Upload
ghamal-al-aqil
View
143
Download
14
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Ilmu bahan
Citation preview
PENDAHULUAN
Diktat Ilmu bahan
Teknik Listrik Teknik ElektroPoliteknik Negeri Lhokseumawe
MATA KULIAH ILMU BAHAN
EL : 1207
Subhan., ST.MT
Nip.19720902 199903 1 001
PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIKJURUSAN TEKNIK ELEKTRO
POLITEKNIK NEGERI LHOKSEUMAWE
ILMU BAHAN LISTRIKA.IsolatorIsolator merupakan salah satu komponen sistem tenaga lstrik yang berfungsi untuk mengisolasi konduktor jaringan bertegangan dengan tiang penyangga atau menara (tower). Bahan yang sering digunakan untuk isolator tegangan tinggi terbuat dari bahan keramik dan gelas. Kelebihan bahan isolasi keramik dan gelas adalah kapasitas panas yang baik dan konduktivitas panas yang rendah, tahan korosi, keras dan kuat. Namun, bahan isolasi keramik dan gelas memiliki kelemahan dari segi mekanis yaitu berat dan permukaannya yang bersifat menyerap air (hygroscopic) sehingga lebih mudah terjadi arus bocor pada permukaan yang akhirnya dapat menyebabkan lewat denyar (flashover).Salah satu alternative adalah menggunakan bahan isolasi polimer sebagai isolator tegangan tinggi. Dibanding dengan bahan keramik atau bahan gelas, bahan isolasi polimer memiliki keuntungan antara lain : sifat dielektris, resistivitas volume dan sifat termal lebih baik, konstruksi relatif lebih ringan (rapat massa rendah), kedap air (hidrophobik), ketahanan kimia yang baik, ketahanan yang tinggi terhadap asam, serta proses pembuatan tidak memerlukan suhu yang tinggi dan relatif lebih cepat. Sedangkan kekurangannya antara lain : bahan isolator polimer kurang tahan terhadap perubahan cuaca sehingga akan menyebabkan kekuatan mekanis menurun dan kerusakan fisik isolator.
Keadaan lingkungan seperti kelembaban, curah hujan yang menyebabkan permukaan isolator basah, hal ini menjadikan isolator semakin dilapisi dengan kotoran dan bahan kimia dalam jangka panjang. Ketika isolator basah, arus bocor yang mengalir pada permukaan isolator akan menjadi sangat tinggi yang selanjutnya mengakibatkan flashover pada permukaan isolator. Sementara pada saat kondisi kering lapisan polusi ini tidak memiliki efek yang terlalu merugikan pada isolator.
Pengujian :
Pengujian tegangan flashover dan arus bocor pada isolator yang terbuat dari bahan polimer resin epoksi silane bahan pengisi silika kondisi basah dan kering yang diharapkan dapat mengetahui kinerja isolator dalam keadaan tersebut.Isolator
Isolator mempunyai sifat atau kemampuan untuk dapat memisahkan secara elektris dua buah penghantar atau lebih yang berdekatan sehingga arus listrik tidak mengalir dari konduktor jaringan ke tanah. Dengan demikian konstruksi harus sangat diperhatikan dan bahan isolasi haruslah mempunyai kekuatan dielektrik yang baik sehingga sifat hantarannya dapat dikurangi.
Konstruksi dan jenis isolator
Bagian utama dari suatu isolator terdiri dari bahan dielektrik, jepitan logam dan tonggak logam.Umumnya dielektrik isolator terbuat dari bahan porselen, gelas, polimer dan karet-silikon (silicon rubber), sedangkan jepitan terbuat dari besi tuangan atau baja. Dilihat dari lokasi pemasangan, isolator terdiri dari isolator pasang dalam (indoor) dan isolator pasang luar (outdoor). Isolator pasang luar dibuat bersirip untuk memperpanjang lintasan arus bocor dan mencegah terjadinya jembatan air yang terbentuk jika isolator dibasahi oleh air hujan. Dilihat dari konstruksinya isolator terdiri dari isolator pendukung dan isolator gantung/suspension. Isolator pendukung terdiri dari tiga jenis, yaitu : isolator pin, isolator post, dan isolator pin post. Dilihat dari bentuknya, isolator gantung terdiri dari dua jenis yaitu isolator piringdan isolator silinder .Bahan-bahan Isolasi
Bahan isolasi yang biasa dipergunakan pada isolator saluran udara yang dioperasikan pada tegangan tinggi (di atas 1 kV) adalah bahan porselin, bahan gelas serta bahan polymer (composite).
Bahan Porselin (keramik)Porselin terbuat dari tanah liat china (china clay) yang terdapat di alam dalam bentuk alumunium silikat. Bahan tersebut dicampur kaolin, felspar dan quarts. Kemudian campuran ini dipanaskan dalam tungku yang suhunya dapat diatur. Bahan porselin dibakar sampai keras, halus mengkilat dan bebas dari lubang-lubang.Untuk mendapatkan sifat-sifat listrik dan sifat mekanis yang baik, harus dipilih suhu pemrosesan bahan isolasi yang sesuai, karena jika bahan isolasi diproses pada suhu yang agak rendah, sifat mekanisnya baik, tetapi bahan tetap berlubang-lubang. Sedangkan jika diproses pada suhu yang tinggi, lubang-lubangnya berkurang tetapi bahan menjadi rapuh.
Isolator porselin yang baik secara mekanis mempunyai kuat dielektrik kira-kira 60 kV/cm, kuat tekan dan kuat tariknya masing-masing 70.000 kg/cm2 dan 500 kg/cm2.
Beberapa kelebihan isolator porselin/keramik antara lain:
1. Stabil, adanya ikatan ionik yang kuat antaratom yang menyusun keramik, seperti silikon dan oksigen dalam silica dan silicates, membuatnya strukturnya sangat stabil dan biasanya tidak mengalami degradasi karena pengaruh lingkungan. Ini berarti bahwa isolator keramik tidak akan rusak oleh pengaruh UV, kelembaban, aktivitas elektrik, dsb.
2. Mempunyai kekuatan mekanik yang baik, merupakan ciri alami bahwa bahan keramik mempunyai sifat mekanik yang kuat, sehingga pada pemakaian isolator porselin sebagai terminal kabel, bushing, dan arrester surja tidak memerlukan material lain untuk meyokongnya.
3. Harganya relatif murah, penyusun porselin seperti clay, feldspar dan quartz harganya relatif murah dan persediaannya berlimpah.
4. Tahan lama, proses pembuatan porselin yang terdiri dari beberapa proses seperti pencetakan dan pembakaran dalam mengurangi kadar air menyebabkan porselin mempunyai sifat awet.Di samping kelebihan-kelebihan di atas, isolator porselin mempunyai beberapa kekurangan, yaitu:
1. Mudah pecah, isolator porselin rentan pecah pada saat dibawa maupun saat instalasi. Vandalisme merupakan faktor utama yang yang menyebabkan isolator pecah.2. Berat, salah satu sifat dari keramik adalah mempunyai massa yang berat. Oleh karenanya, pada isolator porselin berukuran besar dan berat biasanya mahal karena biaya yang dikeluarkan untuk pengiriman dan instalasi.3. Berlubang akibat pembuatan kurang sempurna, berdasarkan pengalaman isolator porselin yang berlubang dapat meyebabkan terjadinya tembus internal (internal dielectric breakdown).4. Bentuk geometri kompleks, porselin mempunyai relatif mempunyai karakteristik jarak rayap yang kecil, oleh karenanya untuk memperpanjang jarak rayap tidak dilakukan dengan memperbesar diameter atau memperpanjang isolator melainkan mendesain isolator dengan membuat shed-shed. Hal ini membuat bentuknya menjadi kompleks.5. Mudah terpolusi, permukaan porselin bersifat hidrophilik, yang berarti bahwa permukaan porselin mudah untuk menangkap air, sehingga pada kondisi lingkungan yang berpolusi mudah untuk terbentuk lapisan konduktif di permukaannya. Hal ini yang dapat menyebabkan kegagalan isolasi yaitu flashover.Bahan GelasSelain bahan porselin, bahan gelas juga banyak digunakan sebagai isolator pasangan luar (outdoor insulator) atau isolator saluran udara (overhead insulator), karena bahan gelas mempunyai kelebihan-kelebihan sebagai berikut:
1. Kuat dielektriknya tinggi, sekitar 140 kV/cm.
2. Koefesien muainya rendah
3. Mudah didesain (karena kuat dielektrikanya tinggi)
4. Kuat tekannya lebih besar daripada porselin
5. Karena sifatnya yang tembus pandang, adanya keretakan, ketidakmurnian bahan, adanya gelembung udara dan pecahnya isolator mudah diketahui
6. Bahan hampir merata (homogen)
Selain keuntungan-keuntungan yang dimilikinya, isolator gelas juga mempunyai kerugian sebagai berikut:
1. Uap air mudah mengembun pada permukaannya.2. Oleh karena itu debu dan kotoran akan mudah mengumpul pada permukaannya, kejadian ini akan memudahkan mengalirnya arus bocor serta terjadinya flashover3. Untuk dipergunakan pada sistem tegangan yang tinggi, gelas tidak dapat dicor dalam bentuk yang tidak beraturan, karena pendinginan yang tidak teratur akan menimbulkan tekanan dari dalam.4. Mudah pecah, sama seperti bahan porselin, bahan gelas mempunyai sifat yang mudah pecah pula. Vandalisme merupakan penyebab utama pecahnya isolator gelas (misal ditembak).
Bahan Polimer (Composite)Bahan polimer telah dipakai selama kurang lebih 50 tahun dan mengalami perkembangan pesat dibanding bahan lainnya. Menurut R. Hackam, pada tahun 1940 telah dipakai bisphenol epoxy resin untuk isolator dalam, cycloaliphatic epoxy untuk isolator luar (1950). Selanjutnya terjadi perkembangan pesat dalam pemakaian polimer untuk bahan isolator dan dibuat untuk skala komersial. Ethylene Propylene Rubber (EPR) dibuat oleh Ceraver, Francis (1975), Ohio Brass, USA (1976), Sedivar, USA (1977), dan Lapp, USA (1980). Silicone Rubber (SIR) dibuat oleh Rosenthal, Jerman (1976) dan Reliable, USA (1983), serta penggunaan cycloaliphatic epoxy pada jaringan transmisi di United Kingdom (1977).
Isolator komposit (composite insulator) telah digunakan di beberapa negara lebih dari tiga dekade sebagai alternatif pengganti isolator porselin dan gelas. Isolator komposit menunjukkan performansi yang bagus pada beberapa kondisi, terutama untuk daerah berpolusi.
Beberapa kelebihan yang dimiliki oleh isolator polimer:1. Ringan, kepadatan material polimer lebih rendah dibandingkan keramik maupun gelas, hal ini menyebabkan isolator polimer ringan, sehingga mudah dalam penanganan maupun instalasi.2. Bentuk geometri sederhana, karena mempunyai karakteristik jarak rayap yang relatif besar menyebabkan desain isolator polimer sederhana.3. Tahan terhadap polusi, karena bahan polimer mempunyai sifat hidrophobik (menolak air) yang baik. Sehingga air atau kotoran lainnya akan sukar menempel pada permukaannya meskipun dioperasikan pada kondisi lingkungan yang berpolusi maka isolator polimer mempunyai ketahanan tegangan lewat-denyar yang baik.4. Waktu pembuatan lebih singkat dibandingkan dengan isolator porselin, namun tidak mengurangi performansinya.5. Tidak terdapat lubang karena pembuatan, karena sifat polimer yang berbeda dengan porselin dalam hal pembuatannya. Sehingga memungkinkan tidak terjadinya tembus internal.
Sedangkan kekurangan yang dimilki oleh isolator polimer adalah:
1. Penuaan/degradasi pada permukaannya (surface ageing), stress yang disebabkan antara lain karena korona, radiasi UV atau zat kimia dapat menyebabkan reaksi kimia pada permukaan polimer. Sehingga dapat merusak permukaan polimer (penuaan) yang dapat menghilangkan sifat hidrofobiknya,2. Mahal, bahan penyusun polimer lebih mahal dibandingkan dengan porselin maupun gelas.3. Kekuatan mekaniknya kecil, isolasi polimer biasanya tidak mampu untuk menyokong dirinya sendiri. Oleh karenanya dalam instalasi dibutuhkan peralatan lain seperti jacket (oversheath) sebagai penyokongnya.4. Kompabilitas material, produk polimer menpunyai interface lebih dari satu sumbu bergantung pada fungsi dan desainnya. Apabila terdapat banyak interface menyebabkan pengaruh penting pada perekatnya. Oleh karenya harus diketahui dengan jelas sebelum menggunakan isolator polimer, sebab dapat menimbulkan korosi atau retakan apabila formulasinya tidak sesuai.Karakteristik isolatorKarakteristik elektrik isolatorKarakteristik elektrik dari isolator yang dimaksud adalah kemampuan menahan flashover dan arus bocor.Isolator yang terpasang pada jaringan udara (terutama jaringan outdoor) sangat mudah dipengaruhi oleh perubahan kondisi lingkungan udara sekitar. Perubahan-perubahan tersebut dapat mempengaruhi kinerja dari isolator, yaitu kemampuan isolator menahan tegangan. Apabila di permukaan isolator terbentuk lapisan polutan akan mempengaruhi kinerja dari isolator tersebut. Kinerja isolator juga akan berbeda apabila permukaan isolator dalam kondisi basah dan dalam kondisi kering.Karakteristik mekanis isolatorKarakteristik mekanis suatu isolator ditandai dengan kekuatan mekanisnya, yaitu beban mekanis terendah yang mengakibatkan isolator tersebut rusak. Kekuatan mekanis ini ditentukan dengan membebani isolator dengan beban yang bertambah secara bertahap hingga isolator terlihat rusak. Kekuatan mekanis suatu isolator dinyatakan dalam tiga keadaan beban, yaitu kekuatan mekanis tarik, kekuatan mekanis tekan dan kekuatan mekanis tekuk.Desain isolator polimerPada gambar dibawah memperlihatkan susunan dasar isolator polimer, yang terdiri dari inti (core) dan pembungkus (shed) yang kedua ujungnya dihubungkan dengan fitting yang terbuat dari logam.
Fitting pada sebuah isolator polimer dirancang untuk mampu menahan beban yang berasal dari isolator. Sebuah fitting terbuat dari bahan logam tuang atau tempaan antara lain aluminium, tembaga, baja. Fitting pada isolator polimer berguna sebagai pemegang dari inti, dimana pada desainnya inti diletakkan pada posisi terjepit di dalam fitting.Inti (core) pada isolator polimer berguna untuk memperkuat atau menambah kekuatan mekanik dari isolator polimer. Inti (core) terbuat dari bahanfiberglass, resin epoksi yang kemudian dibungkus shed.Resin epoksi sebagai salah satu bahan polimerCairan resin epoksi merupakan cairan yang memiiki sifat kekentalan yang rendah sehingga mudah bercampur (masuk tahap termoset) didalam pembuatannya. Cairan resin yang lain diantaranya :phenolic, polyester, acrylics dibuat dalam proses yang sama, tetapi resin epoksi mempunyai kombinasi antara lain : Sifat kekentalan rendah, mudah dibentuk, penyusutan rendah, kerekatan tinggi, sifat mekanis tinggi, isolasi listrik yang tinggi, ketahanan kimia baik.Bahan pengisi isolatorPenggunaan bahan pengisi pada suatu produk tuangan mengandung dua tujuan secara teknis dan secara ekonomis. Secara teknis, penggunaan bahan pengisi dimaksudkan sebagai upaya memodifikasi kinerja polimer tersebut seperti untuk meningkatkan sifat mekanis dan untuk menurunkan sifat absorbsi air. Bahan pengisi yang digunakan adalah silicone rubber dan pasir silika. Bahan campuran ini digunakan untuk memperbaiki karakteristik dari isolator polimer tersebut. Dan perbandingan komposisi dari bahan pengisi antara karet silikon dan pasir silika adalah 1:1.Mekanisme arus bocorPengamatan arus bocor ini memerlukan osiloskop sebagai alat bantu. Input tegangan yang masuk ke dalamosiloskop harus sesuai dengan karakteristik kemampuan osiloskop tersebut. Piranti pengamanan dan perlindungan bagi osiloskop diperlukan untuk membatasi tegangan besar yang masuk ke dalam osiloskop dengan cara memasang rangkaian pembagi tegangan dan sela jarum.Flashover pada isolatorFlashover yang terjadi pada permukaan isolator padat disebabkan oleh teganganyang harus ditahan oleh permukaan isolator melebihi kemampuannya.Kemampuan permukaan isolator menahan tegangan ditentukan oleh besarnya resistans permukaan bahan dan jenis bahan, juga dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti : adanya kontaminasi pada permukaan isolator, kelembaban udara, suhu udara dan tekanan udara[1]. Berhubung tegangan flashover dipengaruhi oleh kondisi udara sekitar, maka data pengujian harus dikoreksi dengan kondisi udara standar, yang mengacu pada standar IEC 60 1 (1989) dengan persamaan berikut :dengan :Vs: tegangan lompatan dalam keadaan standarVb: tegangan lompatan yang diukur pada Keadaan sebenarnyad : kepadatan udara relatiftB: suhu sekeliling pada saat pengujian (oC) bB : tekanan udara pada saat pengujian (mbar)Sudut kontakSudut kontak merupakan sudut yang dibentuk antara permukaan bahan uji dengan air destilasi yang diteteskan ke permukaan bahan uji. Pengukuran sudut kontak pada suatu bahan isolasi dilakukan untuk mengetahui sifat permukaan bahan, hidofobik atau hidrofilik. Sifat hidrofobik merupakan suatu karakteristik bahan isolasi, bahan masih mampu bersifat menolak air yang jatuh di permukaannya. Sifat hidrofobik berguna untuk isolasi pasangan luar karena dalam keadaan basah atau lembab tidak akan terbentuk lapisan airyang kontinu pada permukaan isolator, sehingga permukaan isolator tetap memiliki konduktivitas yang rendah, akibatnya arus bocor sangat kecil.Perhitungan sudut kontak sudut kontak = 0.5 x (sudut kanan+sudut kiri)
Bahan Isolator Bahan isolator yang digunakan adalah sebagai berikut:1. Bahan dasar polimer resin epoksi jenis DGEBA (Diglycidyl Ether Of Bisphenol A), bahan pematang atau pengeras MPDA (Metaphenylene-diamine).2. Bahan pengisi yaitu Silicone rubberatau Silane atau biasa disebut lem kaca, dipasaran dikenal dengan Sealant.3. Bahan pengisi pasir silica Dengan urutan pencampuran bahan dimulai dari Epoxy resin dilanjutkan Pasir silika kemudian Lem kaca (sealant) yang terakhir adalah Epoxy hardener.PIsolator ujiDalam pengujian ini, isolator yang digunakan adalah isolator dengan variasi tiga sirip, yaitu variasi sirip besar besar besar (BBB) dan sirip besar kecil besar (BKB).Berikut adalah bentuk isolator yang diuji.Variasi isolator BKB dan BBB yang diuji masing masing dibedakan menjadi BKB asli ( belum dilapisi ) dan BKB sesudah dilapisi resin epoksi silane, demikian juga dengan variasi BBB dibedakan menjadi BBB asli ( belum dilapisi ) dan BBB sesudah dilapisi resin epoksi silane.
Gambar sketsa isolator 3 sirip BBB dan BKB
Peralatan pengujian1. Peralatan pengujian tegangan tinggi Perlatan pengujian tegangan tinggi terdiri dari trafo uji dan panel pengendali.2. Chamber pengujian Merupakan tempat pengujian isolator.3. Thermometer, barometer, dan hygrometer Digunakan untuk mengetahui kondisi lingkungan saat pengujian.4. Seperangkat alat pembasahan Menggunakan sprayer, kompresor dan alat pembantu penyemprotan.5. PembagiTeganganYang berfungsimembagitegangan agarteganganyang masuk sesuai dengan kemampuan osiloskop.6. Sela jarum untuk melindungi pembagi tegangan dan osiloskop apabila terjadi flashover.7. Osiloskop untuk melihat gelombang tegangan yang menunjukkan adanya arus bocor melalui sampel uji.8. Peralatan pengukuran sudut kontak Kotak sumber cahaya, pipet, aquades, dan gelas.Pengujian sudut kontakLangkah pengujian sudut kontak yaitu sebagai berikut:1. Meletakkan isolator dan menghidupkan kamera, keduanya diposisikan sedemikian rupa sehingga pada layar kamera, permukaan isolator tampak seperti garis lurus.2. Meneteskan air sebanyak 50 l. Air yang diteteskan ini berupa aquades.3. Menghidupkan sumber cahaya agar ketika diambil foto, titik air pada permukaan sampel tampak jelas.4. Memfoto dengan kamera digital, sehingga hasilnya dapat langsung dimasukkan ke dalam komputer untuk mendapatkan besar sudut kontak yang terukur.
Rangkaian pengujian sudut kontak
Pengujian tegangan flashoverPengujian tegangan lewat denyar dilakukan dengan memberikan tegangan yang secara terus-menerus dinaikkan sampai pada akhirnya terjadi flashover.Berikut adalah rangkaian pengujian tegangan flashover :
Rangkaian pengujian tegangan FlashoverPengujian arus bocorPada pengujian arus bocor ini bertujuan untuk mengetahui besarnya arus bocor yang terjadi pada isolator saat diberi tegangan yang bervariasi. Variasi tegangan yang diterapkan dalam pengujian adalah 4.66 kV, 9.32 kV, 13.98 kV, 18.64 kV, 23,3 kV, 27.96 kV. Rangkaian pengujian arus bocor diperlihatkan pada gambar dibawah ini.
Rangkaian pengujian arus bocorHasil pengujian dan pembahasan tegangan flashoverTegangan flashover kondisi kering disini adalah kondisi dimanapengujian dilakukan pada kondisi kelembaban yang normal (58%-67%), kondisi ini menggambarkan kondisi normal ketika isolator gantung dipasang di lapangan dan keadaan cuaca dalam keadaan cerah.
Grafik tegangan flashover pada kondisi kering
Dari grafik terlihat bahwa isolator dengan variasi sirip BKB kecenderungan memiliki nilai flashover lebih tinggi dibandingkan dengan isolator variasi sirip BBB.Hal ini salah satunya disebabkan karena isolator dengan variasi sirip BKB jarak flashovernya lebih panjang daripada variasi BBB. Semakin panjang jarak yang dilewati oleh loncatan api akan semakin besar tegangan flashovernya.Tegangan flashover kondisi basahPada pengujian ini yang dimaksud basah adalah kondisi dimana permukaan isolator basah (berembun), bukan kondisi basah karena hujan yang besar.Pengkondisian kondisi basah dilakukan dengan menyemprotkan aquades sebanyak 1 liter.Setelah dilakukan penyemprotan segera dilakukan pengujian sebelum permukaan isolator kembali kering.
Kondisi tegangan flashover pada kondisi basah
Dari grafik terlihat bahwa isolator dengan variasi sirip BKB kecenderungan memiliki nilai flashover lebih tinggi dibandingkan dengan isolator variasi sirip BBB.Hal ini salah satunya disebabkan karena isolator dengan variasi sirip BKB jarak flashovernya lebih panjang daripada variasi BBB. Namun, dalam kondisi basah (berembun) kemungkinan nilai flashover variasi BBB lebih besar dari variasi BKB bias terjadi, hal ini dikarenakan dalam kondisi basah kelembabannya akan tinggi jadi loncatan api saat terjadi flashover bias melewati jarak rambat isolator. Lintasan jarak rambat yang dilaui variasi BBB lebih panjang dibandingkan dengan variasi BKB.Hasil pengujian dan pembahasan arus bocorArus bocor kondisi kering ni menggambarkan kondisi normal ketika isolator gantung dipasang di lapangan dan keadaan cuaca dalam keadaan cerah. Berikut merupakan data hasil pengujian arus bocor pada kondisi kering:
Grafik nilai arus bocor kondisi kering
Arus bocor kondisi basahPengujian arus bocor pada kondisi basah dimaksudkan untuk mengetahui besarnya arus bocor pada kondisi basah (berembun).
Grafik nilai arus bocor kondisi basah
Dari kedua gambar diatas, terlihat bahwa nilai arus bocor mempunyai kecenderungan meningkat seiring dengan meningkatnya variasi tegangan yang diberikan pada isolator uji. Hal ini menunjukkan bahwa semakin tinggi tegangan yang diberikan maka arus bocor yang terjadi akan semakin besar. Dari grafik diatas juga dapat dilihat arus bocor antara varisi BKB dan BBB, nilai arus bocor variasi BKB lebih besar dibandingkan dengan variasi BBB.Hal ini disebabkan karena jarak lintasan variasi BKB lebih pendek dari variasi BBB, maka nilai arus bocornya lebih besar.Semakin panjang jarak lintas/jarak rayap dan semakin besar luas penampang isolator semakin kecil nilai arus bocornya. Sementara dilihat dari pengaruh pelapisan pada permukaan isolator, untuk arus bocor kondisi kering isolator dengan lapisan resin silane memiliki nilai lebih kecil dibandingkan dengan tanpa lapisan (asli). Hal ini menunjukkan bahwa dengan pelapisan resin silane pada isolator meningkatkan resistifitas pada permukaan isolator, sehingga apabila resistifitas meningkat maka akan lebih sulit untuk dialiri arus atau arus bocornya lebih kecil.Karakteristik Elektrik
Isolator terdiri dari bahan isolasi yang diapit oleh elektroda-elektroda. Dengan demikian, maka isolator terdiri dari sejumlah kapasitansi. Karena kapasitansi ini, maka distribusi tegangan pada sebuah rentengan isolator menjadi tidak seragam. Potensial pada ujung yang terkena tegangan (ujung yang memegang kawat penghantar) adalah paling besar.
Karakteristik elektrik suatu isolator dinilai dari tegangan lewat-denyar yang terdiri dari tegangan-tegangan lewat-denyar frekuensi rendah, impuls dan tembus merusak (puncture).
Tegangan lewat-denyar frekuensi rendah kering (dry power frequency flashover voltage) adalah tegangan lewat-denyar yang terjadi bila tegangan diterapkan di antara kedua elektroda isolator yang bersih dan kering permukaannya, nilainya konstan serta merupakan nilai dasar dari karakteristik isolator.
Tegangan lewat-denyar frekuensi rendah basah (wet power frequency flashover voltage) adalah tegangan lewat-denyar yang terjadi bila tegangan diterapkan di antara dua elektroda isolator yang basah karena hujan atau sengaja dibasahi.
Tegangan lewat-denyar impuls (impuls flashover voltage) adalah tegangan lewat-denyar yang terjadi bila tegangan impuls dengan gelombang standar diterapkan. Menurut standar IEC besarnya gelombang impuls standar adalah 1,2 x 50ms. Karakteristik impuls terbagi atas polaritas positif dan negatif. Biasanya, tegangan dengan polaritas positif yang dipakai (memberikan nilai lewat-denyar lebih rendah). Untuk polaritas positif, tegangan lewat-denyar badah dan kering sama.
Tegangan tembus (puncture) merupakan tembus yang menyebabkan perusakan bahan isolasinya. Sedangkan perusakan bagian isolator yang disebabkan oleh pemanasan lebih tidak dikategorikan sebagai puncture.
Karakteristik Mekanis
Isolator harus memiliki kekuatan mekanis guna memikul beban mekanis penghantar yang diisolasikannya. Bahan isolasi, sebagai bagian utama sebuah isolator, mempunyai sifat sebagai besi cor, dengan kuat tekan (compressive strength) yang besar dan kuat tarik (tensile strength) yang lebih kecil, Untuk porselin, kuat 400-900 kg/cm2, sedangkan kuat tekannya 10 kali lebih besar.
Gaya tarik terhadap isolator yang telah dipasang relatif besar, sehingga kekuatan bahan isolasi dan gaian-bagian yang disemenkan padanya harus dibuat lebih besar dari kekuatan bagian-bagian logamnya.
Kegagalan Isolator
Secara garis besar isolator tegangan tinggi mempunyai dua fungsi, yaitu fungsi mekanik dan elektrik. Secara mekanik, isolator berfungsi untuk mendukung atau menahan konduktor pada tegangan tinggi, sedangkan secara elektrik isolator berfungsi sebagai pemisah, yaitu untuk mencegah mengalirnya arus dari penghantar ke tanah atau ke menara penopang saluran udara. Pada saluran transimisi atau distribusi kegagalan isolasi dapat disebabkan oleh hal-hal sebagai berikut:
Isolator pecah, disebabkan pemuaian yang tidak merata dan konstraksi yang terjadi di dalam semen, baja, dan bahan porselin. Kegagalan ini juga bisa disebabkan pergantian musim yang mencolok dan pemanasan lebih.
Bahan isolasi berlubang-lubang. Lubang terjadi karena bahan porselin diproses pada suhu rendah hingga mudah menyerap air. Kejadian ini menurunkan kekuatan isolasi dan arus merembes melalui isolator.
Ketidakmurnian bahan isolasi. Di tempat yang mengalami ketidakmurnian bahan isolasi pun akan terjadi kebocoran.
Bahan tidak dapat mengkilap, sehingga air akan tetap tinggal padanya, lalu menyebabkan penimbunan debu dan kotoran membentuk lapisan yang bersifat menghantar dan memperpendek jarak rayap (creepage-distance).
Tekanan secara mekanis, misalnya karena penumpukkan isolator. Jika bahannya kurang kuat dapat menyebabkan isolator pecah.
Tembus dan lewat-denyar (flashover). Lewat-denyar, yaitu pelepasan muatan destruktif (bersifat merusak) yang melintasi pada seluruh bagian permukaan isolator. Pelepasan muatan ini disebabkan pembebanan medan listrik pada permukaan isolator melebihi harga ketahanan elektriknya. Lewat-denyar menimbulkan pemanasan dan ini dapat merusak isolator. Penyebabnya: pengotoran permukaan isolator, surja hubung dan surja petir. Sedangkan tembus (puncture) adalah pelepasan muatan disruptif pada bagian isolasi isolator, khusus terjadi pada isolasi padat saja.
Parameter Isolator
Parameter isolator merupakan parameter-parameter yang terdapat pada isolator itu sendiri yang mempengaruhi sifat kerjanya, apabila dipasang pada daerah yang berpolusi.
Dalam kondisi berpolusi, nilai tahanan permukaan sangat dipengaruhi oleh resistivitas timbunan kotoran yang menempel pada permukaan isolator, sehingga untuk menjaga agar nilai tahanan permukaan tetap tinggi dengan memperpanjang jarak rayap tidak cukup. Bangunan isolator akan mempengaruhi laju penimbunan kotoran, kapasitas penyimpanan air pada permukaan dan mempengaruhi laju pencucian sendiri oleh hujan.Jenis Isolator Jaringan
Isolator yang digunakan untuk saluran distribusi tenaga listrik berdasarkan fungsi dan konstruksinya dapat dibedakan dalam 4 macam, yaitu :Beberapa jenis isolator yang digunakan untuk jaringan distribusi primer maupun sekunder adalah :A. Isolator Jenis Pasak (pin type insulator).
Isolator jenis pasak (pin type insulator), digunakan pada tiang- tiang lurus (tangent pole) dan tiang sudur (angle pole) untuk sudut 5 sampai 30.Banyak terbuat dari bahan porselin maupun bahan gelas yang dibentuk dalam bentuk kepingan dan bagian bawahnya diberi suatu pasak (pin) yang terbuat dari bahan besi atau baja tempaan. Tiap kepingan diikatkan oleh suatu bahan semen yang berkualitas baik.Bentuk kepingan dibuat mengembang ke bawah seperti payung, untuk menghindarkan air hujan yang menimpa permukaan kepingan secara mudah. Banyaknya kepingan tergantung pada kekuatan elektris bahan kepingan. Biasanya jumlah kepingan ini maksimum lima buah.Isolator pasak yang mempunyai satu keping, biasanya digunakan untuk jaringan distribusi sekunder pada tegangan 6 kV ke bawah yang terbuat dari bahan gelas atau porselin. Untuk jaringan distribusi primer biasanya terdiri dari dua keping yang terbuat dari bahan porselin.Isolator jenis pasak ini banyak digunakan pada tiang-tiang lurus (tangent pole) dengan kekuatan tarikan sudut (angle tensile strenght) hingga 10. Kawat penghantar jaringan diletakkan di bagian atas untuk posisi jaringan lurus, sedangkan untuk jaringan dengan sudut di bawah 10 kawat penghantarnya diikatkan pada bagian samping agar dapat memikul tarikan kawat.Isolator jenis pasakKekuatan tarik isolator jenis pasak ini lebih rendah bila dibandingkan dengan isolator jenis gantung, karena kekuatan isolator jenis pasak ini ditentukan oleh kekuatan pasaknya terhadap gaya tarikan kawat penghantar.Pemasangan isolator jenis pasak ini direncanakan pada puncak tiang maupun pada palang kayu (cross-arm) yang disekrupkan pada isolator tersebut. Pemasangan isolator jenis pasak pada tiang kayu saluran satu fasa yang memiliki sudut : 0 sampai 5, dan sudut 5 sampai 30, serta untuk saluran tiga fasa dengan sudut 0 sampai 5, dan untuk sudut 5 sampai 30. Isolator jenis pasak banyak digunakan karena :a. lebih banyak jaringan dibuat lurusb. sudut saluran dibuat kurang dari 15c. isolator jenis gantung lebih mahal dari isolator jenis pasakd. konstruksi tiang dibuat dengan cross-arm (travers) lebih menonjolkan ke laur sudut.1. Isolator Jenis Pos (post type insulator).Isolator jenis pos (post type insulator) , digunakan pada tiang- tiang lurus (tangent pole) dan tiang sudur (angle pole) untuk sudut 5 sampai 15. Dibandingkan dengan isolator jenis pasak, isolator jenis pos ini lebih sederhana perencanaannya. Diameternya lebih kecil dan tak menggunakan kepingan-kepingan seperti isolator jenis pasak. Terdapat lekukan-lekukan pada permukaannya untuk mengurangi hantaran yang terjadi pada isolator. Makin tinggi tegangan isolasinya makin banyak lekukan-lekukan tersebut.Isolator jenis pos ini bagian atasnya diberi tutup (cap) dan bagian bawah diberi pasak yang terbuat dari bahan besi atau baja tempaan. Bahan yang digunakan untuk isolator jenis pos ini terbuat dari bahan porselin basah yang murah harganya.
Isolator jenis pos
Kekuatan mekanis isolator jenis pos ini lebih tinggi dibandingkan isolator jenis pasak dan penggunaannya hanya pada jaringan ditribusi primer untuk tiang lurus (tangent pole) pada sudut 5 sampai 15. Isolator jenis pos yang digunakan untuk jaringan distribusi 20 kV, memiliki tegangan tembus sebesar 35 kV dengan kekuatan tarik (tensile strenght) sebesar 5000 pon.2. Isolator Jenis Gantung (suspension type insulator).Isolator jenis gantung (suspension type insulator), digunakan pada tiang-tiang sudur (angle pole) untuk sudut 30 sampai 90, tiang belokan tajam, dan tiang ujung (deadend pole).Isolator jenis clevis lebih banyak digunakan karena lebih kokoh dan kuat dalam penggandengannya, serta tidak ada kemungkinan lepas dari gandengannya, karena pada ujungnya digunakan mur baut untuk mengikatnya.Isolator gantung (suspension insulator) terdiri dari sebuah piringan yang terbuat dari bahan porselin, dengan tutup (cap) dari bahan besi tempaan (melleable iron) dan pasaknya terbuat dari bahan baja yang diikatkan dengan semen yang berkualitas, sehingga membentuk satu unit isolator yang berkualitas tinggi.Dibandingkan isolator jenis pasak, isolator gantung ini hanya mempunyai satu piringan yang terbuat dari bahan porselin atau bahan gelas biru kelabu (blue gray glaze). Dengan menggunakan bahan gelas biru kelabu ini harga isolator dapat ditekan lebih murah dan dapat digunakan untuk beberapa gandengan.Umumnya isolator gantung dengan bahan gelas ini digunakan untuk jaringan distribusi primer, sedangkan isolator gentung dari bahan porselin banyak digunakan untuk gandengan-gandengan pada jaringan transmisi tegangan tinggi.Isolator gantung jenis clevis dan jenis ball and socket
Dilihat dari konstruksinya, isolator gantung ini dikenal dalam dua jenis, yaitu jenis clevis dan jenis ball and socket.Jenis clevis ini memiliki bentuk tutup (cap) dan pasaknya (pin) berbentuk pipih dengan lubang ditengahnya, yang digunakan untuk keperluan penggandengan dari beberapa isolator gantung dengan mengikatnya dengan mur baut sehingga bisa lebih kuat penggan-dengannya.Jenis ball and socket memiliki bentuk tutup (cap) berlubang (socket) untuk menyangkut-kan pasak (pin) yang berbentuk bulat (ball), sehingga penggandengan dari bebarapa isolator gantung tidak menggunakan baut (bolt) lagi.Kedua jenis ini yang paling banyak dipakai adalah jenis clevis, karena dibandingkan dengan jenis ball and socket maka jenis clevis ini lebih kokoh dan kuat serta tidak ada kemungkinan lepas. Isolator gantung mempunyai kualitas tegangan isolasi tidak begitu tinggi dibandingkan isolator jenis pasak, karena isolator gantung hanya memiliki satu piringan untuk setiap unit isolator. Oleh sebab itu agar memenuhi kebutuhannya maka isolator gantung ini digandeng-gandengkan satu unit dengan unit yang lain agar memdapatkan kualitas tegangan isolasi yang tinggi. Bila digandengkan isolator gandeng mempunyai kualitas yang lebih tinggi dari isolator jenis pasak. Makin banyak gandengannya makin tinggi kualitas tegangan isolasinya.Saluran transmisi banyak sekali menggunakan isolator gantung ini. Karena kekuatan mekanis isolator gantung ini lebih tinggi bila digandengkan, maka banyak digunakan untuk menahan besarnya tarikan atau ketegangan kawat pada tiang-tiang sudut (angle pole), tiang belokan tajam, dan tiang ujung (deadend pole).3. Isolator Jenis Cincin (spool type insulator).Isolator jenis cincin (spool type insulator), digunakan pada tiang- tiang lurus (tangent pole) dengan sudut 0 sampai 10, yang dipasang secara horizontal maupun vertikal.Isolator cincin bentuknya bulat berlubang ditengahnya seperti cincin yang hanya terdapat satu atau dua lekukan saja yang seluruhnya terbuat dari bahan porselin.
Isolator jenis cincin
Isolator cincin ini tidak menggunakan pasak (pin) sehingga isolator cincin memiliki kualitas tegangannya lebih rendah. Biasanya tak lebih dari 3 kV. Isolator cincin ini besarnya tidak lebih dari 7,5 cm tinggi maupun diameternya, yang dipasangkan pada jaringan distribusi sekunder serta saluran pelayanan ke rumah-rumah.Isolator ini dipasang pada sebuah clamp (pengapit) dengan sebuah pasak yang dimasukkan ke dalam lubang ditengahnya. Pemasangan secara horizontal digunakan untuk jaringan lurus (tangent line) dengan sudut antara 0 sampai 10. Untuk jaringan lurus (angle line) untuk sudut lebih dari 10 dipasang pada kedudukan vertikal. Kesemuanya dipasang pada tiang penyangga dengan jarak satu meter dari tiang atau 60 cm dari palang kayu (cross arm).Karaktristik Isolator Jaringan
Karakteristik Isolatora. Mempunyai kekuatan mekanis yang tinggi agar dapat menahan beban kawat penghantar
b. Memiliki konstanta dielektrikum (relative permittivity) yang tinggi, agar memberikan kekuatan dielektrik (dielectric strength) tinggi juga.
c. Mempunyai tahanan isolasi (insulation resistance) yang tinggi agar dapat menghindari kebocoran arus ke tanah.
d. Mempunyai perbandingan (ratio) yang tinggi antara kekuatan pecah dengan tegangan loncatan api (flashover voltage).
e. Menggunakan bahan yang tidak berpori-pori dan tidak terpengaruh oleh perubahan temperature
f. Bebas dari kotoran dari luar dan tidak retak maupun tergores, agar dapat dilewati oleh air atau gas di atmosfir
g. Mempunyai kekuatan dielektrik (dielectric strenght) dan kekuatan mekanis (mechanis strenght) yang tinggi
h. Bahan yang mampu mengisolir atau menahan tegangan yang mengenainya.
i. Harganya murah
j. Tidak terlalu berat
Karakteristik ElektrisIsolator memiliki dari dua elektroda yang terbuat dari bahan logam berupa besi atau baja campuran sebagai tutup (cap) dan pasak (pin) yang dipisahkan oleh bahan isolasi. Dimana tiap bahan isolasi mempunyai kemampuan untuk menahan tegangan yang mengenainya tanpa menjadi rusak, yang disebut dengan kekuatan dielektrikum.Apabila tegangan diterapkan pada isolator yang ideal di kedua elektroda tersebut, maka dalam waktu singkat arusnya yang mengalir terhenti dan didalam bahan isolasi terjadi suatu muatan (Q). Hal ini menunjukkan adanya perbedaan tegangan (V) diantara kedua elektroda. Besarnya muatan itu adalah :Q = C.VDimana nilai kapasitas C tergantung pada nilai konstanta dielektrik dari suatu bahan uang terdapat diantara kedua elektroda tersebut. Makin tinggi nilai konstanta dielektrikum suatu bahan isolasi makin besar kapasitansi isolasi tersebut.Untuk bahan isolasi porselin dan gelas nilai konstante dielektriknya lebih tinggi dibandingkan dengan bahan-bahan isolasi yang lain. Bandingkan konstante dielektrik bahan-bahan di bawah ini.
Tabel Nilai Konstante Dilektrikum Beberapa BahanMacam bahanMacam bahan
Ebinit2,8Paraffin2,1-2,5
Fiber2,5-5Kertas2,0-2,6
Gelas5,4-9,9Porselin5,7-6,8
Mika2,5-6,6Air2,0-3,5
Minyak2,2-6,6Kayu2,5-7,7
Selain nilai konstante dielektrik yang mempengaruhi nilai kapasitansi, luas dan tebalnya suatu bahan mempengaruhi juga nilai kapitansi tersebut. Makin besar volume suatu bahan makin bertambah tinggi muatannya, dan makin besar nilai kapasitansinya yang ditentukan dengan persamaan.
Dimana :C= kapasitansi suatu bahan (Farad)= konstanta dilektrikumA= luas permukaan bahan (m 2 )d= diameter atau tebal bahan (m)Nilai kapasitansi ini akan diperbesar lagi karena kelembaban udara, debu, panas udara, kerusakan mekanis, proses kimia serta tegangan lebih yang mempengaruhi permukaan dari bahan isolasi tersebut.Oleh karena itu pendistribusian tegangan pada bahan isolasi tidak seragam, dan lebih besar pada bagian yang terkena tegangan. Hal ini disebabkan terjadinya arus kebocoran (leakage current) yang melalui permukaan bahan tersebut. Arus kebocoran ini kecil kalau dibandingkan dangan arus yang mengalir pada bahan isolasi tersebut, yang besarnya adalah :I=V/R
Dimana:
I = Arus bocor
V = teganganR = besar isolasi
Hal tersebut diatas membuat isolator manjadi tidak ideal, yang seharusnya arus mengalir berhenti dalam waktu yang singkat, akan tetapi turun perlahan-lahan. Lihat gambar grafik dibawah ini.Akan tidak ideal lagi isolator tersebut apabila terjadi tegangan yang diterapkan diantara kedua elektroda isolator tersebut mengalami tegangan loncatan api (flash over voltage) atau tegangan tembus pada isolator ini.Dalam sistim tenaga listrik tegangan loncatan api ini biasa dikatakan sebagai tegangan lebih (over voltage) yang ditimbulkan dari dua sumber. Pertama sumber berasal dari sistim itu sendiri yang berupa hubungan singkat (short circuit), sedang yang kedua sumber dari luar sistim biasa disebut gangguan sambaran petir.Tegangan tembus inilah yang terutama menentukan nilai suatu isolator sebagai penyekat dan menunjukkan kekuatan dielektrik dari isolator yang besarnya untuk tiap-tiap isolator berbeda-beda seperti yang terlihat pada tabel-tabel dibawah ini.Isolator terdiri dari bahan porselin yang diapit oleh elektroda- elektroda. Dengan demikian isolator terdiri dari sejumlah kapasistansi. Kapasistansi ini diperbesar oleh terjadinya lapisan yang menghantarkan listrik, karena kelembaban udara, debu dan bahan- bahan lainnya pada permukaan isolator tersebut. Karena kapasistansi ini maka distribusi tegangan pada saluran gandengan isolator tidak seragam. Potensial pada bagain yang terkena tegangan (ujung saluran) adalah paling besar dengan memasang tanduk busur api (arcing horn), maka distribusi tegangan diperbaiki.Tegangan lompatan api (flashover voltage) pada isolator terdiri atas tegangan-tegangan lompatan api frekuensi rendah (bolak0balik), impuls dan tembus dalam minyak (bolak-balik frekuensi rendah). Tegangan lompatan api frekuensi rendah kering adalah tegangan lompatan apai yang terjadi bila tegangan diterapkan diantara kedua elektroda isolator yang bersih dan kering permukaanya, nilai konstanta serta nilai dasar karakteristik isolator. Tegangan lompatan api basah adalah tegangan lompatan api yang terjadi bila tegangan diterapkan diantara tegangan kedua elektroda isolator yang basah karena hujan, atau dibasahi untuk menirukan hujan.Tegangan lompatan api impuls adalah tegangan lompatan api yang terjadi bila tegangan impuls dengan gelombang standar diterapkan. Karakteristik impuls terbagi atas polaritas positif dan negative. Biasanya tegangan dengan polaritas positif (yang memberikan nilai loncatan api yang rendah) yang dipakai. Untuk polaritas positif tegangan loncatan api basah dan kering sama.Tegangan tembus (puncture) frekuensi rendah menunjukan kekuatan dielektrik dari isolator, dan terjadi bila tegangan frekuensi rendah diterpkan antara kedua elektroda isolator yang dicelupkan pada minyak sampai isolator tembus. Untuk isolator dalam keadaan baik tegangan tembus ini lebih tinggi dari tegangan loncatan api frekuensi rendah, dan nilainya kira-kira 140 kV untuk isolator gantung 250 mm.Karakteristik MekanisKecuali harus memenuhi persyaratan listrik, isolator harus memiliki kekuatan mekanis guna memikul beban mekanis penghantar yang diisolasikannya. Porselin sebagai bagian utama isolator, mempunyai sifat sebagai besi cor, dengan tekanan-tekanan yang besar dan kuat-tarik yang lebih kecil. Kuat tariknya biasanya 400-900 kg/cm2 , sedangkan kuat tekanannya 10 kali lebih besar.Porselin harus bebas dari lubang-lubang (blowholes) goresan- goresan, keretakan-keretakan, serta mempunyaia ketahanan terhadap perubahan suhu yang mendadak tumbukan-tumbukan dari luar.Gaya tarik isolator yang telah dipasang relatif besar, sehingga kekuatan porselin dan bagian-bagian yang disemenkan padanya harus dibuat besar dari kekuatan bagian-bagian logamnya.Kekuatan mekanis dari isolator gantung dan isolator batang panjang harus diuji untuk mengetahui kemampuan mekanis dan keseragamannya. Kekuatan jenis ini dan line post ditentukan oleh kekuatan pasaknya (pin) terhadap moment tekukan (bending momen) oleh penghantar. Pengkajian kekuatannya karena itu dilakukan dengan memberikan beban kawat secara lateral terhadap pasak.Dalam perencanaan saluran transmisi udara, tegangan lebih pada isolator merupakan factor penting. Ditempat-tempat dimanan pengotoraqn udara tidak mengkhawatirkan, surja-hubung (switching-surge) merupakan factor penting dalam penentuan jumlah isolator dan jarak isolator. Karakteristik lompatan api dari surja-hubung lain dari karakteristik frekuensi rendah dan impuls.Penggunaan Isolator Pada Jaringan Distribusi
Ditinjau dari segi penggunaan isolator pada jaringan distribusi dapat dibedakan menjadi besar kecil tegangan, yaitu tegangan rendah (SUTR) dan tegangan menengah/tinggi (SUTM).1. Pada Saluran Udara Tegangan Rendah (SUTR)Isolator SUTR adalah suatu alat untuk mengisolasi kawat penghantar dengan tiang dan traves. Isolator yang baik harus memiliki cirri-ciri, yaitu sudut dan lekukkan yang licin dan tidak tajam, guna menghindari kerusakan kawat penghantar akibat tekanan mekanis pada saat pemasangan. Disamping itu isolator SUTR harus memenuhi persamaan mekanis, elektris, dan thermis, mempunyai ketahanan terhadap tembusan dan loncatan arus rambat listrik. Juga tahanan terhadap gaya mekanis, perubahan suhu, dan cuaca sesuai dengan keadaan kerja setempat.Pada pemasangan SUTR pemakaian jenis isolator dibedakan sesuai dengan lokasi berdiri tiang. Untuk tiang yang berdiri ditengah-tengah jaringan yang lurus digunakan isolator pasak type RM.Lokasi tiang yang berdiri pada akhir atau ditikungan jaringan SUTR digunakan isolator pasak jenis Spool Isolator dan Isolator pasak Type A, dan isolator line-post. Sedangkan untuk tiang penegangan dipergunakan isolator gantung. Sebelum isolator dipasang pada SUTR terlebih dahulu dilakukan pemeriksaan secara visual mengenai bentuk ukuran, dan keadaan isolator itu sendiri. Disamping itu isolator harus terbuat dari bahan porselen yang diglasir, mempunyai kualitas isolator arus listrik tinggi, tidak berlapis-lapis, tidak berlubang, dan tidak cacat. Bahan pin isolator harus diglavanis sehingga tidak mudah berkarat. Pemasangan pin pada poros isolator harus lurus. Pemasangan pin pada poros idolator dilakukan dengan coran timah hitam.2. Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM)Isolator yang digunakan untuk jaringan SUTM, karakteristiknya dan konstruksi dapat dilihat dibawah ini :Temperature maksimum: 40OTemperature normal: 28 OTemperature minimal: 16 ODalam jaringan SUTM ini mempergunakan isolator jenis sangga dan isolator suspension (isolator gantung).Didalam pemasangan isolator suspension maupun isolator sangga, diperiksa baut dan mur yang ada harus dikunci dengan kuat. Isolator itu dipasang pada traves dengan mengunci mur dan baut yang terdapat pada plat penegang. Didalam memasang isolator suspension dilakukan setiap satu persatuan unit. Setiap satu jaringan SUTM yang terdapat sambungan saluran udara pada tiang, dibutuhkan senam unit isolator suspension dan satu isolator sangga. Isolator sangga berfungsi sebagai penyangga kawat penghantar yang ditengah jaringan melintasi traves. Sebagai pengunci kawat penghantar dibutuhkan enam buah klem penyambung yang terbuat dari bahan yang sama dengan bahan penghantar. Pada traves diakhiri saluran SUTM dipakai tiga unit isolator suspension.B.KonduktorJenis Bahan KonduktorBahan-bahan yang dipakai untuk konduktor harus memenuhi persyaratan-persyaratan sebagai berikut:
1. Konduktifitasnya cukup baik.
2. Kekuatan mekanisnya (kekuatan tarik) cukup tinggi.
3. Koefisien muai panjangnya kecil.
4. Modulus kenyalnya (modulus elastisitas) cukup besar.
Bahan-bahan yang biasa digunakan sebagai konduktor, antara lain:
1. Logam biasa, seperti: tembaga, aluminium, besi, dan sebagainya.
2. Logam campuran (alloy), yaitu sebuah logam dari tembaga atau aluminium yang diberi campuran dalam jumlah tertentu dari logam jenis lain, yang gunanya untuk menaikkan kekuatan mekanisnya.
3. Logam paduan (composite), yaitu dua jenis logam atau lebih yang dipadukan dengan cara kompresi, peleburan (smelting) atau pengelasan (welding).
Klasifikasi KonduktorKlasifikasi konduktor menurut bahannya:1. kawat logam biasa, contoh: a. BBC (Bare Copper Conductor).b. AAC (All Aluminum Alloy Conductor).2. kawat logam campuran (Alloy), contoh: a. AAAC (All Aluminum Alloy Conductor)b. kawat logam paduan (composite), seperti: kawat baja berlapis tembaga (Copper Clad Steel) dan kawat baja berlapis aluminium (Aluminum Clad Steel).3. kawat lilit campuran, yaitu kawat yang lilitannya terdiri dari dua jenis logam atau lebih,contoh: ASCR (Aluminum Cable Steel Reinforced).Klasifikasi konduktor menurut konstruksinya:1. kawat padat (solid wire) berpenampang bulat.2. kawat berlilit (standart wire) terdiri 7 sampai dengan 61 kawat padat yang dililit menjadi satu, biasanya berlapis dan konsentris.3. kawat berongga (hollow conductor) adalah kawat berongga yang dibuat untuk mendapatkan garis tengah luar yang besar.Klasifikasi konduktor menurut bentuk fisiknya:1. konduktor telanjang.2. konduktor berisolasi, yang merupakan konduktor telanjang dan pada bagian luarnya diisolasi sesuai dengan peruntukan tegangan kerja, contoh:
a. Kabel twisted.b. Kabel NYYc. Kabel NYCYd. Kabel NYFGBYKarakteristik KonduktorAda 2 (dua) jenis karakteristik konduktor, yaitu:1. karakteristik mekanik, yang menunjukkan keadaan fisik dari konduktor yang menyatakan kekuatan tarik dari pada konduktor (dari SPLN 41-8:1981, C, maka( berselubung AAAC-S pada suhu sekitar 30(untuk konduktor 70 mm kemampuan maksimal dari konduktor untuk menghantar arus adalah 275 A).2. karakteristik listrik, yang menunjukkan kemampuan dari konduktor terhadap arus listrik yang melewatinya (dari SPLN 41-10 : 1991, untuk konduktor 70 mm2 berselubung AAAC-S pada suhu sekitar 30o C, maka kemampuan maksimum dari konduktor untuk menghantar arus adalah 275 A).
Konduktivitas listrik Sifat daya hantar listrik material dinyatakan dengan konduktivitas, yaitu kebalikan dari resistivitas atau tahanan jenis penghantar, dimana tahanan jenis penghantar tersebut didefinisikan sebagai: = R.A/Ldimana;A : luas penampang (m2) l : Panjang penghantar (m) : tahanan jenis penghantar (ohm.m) R : tahanan penghantar (ohm) : konduktivitas Menyatakan kemudahan kemudahan suatu material untuk meneruskan arus listrik. Satuan konduktivitas adalah (ohm meter). Konduktivitas merupakan sifat listrik yang diperlukan dalam berbagai pemakaian sebagai penghantar tenaga listrik dan mempunyai rentang harga yang sangat luas. Logam atau material yang merupakan penghantar listrik yang baik, memiliki konduktivitas listrik dengan orde 107 (ohm.meter) -1 dan sebaliknya material isolator memiliki konduktivitas yang sangat rendah, yaitu antara 10-10 sampai dengan 10-20 (ohm.m)-1. Diantara kedua sifat ekstrim tersebut, ada material semi konduktor yang konduktivitasnya berkisar antara 10-6 sampai dengan 10-4 (ohm.m)-1. Berbeda pada kabel tegangan rendah, pada kabel tegangan menengah untuk pemenuhan fungsi penghantar dan pengaman terhadap penggunaan, ketiga jenis atau sifat konduktivitas tersebut diatas digunakan semuanya.Logam Konduktivitas listrik ohm meter
Perak ( Ag )
6,8 x 107
Tembaga ( Cu )
6,0 x 107
Emas ( Au )
4,3 x 107
Alumunium ( Ac )
3,8 x 107
Kuningan ( 70% Cu 30% Zn ) 1,6 x 107
Besi ( Fe )
1,0 x 107
Baja karbon ( Ffe C )
0,6 x 107
Baja tahan karat ( Ffe Cr )
0,2
x 107
Kriteria mutu penghantar Konduktivitas logam penghantar sangat dipengaruhi oleh unsur unsur pemadu, impurity atau ketidaksempurnaan dalam kristal logam, yang ketiganya banyak berperan dalam proses pembuatan pembuatan penghantar itu sendiri. Unsur unsur pemandu selain mempengaruhi konduktivitas listrik, akan mempengaruhi sifat sifat mekanika dan fisika lainnya. Logam murni memiliki konduktivitas listrik yang lebih baik dari pada yang lebih rendah kemurniannya. Akan tetapi kekuatan mekanis logam murni adalah rendah.Penghantar tenaga listrik, selain mensyaratkan konduktivitas yang tinggi juga membutuhkan sifat mekanis dan fisika tertentu yang disesuaikan dengan penggunaan penghantar itu sendiri.Selain masalah teknis, penggunaan logam sebagai penghantar ternyata juga sangat ditentukan oleh nilai ekonomis logam tersebut dimasyarakat. Sehingga suatu kompromi antara nilai teknis dan ekonomi logam yang akan digunakan mutlak diperhatikan. Nilai kompromi termurahlah yang akan menentukan logam mana yang akan digunakan. Pada saat ini, logam Tembaga dan Aluminium adalah logam yang terpilih diantara jenis logam penghantar lainnya yang memenuhi nilai kompromi teknis ekonomis termurah.Dari jenisjenis logam penghantar pada tabel 1. diatas, tembaga merupakan penghantar yang paling lama digunakan dalam bidang kelistrikan. Pada tahun 1913, oleh International Electrochemical Comission (IEC) ditetapkan suatu standar yang menunjukkan daya hantar kawat tembaga yang kemudian dikenal sebagai International Annealed Copper Standard (IACS). Standar tersebut menyebutkan bahwa untuk kawat tembaga yang telah dilunakkan dengan proses anil (annealing), mempunyai panjang 1m dan luas penampang 1mm2, serta mempunyai tahanan listrik (resistance) tidak lebih dari 0.017241 ohm pada suhu20C, dinyatakan mempunyai konduktivitas listrik 100% IACS.Akan tetapi dengan kemajuan teknologi proses pembuatan tembaga yang dicapai dewasa ini, dimana tingkat kemurnian tembaga pada kawat penghantar jauh lebih tinggi jika dibandingkan pada tahun 1913, maka konduktivitas listrik kawat tembaga sekarang ini bisa mencapai diatas 100% IACS.Untuk kawat Aluminium, konduktivitas listriknya biasa dibandingkan terhadap standar kawat tembaga. Menurut standar ASTM B 609 untuk kawat aluminium dari jenis EC grade atau seri AA 1350(*), konduktivitas listriknya berkisar antara 61.0 61.8% IACS, tergantung pada kondisi kekerasan atau temper. Sedangkan untuk kawat penghantar dari paduan aluminium seri AA 6201, menurut standar ASTM B 3988 persaratan konduktivitas listriknya tidak boleh kurang dari 52.5% IACS. Kawat penghantar 6201 ini biasanya digunakan untuk bahan kabel dari jenis All Aluminium Alloy Conductor (AAAC). Disamping persyaratan sifat listrik seperti konduktivitas listrik diatas, kriteria mutu lainnya yang juga harus dipenuhi meliputi seluruh atau sebagian dari sifat sifat atau kondisi berikut ini, yaitu:a. komposisi kimia.b. sifat tarik seperti kekuatan tarik (tensile strength) dan regangan tarik (elongation).c. sifat bending.d. diameter dan variasi yang diijinkan. e. kondisi permukaan kawat harus bebas dari cacat, dan lain-lain.Pengertian Konduktor
Konduktor (penghantar) : suatu bahan yang dapat menghantarkan arus listrik.
Sifat terpenting konduktor:
a. sifat daya hantar listrik (electrical conductivity) yang tinggi, atau
b. tahanan jenis (resistivity) yang rendah
Konduktivitas maupun resistivitas besarnya tergantung pada struktur internal dari bahan penghantar tersebut.
Sifat-sifat lain yang harus dimiliki oleh konduktor :
daya hantar panas (thermal conductivity) atau sifat-sifat termis dan sifat-sifat mekanis lain seperti kekuatan tarik/tekan atau kemampuannya dalam menahan tegangan tarik dan sebagainya.
Tahanan jenis beberapa bahan listrikTable Tahanan Jenis BahanListrik Sebagai Berikut :Nama bahanTahanan jenis pada 0o C
( mm2/m)Tahanan jenis pada 20o C
( mm2/m)
Aluminium0,0260,0287
Tembaga Lunak0,015890,01742
Tembaga Keras0,0160,0177
Emas0,02220,0236
Besi Murni0,08850,0995
Perak0,01510,01629
Timah0,1050,115
1. Pengaruh perubahan temperatur terhadap nilai tahanan (resistansi).
a. Bahan Murni
dimana:
Rt2= tahanan dari bahan pada temperatur t2 ()
Rt1= tahanan dari bahan pada temperatur t1 ()
t1= temperatur permulaan yang rendah (oC)
t2= temperatur yang lebih tinggi (oC)
= koefisien suhu tahanan pada masa konstan (/oC)
Untuk perhitungan yang lebih teliti, harga , bisa digunakan persamaan berikut :
dimana:
= koefisien suhu tahanan pada temperatur standar 20o C
1= koefisien suhu tahanan pada temperatur to C
Pertambahan harga tahanan listrik sebagai fungsi dari temperatur
b. Bahan campuran
Pertambahan harga/nilai tahanan listrik pada bahan campuran apabila suhu dinaikkan adalah relatif kecil dan tidak teratur. Contohnya pada bahan Eureka (konstantan), yaitu campuran 60% Cu dan 40% Ni), karena pertambahan nilai resistansi yang kecil, maka sering diabaikan.
II. Efek Kulit (Skin Effect)
Skin Effect adalah gejala ketidaksama-rataan arus yang mengalir dalam suatu pengantar yang dialiri arus bolak-balik. Hal ini disebabkan karena adanya frekuensi pada arus yang mengalir tersebut.
Kerapatan arus pada suatu penghantar dialiri arus AC
Arus bolak-balik (AC) yang mengalir pada penghantar, akan menimbulkan fluksi ().
Fluksi ini akan menimbulkan induktansi diri (self inductance) dan akan membangkitkan tegangan :
dan
Didapat :
1< 2 dan L1>L2, dari sini didapat hubungan; i akan sebanding dengan
sehingga :
i11,5
2,1
2
1,95
1,9
1,3
0,6
1,5
0,8
0,78
1,10,9
VI Bahan-bahan yang mengandung Co Vacaflux 50
Cobal murni49% C0; 1,8 V
99 % Co110,6
7902,35
7,8
VII.Paduan Termo
Termofluks 65/100030 Ni induksinya sangat tergantung pada suku, misalnya : H = 7900
Ampere lilit/m
t = 0o Ct = 20o Ct = 60o C
B = 0,41B = 0,3 B = 0,065
Keterangan :
it adalah inti toroida
1 A lilit /m = 0,0126 Oersted
1Wb/m2 = 104 Gauss
Bahan-bahan yang mempunyai jerat histerisis persegi seperti yang ditunjukkan pada gambar digunakkan pada komputer sebagai perangkat memory atau komponen opersi logic, sebagai alat switching dan penyimpan informasi.+B-H+H-BJerat histerisis ferrit
Bahan Magnet PermanenMagnet permanen digunakan pada instrumen pengindraan, rele, mesin-mesin listrik yang kecil dan banyak lagi. Baja karbon yaitu baja dengan komposisikarbon 0,4 hingga 1,7 % merupakan bahan dasar pembuatan magnet permanen. Walaupun bahan ini tergolong harganya murah tetapi kualitas kemagnetannya tidak terlalu tinggi. Kemagnetan bahan ini relatif lebih mudah untuk hilang terutama disebabkan oleh pukulan atau vibrasi. Untuk menaikkan mutu kemagnetannya, mka baja karbon ditambah wolfram, kromium atau kobal.
Magnet yang dibuat dari karbon murni, wolfram, kromium, dan baja kobal harus dikeraskan di dalam air atau minyak mineral sebelum dimagnetisasi.
4000
03000
2000
1000050100150200
T(0C)0 = f(T) beberapa ferritBahan paduan alni terdiri dari aluminium, nikel dan besi . Jika bahan tersebut ditambah lagi dengan Si, maka paduan disebut alnisi. Sedangkan alnico adalah bahan paduan yang terdiri dari aluminium, nikel dan kobal. Bahan-bahan tersebut mempunyai sifat kemagnetan yang tinggi dan lebih murah dibanding baja kobal kualitas tinggi.
Vectolit adalah bahan paduan yang terdiri dari besi, kobal oksida sedangkan ferroxdure adalah bahan paduan yang terdiri dari besi oksida dan barium, bahan ini juga disebut barium ferrit dan di pasaran dengan nama arnox, indox atau ferroba, pembuatannya adalah dari bubuk bahan yang akan dipadukan pada suhu yang tinggi.
Penggunaanyaantaralain:magnetpadapengerassuara,perangkat penggandeng magnetik. Beberapa sifat kemagnetan dari bahan magnet permanen paduan seperti terlihat pada tabel berikut:
Tabel Beberapa Bahan Magnet Keras
NamaKomposisiHc
A-lilit/mBrWb/m2(BH)
MaksJ/m3
Baja wolfram
Baja chrom
Baja kobal
Alni Alnisi Alnico II Alnico V Vektolit
Platina kobal93,3% Fe, 0,7%C, 6%W
96%Fe, 1%C, 3%Cr
59%Fe,1%C,5%Cr,
5%W, 30%Co
57%Fe, 4%Cu, 25%Ni,
14%Al
51%Fe, 1%Si, 34%Ni,
14%Al
55%Fe, 17%Ni, 12%Co,
10%Al
51%Fe, 24%Co, 14%Ni,
8%Al
44%Fe3O4,30%Fe2O3,
26%Co2O377%Pt, 23%Co4.800
4.800
17.500
43.800
63.700
50.000
50.000
70.000
200.0001,05
0,9
0,9
0,55
0,4
0,7
1,2
0,6
0,452.400
2.200
7.440
4.400
11.20
0
17.00
0
45.00
0
4.000
16.00
0
MagnetostriksiPada saat sebuah bahan ferromagnetik diamagnetisasi, umumnya secara fisik akan terjadi perubahan dimensi. Hal atau gejala seperti ini disebut magnetostriksi. Terdapat tiga jenis magnetostriksi, yaitu :
Magnetostriksi longitudinal,yaitu perubahan panjang searahdengan magnetisasi. Perubahan ini dapat bertambah panjang atau berkurang.a) Magnetostriksi transversal, yaitu perubahan dimensi tegak lurus dengan arah magnetisasi.
b) Magnetostriksi volume, yaitu perubahan volume sebagai akibat dari kedua efek diatas.
c) Perubahan panjang atau ( l) searah induksi magnetisasi disebut Efek joule. Magnetostriksi joule ( ) adalah perbandingan antara perubahan panjang () dengan panjang semula (). Umumnya harga tidak lebih dari 30.10-6. magnetostriksi beberapa bahan ditunjukan pada gambar.+Ve
36% Ni + 64% FeH0FeCoNi-VeMagnetostriksi joule sebagai fungsi dari medan magnet (H)
Perubahan searah panjang juga menyebabkan perubahan permeabilitas kearah perubahan panjang tersebut. Hal ini disebut Efek Villari. Secara umum dapat dikatakan bahwa permeabilitas akan naik karena penurunan perubahan atau kenaikan tegangan tarik. Sebaliknya untuk bahan dengan negatif, tekanan yang digunakan akan mengurangi permeabilitas.
Secara praktis pengaruh dari penggunaan magnetostriksi adalah sangat terbatas. Beberapa pemakaian yang memperhatikan magnetostriksi antara lain : Oscilator frekuensi tinggi dan Generator super sound, Proyektor suara bawah air, Detektor-detektor suara. Karena permeabilitasadalahberhubungandengan magnetostriksi, maka untuk penggunaan bahan-bahan yang permeabilitasnya tinggi harus diusahakan megnetostriksinya serendah mungkin.C. SUPER KONDUKTORSejarah Super KonduktorSuperkonduktor ditemukan pada tahun 1911 oleh Heike Kamerlingh Onnes (Gambar 1) saat ia mempelajari sifat-sifat logam pada suhu rendah. Beberapa tahun sebelumnya ia telah menjadi orang pertama untuk mencairkan helium, yang memiliki titik didih 4.2 K pada tekanan atmosfer, dan ini telah membuka kisaran baru suhu penyelidikan eksperimental.
Heike Kamerlingh Onnes (kiri) dan
Van der Waals Johannes samping kondensor
helium (1908).
Pada saat mengukur ketahanan suatu tabung kecil diisi dengan air raksa, ia heran untuk mengamati bahwa perlawanan yang jatuh dari ~ 0,1 pada suhu 4,3 K untuk kurang dari 3x10-6 pada 4,1 K.Di bawah 4.1 K, merkuri dikatakan superkonduktor, dan tidak ada eksperimen belum terdeteksi perlawanan terhadap aliran arus yang stabil dalam bahan superkonduktor. Suhu di bawah ini yang menjadi superkonduktor merkuri dikenal sebagai Tc suhu kritis. Kamerlingh Onnes dianugerahi Hadiah Nobel untuk Fisika pada tahun 1913 'untuk penyelidikan tentang sifat materi pada temperatur rendah yang menyebabkan, antara lain, untuk produksi helium cair' (Nobel Prize).
Grafik menunjukkan ketahanan suatu spesimen merkuri versus suhu absolute
Karena ini penemuan awal, lebih banyak unsur telah ditemukan untuk menjadi superkonduktor. Memang, superkonduktor ini tidak berarti sebuah fenomena yang langka, sebagai tabel periodik pada Gambar 3 menunjukkan. Blok merah muda gelap menunjukkan unsur-unsur yang menjadi superkonduktor pada tekanan atmosfer, dan angka di bagian bawah sel temperatur kritis mereka, yang berkisar dari 9,3 K untuk niobium (Nb, Z = 41) sampai dengan 3 x 10 K untuk rhodium (Rh, Z = 45). Blok orange adalah unsur yang menjadi superkonduktor hanya di bawah tekanan tinggi. Keempat blok pink pucat adalah elemen yang superkonduktor dalam bentuk tertentu: karbon (C, Z = 6) dalam bentuk nanotube, kromium (Cr, Z = 24) sebagai film tipis, paladium (Pd, Z = 46) setelah iradiasi dengan partikel alpha, dan platinum (Pt, Z = 78) sebagai bubuk dipadatkan. Perlu dicatat bahwa tembaga (Cu, Z = 29), perak (Ag, Z = 47) dan emas (Au, Z = 79), tiga elemen yang merupakan konduktor yang sangat baik pada suhu kamar, jangan menjadi superkonduktor bahkan pada suhu terendah yang dicapai.Tabel Periodik superkonduktor menampilkan semua elemen yang
dikenal dan suhu kritis mereka.
Sebuah kemajuan besar dalam pemahaman tentang superkonduktivitas datang pada tahun 1933, ketika Walter Meissner dan Robert Ochsenfeld menemukan bahwa superkonduktor lebih dari konduktor listrik sempurna. Mereka juga memiliki sifat penting tidak termasuk medan magnet dari interior mereka. Namun, bidang ini dikecualikan hanya jika berada di bawah suatu kekuatan kritis bidang tertentu, yang tergantung pada bahan, suhu dan geometri spesimen. Di atas ini kuat medan kritis superkonduktivitas menghilang. Brothers Fritz dan Heinz Fritz London mengusulkan sebuah model yang menggambarkan pengecualian lapangan pada tahun 1935, tetapi itu merupakan 20 tahun sebelum penjelasan mikroskopis dikembangkan. Teori kuantum lama ditunggu superkonduktivitas diterbitkan pada 1957 oleh tiga fisikawan AS, John Bardeen, Leon Cooper dan John Schrieffer, dan mereka dianugerahi Hadiah Nobel untuk Fisika pada tahun 1972 'untuk teori mereka bersama-sama dikembangkan superkonduktivitas, biasanya disebut teori BCS '(Nobel Prize kutipan). Menurut teori mereka, di negara superkonduktor ada interaksi tarik menarik antara elektron yang dimediasi oleh getaran kisi ion. Sebagai konsekuensi dari interaksi ini adalah bahwa pasangan elektron yang digabungkan bersama-sama, dan semua pasangan elektron mengembun menjadi negara kuantum makroskopik, yang disebut kondensat, yang meluas melalui superkonduktor. Tidak semua elektron bebas dalam sebuah superkonduktor berada di kondensat, mereka yang berada dalam keadaan ini disebut electron superkonduktor, dan yang lainnya disebut sebagai elektron normal. Pada suhu yang sangat jauh lebih rendah dari temperatur kritis, ada elektron normal sangat sedikit, tetapi kenaikan proporsi normal elektron dengan naiknya suhu, sampai pada suhu kritis semua elektron adalah normal. Karena elektron superkonduktor dihubungkan dalam keadaan makroskopik, mereka berperilaku koheren, dan konsekuensi dari hal ini adalah bahwa ada jarak karakteristik dimana kepadatan jumlah mereka bisa berubah, dikenal sebagai panjang koherensi (dengan huruf kecil xi Yunani, diucapkan 'ksye'). Dibutuhkan sejumlah besar energi untuk menyebarkan sebuah electron dari kondensat - lebih dari energi termal yang tersedia untuk sebuah elektron di bawah temperatur kritis - sehingga elektron superkonduktor dapat mengalir tanpa tersebar, yaitu, tanpa perlawanan. Teori BCS berhasil menjelaskan banyak sifat superkonduktor diketahui, tetapi diperkirakan merupakan batas atas dari sekitar 30 K untuk temperatur kritis. Penemuan lainnya teoritis penting dibuat pada tahun 1957. Alexei Abrikosov memprediksi keberadaan jenis kedua superkonduktor yang berperilaku dengan cara yang berbeda dari unsur-unsur seperti timah dan timah. Jenis baru ini superkonduktor akan mengusir lapangan dari interior bila kuat medan diterapkan rendah, tetapi melalui berbagai kekuatan medan listrik superkonduktor akan threaded oleh daerah logam normal melalui medan magnet yang bisa lulus. Penetrasi lapangan berarti bahwa superkonduktivitas bisa ada dalam kekuatan medan magnet sampai 10 T atau lebih, yang membuka kemungkinan banyak aplikasi. Untuk pekerjaan ini, dan penelitian berikutnya, Abrikosov menerima Hadiah Nobel untuk Fisika pada tahun 2003 "untuk sumbangan pionir pada teori superkonduktor dan superfluids '(Nobel Prize) Pada awal 1960-an sudah ada kemajuan besar dalam teknologi superkonduktor, dengan penemuan paduan yang superkonduktor pada suhu yang lebih tinggi daripada suhu kritis superkonduktor unsur. Secara khusus, paduan dari niobium dan titanium (NbTi, T c = 9 K. 8) dan niobium dan timah (Nb 3 Sn, T = 18K.1) yang menjadi banyak digunakan untuk menghasilkan magnet tinggi lapangan, dan dorongan utama untuk pengembangan ini adalah persyaratan untuk magnet yang kuat untuk akselerator partikel, seperti Tevatron di Fermilab di Amerika Serikat. Pada waktu yang sama, Brian Josephson membuat prediksi teoritis penting yang memiliki konsekuensi besar bagi penerapan superkonduktivitas pada skala yang sangat kecil. Dia memperkirakan bahwa arus dapat mengalir antara dua superkonduktor yang dipisahkan oleh lapisan isolasi sangat tipis. Efek Josephson tunneling disebut demikian telah banyak digunakan untuk melakukan pengukuran berbagai sensitif, termasuk penentuan konstanta fisik fundamental dan pengukuran medan magnet yang merupakan miliar (10 9) kali lebih lemah dari medan magnetic Bumi. Pentingnya karyanya diakui pada saat ia dianugerahi Hadiah Nobel untuk Fisika pada tahun 1973 'untuk prediksi teoretis tentang sifat supercurrent melalui pembatas terowongan, khususnya fenomena yang secara umum dikenal sebagai efek Josephson' (Nobel Prize).Perburuan superkonduktor dengan suhu kritis yang lebih tinggi terus berlanjut di dekade berikutnya publikasi teori BCS, meskipun prediksi yang bahwa batas atas untuk Tc kurang dari 30 K. Grail suci bagi para ilmuwan yang bekerja di wilayah ini adalah materi yang superkonduktor pada suhu nitrogen cair (77 K), atau, bahkan lebih baik, pada suhu kamar. Ini berarti bahwa semua teknologi dan biaya yang terkait dengan penggunaan helium cair untuk pendinginan dapat ditiadakan, dan aplikasi superkonduktivitas segera akan menjadi jauh lebih ekonomis berharga. Terobosan itu datang pada tahun 1986, ketika Georg Bednorz dan Alex Muller menemukan bahwa keramik terbuat dari barium, tembaga lantanum, dan oksigen menjadi superkonduktor pada 30 K, suhu tertinggi kritis diketahui pada waktu itu. Penemuan itu sangat mengejutkan karena bahan ini merupakan isolator pada suhu kamar. Tahun berikutnya mereka menerima Hadiah Nobel untuk Fisika 'untuk terobosan penting mereka dalam penemuan superkonduktivitas pada bahan keramik' (Nobel Prize), dan kecepatan yang belum pernah terjadi sebelumnya dengan hadiah diikuti publikasi hasil mereka mencerminkan pentingnya melekat pada pekerjaan mereka .
Sebagai hasil dari terobosan ini, banyak ilmuwan lain mulai memeriksa bahan serupa. Pada tahun 1987, Paulus Chu menghasilkan bahan keramik baru dengan mengganti lantanum oleh yttrium, dan menemukan bahwa mereka memiliki temperatur kritis 90 K. Ini lompatan besar pada suhu kritis memungkinkan untuk menggunakan nitrogen cair sebagai pendingin, dan dengan janji kelayakan komersial untuk material baru, berebut seorang pun terjadi untuk menemukan superkonduktor suhu tinggi baru dan untuk menjelaskan mengapa mereka superconduct pada temperatur tinggi seperti . Pada saat penulisan (2005), suhu kritis tertinggi 138 K, untuk talium-doped-cuprate merkuri, Hg 0,8 Tl 0. 2 Ba 2 Ca2 Cu3 O
suhu kritis Tc berbagai superkonduktor diplot terhadap tanggal
penemuan mereka.
Dalam beberapa tahun terakhir, tidak ada bahan dengan suhu kritis yang lebih tinggi telah ditemukan, namun penemuan lain sama pentingnya telah dibuat. Ini termasuk penemuan bahwa, terhadap kebijaksanaan konvensional, beberapa bahan pameran koeksistensi ferromagnetism dan superkonduktivitas. Penemuan mengejutkan seperti ini menuntut bahwa para ilmuwan terus menerus memeriksa kembali teori lama berdiri di superkonduktivitas dan mempertimbangkan kombinasi baru dari elemen. Sayangnya, tidak ada superkonduktor tersebut belum ditemukan dengan suhu kritis di atas suhu kamar, sehingga pendinginan cryogenic masih menjadi bagian penting dari aplikasi superkonduktor. Kesulitan dengan fabrikasi bahan keramik ke kabel melakukan atau strip juga memperlambat pengembangan aplikasi baru superkonduktor temperatur tinggi. Namun, meskipun kekurangan ini, penggunaan komersial superkonduktor terus meningkat.
Perbandingan Superkonduktor dengan Konduktor biasa
Hal-hal yang menjadi permasalahan dalam penggunaan penghantar konvensional yang sering digunakan ( penghantar tembaga maupun aluminium) adalah :
1. Hambatan jenis suatu penhantar yang tidak disukai, karena dengan adanya hambatan maka arus akan terbuang menjadi panas.
2. Dengan memperbesar diameter penghantar akan menyebabkan hambatan pada suatu penghantar akan menurun. Tetapi dengan memperbesar diameter penghantar, otomatis akan membuat masa penhantar tersebut menjadi lebih berat dan dimensinyapun akan menjadi labih besar
Dari uraian diatas dapat diketahui bahwa, penghantar konvensioanal yang sampai saat ini masih diaplikasikan, khususnya tembaga dan aluminium, masih mempunyai hambatan jenis yang bisa menyebabkan kerugian daya. Sebagai contoh :
Bahan Aluminium.
Aluminium murni mempunyai massa jenis 2,7 g/cm3, ? -nya 1,4. 105, titik leleh 6580C dan tidak korosif. Daya hantar aluminium sebesar 35 m/ohm.mm2 atau kira-kira 61, 4 % daya hantar tembaga. Aluminium murni dibentuik karena lunak, kekuatan tariknya hanya 9 kg/mm2. Untuk itu jika aluminium digunakan sebagai penghantar yang dimensinya cukup besar, selalu diperkuat dengan baja atau paduan aluminium. Penggunaan yang demikian mis alnya pada : ACSR (Aluminium Conductor Steel Reinforced), ACAR (Aluminium Conductor Alloy Reinforced).Bahan Tembaga
Tembaga mempunyai daya hantar listrik yang tinggi yaitu 57 ? mm2/m pada suhu 200C. Koefisien suhu (? ) tembaga 0,004 per 0C. Kurva resistivitas tembaga terhadap suhu adalah tidak linier seperti yang ditunjukan pada gambar dibawah ini:
Kurva resistivitas tembaga terhadap suhu
Dari kedua contoh diatas dapat dilihat bahwa, kedua jenis bahan penghantar tersebut masih mempunyai hambatan jenis. Besar hambatan jenis suatu bahan penghantar, akan mempengaruhi dari pada tegangan maupun daya yang dikirimkannya dari sisi sumber ke sisi beban. Karena semakin besar hambatan jenis dari bahan penghantar tersebut, maka semakin berkurang kemampuan daya hantar dari penghantar tersebut.
Table Di bawah ini contoh dari berbagai macam hambatan jenis logam yang salah satunya digunakan sebagai bahan utama dari penghantar.
Tabel bahan-bahan utama penghantar :
Apabila sebuah transmisi pendistribusian jaringan listrik menggunakan bahan superkonduktor, maka kerugian drop tegangan dan drop daya dapat dihindari. Mengapa bisa demikian? Karena bahan superkonduktor dapat menghantarkan arus listrik tanpa hambatan dibawah suatu nilai suhu tertentu. Artinya, bahan superkonduktor apabila sudah mencapai nilai suhu kritisnya, hambatan jenis bahan tersebut akan menurun atau bahkan hilang sama sekali. Tetapi apabila suhu dari bahan superkonduktor tersebut sudah diatas nilai suhu kritisnya ataupun diatas kuat medan magnetnya, maka secara otomatis bahan tesebut akan menjadi konduktor biasa.
Gambar grafik medan magnet superkonduktor lebih kecil dari medan kritis
Perkembangan bahan superkonduktor dari saat pertama kali ditemukan sampai sekarang dapat diikuti pada tabel di bawah ini.
Superkonduktor Keramik
Bahan superkonduktor suhu tinggi yang memiliki bahan dasar keramik secara teoritis belum dapat dijelaskan tuntas. Ia tidak bisa digolongkan ke dalam tipe I maupun II karena ada beberapa sifatnya yang unik.
Bentuk kristalnya termasuk golongan perovskite, suatu bentuk kristal kubus yang cukup populer. Rumus umum molekul perovskite adalah ABX3 , dimana A dan B adalah kaiton logam dan X adalah anion non logam. Banyak bahan elektronis yang memiliki bentuk perovskite ini, misalnya PbTiO3 dan PbZrO3 yang bersifat piezoelektrik kuat sehingga baik digunakan untuk pressure-gauge.Superkonduktor suhu tinggi ini ternyata berupa perovskite yang cacat. Misalnya YBCO yang ditemukan oleh Chu Chingwu cs. dari Universitas Houston berbentuk 3 kubus perovskite dengan rumus molekul YBa2Cu3O6,5 , yang menunjukkan defisiensi atom oksigen sebagai anionnya (mestinya ada 9 atom). Nama lain untuk YBCO ini adalah 1-2-3, menunjukkan perbandingan cacah atom Y, Ba dan Cu di dalam kristalnya. Atom-atom tembaganya terletak pada suatu lapisan inilah arus listrik lewat dalam bahan YBCO. Struktur yang demikian memiliki andil yang besar bagi sifat superkonduktivitas suhu tinggi, terbukti senyawa barium-kalium - bismuth-oksida buatan AT & T Bell Laboratoies (1988) cuma memiliki Tc = 30 K, senyawa ini tentu saja tidak memiliki atom tembaga sebagai lapisan penghantar elektron.Elektron-elektron juga dalam keadaan berpasangan, hal ini telah dibuktikan dengan dijumpainya flukson yang merembes di dalamnya. Flukson adalah kuantum fluks magnetik dalam superkonduktor, besarnya kira-kira 2 x 10-15 weber, dalam perhitungan besarnya ini bersesuaian dengan kehadiran partikel bermuatan listrik dua kali muatan elektron.Watak-wataknya yang masih perlu penjelasan teoritis adalah tarikan antar electron dalam pasangan Cooper yang ternyata masih cukup kuat walaupun suhu transisinya tinggi. Padahal suhu yang tinggi menyebabkan bertambahnya cacah phonon, sehingga ikatan elektron itu seharusnya akan hancur karenanya. Dalam kaitan ini peranan kerangka kristal harus kembali dipertanyakan. Mungkin saja kotoran di dalamnya yang justru mampu meredam interaksi phonon atau gangguan-gangguan lain termasuk medan magnet yang besar agar ia tetap stabil sebagai superkonduktor.Sifat lain yang tidak menguntungkan dari YBCO adalah mudahnya ia melepaskan oksigen ke lingkungannya, padahal dengan berkurangnya atom oksigen sifat superkonduktornya akan hilang. Lagi pula ia terlalu rapuh untuk dibentuk menjadi kawat.
Lebih jauh lagi Philip W. Anderson (pemenang hadiah Nobel 1977 bidang Fisika) mengemukakan peranan besaran spin dalam fenomena superkonduktor suhu tinggi ini, pernyataan ini telah didukung oleh data percobaan MIT oleh RJ Birgeneau.
Aplikasi SuperkonduktorMemang sampai saat ini aplikasi superkonduktor masih belum diproduksi dan di aplikasi secara luas, tetapi masih pada tahap penelitian. Karena superkonduktor sampai saat ini masih membutuhkan pendinginan agar mencapai suhu kritis dari bahan tersebut. Dari penelitian para ahli tentang superkonduktor yang sudah dilakukan, ada beberapa yang sudah digunakan secara permanen dan ada pula yang masih dalam pengembangan pada laboratorium-laboratorium tertentu.
Efisiensi dan Desain yang DinamisManfaat yang terbesar dengan ditemukannya bahan superkonduktor adalah jelas terasa pada bidang kelistrikan. Andai saja jika pada generatr konvensional efisiensinya terletak antara 98,5 sampai 99,0 persen, maka pada pada generator superkonduktor efisiensinya mencapai 99,6 persen. Peningkatan yang cukup signifikan ini disebabkan karena superkonduktor dapat menghasilkan medan magnet yang sangat kuat.
Misalkan ada konduktor berupa kabel sepanjang 1000 km dipakai untuk menyalurkan daya listrik sebesar 100 watt dari ujung yang satu ke ujung yang lain, maka resistensi kabel itu akan mengkorupsi sebagian daya yang disalurkannya, akibatnya di ujung kabel itu daya yang sampai tidak sampai 100 watt, mungkin hanya 90 watt atau bahkan hanya 10 watt. Nah superkonduktor diharapkan memiliki resistensi yang kecil sehingga bila menggunakan kabel dengan bahan tersebut diujung kabel kita masih mendapat daya sebesar 100 watt. Manfaat lainnya, penggunaan superkonduktor memungkinkan pembuatan generator listrik dengan ukuran yang jauh lebih kecildibandingkan dengan ukuran genaratr konvensional yang masih menggunakan kawat tembaga. Dari segi berat, generator konvensional 500 MW dari bahan konduktor mempunyai berat hingga 400 ton, sementara dengan menggunakan bahan superknduktor beratnya hanya 210 ton.
Tak heran desain yang ramping dan dinamis dengan berat lebih ringan ini menyebabkan banyak oerusahaan yang mempelajari dan memproduksi generator berbahan superkonduktr. Antara lain, Westinghouse serta EPRI (Electric Power Research Institute) bekerja sama membuat generator terpasang 300 MVA, Electric de France (EdF) di Perancis juga sedang mempelajari desain generator superkonduktor 600 MW, sedangkan Central Electric Research Laboratory di Inggris mempelajari desai generator superkonduktor 500 MW.
Manfaat lain yang tidak kalah pentingnya dari bahan superkonduktor adalah peluang menggunakan kawat superkonduktor dalam sistem transmisi tenaga listrik. Brookaven National Laboratory telah menguji saluran transmisi sepanjang115,5 meter dengan tegangan 138 kV sejak tahun 1982. bahkan untuk transmisi listrik, pemerintah Amerika Serikat dan Jepang berencana memanfaatkan kabel superkonduktor berpendingin netrogen cair sebagai pengganti kabel bawah tanah yang terbuat dari tembaga. Penggantian ini dapat menaikkan efisiensi sebesar 7.000 persen dari segi tempat, karena 18.000 pon kabel tembaga dapat digantikan oleh 250 pon kabel superkonduktor. Arus yang ditransmisikan dengan kabel superkonduktor jauh lebih besar
Penyimpan Energi Listrik
Banyak cara yang dilakukan untuk menyimpan energi listrik. Salah satunya adalah dengan cara elektrokimia yang menggunakan bantuan baterai. Teknik ini memungkinkan penyimpanan energi listrik secara efisien antara 50 hingga 90 persen.
Cara lain yang juga bisa dilakukan adalah memaksimalkan penggunaan superkonduktor. Superkonduktor bisa digunakan sebagai alat penyimpan energi listrik atau sering disebut dengan nama Superconducting Magnetic Energy Storage (SMES). Efisiensi penyimpanan denga teknologi ini mencapai 95 persen. Meski penyimpanan dengan sistem SMES untuk kondisi saat ini masih dinilai mahal, namun dengan penemuan superkonduktor suhu tinggi diharapakan persoalan biaya tersebut dapat diturunkan.SMES biasanya dipakai antara lain untuk stabilisasi frekuensi dan tegangan serta unutk peredaman osilasi dalam sistem penyediaan tenaga listrik. Dengan demikian apabila dalam sistem pembangkit energi terdapat kelebihan daya, maka kelebihan daya tersebut dapat disimpan dengan teknik SMES ini.
Banyak sudah negara-negara maju yang menggunakan teknik penstabilan listrik ini dengan menggunakan bantuan superkonduktor. American Superconductor Corporation, sebuh perusahaan ketenagalistrikan di AS, telah diminta untuk memasang satu sistem penstabil listrik yang diberi nama Distributed Superconducting Magnetic Energy Storage System (D-SMES). Satu unit D-SMES dapat menyimpan energi listrik sebesar 3 juta Watt yang dapat digunakan unutk menstabilkan listrik apabila terjadi gangguan. Juga di Jepang yang memulai suatu percobaan untuk membuat SMES dengan ukuran 100 kWh.Elektromagnet
Karena konduktor tidak mempunyai kerugian yang disebabkan resistansi, maka dimungkinkan membuat selenoide dengan super konduktor tanpa kerugian yang menimbulkan panas. Selenoide dengan arus yang sangat kecil pada medan magnet nol untuk kawat yang digunakan memungkinkan membangkitkan sebuah medan magnet tipis dari lilitan. Karena dengan bahan super konduktor memungkinkan membuat elektromagnet yang kuat dengan ukuran yang kecil. Aplikasi dari elektromagnet dengan super konduktor antara lain : komponen Magneto Hidro Dinamik.Elemen Penghubung
Karena super konduktor mempunyai Hc dan Tc, maka dalam pemakaian super konduktor sebagai elemen penghubung dapat menggunakan pengaruh salah satu besaran di atas. Artinya suatu gawai penghubung yang menggunakan super konduktor akan dapat berubah sifatnya dari super konduktor menjadi konduktor biasa karena pengubahan suhu atau medan magnet di atas nilai kritisnya. Pemutus arus yang bekerja dipengaruhi oleh magnetik dielektrik Cryotron, misalnya digunakan pada pemutus komputer.
Bidang TransportasiPenggunaan superkonduktor dibidang transportasi memanfaatkan efek Meissner, yaitu pengangkatan magnet oleh superkonduktor. Hal ini diterapkan pada kereta api supercepat di Jepang yang diberi nama The Yamanashi MLX01 MagLev train. Kereta api ini melayang diatas magnet superkonduktor. Dengan melayang, maka gesekan antara roda dengan rel dapat dihilangkan dan akibatnya kereta dapat berjalan dengan sangat cepat, 343 mph atau sekitar 550 km/jam.Kereta terbang? Kereta api yang begitu berat dan panjang bisa terbang? Apa mungkin?
Kenapa tidak? Pesawat saja bisa terbang, bahkan mobil-mobil terbang pun kini sedang dikembangkan teknologinya. Sekarang giliran alat transportasi lain yang ikut-ikutan bosan menyentuh daratan sebagai landasannya. Tetapi kereta api yang bisa terbang ini memiliki konsep dan teknologi yang sangat jauh berbeda dengan pesawat terbang dan mobil terbang. Ini karena pesawat terbang menjelajahi angkasa pada ketinggian yang sangat besar dan melibatkan konsep-konsep aerodinamika. Kereta api terbang yang dikenal sebagai Magnetically Levitated Train (Maglev Train) ini hanya akan melayang setinggi beberapa sentimeter di atas rel kereta. Hanya beberapa sentimeter, tetapi kereta itu benar - benar terbang karena sama sekali tidak bersentuhan dengan rel kereta. Kereta ini juga tidak akan memiliki sayap seperti pesawat terbang (dalam aerodinamika, sayap merupakan bagian paling penting untuk terbang). Dan selain bisa terbang, kereta ini juga bias meluncur dengan kecepatan sangat tinggi.Sesuai dari namanya: Magnetically Levitated Train. Ini berarti kereta bias terangkat karena adanya gaya-gaya magnet. Kita tahu bahwa magnet itu memiliki dua kutub, Utara (U) dan Selatan (S). Kita juga tahu bahwa kutub Utara dan kutub Selatan selalu tarik-menarik, sedangkan kutub-kutub sejenis (Utara dengan Utara atau Selatan dengan Selatan) selalu tolak-menolak. Prinsip dasar yang sederhana inilah yang diaplikasikan untuk menjalankan dan menerbangkan Maglev Train.Kereta api ini memiliki rel (lintasan) kereta yang berbeda dengan rel kereta yang sudah kita kenal selama ini. Pada kedua sisi lintasan Rel kereta terbang ini terdapat dinding-dinding yang dilengkapi dengan kumparan-kumparan kawat. Oleh prinsip induksi elektromagnet, kumparan-kumparan kawat ini dapat menjadi magnet. Kereta bisa bergerak maju karena adanya interaksi antara magnet-magnet pada dinding-dinding itu dengan magnet-magnet pada kereta.
Pada Gambar A kita bisa melihat jajaran magnet di sepanjang dinding dan di sepanjang kereta (huruf-huruf U menunjukkan kutub Utara, dan S menunjukkan kutub Selatan). Jajaran magnet di sepanjang dinding ini dihasilkan oleh arus listrik bolak-balik dari stasiun-stasiun terdekat. Kutub Utara (U) di gerbong kereta paling depan ditarik oleh kutub Selatan dan ditolak oleh kutub Utara dinding lintasan. Hal yang sama terjadi pada sisi kereta yang lain. Pada gambar, panah berwarna hijau menunjukkan gaya tarik antara kutub Utara dan Selatan yang menarik maju kereta. Panah kecil berwarna biru menunjukkan gaya tolak antar kutub sejenis (Utara dengan Utara, Selatan dengan Selatan). Gaya tarik dan gaya tolak yang bekerja bersamaan ini membuat kereta bergerak maju dengan mulus. Tetapi ini baru prinsip yang digunakan untuk bergerak maju. Apa prinsip yang digunakan untuk mengangkat kereta sehingga bisa terbang?Prinsipnya tetap sama! Gaya tarik dan gaya tolak kutub-kutub magnet! Pada Gambar B kita melihat adanya magnet pada dinding lintasan. Magnet ini dihasilkan oleh induksi elektromagnet akibat gerakan kereta. Ketika posisi kereta beberapa sentimeter dibawah pusat magnet dinding ini, maka kutub Selatan dinding akan menarik kereta ke atas dan kutub Utaranya akan mendorong kereta juga ke atas. Gaya tarik dan gaya dorong ini membuat kereta melayang , tidak menyentuh rel sama sekali.Dinding yang memagari lintasan kereta ini tidak hanya berfungsi untuk menarik dan mendorong kereta supaya bergerak maju dan mengangkat kereta sehingga bisa melayang. Ada satu fungsi lainnya yang tidak kalah pentingnya, yaitu sebagai pengendali arah laju kereta (guidance). Maksudnya adalah supaya kereta tidak pernah keluar jalur dan tetap berada di tengah-tengah lintasan setiap saat. Prinsip magnet kembali digunakan sebagai pengendali. Ketika kereta oleng ke kiri, gerakan kereta ini mengakibatkan kumparan kawat dinding kiri dan kanan menjadi magnet. Magnet pada dinding kiri dan dinding kanan diusahakan memiliki kutub yang sama, misalnya kutub Utara. Misalnya gerbong kereta yang berhadapan dengan dinding di sisi kiri memiliki kutub Utara juga, dan gerbong kereta yang berhadapan dengan dinding di sisi kanan memiliki kutub Selatan.
Pada sisi kiri akan terjadi tolak-menolak antara kutub Utara dari dinding dan kutub Utara gerbong kereta. Pada sisi kanan terjadi tarik-menarik antara kutub Utara dinding dan kutub Selatan kereta. Gaya-gaya ini akan mengembalikan kereta pada posisi sebelum oleng. Demikian juga jika kereta oleng ke kanan, kereta akan dikembalikan ke posisi semula oleh gaya magnet ini. Jadi gaya magnet ini akan mempertahankan kereta supaya tetap berada di lintasannya (stabil di tengah-tengah lintasan), tidak akan keluar jalur.Kereta api Maglev yang super cepat ini juga memiliki kelebihan lain yang sudah pasti tidak dimiliki oleh kereta api lainnya. Satu hal yang selalu menjadi ciri khas kereta api adalah suaranya. Kereta api selalu menghasilkan suara ribut dan bising yang mengganggu telinga. Kereta Maglev justru hampir tidak bersuara sama sekali! Ini karena kereta tidak bersentuhan (tidak mengalami gesekan) dengan permukaan apa pun sehingga tidak ada suara yang tercipta akibat gesekan.
Teknologi kereta terbang ini semakin maju dengan aplikasi konsep superkonduktor. Bahan superkonduktor ini dapat menolak medan magnet. Ini berarti magnet yang diletakkan di atas bahan superkonduktor akan melayang (terbang) karena tidak bisa mendekati bahan superkonduktor itu (mengalami gaya tolak).Dari penemuan-penemuan yang telah dicapai, begitu banyak manfaat yang dapat diraih dari penggunaan superkonduktor. Dari beberapa uji coba hingga saat ini, menimbulkan banyak harapan, bahwa kelak di kemudian hari, superkonduktor suhu tinggi akan mewarnai peralatan-peralatan maupun prduk-produk kelistrikan mutakhir yang memberikan berbagai keuntungan. Yang pasti, dengan kehadiran alat-alat listrik superkonduktor sangat mengefisienkan konsumsi energi listrik yang demikian tinggi. Penghematan yang sangat luar biasa dalam pemakaian energi listrik ini jelas mengurangi biaya yang harus dikeluarkan.Sungguh merupakan sebuah tantangan besar bagi para ahli dari berbagai bidang untuk memahami lebih jauh fenomena superkonduktor jenis baru ini. Tampaknya bahan ini akan semakin merajai teknologi pada masa yang akan datang, yaitu abad XXI.
Pengertian Superkonduktor
Bahan superkonduktor adalah bahan yang pada suhu tertentu (sangat rendah) tahanannya mendekati nol sehingga apabila dialiri arus listrik arus akan terus mengalir dengan tidak usah ditambah tenaga lagi. Menurut percobaan Dr. Palmer N. Peters, ahli fisika antariksa NASA, USA (1988) superkonduktor dibawah pengaruh medan magnet ternyata dapat mengembang di udara (efek suspensi). Sebaliknya apabila besi magnetnya dalam posisi bebas dan berada di dekat superkonduktor besi magnet juga dapat mengambang di udara (efek levitasi).
Pada bahan konduktor yang sering dijumpai sehari-hari selalu mempunyai tahanan yang disebabkan oleh resistivitas yang dimiliki oleh k
