BAB I Kabel

8/18/2019 BAB I Kabel

1/16

BAB I

K A B E L DAN PENGHANTAR

A. TUJUAN PEMBELAJARAN UMUM (TPU)

Mahasiswa mengenal komponen kabel / konduktor .

B. TUJUAN PEMBELAJARAN KHUSUS (TPK)

Mahasiswa mampu mengidentifikasikan bermacam-macam kabel / konduktor dan

cara menggunakannya.

1.1 Pengertian

Kabel adalah suatu media berbentuk kawat yang digunakan untuk

menghubungkan sumber listrik dengan peralatan-peralatan listrik (beban) sehingga

terjadi transfer daya dari sumber ke beban. Selain itu digunakan untuk

a. komunikasi data pada sistem komputer!

b. komunikasi data pada sistem telekomunikasi!c. menyalurkan sinyal dari pesawat pengirim ke antene atau dari antene ke penerima!

d. menghubungkan satu peralatan dengan peralatan lainnya pada suatu sistem

elektronik!

e. pengawatan pada peralatan elektronik (wiring )!

f. instalasi listrik di rumah! kantor! kendaraan!

g. probe pada alat ukur!

h. membuat kumparan atau lilitan pada trafo! induktor! motor! generator!

i. dan lain-lain.

Sedangkan penghantar atau konduktor adalah suatu media yang dapat

mengalirkan arus listrik dari yang berpotensial tinggi ke potensial rendah! atau dari

sumber ke beban! menyalurkan sinyal atau informasi dari pengirim ( transmiter- Tx) ke penerima (receiver-Rx)! dsb. "enghantar dapat berupa kabel! pelat tipis pada "#$

( printed circuit board )! cairan kimia (dalam batere/accu)! udara! serat optik ( fiber optic)!

dll. %adi perbedaan antara kabel dengan penghantar adalah kabel adalah bagian dari

jenis penghantar! sedangkan penghantar belum tentu berbentuk kabel.

1.2 Sim!"

Secara umum kabel dilambangkan dengan garis lurus! baik &ertikal maupun

hori'ontal. Simbol beberapa macam kabel ditunujukan oleh gambar-gambar yang ada di

abel .

abel . Simbol Kabel

*o

.

*ama *omor

Simbol

+,#

ambar Simbol

Satu buah kabel tunggal

0 Satu buah kabel fleksibel

Komponen Elektronika I1


2/16

BAB I


• iga buah kabel tunggal sistem

hantaran tunggal

• iga buah kabel sistem hantaran

banyak

1

2elapan buah kabel tunggal 3

4 rup dari n kabel tunggal 45

1 2ua buah kabel yang diuntai 16.

7 2ua kabel yang terkisi 1$.

3 Kabel koaksial 12.

1.# Ta$anan Kae"

Suatu kabel dapat digolongkan baik! sedang! atau buruk! bergantung kepada

nilai tahanan dalam yang dikandungnya. Kabel yang baik memiliki tahanan dalam yang

kecil sehingga kerugian yang diakibatkan oleh pemakaian kabel menjadi kecil. 8ogam

yang paling baik dipakai sebagai penghantar dalam sistem elektronik maupun instalasi

listrik adalah tembaga. embaga dikatakan baik karena memiliki tahanan jenis yang

kecil! dan bersifat lentur/fleksibel! tahan korosif! murah! dan banyak tersedia. 8ogam

lainnya yang juga dipakai sebagai bahan utama kabel yaitu perak dan aluminium. Kedua

logam ini sering digunakan untuk membuat kabel yang menyalurkan daya listrik yang

sangat besar dengan jarak yang jauh.

a. Pengar%$ Ta$anan Jeni&

$esarnya tahanan dari suatu kabel bergantung kepada ta$anan 'eni& logam (

dibaca rho)! panjang dan luas penampang kabel. 9ntuk kabel yang berbeda bahannya

tetapi sama dalam hal panjang dan diameternya! maka tahanan kabel hanya ditentukan

oleh nilai tahanan jenis bahannya. Konstruksi kabel ditunjukan di ambar . dan

secara matematis! tahanan kabel dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (.).



3/16

BAB I


ambar .. :isualisasi hubungan panjang dan luas penampang kabel

R= ρ L

A

[Ω ] (.)

dimana

- ; < tahanan dalam kabel dengan satuan = > ?!

- < tahanan jenis bahan kabel dengan satuan = > mm0/m ?!

- 8 < panjang kabel dengan satuan = m ?!

- 6 < luas penampang kabel dengan satuan mm0.

@ampir dalam segala hal kelistrikan! tujuan pemakaian kabel yaitu untuk

pengiriman daya listrik dari sumber ke beban. #ontoh yang paling sering dijumpai

dalam kehidupan sehari-hari yaitu hubungan antara terminal listrik (stop kontak) dengan

sebuah lampu seperti ditunjukan di ambar .0! sedangkan diagram skemanyaditunjukan di ambar ..

ambar .0. :isualisasi hubungan antara stop kontak! kabel! dan lampu

!nt!$ &!a" 1.1%ika pada ambar .0! kabel tembaga yang dipakai memiliki luas penampang

mm0 dengan panjang AA m! spesifikasi lampu 0A :/ 1A B! dan tegangan jala-

jala 0A :! berapakah tahanan dalam kabel dan daya yang diserap oleh kabel C

Jaaan *

- ambar .0. diubah menjadi gambar skema seperti ditunjukan di ambar ..



4/16

BAB I


ambar .. 2iagram skema hubungan antara stop kontak! kabel! dan lampu.

- 2engan menggunakan persamaan daya! dimana P=V

2

R atau R=

V 2

P !

diperoleh tahanan lampu yaitu ; 8 yang besarnya

R L=120

2

60

< 0A >.

- 2engan menggunakan persamaan (.) diperoleh tahanan kabel yaitu ; #9!

yang besarnya

RCU =0,0175 x

100

1

< !74 >.

- 2engan menggunakan persamaan I =

V

R ! diperoleh arus rangkaian yang

besarnya yaitu

I =

V

( R L+ RCU )

I =

120

(240+1,75)

< A!51 6.

- 2engan menggunakan persamaan P= I 2. R ! diperoleh daya yang diserap

oleh kabel yaitu

PCU =0,4962.1,75



5/16

BAB I


< A! B.

2ari contoh soal . terbukti bahwa ketika kabel digunakan untuk menyalurkan daya

dari sumber ke beban! maka kabel akan menyerap daya.

"erlu dicatat bahwa besarnya tahanan kabel berbanding terbalik dengan luas

penampangnya. Semakin besar penampang kabel maka tahanannya akan semakin kecil.

Sebaliknya! semakin kecil penampang kabel maka tahanan kabel akan semakin besar.

Sedangkan panjang kabel berbanding lurus dengan besarnya tahanan. Semakin panjang

kabel maka tahanannya akan semakin besar! dan sebaliknya semakin pendek kabel

maka tahanannya akan semakin kecil.

Seandainya satu buah kabel yang sama panjang ! mempunyai diameter dua kali

lebih besar dari kawat yang lainnya! maka kawat tersebut mempunyai luas penampangempat kali lebih besar. @al ini terbukti dengan menurunkan persamaan (.) menjadi

persamaan (.0).

R= ρ L

A[Ω ]

R= ρ L

1

4 . π . D2

(.0)

9ntuk membandingkan tahanan dari dua kabel yang terbuat dari bahan yang

berbeda! maka kadua kabel tersebut harus identik dalam hal panjang dan luas

penampangnya. %adi dalam hal ini kadua tahanan kabel hanya bergantung kepada nilai

tahanan jenis ( ) masing-masing bahan kabel. Sebagai contoh! kabel dari bahan

tembaga dan kabel dari bahan aluminium yang panjangnya sama! dan luas

penampangnya sama! maka kabel tembaga akan memiliki tahanan dalam yang lebih

kecil dibandingkan kabel aluminium. @al ini dikarenakan #9 D 68. $esarnya tahanan

jenis berbagai macam bahan ditulis di abel .0.

abel .0 daftar tahanan jenis dan koefisien temperatur berbagai logam

Ba$an Ta$anan 'eni& ( ) K!e+i&ien tem,erat%r (-)

"erak A!4 -A! A!AAA0

embaga A!A74 A!AA

6luminium A!A0 A!AA

$esi A!0 A!AA4

Seng A!A1 A!AA

Konstantan A!4 A!3 . A E4

Manganin A!0 A!AAAA0

imah hitam A!0A A!AA

"latina A!A E A! A!AA3



6/16

BAB I


. Pengar%$ Tem,erat%rahanan dalam kabel juga dipengaruhi oleh temperatur yang dirasakannya. Fleh

karena itu tahanan kabel dapat berubah-ubah jika temperaturnya berubah-ubah.

$esarnya resistansi yang berubah selama satu derajat celcius (F#) yang diakibatkan

perubahan temperatur disebut !e+i&ien tem,erat%r. Gaktor ini ditulis dengan simbol H

(alpha). 6lpha menyatakan besarnya perubahan resistansi akibat adanya perubahan

temperatur. @arga alpha terdiri dari tiga jenis yaitu alpha positif! alpha negatif! dan

alpha nol ( zero alpha).

A",$a P!&iti+

6lpha positif artinya resistansi akan membesar jika temperaturnya membesar dan

resistansi mengecil jika temperaturnya mengecil. @ampir semua logam dalam bentuk murninya memiliki H positif. @arga H untuk tembaga adalah I A!AA. Sedangkan harga H

untuk beberapa logam ditulis di abel .0. $esarnya resistansi akibat pengaruh alpha

dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (.).

Rt / R! 0 R! ( - . t ) (.)

dimana

- ;o < resistansi pada temperatur awal atau kamar (0AF #)!

- ;t < resistansi pada temperatur tF #!

- J t < perbedaan temperatur dari 0AF #.

!nt!$ &!a" 1.2*

Misalkan suatu kabel tembaga yang panjangnya meter pada temperatur 0AF #

mempunyai tahanan dalam A >. $erapakah tahanan kabel pada temperatur

AAF# C

Jaaan *

2engan menggunakan persamaan (.)! tahanan dalam kabel pada temperatur

AAF # adalah

; AA < ; 0A I ; 0A (H . J t )

< A I A ( A!AAA 3A )

.

A",$a Negati+

6lpha negatif artinya resistansi akan mengecil jika temperatur membesar dan

resistansi membesar jika temperaturnya mengecil. Secara umum semua bahan

semikonduktor memiliki H negatif! termasuk silikon dan germanium. Fleh karenanya

tahanan dioda dan transistor $% akan menurun jika mengalami kenaikan temperatur.

$ahan yang memiliki H negatif lainnya yaitu thermistor jenis *# (negative

temperature coeficient ).

A",$a N!" (er! -)

6lpha nol artinya tahanan dalam kabel akan konstan sekalipun temperaturnya

berubah-ubah. Sebagai contoh L metal alloy konstantan dan manganin mempunyai H



7/16

BAB I


nol. $ahan-bahan tersebut dapat digunakan sebagai precision wire wound resistor ! yang

mana resistansinya tidak berubah-ubah sekalipun temperaturnya berubah-ubah.

Re&i&tan&i Pana&

Kawat yang terbuat dari tungsten! nichrome! besi ataupun nickel biasanya terdapat

suatu perbedaan resistansi yang sangat besar pada saat panas dalam operasi normal dan

pada saat dingin tanpa adanya arus yang mengalir. 6lasannya adalah resistansi

membesar pada saat temperatur naik. %adi bahan ini mempunyai koefisien temperatur

positif. Sebagai contoh dapat dilihat ilustrasi di ambar .. "ada ambar ..

spesifikasi bola lampu dengan filamen tungsten 0A &olt/1A watt! sedang ditunjukan

dalam dua keadaan yaitu menyala (panas) dan padam (dingin). $erapakah arus yang

mengalir pada bola lampu pada saat menyala (panas) C $erapakah besarnya resistansi

lampu dalam keadaan padam (dingin) C

a). lampu saat panas b). 8ampu saat dingin

ambar .. +lustrasi perbedaan tahanan saat panas dan saat dingin

;umus daya + < "/: dapat dipakai untuk menghitung arus bilamana lampu

menyala dengan cahaya normal (ambar ..a).

+ < " / :!

< 1A / 0A!

< A!4 ampere.

2engan @ukum Fhm! tahanan panas lampu dapat dihitung.

; < : / +!

< 0A / A!4

< 0A ohm.

Seandainya resistansi bola lampu yang sama diukur dengan ohm meter pada saat lampu

tidak panas (ambar ..b)! tahanan dinginnya hanya 0A ohm.

,lemen pemanas nichrome dalam alat rumah tangga dan filamen tungsten pada

tabung hampa! panasnya akan menaik sampai beberapa ratus derajat lebih panas dari

operasi normalnya. 2alam hal ini hanya tahanan dinginnya saja yang dapat diukur

dengan ohm meter. ahanan panasnya harus dihitung dari nilai tegangan dan arus yang

terukur pada saat arus beban menunjukan kerja normal.

S%,er K!n3%t!r

,fek yang berlawanan dari tahanan panas adalah mendinginkan suatu logam

sampai pada temperatur yang sangat rendah. Maksudnya untuk memperkecil tahanan



8/16

BAB I


dalamnya. "ada temperatur absolut FF K atau E07F #! beberapa logam akan

kehilangan tahanan dalamnya atau ; < A >. Misalnya! logam timah bila didinginkandengan cairan helium menjadi super konduktor pada temperatur !7F K. "ekerjaan

demikian! yang bekerja pada temperatur yang sangat rendah! hampir mendekati

temperatur mutlak FF K disebut Cryogenics.

1.4 K!n&tr%&i Kae"

@ampir seluruh kabel yang digunakan dalam peralatan elektronik terbuat dari

temaga (%). etapi ada juga yang terbuat dari bahan a"%mini%m (A")! ,era (Ag)5

nie" (Ni)5 . Konstruksi kabel ada dua macam! yaitu pejal ( solid ) dan serabut

( stranded )! seperti ditunjukan di ambar .4.

a). kabel serabut b) kabel pejal! c) penampang kabel

ambar .4 Konstruksi kabel pejal dan serabut

Kabel serabut yaitu kabel yang terbuat dari sejumlah kawat kecil yang dijadikan

satu dan dibungkus oleh isolasi listrik. +solasi listriknya terbuat dari bahan plastik atau

":#. Sangat lentur dan tidak cepat putus. "ada umumnya dipakai sebagai konduktor

untuk peralatan-peralatan yang selalu bergerak atau berpindah-pindah! komunikasi data!

telepon! audio system! dan lain-lain. %enis dan ukurannya sangat beragam. 9ntuk

keperluan instalasi listrik! warna isolasi memiliki nilai-nilai tegangan standar! sehingga

pemakaiannya tidak boleh tertukar. Sedangkan pada sistem elektronik! warna isolasi

tidak standar sehingga pemakaianya bebas.

Kabel pejal yaitu kabel yang terbuat dari satu buah kawat yang dibungkus atau

dilapisi bahan isolasi. +solasi listriknya terbuat dari bahan enamel! plastik atau ":#.

2igunakan pada instalasi listrik rumah! kantor! kendaraan! dan lain-lain. Selain itu

dipakai juga untuk membuat komponen induktor ( 8 )! kumparan pada trafo! motor

listrik! generator listrik! dan lain-lain.

Kabel pejal yang dilapisi lapisan enamel tipis biasanya berwarna merah

kecoklatan! atau kuning kemerahan. "ermukaannya licin dan mengkilat. 8apisan enamel

ini memberikan suatu isolasi yang sangat bagus dan kuat terutama untuk membuat

kumparan-kumparan. Kabel seperti ini kalihatannya seperti kawat telanjang tanpa

isolasi. %ika akan disambung atau dipatri dengan terminal atau kawat lainnya maka

lapisan tersebut harus dikupas (dikerik ) sampai bersih agar sambungannya baik dan

sempurna.



9/16

BAB I


Kabel yang berisolasi biasanya diberi rating berdasarkan pada kemampuan arus

yang mengalir dan batas breakdown voltage dari isolasi kabel tersebut. %enis dari isolasiyang digunakan pada suatu kabel juga bergantung pada tegangan dan frekuensi yang

menjalar melalui kabel. $eberapa bahan isolasi hanya bagus untuk tegangan 2# dan

listrik yang berfrekuensi rendah. 9ntuk arus listrik berfrekuensi tinggi atau sangat

tinggi! isolasi memegang peran yang sangat penting dan tidak boleh diabaikan. #ontoh

kabel untuk keperluan arus berfrekuensi tinggi yaitu kabel 6!a7ia". $ahan isolasi untuk

kabel tersebut yaitu polythylene dan plastik ":#. Konstruksi kabel coaial ditunjukan

di ambar .1.

ambar .1. Konstruksi kabel coaial

2isamping terbuat dari logam! ada juga kabel yang terbuat dari serat optik yangdinamakan kabel serat optik ( fiber optic cable). Kabel ini dipakai untuk komunikasi

data. Kapasitas datanya sangat besar dan kecepatan pengirimannya sangat tinggi.

Konstruksinya ditunjukan di ambar .7.

ambar .7 Konstruksi kabel serat optik

1.8 U%ran Kaat

2iameter kawat pada kabel ditentukan dalam mm! luas penampang dalam mm0.

"ada abel . ditulis ukuran kawat standar yang dibuat berdasarkan standar



10/16

BAB I


internasional. *omor 6B menunjukan ukuran dari suatu kawat bulat dalam bentuk

diameternya dan luas penampangnya."erhatikanlah catatan berikut ini

. $ila size !" membesar maka diameter dan luas penampangnya semakin kecil. %adi

size !" yang besar menunjukan ukuran kawat yang lebih kecil.

0. 8uas penampang menjadi dua kali lipat untuk setiap tiga ukuran 6B. #ontoh size

!" A memiliki luas penampang kira-kira dua kali lipat luas penampang kawat

nomor .

. Semakin besar size !" maka semakin kecil suatu kawat! ini berarti tahanan kawat

semakin besar untuk panjang berapapun.

abel . 9kuran standar 6B

1.9 K!n&tr%&i PB

@ampir seluruh rangkaian elektronik dipasang pada papan isolator berbahan

phenolik. "ada bagian bawah terdapat rangkaian pengawatan tercetak berbahan tembaga

yang disebut jalur "#$. %alur "#$ berbentik pipih/tipis dan panjang seperti pita.

Ketebalan dan panjang jalur "#$ akan menentukan besarnya tahanan dalam jalur. Fleh

karena itu tebal dan panjang jalur "#$ sangat menentukan kemampuan mengalirkan

arus listrik.

"ada setiap ujung jalur selalu dibuat pad berbentuk bundar berlubang atau

lonjong. #ad ini berfungsi sebagai tempat dipasangnya kaki komponen dan dilakukan

penyolderan. Selain itu pad juga digunakan untuk menyambungkan antara rangkaian

"#$ dengan bagian luar menggunakan kabel. "ekerjaan ini disebut pengawatan.



11/16

BAB I


;esistansi jalur "#$ dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (.). #ontoh

salah satu "#$ ditunjukan di ambar .3.

ambar .3. "rinted #ircuit $oard

Sedangkan pada bagian atas terdapat komponen-komponen elektronik yang

dipasang seperti resistor! kapasitor! induktor! transistor! +#! dioda! dan lain-lain.

1.: Jeni& Kae"

%enis dan ukuran kabel yang beredar atau tersedia di pasar sangatlah banyak dan

beragam. 6da yang berstandar nasional (S*+- Standar *asional +ndonesia)! standar

internasional (6B)! dan lokal yang tidak berstandar. 2ari sekian banyak jenis dan

ukuran! kabel dapat dikelompokan atau digolongkan mengikuti fungsi atau penggunaan

kabel tersebut. %enis atau kelompok kabel diantaranya

. 86* #able!

0. Microphone #able!

. #oaial #able!

. 6udio/:ideo #able!

4. +2# ;ibbon #able!

1. Glat 0 #ore Speaker #able!

7. elephone #able!

3. +ndustrial/"rocess #ontrol #able!5. ,lectrical / "ower #able!

A. hermocouple cable!

. wistedpair cable!

0. Giber optic cable!

. Kabel accu!

. 2an lain-lain.

$eberapa contoh kable ditunjukan di abel ..

abel . #ontoh jenis-jenis kabel

N!

.

Jeni& Kae" !nt!$ ae"



12/16

BAB I


86* #able!

0 #oaial #able!

6udio/:ideo #able!

+2# ;ibbon #able

4

elephone #able!

1 ,lectrical / "ower #able!

7 Giber optic cable!



13/16

BAB I


3 Kabel accu

1.;. Ker%gian Aiat Pemaaian Kae"

Kerugian yang paling besar akibat pemakaian kabel adalah eaaran.

"emicunya dapat berupa spark ! hubungan arus pendek ! panas berlebih (over heating ).

. $park adalah bunga api yang timbul akibat sambungan kabel yang tidak bagus atau

longgar. #ara mencegahnya yaitu dengan membuat sambungan kabel sebaik dan

sekokoh mungkin. Nang terbaik! setiap sambungan kabel dipatri atau disolder

menggunakan timah yang cukup dan sempurna penyolderannya. 6tau denganmemasang terminal khusus untuk sambungan. %angan menyambungkan kabel

dengan cara dipuntir karena dikhawatirkan sambungannya tidak bagus.

0. @ubungan arus pendek terjadi karena ada dua kabel yang berbeda polaritasnya

( kabel yang satu berpolaritas positif sedangkan yang lain negatif atau fasa dengan

nol) bersinggungan atau berhubungan. @al ini terjadi karena pada kedua kabel tidak

dilapisi isolasi listrik yang baik! atau ada bagian kabel yang terkelupas isolasinya.

erkelupasnya isolasi dapat terjadi karena gigitan tikus atau binatang pengerat

lainnya. "encegahannya dapat dilakukan dengan cara memeriksa kabel-kabel secara

periodik. %ika ditemukan kabel terkelupas segera dilakukan pemasangan isolasi

listrik sebaik mungkin.

. "anas berlebih atau over heating dapat terjadi karena rating tegangan dan rating

arus pada kabel terlampaui. @al ini terjadi jika tegangan dan arus yang mengalir

pada kabel terlalu besar atau lebih besar dari spesifikasi kabel. 6kibatnya kabel

panas dan akan melelehkan atau membakar isolasi plastiknya. Fleh karena itu

pemilihan jenis dan ukuran kabel harus diperhatikan. "ilihlah jenis dan ukuran

kabel yang sesuai dengan peruntukannya. %ika kabel sudah terlalu lama gantilah

dengan kabel baru yang sudah berstandar.



14/16

BAB I


1.: S!a" Lati$an

. 8engkapilah abel .4 8atihan dengan menggunakan persamaan (.).

abel .4 . 8atihan .

Kabel embaga panjang AA meter

2iamater kawat

( mm )

8uas "enampang kawat

( mm0 )

;esistansi kawat

( > )

A!

A!0

A!

A!

A!4

A!1

A!7

A!3

0. Sebuah lampu dihubungkan dengan sebuah batere bertegangan 0 &olt menggunakan

kabel tembaga. %ika panjang efektif kabel 4A meter! diameter kabel A!4 mm! dan arus

yang mengalir dari betere ke lampu sebesar 0 amper! hitunglah tegangan yang jatuh

pada lampu O

. Sebuah jalur "#$ memiliki panjang efektif A cm! lebar jalur !4 mm! dan tebal jalur A!A4mm. @itunglah

a. ;esistansi dalam jalur "#$ tersebut!

b. egangan jatuh pada jalur jika arus yang mengalir pada jalur A!4 6!

c. 2aya yang diserap oleh jalur.

. Soal sama dengan nomor ! tetapi lebar jalur mm. 9langi soal ). a! b! c.

$andingkan hasilnya dengan soal nomor lalu jelaskan.

4. Sebuah lampu 00A : / 74 watt mempunyai tahanan dingin 0A > pada suhu 0AF #.

$erapakah perbedaan tahanan lampu saat menyala dengan saat tidak menyala jika

koefisien temperatur filamen sebesar A!AA5 C



15/16

BAB I




16/16

BAB I



BAB I Kabel

Documents

Transcript of BAB I Kabel