Teori dasar kelistrikan
Judul blog ini adalah Listrik untuk kehdupan. Hal ini untuk menunjukan bahwa peran listrik dalam hidup kita sangatlah penting, bahkan sudah hampir sama pentingnya dengan kebutuhan-kebutuhan pokok lainnya seperti makanan, minuman dan pakaian.
Terlebih di jaman modern seperti saat ini. Keberadaan listrik adalah mutlak. Tanpa listrik, maka peralatan-peralatan listrik rumah tangga seperti kulkas, AC, TV, mesin cuci dll tidak akan bisa digunakan.
Baca juga : Perbedaan listrik 1 phase dan 3 phase
Menyadari akan hal itu, saya rasa tidak ada salahnya jika kita mulai mempelajari dan mendalami ilmu tentang kelistrikan, terutama teori dasarnya.
Berikut ini adalah dasar-dasar minimum yang harus kita pahami agar kita bisa lebih familier dengan kelistrikan.
- Satuan-satuan dalam kelistrikan
- Arus listrik, persamaan dan cara mengukurnya
- Tegangan listrik, persamaan dan cara mengukurnya
- Tahanan listrk, persamaan serta cara mengukurnya
- Daya listrik serta persamaanya
- Phase, Line, netral dan grounding
- MCB dan ELCB
- Sakelar, stop kontak dan steker listrik
- Rangkaian seri dan paralel
- Simbol-simbol dalam instalasi tenaga listrik
- Tools wajib nya para teknisi
Satuan-satuan dalam kelistrikan
Berikut ini adalah satuan-satuan dalam kelistrikan berdasarkan Puil.
Arus listrik, persamaan dan cara mengukurnya
Point ke dua dari pembahasan kita kali ini adalah Arus listrik.
Apa itu arus listrik?
Arus listrik adalah banyaknya elektron yang mengalir pada suatu konduktor dalam rangkaian tertutup per satuan waktu.
Simbol arus listrik adalah I dan satuannya adalah Ampere.
1 Ampere = 1 Coulomb.
1 Coulomb = 624x10^16 elektron/detik.
Jadi, 1 ampere arus listrik yang mengalir pada sebuah rangkaian tertutup itu sama dengan 6,242,000,000,000,000,000 elektron.
Persamaan arus listrik
- Persamaan arus listrik berkaitan dengan jumlah muatan dan waktu.
I = Q / t
Di mana,
Q = Jumlah muatan (Coulomb)
I = Arus listrik (Ampere)
t = waktu (detik)
Contoh : Sebuah lampu menyala selama 8 jam. Diketahui jumlah muatan listrik adalah 50.000 coulomb. Berapakah arus listrik yang mengalir pada lampu tersebut?
t = 8 jam (8x3600) = 28.800 detik
Q = 50.000 coulomb
I = Q / t
I = 50.000 / 28.000
I = 1.78 A
- Persamaan arus listrik jika terdapat parameter tahanan dan tegangan listrik
I = V/R
Di mana,
I = Arus listrik (Ampere)
V = Tegangan listrik (Volt)
R = Tahanan listrik (Ohm)
Contoh : Tegangan pada sebuah rangkaian listrik adalah 220 Volt. Menggunakan sebuah lampu pijar dengan tahanan 200 ohm. Berapakah arus pada rangkaian?
V = 220 Volt
R = 200 ohm
I = V / R
I = 220 / 200
I = 1.1 Ampere
- Persamaan arus listrik jika terdapat parameter daya dan tegangan listrik
I = P/V
Di mana,
I = Arus listrik (Ampere)
P = Daya listrik (Watt)
V = Tegangan listrik (Volt)
Contoh : Suatu beban listrik diketahui bekerja pada tegangan listrik 1 phase. Total daya pada beban adalah 600 W. Berapakah arus pada beban tersebut?
V = 1 phase = 220 Volt
P = 600 Watt
I = P/V
I = 600 / 220
I = 2.72 Ampere
Cara mengukur arus listrik
Mengukur arus listrik pada dasarnya dilakukan dengan cara men Seri rangkaian dengan alat ukur seperti pada artikel berikut. Ini masih memungkinkan jika dilakukan pada listrik DC dengan arus di bawah 10 Ampere. Akan tetapi pada listrik AC (bolak-balik), hal itu tidak mungkin dilakukan karena sangat berbahaya.
Oleh karena itu biasanya digunakan alat bernama CT (Current transformer) dan clamp meter untuk mengukur berapa arus yang mengalir pada sebuah rangkaian. Seperti pada gambar berikut.
Mengukur arus AC dengan Clamp meter
Mengukur arus AC dengan CT
Gambar pertama menunjukan pengukuran arus pada sebuah kabel 1 phase. Clamp meter bersifat portable karena alat ini memang sama halnya dengan multimeter. Hanya berbeda pada clamp (penjepit) sebagai pengukur arus. Penjepit tersebut pun sebenarnya adalah CT sehingga bisa mengukur arus.
Hal yang harus diperhatikan adalah clamp meter akan bisa mengukur arus pada sebuah penghantar jika dijepit pada salah 1 line. Pengukuran tidak bisa dilakukan jika clamp meter dijepit sekaligus pada kabel line dan netral pada listrik 1 phase. Pada listrik 3 phase, pengukuran dilakukan dengan menjepit clamp meter pada phase R S dan T.
Pada gambar ke dua terlihat sebuah CT dipasang pada sebuah penghantar. Arus yang mengalir pada penghantar terinduksi pada CT. CT terhubung ke Amper meter. Amper meter menunjukan hasil pembacaan arus baik pada ampere meter model analog maupun digital.
CT bersifat fixed. Jadi pemasangannya biasanya dilakukan pada panel-panel listrik untuk membaca beban berjalan secara real time.
Tegangan listrik, persamaan dan cara mengukurnya
Berikutnya yang harus kita pahamai adalah tegangan.Apa itu tegangan listrik?
Analogi sederhana dari tegangan adalah seperti cairan dalam pipa air yang didorong oleh pompa. Bila pompa mulai melakukan pekerjaan tekanan cairan dalam pipa pada titik di dekat pompa menjadi lebih tinggi sehingga cairan dalam pipa mulai terdorong dari satu titik (dekat pompa) menuju titik yang lain (ujung pipa).
Perbedaan tekanan pada sistem pemompaan inilah yang namanya perbedaan potensial (tegangan) pada kelistrikan.
Persamaan tegangan listrik
- Persamaan tegangan listrik jika terdapat parameter arus dan tahanan
V= I x R
Dimana,
V = Tegangan (Volt)
I = Arus (Ampere)
R = Tahanan (ohm)
Contoh : Sebuah beban listrik diketahui menggunakan arus listrik sebesar 4 Ampere. Tahanan pada ragkaian adalah 3 ohm. Berapakah tegangan listrik pada rangkaian?
I = 4 Ampere
R = 60 ohm
V = I x R
V = 4 x 60
V = 240 volt
- Persamaan tegangan listrik jika terdapat parameter arus dan daya listrik
V = P / I
Di mana :
V = Tegangan (Volt)
P = Daya (Watt)
I = Arus (Ampere)
Contoh : Sebuah beban lampu diketahui memiliki daya 50 watt. Arus pada lampu adalah 0.23 ampere. Berapakah tegangan kerja pada lampu?
P = 50 watt
I = 0.23 Ampere
V = P / I
V = 50 / 0.23
V = 220 Volt
Cara mengukur tegangan
Pengukuran tegangan dilakukan dengan cara memparalel alat ukur pada sumber yang ingin diukur seperti gambar berikut ini. Penjelasan lengkap tentang cara mengukur tegangan bisa anda baca pada artikel ini.
 |
| Mengukur tegangan AC |
Tahanan listrik, persamaan dan cara mengukurnya
Apa itu tahanan / hambatan?
Semakin besar tahanan, maka aliran listrik pada sebuah rangkaian akan semakin kecil. Semakin kecil tahanan, maka aliran listrik akan semakin besar.
Pada listrik AC, semakin kecil luas penampang konduktor, maka tahanan akan semakin besar. Semakin besar luas penampang konduktor, maka tahanan akan semakin kecil.
Konsep ini berlaku pada semua jenis listrik baik AC maupun DC.
Analogi sederhana yang bisa kita gunakan untuk memahami konsep tahanan adalah pada keran air.
Semakin kecil bukaan keran, maka semakin kecil aliran air. Semakin besar bukaan keran, maka semkain besar pula aliran air.
Keran di sini diibartakan sama dengan tahanan.
Persamaan tahanan
R = V / I
Di mana :
R = tahanan (Ohm)
V = tegangan (Volt)
I = Arus (Ampere)
Contoh : Sebuah beban listrik bekerja pada tegangan 1 phase. Arus pada beban adalah 0.23 Ampere. Berapakah tahanannya?
V = 1 phase = 220 Volt
I = 0.23 Ampere
R = V / I
R = 220 / 0.23
R = 956.52 ohm
Cara mengukur tahanan
Contoh pengukuran tahanan paling sederhana bisa kita lakukan pada pengukuran resistor seperti gambar berikut.
 |
| Cara mengukur tahanan |
Daya listrik dan persamaanya
Apa itu daya listrik?
Besarnya daya listrik yang dilakukan oleh peralatan listrik dipengaruhi oleh keberadaan tegangan listrik, kuat arus listrik, dan hambatan listrik di dalam rangkaian listrik tertutup, serta keadaannya terhadap waktu.
Ketiga besaran listrik tersebut menjadi penentu dari besarnya daya listrik yang diperlukan oleh peralatan listrik untuk bekerja secara optimal. Nilai daya listrik umumnya dicantumkan pada label peralatan listrik untuk menunjukkan besarnya energi yang dibutuhkan oleh perangkat listrik untuk dapat bekerja tiap satuan waktu.
Persamaan daya listrik
Dalam kelistrikan kita mengenal beberapa macam daya listrik antara lain daya semu, daya aktif dan daya reaktif.Daya semu adalah daya yang dibangkitkan pada seumber. Satuan VA (Volt ampere).
S = V x I
Daya aktif adalah daya yang terserap oleh beban listrk. Satuannya watt.
P = V x I x Cos phi
Daya reaktif adalah daya yang bekerja untuk membangkitkan fluks magnetik pada motor induksi.
Q = V x I x Sin phi
Di mana :
S = daya semu (VA)
V = Tegangan listrik (Volt)
I = Arus listrik (Ampere)
P = Daya aktif (watt)
Cos phi = Selisih daya aktif dengan daya semu
Sin phi = Selisih daya aktif dengan daya reaktif
Phase, line, netral dan grounding
Apa itu phase / Line?
Apa itu netral?
Netral adalah bagian tidak bertegangan pada jaringan tenaga listrik. Netral merupakan jalur balik bagi arus dari phase setelah melewati beban listrik.
Apa itu Grounding / Arde?
Grounding tidak sama dengan netral pada jaringan listrik.
Grounding terhubung ke tanah dengan tahanan yang sangat kecil. Sedangkan netral terhubung ke titik netral pada travo hubung bintang pada gardu distribusi.
MCB dan ELCB
Apa itu MCB?
 |
| MCB 32 A |
Apa itu ELCB?
ELCB (Earth leakage circuit breaker) adalah komponen kelistrikan yang berfungsi sebagai pengaman arus bocor pada instalasi kelistrikan.
ELCB bekerja dengan cara membandingkan arus pada titik phase dan netral. Dalam kondisi normal, arus pada phase dan netral harusnya sama. Jika ada perbedaan, maka itu akan dianggap sebagai arus bocor oleh ELCB dan trip.
Saat terjadi arus bocor pada peralatan maupun instalasi listrik di rumah kita, maka ELCB akan trip untuk melindungi dari looses daya dan bahaya.
ELCB tidak hanya melindungi dari arus bocor, tapi juga pada bahaya listrik akibat kontak langsung.
Jika seseorang menyentuh bagian bertegangan dengan kondisi tubuh terhubung ke tanah, maka ELCB akan langsung trip dan listrik akan mati.
ELCB standard akan memiliki range pengaman arus bocor hingga 30 mA.
 |
| ELCB 30 mA, 25 A |
Sakelar, stop kontak dan steker listrik
Apa itu sakelar?
Sakelar biasanya digunakan untuk memutus aliran listrik ke beban-beban listrik seperti lampu dll.
 |
| Sakelar |
Apa itu stop kontak?
 |
| Stop kontak |
Stop kontak biasanya digunakan untuk menghidupkan peralatan elektronik yang sudah memiliki kabel power sendiri.
Apa itu steker listrik?
Steker adalah terminal yang akan menghubungkan aliran listrik dari stopk kontak ke beban.
Steker listrik akan selalu bergandengan dengan stop kontak.
 |
| Steker |
Rangkaian seri dan paralel
Apa itu rangkaian seri?
Rangkaian seri tidak memiliki percabangan sebagai pembagi arus. Itulah sebabnya pada rangkaian seri nilai arus pada beban-beban listrik pada rangkaian seri selalu memiliki nilai yang sama namun memiliki nilai tegangan yang brbeda.
Contoh soal pada rangkaian seri :
 |
| Rangkaian seri |
Pada rangkaian seri di atas, diketahui :
V = 24 Volt
R1 = 5 ohm
R2 = 10 ohm
R3 = 20 ohm
Berapakah nilai arus pada R2?
Untuk mencari nilai I pada R2, kita harus mencari nilai I total pada rangkaian. Nilai I total nantinya akan sama dengan I pada R1, R2 dan R3
I total = Vtotal / R total
Mencari nilai R total :
R total = R1 + R2 + R3
R total = 5 + 10+ 20 = 35 ohm
I total = 24 / 35 = 0.7 A
I total = I pada R2 = 0.7 A
Apa itu rangkaian paralel?
Contoh soal pada rangkaian paralel :
 |
| Rangkaian paralel |
I = V / R
I pada R3 = V/R3
I = 9 / 1000
I = 0.009 Ampere = 9 mA
Simbol-simbol instalasi
Simbol-simbol dalam kelistrikan digunakan sebagai standard untuk mempermudah engineer / teknisi listrik dalam membaca dan memahami kondisi aktual suatu instalasi sistem tenaga listrik di lapangan, melalui gmabar teknik.
Tanpa simbol-simbol yang distandard kan, maka suatu instalasi akan sangat sulit untuk dipahami.
Berikut adalah simbol-simbol kelistrikan sebagaimana tertera pada Persyaratan Umum Instalasi Listrik (PUIL 2011).
- Diagram instalasi saluran arus kuat
- Diagram instalasi pusat pembangkit dan gardu induk
- Diagram instalasi bangunan
Diagram saluran arus kuat
Diagram instalasi pusat dan gardu listrik
Diagram instalasi bangunan
Tools wajibnya teknisi
Multimeter (Clamp meter)
 |
| Clamp meter |
- Tegangan
- Arus
- Tahanan
- Frequency
- dll
Tang potong dan tang kombinasi
 |
| Tang kombinasi |
 |
| tang potong |
Tang juga membuat teknisi bisa bekerja pada kondisi listrik hidup. Tapi tetap dengan pengetahuan yang cuku serta safety yang memadai.
Test pen
 |
| Test pen |
Test pen diandalkan oleh para teknsi bukan hanya untuk mengecek tegangan on/off, tapi juga untuk membuka dan mengencangkan baut pada terminal-terminal dengan baut kecil.
Obeng kombinasi
 |
| Obeng kombinasi |
Electrical tape
 |
| Electrical tape |
Sepatu safety
 |
| Sepatu safety |
Sepatu safety sangat penting untuk melindungi teknisi dari bahaya seterum ketika secara tidak sengaja melakukan kontak langsung dengan jaringan bertegangan. Bahkan dalam kondisi tertentu, para teknisi yang sudah handal dalam hal instalasi berani melakukan kontak langsung dengan kabel bertegangan dengan mengandakan sepatu safety.
Demikian semoga bermanfaat..
