Instalasi Tenaga Listrik Satu Fasa

Instalasi Tenaga Listrik Satu Fasa

Listrik merupakan sumber yang memiliki pengaruh dalam kehidupan manusia. Energi listrik dimanfaatkan untuk menggerakkan berbagai alat elektronik yang memiliki fungsi dalam mempermudah berbagai bentuk pekerjaan manusia. Instalasi listrik dapat di bedakan menjadi instalasi listrik satu fasa dan tiga fasa. Sebelum memahami lebih mendalam tentang instalasi listrik satu fasa, anda harus memahami tentang sejarah listrik, muatan listrik, arus listrik serta pemahaman singkat instalasi listrik satu fasa dan instalasi listrik tiga fasa.

1. Sejarah Tenaga Listrik

Pada era sekarang, energi listrik merupakan kebutuhan primer bagi umat manusia, bisa kita bayangkan bagaimana kekacauan yang terjadi apabila tiba-tiba energi listrik itu hilang, mulai dari peralatan sederhana di rumah tangga, mesin-mesin canggih di industri, sistem telekomunikasi semua tidak akan bisa berfungsi. Hal tersebut menunjukan betapa pentingnya energi listrik bagi kehidupan kita.

Sejarah energi listrik dimulai pada  tahun 1831-1832, ketika  ilmuwan asal Inggris Michael Faraday menemukan bahwa perbedaan potensial dihasilkan antara ujung-ujung konduktor listrik yang bergerak tegak lurus terhadap medan magnet. Dia membuat generator elektromagnetik pertama berdasarkan efek ini menggunakan cakram tembaga yang berputar antara kutub magnet tapal kuda. Proses ini menghasilkan arus searah yang kecil.

Desain alat yang dijuluki ‘cakram Faraday’ itu tidak begitu efisien dikarenakan oleh aliran arus listrik yang arahnya berlawanan di bagian cakram yang tidak terkena pengaruh medan magnet. Arus yang diinduksi langsung di bawah magnet akan mengalir kembali ke bagian cakram di luar pengaruh medan magnet. Arus balik itu membatasi tenaga yang dialirkan ke kawat penghantar dan menginduksi panas yang dihasilkan cakram tembaga. Generator homopolar yang dikembangkan selanjutnya menyelesaikan permasalahan ini dengan menggunakan sejumlah magnet yang disusun mengelilingi tepi cakram untuk mempertahankan efek medan magnet yang stabil. Kelemahan yang lain adalah amat kecilnya tegangan listrik yang dihasilkan alat ini, dikarenakan jalur arus tunggal yang melalui fluks magnetik.

Pada bulan Januari 1882, sejarah tentang pusat pembangkitan tenaga listrik dimulai dengan beroperasinya pusat tenaga listrik yang pertama di kota London, Inggris. Selain di Eropa pusat tenaga listrik juga beroperasi untuk pertama kalinya di Amerika pada bulan september ditahun yang sama di kota New york, Amerika serikat. Kedua pembangkit tersebut bekerja pada arus searah dengan tegangan yang masih rendah sehingga tidak bisa mencukupi kebutuhan energi listrik di kedua kota tersebut, sehingga menginspirasi para ahli untuk mencari sistem pembangkitan energi listrik yang lebih memadahi.

Di Indonesia sendiri sejarah pembangkitan tenaga listrik dimulai sejak beroperasinya pusat tenga listrik di Gambir, Jakarta (Mei 1897), Medan (1899), Surakarta (1902), Bandung (1906), Surabaya (1912), dan Banjarmasin (1922).

Perkembangan teknologi pembangkitan energi listrik menjadikan penyediaan energi listrik sudah hampir merata di seluruh dunia, pembangkit-pembangkit listrik dengan kapasitas besar sudah banyak yang didirikan, sarana transmisi dan distribusi energi listrik juga sudah tersinkronisasi dengan baik sehingga sistem pembangkitan dan tenaga listrik sudah berjalan dengan baik. Berikut gambar sistem tenaga listrik mulai dari pembangkitan, transmisi, sampai sistem distribusi.

 

Gambar Sistem tenaga listrik

Gambar di atas memperlihatkan pusat pembangkit dengan sumber daya energi primer seperti bahan bakar fosil (minyak, gas alam, dan buatan), hidro, panas bumi, dan nuklir diubah menjadi energi listrik. Generator sinkron mengubah energi mekanis yang dihasilkan pada poros turbin menjadi energi listrik tiga fasa.

Melalui transformator penaik tegangan (step-up transformator) energi listrik ini kemudian dikirimkan melalui saluran transmisi bertegangan tinggi menuju pusat-pusat beban. Peningkatan tegangan dimaksudkan untuk mengurangi jumlah arus yang mengalir pada saluran transmisi. Dengan demikian saluran transmisi bertegangan tinggi akan membawa aliran arus rendah dan berarti mengurangi rugi-rugi daya akibat panas pada penghantar. Ketika saluran transmisi mencapai pusat beban, tegangan tersebut kembali diturunkan menjadi tegangan menengah, melalui transformator penurun tegangan (step-down transformator).

Di pusat-pusat beban yang terhubung dengan saluran distribusi, energi listrik ini diubah lagi menjadi bentuk-bentuk energi yang langsung terpakai oleh konsumen seperti energi mekanis (motor), penerangan, pemanas, pendingin, dan lain sebagainya.

Secara umum sistem tenaga listrik dibangun oleh empat komponen utama, yaitu pembangkit, transmisi, distribusi, dan beban. Selanjutnya proses proses pengiriman daya listrik dilakukan secara bertahap, dimulai dari bagian pembangkit kemudian disalurkan melalui jaringan transmisi, dan disalurkan ke beban-beban menggunakan saluran distribusi. Energi listrik dibangkitkan di pusat-pusat pembangkit dengan mengkonversikan sumber energi primer yang tersedia, seperti air, angin, panas bumi, panas matahari, batu bara atau lainnya. Dengan mengacu pada sumber energi primer yang digunakan sebagai penyedia awal, maka dikenal berbagai tipe pembangkit, misalnya Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA), Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU), Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG) atau yang lainnya. Sedangkan pemakai atau beban biasanya terletak jauh dari pusat pembangkit, sehingga untuk memanfaatkan energi listrik yang telah dibangkitkan diperlukan saluran atau jaringan listrik. Oleh karena itu, untuk menunjang proses penyaluran energi listrik secara memadai dibutuhkan sistem transmisi dan sistem distribusi yang baik, agar beban-beban yang tersebar mendapat kiriman daya listrik sesuai kebutuhannya.

2. Muatan Listrik

Muatan listrik (Q) adalah muatan dasar yang dimiliki suatu benda. Satuan Q adalah Coulomb, yang merupakan 6,24 x 10^18 muatan dasar. Q adalah sifat dasar yang dimiliki oleh materi baik itu berupa Proton (muatan positif) maupun elektron (muatan negatif). Muatan listrik total suatu atom atau materi ini bisa positif, jika atom kekurangan elektron. Sementara atom yang kelebihan elektron akan bermuatan negatif. Dalam atom yang netral, jumlah Proton akan sama dengan jumlah eletron yang mengelilinginya (membentuk muatan total yang netral atau tak bermuatan). Muatan Listrik ini pertama kali ditemukan Benyamin Franklin ia kemudian memberikan tanda (+) untuk jenis listrik Proton, neutron adalah netral, dan elektron adalah (-).

3. Arus Listrik

Arus listrik merupakan sebuah aliran yang terjadi akibat jumlah muatan listrik yang mengalir dari satu titik ke titik lain, yang mengalir melalui media konduktor dalam tiap satuan waktu. Arus listrik biasanya dilambangkan dengan huruf (I). Adapun satuannya adalah Ampere (A). Satu Ampere dapat didefinisikan sebagai jumlah elektron atau muatan (Q atau Couloms) yang melewati titik tertentu dalam 1 detik.

Arus listrik memiliki hubungan dengan tegangan dan hambatan listrik. Hal ini sesuai dengan hukum OHM menyatakan bahwa besarnya arus listrik (I) yang mengalir melalui sebuah penghantar atau konduktor. Aliran tersebut berbanding lurus dengan beda potensial atau tegangan (V) dan berbanding terbalik dengan hambatannya (R). Secara matematis ditulis:

Jenis-jenis Arus listrik

• Arus Listrik AC

Arus listrik AC (Alternating Current) merupakan listrik yang besarnya dan arah arusnya selalu berubah-ubah dan bolak-balik. Arus listrik AC akan membentuk suatu gelombang yang dinamakan dengan gelombang sinus atau sinusoida.

Listrik bolak-balik (AC) dipelihara dan berada di bawah naungan PLN. Indonesia menerapkan listrik bolak-balik dengan frekuensi 50 Hz. Tegangan standar yang diterapkan di Indonesia untuk listrik bolak-balik 1 Fasa adalah 220 Volt. Tegangan dan frekuensi ini biasanya terdapat pada rumah warga, yang berlangganan listrik PLN.

• Arus Listrik DC

Arus listrik DC disebut juga arus listrik searah. Pada listrik DC aliran arusnya mengalir dari ujung positif menuju ujung negatif. Pengamatan-pengamatan yang dilakukan oleh para ahli  menunjukkan bahwa pada arus searah merupakan arus yang alirannya dari negatif (elektron) menuju kutup positif. Aliran-aliran tersenut menyebabkan timbulnya lubang-lubang bermuatan positif yang terlihat mengalir dari positif ke negatif. 

Listrik DC biasanya digunakan oleh perangkat elektronika. Meskipun ada sebagian beban selain perangkat elektronik yang menggunakan arus DC, contoh motor listrik DC. Selain itu, listrik DC juga sering disimoat dalam suatu baterai.

4. Instalasi Listrik Satu Fasa

Dari hasil pembangkitan energi listrik melalui generator menghasilkan sumber energli listrik satu fasa dan tiga fasa. Instalasi listrik satu fasa adalah jenis instalasi yang menggunakan dua buah kawat penghantar untuk fasa (sumber/tegangan) berupa kawat berarus (positif) dan satu kawat penghantar untuk nol (netral). Instalasi listrik ini biasanya bekerja pada tegangan 220 V. Pemasangan instalasi listrik satu fasa biasanya lebih mudah karena hanya menggunakan dua buah kawat penghantar. Cara pemasangan instalasi listrik satu fasa sangat sederhana karena hanya menggunakan 2 buah kabel. Anda dapat melihat aplikasinya dalam instalasi listrik rumah. Untuk dapat mengerti berapa besaran daya listrik yang tersedia pada instalasi listrik satu fasa kita bisa melihat MCB yang digunakan pada instalasi tersebut.

5. Instalasi Listrik Tiga Fasa (secara singkat)

Listrik 3-phase adalah listrik AC (alternating current) yang menggunakan 3 penghantar yang mempunyai tegangan sama tetapi berbeda dalam sudut phase sebesar 120 derajat. Tiga kawat penghantar tersebut biasa disebut dengan Phase (R,S,T) dan tambahan satu kawat neutral (N) atau sering dibilang kawat ground. Menurut istilah Listrik 3 Phase terdiri dari 3 kabel bertegangan listrik dan 1 kabel neutral. Umumnya listrik 3 Phase bertegangan 380 volt yang banyak digunakan Industri atau pabrik.