Teknil Pemanfaatan Tenaga Listrik Jilid 1 Untuk Kelas 10 SMK

Teknik_pemanfaatan_listrik_smk10

Sebagai jawaban terhadap kebutuhan dunia kerja, Pemerintah telah mengembangkan
kurikulum Sekolah Menengah Kejuruan (SMK) menjadi kurikulum berbasis kompetensi.
Dengan kurikulum ini diharapkan SMK mampu menghasilkan lulusan-lulusan
yang kompeten untuk menjadi tenaga kerja profesional di dunia kerja sehingga
dapat meningkatkan taraf hidup sendiri maupun keluarga serta masyarakat dan
bangsa Indonesia pada umumnya.
Kelompok Teknologi Bidang Teknik Listrik, yang merupakan salah satu bagian dari
Kelompok Teknologi yang dikembangkan di lingkungan SMK, telah mengklasifikasikan
lingkup kompetensinya menjadi empat Kurikulum Tingkat Satuan Pendidikan
(KTSP), yaitu: (1) KTSP Pembangkit Tenaga Listrik, (2) KTSP Transmisi Tenaga
Listrik, (3) KTSP Distribusi Tenaga Listrik, dan (4) KTSP Pemanfaatan Tenaga Listrik.
KTSP Pembangkit Tenaga Listrik meliputi sumber energi dan proses konversinya
sampai menjadi energi listrik, KTSP Transmisi Tenaga Listrik menitikberatkan pada
aspek pengirimanan daya listrik dari pusat pembangkit sampai ke gardu distribusi,
KTSP Distribusi Tenaga Listrik meliputi pendistribusian tenaga listrik dari gardu
distribusi ke pusat-pusat beban, dan KTSP Pemanfaatan Tenaga Listrik mencakup
ranah bagaimana listrik dimanfaatkan untuk memenuhi kebutuhan para pemakainya
yang dampaknya dapat dirasakan secara langsung.
Buku Teknik Pemanfaatan Tenaga Listrik ini disusun berdasarkan profil kompetensi
KTSP Pemanfaatan Tenaga Listrik. Oleh karena itu, buku ini akan sangat membantu
para siswa SMK Teknik Listrik dalam mengenal dan memahami teknik pemanfaatan
tenaga listrik di industri maupun dalam kehidupan sehari-hari. Dengan pemahaman
yang dimiliki, diharapkan dapat menyokong profesionalitas kerja para lulusan
yang akan memasuki dunia kerja. Bagi para guru SMK, buku ini dapat digunakan
sebagai salah satu referensi sehingga dapat membantu dalam mengembangkan
materi pembelajaran yang aktual dan tepat guna. Buku ini juga bisa digunakan para
alumni SMK untuk memperluas pemahamannya di bidang pemanfaatan tenaga listrik
terkait dengan bidang kerjanya masing-masing.
Buku ini dibagi menjadi enam bab, yaitu: (1) Bahaya Listrik dan Sistem Pengamanannya,
(2) Instalasi Listrik, (3) Peralatan Listrik Rumah Tangga, (4) Sistem Pengendalian,
(5) Mesin-mesin Listrik, dan (6) PLC. Bab-bab yang termuat di dalam buku
ini mempunyai keterkaitan antara satu dan lainnya yang akan membentuk lingkup
pemahaman pemanfaatan tenaga listrik secara komprehensif, yang dapat dianalogikan
sebagai sustu sistem industri, dimana tercakup aspek penyaluran tenaga listrik
secara spesifik ke sistem penerangan dan beban-beban lain (Instalasi Listrik), pemanfaatan
tenaga listrik untuk keperluan rumah tangga (Peralatan Listrik Rumah
Tangga), penyediaan dan pemanfaatan tenaga tenaga listrik untuk sistem permesinan
industri (Mesin-mesin Listrik) dan saran pengendalian tenaga listrik yang
dibutuhkan dalam proses produksi (Sistem Pengendalian dan PLC) serta pemahaman
terhadap cara kerja yang aman di bidang kelistrikan (Bahaya Listrik dan Sistem
Pengamannya).
Teknik Pemanfaatan Tenaga Listrik ii
Jadi dengan buku ini diharapkan terbentuk pemahaman sistem pemanfaatan tenaga
listrik secara komprehensif dan bisa menjadi sumber belajar bagi siswa SMK Teknik
Listrik dan referensi bagi para guru pengampu KTSP Pemanfaatan Tenaga Listrik.
Terlepas dari itu semua, penulis menyadari bahwa dengan segala keterbatasan pada
penulis, buku ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis harapkan
kritik dan saran masukan dari para pengguna buku ini, terutama para siswa dan guru
SMK yang menjadi sasaran utamanya, untuk digunakan dalam perbaikannya
pada waktu mendatang.
Penulis mengucapkan terima kasih dan menyampaikan rasa hormat kepada Direktur
Pembinaan SMK, Kasubdit Pembelajaran, beserta staf atas kepercayaan dan
kerjasamanya dalam penulisan buku ini serta semua pihak yang telah memberi dorongan
semangat dan bantuannya baik langsung maupun tidak langsung atas tersusunnya
buku ini. Semoga Allah SWT membalas segala kebaikan dengan pahala
yang berlipat ganda.
Semoga buku ini bermanfaat bagi banyak pihak dan menjadi bagian amal jariah bagi
para penulis dan pihak-pihak yang terlibat dalam proses penyusunan buku ini.
Amin

 

KATA PENGANTAR ………………………………………………………………………….. i
DAFTAR ISI ………………………………………………………………………………………. iii
DAFTAR GAMBAR ……………………………………………………………………………. ix
DAFTAR TABEL ……………………………………………………………………………….. xxiii
1. BAHAYA LISTRIK DAN SISTEM PENGAMANANNYA …………………….. 1
1.1. Pendahuluan …………………………………………………………………………. 1
1.2. Bahaya Listrik ………………………………………………………………………… 1
1.3. Bahaya Listrik bagi Manusia …………………………………………………….. 2
1.3.1. Dampak sengatan listrik bagi manusia ……………………………. 2
1.3.2. Tiga faktor penentu tingkat bahaya listrik ………………………… 2
1.3.3. Proses Terjadinya Sengatan Listrik ………………………………… 4
1.3.4. Tiga faktor penentu keseriusan akibat sengatan listrik ………. 4
1.3.5. Kondisi-kondisi Berbahaya ……………………………………………. 6
1.3.6. Sistem Pengamanan terhadap Bahaya Listrik …………………. 7
1.3.7. Alat Proteksi Otomatis …………………………………………………… 10
1.3.8. Pengaman pada peralatan portabel ……………………………….. 12
1.3.9. Prosedur Keselamatan Umum ………………………………………. 13
1.3.10. Prosedur Keselamatan Khusus ……………………………………… 15
1.4. Bahaya Kebakaran dan Peledakan …………………………………………….. 17
1.4.1. Penyebab Kebakaran dan Pengamanan …………………………. 17
1.5. Sistem – IP berdasarkan DIN VDE 0470 ……………………………………… 20
2. INSTALASI LISTRIK …………………………………………………………………….. 22
2.1. Pendahuluan ……………………………………………………………………….. 22
2.1.1. Sejarah Penyediaan Tenaga Listrik……………………………….. 23
2.1.2. Peranan Tenaga Listrik ………………………………………………. 24
2.1.3. Instalasi Penyediaan dan Pemanfaatan Tenaga Listrik …… 25
2.1.4. Jaringan Listrik ………………………………………………………….. 29
2.1.5. Alat Pengukur dan Pembatas (APP) …………………………….. 36
2.1.6. Panel Hubung Bagi (PHB) …………………………………………… 43
2.1.7. Penghantar ……………………………………………………………….. 49
2.1.8. Beban Listrik ……………………………………………………………… 52
2.1.9. Perhitungan Arus Beban …………………………………………….. 56
2.1.10. Bahan Kebutuhan Kerja Pemasangan Instalasi Listrik …….. 57
2.2. Peraturan Instalasi Listrik ………………………………………………………. 58
2.2.1. Sejarah Singkat …………………………………………………………. 58
2.2.2. Maksud dan Tujuan PUIL-2000 ……………………………………. 58
2.2.3. Ruang Lingkup ………………………………………………………….. 58
iv Teknik Pemanfaatan Tenaga Listrik
2.2.4. Garis Besar Isi PUIL-2000 …………………………………………… 58
2.2.5. Peraturan Menteri ………………………………………………………. 63
2.2.6. Peraturan dan Undang-undang Lainnya ……………………….. 67
2.2.7. Pemasangan Instalasi Listrik ……………………………………….. 69
2.3. Macam-macam Instalasi ……………………………………………………….. 71
2.4. Macam-macam Ruang Kerja Listrik ………………………………………… 73
2.5. Prinsip Dasar Instalasi Bangunan (IEC 364-1) …………………………. 77
2.6. Pencahayaan ………………………………………………………………………. 79
2.6.1. Sifat gelombang cahaya ……………………………………………… 79
2.6.2. Pandangan Silau ……………………………………………………….. 80
2.6.3. Satuan-satuan Teknik Pencahayaan ……………………………. 81
2.6.4. Hukum Penerangan …………………………………………………… 83
2.6.5. Penyebaran Cahaya …………………………………………………… 84
2.6.6. Perancangan Penerangan Buatan ……………………………….. 86
2.6.7. Penggunaan Energi Untuk Pencahayaan Buatan……………. 98
2.7. Sejarah Perkembangan Sumber Cahaya ………………………………… 121
2.7.1. Sumber Cahaya Dengan Lemak dan Minyak …………………. 121
2.7.2. Sumber Cahaya Dengan Gas ……………………………………… 123
2.7.3. Lampu Busur …………………………………………………………….. 123
2.8. Macam-macam Lampu Listrik ………………………………………………… 125
2.8.1. Lampu Pijar ………………………………………………………………. 125
2.8.2. Neon Sign (Lampu Tabung) ………………………………………… 131
2.8.3. Lampu Merkuri ………………………………………………………….. 137
2.8.4. Lampu Sodium ………………………………………………………….. 141
2.9. Kendali Lampu / Beban Lainnya …………………………………………….. 145
2.10. Perancangan dan Pemasangan Pipa Pada Instalasi Listrik ……….. 155
2.10.1. Pipa Union ………………………………………………………………… 155
2.10.2. Pipa Paralon / PVC ……………………………………………………. 156
2.10.3. Pipa Fleksibel ……………………………………………………………. 156
2.10.4. Tule / Selubung Pipa ………………………………………………….. 156
2.10.5. Klem / Sangkang ……………………………………………………….. 157
2.10.6. Sambungan Pipa (Sock) ……………………………………………… 157
2.10.7. Sambungan Siku ……………………………………………………….. 157
2.10.8. Kotak Sambung …………………………………………………………. 158
2.11. Sistem Pentanahan ………………………………………………………………. 159
2.11.1. Pendahuluan …………………………………………………………….. 159
2.11.2. Pentanahan Netral Sistem ………………………………………….. 159
2.11.3. Pentanahan Peralatan ………………………………………………… 162
2.11.4. Elektroda Pentanahan dan Tahanan Pentanahan ………….. 167
2.11.5. Jenis-Jenis Elektroda Pentanahan ……………………………….. 167
2.11.6. Tahanan Jenis Tanah …………………………………………………. 170
2.11.7. Tahanan Pentanahan Berdasarkan Jenis dan Ukuran
Elektroda ………………………………………………………………….. 170
2.11.8. Luas Penampang Elektroda Pentanahan ………………………. 171
2.11.9. Luas Penampang Hantaran Pengaman ………………………… 172
Teknik Pemanfaatan Tenaga Listrik v
2.12. Pengujian Tahanan Pentanahan …………………………………………….. 174
2.12.1. Pengukuran Tahanan Pentanahan (Earth Tester) ………….. 174
2.12.2. Posisi Elektroda Bantu Dalam Pengukuran ……………………. 176
2.12.3. Pengukuran Tahanan Elektroda Pentanahan
Menggunakan Metoda 62% …………………………………………. 178
2.12.4. Jarak Peletakan Elektroda Bantu …………………………………. 180
2.12.5. Sistem Multi-Elektroda ………………………………………………… 181
2.12.6. Metoda Pengukuran Dua-Titik (Metoda Penyederhanaan) .. 182
2.12.7. Pengukuran Kontinuitas ……………………………………………… 183
2.12.8. Petunjuk-petunjuk teknis pengukuran …………………………… 183
2.13. Membuat Laporan Pengoperasian ………………………………………….. 187
2.14. Gangguan Listrik ………………………………………………………………….. 190
2.14.1. Gejala Umum Gangguan Listrik …………………………………… 190
2.14.2. Penyebab Gangguan ………………………………………………….. 190
2.14.3. Diagnosis Gangguan ………………………………………………….. 190
2.14.4. Mencari / Menemukan Gangguan ………………………………… 190
2.15. Pemeliharaan / Perawatan……………………………………………………… 191
2.15.1. Pemeliharaan Rutin ……………………………………………………. 191
2.15.2. Pemeliharaan Tanpa Jadwal / Mendadak ……………………… 191
2.15.3. Objek Pemeriksaan ……………………………………………………. 192
2.15.4. Pemeliharaan PHB – TR (Tegangan Rendah) ……………….. 192
2.15.5. Pemeliharaan Tiang …………………………………………………… 195
2.15.6. Pemeliharaan Pembumian ………………………………………….. 195
2.15.7. Contoh Identifikasi Gangguan Pada Pembumian Netral
Pengaman ………………………………………………………………… 196
2.15.8. Contoh Pengukuran dalam Pengujian Kontinuitas
Penghantar………………………………………………………………… 198
2.16. Simbol-simbol Gambar Listrik ………………………………………………… 200
2.16.1. Lambang Huruf Untuk Instrumen Ukur ………………………….. 200
2.16.2. Lambang Gambar Untuk Diagram ………………………………… 201
2.16.3. Lambang Gambar Untuk Diagram Instalasi Pusat dan
Gardu Listrik ……………………………………………………………… 206
2.16.4. Lambang Gambar untuk Diagram Instalasi Bangunan …….. 212
2.16.5. Nomenklatur Kabel …………………………………………………….. 218
2.17. Latihan Soal ………………………………………………………………………… 221
3. PERALATAN LISTRIK RUMAH TANGGA ………………………………………. 222
3.1. Alat-Alat Laundry ………………………………………………………………….. 222
3.1.1. Seterika Listrik …………………………………………………………… 222
3.1.2. Mesin Cuci Pakaian ……………………………………………………. 228
3.1.3. Mesin Pengering Pakaian ……………………………………………. 236
3.1.4. Mesin Cuci Piring ……………………………………………………….. 241
3.1.5. Mesin Pembersih Vakum …………………………………………….. 246
vi Teknik Pemanfaatan Tenaga Listrik
3.2. Alat-Alat Memasak ……………………………………………………………….. 251
3.2.1. Toaster …………………………………………………………………….. 251
3.2.2. Kompor Listrik …………………………………………………………… 255
3.2.3. Microwave Oven ………………………………………………………… 262
3.3. Alat-Alat Pemanas & Pendingin ……………………………………………… 267
3.3.1. Pengering Rambut …………………………………………………….. 267
3.3.2. Kulkas dan Freezer ……………………………………………………. 271
3.3.3. Alat Pendingin Ruangan ……………………………………………… 277
3.3.4. Alat Pemanas Air ……………………………………………………….. 283
4. SISTEM PENGENDALIAN …………………………………………………………….. 288
4.1. Sistem Pengendali Elektronik ………………………………………………… 291
4.1.1. Pendahuluan …………………………………………………………….. 291
4.1.2. Pengendali Tidak Kontinyu ………………………………………….. 291
4.1.3. Pengendali Dua-Posisi ……………………………………………….. 291
4.1.4. Pengendali Kontinyu ………………………………………………….. 293
4.1.5. Pengendali Campuran…………………………………………………. 297
4.1.6. Pengendali Elektronik …………………………………………………. 299
4.2. Sistem Pengendali Elektronika Daya ………………………………………. 304
4.2.1. Pendahuluan …………………………………………………………….. 304
4.2.2. Komponen Semikonduktor Daya ………………………………….. 305
4.2.3. Penyearah ………………………………………………………………… 312
4.2.4. Pengendali Tegangan AC …………………………………………… 323
4.2.5. Kontrol Kecepatan dan Daya Motor Induksi Fasa Tiga ……. 324
4.2.6. Persiapan, Pengoperasian, dan Pemeriksaan Pengendali
Elektronika Daya ……………………………………………………….. 327
4.3. Sistem Pengendalian Motor …………………………………………………… 331
4.3.1. Kontaktor Magnit ……………………………………………………….. 333
4.3.2. Kontak Utama dan Kontak Bantu …………………………………. 334
4.3.3. Kontaktor Magnit dengan Timer …………………………………… 335
4.3.4. Rele Pengaman Arus Lebih (Thermal Overload Relay) …… 336
4.3.5. Mengoperasikan dan Memelihara Sistem Pengendali
Elektromagnetik …………………………………………………………. 337
4.4. Elektro Pneumatik ………………………………………………………………… 343
4.4.1. Pendahuluan …………………………………………………………….. 343
4.4.2. Simbol-Simbol …………………………………………………………… 343
4.4.3. Sistem Komponen ……………………………………………………… 349
5. MESIN LISTRIK ……………………………………………………………………………. 353
5.1. Transformator Satu Fasa ………………………………………………………. 356
5.1.1. Konstruksi dan Prinsip Kerja ……………………………………….. 356
5.1.2. Transformator Ideal ……………………………………………………. 358
Teknik Pemanfaatan Tenaga Listrik vii
5.1.3. Transformator Berbeban …………………………………………….. 360
5.1.4. Pengujian Transformator …………………………………………….. 364
5.1.5. Paralel Transformator …………………………………………………. 367
5.2. Transformator Tiga Fasa ……………………………………………………….. 369
5.2.1. Konstruksi Transformator ……………………………………………. 369
5.2.2. Hubungan Transformator Tiga Fasa …………………………….. 373
5.2.3. Pengujian Transformator Tiga Fasa ……………………………… 377
5.3. Transformator Khusus …………………………………………………………… 381
5.3.1. Autotransformator ………………………………………………………. 381
5.3.2. Transformator Pengukuran ………………………………………….. 382
5.4. Generator Arus Searah …………………………………………………………. 384
5.4.1. Konstruksi Mesin Arus Searah …………………………………….. 384
5.4.2. Tegangan Induksi ………………………………………………………. 392
5.4.3. Reaksi Jangkar ………………………………………………………….. 393
5.4.4. Hubungan Generator Arus Searah ……………………………….. 394
5.4.5. Efisiensi ……………………………………………………………………. 396
5.4.6. Karakteristik Generator ……………………………………………….. 397
5.5. Motor Arus Searah ……………………………………………………………….. 402
5.5.1. Prinsip Dasar …………………………………………………………….. 402
5.5.2. Persamaan Tegangan dan Daya ………………………………….. 402
5.5.3. Torsi …………………………………………………………………………. 403
5.5.4. Rugi-rugi Daya dan Efisiensi ……………………………………….. 404
5.5.5. Macam-macam Hubungan Motor Arus Searah ………………. 404
5.5.6. Karakteristik Motor Arus Searah …………………………………… 406
5.6. Motor Induksi Tiga Fasa ………………………………………………………… 408
5.6.1. Konstruksi dan Prinsip Kerja ……………………………………….. 408
5.6.2. Frekuensi dan Slip Rotor …………………………………………….. 413
5.6.3. Rangkaian Ekuivalen ………………………………………………….. 414
5.6.4. Torsi dan Daya ………………………………………………………….. 416
5.6.5. Penentuan Parmeter Motor Induksi ………………………………. 420
5.6.6. Pengaturan Kecepatan Motor Induksi Tiga Fasa ……………. 422
5.6.7. Pemilihan Motor …………………………………………………………. 425
5.7. Generator Sinkron ………………………………………………………………… 427
5.7.1. Pendahuluan …………………………………………………………….. 427
5.7.2. Konstruksi …………………………………………………………………. 427
5.7.3. Prinsip Kerja ……………………………………………………………… 433
5.7.4. Alternator Tanpa Beban ……………………………………………… 435
5.7.5. Alternator Berbeban …………………………………………………… 436
5.7.6. Menentukan Resistansi dan Reaktansi …………………………. 437
5.7.7. Pengaturan Tegangan ………………………………………………… 439
5.7.8. Kerja Paralel Alternator ………………………………………………. 442
5.8. Motor Sinkron ………………………………………………………………………. 444
5.8.1. Prinsip Kerja ……………………………………………………………… 444
5.8.2. Motor Saat Berbeban …………………………………………………. 445
viii Teknik Pemanfaatan Tenaga Listrik
5.8.3. Daya Dihasilkan Motor Sinkron ……………………………………. 446
5.8.4. Efisiensi Motor Sinkron ……………………………………………….. 447
5.8.5. Kurva V Motor Sinkron ……………………………………………….. 448
5.8.6. Pengasutan Motor Sinkron ………………………………………….. 449
5.9. Motor Satu Fasa …………………………………………………………………… 451
5.9.1. Pendahuluan …………………………………………………………….. 451
5.9.2. Motor Induksi Satu Fasa …………………………………………….. 452
5.9.3. Motor Seri Satu Fasa (Universal) …………………………………. 464
5.10. Generator Set ……………………………………………………………………… 465
5.10.1. Pendahuluan …………………………………………………………….. 465
5.10.2. Mesin Diesel ……………………………………………………………… 466
5.10.3. Mengoperasikan Generator Set …………………………………… 468
5.11. Memperbaiki Motor Listrik ……………………………………………………… 477
5.11.1. Pendahuluan …………………………………………………………….. 477
5.11.2. Perbaikan Dasar Motor Induksi ……………………………………. 478
5.11.3. Membongkar Kumparan Motor …………………………………….. 480
5.11.4. Pelilitan Kumparan Motor ……………………………………………. 481
5.11.5. Laporan Pelaksanaan Pekerjaan …………………………………. 486
6. PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER …………………………………….. 487
6.1. Pendahuluan ……………………………………………………………………….. 487
6.1.1. Sejarah Perkembangan PLC………………………………………… 488
6.1.2. Keuntungan Penggunaan PLC …………………………………….. 489
6.1.3. Penggunaan PLC di Industri ……………………………………….. 489
6.2. Konsep Logika …………………………………………………………………….. 491
6.2.1. Fungsi Logika ……………………………………………………………. 491
6.2.2. Rangkaian PLC dan Simbolik Kontak Logika …………………. 494
6.3. Arsitektur PLC ……………………………………………………………………… 495
6.3.1. Perangkat Keras ………………………………………………………… 495
6.3.2. Arsitektur Internal ………………………………………………………. 496
6.4. Pemrograman PLC ………………………………………………………………. 498
6.4.1. Bahasa Pemograman PLC ………………………………………….. 498
6.4.2. Operasi Pembacaan …………………………………………………… 499
6.4.3. Instruksi Dasar PLC …………………………………………………… 500
6.4.4. Pemograman dengan CX Programmer …………………………. 503
6.4.5. Contoh Program ………………………………………………………… 505
DAFTAR PUSTAKA
RIWAYAT PENULIS

eXTReMe Tracker