teori dasar instalasi listrik

1. BAB I
TEORI DASAR LISTRIK
Joni Hariyanto 1

2. 2
ENERGI
Joni Hariyanto

3. 3
ENERGI
Suhu Udara / Suhu Alat Listrik
(Panas/ Dingin)
Mekanik (Gerak, getar, Putar)
Cahaya/ Sinar/ Lampu
Suara/ Bunyi
Kombinasi/ Gabungan dari keempat
tersebut di atas.
Mudah dan cepat disalurkan dari dan
pada jarak yang berjauhan
Mudah didistribusikan untuk area
yang luas
Mudah diubah ke dalam bentuk
energi lain
Bersih (ramah lingkungan)
K
ONVE
RSI
KE
UN
GGUL
AN
Joni Hariyanto

4. 4
 Arus listrik (Menurut Teori Lorenz 1853 – 1928)
1. Suatu benda terdiri dari molekul-molekul & molekul terdiri dari atom-atom.
2. Atom diurai menjadi inti atom, bermuatan listrik positip & disekeliling proton
tersebut bergerak satu atau lebih elektron-elektron yang bermuatan listrik
negatip.
3. Elektron berpindah (meloncat) dari atom yang satu ke atom yang lain,
sedangkan intinya tetap.
4. Perpindahan elektron tersebut, disebut arus listrik, mengalir dari negatip ke
positip
Joni Hariyanto

5. 5
 Secara sederhana listrik dapat digambarkan :
1. Seperti zat air yang tidak dapat diraba, ditimbang maupun dipadatkan.
2. Mudah bergerak leluasa pada penghantar dan tidak leluasa bergerak
pada isolator.
3. Listrik yang bergerak pada penghantar, disebut “arus atau aliran” dan
diberi tanda I dengan satuan Amper.
 Timbulnya Arus Listrik :
1. Arus listrik timbul karena adanya “perbedaan tekanan” antara dua titik
(dua tempat) dalam penghantar.
2. Perbedaan tekanan ini menyebabkan “terjadinya tegangan” dan
selanjutnya mengalirkan arus listrik.
3. Jadi listrik hanya dapat mengalir jika “antara dua titik terdapat
tegangan listrik atau terdapat perbedaan tekanan”.
Joni Hariyanto

6. 6
 Penghantar yang dialiri listrik :
1. Pada penghantar yang dialiri listrik tiap detik, disebut kekuatan arus
listrik atau kuat arus, dengan satuan Coulomb.
2. Jika dalam kawat penghantar tiap detik mengalir sebanyak listrik satu
Coulomb, maka disebut bahwa kekuatan arus listrik tersebut 1 Ampere.
3. Jadi 1 Ampere = 1 Coulomb/ detik,atau 1 Coulomb = 1 Ampere/ detik.
 Untuk menghitung besarnya arus dipergunakan rumus :
I = Qt
Ampere atau atau Q = I .t coulomb t = QI
detik
Dimana : I = kekuatan arus dalam Ampere.
Q = banyaknya listrik yang mengalir dalam Coulomb.
t = waktu dalam detik.
Joni Hariyanto

7. 7
 Pengertian Tahanan Listrik :
1. Sebagaimana air yang mengalir pada suatu pipa, maka listrik
yang mengalir pada kawat penghantar juga mengalami “ hambatan
atau tahanan “.
2. Tahanan listrik kawat penghantar ditentukan oleh beberapa hal, yaitu :
Luas penampang kawat/ penghantar, panjang kawat dan jenis kawat.
3. Tahanan listrik diberi tanda R dengan satuan Ohm dan dihitung
dengan rumus :
R = q ℓ x ρ Ohm (Ω)
Dimana : R = Tahanan dalam Ohm
ℓ = Panjang kawat/ penghantar dalam meter.
ρ = Tahanan jenis kawat / penghantar.
q = Penampang kawat dalam mm2
Joni Hariyanto

8. 8
 Tahanan jenis :
1. Tahanan jenis ialah tahanan yang diberikan oleh 1 m bahan (jenis apa
saja) dengan penampang 1 mm2. Misal tahanan jenis tembaga
0,0175, berarti kawat tembaga dengan panjang 1 m dan penampang
1mm2 memberikan tahanan listrik sebesar 0,0175 Ohm.
2. Dengan rumus dan pengertian di atas, maka besarnya tahanan akan
bertambah besar jika : kawat lebih panjang, penampang lebih kecil
dan tahanan jenis lebih besar. Sebaliknya tahanan menjadi lebih kecil
jika : kawat lebih pendek, penampang lebih besar dan tahanan
jenis lebih kecil.
Joni Hariyanto

9. 9
 Seperti telah dijelaskan di muka bahwa banyaknya arus listrik yang
mengalir pada kawat penghantar, tergantung dari besar atau kecilnya
tegangan antara dua titik (tempat) dalam penghantar tersebut (lihat gambar 1.)
I A B I
Gambar 1 : Arus Listrik
 Makin besar tegangan antara A dan B , maka makin besar arus yang
mengalir dari A ke B, sebaliknya jika tegangan antara A dan B makin
kecil, maka arus yang mengalir menjadi lebih kecil. Besar kecilnya
arus yang mengalir tergantung pada besar kecilnya garis tengah
(diameter) kawat dan jenis kawat penghantar. Timbulnya perbedaan
tegangan disebabkan oleh tahanan yang diberikan oleh kawat
penghantar. Besar tegangan diukur dengan satuan Volt dan diberi tanda E.
Joni Hariyanto

10. 10
 Arus listrik akan mengalir pada kawat penghantar yang dihubungkan
pada dua kutub sumber arus yang mempunyai perbedaan tegangan.
Hukum Ohm menetapkan hubungan antara arus ( I ) dengan
tegangan ( E ) dengan rumus :
R = EI
Ohm atau E = I .R Volt atau I = E
R Ampere
Dimana : R = Tahanan dalam Ohm
E = Tegangan dalam Volt.
I = Arus dalam Ampere
Joni Hariyanto

11. 11
 Dari pengertian dan rumus di atas maka kita ketahui bahwa besarnya
tegangan tergantung dari besarnya tahanan dan arus yang mengalir
pada kawat penghantar. Jika besarnya tegangan 1 Volt, arus yang mengalir
1 Ampere, maka besarnya tahanan = 1 Ohm.
 Untuk mengetahui hubungan antara Arus, Tahanan dan Tegangan dan
jenis alat ukurnya, dapat dilihat pada gambar 2.
A
Ω
V
Gambar 2 : Hubungan antara Arus, Tegangan & Tahanan
 Alat ukur yang dipakai untuk mengukur arus listrik disebut Ampere
Meter, sedangkan alat ukur untuk mengukur tahanan listrik disebut Ohm
Meter dan untuk mengukur tegangan listrik dipakai alat ukur Volt Meter.
Joni Hariyanto

12. 12
 Suatu tahanan dapat dihubungkan (dirangkaikan) menjadi 3 macam,
yaitu hubungan seri (deret), hubungan paralel (sejajar) dan hubungan
seri paralel (campuran).
 Tahanan hubung seri (deret) adalah hubungan dari beberapa tahanan
yang dihubungkan berturut-turut atau berderet, sehingga tidak ada arus
yang dicabangkan (lihat gambar 3).
Gambar 3. : Tahanan hubung deret
Joni Hariyanto

13. 13
 Pada hubungan seri ini besarnya arus yang mengalir pada tiap-tiap
tahanan, sama besarnya.
Besarnya tegangan antara titik A dan D adalah
Etotal = E1 + E2 + E3.
 Dalam tiap tahanan berlaku Hukum Ohm :
E1 = I x R1 ; E2 = I x R2 dan E3 = I x R3
 Sehingga :
E1 + E2 + E3 = I x R1 + I x R2 + I x R3
E total = I ( R1 + R2 + R3 ) atau E total = I x Rtotal
Joni Hariyanto

14. 14
 Tahanan hubung paralel (sejajar) adalah beberapa tahanan yang
dihubungkan sejajar satu sama lainnya, sehingga hanya mempunyai dua
titik hubung yang sama dan terjadi pencabangan arus (lihat gambar 4).
 Untuk menghitung besarnya
tahanan total adalah :
Gambar 4 : Tahanan hubung paralel (sejajar)
Joni Hariyanto

15. 15
 Pada rangkaian yang tahanannya dihubungkan paralel, besarnya arus
yang mengalir pada tiap-tiap cabang tergantung dari jenis tahanan dan
besar kecilnya tahanan tiap-tiap cabang. Besarnya tegangan antara titik
A dan B adalah :
atau
It Þ It = RT . EAB It
sehingga
It
Joni Hariyanto

16. 16
 Tahanan hubung seri-paralel (campuran) adalah tahanan yang terdiri dari
dari beberapa buah dihubungkan paralel, digabung dengan tahanan
yang terhubung seri (lihat gambar 5), atau dua kelompok tahanan yang
dihubungkan paralel selanjutnya dihubungkan seri (liha gambar 6).
Untuk menghitung besarnya R total adalah :
1 = 1 + 1 +
1
1
1
R R R R
R
1 1 2 3
1
R .
R
R . R .
R
1 2
1 2 3
2 3
1 2 3
3
1 2 3
1
= + +
= + +
1 2 2 3 3 1
1 2 3
1
1 2 3
1 2 2 3 3 1
1 4
R R
R R R
R R
R R R
t
t
R
R R R R R R
R R R
t
R R R R
R R R R R R
t
=
R total R t
R
+ +
= +
.
. .
.
. .
. . .
. .
. .
. . .
Gambar 5 :
Tahanan hubung seri – paralel (campuran)
Joni Hariyanto

17. 17
Gambar 6 :
Tahanan hubung seri – paralel (campuran)
Untuk menghitung besarnya R total adalah :
1 1 1
= + ¾¾® =
R R R
1 1 2
t
1 1 1
1
1 2
1 2
= + ¾¾® = +
= +
2 3 4
2
3 4
3 4
1 2
R R R
R R
R R R
R R R
R R
R R R
t
t
t
total t t
+
.
.
Joni Hariyanto

18. 18
 Hukum Kirchoff 1 :
Jumlah arus yang menuju titik simpul =
jumlah arus yang meninggalkan titik
simpul atau pada titik simpul, arus
masuk = arus keluar.
Gambar 7 : Hukum Kirchoff 1
I1 + I3 = I2 + I4 + I5
Keterangan :
A adalah titik simpul (tempat pertemuan)
I1 I2
I3
I4
I5 A
Joni Hariyanto

19. 19
E1 R1
+ - I
+ - - +
E3 E4 R2
- E2
+
Gambar 8 : Hukum Kirchoff 2
 Hukum Kirchoff 2 :
Pada rangkaian listrik yang
tertutup, jumlah aljabar gaya
gerak listrik (ggl) sama dengan
jumlah aljabar dari hasil
perkalian arus cabang
dengan tahanan cabang.
Jumlah aljabar dari E = Jumlah aljabar R x I
 Dalam sel (cell) atau akumulator
(aki), secara kimia dibangkitkan
tegangan listrik di antara kedua
kutubnya.
 Tegangan listrik ini dinamakan gaya gerak listrik, atau E = gaya gerak
listrik (ggl). Sedangkan R . I adalah jatuh tegangan pada tahanan
(resistor) dengan resistensi R yang dilalui arus dengan kuat arus I.
Joni Hariyanto

20. 20
 Usaha Listrik :
Jika tegangan listrik (E) sebesar 110 Volt, mengeluarkan arus (I)
sebesar 5 Ampere selama (t) 2 detik, maka instalasi listrik tersebut
mengeluarkan usaha, yang besarnya :
A listrik = E x I x t
= 110 Volt x 5 Ampere x 2 detik
= 1.100 Volt Ampere detik
A = E x I x t Joule
1 Volt Ampere detik, disebut 1 Joule
 Daya listrik :
Yang dimaksud daya listrik ialah usaha listrik tiap detik. Daya listrik
diberi tanda P, dengan rumus :
P = E x I Joule / detik.
1 Joule / detik disebut juga 1 att atau 1 Joule = Watt detik
Jadi : P = E x I Watt.
Joni Hariyanto

21. 21
 Tahanan jenis atau resistivitas (r ) adalah tahanan suatu bahan yang
besarnya tergantung pada bahan dan suhu.
Re sistensi kawat ( R)
= r 
Ohm q
dimana : ℓ = panjang konduktor dalam meter.
q = luas penampang dalam mm2
r = tahanan jenis (resistivitas) dari
bahan kawat (Wm)
Jika ℓ dalam meter, q dalam mm2 dan R dalam Ohm, maka satuan
dari r adalah :
W mm2
m
Joni Hariyanto

22. 22
 Kemampuan penghantar dalam menghantarkan arus, disebut daya
hantar arus (konduktansi). Penghantar yang mempunyai tahanan kecil,
mudah dialiri arus listrik atau kemampuan penghantar arus semakin
besar (mempunyai daya hantar arus yang besar).
Satuan untuk daya hantar adalah : Siemens, diberi tanda G, dulu Mho
(kebalikan Ohm) disingkat ( ) atau kebalikan dari Ohm (W) .
W
 Dari pengertian di atas, maka daya hantar arus merupakan kebalikan dari
tahanan dan ditulis dengan rumus :
G
= 1
R
 Sedangkan daya hantar jenis (konduktivitas) suatu bahan, adalah
kebalikan dari tahanan jenisnya. Simbol dari daya hantar jenis adalah g
dan satuannya m/ohm-mm2, dengan rumus :
W
m .
W mm2
Joni Hariyanto

23. 23
 Jika tahanan jenis tembaga = 0,0175 ohm mm2/m, maka daya hantar
jenisnya =
 Dari semua pengertian di atas, maka dapat kita turunkan rumus :
R = q ℓ x ρ Ohm (Ω)
Dimana : R = tahanan dalam satuan Ohm.
q = Luas penampang dalam mm2.
ℓ = panjang penghantar dalam m.
r = tahanan jenis dalam Ohm mm2/m.
Joni Hariyanto

24. BBAABB IIII
SSIISSTTEEMM TTEENNAAGGAA LLIISSTTRRIIKK
JJoonnii HHaarriiyyaannttoo

25. INDUSTRI
BISNIS
GARDU
STEP-UP
SISTEM PEMBANGKIT
GARDU
STEP DOWN
SISTEM TRANSMISI SISTEM DISTRIBUSI
RUMAH
SOSIAL/
PUBLIK
PLTA
PLTD
PLTP
PLTG
PLTU
PLTGU
KONSUMEN
TRAFO
STEP DOWN
JJoonnii HHaarriiyyaannttoo

26.  Definisi umum :
1. Pembangkitan adalah sesuatu yang membangkitkan, atau alat untuk
membangkitkan sesuatu.
2. Pembangkit tenaga listrik, adalah alat (peralatan)/ komponen untuk
membangkitkan tenaga listrik, dengan cara merubah tenaga mekanik
menjadi tenaga listrik.
3. Istilah lain pembangkit tenaga listrik, adalah pusat tenaga listrik.
 Definisi khusus/ spesifik :
1. Suatu sub sistem dari sistem tenaga listrik, yang terdiri dari instalasi
elektrikal, mekanikal, bangunan-bangunan sipil, bangunan/ fasilitas
pelengkap dan bangunan/ komponen bantu lainnya.
2. Berfungsi untuk membangkitkan energi listrik, dengan cara merubah potensi
(energi) mekanik menjadi energi listrik.
JJoonnii HHaarriiyyaannttoo