1 nele ueqaq trep selrsede4
relru 'n1r {n}un 'uelnpadrp Sued uerfn8uad ue8ue8al ederaq e8n[ uep r[nlp >lepuaq
Sued ede lele Llalo up>Inlualrp ueqrptuad uIEI ueele>I.rad ue8uaq '(ueqaq deSSuerp
eduenruas 'eduurel rn>ln8uad lele uep ueqaq trep seltsedel) ueqaq deSSuerp Sued
enuras rrep selrsede>I qalo ue>lnlualrp rfn8uad JolEr.uJoJSueJl nlens selrsedel ueqrpuacJ

ilncu4 uorvlruorsNvul wrwdv)l Nv)tnrNrNrJ{ l'a

JPqrrIA'

ilnoxra uorvrtro+wtl )InJ.Nn vNVt{uro$ NvtvroNvll
|

1

I[Y$XYI08

SnUV

leC}l[ t.lYe],Iveil U]IWflS

o rI 8vE

7

tl

Iil

?EGA}'GA}I TIIGIc|

Untuk menentukan kapasitas dari beban Co termasuk di dalamnya kapasitas dari
transformator penguji, kebocoran kapasitansi dari rangkaian penguji dan pelindung
terminal dari masing-masing alat harus diuji. Untuk pengujian dalam keadaan basah
nilai yang diperoleh di atas masih harus ditambah beberapa persen lagi untuk mengatasi
kebocoran arus yang disebabkan oleh tahanan yang sangat besar. Kelakuan dari
transformator penguji tidak cukup dengan menganggapnya seperti transformator biasa.
Ini disebabkan karena perbandingan jumlah lilitan tegangan rendah dan lilitan tegangan
tingginya besar, sehingga kapasitansi lilitan tegangan tinggi C, sudah cukup besar. Di
samping itu kapasitansi dari rangkaian yang terdapat di luar transformator semuanya
harus ditambahkan pada niiai C, di atas.
Pengaruh eksitasi medan magnet pada inti transformator adalah kecil, karena ia
tidak pernah mencapai titik kejenuhan, karena itu niiai ini dapat diabaikan.
Bilamana kapasitansi dari rangkaian luar dan beban adalah C" maka seluruh
kapasitas menjadi C = C, + C.. Diagram Pengganti dari transformator penguji secara
umum menjadi seperti berikut:

"=l

C=Ci+Cs

V2
Bilamana nilai Ro <

Yz

o>

1-

- 1/arC

-

rol-

lRe

Lo maka nilai dari V. menjadi:

=Y yX.-l(X,

-X.)

(2-6)

1

Vz =
--,1

1-o'L.C

.Vr

Karena nilai 1 - o 2LC selalu lebih kecil dari L (satu) maka nilai V, lebih besar dari Vr. Ini
berarti rangkaian transformator ini mendekati keadaan resonansi seri.

IuI
:ln{rJaq ruadas rpefuatu uexeueqJapasrp lEdep uerETSueJ e>IElu
'rol{PaJ rElru depeqJa} uE{rPqErp JolPruJoJsuEJl uErSnJa{ u€p ueJoJoqa{ eueluelrg
'uEr€I8u€J lEurrural uep uEqaq sElrsedE)l J
lqeqnlp ledpp edursuel>1npul relru Sued.ro11ear q1 uep'1
irlul uer8n;a1 r1ue88uad ueueqel oy
luelau8eruad rsuellnpur
lroleur.ro;sueJl uetrlaq rJEp u€ueqel

211

O-

o1

uep ry

lJoleurJoJsueJl rJEp JoJoq rsueqnpul z'I uep '-I
:

uutuu.ralay

T'Z IYT}IYD
:

rul lnTrJaq Iuadas qelppp selprp ueunsns rrep queSSuad uelelSuep

E

r{

=
!sue

E

9't uvtl{vlt

'JlllsedeI Sued ueqaq ue8uap rras eJe)as uelSunqnqrp
uep edursuepadur relru qeqnrp ledep Sued JolTEaJ ederaqaq ue8uap rJas EJE)as
uelSunqnqrp Sued Jol€ruJoJSu€Jl rrEp rrrpJal rur ue8ue8al Jaqruns uerelBuer >lnluag

lurs FNVlrosnu

lrvlvrpilv[

xvpltrro

)lnYrmffi

GI

srluv

Prif,l ]wDllVprf trroOnvur{ ZZ

lgeil[ ilvct{Ygll ul0t{tls

. il tYt

l1

fE0s(

TEGiAtilGAltl TINGGI

Bila induktansi reaktor seluruhnya = L" dan tegangan dari transformator adalah V"
dan kapasitansi seluruh rangkaian adalah C" (nilai tinggi dari kapasitas beban), maka
rangkaian tersebut akan mencapai resonansi bila :

X, = Xc atau o L = 1/ ro C, maka:

a =2nf ; fn = U2"JL".C'
Nilai L" diperoleh dari L, = 1/ ,.

(2-7)

C.

Bilamana tahanan dari belitan reaktor adalah kecil, R ( rrr Ln, maka nilainya dapat
diabaikan, sehingga arus yang mengalir pada reaktor menjadi:

., , - "n - v. ''" 'n --4.r - r..L.
Xr
Dalam hal

Vn

(2-8)

2nfn.Ln

ini zrct.= tf .,fi*c^, iaai
I" : Jc"//L"

.

(2-e)

Bila kapisator dari rangkaian beban adalah sebesar C* (tidak sama dengan C"), maka
frekuensi dari rangkaian tersebut adalah:
(2-10)

Jadi nilai frekuensinya berubah sesuai dengan nilai C dari beban. Dari persamaan (2-9)
dapat digambarkan hubungan antara arus pada saat C, < C..

IC.re;
=/C

c"= f

(2-11)

Di sini menunjukkan bahwa arus I selalu lebih kecil dari I" untuk nilai C. < C".
Keuntungan menggunakan cara resonansi seri adalah :
L. Gelombang output dapat dipertahankan dalam bentuk sinus murni.
2. Dayayangdiperlukanuntukpengujiansangatkecil,antara5% s/d10% dari dayayang
diperlukan.
J.
Tidak terjadi arka atau arus surja yang besar bila alat yang diuji mengalami kegagalan.
4.
Untuk mendapat tegangan yang tinggi dapat disusun secara cascade.
5.

Susunannya sederhana dan kokoh.

2.? S=ru f,66rAx (Srrrr'r Trcmclr Tlncq DENGAN
Rrsoxlxsr)
Untuk menghasilkan tegangan tinggi dipakai rangkaian seri dalam keadaan resonan.
Rangkaiannya terdiri dari:

-7'rJas rsuEuosar u€re>l8uEJ rJep se+rlen{

JoITEJ =
=

lrde eduureped ueelnrurad rrep Jn>Inrp n+>Ie,l,r.

1(n;) rselrsla ue8ue8al =

(D

l
"A

'

:EUEIII IP

f l-L)

tr
I

loltD

L

r

oz

o-

i

l.'A = (l)'A

l.c',l l

: +n>lrJaq qradas ue>Isrlnlrp ledep rur rJas
uralsrs r,lep (aBuqloa rtnaoca,t) ueqnquraduad ue8ue8al ETEru rueped rde qelalag'uelen8uad
rolpl.uJolsuerl ue8ue8al ue8uap erues redeouaur redures unJn] ue>le rur rsueuosaJ
rpefra1 Sued uralsrs rrep ue8ue8al 'unrn] uele (ureped) qnlet ura+sls trep ue8ue8al
'uelrcrad lpefra1 n])em eped 'r'upped qeyal nlr Ieulrura+ Irep tde ue>pcrad epq nlred
rfnrp Sued epuaq rrep Ieunural eped 'qrqa1 ue8ue8al depeqrcl (uo4calotd latnqau) uyp
ueuetue8uad redunduaur rsueuosar uerc18ue5 'JESaq seltsede>1.raq Sued 1e1e lln8uaru

.

Inlun redecrp ledep lrca>1 Sued lndur ramod 1ul l€le ue8uap'nll EuarET qa16'edurselosr
re8eqas egg se8 ueleunSSuaru ledep '{npul npre8 uer[n8uad {nlun '08 = O redrues
resaq Sued {lr}sll ursalu ednraq 1sa1 1a[qo Tnlun gI = O eBreq IrEp qaloradrp Sued
O 'llra>l dnlnc Bue[, fi4ddns nmod :uep resaq rsu€lrsedel redundruar.u Sued uerln8uad
{nlun uelnpadlp Sued y11ear edep ue>lpseq8uaru ledep uerelSuer'n1r Euar€>I qalo

a1cfr37f1qryun

uelnyradrp Sued r8raug
uedrursrp Sued r8raug

=[

:e>1rsr;tueleq

(tt-z)
fll{PI
]lt{ear

TEM U
UVA_X_J

I

'rsueuosal tuelep uerolSuer rJep sElrIEn{ ro1>1e1
'A)tuelep lndlnoue8ue8al

'A)

ruelep (rselrxa) uelen8uad ueSue8al

= S
= "A
= '"A

:EUEIU IP

(zt-z)

oA

O'*"A=

:1nd1no ue8ue8al

,"fl
j
=

tl

Inv8-)tfl08 stluY

lce

N[

],lve

]'lve]l

ulffifls

o II I v E

!6

IEOI(

TEGAXGAI|

Nilai dari

TI'Gd

(rot)

(.A]

dapat diganti dengan menggunakan faktor jumlah cycle (N) dari

terjadinya flashooer, f.t = N.

2Q

_2n.f.t _n.f.t = ,r.N

2Qaa

(2-1,5)

dari sini diperoleh bahwa tegangan penyembuhan Vo(t) dapat mencapai nilai 96%
dari tegangan sebelum flashooer pada saat rN/Q = 3 atau dengan kata lain bila c Q ,
artinya diperlukan Q cycle bagi transformator untuk kembali mempunyai tegangan
sampai terjadinya discharge berikutnya. Ini berarti melindungi baik benda yang diuji
mauPun alat penguji (transformator yang menghasilkan tegangan resonansi) dari bahaya
tegangan lebih. Dalam kenyataannya, alat sensing (arc sensing system) akan mematikan
(memutuskan) rangkaian selama 3 s/ d5 cycle.

L4 hrcanux lrporu.rsl Bmrul Peoa Smr Braex
Renqruer.r R;soxlrcl Srru
Pada rangkaian resonansi seri harga Q mempunyai peranan yang penting, karena akan
mempengaruhi nilai ooltage gain dari sistem tersebut. Faktor Q ditentukan oleh hasil

bagi dari energi yang disimpan dengan energi yang diberikan untuk setiap setengah
cycle. Sebagian rangkaian pengganti dapat digambarkan seperti berikut :

Rangkaian terdiri dari bagian induktif yang menampilkan induktansi dari reaktc:
r-ang dapat diubah dan transformator penguatan dan bagian kapasitif yang menampilka--

kepastian dari alat yang diuji, pembagi tegangan, kapasitansi bocor dari alat-alat 1'ar::
terdapat pada rangkaian. Masing-masing bagian mempunyai tahanan kebocoran. Ole:
karena itu, faktor kualitas efektif dari rangkaian dapat dinyatakan sebagai berikut:

,-', - Q,'Q.
Ye
Q,'Q.

(2-7.

,f,"Jlf

eaef rsuldold

g?EIslsnd,lcd

}I'II

UPfBB

W

j- u"rpISupr nlens IseJado

qeJaep

{nlun

(xeur)

'uPuosal 3uP.i
uEprupsrad

(qr'

relu ue11n(unuaur IuI

(xetu)rg+

6,I-Z)

Iy

----h--=

(xeu)'|
h

,

rr

=(tmrr)"O

qal(
3ue

uer
:ue{n}ualrp ledep
(')1
(mII)'f eletu'(xeur)'"n len8uad Jo+EluJolsuBJl IJ€p lunluls{Eru ue8ue8al ellq uEp depl
1{plppe eduuer[n8uad ue8uesa] ue{l€srl I 'ueunrnuad rurele8uaru ue{E IJas IsueuosaJ
uerelSuer IJEp O rolIEJ'ueqaq IJEp ueuut{e1 uauodruo4 e,(uryuu ue8uap 'ue1e1ec ue8uaq

ro

('u)I ='o
:e{Pru'uuuosaJ
rueIPp epe uetelSuer epq de1a1 qelepe edu1a11e.ld ruEIEp rol{Ear Ir€p Ja}elu€.red euarey

,u+ /E
(et-z)

'1(D

=

,O

:rpefuaur uoleueqJapasrp 1ede6

tsueltsedel IJas uEuEL{E} =
Isu,t>lnpulu,u'r{e} =
uerc18uer seqtsedel rrep selrsedel =
uerelSuer uet8eqas IsuEUnpuI =

JU

/u

r{
IIS

U

)
I
:EUEUT ICI

'u'J(') /u
I

'I0)

a1
,l

v

'x'Jttt /u

Qr-z)

r

"lco
E

-:

,u.f,
JII)npuoT uerBeq uelednrau

ilt)npul

uer8eq uelednraru

'

+

I

:e33urqag

='O

= iO 'Sulseru-Surseyq

,o

yrlrsedel uer8eq Irep selll€n>1 ror{eJ

vo

JII>InpuI uer8eq IJEp selrlen>I rolIey

rualsls IJ€p sElIIEn>I

"o

Jol>IEJ

:EuEru ICI

Inytff'I()8 stluv lcet{[ ilveilYeil

LI

u]ffitls

o I I rYr

!t

rMI(

TEGAIIGTII TINGGI

Rc (max)

Rc

Rc

Pada Kurva V (output) untuk rangkaian seri terhadap perubahan nilai Rc, bila nilai
ternyata melebihi R1(max) maka pertimbangan lain (menggunakan rangkaian paral-

lel) harus dipikirkan.

2.5

Sulrsrn Treaxaru.r Tmaq Anus Bourx Baur Fnrru=nsr
Trxacr
Sumber tegangan tinggi dengan frekuensi diperlukan untuk menguji adanya
ketidakrataan bahan yang terdapat pada isolator, terutama isolator yang terbuat dari
porselin. Hal ini karena kerugian dielektrik akan menunjukkan nilai yang berbeda bila
diuji dengan tegangan ini. Karena adanya efek kulit (skin effect) maka bunga api yang
terjadi pada masa pengujian akan merambat melalui kulit isolator, bila dalam keadaan
baik. Tetapi bila ada kerusakan atau cacat, maka sebagian dari api akan menembus
bagian yang cacat dari isolator tersebut. Adapun keuntungan menggunakan
transformator ini adalah:
1,. Transformator ini tidak menggunakan inti besi, sehingga menghemat biaya dan
bentuknya lebihkecil.

2.
3.
4.

Outltut gelombangnya adalah sinus murni.
Tegangan naik secara perlahan dan pada pengujian dengan surja hubung tidak akan
merusak.
Tegangan didistribusikan merata pada belitan karena belitan dibagi menjadi beberapa

unit yang disusun bertumpuk.
Belitan ini dinamakan belitan TESLA di mana rangkaian ini dalam keadaan resonansi
berganda.

{

Gz-z)
(zz-z)
: e>Ieu'aoe1de1 ueetuesrad

z1$23f1+sz!+ r1(s61= 6
zrsy{ +

LIGS!* tr)

=

t

ueleunSSuau ue8uap uE>ISIIqIp EIIg

]P lp
-0,
ru+l,,,l zt+rP'ztl-'tlt= O uep

i*

fiz-z)

ISU

ede

u€)

I

u€

bz-z)

{^.'n

'r}'rlr = h

11
eurelrad
:e!8urqas ") .rrp z1 rnlelau zr .rrle8uaru uE>lE enpa>l uElIIaq eped eletu
tt
snlp '(para88rr1) +nlnslp eJepn elas EIIq uep rA redeouaru
ue+rlaq rnlelaru .rtle8uaru
13 rolrsedel ellq'uE>IIeqeIp uElIIaq IJEp ueueqel
ue8ue8al ue8uap redrues uelenlu IJaqlp
'ln>IrJaq rlradas ue>18uera1tp ledep 1nd1no Suequrola8 >Inluaq Irep ESIIEuV

ellg

'lpEkal Sued tseltrso IrEp rueparad re8eqas qnre8uadraq
edueq eSSurqas IIraT qelepe uElIIaq ueu€qel edueserg 'trtr Isuet>Inpul Ien+nru
tJ '') ''-I Irep rs8un; qelepe 1nd1no ue8ue8al 't) r'rnp 'J
eped Sunlue8ral e8n[ uep
"T
qeqn8uau ue8uap Isueuosar redecuatu eSSurqas JnlEIp ledep rur uetelSue.r enpa>l ETEur
t-I .rnp
'1 resaqas rJlpuas ISuEI>lnpuI tedundtuaru ruI uElIIaq Enpa>l eueuIEIIg 'ledurtu
tuepp 1p uelleduralrp Sued'(erepn se.ra1) rsaq seral tedundruaur 1epr1 Sued roleruroJsuerl
eped uellllaqrp enpa{ uep etue}rad ue}rlag 'r33ur1 Sued e8eual ue>l+l>ISueqruau
rn reltu Suerequras eped (ta33u1)
eSSurqas Enpa>I u€lllll tqnre8uaduaul ue>IE Sued
lnlnsrp ledep Sued euelrad +llll Suelurlatu Suesedrp eloq elas'13 rolesuadruo>l Inlelalu
'A) 0001 nel€ A) 009
{rleq->Ieloq nele r{ereas raqurns rrep reldns-tp euelrad uelllll
redecuaur ledep enpa{ uelllll ue8ue8al uep A) 0l tIEIepe eurelrad ue}ll1 ue8ue$al

u
SN

u
3
€I
IJ
e

f--r
!"
,O

a'3

t

!!
LA

,c

"A

6t

)ltvs-)|fl0[ sfluv l0cllll

NV0NVC]I

"1

Ul[WtlS

o r r 8v8

20

rmr

ilcAraoAL lilGel

Di mana I, dan I, adalah nilai transformasi Laplace dari i, dan
kapasitor C, adalah :

ir.

Tegangan outPut dari

t

v2

=1,

/ c2lizdt
0

dengan bentuk Laplace meniadi: V2(s)

= l, f Crs

Penyelesaian untuk V, dari Persamaan di atas adalah

:

v, = YV] --)
,6osart-cosa2t)
- oL2L., o; - ai
di mana

o'=t-.M1.
Lt, Lz

:

K = koefisien
Ar.dz =

=1-K2

(2-24)

gandeng antara belitan L, dan L,

*?+r7 c'1r?.i*+*

?

-,1. a)6 - rcz 1

(2-25)

di mana:

cor=ffi

dan

*=@

dengan
Analisa yang lebih sederhana untuk kumparan TESLA dapat dilakukan
energi yang disimpan pada rangkaian primer yaitu pada
memperhitungkin bahwa
W1 adalah
kapasitor C, iitransfer ke kapaiitor C, melalui gandengan magnet' Bila
yang disimpan pada C, dan bila efisiensi
yang disimpan pada Ciaan W, 6nergi
"nergi
transformator adalah h maka :
dari

Wr=lzct.vl

=0,12C2.v|)

Q-26)

rendah, dan
Dapat pula dilihat bahwa bila koefisien K besar, frekuensi oscilasi
meniadi satu
ditambah d.ngun tahanan kumparan yang besar, maka bentuk gelombang
alah (unidirectional).

(
J

t
tL

TEKIIIK TEGAIGAIiI

TTNGGI

!frgangan tinggi arus searah biasanya dipakai untuk penyelidikan pada fisika
I dan fisika terapan laboratorium untuk menyelidiki sifat isolasi dari kabel atau
I kapasitor. Generator tegangan impulse juga menggunakan tegangan tinggi ini
untuk alat pemuatnya.
Tegangan ini juga dipakai untuk X-Ra1, dan juga untuk preciprotor dari publikasi LE.C.
60-2, makanilai dari tegangan ini V diturunkan dari fungsi tersebut, yaitu:
T

v =1./r

j

v(t)att)

(3-1)

0

di mana:
T

= periode waktu di mana t = 1/T

f = frekuensi

gelombang

Tegangan rata-rata ini nilainya tetap, akan tetapi bila dipasangkan pada alat penguji
atau diberi beban listrik maka akan terjadi perubahan harga rata-ratanya. Ia sedikit
bergelombang sehingga terjadi staturipple'. Amplitudo daririppleini 9V = 0,5 (Vmax - Vmin).
Faktor riytple ini ditentukan sebagai hasil bagi antara amplitudo dari ripple dengan nilai ratarata dari gelombang atau $V/V, faktor ini rnenurut publikasi tidak lebih dari 5%.

3. I RlxoxerAil Yena Drprrel Srsraru Sursrn

TrcnxcAx Trxccr Stlner
@:;ll
Sebagai alat untuk mengubah tegangan bolak-balik menjadi tegangan searah dipakai alat
penyearah yang menggunakan semi konduktor. Semi konduktor ini ada yang terbuat dari

selenium, germanium atau silikon yang masing-masing mempunyai kemampuan
menghasilkan arus dan tegangan sendiri, karena itu untuk pemakaian di laboratorium di
mana hanya diperlukan arus yang kecil (mA) maka biasanya dipilih selenium. Semi konduktor

ini dapat disusun sehingga tahan sampai ratusan kilo volt (tidak menggunakan grading
kapasitor).

,.2 B-xrur RnrcretAx Prnv=IRAH
3.2.1 Rancr<mx Prxyrnmx Ssrtxcex Grrornerc
i

t
)

v1

1

1

I
l

:?yEJIp 8ue.i qereaduad srualrrep lua8uel) €+uelsuoT =
.-<-

I

'(LZ'lp /s9'0)

=

tA"n

=

)

uep rras uEIEp aporp qepunf = u

*"*Aeueurrp Ft{('rt

r-'"-A) =A V' A = A

:(qereas snre) eler-e1er ue8ue8al e>Ielu ,lou ue8uap erues >Iepq'I ,llfl .1n{rJaq
q:adas uele.rrlradrp ledep rur qereaduad l€le rrep ue8ue8al ue.rnle8uad uep aldht eduresag
'I ='l'"1eduuelenru uelsedalaur J rolesuapuol rJep uelenur Eueur rp nl{ell qeppe 11 uep
(uerlp8uad) rsuel>lnpuo) IpEFe] +nqasral aporrad eped euetu rp nl>lem qEIEpE uDIIESTtr {
^l

G

3rl
Jop

Ipl
ue
]JEI

u ' 6r '(l)n

IEI

t

F

6;

=
urollad rolrsedol ue8uap Suequola8 q,

tqe rca

€.C UVS]|YD
f,ua4

I%= "t,4%= snuzt.Ar/t =n

Q-t)

-e+e

'(rt

:Dleru 'elerelete8req = AnX{

IPII
{nB

(i-e

')'g

z'€ uvEltvD
:

-=::,l-

[I

Sr:equrola8

+n>lrraq rcBeqas qEIEp€ ueqaq

Inluag 'urcqad rolrsedel eduel Suequrola8

t{ruYls

lc9ll[ llvc}lve]I ulflIllt|s

27,

IUI

Ieurural nele aporp

nel
EIIS

qe.readuad uero18ue5

o Iil 8v8

2t

TE(IT( fiGIIIGAiI

3.2.2RAilcKArAN

ThIGGI

P:r,rv:lnlx

GeroHBANc Prnux

Dalam rangkaian ini, gelombang positif seolah-olah terlihat pada gambar di bawah ini.
D1

GA}IBAR

t.4

Dalam rangkaian ini, pada waktu gelombang tegangan bernilai positif (1/ 2 cycle yang
pertama), diode D, meneruskan arus, dan kapasitor C diberi muatan dan bila gelombang
mencapai nilai negatif (L /2 cycle kedua) diode D, meneruskan arus dan D, tidak mengalirkan
dan kapasitor C diberi muatan. Besarnya ripple pada rangkaian ini lebih kecil dari pada
rungkaianlz gelombang, karena itu dV tergantung pada:

L.
2.
3.

Frekuensi tegangan;
Konstanta waktu R,, C;
Reaktansi dari transformator.

GAI.lBAR 3.5
Pe

3.3 Rer,rcrrulx Vru.eno
Pada rangkaian ini tegangan output diambil dari titik jepitan yang terdapat pada diode D.
Tegangan diode ini bernilai antara 0 sampai dengan 2V*",. Bila rangkaian ini diberi R., maka
nilai tegangan V tidak lagi tetap.

GAIIBAR 3.6

irggrr--re-: , - qereaiuad uErDISuEJ ne[uq e111 eleru qe.readuad r.rep alddu ue8ue8al reua8uaur
:xarure- ;.l:el FqplaBuaur {nlun '**n7 .resaqas nlred eures Sued paqat wrlundLueu qEISnJEq
-l:r-:"s-;afliol upp epotp tutsrp 'tpe{'(roleturolsue4 IJEp rsuE}>IEaJ = X uep Jo}euJoJSuEJ+
'j": ':-ipp ueuEqE+ = J 'uEqaq ueuEqq ='>7) %z IJEp II)a{ qlqal uEIE alddu ue3vuaal
J/X uep 0I > .r/1g eueruelg 'eduurnlaqas uelenuad eluelsuo{ uep
=':-: erlerrr 'gZ'0 >
"f t1 nrTerrr eluelsuol repu eped SunlueS.ral eduresaq a1ddu ue8ue8al eduep€ ueTqeqesrp
3ue-i gefue8al eduunrn; '(""-AZ rJEp qepual qrqal rpe[-ra1 Sued gereas ue8ue8al edueserq)
-'==-17 rederuaur ue8ue8al pdtues ZO qalo qenu4p uerlp8 ledepuaur 73 rolrsedol uep'"-Az
r+) tre8uB$al rcr(unduraru r8el nles Sued -13 ue8ue8al eleru eduln{IJaq nqe.{l eped "*n (+)
euetuellg '(apfu 21ry4e ) "'*A (-) repu redeluatu {IPq
4eu JoleturoJsue4 ue8ue8al*n
e88tr.n1as

redecuaru ue8ue8al redures IC r{alo uel€nu Iraqlp
-4e1oq ueSue8al Suequrola8 lees eped
uDIE IJ Jolesuapuo>I 'sele rp qradas ueepueSSuad uerelSuer Eped 'uDIPunBrp Sued >11pq
-1e1oq ue8ue8al rrep puusleu eBJEr{ r-qrqalatu ledep uele lepq edur.unurlopr.u Sued qereas
ue8ue8al uelpseqrp ledep edueq 'qnuad Suequrola8 uep Suequrola8 27, uerol8uer epe4

zl
ASZ

*+u'o4 1
-

=s:!'(l)A
nv------

zo

/"i

/M

E{e

'c

o

to

= ULoA

/----$

=

u

=r

llr

: rur qe,rteqlp leqrlJa+ tpadas 'lmxil) nlq
-noe fiq)autalg uolerueulp uep JaqJeularD qalo ueleldl)p 1uI uerelSue5 'eselq ueBue8al
raqruns rrep r33uq qrqal Sued qereas ue8ue8al uelpseq8uaru {n}un reledrp rut uerelSuey

urHrvr{rilD ]{vlrNvell

voNvE DNrd

Nvrvr9}lvu

}'c

€p
u€

3u
3u

''tH

6+u
(tou ueqaq)o =

o

tc 1n

L

)( -.,

jeil!A
0u

uvgrvD

g

,,":1n'"lT3,Yl-r:fll

'-'AZ '
uB8ue8al eleru urcllad Epe >lepq ellq rql euar€) 'roleurroIsuerl IJep ''
= -' pA A
*"*A
11
(rur tr^
- A €>IPur 'g SuosoT ueqaq
qpppp C apop rrep '*n uelSuepas 'apolp 1rep
,€lrg 'roleurolsueq uep ue8ue8al ue8uap uelSurpueqp ellq TIEueu uele r8Buq ue8ue8al
lndlno uelqeqaduaur SuBd "n*n lecund ue8ue8al repu redrues qenrulp 3 rollsedey
'uefiue8al ueepueSSuad ualsts IrEp elleqrapas uerelSuel qEIEpE pTEIIIA uerelSueg
rJEp

l{vulfls lggilll }{Ygt{YCil

g,T,

U]flt{fls

oM

8Y8

,s

TEI(NIK TEG/AlilG/All Thlc'q

sebelumnya. Bila rangkaian ini diberi beban R., maka tegangan V tidak lagi tetap. Selama
satu periode T = 1,/f dari tegangan bolak-balik, muatan sebesar Q dipindahkan dari sumber
ke beban yang menyebabkan arus mengalir :

o

=lt,

(0.dt =1/RL

Iv(q.dt=Lr =I/r

(3-4)

Dimana kurrra pelepasan muatan dari kapasitor dianggap suatu garis lurus (sebenarnya
berbentuk garis eksponensial). Perubahan muatan pada kapasitor C2 menyebabkan

g

penurunan tegangan sebesar tegangan ripple. Jadi, karena Q = C.V maka;

2dv.c: Ji
0
dv= I'T .
2.C'

il
rlU

T

1t;.

at

:

I.T; jadi 26V.C:

r=1
f

I.T

berarti:

h
(3-5)

25V = tegangan ripple

Pada penyearah gelombang penuh, waktu yang diperlukan pelepasan untuk muatan yang

berurutan menyebabkan ripple menjadi lebih kecil. ]adi, cara yang biasa dipakai untuk
mengecilkan ripple dri rangkaian penyearah adalah seperti berikut:

a)
b)
c)

membesarkan nilai C

t

;I

membesarkanfrekuensi
menambah jumlah fasa

g

Pada rangkaian penyearah, muatan mengalir dari kapasitor pelicin ketajaman R.. Arus
yang mengalir ini adalah arus rata-rata I yang berasal dari i (t), sedangkan tegangan v (t)

adalah tegangan bolak-balik yang di dalamnya termasuk teganganripple.
Bila tegangan ripple diambil dari persamaan:
dY :%(V^u*

- V-*), maka V-,*

> V (t) >

V-*

(3-6)

atau, V** = (V-u, -2dV)
Di samping muatan Q yang dipindahkan dari kapasltor C, terdapat pula muatan yang
asalnya dari transformator, dan ini terjadi pada waktu diode sedang mengalirkanarus (conducting time) yaitu pada waktu t" = aT untuk setiap cycle. Sehingga itu besarnya muatan ini
juga sama dengan:

q=

It(t).dt:lil

aTT

(t).dt

(3-7)

Karena tu atau (aT) sangat singkat maka arus dari transformator ini sama seperti i(t),
tetapi mempunyai amplitudo yang lebih besar dari i, = I. Teganganripple dV dapat dihitung
secara tepat untuk rangkaian ini, berdasarkan penurunan tegangan yang berbentuk garis
eksponensial dari V(t). Dalam prakteknya, kerugian atau penurunan tegangan di dalam

!

{idi

',,ape>lse),, erEf,as unsnsrp ledep rur diIHf,vNIiItIS
plpr.u 'r33ur1 Sued LIeJeas ue8ueBal ue>lledepuaru )nlun 'UIIH)VNISND
ue8uap Jesaq eur€s elulnluaq Sued roleuuoJsueJ+ uep ",J '"J '"C '",q ledepral

-::?s:upr

..-iwr

:-:; rp etuelrad 1o13ur1 ',,uolle6 ry UoDI)oJ,, uerelSue.r ue>Ieureup ur uerelSueg 'rur
:::.i;la{ reqtue8 eped leqrtral Eradas 1e18urpaq Sued qereaduad uerc18uer ueleunSSuaru
;:Suap uDI)IEurp ledep qereas ue8ue8al 'urorlad;olrsede1 qeppe t) "' 't-o)'"3 uelSuepag
rC /"' r-uq
uere4SueJ lnJnualu unsnslp Suer( aporp i{elepe
"-',C "C ",C
UfHf VNIS53

luEIep
sue8
Sunltu

'(r)t p
A-e)

IUI UE:
-uoc)

Sued

(q-e)

(t)n'
snJV

ot't
:

reque8 eped leqpp ledep (ape1se1)

1e>13ur1raq eref,as

UVSlrlVD

Iur ln>lrJaq

unsnslp Sued qereadua4 uerc>18ue5

Gl

rcv)rq)l NvNnsns rvIoNuurS

HVlfvEANrjl

Nvlv)lDNvll t'€

>Inlu

Suel

(r) p

(l) p

G-s)

6'€
uE{
:rur q€Meq rp reqtue8 teql-I '()) u€p (,) pradas ueeueouarad

etlu

uep I ueqaq snre ue8uap alddu ef,urcsaq Jelue ue8unqnq leqll1p ledep rursrq

:arar-up.red

@-

6td/r=np 'r'I=Apz:o
:qaloradrp ledep e4eu ue>In>lelrp

- I

r

': deS8ue

e1r;E 'ue>13un1rq;adrp snJeq ueqeJeaduad

i{nfi'-Js t33ill1 ilVCilVClI

Ulflllltls

Jaqr

uep JoleuJolsuerl

€uI

o il r 8v8

,a

TE(}trK IEOAT{GAI

CARA

Krryl

TTNGGI

omr AralrsAtwA

Tegangan output dari transformator V(t) adalah tegangan bolak-balik bilamana rangkaian
ini tidak disambung dengan beban berarti R. = (infinity) iadi I. = 0.

GAMBAR 3. !I
(n-1

)

Kita lihat rangkaian penyearah pada bagian antara titik 0 - fl - T,. Bagian ini adalah
semacam penyearah % gelombang. Kapasitor C" diberi muatan sampai tegangan mencapai
maksimum V-u,, pada saat V(t) mencapai nilai -V-u* (padal/z cycle pertama). Bilamana C"
masih kosong (belum dimuati) maka D. akan mulai mengalirkan arus pada saat tegangan
V(t) mulai naik. Bilamana tegangan pada titik n' naik sampai nilai 2V-u*, yaitu setelah V(t)
mencapai nilai + V*u", maka titik tegangan n akan menaik sampai 2 V*u". Rangkaian 0-n'
dapat juga dianggap rangkaian % gelombang

di mana tegangan pada D.,, tetapi dari

transformator V(t) dan C". Jadi kalau kita mempunyai anggapan bahwa Cc tidak melepaskan
muatan itu tidak benar.

Hal ini perlu diketahui, terutama bila penyearah ini diberi beban. Kita juga dapat
menganggap tegangan pada titik n' berubah dari 0 volt sampai 2V-u". Bila tegangan pada
titik n' menjadi 0, maka kapasitor C"_, juga diberi muatan sampai sama dengan tegangan
pada titik n, yaitu sebesar 2V-u*. Kemudian karena berubah-ubahnya tegangan V(t) dari -V-*
sampai * V-u*, maka kesimpulannya, tegangan pada titik n', (.-1)', (n-2), ... berubah karena
perubahan tegangan V(t). Sedangkan titik-titik n, (n-1), (n-2), ... tetap terhadap tegangan tanah.
Tegangan pada masing-masing kapasitor adalah tegangan searah dan besamya sama dengan
2V-u", kecuali kapasitor C,^ yang tegangannya hany& V*,*. Setiap diode D'", D., D'.-1, Dn-, dan

seterusnya tahan terhadap tegangan 2V-* atau dua kali tegangan puncak dari tegangan
bolak-balik, dan untuk jumlah n tingkatan tegangan output dapat mencapaiZ.n. V-u, pada
bebankosong.

:

j::.:1

',gp-rrpQ

leISuE EpEd {ElalJa+ Sued Jolrsede) rsuelrsedol ueT>Ireuau >lnlun Sunrapuac
'1pe[ra1 Buel alddu enuras Sundueuaru qe,nef SunSSuepaq uDIe

S::;:c ntr3aq ue8uaq
-.E.u"pc.

-:-a

Surledrp 1e1aFa1 Sued rolrsedel ,iape>lsex, u€unsns eped e.,r.rqeq leqrTJal rurs rJeC

I

:rpefuatu uele
lpe(rat Buef, a1ddu qnrnlas 'ntr euare>I qalo 'uetn)Buesraq Sued eporp lpl+ ErEluE rp urcllad
uroloT rJep Irqtuerp rur ue+enur pnr'uas upp '(b) eues eduresaq Sued eduuelentu uolrlepuruaru

relnru e8n[

"'',e'" '

"-',C'",C1 Epolp derlas'7+ nl1e,r,r unlaqas leesas rdela1

uely

E

u
U
U

'r
l=l

('rlr)(r'r=APZ

(o-g)

:rpefuaru ue4e alddu Suequola8 rrep leound rcpu
eleru (r,3 "' 'Z-",J "-',) ",) loduola$ rselrf,so ruo]o{ oI "' "-",CI "-',C ",C 1e.ua1 unrlad ruolo>I
'(unrlad iuo1o1) un11ad
IrEp (J nt>lem eruelas) uelqepurdrp Sued uelemu Epe >lepq eueluelrg
;olrsede>lueunsnsrrepleseraqruru€lentr tr'L'I=l/I=bp11u'ap/ic derpsueqaqaluelqepurdrp
rur uelenur eleu '(b) i{elepe uelqepurdrp Sued ue}EnLu eueurelrg '(t,J "' "-*,) "-',)
'",3 rolrsedel ueunsns) rselrJso ruoloT a1 (eluuelentu uelsedalau) edusnre ueryqe8uaru

relnrut,q "' '',O '"' t-*,C'",CI ppolp euaJeT qalo uolqeqasrp rur ue8ue8al upunJnuacl'unJn+
>lepepuau Sued ue8ue8al qalo u€Iqeqasrp Buetl 7l n+>Ie.tr runlaqas >1eua[as quar{ra} uDIe
uerpnrua>l e>leru 'lnqasJal urorlad ruolo{ rJep snJauaru
'

" 't-'J'"3

pueur rp

snJa+ eJecas rrp8uatu snJE qelalas ''J
"J

urorlad rolrsedel snJe ue>lJrlp8uaru 4uaqraq efes nreq'6 tzq"' tz-uq"-"C '"C epo]p
reyu eped qnle[ (+)A eueuelrq 1l eped IpEFal'"'*'oA Irnp lecund e8repl

"-A *

E
xE

u
e
1

u
I
r
(

u

,

f
rI

xPurn

&
xeu

(1)

o1

sz
on

ueqoqioq lel
xeurn

-ffiffi#&

ue#ffirer

l:,'ffiuvalw!,
zt -c

'rur ln{rJaq reqtue8 eped eleru'ApZ rpsaqas lecund

a>1

lerund rrep alddrr eduresaq uep oAv

r{EIEpE r.re8ue8al ueun.rnuad e,{u.resaq eueurelrg

'ue8ue8at Streqruola8 eped aldht

edurpef.ra1

'Z

ue8ue8al 'l

'unJnualu ue4e

:L{pleseur enp rdepeq8uaur uE>Ie elll 'n}I
euaJeT qalo'ue8ue8al Suequola8 eped alddrr 1pplal uele eSSurqas ''n*AuZ telu tedecuatu
uDIe >lepq ue8ue8al Jaqurns rrep qnd+no E{ptu '0 * '1 .rnp o: '-r ueqaq eduepe EuaJE)

]w8r8 rursro Hwrrr md NvrvrDirr/u 9'€
6a

Ulflltlltls

HVUBS lCCilll t{YC}lvgll

r ilr

8Y8

30

TEKNIK TEGAIiIGA}I TINGGI

harus diperhitungkan juga bila terjadi kegagalan pada beban, maka kapasitor yang
kapasitasnya kecil akan mendapat tekanan vang melebihi kemampuannya. Karena itu, untuk
menghindari terjadinya hal seperti di atas, maka dipilih nilai kapasitansi yang sama untuk
setiap kondensor.

Dengan C. =

Cn-, = C.-: = C"-:

= ....... Cr = C; maka persamaan menjadi

dv=r/2fcfn("-1))
'

:

(3-11)

2)

Dalam hal ini faktor ripple dapat dituliskan:

FR= 0V

x100%

(3-12)

2n.V*u*

Akan tetapi, dalam praktek transformator tidak ideal dan diode pun terdapat kerugian.
Oleh karena itu bila alat ini diberi beban maka tegangan akan turun. Misalkan penurunan
tegangan adalah sebesar AVo, maka untuk menghitung besarnya penurunan tegangan yang
terjadi kita lihat dahulu tingkatan n dari susunan ini.

GA}IBAR 3.13
Cn-1
n

Cn

Pada saat

t = t,, C. dimulai, sampai dengan

V-u*. Bila D" adalah ideal dan kerugian

hanya berasal dari bagian sumber arus bolak-balik maka kapasitor C" akan diberi
tegangan mencaPai nilai:
(VC"

)-.*

=2

v

^u,

- r.q/ Cn=2 *u*

-av.

(3-13)

Hal ini disebabkan karena C. akan kehilangan muatan sebesar (nq) selama satu cycle
sebelum C'n menggantikannya. Pada saat t = t, selain memberikan muatan (q) pada beban
selama T, C. juga memberikan muatan kepada C'._r, C'.nr, C' n3,... jrg, sebesar (q). Dengan
demikian, C"., hurlyu dapat dimuati lagi sampai mencapai nilai maksimal sebesar:

(VC.-r)-u,

=

(3-14)

(VC.-r)*u* - nq/ Cn

Demikian juga kapasitor Cn-l- akan hanya dapat diberi muatan sebesar:

(vC.,r)*u* =[vc"*1)^u, -nq/c"]

H

(3-1s)

Bilamana semua kapasitor memiliki kapasitansi yang sama, maka
C = C,

-

C', = Cr= C'r= ... C. = C'.

(3-16)

'ua4npadry 8uufi uaqa4Sutq
4a7wn[
rdo.-

I

[-

5- '%/ -

=

u

(qr

(Er

@r

1

ue

apud rya[taq wruuqdo ru1ty1 .tunw4do

rudwuatu ua4a tut talru Dl4a4 nqang 'lt afiu4ruu ua&uap Ytau uala awalrad"A !ol!, tpul .untnq
a4uw nla?uau ?uafi 1 snn nsaq ut4aw amlpq ry4qnl !u!s lO

ualu uu8uuSal

Ue
AIJ

da+a+ rcuaru1at{

rr
(_^ :1
l'' *,,lu
u4utu uut18unq1ryad1p

alddy talru altq'uulruqatp

(a1dd1t)

*n*Auz

(xeu)on;=
= 16e -

(e
o'1

f 1 aryruqat qndqno ua&uu4aq
Ag ptlu altq Dpuaq suw tp snwn>I

[f]

[

. rJ

'"zJ

I

IJ
U

-xeunuT=(xeu)on

:ryu[uaut qndlno ua?ua&aq ryt auany qalo

(cu
t,

'ua4taqatp

*]

T ='no

7a1ladap a??uryas 'Eleuz ua?uap ua4sutpuaEp altqU)Dltfiqal g/u uap 7/7u rupu
sulu tp uaawasnd uap a4wu 'g q u uary48u4 talru ln+un 'a1ddu ua?uaSal upud afr,u1ur1ndas tpmaq
Sutpd 3uafr nysudul uap lasanq artuwnwn upad o71y ua?ua&aq uuuntnuad am4aq wqtual luls lO

o
o

:uetre1u3 (*
(oz-E)

l_1,

/u - z / ru *

e

/

ruz]'

@t

/

'

t : otl

(

:tpefuau eduue8ue8al ueunrnuad uer{nJnlasaT eSSurqas 'l /l-b Eueur rC

It + z'2"'

6.t-E)

+ (z -u)z + (r - u) + u7]' (o/b)

: hv

r-"AV
[(r - u) + ufl' (t /b)=

' --:,

(u)'(c/b) = "nv

_.-a

:Jesaqas ue1e43ur1 Surseu-Surseru eped ue8ue8al ueunJnuad

rt

HYXYIS

lget'l[

NV0NVC]1

Ulfl4ns

o ilr 8v8

ry-//E

l/-

-

I$l[d]u

$nuu

iluffi0Bt ruHlsutHlll xlll{t ilutililuu
ISIIIdtrS SIUU

ilYIIHUtrEd

lHmt flfufisl siltilu tullHIsud
sltkftu tufrr0Et

ilIIIU[d

nIN[

duflwull

uu

ilu[ H mwul muyffid

UUUSSI UIIUUEN TUTUO $UII$TdUT

IUIilTEI
tu

ilUXIIffiI

IUilISI$ $IIHIII

TUUT

UOITffi

MUTUilUU lIUUffi ISTMU UOIUUf,IU U$UTU

Islfiilt Hilt ltuttuUil U${t$

UUSm

ilUUIilU[

g

'g

g
g
g
g
g
g

I
I
-

sslndwl
ID9NII NV9NV93I u38WnS

gwg

v

TEOI(

TEG/A}IGAIiI TINGGI

angguan tegangan lebih pada sistem transmisi daya dan diskibusi daya umumnya
disebabkan oleh dua macam tegangan transient yang berasai dari luar atau dari
dalam sistem itu sendiri. Tegangan lebih yang berasal dari luar menvebabkan
amplitudo gelombang tegangan melebihi puncak tegangan bolak-balik vang normal. jenis
gangguan dari luar ini biasanya disebabkan oleh sambaran petir vang mengenai kawat atau
amengenai bangunan disekitar kawat tersebut. Amplitudonva bisa mencapai 1000 KV, dan
arus yang mengalir kadang-kadang melebihi 100 K.Apm. Setiap sambaran petir selalu diikuti
dengan merambatnya gelombang tegangan r-ang berjalan. Dimana amplitudonya dibatasi
oleh ketahanan isolasi dari sistem transmisi tersebut.
Bila tegangan ini melebihi tegangan ketahanan sistem maka akan terjadi suatu kegagalan

dari salah satu isolasinya, dan nilai tegangan selanjutnya akan sama dengan ketahanan
tersebut. Semua kerugian yang disebabkan oleh gelombang ini dan pengaruh dari alat seperti
surge arrester dan lain-lain, dapat menyebabkan perubahan bentuk gelombang. Tegangan
tebih yang berasal dari dalam sistem itu sendiri, terjadi karena berasal dari fenomena
pemutusan hubungan (szuitching phenomena).
Amplitudo gelombang ini selalu ada hubungannya dengan besarnya tegangan operasi
dari sistem, dan bentuknya dipengaruhi oleh adanya impedansi dari sistem itu sendiri, dan
juga dipengaruhi oleh keadaan pada waktu terjadinya pemutusan. Waktu kebangkitannya
agak lambat bila dibandingkan dengan impulse petir, tetapi bentuknva menyebabkan
terjadinya sesuatu vang membahavakan bagi isolasi sistem ini. Kadang-kadang dapat
merusak alat elektronik karena niiai puncak tegangannva dapat mencapai beberapa Kilo
Volt. Walaupun bentuk gelombang penvebab terjadinr-a tegangan lebih agak berbeda, tetapi
untuk tujuan pengujian kedua bentuk gelombang ini c-lapat juga disimulasikan. Bentuk
gelombang impulse vang disebabkan oleh petir clapat din'akilkan dengan persamaan
gelombang exponensial ganda;
V = Vo [e-at- g-tt Volt (Kvolt)

(4-1)

danb adalah suatu niiai yang tetap dengan unit micro-detik (mS). Persamaan
ini menunjukkan bahwa gelombang ini merupakan agelombang vang kenaikannya cepat
dan penurunannya melandai. Dalam standar internasional (IEC) gelombang dibagi menjadi
bagian yang menaik atau bagian depan dan gelombang ekor yang waktunya ditentukan
sampai tegangan bernilai 50% dari tegangan puncak gelombang. Dalam standar tersebut
gelombang depan ditentukan harus mencapai waktu T , = 1,,2 p S + 30 %, sedangkan waktu
pada gelombang ekor ditentukan Tt = 50pS f 20% . Untuk negara maju seperti Amerika,
Dimana

a

dipakai, Tr/Tr=1,5140pS sedangkanlnggrismemakaiTr/Tt=1./50pS. Caramenentukan
besarnya waktu tersebut dapat dilihat dari gambar di bawah ini :

r
6'0

0't

' %09T

"I

uelSuepas '%OZ + Sd 0gZ =

+t

S,i OOSZ =

:e.4.uresaq rur

uesnlmuad efrns 3g1 Jepue+s ]nJnual i 'edulerund e8.req r;ep yogg redecuaru ue8ue8al tepu
rcdures uelruualrp n+)em'ro1a Suequola8 uelSuepag'Sueqruola8 >leotmd>yl4tre8uap rcdures
lreuatu Sueqtuola8 uep rc1ntu ueTn+ua1rp (7sa.n oq aru4) uedap Suequrola8 n11e.r,r uenluauad
(uesnlnuad e[rns) uerrle uesnlnurad IrEp IESeraq Sued aslndur Sueqruola8 epe4

r-------q-------

O,L

0't

6'0

6'0

z't

JDqu?D

DNOIOdUTI 9NV8}|OIID
'g'0 nele

oTogg

ue8ue8al I11p redrues

,0

IrEp

lI uep l lerund 144 rcdures

,0

lrep rn{nrp

II

cq Lq t'0
0

s'0

t:':'",

.
.:,-i'i

,"r;r&mrr

----60

]$t|dttlll

lceN[vcvN]Iulffit|s

q

"
ouuffii;WffiS

0'r

l', Jpquleo

:ueOuereley

IC

o Ar 8Y8

I

Til

TE'AIIGAII TI'GGI

Bilamana bentuk gelombang ini dirasa tidak mencukupi, maka dapat dipilih gelombang
surja dengan 100/2500 S, atau 500/2500 erS.

{.1 Rencrenx Drcan Sunscn Tncaxcax Tlxccl
lxrutsr
Gelombang eksponensial ganda seperti terlihat pada bentuk gelombang impulse yang dipakai

pada pengujian, dapat dihasilkan di Laboratorium dengan menggunakan kombinasi
rangkaian seri R-L-C pada keadaan peredaman yang lebih atau kombinasi rangkaian R-C
seperti dibawah ini.

Gambar

r

---f

I

Vq

n

C

1

!

v"rti

R-L.C

R-CTYPE(A)

R1

SR1
G

Vo .rC

R1'

-----,n,/r

;1

R-CTYPE(B)

GABUNGAN (A) & (B)

Prinsip kerja rangkaian ini adalah seperti berikut: kapasitor C1 diberi muatan dari
sumber tegangan searah, setelah muatannya penuh kemudian muatannya ke rangkaian
sebelah kanan yang disebut rangkaian pembentuk gelombang yang terdiri dari elemen-elemen
L-R, R1, R, dan C, setelah sambungan (percikan) pada S terjadi. Tegangan buang muatan ini

[V" (t)] bentuknya adalah gelombang eksponensial ganda. Tahanan R, berfungsi meredam
gelombang dari rangkaian yang mengendalikan waktu T, (waktu bagian depan dari
gelombang). Tahanan R, mengendalikan ekor dari gelombang C, yaitu kapasitansi dari semua

peralatan yang disambung paralel dengan benda yang diuji, sila kapasitansi dari benda
yang diuji, pembagi tegangan, sela bola, kawat sambungan dan lain-lain, menggunakan
bentuk rangkaian R-C baik bentuk (A) atau (B) atau rangkain bentuk (C).

4.2 Areusl G=xrnanon lnrulsE

DENG/AI.I

Ralrcrruex R-C

Dari rangkaian seri R-C ini, yangbanyak dipakai adalah rangkaian (A) dan (B). Keuntungan
dari rangkaian ini adalah, bahwa bila kita ingin mengubah waktu yang diperlukan oleh
gelombang penguji, bagian depan atau bagian belakang yang terpisatr, dapat dilakukan
secara berasingan, dengan mengubah-ubah nilai tahanan R1 dan R2 secara terpisah.

(z-v)

@-v)

Is.z3zy

+ 1-l

[---t, -]=(s)'z
I s'rl 'l ,
L;r5tr,rl=(s)'z

s'zc/t + zu
=(s)rz
(s'zc/r)(zu)s'r) / I+ ra= $)r7
:EIIETII

(s)27+$)t7

(s-r)

---6q-

:(s)on qeppe

UEI
qal
ueE

G
IC

s/A = (s)o^
lndlno ue8ue8al

uE
Epr

Pil

,r1

IJE
UI

szctt

ZU

tc

s/n

IuI
ua
ue

(s)zt

(s)on

(s)r-r

r.u

IDqulED

s

IJ€

:rpefuaru uerelSuer'leuorserado rsuepadrur ueleunSSuaur ue8uaq

(e)=a,t.rc-u
(l)on

t

,n

t'

*ffi-

ffi-

ryrffi
s't

rPqueD

+

:rur qemeqrp uerelSuer 1eqr1

['''r1r]'u.l "'
"'L 'u l=,., r,

(r-r)

1.,,,

lpnf(s)'r nerp rr qel,pe '3 qe.tralaur
(

Sued snre u€p

tJ

pervtalatu 8ue,,( snre

qeprr

f,

tiXlll'r";

IS

I

?trl z1=(s)on

c-F)

L

:rpefuaw (s) rs8uny ue8uap uolsrm]rp elrq ne+V

- ?lP'(l)'lj ':/t=(l)on

-rr
L,
--y

:qelepe (23) uelrdateped ledepral Sued lnd 1no rrn8.rn8"'t eleu'(y) >Inluaq
Ell{ EIIS'23 rpefuau eSSurqas uIEI lEIe nE]E Epuaq rrep rsuelrsede>1

;r:e1Suer teLlrlaru

-:S ':: iunqe8rp snreq edurepu 'ylrsedeT

uele 8ue.{

lelrsJaq edueserq rfnrp

l$f|d}{l lc9il[vcvN]IUlffitls

I,E

o

1e1y

Ar 8v8

I

IMf

TBGAI{GAN TTNGGI

Bila dimasukkan ke dalam persamaan Vn, maka:

IRr-l

vI
l-+R,C".s
vo(s)=rlffii

L arr

i

- 1*R,c
,r.]
(4-8)

(4-e)

(4-10)

Bilamana:

1

[r
a=l-+-+LRrC, R.,C,
b==

-1:

R1R2C1C2

1-l
I

RrC,

_.1

dank=RrC

z

$-11)

Maka,

vl 1 ls
vo(s)=;l=;;lr
Dari

s2

+ as + b penyelesaiannya:

Jadi persamaannya menjadi:

vo=vl__:_l[r_ 1'l
t s, -s, / s-s,

I

I

ii

s-s,

)

(4-12)

-tf

)

[+"4-','o/'-ll

[

,r.on-"

-

,r,r7,-ilA -

=

>>

(.1.$/f + (tf1DU/f

f

I

-

*r,a

l's /t'l/ ty = (1)on

=zs - 's uep

zs

<<

ueP

ts

tU
''J <<tJ rnP tu aa Euale)

e>Ieru

j?E-rl
tl'uz

zeluz

') I

o)

..tJ

rnp 'u

l#"n
[

Q

(t)oA

[$* )T=o''n

[,2,a

ts
:

('r'tu)/r - *

(er-r)

*

,,'u

zs

zrluz

I - ',

('r't$/r:PTelu

ro1.{e1 rsuedxa rs8un;

(sr-r)

=

rs uEP

edueserq PUaJE)

i!5-z)luZ=r'

,r'r'o'ol-,[

| ',t'.u,

.1

'1'r'oa r

zl'uz
,,
I -

zrrr_zu'u.r[+]...

(

o_

&r-v)

t]'u/l

:tpefuaur ualeueqJapeqp tedep (s) rrep ueeruesrad

nlr €uerol

r{"Io') .. tJ ,rnp 'U ..

tU

1a1>1erd

uEI€p IC

["'s_'ssl['s-'sl I
, - ,lL , .l n=.n

(er-r)

rzsg-rrsgi

rs8unl rPefuaur qeqntP

: (1)

l$fldffi lccN[ vevNil u]fltt{flS

6t

r

Ar gYE

L-

-

lrE
Secara

rESlIfrAta tltcd
Grajik

:

Ccnbzt 1.7

4.3. Grxcnanon lnru$E DENoAlt Susurax BrnntGKAT

3ffi,,r

Rangkaian pengujian tegangan impulse yang sederhana hanya dapat membangkitkan
tegangan maksimum di bawah 300 kV. Untuk mendapatkan tegangan yang lebih tinggi,
maka dapat dipakai rangkaian yang bertingkat, atau "Kaskade". Pertama kali yang berhasil
membuat rangkaian ini adalah seorang pakar yang bemama Marx. Dengan susunan tegangan
impulse yang rendah dapat dihasilkan tegangan impulse yang tinggi. Pada pembahasan
sebelumnya, (lihat rangkaian bertingkat satu) pada permulannya kapasitor C, diberi muatan
dari sumber tegangan bolak-balik yang telah disearahkan, bila kapasitor telah dimuati nilai
tegangan maka akan didapat nilai tertentu misalkan Vc maka muatan dapat dilepaskan
kerangkaian pelepasan yang terdiri dari kapasitor Co sebagai pengganti dari kapasitansi
beban dan tahanan Ro atau tahanan peredarn, dan tahanan paralel Ro. Rangkaian ini
terpisah dengan kapasitor pengisi C". Oleh sebab itu adanya sela bola, (tergantung pada
jarak keclua bola) maka akan terjadi loncatan api, dan arus mengalir kerangkaian pelepasan
muatan dimana terdapat Co di dalamnya. Kemudian Co akan dimuati, bersamaan dengan ini
maka arus juga mengalir melalui Ro. Besarnya tegangan (amplitudo tegangan) yang melalui
Ro ditentukan oleh jarak dari sela bola tersebut.

Dlsm Rarcrrulx Mmx
Biasanya nilai tahanan R, (tahanan pemuat) dipilih, sehingga arus pemuatan mencapai
nilai I, = SmA sampai 10mA, dan kapasitor dari generator ini C, dipilih sehingga ia dapat
memuatinya selama10 detiksampai 1menit. Olehkarenaituhasil perkalianC.r.mempunyai
nilai tertentu (ketetapan waktu), t = C.r.Rr. Untuk susunan dengan n tingkatan, t = C.'.RS/
n. Sela udara s dipilih sehingga tegangan tembus dari udara antara kedua bola tidak lebih
besar dari tegangan pemuatan V. Cara kerja dari rangkaian Marx adalah seperti berikut (lihat
gambar).

'as1ndurl Jol€Jaua8 uEI€>I8uEJ
tre8uap Suequrola8 lquaqruad uerolSuer uopleduaru ue8uap lenqlp ueqeqruacl 'trolsenuraru
8ue.rn1 deSSuerp ruI uIalsIS edu.rrq1e n+I EueJe) 'aqndut Suequlola8 Inluaq qeqn8uaru
ue>lp rur 'lnqasJal uerolSue.r eped rsue+>Inpur ryef.ra1 ledep opru 8uefued rpefuaur uerel8ue.r

euaJe) 'resaq le8e Sued ueSuenJ ue>InlJauraur eSSurqas 'aslndrur role.raua8 t;ep qesrdral
e,tulepy Sueqruola8 >1n+uaqtuad uerelSueJ

/se+e

Ip xre14 uerolSueJ epecl

'

ueuegel uemalaru

Sued snre EpE )epq u€+€nur ue8uenqruad n11em, epe4 '(rylap orrnu ruelEp) Iparl le8ues
edtnelru uep r/tllt = rq qelep€ uele13uu u redunduaur et epq rut roleraua8 ry{pm eluelsuo)
'rur JolEJeuaB uerolSuer ue8uap qesrd.raq Sued rnle8uad uerc18ueJ Inlelau rnlerp ledep
s3 roltsedel Iu€raq
uetenlu ue8uenqruad n1>1e14 '(r reque8 1eq11) rras ereJas Sunquesrp
pU
rJep rJrpJal Sued Suequrola8 lnluaquad uerc>18uer a1 nfnualu elas I+e.ryalaru
1uI 'dU uep
ue8uap Suenqrp ledep uelenr.u 'n ue8ue8al rederuaru qelalas uelpnrua) '(q reqrueS 1eq11)
lalered Sunqtuesrp r{qo-r{eloas uerelSue.r eSSurqas 'elues-erups eJef,as Ilenrulp rolrsede;,1

IU-PU

I
I

A

J'.

?
a.> su
a

l$ndm lceN[ YcvNlI u]8y{t|s

o

.&.rory

dffiees
rprffi

---

VVV

8', rPqul"D

s3

tj

Ar 8Y8

t

{a
Cer

TEOI(

rEGAraCAlt

tracct

A

i

+

a

1.9

o

o

A

di mana:

R; = Tahananpembentukgelombangekor(Rr).
Rl = Tahanan pelepasan muatan.
R"" = Tahananpembentuk gelombangdepan (Rr/n).

R." = Tahan luar untuk

Cs =

penambahtahanan pembentuk gelombang depan.

Kapasitorpemuat

1./C"=Zr/a,

(4-1S)

Pada reka bentuk seperti ini, untuk mendapatkan breakdwon yang tepat maka sela bola
S, letakkan dibawah sela bola S, dan seterusnya sehingga merupakan susunan bola yang
diatur keatas. Ini dimaksudkan bila terjadi percikan pada sela bola Sr, maka bunga api akan

memancarkan sinar ultra ungu dan sinar ini akan mempengaruhi medan listrik dari sela
udara bola S, sehingga dalam waktu yang singkat pasa sela S, terjadi percikan api.
Demikianlah seterusnya percikanini akanmempengaruhi selabolayanglain sehingga dalam
waktu yang singkat terjadi percikan pada bola yangada. Pada gambar rangkaian Marx yang
belum diubah, tahanan R, dan R, diletakkan diantara generator dan beban (T.O). Karena
dapat mempengaruhi bentuk gelombang bagian depan, maka harganya cukup besar sehingga
bentuk tahanan ini agak panjang. Hal ini dapat memerlukan ruangan yang besar dimana
dapat menambah nilai induktansi rangkaian pengujian. Hal ini dapat diperbaiki dengan
cara menyebarkan tahanan pada rangkaian generator impulse seperti terlihat diatas
(rangkaian yang sudah diperbaiki). Dengan menyebarkan R, masih diperlukan tahanan R""

vang nilainya kecil untuk dapat menghasilkan bentuk gelombang yang baik. Tetapi
penyebaran R, akan mengubah kontruksi dari sela bola.
Nilai tahanan

Ri

berubah ; .Rr = R"" *

IO,

= Tahanan pembentuk gelombang depan yang dibesarkan.

Rse = Tahanan pembentuk gelombang tambahan di luar generator.

(4-1e)

::eslqas qelsrupq'J relru €)eru as1ndr'ur Suequola8 rola eped tseposo edutpef.ra1 rreptm;3uaru
IntLm e>Ietu 'resaq Sued rolerurolsue.4 eped edupq rpadas ?Flnpur le8ues ueqaq EIIg

'(gd) roleraua8

rrep aslndrut roltsedel IrEp Isue+Isedrrl =

'(g)

uelenruadue8ue8atue8ue8alqepunf

'apo{';

ue1ep ua.{nJnlasal t8raua

(>) u-or,

@z-v)

a

r*

=

=

"J
"14
1,4

*

: resaqas qEIEpE roleraua8 qalo uolnlradrp Sued r8raua nu Euare>l'qf, p/s g Erelue
oJ g
qeppe')
1eI, edueserg '
='3 rumururul rsuelursedol rclunduaur qelsnJeq lemuad
Sued'3 uelnpadlp {leq Sued ue.rn>1n8uad pseq ueltedepuaur >ln}un

rolrsede;

'.resaq

'q3 ueqaq rJep rsuellspdel ueleueup uep ue>Inleslp eduurel uep rnln8uad 1aqe1
'ue8tre8al r8equad 'pafqo - qsal uladas uelln8uad uerolSueJ nlens tuelep rp uelSunqnqp Sued
ppuaq uep seltsedeT Iellu enuas'Ad OOOS redtues selrsedel rc1u rcdundtuatu VA) 000I
rJep qrqal edep.raq redtues rsnqrJlsrp JoleurJoJSuEJ+ IJEp seltsedol 'rloluoJ re8eqag 'IJIpuas
-rJrpuas rsuelrsede>1 redundurau lEIe ne+e epuaq derlag '1[nrp Sued ueqaq trep seltsedol
qalo u€Tnlualp 1ul r[n8uad roleraua8 rrep (selrsede$ edep uetun+ueJued'1a1>1erd rue1eq

uo.lvurNrD (v
(ez-v)

(xruvrd vuu)Is)
vG) Nv)IllLIrlINIJ{ Vrlv' 'j't
',u. (. = Z,X'u= zUuep
u

t,u$+

Qz-t)

"'u = ru

/t!='r/L

z-v)
:

rpeluau uaLuara-ualuara IEIIu eletu ue1o13ru

ur*ri,reppe u elIB

oI't

tU

JequlED

'qeqnraq Sued uaruala-uaurala repu ue8uap rdela1 1e13ull nles uerelSuer
rpe[uaru ueTeueqJapasrp ledep rut 1e13ur1raq uerelSuer E)eur ESIIeue uenpadal In]un

:r3=',u"='u

(oz-r)
:1n>1uaq

qradas ]q>laJa repu rcdunduraur ue+Enur Suenqtuad

l$ndtt'll leCN[ VSVNII U]IWflS

E}

i*r"qnt uelSuepeg

e AI 8vE

tmf

aa

rBcAracAN TtNccl

,L

--2
6.Ir

(4-25)

C, = nilai minimum impulse kapasitor
T2 = waktu yang diperlukan untuk mencapai 50 % tegangan
L = induktansi dari alat yang diuji (fesf - object)

4.5. Prxcanun Trurmrar R,
Geror-rgAl.rc

DArrt

hrrrusr

gelombang.

Trruraom Brurur

[{}&,,,'{:'':
Untuk menentukan pengaruh dari tahanan seri R, dan tahanan paralel R, dari rangkaian
pembentuk gelombang, dapat ditentukan secara praktis dan cukup teliti. Lihat rangkaian di
bawah ini:

Gambar

4.ll

S

R1

Mari kita lihat rangkaian pengganti dari generator impulse sesuai dengan gambar di atas.
C.

pengganti kapasitor ),arg ada di generator. ( fF)

C

pengganti kapasitor dari beban dan pembagi tegangan dll. ( pF)

R1

tahanan gelombang depary adalah sama dengan jumlah tahanan seri dari generator dan tambahan tahanan Rse (bila ada).

R,

tahanan gelombangekor, jumlah tambahanparalelyangada pada setiap tingkatan.

S

sela udara dari elektro bola.

T1

waktu yang diperlukan oleh gelombang bagian depan dari impulse (pS).

T,

waktu yang diperlukan pada bagian gelombang sampai nilai tegangan

D

mencapai 50% dari puncak gelombang impulse (US).
n(%) = Efisiensi dari generator, yaitu output dari tegangan puncak dibandingkan
dengan hasil perkalian dari tegangan pemuatan untuk setiap tingkatan.

Misalkan bentuk gelombang yang akan dihasilkan adalah gelombang yang sesuai
dengan gelombang standar I.E.C yaitu T1, / TL = 7,2/ 50 p S. Untuk menghitung gelombang
bagian depan, maka pendekatan rangkaian dapat diubah seperti berikut:

)/

nJnuaur 'z L'z:1 = tJ ,np ,tr. .'{ = z1 euerurp ,I/r ;-:iellu rrpd aslnd
:rpqepJal Sued uerelSuer eped qradas eurEs rur uelelapuad ue8unlrqrad eped
'J elg 'oJ" uep zg"y rnsun 1ed
eletu ty uep q) 0l = 'J r
un lEoEpral IuIs IC
J'"J

iue.i

re1ru

qJ+'J

-5:rlolapuaru

(tz-t)

(ql

+

'l)(zu

rsuarsaJa

+ ru)=

zl

IEIIN

>1nlun

.tl.r)

uep

=

zU+ rU

.U

=*

z; uel8uepas
t1
!.!,1 =

?+. J
J

tI *,

''

,,
ruzu =

: lnlrraq qradas
qPlepe 1 repu eles edueq 'eduurnlaqas rgadas erues )al)EJd ruelep eduueresaladuad eleu
'(y adrl uere4Suer) rur qEMEqrp 4radas .roleraua8 uerelSuer e]|ig.gL rr)d , 69 edueserq
rola Suequrola8 1n1un uep lf,.Zd g,0 = I uep If,IU = .l

'JtU I.rnp p[u %02+

0g resaqas

q3

'A 9'0 n redecuatu >lnlun eleru
=
91
z1
='3 euetuepg '(qf, +'J )'td 1,0 = rc8eqas ,ue>Isr1n+rp ledep,z t..T = ,J pel .Cl * 'J ).,U -. ,
qelepe n+>lem Eluelsuo) 'lauotsuauodsra {n+uaqraq edury+el8 Sued
rnplau Suenqrp uelenur
Lrerpnual uEp A redetuatu ue3ue3a1 redtues rlEnurp elnru-Elnlu oJ rnp'3 rollsedey

zl',

rsquED

.g9,0>
:lnIrJaq
rpefuatu uerelSue.r +Enq zJ n11ear Sunqrq8uatu
In+un
p1
tlty , gg'g ereluerp tJ ' 4radas
.J S.aOiZ *
Sueqruola8
'U rrep relru %00 + S ,1 Z,L =
1n1un uep
qf,gl ")
q3<q
ueruep8uad lnrnuaur eletu
nllg .oJ . tU ^, ol .oJ. '3 eleru
'J EuaJe) .o+.t) = ,I
=
11

qeppe uedap uer8eq SuequolaB Tnlun uelnpadrp Sued nl1ezvr. nlr euare>l LIaIO .qf, ue8uap
Sunqruesrp Sued'3 uEp ')I eped Sunlue8ral ry1ea,r uede1a1a1 e^^qeq ]eqrlra] rurs rJecl

qJ+'J

ge-r)

Hl
- t

aJ'tJ

:resaqas I nl)em uedelapl ledeprp eSSurqas ,lusuauods4a
{quaqraq qelep eq3 uep 'J pJelue uelenur ueJelnlJad 'n}uaual Llepns roleraua8 eped
upllraqlp 3ue,,( t8raua rrep e8req rlJeraq IuI 'ql uep'J relru u€>lnlJadrp 'r33uq Sued rsuarsrla
r-reltedepuau {n}un 'f) * 'J ) /"J = l./L = LI Ipel 'E Ir€p qepuar qrqal edurepu Sued ,n
q3

:pderuaru e88urq unrnl ue8ue8al Sueqruras qelapg ''5 ueueqel rnplaru ue8uap
rolrsedel
:'o sedalrp uelenur uelpnura) '(lto^) S redeouaru ue8ue8al redues qenurp'3 rolrsede;

il't

S

reql.lED

o Al 8VE

lsrndHr r99}{tl VCVNil Ul8y'lrls

TD

T

lil

TBEA}IGAI TtilGGl

llacl a.l

TtlTz

1,2/5 ps

1,2/50 ps

121200 ps

kr

1,49

2,96

3,15

kz

1,44

0.73

0,7

Trcrurcmr Ournrr lrleffsilllrt
Tegangan pemuatan rnaksimum dari generator impulse adalah 2.nVmak untuk generator
dengan rangkaian penggandaar-r. Tetapi berhubung banyak kerugian pada rangkaian, maka
nilai tegangan maksimum yang dikeluarkan (output) untuk bentuk gelombang 1.,2/50m5
adalah :
Vo = 2.nVnur.(0,95 - Ci./(Cb+ C.))

4.(6, Pur'rsANGKmArl

(4-2e)

lnrusr (Suayg Hunuxc

@:'
Dengan bertan'rbah tingginya tegangan yang dipakai pada sisten-r transmisi daya, maka surja
hubung atau peristiwa yang diakibatkan oleh surja hubung lebih mempunyai peranan yang

penting dari pada akibat yang disebabkan oleh impulse petir. Karena itu, ini mempunyai
pengaruh pada reka bentuk dari alat-alat listrik. Semua kawat transrnisi daya yang
mempunyai tegangan lebih tinggi dari 200 KV sangat memperhitungkan pengaruh surja
hubung dalam setiap reka bentukr-rya. Surja hubung adalah suatu transient tegangan yang
terjadi pada waktu yang singkat. Di mana ia berasal dari pemutusan atau penyambungan
dari suatu saklar tegangan tinggi atau pemutusan rangkaian, atau mungkin disebabkan
gangguan pada rangkaian yang bertegangan tinggi. Tegangan transient ini nlungkin
berbentuk gelombang bolak balik atau oscilasi yang diredam dengan frekuensi antaraHz
sampai K.Hz kadang-kadang gelombang ini dinamakan gelombang impulse yang
diperlambat. Surja hubung ini mempunyai energi yang lebih besar dari impulse petir. Waktu
r.,ang dianggap standar untuk gelombang surja hubung ini dinyatakan dengan:
T". = 250 vS

T,

= 2500

t20%

ps!60%

(4-30)

Dari gambar dibawah ini terlihat suatu rangkaian impulse generator diubah menjadi
generator surja hubung. Rangkaian ini sama dengan generator impulse petir dari R, dan R".
Hanva saja untuk menghasilkan gelombang yang mempunyai waktu besar harus digantikan
dengan tahanan yang bernilai besar. Nilai dapat mencapai 1 K. Ohm sedangkan tahanan,R,
dapat mencapai 5 K.Ohm sampai 20 K.Ohm. Sedangkan efisiensinya turun menjadi kira-kira
50 oo atau lebih rendah dari itu. Bentuk gelombang yang keluar dari rangkaian apabila beban
aclalah Cx dapat berbentuk seperti di bawah ini:

i

{-+l

rE-r)

(zt-v)
:(q) uerelSuer >Inlun
zt

ztlt
zt/rt.uLfr=,1

U/ut'Il - "I

uep'l rrep e8req uolSuepag

eiuleslyq 'pue88uad uerelSuer >Inluaq eped Sunlue8ral

(rs-t)

'"1

-

'Suequola8 lecund eped redrues uopyradrp Sued nllerur

q1

=

'% 0g Iel1u rederuaur Suequola8 redtues uelnpadrp Sued nUezvr

'i

,('"I ? uJ e8req) +n{Iraq pradas qelepe uJ ,rnp
Frp
e8req uelnluauaru Tnlun qllerd eJeJaS'uerc>18uer urelep Ip epe Suel ralauered repu rrep
redtues zH') eJ€+u€ Isuan>la{ redundtuaru uepaJlp Sued rsepcsg
Sunlues.ral

zH') 0l

,l't

.lPqul"D

15

.qreqradrp ledep lsuatslla uep r8uern4p ledep
IEIIu E>lEuI l uopunSSuau ueBuaq
'tueparrp le8ues Sued Sueqruola8 rslnpo.rdrp ledep rur qe.eqp qradas uerelSuer epe4

9'0

0'L

t,

]flndrlt lcct{ll

Y9VNII

u]flltllfls

o Ar

avs

48

4.7

IE(}ll(

TEGAIIG/AiI

TTNGIEI

PrnsAlrGKmAN Anus h.rrursr

',-0m,"::':r
Bilamana terjadi sambaran petir pada transmisi atau jala-jala listrik maka terjadilah suatu
tegangan yang tinggi berupa irnpulse pada jaringan tersebut. Bersamaan dengan itu arus
impulse mengalir. Alat pengaman seperti Surge - Diverter, atau Lighhring - Arrester harus
dapat menyalurkan arus impulse ini ke tanah dengan mudah, tanpa merusak alat-alat yang
dipasang. Karena itu pembangkitan arus impulse yang nilai puncaknva tinggi (1 100k.A)
diperlukan untuk pengujian dan penelitian dasar dari elemen-elemen ini, terutama elemen
tahanan yang sifatnya tidak linear. Alat ini juga berguna untuk menghasilkan reka listrik
dan dapat juga dipakai untuk penyelidikan elektrik plasma di dalam peristiwa pembuangan
muatan listrik yang tinggi. Arus yang diperlukan untuk pengujian arus impulse pada surge

diverter dab lightning arrester harus mempunyai bentuk gelombang standar T1, / T2 = 4/
10mS, sedangkan toleransi yang diperlukan adalah t 109;. Di samping gelombang arus yang
berbentuk eksponen ganda maka gelombang persegi yang mempunvai n'aktu yang panjang
juga dipakai untuk menguji alat-alat listrik. Waktu yang diperlukan untuk gelombang persegi
biasanya antara 0,5 m.detik sampai 5,0 m.detik clengan r,vaktu gelombang naik dan gelombang
turun lebih rendah dari + 10',a. Untuk pengujian diperlukan Td =2000 mS. Gelombang ini

dapat terjadi pada pelepasan muatan kan'at transmisi vang panjang. Gelombang ini dapat
dipakai untuk menguli alat lightning - arrester dan surge diverter.

4.8

Rlxar<arax
lnpursr

Urrur MrucrnsxAx QsloillANc

Anus

Besar arus impulse dapat diperoleh dengan beberapa cara:

1,.
2.
3.

Dengan menyimpan energi di dalam suatu kondensor, kemudian suatu waktu energi
dilepaskan ke luar seketika.
Dengan menyimpan energi listrik di dalam suatu induktor dan kemudian dilepas keluar.
Dengan menyimpan energi secara mekanis biasanya gaya sentrifugal.

Dalam hal ini hanya dibahas cara pertama saja yaitu cara penyimpanan energi dengan
menggunakan kondensor. Dalam cara ini, gelombang impulse arus diperoleh dari sekelompok

kondensor yang disambung paralel dan diberi muatan sampai nilai tegangan tertentu.
Kemudian muatan itu dilepaskan pada satu rangkaian R-L. Cara melepaskan muatan ini
dengan menyulutkan (trigger) sela bola, sehingga arus akan mengalir ke rangkaian tersebut.
Bila arus yang mengalir adalah i,,, maka:

v = Ri- .

L

+

i/c . ii,.
0

.

at

(4-36)

R = tahanan dinamik dari benda yang diuji dan tahanan shunt dari rangkaian (bila ada).

L = Induktansi induktor dan rangkaian (induktor berintikan udara).
Persamaan di atas dapat ditransformasikan dengan Laplace menjadi:
Y

/ s =R. I(s) + (I). (s).L I{
C.s

$-3n

'rol>lnpur-Jounpur ueSuap Sunquesrp
Josuapuol >lodluola{ e{etu '8up[ued 3ue.i r33ui1 ue8ue8al uere]ueLl eped leqruerau
Suei Sueqtuola8 ue8uap rensas 8ue.i r8asrad Suequola8 snre uelrrl8uequraur
rnluil
.u[ + e- = ue)islln]lp ledep 75, 19 e.,iu.reuaqas rpef

,fizla)-)-tlr - M uep -IZ /tI = e eueur rCI
1^,r

uls' p_s'-IM/ L=

*t

e>leru lpe[,ra+ Iul EIIS

'?-Ol'z/>t
puer'u elrq (paduep rapun) rueparrp ueTe uollrseqrp Sued

It

$v-v)

/t

- z0z

/

>t)

:ZS

IEIIu

Buequola3

t + >'rc / d - = zs' Ts
uep lg ledeprp eSSurqag

(r

Ga-v)
(ee-r)

)L / L - s''I /U *,S

sJ/l+ts+U

17,

lJ-l/l * ..r, *
t--;A:-----r ,r

J

= (s)

/t

=tttt nele s')/l+'IS+U(s)l=s/S
:e>Ieru'llo1'g redtues rlpnurrp rolrsedel epg

6t

lslndml99}l[vevNIIu]flIllt|s

o Ar 8v8

Hrilw lilllillufl
r$ildrlilx$ntltutilu3illrurililuu

$ililt ml ilvilvflr iluutxHsd uuul
ISI[dlIr ltUXlrUlII ilUlfflnilId

ilUTUHilUU

$CII0dull

iltul $Ifld]{l

luu[ uulllru$

ilutilutil ilutfmt{Id t{utuHt{uu
urrud

8ullun0d HuurilId

txilll tut[u ilum
ilUTNffi XUIUITUU

ilulflllllld ilulilutuu

mu[-tn0[
HiilII TYJIIUsil ilUPNilgd

,H
ffi,

ffi
ffi
'ffi

llluu0ul W;

tultu $ilHlut ilun s{ur uEd iluiluul

r$ndfl

Hur{ll ilu$lufl I llHlllll
Irutfffir{td ltutuHiluu

Ht[w lvHillluil
iluuE$

u00uHtr

I{UTMIEd IUIUHTUU
lruuvr$

TUUilUHIMUNMXIUd

I
E

ilUIUHilUU

ffi

HXr{lilu$ru$rilurfmf,rdilutilBruu

ffi

uilttlfl0rrHdu[ud
iluu0mlHd ilutil5iluu ilu3tuflffiIuld
ru31t0d

ilutlruut Nuilmilrd

H5illr ilUltUUil mm tHU/ilUUil[IrfId

[0lsudut rstu[ ilu5ltuHl

t3u[tuJd

ilulrulul r$tu8 tu5ltuut t$u$ud

tffi

ffi
ffi
ffi

HIIflI

IIUUIIUUTT

TUUIIIISEd

UIIUUUS IUBUES

ilUI]IUIil IiUUIId ilUIilUTIId

ultuutil$ l[ uuu[[ l0uutgd
UUUM lll ilUIISUId TJIUI

Mil ilUIUflEI

nmuolluHBt$$r0lilurg[

g
ffi
ffi

#lUlUilUttUUtNunmilrd

IIU&HII

ilUO

WW'$ ilUIilUIEI

TTUITffi

NU[rmHd ilutmsnsmilil
iluilxuld

iffi

IUCmd

n$iluuilflulflrl

tuiltuul iluurilfl!f,rd

ffi
ffi
ffi

-

ID9NII NVDNYDTI NVUN)NDNId

Lsww

J2

TEI(NIK TEGAIIIGAN nNGq

engukuran tegangan tinggi arus searah, arus bolak balik, dan impulse yang dipakai
di dalam laboratorium tegangan tinggi berbeda dengan yang dipakai di industri

atau pembangkitan tenaga listrik. Di dalam industri maupun laboratorium,
pengukuran arus, tegangan dan lainnva adalah sangat penting, karena itu diperlukan alat
pengukur yang tepat dan kadang-kadang presisi. N{anusia vang menangani alat-alat ini
harus dilindungi dari kejutan aliran listrik atau dari induksi vang berasal dari stray-coupling.Olehkarena itu cara meletakkan alat pengukur juga harus diperhatikan. Alat pengukur
sistem tegangan tinggi harus selalu dikalibrasi. Gangguan elektromagnet sangat besar
akibatnya terutama pada pengukuran tegangan impulse clan arus impulse, sehingga
pengaruhnya harus dihindari atau dikurangi pengaruhnva. Oleh karena itu, meskipun
duru. p"ngrkurannya sama tetapi untuk pengukuran tegangan tinggi dan arus tinggi di
dalamlaboratorium mempunyai prinsip yangberbeda dengan alat pengukur sistemtegangan
rendah. Di bawah ini ditunjukkan macam-macam alat pengukur yang biasa dipakai untuk
pengukuran di dalam laboratorium tegangan tinggi'

Tabel 5.1

Jenis Tegangan

Cara atau Teknik Pengukuran

Tegangan Searah

Mikro ampere meterdengan tahanan seri, pembagi
tegangan, meter pembangkit tegangan, bola dan
percikan dalam udara.

Tegangan bolak-balik

Meter arus dengan impedansi seri. Pembagi
tegangan berisi kapasitor dan tahanan.
Transformator tegangan (Elektrostatic Voltmeter,
sela bola (dua bola).

Tegangan bolak-balik frekuensi
tinggi, tegangan impulse dan
tegangan yang berubah

Pembagi tegangan dengan kapasitor/tahanan,
osciloskop, volt-meter puncak sela dua bola.

Dari daftar di atas ternyata sela dua bola adalah alat yang dapat dipakai sebagai alat
pengukur tegangan untuk segala jenis tegangan. Dan sebagai alat penurunan tegangan
dipakai pembagi tegangan dengan bermacam-macam elemen di dalamnya.

5.I.

PrncuruRAlrt ls6anraAN Purcnr J*ftxacuNAl(Alit Srua
Ppa66AN (Spnnr Gnp)
Sela dua buah bola, bila diberi tegangan akan menghasilkan medan listrik yang merata pada

ruang antara kedua bola tersebut. Ia selalu mempunyai tegangan percikan yang nilainya
sama, sesuai dengan yang telah ditetapkan, pada keadaan udara yang tetap. Oleh karena itu
sela bola ini dapat dipakai untuk mengukur tegangan puncak dari suatu tegangan sesuai
dengan jarak sela udara yang diketahui. Tegangan percikan sebesar 30 KV (harga puncak)
untuk setiap cm jarak sela udara terjadi bila suhu udaranya 20'C dan tekanan barometer

'EIoq elas ra^o
-rnds ue8ue8al qe^leq rp yoTrcdetuatu edureyru eS8urgas (iq1prr nuap lqrpas uap{reurp
e iirwerq) cieqepaq EJeJes qeqnlp snreq aqndrul .roleraua8 rJep uelenurad ue8ue8al nele
?po4lala rrep (s) EIoq elas >1ere['e1oq epo4{ala rrep uelepueq ue8ue8al olggeped ue4rcrad
ue8ue8al uolledepuaru In+un '(a&aq1o71 puoqstlqr,ll) uelepueq ue8ue3al uerfn8uad rueIEC

rsrndnl ]wlrlwlrrl NvlrfrrtrrDNrd },'9
'%€ Ppaqraq edueq Sued uernln8uad
e8rl 1n1un elekelet rplu rr€p Il$uelp ledep edureuaqas IEIIN '1eq Sued EleJ-Eler IEIIu
uelledepuaru >ln1un rte>l ederaqaq ue>In>Iellp snreq uet[n8uad n1r Puere{ qalo '@3puq nq!)
qpreas eduue8ue8al qelepe ue8ue8al srua[ epq pruelnral 'qepuar qrqal Sued ue8ue8al re11u

eped pe[.ra1 u€{E ralo ryeds eleur '(r"qg) }Eras nple nqap ledepral €loq ueelnurrad eped
puEru"lrg 'lnqasJal EIoq Eporl{ala qenq Enpa{ >1ere[qa1o uolnluallp edurcpu ue8ue8al urc1
elel ue8uaq 'eloq Inluaqraq Epoq{ala enp ErElue Erepn elas eped uelnrad rpe[-ra1 eSSurqas
ueqefueqelrad ueryuurp ue8ue8at uerpnua>I qepuar Suel ue8ue8al uelderallp EInru-EInI l

xnvg xlnoS rwo }ffrfirls NrroNnDrI Nvtn,m9r€d c's
'(puggrrep
qlqal >Iepll) qepuar Sued rsuel>1npur plqnuaru snrpr{ rur uEuEt{pI 'urqo 00g Irep qlqal {ppq
edurclru aslndwr ue8ue8al {n}un uelSuepas l11pq-1e1oq ue8ue8al uep qereas ue8ue8al
Inlun uryO ) 6661redues 00I relDlas rcIluraq ruI ueueqel rEIIN 'EIoq elas eped uelprad
edurpef.ral ue>lauaur >In+un reledrp ledep e8n[lnqasJal ueueqe]'snre eduresaq t8uern8uaur
>{ntun Surduresrq 'rnlnrp Sued ue8ue8al e8req ue8uap Surpueqas (s) 1nqas,ral EIoq Enpa>I
relue lere{'lnqasJal EIoq enpa{ BJBIu€ 1e13urs ue8unqnq pekar egq;qe8uaur Sued snre
rsplequaru >Inlun r{EIEpE rur ueueqel 'u€uet{E} n+Ens Inplatu ue8uap ue8ue8alraq Sued eloq
n+es L{EIes eped uelSunqueslp rDInIp uele Sued ue8ue8al 'EruES snreq EIoq Enpa{ resaq
uep {niuag 'ue8ue8auaq )€pF Sued eloq eduesetq'qeuel a1 Sunqruesrp edueloq nlES qEIES
'relepuaruBuedueunsns epeduelSuepag'(r.urnd qeuelue8uap Srmquespqemeqlp {eplJal
eJEJas unsnslp ledep eloq elag
Sued eloq'pry1ra,r ueunsns epecl 'leluoslJor{ nele

IpIIua^

NvunxnDNrd vovd l{vr{nsns

xrurEa u's

thl
I * Iedures 'r83up rsuan>IeqJaq {npq-{€loq ue8ue8al rnln8uaur {nlun reledrp ledep e8n[
ru1 'aqndun u€p '>llpq-{Eloq'qprpas ue8ue8al :uradas Suequola8 1n+uaq ruEJEru-IuEJeurJaq
ue8uap ue8ue8al uernln8uad ure8tuap rensas rdepl'ueleun8rp Sued ue8ue8al Sueqwola8
>in+uaq eped Sunlue8ral lepn e,{uesetq (e1oq >lnluayaq EpoqIala enp) EIoq EIas IrEp snqrual
ue8r.re8al eure1rual'uopcrad elas eped (unnp4aa4) snqual ue8ue8al pltN 'e1er leprt e,(uuepaur
Xnluaq eSSurqas eduurey >lnluaq nele 8ue1eq €np Epo4{ala Enp ereluelp ledepral Sued
ueperu ru1e.{'nluape} ueepea{ eped rpe[:al edueq 1uI IEq >1a11erd LuEIPp

rdepl

'(uaSoruoq)

eier 8ue.i uepau qelepe eduuepaur {n}uaq egq rpu[ra1 (UUO1) Sgurur 091 resaqas erepn

gt

135il[ ilVC}{VCIt tUV0

ilWrlIflgil]d o A

tvr

s4

TEXNIK ITGAIGAIiI TI]{Gq

Untuk mendapatkan nilai 50 "i, dari tegangan handalan, dapat diperoleh dengan beberapa
cara pengujian. Salah satu cara ialah dengan melakukan dua set percobaan. Set pertama
terdiri dari 10 kali pengujian dan diharapkan terjadi 2 spark-over pada set tersebut. Set yang
kedua juga diiakukan dengan 10 kali pengulian dan diharapkan menghasilkan 7 atau 8 kali
spark-over. Beda kedua tegangan itu ditentuk an ! 2% . Kemudian untuk menentukan nilai
tegangan dengan 50e, percikan, diambil nilai rata-rata dari kedua hasil tersebut. Pada sela
bola yang berdiameter di ban ah 72,5 clr., untuk mendapatkan yang tepat dianjurkan
menggunakan radiasi. Cara ini sangat perlu untuk pengukuran tegangan impulse dan
tegangan bentuk lain seperti tegangan seara[ bolak-balik, bila menggunakan elektroda bola
untuk tujuan pengukuran tegangan.

5.5 Brrrur Konorsr Bole Eurcrnool
Bola tersebut secara teliti dan hati-hati dibuat (dibentuk) sehingga permukaannya licin dan

lengkungannya sangat rata, diameternya tidak akan dengan 2% dari nilai nominalnya.
Permukaan bola harus bebas dari debu, minyak atau bahan lain yang menutupinya.
Permukaan bola harus dijaga agar tetap licin, bila terjadi lubang-lubang karena terjadinya
percikan api haruslah dilicinkan kembali dengan cara dipolis. Kawat tegangan tinggi yang
dipakai sebagai penghubung harus dipasang sehingga tidak akan mempengaruhi medan
listrik yang ada. Tahanan peredam dipasang seri dengan kawat ini dengan jarak minimum
2D dari bola diukur dari titik dimana terjadi percikan. Di mana D adalah diameter dari
elektroda bola. Nilai dari tahanan seri tergantung pada jenis tegangan yang dipakai. Sebagai
contotu bila teganganpenguji adalah tegangan searah atau tegangan bolak-balik maka harga
tahanan yang dipakai antara 100 K Ohm s/d 1000 K Ohm. Akan tetapi bila tegangan penguji
adalah tegangan impulse, maka besar tahanan adalah 500 Ohm. Bila digunakan lampu
untuk menyinari elektroda maka jarak lampu sampai ke elektroda bola tidak lebih kecil dari

harga B pada tabel di bawah ini.

Tabel 5.2
Diameter Bola (D)
dalam cm

Jarak dari (A)

(maks)

10 s/d 15

BD

25

7D
6D
5D
4D
4D

50
100
150

200

(min)

Jarak dari (B)
(minimum)

6D
5D

125

4D
3.5D
4D

BS

3D

10s
7S
6S
6S

S = jarak antara elektroda bola
D

= diameter dari elektroda bola

A = jarak antara titik P dengan bidang tanah
3 = jari-jari dalam ruang diameter elektroda yang bebas dari benda atau bangunan lain.

'rJoI nele 3g unu 19lnep rpqtu €I0l

resaqas elu.rulrlas rp pJepn uEuDIaI 'Z
'Jo6Z resaqas (rnle.reradural luarque) edu.relrlas 1p nr{ns 'I

:{ntun nIEIraq edueq

laqp+ urelep

p

tedepral Sued ue8ue8at IEIIN

vANUVrDrrSrO VUVOn tuVO

HnUVlrNrd

l'g

qnuadrp snreq e,{urelplas rp urel epuaq ue8uep eioq qelal eJe}ue urmururu leref eueuepq
rqnuadrp ru€pp r-u1 regep eped uelpseqrp Sued ue8ue8al rclru E&rqeq up)uolalrp 1uIS ICI
A>IrupIEpA<

(*)C

:1n>praq qradas ueSunqnq rcdunduraur uelerrryadrp
ledep uele8e8al ue8ue8al opnlrldue rn>ln8uau {n}un reledrp Sued eloq Eporl>lala
ralaruprp resaq uelSuepag '(reqasral Sued {lgt uopdnrau) Suuapeos rpefta1 rlelo-qeloas
erues {Eprt elurelru'umop>IeaJq ue8ue8al ue4qeqaduau ue>le rur u€p Llequeuaq ue>Ie BIoq
qplar relr{as rp ue€p€a>l rrep qnre8uad ueeruesraq Sued nl1ean ruelep uep '(uaSouoq) eler
lepu Sued uepaur >Inluaq rlolapuau uE>Ie lnqasral epo4>lala enpa{ ere}uprp lnluaqral Sued
{ulsrl rreparu p/s r.rep ue8urpueq:ad re1ru l33uq urleur'ploq plas ue8uap uernln8uad epe4
'e.iueserq rrep r{epual qrqal er(urepu undnepa,r lp€ka} ledep ra.Lo-qseg ue3ue8al 'erepn Ip
ralrl leras eluepe nele nqap ledepral edueserq eloquee>Inrurad eped euaJe{ uolqeqasrp rur
IpH 'CIr'6 Irep r{Iqal >Iepl} Erppn elas lere[ eu€uepq oTog+ pderuaru uernln8uad ueledap;
'upqelesa{ ledueq Suepun8uatu eduesetq eloq EIas ueleun8rp EIIq qereas ueBue8al
uernln8uad {nlun '8unrn1 urpleprp slqlp nlr puarp>l ueln8e.rrp ledep eluueledalal
uE{srln]lp 8ue.,( e13ue q/'g redures ryr rrep qrqal Sued erBpn €las Tnlun'%€ + r€saqes

;E{pipsal tre8uap redat deSSuprp rlrseu Iaqel ruepp rp o13ue e>Ieru Clg'6 resaqas urnurrsTer.u
p.ler,n plas leref redures 'rr1ad aqndurr uep r{EJpas /Irleq-{eloq ue8ue8al rnln8uaru Inlug

vuvoll ro Nvrrruld rrsvl nnrN Nvrvdr.Er)N
ST

tggilU t{YCNY9il tUV0 NVUt|IIlgNld

g't

o A EV8

3a
l'lrDol 5.3
Sa
Disa
Tanah

rEor( ilcAlrorx rrc
kV Peak
diameter (cm)

Sphere gaP spacing
(mm)

Voltage
Sphere
6.25

5

17,2

16.8

10

31,9
45,5
58.5
69,5
79,5
(87,5)
/q5 0)

31,7
45,5
72.5
85,0
97,0

72.5
86,0
99,0

103,0

112,0

(101 ,U)

119

125

(107.0)

129

137

fi12

138
146
154

149

15
20

25
30
35

40
45
50

55
60
65
70
80
90
100
110

120
OU

175

200
225
250

116)

25

12.5

s9.0

161

173

(1b1)

184

n74

205

(1

85)
(195)
(203)

226
244

Q12)

275
282

Q14

261

(314)

(342)
(366)
(385)
(400)
(Sumber: E.Kuffet dan FWS Zaengl)

untuk impulse fesf) berlaku bagi: alternating
Catatan: Harga puncak disruptiae ooltage_ (50%
aoltages' tegangan
aoltage, negatiae lighting impilse-aoltage' negatioe -sutithching
referensi atmosfir: 200C dan l'01'3
langsung *fut, ruti pollritas (polantfilKor,Jiti
kPa(mmbar).

lA' II

= sA

:qeiepE

r :,;:El.alas Sued ue8ue8al e)IEru (1>1) qeppe rslaro{ e{8uE elrqEdy .r$laro{rp snreq lnqasrat
Fru-{.ru P)lpru'pdurslpuo>I ppeqJaq edu8umlales EJBpn uEEpee>l uBr[n8uad n+Ens ruElpp
y-€ iBqurul €I0I = nele 311 urur 091 = d upp Jo0Z = ] nqns eped nqred,nluaual rsrpuol eped
q?iraq ful E)ISue E1vlqeq uEgneaduaru 1aqe1 eped srpgal Sued Qaa6aqsa1)uoprrad ue8ue8al

vrfiull twrydyu)N ilyreilrd vl.ily,|
(i{)

reqtpu (r' u-Ot x L'l-t)

ts,lnuo)t

#

:rpefuaur raJsor.ule ueueTat eleur'3o1 = ledruaqas EJEpn nqns uep 3g
unu H - JalawoJ€q tuoloT eueluElrg 'rs{aJoT uP>lppprp snJEq P)lplu Irrt J€puels Jeuep tuElep
eraual Sued re1ru rrep IrJa{ qrqal nele resaq qlqel Erepn ueuo{a} eduresaq eledural epg

(uor)

Ecpl €'l0I uep )o0Z

8ugq317aa4rsod;r8eq

:JrJsouJlE rsuaJaIal rsrpuo) 'as1ndtut Surcqqtms aa4tsod ,xlndwt
(san1ua y,gg) a&a41oaaZtupsrp aa4dntxp >IEruncI e8reg ;uElElEJ

nlepaq

fiBuae7 SMC uup IaJrn)'g :raqrung)

(/gt)

09r
9Zt

G'Z)

?92

0tI

GZZ)

tLz

0zt

bcz)

L6Z

(6sz)

662

ttz

ltz

(r0z)
(68t)

ItLr)

00t
06
08

0'28

9'98

9t
0,
9t

(9'r6)

86

(l0r)

09

IZZI)
(9rL)

?€t
ZZ'
0Lt

8er
9Zl

9rt

t9t

(r9 L)
99r

L8t
9Lt
g9t

ZLI

TLZL)

(80 r)

OL

99
09

99

OZ

69

69

69

00
9Z

0'lL

I'ZL

L,ZI

66
98

9t
0t

6'te

L'LT,

L'LT

6'9'

9'9'

9'9'

9'9 t

g'zt
(uc)reletue;p

9Z

{Eod

t9

nr

te0il[ ilYgt{Yg]I

tUY0

(tutu) Burceds de6 r.reqdg

.reqds

I

Z'LI
gz'g

0I

j'l

eEe11o71

ilYunltlC}lld

r A tyr

3l

TBCAI'CAN TNrcGI

"il
dimana:

= teganganyang sebenarnya

Vs

Vt= tegangandaritabel
k = faktor koreksi

Faktor koreksi ini ada hubungannya dengan faktor kerapatan udara (d). Sedangkan
faktor (d) berasal dari :
t

d= b

b
.273+20" =0,289
1013 273+1,
273+7

r5-?'r
- -/

dimana:

b
t

= tekanan udara (dalam mbar)
oC
= suhu udara setempat

273 = derajat dari Kelvin

TaDel 5.5
Fal(

Kerapatan Udara Relatif
(d)

i)

0,70
0.75
0,80
0,85
0,90
0,95
1.00
1,05

Deng

(d)

Catatan: Tekanan

sebesar 1"01,3 kPa sesuai dengan

Faktor Koreksi
(k,l
o.72
0,77
0,82
0.86
0.91

0,95
1.00
1,00
tinggikolontbarometer air raksa sebesar 760 mm

pada }oC, sama dengan mbar.

Konrrcr
(Hulaorrv)

Fru<ron

Urrur P-nusAHAr KrEnsABlr.t Uoana

Menurut ketentuan standar I.E.C terdapat faktor koreksi bilamana kelembaban berubah dan
faktor ini dinyatakan dengan:

= (k)*

(s-4)

dimana:

k"=

nilai faktor koreksi karena kelembaban berubah.

t- _
t(-

suatu konstanta yang menunjukkan hubungan antara faktor koreksi dan
kelembaban, dan ia tergantung dari jenis tegangan yang dipakai. Nilainya kirakira sama seperti fungsi nisbah dari kelembaban mutlak terhadap kerapatan
relatif udara.

C U'3

T'3 IEqUIPD
'rur qereq
1p leqllra+ Iuadas (a1t1uc fiupp) SuequrolaS lequeq8uad
ue8uap >lecund ue8ue8al rn>ln8uad 1EIE n€1e
Iaq€>I uolerueurp Sued prx€o) Iaqe) InlEIau
do>lsopso ue8uap Sunqruesrp eserq'qepuar ueBue8al uer8eg 'eduuerndrueJ nel€ ;r1rsede1
,JIlslsar 8u€d ue8ue8aq r8eqruad reledrp edueselq ledao ue8uap qeqnraq Sued ue8ue8al nele
r33uq rsuanlaryraq ue8ue8al 'aqndtut ue8ue8al uernln8uad 1nlun ue8ue8al r8eqrua4
'roqrsedel uep ueueq€l erelue uerndurer ue8ue8al €equa4 (g

'Ip>lnpur lepq

'ro+rsedol uaurala ISIraq Jrlrsedel ue8ue8al
Sued ueueqel uaruala ISIraq ?Fslsar ue8ue8al
:

r8equla4 Q
r8equa.l (i

ln)Iraq Iuadas uelepaqrp

ledep rur ue8ue8al rBequad 'rc1edrp Sued uatuala-ualuala ue)reseprag 'rc1eruad IS nElE
rJrpuas nlr JnTn 1ep uopdeqequlaul uDIe >lepll eSSurqas resaq dn>1nc rur ue8ue8al IeIIN
.OUJ ne+e rapru rue1ep a1 uelSunquresrp ledep eSSurqas 'qepua; Sued ue8ue8al rpefuau
r33u4 Sued ue8ue8al ue>lunrnuaur >lnlun reledrp 1uI lelv 'ue8ue8al r8equad ue>lnpadrp
r88url Sued aqndul ue8ue8al uep qereas ue8ue8al '4teq-1e1oq ue8ue8al rnln8uatu {n+un

r99NrI NVDNV!,rI NVUnXnDNTd
vNvUvS lvlrvsls lwlrNvlDll lovs[ld NvrDlvltlld 8'9
'(ue8ue8al Suequrola8 uETIEua>I ntlezvr/uelnpadrp Sued

,y
nl{em) uelnpadrp 3ue.{ n11ea,t uep (aqndrul uep 5 ue3ue3a1>1n1tm) ue3ue3a1 se1rre1o4
'slurso>I u€p laloll - JE+ln JeuIS IJep (rserper) ue'reurdua4
'qeuel ue8uap Sunqnqral Sued urel epuaq/ueun8ueq ue8uap eloq >1eref
'ueqequala>l

uep (ueledEJaI /nqns ,ueue1a1) edurelrlas Ip eJepn ueepEa>I eped Sunlue8ral

,v
L'

.Z

'l

: ln>lrraq rlradas Ieq-pq qalo rqnre8uadrp e8n[ueltorad ue8ueBal n1r
euare{ r{alo /IEt{ ederaqaq eped Stmlue8ra} +e8ues EIoq qenq Enp EIas uep uernln8ua4

:uelndurrsa;,1

'4qnl.rapurrad
urer8 11 J€saqas JIe den Sunpue8uau erepn e.iuqre lPurrou eJepn ueqeqLuala{ epq edueq
0'l = ({) IJEp ISIIN 'uelSunlrqradlp rtelas Suere[ uPqequala) roUEJ e,iuqepnu >lnlun upp
,rpe{ 'aqndutr ueSueSat ueSuap
g,1 - m eduurmun eped
l[nlp gt lele elrq '0/g = ^{ rellu 8ueleq
eporl>Iala eped rpadas eleraur >1ep4 Sued >Ilr+sll uepau Inlun 'PlPraLu Sue,i 4HsII uepau
ue>llseq$uaul Sued eporl{ala edueg nped g'1 qelepe eluulnlun eped .n IlEp IpIIN

lgct'ltl NVcNvclI luvo ]'lvufl)tleNld

6S

o A 8Y8

aa

TEGAXCAIT

'K

IIrc

Bergantung pada jenis pembagi tegangan maka 21 dan 22 dapat berupa tahanan,
kapasitor atau camPuran R-C, karena setiap elemen ini, bila diterapkan pada tegangan tinggi
selalu terdapat Pengaruh tahanan dan kapasitansi. Selain itu tahanan yang dipakai harus
mempunyai induktansi yang kecil. Pada kapasitor selalu terdapat kebocoran ke tanah, pada
terminalnya dan juga kapasitansi antara terminalnya. Oleh karena itu bila tegangan yang
perubahannya sangat cepat diterapkan pada terminal suatu pembagi tegangan maka bentuk
gelombang yang terdapat pada Z, bentuknya akan sedikit berubah. Kabel penghambat dapat
menghasilkan perubahan bentuk gelombang. Oleh karena itu elemen-elemen tersebut dapat
menjadi sumber distorsi atau kesalahan ciari pengukuran.
Sumber kesalahan pengukuran adalah sebagai berikut:

1).
2).

Adanya induktansi yang tinggal pada setiap elemen
Kapasitas kebocoran

a).
b)
c).
3).

Dari bagian elemen dengan tanah
Dari saluran tegangan tinggi dengan elemen

Kesalahan impedansi karena

a).
b)

5.9

Antaraelemen

:

Kawat sambungan antara pembagi dengan T.O
Kawat sambungan yang mengalirkan arus yang kembali melalui tanah

P-nslal Traexaor Brrusl Trurexex
Diketahui:

V = teganganyang diterapkan pada

pembagi tegangan

V, = tegangan yang masuk ke C.R.O atau meter tegangan maka

Gambar 5.2

c.R.o

=[il-l

%
'lZt+Zz) v

(5-s)

r-rf*)

zu+eu+z
lC

7

-L-

I,

e4uut'Tqeleps (l"qr{ u€p rn{n 1ep) uernln8uad uer8eq eped rsuepadurr epg

(zu+
:

€u)=r,'r1'$*t

+ su=

z

uelelapuad ErpJas ETeru ZU < IU IEIIu edueserg

n

(o-E)

I tu + 'ul^

L-rfro-.]"r=,

:e88urqm eduuedap rp Ielalral3ue,( ueueqel ue8uap (8urqr1eu)
Suequnas sr'req Z rclru eIeru ludal Sued rcllu uellrseq8uaru uernln8uad Eueruelrg
(s-E)

ItoJ-''l=
L'ul *

ue8ue8al r8equa4 rrep ue8urpueqra4

8't JrqurlD
ef.rns

rsuepadur resaqas repu ue8uap alqec delap = 7 (rs1a1ord 1n1un) rres uEuETIEI

rlllrlf i.yilu}.lvl i.YrrsnE8 DrlYA xvDl.YDrr ovuuj
zt

Q-s)
: eIEur

It:+'rl
[-5-]=

zn

nlrnlu rolrsedel q€lepe z Z uep I Z eueruegg

[,u_* ru-l=

,
"L zu l

(s-s)
: 1pef

I9

zU

=zZ uep.=2_

tceil[ Nv9ilYeil

tuY0

E{€rururmuupupqelr{elppE'Z

t{vufl)ltlgilld

.n

vep'Z

e1g

o A rvt

62

rEl(}{lK TEG/AII|GA|
karena Z

TINGGI

*Rr+R, maka

r, : rg#l

Bila Z,* R, = R, maka

=

"

:t<'(Zr;r<')

(s-12)

(5-13)

[*)"

Bila pembagi tegangan ini disambung dengan kabel pelambat gelombang (delay cable) dan
juga tahanan R4 paralel dengan C.R.O seperti terlihat dibawah ini,

Gambar 5.3

Dengan demikian
Tegangan

t,

:l+r.

V, akan merambat

vl.

luai,

",

=

fffitPo,

{

ke CRO melalui delay cable.

Bila tegangan pada CRO adalah Vr, maka

:

r,-l '1
"'-lz*Rr.l

r

adi, vr

=l*n)[#*, {
. r,,

-,-[ n, I
u'=
[4;*,1u

Yt=u2[a:r]"

(s-14)

Tegangan ini terdapat pada pelat elektroda tabung CRO. Karena kedua paket ini
merupakan ujung yang terbuka maka terjadi refleksi gelombang dan tegangan v, menjadi
dua kali lebih besar, sehingga:

v,=v2[Ekjv

(5-1s)

L:

I u*'zl
nl--iu-l ['u+zl "A 'lPer
L-, l:
tn'['or*'']='n
:

gg3

eped ue8ue8al e88uruas

'OdJ

L>r+

(or-E)

a>l

rz

L'ul"

+Equeraur rur ue8ue8al
L.-7

Lz

:

zU+rU+Z
-zx('u+ z)

(sr-E)

re8ue8al rPef

L

uelSuepag

L

,@
t't

:

rrep queSSuad rsuepadrul eueruelrgo

['u

rsqucD

e>leru'7qe1epe zn uerc>18uer

nl":t' l=
"L'zI'^ rn .rnleuepas

'('>J +

z) = 'u

1pnl

']

tu.. tu

eduesetg

l+1.'
[

(tt-g)

.U+

rU-]

[5q

(uercnasa)) Surqrletu lpel.ral ededns 1ere,{s

qn*[ tu * 'ul

]='u
*

L---o l

=

n,,n

(sr-s)

:eleur "d = tU +'7 euetuepg
ue8ue8al r8equad qalo derasrp uBIe uollnluedrp Sued Suequola8 E.^{qpq ler.{Ilra} Iulslc

€9

tceil[ NveNvc]I luvo }lvuflxfl9l'lld

o A EV8

u

ffir,r^'.

il

lDlcAI

BilanilaiZdimasukkankedalampersamaandiatasdanbilaru]raiZ=Ramakaakhirnya
= !,' yaitu:
terdapat tegangan Pada CRO -l,,

t-

rr -l
-lzz@z

't

zn,
',

(5-21)

lY

+Rr )+R,R2l

5.lO Pnreeq T:cenoen

B=rusn

l0rnsrron'

adalah seperti berikut
Rangkaian yang dipakai

v(t)

R4

V3

Pembagiteganganinibaikuntuksistemteganganyangsangattinggi.Rasiohasilbagitegangan

ini adalah:
(s-22)

=m=[= !' = ]
-^" LC,*C,+C1l
Vtrl

Vz(t)

Cr = kaPasitansi kabel Pelambat

BilaC,.dianggapkecildibandingkandenganC'danC'makaiabolehdiabaikan'Jadi

bil ;k;;iluiui"mur'u nilai m menjadi:

Icr-1
*=Le;7t,

(5-23)

adalah sama dengan
pada kabel penghambat
Jadi tegangan

Ic.

'=lre:gr]
"y"

1

dipantulkan
ts"ro'"uuns vans

:

)

Akibatterjadinyapantulangelombangpada.pelatCRomenyebabkannilaitegangan
meniadi:
g*a"' i uai tL gi" gan padi pelat CRo

u",

q=r[2re32;lu

(5-24)

Dasar pembangkit dan pengukuran teknik tegangan tinggi

Dasar pembangkit dan pengukuran teknik tegangan tinggi

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Viewers also liked

Viewers also liked (20)

Similar to Dasar pembangkit dan pengukuran teknik tegangan tinggi

Similar to Dasar pembangkit dan pengukuran teknik tegangan tinggi (16)

More from Indra S Wahyudi

More from Indra S Wahyudi (13)

Dasar pembangkit dan pengukuran teknik tegangan tinggi