Contoh Soal Mengenai Sistem Kelistrikan

 Soal-soal latihan :

1. Gambarkan Sistem kelistrikan di Indonesia mulai dari pembangkit
listrik sampai ke pelanggan (beban).
2. Jelaskan kenapa rugi-rugi energi listrik akan lebih kecil jika
listrik ditransmisikan dengan saluran tegangan tinggi ?
3. Jelaskan kenapa diameter penampang kawat transmisi dengan tegangan tinggi dapat lebih kecil dari tegangan menengah !
4. Apakah yang dimaksud dengan SUTT, SUTET, SUTUT dan TM/TR)?
5. Apakah gunanya Trafo Step Up dan trafo Step Down dalam sistem
kelistrikan?
6. Di sisi mana saja masing-masing trafo itu digunakan?
7. Apakah yang dimaksud dengan sistem interkoneksi ? Apa saja manfaat sistem interkoneksi? Berikan contoh kasus sitem Jawa-Bali.

Jawaban :

1.    Gambar Sistem Kelistrikan di Indonesia

2.    Ketika tegangan ditinggikan pada daya yang sama maka nilai arus yang mengalir akan semakin kecil, sehingga sesuai rumus daya yang hilang P= I² R maka jumlah daya yang hilang akan semakin kecil

3.    Ketika tegangan ditinggikan maka jumlah arus yang mengalir semakin kecil dan untuk mengalirkan arus yang kecil digunakanlah diameter penampang kawat transmisi yang lebih kecil dikarenakan lebih ekonomis. Ukuran diameter kawat transmisi sesuai dengan besar kecil arus yang melewati kabel transmisi tersebut.

4.    A. SUTT ( Saluran Udara Tegangan Tinggi )

Mentransmisikan atau menyalurkan energy listrik dengan kekuatan 70 KV – 150 KV

B. SUTET ( Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi )

Mentransmisikan atau menyalurkan energy listrik dengan kekuatan 550 KV

C. SUTUT ( Saluran Udara Tegangan Ultra Tinggi )

Mentransmisikan atau menyalurkan energy listrik dengan kekuatan 765 KV – 1000 KV

D. TM ( Tegangan Menengah )

Mentransmisikan listrik dengan kekuatan 20 KV

E. TR ( Tegangan Rendah )

Mentransmisikan atau menyalurkan energy listrik dengan kekuatan 220 V / 380 V

5.    -   Trafo Step-Up       =          Untuk meningkatkan tegangan listrik ( jumlah lilitan

sekunder lebih banyak dari primer)

-   Trafo Step-Down  =          Untuk menurunkan tegangan listrik ( jumlah lilitan

primer lebih banyak dari sekunder)

6.    -   Trafo Step-Up      

Menaikkan tegangan dari pembangkit listrik yang akan ditransmisikan melalui SUTET tegangan yang dinaikkan biasanya dari 20kV menuju 500kV

-     Trafo Step-Down

1.    Menurunkan tegangan dari SUTET dari 500kV menjadi 150kV dengan tegangan ini biasa digunakan untuk pabrik atau industri besar.

2.    Lalu tegangan 150kV diturunkan lagi menjadi 20kV untuk gedung-gedung besar atau bisnis.

3.    Selanjutnya tegangan 20kV diturunkan lagi menjadi 220kV dan disalurkan untuk rumah- rumah penduduk.

7.    Sistem Interkoneksi =  sebuah jaringan penghubung antar beberapa pembangkit

                                         yang mensuplai pelanggan yang ada dalam system

Manfaat sistem interkoneksi ini adalah sebagai berikut :

-       Meningkatkan mutu dan keandalan pasokan tenaga listrik,

-       Daerah yang surplus energi dapat membantu daerah yang defisit energi listrik,

-       Meningkatkan pelayanan kepada pelanggan,

-       Meningkatkan efisiensi biaya dalam pengelolaan penyediaan tenaga listrik.

Sistem interkoneksi 500 kV Jawa Bali terdiri atas 23 bus dengan 28 saluran dan 8 pembangkit. Pembangkit-pembangkityang terpasang antara lain pembangkit Suralaya, pembangkit Muaratawar, pembangkit Cirata, pembangkit Saguling, pembangkitTanjungjati, pembangkit Gresik, pembangkit Paiton, dan Pembangkit Grati. Diantara 8 pembangkit tersebut, pembangkit Ciratadan pembangkit Saguling yang merupakan pembangkit tenaga air, sedangkan pembangkit yang lainnya merupakan pembangkittenaga uap, adapun pembangkit Suralaya bertindak sebagai pembangkit slack 

Contoh Soal Dasar Dasar Listrik

BAB I DASAR DASAR LISTRIK

Soal latihan :

1.    Jika arus 1 A mengalir searah jarum jam maka berapa banyakkah elektron yang
mengalir berlawanan arah jarum jam ? Anggap muatan elektron adalah -1,6 X 10-19
Coulomb.

2.    Sebuah sumber tegangan searah dibebani dengan resistor R ternyata mengalir arus
50 mA. Kemudian beban diganti dengan resistor 50 ohm dan arus yang mengalir 0,1 A.
    Berapakah nilai dari R dan besar sumber tegangan?

3.    Berapa Watt kah daya listrik yang diserap oleh R pada soal no 2?

4.    Berapa Joule kah energi yang diserap oleh resistor 50 Ohm selama 5 menit pada soal
no 2?

5.    Suatu sumber tegangan bolak-balik :
220√2 Cos 100 πt (Volt), diberi beban Z dan ternyata arus yang mengalir adalah 2√2
Cos (100 πt - π/6) (Amp). Berapakah nilai yang terukur oleh voltmeter AC (itu
adalah nilai RMS atau nilai efektif) dan nilai yang terukur oleh Amperemeter AC
(nilai RMS/efektif) jika dipasangkan pada rangkaian tersebut?

6.    Berapakah beda fasa antara arus dan tegangan pada rangkaian tersebut dan berapakah
faktor dayanya?

7.    Dari beda fasa tersebut apakah beban Z bersifat resistif murni atau resistif dan 
induktif atau resistif dan kapasitif?
8.   Berapa daya semu, daya nyata, daya reaktif pada beban tersebut?
9.   Gambarkan segitiga dayanya!
10. Jelaskan apa bedanya listrik 3 fasa dengan 1 fasa?

Jawaban :

1.    A= 1 Coulomb/detik

e =  -1.6 .  10^(-19) Coulomb

1 coulomb = 1/1.6 .  10^(-19)

1 coulomb = 0.625 . 10 ^(19) elektron

1 coulomb =  625 . 10^(16)elektron

1 coulomb = 6250000000000000000 elektron

2.    R₁ = R

I₁= 50 mA = 0.05 A

R₂ = 50 ohm

I₂= 0.1 A

V₁=V₂

I₁R₁=I₂R₂

0.05 . R = 0.1 . 50

R = 5/0.05

R = 100 ohm

Nilai V₁=V₂=V

V = I₁R₁

V = 0.05 . 100

V = 5 Volt

3.    Daya listrik yang diserap oleh R

P = V.I

P = 5 . 0.05

P = 0.25 Watt

4.    Energi yang diserap oleh resistor 50 ohm

t = 5 menit = 300 s

I = 0.1 A

Cari nilai Daya

P = I^(2) R

P = 0.1 . 0.1 . 50

P = 0.5 Watt

Nilai Energi

E=Pt

E = 0.5 . 300

E = 150 Joule

5.    V=220√2 cos 100π t

I=2√2 cos 100(π t - π/6)

Nilai yang terukur pada Voltmeter adalah nilai efektif sebesar 220 Volt

Nilai yang terukur pada Amperemeter adalah nilai RMS sebesar 2 Ampere

6.    Beda Fasa antara arus dan tegangan adalah

Faktor Daya :

cos π/6 = cos30 = 1/2 (√3) = 0.87

7.    Resitif dan Induktif

8.    Daya semu (P)

P = VI

P = 220√2 . 2√2

P = 440  .  2

P = 880 VA

Daya Nyata

= P. cosƟ

= 880  .  cos 30

= 880 1/2 (√3)

= 440√3

Daya Reaktif

= P  sin Ɵ

= 880. Sin 30

= 440

 

9.     

10.   Bedanya listrik 3 fase terdiri dari 3 kawat penghantar dimana disebut R-S-T. 1 kawat bersifat netral dan yang 2 lagi untuk status listriknya sehingga masuk dalam tahap ready (R) lalu start( S) setelah itu yang netral digunakan sebagai grounding jadi jika terjadi kelebihan muatan akan otomatis dimatikan dan akan kembali ke tahap ready. Umumnya listrik 3 fasa bernilai 380 V. Sedangkan listrik 1 fasa hanya terdiri dari 2 kawat penghantar dimana 1 kawat bersifat netral dan yang satunya untuk menyalurkan listriknya. Umumnya listrik 1 fasa bernilai 220 V

Contoh soal tentang Generator

soal:
1. Jelaskan  prinsip kerja  generator listrik Mulai dari Rumus Lenz- Faraday e = – N dFlux/dt !
2. Apabeda generator AC dan DC?
3. Apa beda generator magnet permanen dan non permanen?
4.Generator berdasarkan penguatan medan magnet bukan  permanent dibagi menjadi penguatan terpisah dan sendiri, gambarkan rangkaian penggantinya.
5.Tuliskan rumus untuk mencari frekuensi generator AC.(bagaimana supaya menjadi 50 Hz).

Jawaban:

1.       Prinsip kerja generator listrik

Di dalam generator terdapat bagian yang diam (stator) dan ada juga bagian yang berputar (rotor). Untuk melihat prinsip kerja generator dilihat pada bagian rotor atau lebih tepatnya pada bagian belitan rotor. Belitan rotor dengan luas penampang sebesar A berada di tengah tengah medan magnet B akan menerima fluks dimana θ = sudut antara vector B (medan magnet) dengan vector p  (permukaan A). Ketika rotor diputar dengan kecepatan  ω maka rotor akan menerima fluks dimana nilai fluks tersebut berubah-ubah.

Menurut Hukum Lenz-Faraday timbul ggl induksi di ujung rotor.

e=-N dᵩ/dt= NBA sin ⍵t 

2.       Perbedaan generator AC dan DC yaitu:

a.       Generator AC menghasilkan tegangan bolak balik sedangkan generator DC menghasilkan tegangan searah

b.      Arus AC sangatlah aman untuk ditransfer ke seluruh kota dan dapat menghasilkan energy yang jauh lebih besar dibandingkan arus DC. Arus DC tidak bisa mengalir ke tempat yang jauh karena cenderung kehilangan energi ketika dialirkan.

c.       Frekuensi yang dihasilkan oleh generator AC adalah sekitar 50 Hz atau 60 Hz sedangkan generator DC bernilai nol karena bentuk arus yang dihasilkan adalah lurus dan tidak memiliki amplitude

d.      Kekuatan arus yang dihasilkan oleh generator AC berubah-ubah sedangkan generator DC konstan.

e.      Arah gerak electron generator AC adalah depan-belakang sedangkan arus electron dari generator DC hanya depan saja

3.       Generator magnet permanen terbuat dari bahan penyusun yang memiliki sifat retentivy tinggi atau sangat baik untuk pembuatan magnet permanen sedangkan generator magnet nonpermanent terbuat dari bahan feromagnetik yang memiliki sifat retentivy rendah (soft magnetic).

4.       A. Penguat Terpisah

B.Penguat Sendiri

·         Generator searah seri

·         Generator Shunt

5.      f=((n P))/120

Agar f menjadi 50Hz maka besar n = 3000 dan P = 2,

f=(3000 .  2)/120       

f=6000/120 = 50 Hz

Tambahan Soal Mengenai PLTA

Nama   :  Rio Fernando

Kelas    :  EL38-01

NIM     :  1102140151

Misalkan pembangkit listrik di PLTA Saguling Cililin Jawa-Barat yang berjarak 40 Km dari Kampus, menghasilkan tegangan 20 KV, ditransmisikan melalui SUTET 500 KV,sebelum sampai ke gardu TM/TR (20 KV/380&220V) telkom university.

1. Alat apa diperlukan untuk menaikkan tegangan dari 20 KV ke 500 KV yang berada di Gardu Induk Saguling.
2. Jika jumlah lilitan sekunder transformer sebesar NIM (berbeda tiap mahasiswa) berapakah lilitan primernya.
3. Jika beban listrik di Telkom University sebesar NIM (VA) berapakah arus yang mengalir dari Gardu Saguling ke ke Gardu Telkom University.
4. Berapakah rugi-rugi yang hilang (watt) jika resistansi kawat SUTET 0,01 Ohm/meter ? Jika SUTET diganti dengan kabel TM 20 KV dengan resistansi 0,05 Ohm/meter, berapakah rugi daya yang hilang.
5. Carilah gambar PLTA Saguling, Gardu Induk, Trafo, kabel 20 KV dan Kawat 500 KV (sebutkan sumber website nya).

Jawaban :

Besarnya N2 menggunakan nilai NIM

1.       Trafo Step-Up

2.       N₂  = 1102140151

V₁   = 20 KV = 20000 V

V₂  = 500 KV = 500000 V

N₁ = ?

N1/N2 =V1/V2

N1/1102140151=20000/500000

N1=(20000  .  1102140151)/500000

N1=44085606.04 lilitan 

3.       P = 1102140151 AV

V = 500 KV = 500000 V

P =V.I

1102140151 = 500000 .I

I=  1102140151/500000

I =  2204.280302 A

I = 2.204280302 KA

4.       Kabel SUTET

I = 2204.280302 A

40 km = 40000 m

0.01  Ohm/ meter

R = 0.01 . 40000

R = 400 Ohm

P=I^2 R

P=〖2204.280302〗^2 400

P =1943540659.914089 Watt (Daya yang hilang)

P = 1943540.659914089 KW

Kabel TM

P = 1102140151 AV

V = 20 KV = 20000 V

0.05 Ohm/meter

R = 0.05  .  40000 = 2000

P =V.I

1102140151 = 20000 .I

I=  1102140151/20000

I =  55107.00755 A

I = 55.10700755 KA

Daya yang hilang Kabel TM

P=I^2 R

 P=〖55107.00755〗^2 2000

P = 6073564562231.514005 Watt (Daya yang hilang)

P = 6073564562.231514005 KW

5.      

http://bandungekspres.co.id/2015/plta-saguling-tercemar-berat/

https://www.flickr.com/photos/30902783@N05/4078280856

http://acl-tav.blogspot.com/2013/10/pengertian-trafo.html

http://www.allkabel.eu/high-voltage-cables-3630-kv-n2xsf2y-12-20-kv/

http://agusbudiana1.blogspot.com/2014/04/sistem-tenaga-listrik.html