Nama : Diana Zulfah
Kelas : 2IB04
NPM : 13414019
Tugas : Pengetahuan Bahan Elektrik
Dosen : Mochammad Karjadi
Soal :
1. Ringkaslah
bahan konduktor dan berikan contohnya untuk masing-masing jenisnya !
2. Sebutkan
contoh penggunaan bahan isolator gelas atau kaca yang ada pada dunia
kelistrikan dan rumah tangga !
3. Bagaimana
proses pembuatan bahan isolator porselen, Jelaskan ada berapa cara dan berikan
contoh bahan yang termasuk isolator porselen serta penggunaannya di dunia
kelistrikkan maupun yang lain.
JAWABAN
:
1.
Bahan
- bahan yang bersifat konduktor ialah bahan - bahan yang
mudah mengalirkan arus listrik jika dihubungkan dengan sumber
tegangan.
1.1 Jenis Bahan Konduktor
Bahan-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 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
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).
3. Logam paduan (composite), yaitu dua jenis logam atau lebih yang dipadukan dengan cara kompresi, peleburan (smelting) atau pengelasan (welding).
1.2 Klasifikasi Konduktor
1.2.1 Klasifikasi konduktor menurut bahannya:
1.2.1 Klasifikasi konduktor menurut bahannya:
1. kawat logam biasa, contoh:
a. BBC (Bare Copper Conductor).
b. AAC (All Aluminum Alloy Conductor).
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).
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).
contoh: ASCR (Aluminum Cable Steel Reinforced).
1.2.2 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.
1.2.3. 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 NYY
c. Kabel NYCY
d. Kabel NYFGBY
a. Kabel twisted.
b. Kabel NYY
c. Kabel NYCY
d. Kabel NYFGBY
1.3 Karakteristik Konduktor
Ada 2 (dua) jenis karakteristik konduktor, yaitu:
Ada 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, untuk konduktor 70 mm2 berselubung AAAC-S pada suhu
sekitar 30° C, maka 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).
1.3.1
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
ρ = ----------
l
dimana;
A : luas penampang (m2)
l : Panjang penghantar (m)
Ώ : tahanan jenis penghantar (ohm.m)
R : tahanan penghantar (ohm)
ρ : konduktivitas
1
a = ------
ρ
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
Tabel 1. Konduktivitas Listrik Berbagai Logam dan Paduannya Pada Suhu Kamar.
1.3.2 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 jenis–jenis 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 suhu 20oC, 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.
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
ρ = ----------
l
dimana;
A : luas penampang (m2)
l : Panjang penghantar (m)
Ώ : tahanan jenis penghantar (ohm.m)
R : tahanan penghantar (ohm)
ρ : konduktivitas
1
a = ------
ρ
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
Tabel 1. Konduktivitas Listrik Berbagai Logam dan Paduannya Pada Suhu Kamar.
1.3.2 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 jenis–jenis 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 suhu 20oC, 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.
2. Pemanfaatan Kaca Pemakaian
kaca pada keteknikan antara lain :
1)
Pembuatan bola lampu
2)
tabung elektronik
3)
penyangga filamen Titik pelunakan kaca ini tidak terlalu tinggi,
muai panjangnya hendaknya dibuat mendekati muai panjang logam maupun paduannya
yang disangga. Logam yang dimaksud adalah wolfram, molybdenum
4)
Untuk bahan dielektrik pada kapasitor Minos adalah salah satu
jenis kaca permeabilitas relatif tinggi yaitu 7,5, sudut kerugian dielektrik
(tan δ) kecil pada frekuensi 1MHz, suhu 20oC, tan δ = 0.0009 pada frekuensi
1MHz, suhu 200oC, tan δ = 0,0012. Kaca minos mempunyai α = 8,2 . 107 per oC.
massa jenis 3,6 g/cm3.
5)
Untuk membuat berbagai isolator Misalnya isolator penyangga,
isolator antena, isolator len, dan isolator bushing. Untuk penggunaan ini,
selain sifat kelistrikan yang baik juga dituntut mempunyai kekuatan mekanis
yang tinggi, tahan terhadap perubahan suhu yang mendadak, dan tahan terhadap
pengaruh kimia. Jenis kaca yang digunakan untuk keperluan ini antara lain kaca
silika, pireks kalium-natrium.
6)
Pelapisan logam Salah satu jenis kaca adalah enamel (bukan enamel
vernis). Enamel dalam hal ini dapat digunakan untuk pelapisan logam atau benda
lain sejenisnya, misalnya dudukan lampu, reflektor, barang-barang dekoratif
yang tujuannya untuk mendapatkan permukaan yang lebih bagus. Enamel juga dapat
digunakan sebagai isolasi listrik, yaitu untuk melapisi resistor tabung (kawat
yang dililitkan pada tabung tersebut adalah resistor, antara lain : nikrom,
konstantan). Dalam hal ini, enamel dileburkan dan kemudian tabung keramik yang
sudah dililiti kawat tersebut dicelupkan sehingga sela-sela di antara lilitan
diisi enamel. Tujuannya di samping untuk mengisolasi lilitan, juga melindungi
lilitan terhadap uap, debu, dan oksidasi udara pada suhu kerja yang tinggi.
Enamel dipabrikasi dengan meleburkan komponen-komponennya yang halus, kemudian
dituangkan sedikit demi sedikit dalam keadaan meleleh ke dalam air yang dingin
hingga membentuk seperti bola, selanjutnya dihaluskan menjadi bubuk. Pemakaian
enamel untuk pelapisan dapat dilakukan dengan cara kering maupun basah. Pada
pelapisan kering, perangkat yang akan dilapisi dipanasi hingga suhu tertentu
kemudian dimasukkan ke dalam bubuk enamel. Dengan demikian maka bubuk di
sekelilingnya akan meleleh dan melapisi perangkat tersebut. Proses ini diulang
berkali-kali hingga diperoleh ketebalan lapisan yang diinginkan. Pada pelapisan
basah, mula-mula enamel diaduk dengan air sehingga menjadi bubur enamel yang
digunakan untuk melapisi perangkat yang dimaksud. Selanjutnya perangkat yang
sudah dilapis tersebut dikeringkan, lalu dipanaskan dengan oven sehingga enamel
meleleh dan dengan demikian melapisi perangkat. Untuk keperluan pelapisan ini,
koefisien muai panjang enamel harus diusahakan sama dengan muai panjang
perangkat yang dilapisi. Komponen elamen untuk pelapisan resistor tabung (kaca
boron-timah hitam dengan mangan peroksida) adalah sangat sederhana yaitu : 27%
PbO, 70% H3BO3 dan 3% MnO2. Titik lebur enamel ± 600oC. Enamel akan hilang
warnanya dan sebagian akan melarut jika direndam dalam air dalam waktu yang
lama. Untuk menambah ketahanan enamel terhadap air dan panas biasanya ditambahkan
pasir kuarsa. Sedangkan untuk menambahkan kemampuan lekatnya, enamel yang
digunakan untuk melapisi baja atau besi tulang, ditambah Ni dan Co.
3. Pengertian Porselin Porselin
adalah bahan isolasi kelompok keramik yang sangat penting dan luas penggunaannya.
Istilah bahan-bahan keramik adalah digunakan untuk semua bahan anorganik yang
di bakar dengan pembakaran pada suhu tinggi dan bahan asli berubah
substansinya.
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.
1) Proses Pembuatan Porselin
Proses pembuatan perangkat dari porselin secara garis besar yaitu, setelah
tanah liat dibersihkan dari kotoran-kotoran misalnya kerikil, kemudian dicampur
dengan air hingga homogen (tetapi tidak terlalu encer seperti bubur).
Selanjutnya adalah tahap pembentukan, yaitu dengan putaran, penekanan, cetakan,
dan ekstrusi. Selanjutnya setelah perangkat terbentuk, dikeringkan lalu
diadakan pelapisan dengan gelas (glazing) dan terakhir adalah tahap pembakaran.
Perlu di ingat bahwa proses pembuatan perangkat dari keramik sejak masih basah
hingga selesai di bakar akan terjadi pengecilan dimensi. Sedangkan pada proses
pelapisan dengan gelas dan pembakaran menentukan sekali kualitas produk. Pada
pelapisan dengan gelas, kaca halus atau bahan dasar kaca atau campuran keduanya
dipanaskan hingga meleleh, kemudian digunakan melapisi perangkat yang
dikehendaki dengan cara mencelupkan benda atau permukaan yang diinginkankan
untuk dilapisi. Dengan pelapisan gelas seperti ini digunakan untuk memperkuat
dan sekaligus menghiasi permukaan, akan menjadikan produk porselin makin
sedikit kemampuannya menyerap air, mudah dibersihkan, menghilangkan retak-retak
yang ada di permukaan. Dengan pelapisan gelas, arus bocor yang melalui
permukaan isolator akan lebih kecil terutama pada keadaan basah dan sekaligus
dapat menaikkan tegangan terjadinya busur api (flashover). Seperti pada
penggunan kaca bersama-sama dengan logam koefisien termal antar pelapis dan
yang dilapisi harus sama. Jika gelas pelapisnya mempunyai a lebih kecil daripada a yang dilapiskan, akan
terjadi kompresi pada ketika suhu rendah. Sedangkan jika kaca pelapis mempunyai
a yang lebih besar dari pada a yang dilapisi pada waktu
terkena suhu diatas normal, pelapisnya akan retak (bentuk retaknya kecil
memanjang) yang disebut crazing. Retak ini akan menurunkan kekuatan mekanik
benda. Untuk pelapisan benda-benda porselin yang besar dapat dilakukan dengan
menuangkan bahan pelapis pada permukaannya. Selanjutnya setelah benda itu
dilapis, dikeringkan dan dilakukan pembakaran. Maksud dari pembakaran adalah
untuk mendapatkan kekuatan mekanik, kemampuan isolasi dan ketahanan terhadap
air yang lebih tinggi. Selama pembakaran, struktur kristal dari tanah liat
(bahan dasar keramik) akan berubah, air yang dikandung akan hilang. Selama
pembakaran juga akan terjadi lubang-lubang kecil. Untuk menutup lubang-lubang
tersebut digunakan bahan yang disebut feldpar. Feldpar selama pembakaran akan
meleleh sehingga mengisi lubang-lubang kecil yang terjadi tersebut sekaligus
berfungsi sebagai bahan penguat. Untuk pembuatan isolator porselin diperlukan
suhu berkisar antara 13000 C hingga 15000 C dalam jangka waktu 20 hingga 70
jam. Kenaikan suhu dari normal hingga suhu diatas adalah perlahan-lahan.
Setelah mencapai suhu yang diinginkan, pendinginannya dilakukan secara perlahan-lahan
sebelum di keluarkan dari oven. Untuk pembakaran atau pemanasan dalam oven
dapat digunakan solar, gas, batu bara atau listrik. Cara pembakaran pada benda
yang akan di buat (sebelumnya dikeringkan) diletakkan dalam ruang bakar agar
tidak berhubungan langsung dengan nyala api atau lilitan elemen pemanas yang
digunakan pemanas listrik. Hal ini untuk menghindari pemanasan yang tidak
merata dan pembentukan jelaga. Bagian-bagian dasar dari benda tidak perlu
dilapis dengan gelas agar tidak melekat dengan dasar ruang pembakaran jika
sudah dingin.
Ada
dua macam oven untuk pembakaran porselin, yaitu jenis pemanggang (kiln) dan
jenis terowongan. Pada oven jenis pemanggang, proses pembakaran dan pendinginan
dilakukan secara serentak untuk beberapa benda kerja. Untuk industri kecil,
oven ini tepat digunakan. Oven jenis kedua yaitu jenis terowongan pemanggangan.
Dalam oven ini, benda yang dipanaskan dilewatkan melalui oven secara
perlahan-lahan. Panjang oven ini dapat mencapai 100 meter, terdiri dari tiga
bagian proses yaitu : daerah pemanasan, daerah pemanggang dan daerah
pendinginan. Suhu tertinggi adalah di daerah tengah, yaitu daerah pemanggang
dan bagian pinggir lebih dingin. Dengan demikian selama perjalanan benda-benda
kerja akan terjadi pemanasan dan pendinginan secara bertahap dan
perlahan-lahan. Karena pada oven jenis terowongan ada bagian yang selalu
begerak (untuk menempatkan benda kerja), maka pemanasan terhadap benda kerja
adalah terus menerus, demikian pula pengambilan bagi benda kerja yang selesai
dipanasi tidak perlu memadamkan oven. Pengecilan yang terjadi selama proses
pembuatan benda porselin dari keadaan basah hingga pembakaran adalah sebesar
20%. Karena itu untuk pembuatan benda porselin pada waktu mentah harus lebih
besar dari ukuran akhir yang dikehendaki. Namun, pada prakteknya sulit didapat
ukuran yang presisi, karena hal ini dipengaruhi komposisi bahan dan kondisi
pembakarannya. Umumnya produk-produk porselin toleransi yang masih dapat
ditolerir berkisar antara 2 hingga 5%. Benda-benda porselin disarankan tidak
disambung dengan menggunakan sekrup, tetapi untuk menyambungnya menggunakan
lem, semen atau diikat dengan logam.
2) Sifat-sifat poselin adalah
sebagai berikut :
a.
Massa jenisnya berkisar antara 2,3 hingga 2,5 g/cm3.
b.
Koefisien muai panjang (ά)
c.
10-6 hingga 4,5 . 10-6 per 0C. Hal ini perlu mendapatkan perhatian
jika dilem dengan semen atau diikat dengan logam, karena ά semen = 11 . 10-6
per 0C, ά baja = 14 . 10-6 per 0C. 3. Kekuatan tekan porselin adalah 4000
hingga 6000 kg/cm2.
d.
Kekuatan tarik 300 hingga 500 kg/cm2 untuk yang menggunakan
pelapis, 200 hingga 300 kg/cm2 yang tanpa pelapis.
e.
Kekuatan tekuk 80 hingga 100 kg/cm2. Porselin lebih regas daripada
kaca.
3) sifat kelistrikan porselin
antara lain :
a.
Tegangan tembus berkisar antara 10 hingga 30 kV/mm.
b.
Resistifitas 1011 hingga 1014 Ώ cm.
c.
Permitifitas (ε) berkisar antara 6 hingga 7, tan σ 0,015 hingga
0,02.
d.
Sudut kerugian dielektrik akan naik jika suhu dinaikkan.
Penggunaan isolator pada tegangan tinggi, yang juga harus menjadikan pertimbangan
adalah tegangan pelepasan (discharge-voltage). Tegangan pelepasan adalah
tegangan yang dikenakan pada isolator yang menyebabkan mengalirnya arus listrik
melalui permukaan di antara elektroda-elektroda. Dalam banyak kasus, pelepasan
ini menyebabkan busur api pada permukaan isolator. Busur api ini dapat terjadi
pada keadaan kering maupun basah (curah hujan 4,5 hingga 5,5 mm/menit). Pada
pengujian busur api dilaboratorium kondisi ini dapat diciptakan, untuk
mengetahui kelayakan suatu isolator digunakan dilapangan. Isolator gantung atau
isolator tarik pada tegangan tinggi (bentuknya seperti cakram) pada bagian
bawahnya dibuat berlekuk-lekuk agar air hujan tidak merambat melaluinya. Banyak
isolator gantung atau isolator tarik tergantung besarnya tegangan yang
diisolasi. Contoh : untuk tegangan 110 kV diperlukan 10 hingga 12 isolator,
sedangkan untuk 400 kV terdiri dari 20 hingga 24 isolator. Hubungan atau
kolerasi antara besarnya tegangan kerja dengan banyaknya isolator yang
diperlukan.
4) Kelebihan dan Kekurangan
Porselin Beberapa kelebihan isolator porselin/keramik antara lain:
a. Stabil, adanya ikatan ionik
yang kuat antaratom yang menyusun keramik, seperti silikon dan oksigen dalam
silica dan silicates, membuat 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.
b. 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 surya tidak memerlukan material lain untuk meyokongnya.
c. Harganya relatif murah,
penyusun porselin seperti clay, feldspar dan quartz harganya relatif murah dan
persediaannya berlimpah.
d. Tahan lama, proses pembuatan
porselin yang terdiri dari beberapa proses seperti pencetakan dan pembakaran
dalam mengurangi kadar air menyebabkan porselin mempunyai sifat awet.
5)
Contoh
kegunaan keramik :
a. Keramik dengan campuran semen dan logam
digunakan untuk pelapis pelindung panas pada pesawat ulang-alik dan satelit.
b. Butiran uranium termasuk keramik yang digunakan
untuk pembangkit listrik tenaga nuklir. Butiran ini dibentuk dari gas uranium
hexafluorida (UF6).
c. Keramik berbasis feldspar dan tanah liat
digunakan pada industri bahan bangunan.
d. Keramik juga digunakan sebagai coating (pelapis)
untuk mencagah korosi. Keramik yang digunakan adalah jenis enamel. Peralatan
rumah tangga yang menggunakan pelapisan enamel ini diantaranya adalah kulkas,
kompor gas, mesin cuci, mesin pengering.
Comments
Post a Comment