Gas Bertekanan.docx

PRAKTIKUM TEGANGAN TINGGI

Kelompok A

JOB 3 GAS BERTEKANAN

A. TUJUAN PERCOBAAN Setelah mempelajari dan melaksanakan praktikum, mahasiswa diharapkan dapat:  Mempelajari pengaruh tekanan pada tegangan tembus. TEORI DASAR Pelepasan dalam gas dikenal dua jenis pelepasan, yaitu yang bertahan sendiri (self-sustaining) dan yang tak bertahan (non- self-sustaining). Mekanisme kegagalan gas, yang disebut percikan, adalah peralihan dari pelepasan tak bertahan keberbagai jenis pelepasan yang bertahan sendiri. Percikan (spark) biasanya terjadi tiba-tiba. Sifat mendasar dari kegagalam percikan (spark breakdown) adalah bahwa tegangan pada (across) sela jatuh (menurun) karena proses yang menghasilkan kehantaran (conductivity) tinggi antara katoda dan anoda. Salah satu masalah dalam fisika pelepasan gas adalah bagaimana kehantaran tinggi ini terjadi karena proses benturan bagaimana kehantaran tingi ini terjadi karena proses benturan alektronik, atomik dan ionik serta karena gejala permukaan elektroda. Mekanisme kegagalan gas terbagi atas dua yaitu : a) mekanisme Townsend ; dan b) Mekanisme strimer (streamer) atau kanal Pada masa yang lalu, ada pertentangan yang cukup besar mengenai mekanisme mana yang menentukan dalam kegagalan percian. Namun, kini telah disepakati bahwa kedua mekanisme tersebut bekerja, meskipun dalam keadaan yang berbeda.

31

PRAKTIKUM TEGANGAN TINGGI

Kelompok A Dalam hal ini diuraiakan lebih dahulu proses-proses dasar dalam kegagalan gas, sebelum dibahas secara terperinci berbagai mekanisme kegagalan gas yang diketahui. Proses-proses Dasar dalam Kegagalan gas Proses dasar yang paling penting dalam kegagalan gas adalah ionisasi benturan oleh elektron. Namun, proses ini sendiri tidak cukup untuk menghasilkan kegagalan. Ada dua jenis proses dasar yang diketahui : a) Proses atau mekanisme primer, yang memungkinkan terjadinya banjiran (avalanvhe) elektron ; b) Proses atau mekanisme sekunder, yang

memungkinkan terjadinya

peningkatan banjiran elektron. Proses terpenting dalam mekanisme primer adaah proses katoda. Di sini salah satu elektroda melepaskan (discharge) elektron, dan hasil ini akan mengawali terjadinya suatu kegagalan percikan (spark breakdown). Dalam hal ini elektroda yang potensialnya lebih rendah, yaitu katoda, akan elektroda yang melepaskan elektron. Fungsi elektroda, akan menjadi elektroda yang melepaskan elektron. Fungsi pelepas elektron. Fungsi elektroda pelepas elektron adalah : (a) Menyediakan elektron awal yang harus dilepaskan ; (b) Mempertahankan pelepasan ; dan (c) Menyelesaikan pelepasan. Pada proses katoda elektron awal yang dibebaskan dengan perantaran pengion luar akan memualai terjadinya banjiran elektron dari permukaan katoda. Elektron tersbeut kemudian akan dipercepat oleh medan listrik menuju anoda elektron tersbeut akan membentur molekul-molekul gas dan menghasilkan elektron-elektron baru. Elektron-elektron baru ini akan membentuk banjiran elektron primer yang bergerak ke anoda. Pada proses benturan oleh elektron akan dihasilkan ion positif, yang berasal dari molekul-molekul gas yang ditingglkan oleh elekton. Ion positif ini akan bergerak di percepat ke katoda, tetapi karena mempunyai massa yang lebih besar dari massa elektron maka pergerakannya lebih lambat daripada elektron.

32

PRAKTIKUM TEGANGAN TINGGI

Kelompok A Oleh karena itu, ion-ion positif pada umumnya tidak dapat mengiinisasikan molekul-molekul gas. Di dalam ruang udara di antara elektroda sekarang terbentuk banjiran elektron yang bergerak cepat dab menuju anoda dan ion-ion yang bergerak lambat menuju katoda. Salah satu mekanisme yang terpenting pada mekanisme sekunder adaah emisi elektron karena banturan ion positif. Jika ion positif di tembakkan ke permukaan katoda. Kemungkinan bahwa benturan ion positif pada permukaan katoda akan membebaskan elektron dari bermacam-macam logam. Energi dari elektron yang dibebaskan ini sebanding dengan gradien tegangan permukan katoda Ec, dan berbanding terbalik dengan kerapatan udara : Faktor-faktor yang mempengaruhi tegangan break down pada gas. Ada 4 Factor yaitu : a. Bentuk elektroda dan jaraknya selanya b. Bentuk gelombang tegangan c. Tekanan dan temperatur gas d. Polaritas Sedangkan proses terjadinya break down ada 2 mekanisme, yaitu teori break down menurut townsend dan teori break down menurut merk and loeb.

Rumus-rumus yang digunakan pada percobaan Gas bertekanan sebagai berikut : 

Untuk tegangan pada saat tembus 1. Menghitung tegangan maksimum, Vmax (kV) :

Vmax  Veff . tembus x 2

2. Menghitung tegangan tembus sebenarnya, Vbd (kV) :

Vbd  Vmax x

P( pengukuran) 273  T x P 273  T ( pengukuran)

3. Menghitung faktor koreksi, FC : FC 

Vmax Vbd

33

PRAKTIKUM TEGANGAN TINGGI

Kelompok A

B. ALAT DAN BAHAN

1. Transformator tegangan tinggi RMS 100 kV, 5 kVA. 2. Pembagi tegangan RMS 100 kV, 500 pF. 3. Bagian sekunder tegangan AC. 4. Kotak pengontrolan. 5. Transformator sekunder arus AC. 6. Obyek pengetesan. 7. Tahanan untuk tegangan AC 8. Tahanan untuk tegangan impuls. 9. Arester.

Gambar 1. Sangkar Tegangan Tinggi

34

PRAKTIKUM TEGANGAN TINGGI

Kelompok A

Gambar 2. Tabung Pengujian Gas Bertekanan dengan elektroda bolabola.

Gambar 3. Tabung Pengujian Gas Bertekanan dengan elektroda jarum-jarum.

35

PRAKTIKUM TEGANGAN TINGGI

Kelompok A

Gambar 4. Panel Kontrol Tegangan Tinggi

C. RANGKAIAN PERCOBAAN

F R7

220 V

R6

CST 100 kV

F

SWS

TO

S8 TH F

TSM

Gambar 1.1. Rangkaian pengujian tegangan tembus minyak.

Peralatan yang digunakan : TH

: High-Voltage tarnsformator RMS 100 kV/5 kVA

CST

: Voltage Devider RMS 100 kV/500 pF

SB

: Control Box type 273 (Including Regulation Transformer)

TSM

: Transformormer sekundary AC Current

TO

: Test Object

R6

: Damping resistor; AC Voltage

R7

: Damping Resistor; Impuls Voltage

F

: Arrester

36

PRAKTIKUM TEGANGAN TINGGI

Kelompok A D. PROSEDUR PERCOBAAN 1. Menyiapkan seluruh peralatan yang diperlukan dalam pengujian gas bertekanan. 2. Mengisi tabung gas bertekanan sampai mencapai tekanan 4 bar dengan jarak bola 4 mm. 3. Melakukan pengujian untuk diameter bola 20 mm dan mengambil data pengukuran sebanyak dua kali, kemudian dimasukkan ke dalam tabel pengamatan. 4. Menurunkan tekanan gas dengan penurunan tekanan 0,5 bar sampai tekanannya mencapai 0 bar. 5. Percobaan selesai dan “OFF” kan tegangan tinggi pada kotak pengontrolan.

E. KESELAMATAN KERJA Beberapa hal yang perlu diperhatikan berkaitan dengan keselamatan kerja: 1. Perhatikanlah petunjuk penggunaan alat sebelum melakukan percobaan, tanyakanlah kepada pembimbing job apabila ada hal yang kurang dimengerti. 2. Gunakanlah sepatu berlapis karet untuk menghindari electric shock bila terjadi hubung singkat atau arus bocor.

37

PRAKTIKUM TEGANGAN TINGGI

Kelompok A F. DATA PENGAMATAN Tabel 1. Tabel hasil percobaan pengaruh tekanan gas pada tegangan tembus. Untuk Bola dengan bola Tekanan

Jarak

Veff

(bar)

(mm)

(kV)

1.

3

5

18

2.

2,5

5

17

3.

2

5

16

4.

1,5

5

14

5.

1

5

12

6.

0,5

5

10

No.

38

PRAKTIKUM TEGANGAN TINGGI

Kelompok A Tabel 2. Tabel hasil percobaan pengaruh tekanan gas pada tegangan tembus. Untuk Jarum dengan Jarum Tekanan

Jarak

Veff

(bar)

(mm)

(kV)

1.

3

5

14

2.

2,5

5

13

3.

2

5

12

4.

1,5

5

10

5.

1

5

8

6.

0,5

5

7

No.

39

PRAKTIKUM TEGANGAN TINGGI

Kelompok A G. ANALISA DATA 

Untuk Bola dengan bola Contoh Perhitungan pada data ke 1. Dik :

Dit :

P

= 1018 mBar

T

= 30,8 0C

V eff

= 18 kV

a. Vmax

= …?

b. VB

= …?

c. FC

= ...?

Penyelesaian :

a. V  V x 2  18 x 2  25, 45 kV max eff P 273  20 b. VB  Vmax x  1013 273  T 1018 273  20  25, 45 x  1013 273  30,8  24, 64 kV

c. FC 

V B  24, 64  0.96 V 25, 45 max

Dengan cara yang sama, diperoleh hasil analisa data yang lain selengkapnya dapat dilihat pada Tabel Analisa Data.

40

PRAKTIKUM TEGANGAN TINGGI

Kelompok A 

Untuk Jarum dengan Jarum Contoh Perhitungan pada data ke 1. Dik :

Dit :

P

= 1018 mBar

T

= 30,8 0C

V eff

= 14 kV

a. Vmax

= …?

b. VB

= …?

c. FC

= ...?

Penyelesaian :

a. V  V x 2  14 x 2  19,79 kV max eff P 273  20 b. VB  Vmax x  1013 273  T 1018 273  20  19, 79 x  1013 273  30,8  19,15 kV

c. FC 

V B  19,15  0.96 V 19, 79 max

Dengan cara yang sama, diperoleh hasil analisa data yang lain selengkapnya dapat dilihat pada Tabel Analisa Data.

41

PRAKTIKUM TEGANGAN TINGGI

Kelompok A H. TABEL HASIL ANALISA DATA Tabel 2.3. Analisa Data Percobaan gas bertekanan bola dengan bola Vmax

VBD

(kV)

(kV)

1.

25,46

24,64

0,96

2.

24,04

23,26

0,96

3.

22,63

21,9

0,96

4.

19,8

19,16

0,96

5.

16,97

16,42

0,96

6.

14,14

13,68

0,96

No

FC

Tabel 2.4. Analisa Data Percobaan gas bertekanan jarum dengan jarum Vmax

VBD

(kV)

(kV)

1.

19,79

19,15

0,96

2.

18,38

17,79

0,96

3.

16,97

16,42

0,96

4.

14,14

13,69

0,96

5.

11,31

10,95

0,96

6.

9,9

9,58

0,96

No

FC

42

PRAKTIKUM TEGANGAN TINGGI

Kelompok A I. GRAFIK

Hubungan antara Tekanan (Bar) dengan Veff, Vmax, dan Vbd (KV)

30

Veff, Vmax, dan VBD (KV)

25 20 Veff Vmax

15

VBD

10 5 0 0.5

1

1.5

2

Tekanan (Bar)

2.5

3

Gambar 6. Grafik hubungan tekanan (Bar) dengan Veff, Vmax, dan VBD (Kv) pada bola dengan bola.

43

PRAKTIKUM TEGANGAN TINGGI

Kelompok A

Hubungan antara Tekanan (Bar) dengan Veff, Vmax, dan Vbd (KV)

Veff, Vmax, dan VBD (KV)

25

20

15

Veff Vmax VBD

10

5

0 0.5

1

1.5

2

2.5

3

Tekanan (Bar)

Gambar 7. Grafik hubungan tekanan (Bar) dengan Veff, Vmax, dan VBD (Kv) pada jarum dengan jarum

44

PRAKTIKUM TEGANGAN TINGGI

Kelompok A J. KESIMPULAN Setelah melakukan praktikum ini dapat simpulkan sebagai berikut: 1. Semakin rendah tekanan maka tegangan tembusnya semakin cepat, baik itu pada percobaan elektroda bola-bola maupun pada jarum-jarum. 2. Pada grafik hubungan antara tekanan dengan Veff, Vmax, dan Vbd maka Veff, Vmax, dan Vbd akan turun ketika tekanan dalam tabung berkurang. 3. Pada percobaan gas bertekanan di dapatkan FC ( faktor koreksi ) sebesar 0,96.

45