DASAR TEKNIK TENAGA LISTRIK TERLENGKAP
DASAR TEKNIK TENAGA LISTRIK
Abstraksi: Pembahasan ini berkaitan dengan materi-materi teknik tenaga listrik yang terdiri dari prinsip dasar listrik, hukum rangkaian listrik, phasor. Untuk prisnsip dasar listrik menjelaskan dasar-dasar pada tenaga listrik yaitu: teori elektron, arus listrik, dan kegunaan listrik. Untuk hukum rangkaian listrik menjelaskan tentang sifat sumber listrik, hukum impedansi, hukum ohm dan hukum kirchoff. Untuk phasor dalam pembahasan ini mengetahui besaran phasor.
Kata Kunci: prinsip dasar listrik, hukum rangkaian listrik, phasor
I. Pendahuluan
Dalam mempelajari dasar teknik tenaga listrik pertama-pertama mengetahui dasarnya terlebih dahulu seperti :
a. Teori Elektron
Dasar untuk mengerti listrik adalah teori elektron. Teori ini menyatakan bahwa semua materi mempunyai dimensi (ruang) dan berat, materi dalam bentuk unit yang tidak mungkin dipisahkan lagi disebut atom. Dalam atom terdapat partikel yaitu, proton, neutron, dan elektron. Proton dan neutron merupakan inti dari atom yang disebut dengan muckleus. Sedangkan elektron bergerak spin sambil mengitari inti dalam orbit tertentu, seperti yang dirunjukan oleh gambar 1. (Zein, Hermagantos, 1995)
Gambar 1
Sumber : Zein, Hermagantos, 1995.
Proton dan elektron bermuatan listrik dalam jumlah yang sangat kecil, proton merupakan pembawa muatan positif dan elektron pembawa muatan negatif. Dalam sebuah atom stabil, jumlah muatan proton sama dengan jumlah muatan elektron. Sedangkan neutron tidak mempunyai muatan listrik.
Atom dibedakan oleh jumlah elektron yang mengitari intinya. Contohnya atom hidrogen mempunyai satu elektron pada orbitnya, sedangkan atom timah mempunyai 82 elektron pada orbiynya, sedangkan atom timah mempunyai 82 elektron yang mengitari inti dalam orbit yang berbeda. Pergerakan elektron ini tidak membuat atom menjadi terpecah, berantakan, karena dalam suatu atom terdapat keseimbangan gaya/ momen di dalamnya.
Gerak muatan positif dan muatan negatif bertentangan satu sama lain dalam suatu konduktor. Aliran dari jumlah kedua muatan ini akan memntukan besarnya arus listrik yang mengalir.
b. Arus Listrik
Elektron pada orbit terluar satu atom tidak terikat kuat pada intinya, sehingga elektron ini mudah terlepas dari orbitnya, yang disebut dengan elektron bebas danm pergerakannya adalah acak. Seperti yang dilihatkan oleh gambar 2, sebuah elektron bebas masuk dalam orbit terluar suatu atom yang bermuatan positif.
Gambar 2
Sumber : Zein, Hermagantos, 1995.
Dalam konduktor, elektron mengalir menabrak atom-atom yang tidak stabil, bila kondiktor diberi energi (beda potensial). Aliran elektron bebas pada konduktor tersebut dikenal dengan arus listrik. Secara umum telah dikenal arus listrik yang tersiri dari arus searah dan arus bolak balik. Arus searah adalah besar arus listrik selalu bernilai positif atau negatif saja.
Sedangkan arus bolak balik, nilainya bergantian antara positif dan negatif dalam periode tertentu, yang disebut dengan frekuensi. Arus searah dikenal dengan harga rata-rata, sedangkan pada arus bolak balik adalah harga efektifnya di samping harga puncaknya. Untuk arus yang berbentuk sinusoidal (umumnya tenaga listrik), berlaku
. Besaran efektif ini bertujuan untuk menyetarakan daya rata-rata untuk arus searah dengan bolak-balik. (Zein, Hermagantos, 1995)
c. Kegunaan Listrik
Menurut Zein Hermagantos 1995, tenaga listrik sudah lazim digunakan oleh manusia semenjak listrik ditemukan. Saat ini dan masa yang akan datang tidak mungkin orang meninggalkan listrik. Berikut ini adalah contoh penggunaan listrik, yaitu:
1. Lampu: untuk rumah, jalan, taman, projektor, flash, dan lain-lain.
2. Panas: masak, strika, dan lain-lain.
3. Tenaga listrik: pembangkit, blower, crene, transportasi, eskalator, lift, dan lain-lain.
4. Komunikasi: radio, telepon, TV, komputer, dan lain-lain.
5. Dan lain-lain.
Dalam menggunakan tenaga listrik harus diperhatikan ratting besaran-besaran listrik, seperti tegangan, frek, phasa untuk bolak-balik, dan tegang serta fakrot ripper untuk arus searah. Frek umunya digunakan di Indonesia (PLN) adalah 50 Hz, sehingga peralatan-peralatan yang ada harus disesuaikan dengan frek tersebut. Sedangkan tegangan AC biasanya dinyatakan dengan harga rms atau efektif, yaitu gelombang sinosoidal, 
Dimana :
Vef = harga tegangan efektif
Vm = harga tegangan maks
Selain itu dikenal juga tegangan dalam sistem tiga phasa. Untuk sistem tiga phasa dan dalam keadaan sambung berlaku.
Dimana :
VLN = harga phasa ke netral
VLL = harga phasa ke phasa
Untuk sistem DC, kualitas tegangan ditentukan oleh faktor ripper yaitu:
Dimana:
Fr= faktor ripper
Vmaks = harga tegangan mak
Vmin = harga tegangan min
Semakin kecil harga faktor ripper akan semakin baik tegangan DC-nya.
II. Dasar Listrik (Hukum Rangkaian Listrik)
a. Sifat sumber listrik
Dalam rangkaian listrik, sumber dapat dinyatakan dalam dua rangkaian ekivalen, yaitu sumber tegangan dan sumber arus. Contohnya suatu baterai accu mobil dengan tengangan 12 volt, bila resistansi dalam baterai adalah 0,5 ohm, maka rangkaian pengganti dari baterai ini dapat ditunjikkan ke dalam dua sumber itu seperti pada gambar 3. Hubungan dari kedua rangkaian ekivalen tersebut adalah
Gambar 3 Sumber Tegangan
dan Sumber Arus
Sumber : Zein, Hermagantos, 1995.
Dimana:
I adalah sumber arus
V adalah sumber tegangan
R adalah resisransi dalam sumber
Disamping itu sumber dapat dibedakan berdasarkan ketergantungan pada yang lain, yaitu sumber dependen dan sumber independen. Sumber dipenden adalah sumber listrik yang tergantung pada besarnya yang lain atau dipengaruhi oleh besaran yang lain. Sedangkan sumber independen adalah sumber listrik yang tidak terpengaruhi oleh besaran yang lainnya.
Contoh sumber diatas adalah sumber independen, sedangkan sumber dependen adalah sumber yang ditentukan oleh variabel yang lain, yang contohnya dapat dilihat pada gambar 4. Gambar 4 adalah sebuah rangkaian yang terdiri dari satu sumber, dua resistansi dan sebuah kapasitansi.
Gambar 4 Contoh Tegangan Sumber Dependen
Sumber : Zein, Hermagantos, 1995.
Besaran tegangan sumber pada gambar 4 adalah bergantung pada arus yang mengalir pada kapasitor, yaitu 2 +3I, dimana I adalah arus yang mengalir pada kapasitor. Dalam keadaan ini, bila muatan kapasitor jenuh maka tengangan sumber adalah 2 volt. (Zein, Hermagantos, 1995)
b. Hubungan Impedansi
Sebelum mengenal rangkaian terlebih dahulu dijelaskan konsep impedansi dan hubungan antarimpedansi. Konsep ini bertujuan untuk memudahkan dalam penyelesaian rangkaian listrik, dimana ketiga komponen (R, L dan C) di rubah dulu dalam bentuk impedansi seperti berikut.
Impedansi dari R:
Impedansi dari L:
Dimana 
, dengan f adalah frekuensi.
Impedansi dari C:
Hubungan Seri
Gambar 5 Hubungan Seri
Sumber : Zein, Hermagantos, 1995.
Hubungan Pararel
Gambar 6 Hubungan Pararel
Sumber : Zein, Hermagantos, 1995.
Hukum yang mendasari rangkaian listrik adalah Hukum Ohm dan Hukum Kirchoff. Berikut ini akan diterangkan kedua hukum tersebut. (Zein, Hermagantos, 1995)
c. Hukum Ohm
Menurut Zein Hermagantos 1995, orang yang telah bekerja kersa dalam bidang listrik adalah yang bernama Ohm. Dia menemukan hubungan arus dengan tegangan yang dilewatkan pada resistansi. Jadi, hukun ohm ini dinyatakan dengan persamaan matematika yang menghubungkan besaran arus listrik, tegangan listrik dan resistansinta, seperti berikut: 
Dimana: I adalah arus yang lewat resistansi.
V1-V2 adalah beda tegangan pada resitansi; R adalah resistensi.
d. Hukum Kirchoff
Menurut Zein Hermagantos 1995, kirchoff telah bekerja keras dan menemukan hukum tentang arus pada titik cabang dan tegangan pada suatu loop tertutup.
1. Tentang arus
Jumlah arus yang masuk dan keluar dari titik cabang adalah nol. Pengertian ini dapat dilihat dari gambar7
Gambar 7 Cabang Arus 5b Loop Tertutup
Sumber : Zein, Hermagantos, 1995.
V. Metodologi penelitian
Langkah awal dari penelitian ini adalah dengan melakukan studi pustaka studi lapangan, berikut penjelasannya:
a. Studi Pustaka
Mengadakan atau melakukan studi kepustakaan untuk mendalami materi yang diambil dari buku-buku ataupun sumber-sumber lainnya yang berhubungan dengan bidang penelitian yang akan dilakukan.
b. Studi Lapangan
Pada saat studi lapangan, dilakukan pengamatan langsung pada rangkaian sound system dari komputer serta mengadakan wawancara terhadap dengan yang ahli pada bidang komputer.
IV. Pembahasan
Berdasarkan penelitian yang dilakukan, maka penulis dapat membahas tentang rangkaian listrik yang diteliti berikut pembahasannya:
a. Pembahasan
1. gambaran/alur dari rangkaian listrik
Gambar 8 alur rangkaian listrik sound system pada komputer
2. gambar rangkaian listrik
Gambar 9 rangkaian listrik sound system pada komputer
VI. Kesimpulan
Berdasarkan pada penelitian yang dilakukan, maka data-data yang diperoleh dan diolah didalam pembahasan, maka didapat kesimpulan yang sesuai dengan tujuan penelitian. Berikut kesimpilannya:
1. pertama monitor pada komputer itu berfungsi untuk menentukan output pada sound system, kemudian listrik dari monitor ke CPU untuk menyalurkan listrik ke speaker aktif dan dari speaker aktif langsung ke sound sistem, maka didapat output dari sound system tersebut ialah suara atau lagu-lagu yang ditentukan dari layar monitor pada komputer.
2. pada gambar rangkaian listrik berasal dari saluran listrik ke rangkaian A itu adalah monitor pada komputer, dari rangkaian A masuk ke hubungan paralel yaitu rangkaian B1 dan B2 dengan arus listrik yang sama, kemudian dari rangkaian B1 dan B2 dengan pengeluaran arus IB = IB1 + IB2, lalu ke rangkaian C dengan IB dan mengeluarkan IC, kemudian masuk ke hubungan paralel pada rangkaian D1 dan D2 dengan arus IC dan menghasilkan arus ID = ID1 + ID2.
3. output pada rangkaian listrik sound systempada komputer adalah musik-musik atau suara.