diktat material teknik listrik

8/17/2019 Diktat Material Teknik Listrik

1/27


2/27

P a g e | 2

Pendidikan IME FTUI 2016

proses/cara pembuatannya sehingga mempengaruhi sifat mekanik dan elektrik dari material tersebut.

Tingkat ketidakmurnian yang mempengarhi sifat elektrik dan mekanik tergantung daripada banyaknya

elemen atau unsur yang ada dalam campuran material tersebut. Contohnya pada tembaga campuran

baik itu campuran tembaga cadmium, tembaga kromium,tembaga perak, tembaga tellurium, maupun

tembaga sulfur. Konduktivitas dari material logam lainnya dibandingkan dengan tembaga adalah

perak, alumin ium, nikel, besi, platina, tin, dan timah.

Jawaban: A, B, C, D dan E

3. Radius penekukan/pembengkokan Tembaga adalah;

A. Sampai ketebalan 50 mm, radius penekukan terkecil adalah dua kali ketebalan batang

B. Ketebalan diatas 50 mm, dilakukan dengan pemanasan

C. Ketebalan dibawah 10 mm, bebas tanpa radius minimum dalam penekukan

D. Harus sealu dipanaskan

Pembahasan:

High conductivity copper adalah kondisi material copper yang baik dan dapat menahan tekukan

yang cukup dalam. Sampai ketebalan 50 mm, radius penekukan terkecil adalah dua kali

ketebalan batang , sementara untuk menekuk ketebalan diatas 50 mm, perlu melakukan

pemanasan setempat terlebih dahulu.

Jawaban: A dan B

4. Sejumlah kecil Oksigen di dalam Tembaga berguna untuk;

A. Penghilang oksida tembaga

B. Menghasilkan kekuatan

C. Bertindak untuk menghilangkan ketidakmurnian yang berbahaya seperti bismuth

D. Mencegah lapisan tipis yang rapuh

E. Semua salah

Pembahasan:

Beberapa sifat mekanis dan listrik dari tembaga adalah rolling atau perlakuan panas dan dingin.

Rolling ini berikutnya dapat menaikkan kekuatan tarik . Dalam tembaga terdapat sejumlah

kecil oksigen berfungsi sebagai penghilang oksida tembaga, menghasilkan kekuatan dan

bertindak menghilangkan ketidakmurnian yang berbahaya seperti bismut, mencegahnya


3/27

P a g e | 3


dari pembentukan lapisan tipis yang rapuh. Pada pemakaiannya, tembaga bebas oksigen

digunakan untuk penghantaran arus listrik yang tinggi. Material tembaga lapisan tipis (strip),

untuk belitan motor ac dan dc, generator dan transformator.

Jawaban: A, B, C, dan D

5. Konduktivitas logam lain yang lebih rendah dari tembaga adalah

A. Perak

B. Aluminium, Nikel, Platina, Timah

C. Bakelith

D. Silicon

E. Flurokarbon

Pembahasan:

Sebagai penghantar/konduktor, tembaga termasuk logam yang mempunyai konduktivitas yang

tinggi, selain perak. Konduktivitas lainnya lebih rendah dari tembaga, misalnya aluminium, nikel, besi,

platina, dan timah.

Jawaban: B

6. Dalam penyaluran arus listrik yangbesar, maka yang perlu diperhatikan dalam memilih konduktor

yang tepat adalah;

A. Kapasitas hantar arus listrik dari konduktor dengan luas penampang sama

B. Luas permukaan konduktor atau biaya isolasi

C. Tekanan elektromagnetis

D. Jarak antarphasa

E. Berat konduktor

Pembahasan:

Untuk kekuatan dan penghantaran arus yang tinggi, tembaga lebih baik dari pada aluminium.

Untuk menyalurkan arus listrik yang sama besarnya, maka konduktor dengan material aluminium tetap

akan lebih ringan dibandingkan dengan tembaga, walaupun untuk itu konduktor aluminium akan

mempunyai diameter lebih besar dari tembaga. Dalam suatu sistem masalah berat perlu mendapat

perhatian. Tetapi selain berat material maka masalah yang lebih penting adalah jarak antar a fasa

terutama bila konduktor menghantarkan arus dalam jumlah yang besar, karena biasanya tekanan

elektromagnetis lebih kuat dibandingkan tekanan (stress) karena berat materialnya. Harus disadari

bahwa titik lebur tembaga lebih tinggi daripada aluminium sehingga tembaga dapat dipakai padatemperature operasional yang lebih tinggi.


4/27


Kemampuan tembaga (Cu) untuk menahan panas dan tekanan elektromagnetis akibat

pembebanan yang berlebih juga merupakan suatu pertimbangan dari segi keamanan. Faktor lain yang

menjadi pertimbangan adalah biaya isolasi yang lebih besar untuk aluminium. Karena untuk

menghantarkan arus yang sama diameter konduktor aluminium lebih besar daripada tembaga sehingga

luas permukaan jadi lebih besar yang menyebabkan biaya i solasi juga akan semakin meningkat.

Jawaban: B, C, D, dan E

7. Campuran Sedikit perak (Ag) pada konduktor tembaga dapat menyebabkan

A. Konduktor dapat dipakai pada temperatur dan tekanan yang lebih tinggi

B. Mencegah penguapan

C. Menyebabkan lompatan api karena adanya arus yang besar

D. Mengurangi kerusakan karena pemanasan titik

E. Mengurangi umur konduktor

Pembahasan:

Campuran tembaga (Cu) dengan sedik it perak (Ag) ± 0,1 %, maka konduktor tersebut dapat

dipakai pada temperatur dan tekanan yang lebih tinggi. Titik cair yang tinggi dari tembaga (Cu)

serta daya hantar listrik yang tinggi mengurangi kemungkinan kerusakan yang disebabkan oleh

pemanasan titik/setempat (hot spot) atau lompatan api (flash over) yang tiba-tiba pada waktu

pengoperasiannya. Apabila terjadi pemanasan yang sangat tinggi maka tembaga akan diuapkan,

oleh karena itu tembaga dapat menahan pembakaran apabila terjadi penyalaan (api) yang tiba-tiba.

Jawaban: A

8. Banyak kelebihan dan keuntungan apabila memakai konduktor tembaga, kecuali;

A. Kerapatan atomnya

B. Beratnya

C. Titik didihnya yang terlalu tinggi

D. Kehalusan permukaan

E. Semua benar

Pembahasan:

Sifat dasar yang sangat penting dari suatu penghantar listrik adalah

Tahanan jenis listrik (Arus listrik yang mengalir dalam penghantar selalui mengalami

tahanandari penghantar itu sendiri)


5/27


Koefisien suhu tahanan (Suatu bahan akan mengalami perubahan isi apabila terjadi

perubahansuhu,memuai jika suhu naik dan menyusut jika suhu dingin, tentunya

akanmempengaruhibesar nilai tahanannya)

Timbulnya daya elektro-motoris termo (Sifat ini penting terhadap dua titik kontak yang terbuatdari dua bahanyangberlainan, karena pada rangkaian arus akan terbangkit daya elektro motoris

– termotersendiri bila ada perbedaan suhu. Karena elektromotoris ini dapat

tinggi,sehinggadapat menyimpangkan dayapengukuran arus atau tegangan listrik yangsangat

kecil.Besarnya perbedaan tegangan yang terbangkit tergantung dari sifat-sifat kedua bahandan

sebanding dengan perbedaan suhunya. Daya elektro-motoris yang terbangkit olehperbedaan

suhu dinamakan : daya elektro motoristermo)

Daya hantar panas (Daya hantar panas ini menunjukkan jumlah panas yang melalui lapisan

bahantiap satuan waktu dalam satuan kkal/m.jam, derajat. Pada umumnya

logammempunyaidaya hantar panas yang tinggi sedangkan pada bahan-bahan bukan logam

rendah)

Kekuatan tegangan Tarik (Sifat mekanis ini penting untuk hantaran di atas tanah, maka bahan

yangdipakaiharus diketahui kekuatannya lebih-lebih menyangkut tegangan

tinggi.Penghantarlistrik dapat berbentuk padat, cair, atau gas. Yang berbentuk padatumumnya

logam,elektrolit dan logam cair (air raksa) merupakan penghantar cair,dan udara

yangdiionisaikan dan gas-gas mulia (neon), kripton, dan sebagainya)sebagai penghantar bentuk

gas)

Jawaban: B

9. Ketidakmurnian cenderung menurunkan konduktivitas tembaga, tetapi Ag, Cd, dan Zn akan..

A. Menurunkan konduktivitas sebesar 76%

B. Meningkatkan sifat mekanis

C. Meningkatkan elastisitas tembaga

D. Konduktivitas sedikit menurun

E. Salah semua

Pembahasan:

Konduktivitas tembaga cenderung akan menurun seiring dengan tingkat kemurniannya. Bagi

material lain seperti Ag, Cd dan Zn, penurunan kemurnian materi tersebut akan enurunkan

konduktivitasnya sebesar 76% dan menngkatkan sifat mekanis.

Jawaban: A, B, dan D

10. Tembaga campuran yang penggunaannya sangat cocok untuk mesin-mesin listrik adalah


6/27


7/27


B. Pada temperatur rendah pita valensi tetap penuh dan pita konduksi tetap kosong

C. Bila temperatur naik, sebagian elektro valensi memperoleh energi lebih besar dari EG

D. Bila memperoleh energi yang lebih beasr dari EG, elektron memasuki pita konduksi

E. Elektron mudah bergerak walaupun dipengaruhi medan yang kecil

Pembahasan:

Semikonduktor memiliki celah terlarang yang relatif kecil. Bahan semikonduktor yang umum

digunakan adalah germanium dan silikon. Pada temperatur rendah bahan ini akan bersifat

isolator karena pita valensi tetap penuh dan pita konduksi tetap kosong. Apabila temperatur

dinaikkan, sebagian dari elektron valensi memperoleh energi yang lebih besar, sehingga

elektron tersebut memasuki pita konduksi. Sekarang elektron-elektron ini bebas, artinya mudah

bergerak walaupun dipengaruhi oleh medan yang kecil.

Jawab: A, B, C, D, dan E

12. Semikonduktor intrinsik adalah

A. Semikonduktor yang beda dengan ekstrinsik

B. Semikonduktor dengan bahan yang mempunyai struktur bangun atom kristal murni

C. Semikonduktor yang electronnya mengikat satu atom terdekat

D. Semikonduktor murni tanpa tambahan atom lain

E. Semikonduktor yang mempunyai muatan listrik +4

Pembahasan:

Semikonduktor intrinsik merupakan semikonduktor murni

(contoh : germanium dan silikon) yang tidak ditambahkan

atom-atom lain. Setiap atom germanium dalam kristalmenyumbangkan empat elektron, jadi atom tersebut adalah

tetravalen (valensinya empat). Gaya ikatan antara atom yang

bertetangga berasal dari kenyataan bahwa setiap elektron

valensi dari germanium dimiliki bersama. Pada temperatur yang sangat rendah (misalnya 0oK)

struktur germanium akan mendekati struktur ideal dan kristal berperilaku sebagai isolator. Akan

tetapi pada temperatur kamar, beberapa dari ikatan kovalen akan rusak oleh energi panas yang

diberikan kepada kristal, sehingga dimungkinkan terjadi konduksi.

Jawaban: D


8/27


13. Semikonduktor ekstrinsik adalah

A. Semikonduktor yang tidak murni

B. Semikonduktor yang menggeser beberapa atom semikonduktor intrinsik dari kisi2 kristal

C. Semikonduktor yang tahan banting

D. Semikonduktor yang dapat memberikan arus elektron yang sangat besar

E. Pada bahan semikonduktor intrinsik dapat ditambahkan atom-atom bervalensi 3 atau 5

Pembahasan:

Apabila kita tambahkan pada silikon atau germanium murni (intrinsik) atom-atom yang

bervalensi tiga atau lima maka akan terbentuk semikonduktor yang tak murni (ekstr insik ).

Jawaban: A dan E

14. Langkah-langkah dasar dalam pemrosesan suatu semikonduktor

A. Slicing atau pemotongan

B. Lapping dan etching

C. Polish atau pemolesan

D. Pembuatan wafer

E. Semua salah

Pembahasan:

1. Silicon Manufacturing

a. Czochralski method

b. Wafer Manufacturing

c. Crystal Langkah structure

2. Photolithography

a. Photoresists

b. Photomask and Reticles

c. Patterning

3. Oxide Growth & Removal

a. Oxide Growth & Deposition

b. Oxide Removal

c. Other effects

d. Local Oxidation

4. Diffusion & Ion Implantation

a. Diffusion

Jawaban: A, B, dan C

15. Atom bahan yang biasa ditambahkan dalam semikonduktor kecuali


9/27


A. Germanium

B. Arsenikum

C. Aluminium

D. Silikon

E. Fosfor

Pembahasan:

SEMIKONDUKTOR TIPE-n

Semikonduktor tipe-n dapat dibuat dengan menambahkan sejumlah kecil atom pengotor

pentavalen (antimony, phosphorus atau arsenic ) pada silikon murni. Atom-atom pengotor

(dopan) ini mempunyai lima elektron valensi sehingga secara efektif memilikimuatan sebesar

+5q. Saat sebuah atom pentavalen menempati posisi atom silicon dalam kisi kristal, hanya

empat elektron valensi yang dapat membentuk ikatan kovalen lengkap, dan tersisa sebuah

elektron yang tidak berpasangan (lihat Gambar diatas). Dengan adanya energi thermal yang

kecil saja, sisa elektron ini akan menjadi electron bebas dan siap menjadi pembawa muatan

dalam proses hantaran listrik. Material yang dihasilkan dari proses pengotoran ini disebut

semikonduktor tipe-n karena menghasilkan pembawa muatan negatif dari kristal yang netral.

Karena atom pengotor memberikan elektron, maka atom pengotor ini disebut sebagai atom

donor. Secara skematik semikonduktor tipe-n digambarkan seperti terlihat pada Gambar diatas.

SEMIKONDUKTOR TIPE-p

Dengan cara yang sama seperti pada semikonduktor tipe-n, semikonduktor tipe-p dapat dibuat

dengan menambahkan sejumlah kecif atom pengotor trivalen (alumini um, boron, galium atau

indium ) pada semikonduktor murni, misalnya sili kon murni . Atom-atom pengotor (dopan) ini

mempunyai tiga elektron valensi sehingga secara efektif hanya dapat membentuk tiga ikatan

kovalen. Saat sebuah atom trivalen menempati posisi atom silikon dalam kisi kristal, terbentuk

tigaikatan kovalen lengkap, dan tersisa sebuah muatan positif dari atom silikon yang tidak

berpasangan (lihat Gambar dibawah) yang disebut lubang (hole). Material yang dihasilkan dari

proses pengotoran ini disebut semikonduktor tipe-p karena menghasilkan pembawa muatannegatif pada kristal yang netral. Karena atom pengotor menerima elektron, maka atom pengotor

ini disebut sebagai atom aseptor (acceptor). Secara skematik semikonduktor tipe-p

digambarkan seperti terlihat pada Gambar dibawah ini.

Jawaban: A

16. Untuk membuat semikonduktor type-n maka pengotor yang dapat diberikan adalah

A. Germanium

B. Arsenikum

C. Aluminium

D. Silikon


10/27


E. Fosfor

Pembahasan:

Semikonduktor tipe-n dapat dibuat dengan menambahkan sejumlah kecil atom pengotor

pentavalen (antimony, phosphorus atau arsenic) pada silikon murni. Atom-atom pengotor

(dopan) ini mempunyai lima elektron valensi sehingga secara efektif memilikimuatan sebesar

+5q. Saat sebuah atom pentavalen menempati posisi atom silicon dalam kisi kristal, hanya

empat elektron valensi yang dapat membentuk ikatan kovalen lengkap, dan tersisa sebuahelektron yang tidak berpasangan (lihat Gambar diatas). Dengan adanya energi thermal yang

kecil saja, sisa elektron ini akan menjadi electron bebas dan siap menjadi pembawa muatan

dalam proses hantaran listrik. Material yang dihasilkan dari proses pengotoran ini disebut

semikonduktor tipe-n karena menghasilkan pembawa muatan negatif dari kristal yang netral.

Karena atom pengotor memberikan elektron, maka atom pengotor ini disebut sebagai atom

donor. Secara skematik semikonduktor tipe-n digambarkan seperti terlihat pada Gambar diatas.

Jawaban: E

17. Selain sifat listriknya, sifat mekanis lainnya dari isolasi yang perlu diperhatikan adalah

A. Kekuatan tarik

B. Kekuatan tekan

C. Kerapuhan

D. Kelenturan

E. Pemuluran

Pembahasan:


11/27


Sifat Mekanis yang harus diperhatikan : Kekuatan Tarik , Pemuluran, Kekuatan Tekan,

Kerapuhan, Kelenturan.


18. Kerusakan pada bahan dielektrik biasanya disebabkan oleh beberapa hal antara lain;

A. Pemanasan

B. Penuaan

C. Pendinginan

D. Pengikisan

E. Radiasi dan oksidasi

Pembahasan:

Kerusakan pada dielektrik padat tergantung pada beberapa faktor antara lain :

1. Sifat/karakter medan listrik : AC/DC ; Impluse ; Frequensi rendah ; Frequensi tinggi

2. Adanya kesalahan/kerusakan dari bahan sendiri

3. Pendinginan/pemanasan bahan dielektrik

4. Proses penuaan/waktu penggunaan

Jawaban: B dan C

19. Faktor utama yang mempengaruhi struktur dan kekuatan keramik adalah

A. Kehalusan permukaan

B. Volume dan bentuk pori

C. Ukuran dan bentuk butir

D. Jenis dan bentuk permukaan

E. Cacat yang disebabkan oleh tegangan

Pembahasan:

Kekuatan Keramik adalah sensitive terhadap struktur. Faktor utama yang mempengaruhi struktur

keramik dan juga kekuatan : Kehalusan permukaan, Volume dan bentuk dari pori , Ukuran dan

bentuk Buti r , Jenis dan bentuk fasa batas buti r , dan cacat yang disebabkan oleh tegangan

dalam seperti halnya tegangan termal . Seperti telah diketahui bahwa dengan mengecilnya ukuran

butir maka kekuatan akan meningkat.

Pengukuran kekuatan keramik dapat dilakukan dengan alat PALU atau dengan menjatuhkan

BOLA dari ketinggian tertentu ke permukaan keramik. Besarnya tegangan ditentukan oleh Tinggi,

Jumlah Jatuhan serta Luas Kontak Tegangan.


20. Pemanasan/pendinginan yang bertahap dalam proses pembentukan keramik adalah untuk;


12/27


A. Mengadsorsi panas dengan baik

B. Menjadikan bubuk keramik lebih padat dan massanya menjadi koheren

C. Menghilangkan air, suspensi, antarpartikel, pori dan air kisi dalam struktur Kristal

D. Agar keramik lebih elastis

E. Salah semua

Pembahasan:

Sebelum diproses menjadi keramik, segi penting yang harus diperhatikan karena akan sangat

mempengaruhi sifat akhirnya adalah ukuran partikel dari bubuk mineral serta distribusi

(penyebaran) ukuran partikel dimana ini akan memepengaruhi kerapatannya atau pori-porinya.

Komposisi ukuran partikel kecil akan lebih kuat, ikatan yang terjadi akan lebih banyak. Untuk

penataan kerapatan yang lebih bagus, biasanya diperoleh dengan mencampur butiran kasar dan

halus, dengan demikian porositas yang terjadi dapat dikurangi, karena butiran-butiran halus akan

mengisi rongga-rongga dari butiran-butiran kasar. Komposisi yang ideal berkisar ± 70 % butiran

kasar dan ± 30% butiran halus. Campuran bubuk biasanya diproses basah. Bahan mentah diaduk

merata, setelah itu disaring, kalau akan dibentuk sebagai isolator maka material magnetik

dipisahkan dan selanjutnya air dihilangkan (“secukupnya“). Dengan terjadinya pemampatan butir-

butiran, maka besar dan jumlah pori-porinya dengan sendirinya akan berkurang. Karena adanya

pemampatan terhadap butiran-butiran tersebut, terutama butiran-butiran halus mengisi dan terikat

dengan butiran-butiran kasar menyebabkan banyak butiran yang melebur dan menyatu.

Pembakaran dilakukan dalam tanur, dapat berupa/jenis batch maupun kontinu. Proses pembakaran

kontinu mencakup daerah makin panas lalu makin dingin, bertahap-tahap sampai kembali ke suhu

lingkungan sekitarnya. Proses pembakaran dapat berlangsung mulai dari beberapa jam sampai

lebih dari satu hari. Pengempaan kering adalah pemampatan yang menjadikan volume lebih kecil

dengan bantuan tekanan, sehingga terbentuk kerapatan ikatan partikel yang tinggi. Cara ini banyak

ditempuh untuk membuat komponen kecil dan bentuknya rumit pada penggunaan teknik/rekayasa

dan elektronika.

Proses kempa kering dimulai dengan pengisian rongga-rongga oleh bubuk, setelah itu diberi

tekanan/desakan kempa atas dan bawah. Pada bentuk geometris yang rumit dan panjang (panjang

lebih besar daripada diameter), maka yang biasa dipergunakan adalah dengan memberi tekanan

hidrostatik atau isostatik agar tekanan pada cetakan seragam.


21. Kekurangan isulator keramik dibandingkan dengan isulator polimer adalah;


13/27


14/27


Pada umumnya keramik mempunyai sifat-sifat yang “baik“ yaitu: keras, kuat dan stabil

pada temperatur tinggi. Tetapi keramik bersifat Getas dan mudah patah.

Proses Pembentukan Keramik

Sebelum diproses menjadi keramik, segi penting yang harus diperhatikan karena akan

sangat mempengaruhi sifat akhirnya adalah ukuran partikel dari bubuk mineral serta

distribusi (penyebaran) ukuran partikel dimana ini akan memepengaruhi kerapatannya

atau pori-porinya. Komposisi ukuran partikel kecil akan lebih kuat, ikatan yang terjadi

akan lebih banyak. Untuk penataan kerapatan yang lebih bagus, biasanya diperoleh dengan

mencampur butiran kasar dan halus, dengan demikian porositas yang terjadi dapat

dikurangi, karena butiran-butiran halus akan mengisi rongga-rongga dari butiran-butiran

kasar. Komposisi yang ideal berkisar ± 70 % butiran kasar dan ± 30% butiran halus.

Campuran bubuk biasanya diproses basah. Bahan mentah diaduk merata, setelah itu

disaring, kalau akan dibentuk sebagai isolator maka material magnetik dipisahkan dan

selanjutnya air dihilangkan (“secukupnya“). Dengan terjadinya pemampatan butir -butiran,

maka besar dan jumlah pori-porinya dengan sendirinya akan berkurang. Karena adanya

pemampatan terhadap butiran-butiran tersebut, terutama butiran-butiran halus mengisi dan

terikat dengan butiran-butiran kasar menyebabkan banyak butiran yang melebur dan

menyatu. Pembakaran dilakukan dalam tanur, dapat berupa/jenis batch maupun kontinu.

Proses pembakaran kontinu mencakup daerah makin panas lalu makin dingin, bertahap-

tahap sampai kembali ke suhu lingkungan sekitarnya. Proses pembakaran dapat

berlangsung mulai dari beberapa jam sampai lebih dari satu hari. Pengempaan kering

adalah pemampatan yang menjadikan volume lebih kecil dengan bantuan tekanan,

sehingga terbentuk kerapatan ikatan parti kel yang tinggi. Cara ini banyak ditempuh

untuk membuat komponen kecil dan bentuknya rumit pada penggunaan teknik/rekayasa

dan elektronika.

Proses kempa kering dimulai dengan pengisian rongga-rongga oleh bubuk, setelah itu

diberi tekanan/desakan kempa atas dan bawah. Pada bentuk geometris yang rumit dan

panjang (panjang lebih besar daripada diameter), maka yang biasa dipergunakan adalah

dengan memberi tekanan hidrostatik atau isostatik agar tekanan pada cetakan seragam.

Tuangan

Tuang-gelincir (slip Casting), biasanya air digunakan untuk mengangkat bubuk selama proses pembentukan Campuran Tuang Gelincir seperti adonan roti. Adonan dituang ke cetakan berpori,


15/27


agar air turun dan hilang serta bubuknya mampat menjadi padat membentuk ikatan. Tuangan pita,

dipergunakan untuk membuat lembaran tipis dari bubuk Keramik. Lembaran tersebut kemudian

dibakar dan kemudian dimanfaatkan sebagai plat tipis atau untuk basis metalisasi elektronik.

Pemanasan

Ai r yang berlebihan harus dih il angkan baik pada proses bentukan plastik maupun pada proses

tuang geli ncir , dengan demikian diperlukan tahapan pengeringan, dimana pada lempung terdapat:

1. Air Suspensi dari proses tuangan

2. Air antar Partikel yang masih ada pada bentukan plastik

3. Air Pori antar Partikel setelah pengerutan

4.

Air Kisi dalam Struktur Kristal

Air teradsorpsi fisik hilang dengan pemanasan 1000C. Air terabsorpsi kimia hilang pada 10000C.

Air Kisi mulai lepas pada 6000C. Pembakaran menjadikan bubuk keramik lebih pampat dan

menjadikan massa koheren. Permukaan mengecil, volume berkurang dan karena butiran-butiran

saling lebur menyatu maka produk akan lebih kuat.


23. Isolator Cair atau lebih dikenal dengan minyak trafo digunakan karena berfungsi sebagai ...

A. Isolator Listrik D. Pengisi pori-pori atau celah

B. Pendingin E. Pelepas Muatan

C. Pemadam busur api

Pembahasan :

Minyak transformator/trafo/isolasi adalah cairan yang dihasilkan dari proses pemurnian

minyak mentah. Macam-macam minyak trafo yang banyak beredar dipasaran adalah MinyakDiala, Minyak Esso, Minyak Univolt, Minyak Nynas, Minyak BP. Minyak transformator

merupakan salah satu bahan isolasi cair yang dipergunakan sebagai pemutus tenaga dan

pendingin pada transformator.

Penggunaan isolator cair pada pemutus tenaga adalah untuk memadamkan busur api

(arcing) yang terjadi saat penutupan/pembukaan (switching) dari suatu pemutus tenaga pada

jaringan. Sedangkan, sebagai pendingin minyak transformator harus mampu meredam panas

yang ditimbulkan, cara menerapkannya adalah dengan menyelupkan inti dan kumparan dari

trafo ke dalam salah satu isolator cair (minyal diala).


16/27


Jawaban : B dan C

24. Syarat lain yang harus dipenuhi oleh isolator cair adalah ..

A. Isolator cair harus dapat mengalir dengan kontinu dan merata

B. Tegangan tembus tinggi

C. Massa jenis isolator cair harus lebih rendah dari air

D. Dapat menyerap panas dan mensirkulasikannya untuk melepaskan panas

E. Titik nyala harus tinggi

Pembahasan :

Viskositas yang Rendah (Kinematic Viscosity)

Viskositas merupakan tahanan dari cairan untuk mengalir kontinu dan merata, tanpa adanya

turbulensi dan gaya-gaya lain. Sebagai Media Pendingin maka viskositas minyak transformator

merupakan faktor penting dalam aliran konveksi untuk memindahkan panas. Viskositas juga

dipakai sebagai dasar pembagian kelas minyak.

Massa Jenis yang Rendah (Density)

Massa jenis minyak transformator lebih kecil dibanding air. Oleh karena itu adanya air dalam

minyak transformator akan mudah dipisahkan , karena air akan turun ke bawah sehingga akan

lebih mudah dikeluarkan dari tangki minyak transformator.

Tegangan Tembus yang Tinggi (Breakdown Voltage)

Tegangan tembus minyak transformator perlu diukur karena menyangkut kesanggupan minyak

untuk menahan Electric Stress, tanpa kerusakan. Tegangan tembus dapat diukur dengan cara

memasukkan dua buah Elektroda bola (setengah bola) kedalam minyak yang akan diukur.

Kalau didapat tegangan tembus yang terlalu rendah menunjukkan adanya kontaminasi seperti

air,kotoran, debu atau partikel konduktif dalam minyak.

Titik Nyala yang Tinggi (Flash point)

Ini menunjukkan bahwa minyak dapat dipanaskan sampai suhu tertentu sebelum uap yang

timbul menjadi api yang berbahaya. Titik Nyala yang rendah menunjukkan adanya kontaminasi

zat yang mudah terbakar. Titik nyala yang disyaratkan dalam minyak isolasi adalah 1400 C.

Jawaban : A,B,C dan E

25. Isolator Cair harus selalu di uji, pengujiannya antara lain adalah ....


17/27


A. Pengujian tegangan tembus D. Acidity test

B. Pengujian kelembaban E. Acetilen test

C. Highpot test

Pembahasan :

Pengujian tegangan tembus

Pengujian tegangan tembus tujuannya adalah untuk mengetahui nilai tegangan tembus dari

minyak, ketika nilai tahanan tembus dibawah dari standar maka diperlukan pemeliharaan pada

minyak transformer. Dan semakin tinggi nilai hasil pengujian tegangan tembus minyak, maka

kekuatan isolasi minyak juga akan semakin tinggi.

Test Keasaman (Acidity test)

Pengujian ini adalah sebagai diagnosa kadar keasaman minyak transformer, besaran dari hasil

uji ini adalah mgKOH. Standar pengujian Oil Acidity Level ditentukan dalam IEC 62021-2.

Jawaban : A dan D

26. Kelas isolasi adalah ....

A. Y, A, B, E, F, H, C

B. Y, A, B, C, E, F, H

C. Y, A, E, B, C, F, H

D. Y, A, E, B, F, H, C

E. Y, H, F, E, C, B, A

Pembahasan :

Dapat dilihat dari tabel di samping.

Jawaban : D

27. Pada isolasi cair pengujian untuk mengetahui adanya oksidasi dilakukan dengan ...

A. Oksidan test D. Korosi test

B. Test keasaman E. Titrasi metode warna

C. Hygroscopicity test

Tabel Klasifikasi bahan isolasi berdasarkan

suhu kerja maksimum


18/27


Pembahasan :

Test Keasaman (acidity test) merupakan indikator adanya oksidasi dalam minyak. Karena

beberapa hasil oksidasi disebabkan oleh asam asli, sehingga dengan test ini dapat dideteksi

tingkat keasaman dari minyak tersebut.

Jawaban : B

28. Agar isolator cair tidak mudah terkontaminasi, maka yang perlu dilakukan adalah ..

A. Memberikan Absorbent Cilica gel

B. Menambahkan larutan penetral

C. Penutupan drain valve

D. Filtrasi yang baik dan menghindari pemakaian selang karet

E. Untuk trafo daya yang besar sebelum main hole ditutup maka diberikan N2 bertekanan

Pembahasan :

Minyak harus selalu diuji secara periodik (biasanya setiap 6 bulan), sehingga dapat diketahui

apakah minyak yang dipakai masih memenuhi syarat atau tidak. Minyak dapat dibersihkan dari

bahan-bahan yang mengotori dengan beberapa cara, antara lain :

Memberikan Absorbent Cilica Gel, caranya minyak dipanaskan kemudian dilewatkan

melalui lapisan tebal adsorben yang disebut perkolasi.

Untuk meningkatkan kekuatan isolasi (dielectric strength) minyak dapat juga dilakukan

sirkulasi dengan filter (filtering circulation) agar material pengotor dapat disaring sehingga

minyak bersih kembali.

Jawaban : A dan D

29. Isolasi gas yang paling mudah didapat adalah ...

A. N2 D. D.H2S04

B. O2 E. SF6

C. CO2

Pembahasan :

Gas SF6 merupakan gas yang kekurangan elektron, pada saat terjadi busur api gas SF6 dengan

cepat menyerap elektron pada busur api sehingga busur api terserap oleh gas SF6 . Mengapa SF6

?


19/27


Alasan pertama adalah karena semakin meningkatnya permintaan untuk pemutus tenaga

yang menggunakan sedikit minyak, untuk kapasitas penyaluran arus yang besar dan juga

kualitas dari electrical switching. Tujuan dari penggunaan SF6 pada pemutus tenaga

(circuit breaker) adalah untuk menyelesaikan permasalahan pada switching overvoltages.

Karena pertimbangan ekonomis, dimana biaya pemeliharaan yang lebih murah sebab

pemutus tenaga (circuit breaker) dengan SF6 memerlukan pengecekan ulang untuk waktu

operasional yang cukup lama sekitar 10 sampai 20 tahun kemudian.

Jawaban : E

30. Sifat fisika dari isolator gas SF6 murni adalah ...

A. Tidak berwarna D. Tetap berfungsi pada suhu yang tinggi

B. Harum E. Tidak mudah terbakar

C. Beracun

Pembahasan :

Sifat-sifat gas SF6:

Tidak mudah terbakar

Tidak larut dalam air

Tidak beracun

Tidak berwarna

Dan tidak berbau

Tegangan tembusnya sangat tinggi yaitu 75 kV/cm

Tepat sekali digunakan sebagai pendingin pada peralatan listrik yang menimbulkan panas

atau bunga api.

Jawaban : A dan E

31. SF6 dapat digunakan sebagai pemadam busur api karena ...

A. Tidak memperoduksi karbon

B. Konduktivitas termal baik

C. Kekuatan dielektrik tetap pada suhu yang tinggi

D. Tidak ada bahaya ledakan

E. Konduktivitas termal buruk


20/27


Pembahasan :

Keandalan dari kemampuan SF6 untuk memadamkan busur api dapat dijelaskan dengan adanya

konstanta waktu dinamik yang rendah, sekitar 1 μs. SF6 memiliki karakteristik konduktivitas

thermal yang baik dimana konduktivitas termal tersebut merupakan fungsi dari temperatur. Padatemperatur antara 30000 K dan 70000 K, konduktivitas thermal dari SF6 rendah, sedangkan untuk

temperatur dibawah 30000 K, konduktivitas termalnya tinggi. Konstanta waktu SF6 yang rendah

berkaitan dengan kemampuan molekul-molekul gas SF6 untuk menangkap elektron-elektron bebas.

Ion-ion SF6 ini mengelilingi busur api yang terjadi dan membentuk benteng isolator (insulating

barrier). Hal ini menyebabkan pengurangan diameter dari kolom busur api, sehingga konstanta

waktunya berkurang dan akhimya busur api akan padam.

Jawaban : B

32. Superkonduktor jenis 1 juga dikenal sebagai ...

A. Soft type D. Big type

B. Medium type E. Hard type

C. Little type

Pembahasan :

Beberapa jenis logam yang mula-mula diketahui dapat dijadikan superkonduktor atau yang disebut

“Shoft-type superconductor” atau super konduktor jenis I adalah : Al, Hg (mercury), Ta

(tantalum), Pb, Nb (niobium). Mereka memiliki karakteristik Tc dan Bo yang sangat rendah

sehingga sulit diaplikasikan.

Pada tahun 1950 ditemukan “Hard type Superconductor” atau disebut juga dengan

superkonduktor jenis-II, yang semuanya merupakan komposit/campuran/perpaduan dari dua jenis

logam atau lebih. Contoh : Niobium + Titanium (Nb0,44 Ti0,56) ; Niobium + Zirconium

(Nb0,50 Zr0,50) ; Vanadium + Gallide (V3Ga) ; Niobium + Gallide (Nb3Ga) ; Niobium +

Timah (Nb3Sn). Mereka mempunyai nilai Tc dan Bo yang tinggi sehingga memberikan

kemudahan untuk mengaplikasikannya.

Jawaban : A

33. Kabel kriogenik dapat dibagi menjadi ...

A. Superkonduktif D. Krio-superkonduktif

B. Krio-resistif E. Krio-supersensitif


21/27


C. Krio-konduktif

Pembahasan :

Kabel kriogenik dapat dibagi dalam dua jenis yaitu:

Jenis superkonduktif dengan resistifitas mendekati NOL, serta digunakannya bahan-

bahan non konvensional seperti Niobium dan turunannya sebagai penghantar arus

utama.

Jenis krio-resistif , kabel yang bersifat resistif walaupun mempunyai nilai sangat kecil

(dalam orde 10-9 Ohm-meter), menggunakan bahan-bahan konvensional seperti tembaga

dan aluminium sebagai konduktornya.

Jawaban : A dan B

34. Polimer dapat lebih kuat dengan ikatan ...

A. Tunggal D. Van der Walls

B. Ganda E. Molekul

C. Silang

Pembahasan :

Polimer dapat lebih kuat dengan ikatan silang (cross link). Ikatan ini terjadi apabila ikatan

ganda diantara atom-atom dalam rantai rusak, dan atom-atom ini atau bentuk molekul, atau

mempunyai hubungan dengan atom didekatnya. Hubungan ini menghasilkan kekuatan

tambahan pada rantai dan mengurangi kerenggangan yang terjadi antar molekul.

Jawaban : C

35. Di bawah ini yang mempunyai komposisi atom yang sama adalah ...

A. Prohyl D. 1-propanol

B. Isoprophil E. 2-propanol

C. Ethanol

Pembahasan :

Sifat dari polimer juga bergantung pada struktur dan juga komposisi dari molekul. Dua molekul

dengan komposisi yang sama bisa membentuk 2 konfigurasi yang berbeda dengan sifat yang


22/27


berbeda pula, seperti propil (1-propanol) dan isopropil (2-propanol) alkohol. Variasi ini

dinamakan isomer.

Jawaban : A dan B

36. Kemampuan material untuk kembali ke bentuk awal dari perubahan elestiknya disebut ...

A. Kekenyalan D. Keregangan

B. Resilience E. Kemuluran

C. Kelenturan

Pembahasan :

Kekenyalan/Kelenturan (Elastisitas) adalah sifat kemampuan bahan untuk kembali ke

ukuran dan bentuk asalnya, setelah gaya luar dilepas. Sifat ini penting pada semua struktur yang

mengalami beban yang berubah-ubah.

Daya lenting (Resilience) merupakan sifat bahan yang mampu menyerap energi yang terjadi

akibat beban benturan atau pukulan secara tiba-tiba tanpa menyebabkan perubahan bentuk yang

permanen. Sifat ini pada baja digunakan pada pegas, seperti pegas mobil dimana energi harus

cepat diserap tanpa menyebabkan perubahan bentuk permanen. Contoh simpelnya yaitu karet

dapat tahan ditarik sampai 200 % dan kembali dengan cepat ke kondisi awalnya.

Kemuluran (Creep) Adalah sifat yang menyebabkan beberapa bahan pada tegangan konstan

mengalami perubahan bentuk dengan perlahan, tetapi makin lama bertambah dalam suatu

selang waktu. Kemuluran terjadi akibat dari perubahan waktu.

Keregangan (Strain) adalah perubahan bentuk yang dialami sebuah benda jika dua buah gaya

yang berlawanan arah (sama-sama menjauhi pusat benda) berkerja pada kedua ujung dari benda

tersebut.

Jawaban : A dan C

37. Polikarbonat merupakan polyester yang dibuat dari ....

A. Asam acetate D. Fenil

B. Asam karbonik E. Selulosa Asetat

C. Fenol

Pembahasan :


23/27


Polikarbonat merupakan polyester yang dibuat dari asam karbonik dan fenol, transparan dan

mempunyai temperatur meleleh yang rendah. Bahan ini bisa dipotong atau digores dengan

mudah tetapi mempunyai bahan penyusun yang mirip dengan akrilik dan mempunyai daya

tumbuk yang baik. Salah satu nama produk bahan ini adalah Lexan. Ini digunakan untuk jendela

kaca anti peluru.

Jawaban : A dan C

38. Ciri-ciri bahan polimer adalah ...

A. Massa Jenis rendah D. Bersifat termoplastik

B. Isolator listrik dan panas yang baik E. Dapat dibentuk dengan kondensasi

C. Fleksibel

Pembahasan :

Sifat termoplasik dan termoset merupakan sifat-sifat polimer. Polimer yang termoplastik

biasanya berupa plastik, bersifat dapat diregangkan. Selain itu ciri yang lainnya adalah massa

jenis yang rendah dan dapat digunakan sebagai isolator panas maupun isolator listrik

yang baik . Bahan polimer termoplastik yang umum adalah acrylic, nilon (poliamide),

selulosa, polisteren, polietilen, flurokarbon, dan vinil.

Jawaban : A,B, dan D

39. Getah tumbuhan karet mengandung cairan/emulsi yang terdiri atas 40% air dan mengandung

partikel karet, partikel ini dipadatkan dengan mempergunakan ...

A. Latex D. Asam acetic

B. Formic E. Asam acetat

C. Asam karbonik

Pembahasan :

Karet alam diperoleh dari getah resin pohon tertentu. Getah tumbuhan ini mengandung

cairan/emulsi yang terdiri atas 40 % air, dan mengandung partikel karet. Partikel karet ini

dipadatkan dengan menggunakan formic atau asam acetic.

Jawaban : B dan D

40. Elastomer adalah material yang ...

A. Memiliki sifat hampir sama dengan polimer


24/27


B. Dapat meregang dan mulur berulang kali

C. Dapat memanjang kemudian kembali kebentuk semula

D. Bersifat elastik dan bukan bersifat plastic

(cuman 4 pilihan ganda)

Pembahasan :

Elastomer adalah material yang dapat meregang dan mulur berulang kali, atau

memanjang dan akan kembali ke bentuk semula dengan melepaskan tenaga yang dipakai

untuk memanjangkannya. Elastomer merupakan polimer yang elastik atau dapat mulur jika

ditarik. Contoh material elastomer karet dan material semacam karet.

Jawaban : Benar semua

41. Kecanggihan dan bentuk suatu produk dipengaruhi oleh ...

A. Perkembangan teknologi dan bahan semikonduktor

B. Perkembangan teknologi superkonduktor

C. Perkembangan dan penemuan bahan-bahan isolator

D. Pemanfaatan bahan polymer

E. Perkembangan mesin pabrik yang cangggih

Pembahasan :

Perkembangan teknologi material yang pesat. Tanpa adanya perkembangan ini, tidak akan ada

produk baru yang memenuhi kebutuhan yang juga semakin meningkat. Contoh perkembangan

teknologi material : bahan isolator, super konduktor, dan semi konduktor (silikon, gallium

arsenat).

Jawaban : A, B dan C

42. Produk jadi suatu barang harus mempunyai berapa sifat antara lain ....

A. Kekuatan D. Ketangguhan

B. Kekerasan E. Kelenturan

C. Keuletan

Pembahasan :


25/27


Kekuatan (Strenght) adalah kemampuan bahan untuk menahan tegangan tanpa kerusakan.

Beberapa bahan seperti baja struktur, besi tempa, alluminium, dan tembaga, mempunyai

kekuatan tarik dan tekan yang hampir sama, sementara kekuatan gesernya adalah kira-kira dua-

pertiga kekuatan tariknya. Bahan lain seperti besi tempa abu-abu, bata, dan beton, kekuatan

tarik dan geser hanya merupakan sebagian dari kekuatan dalam arah tekan. Ukuran kekuatan

bahan adalah tegangan maksimumnya, atau gaya yang terbesar persatuan luas yang dapat

ditahan bahan tanpa patah.

Kekuatan (Strenght) adalah kemampuan bahan untuk menahan tegangan tanpa kerusakan.

Beberapa bahan seperti baja struktur, besi tempa, alluminium, dan tembaga, mempunyai

kekuatan tarik dan tekan yang hampir sama, sementara kekuatan gesernya adalah kira-kira dua-

pertiga kekuatan tariknya. Bahan lain seperti besi tempa abu-abu, bata, dan beton, kekuatan

tarik dan geser hanya merupakan sebagian dari kekuatan dalam arah tekan. Ukuran kekuatan bahan adalah tegangan maksimumnya, atau gaya yang terbesar persatuan luas yang dapat

ditahan bahan tanpa patah.

Keuletan/Ketangguhan (Toughness) adalah sifat dari suatu bahan yang memungkinkan

menyerap energi pada tegangan yang tinggi tanpa patah, yang biasanya di atas batas

elastis. Karena di atas batas elastis, tegangan tersebut akan menyebabkan perubahan bentuk

permanen. Besi tempa, misalnya, adalah ulet, oleh karena itu dapat dibengkokkan tanpa

mengalami kerusakan. Ukuran keuletan adalah jumlah energi yang dapat diserap untuk setiap

satuan volume bahan, setelah mengalami tegangan hingga titik patah.

Kelenturan (Elastisitas) adalah sifat kemampuan bahan untuk kembali ke ukuran dan bentuk

asalnya, setelah gaya luar dilepas. Sifat ini penting pada semua struktur yang mengalami beban

yang berubah-ubah.

Jawaban : Semua Benar

43. Deformasi adalah perubahan bentuk karena bahan menerima gaya, bentuk deformasi ...

A. Deformasi plastis D. Deformasi elektrostatis

B. Deformasi drastic E. Deformasi elastis

C. Deformasi statis

Pembahasan :

Deformasi adalah perubahan bentuk karena bahan menerima gaya. Deformasi terdiri dari :

a. Deformasi Elastis : perubahan bentuk dari bahan yang mampu kembali ke bentuk semula

tanpa perpindahan atom yang bersifat permanen. Elastisitas : pemulihan kembali secara utuh


26/27


dari perubahan bentuk setelah tekanan dihilangkan. Tidak ada material yang elastis sempurna

berapapun tingkatan tekanannya. Elastisitas sebuah material masih memungkinkan diubah

dengan menaikkan temperatur. Air raksa adalah contoh bahan yang mudah terdeformasi

elastis dengan perubahan suhu.

b.

Deformasi Plastis : perubahan bentuk permanen akibat adanya perpindahan atom secara

permanen. Plastisitas : kemampuan material menahan perubahan bentuk permanen tanpa

patah.

Jawaban : A dan E

44. Deformasi plastis adalah ...

A. Perubahan bentuk yang tidak dapat kembali ke bentuk semula akibat adanya perpindahan atom

B. Perubahan bentuk dari bahan yang mampu kembali ke bentuk semula

C. Perubahan bentuk permanen akibat adanya pergeseran atom

D. Pergeseran permanen dari atom yang menyebabkan perubahan bentuk bahan

E. Semua salah

Pembahasan :

Deformasi Plastis terjadi perubahan bentuk permanen akibat adanya perpindahan atom secara

permanen.

Jawaban : A dan C

45. Beberapa sifat mekanis yang harus dipenuhi oleh sebuah material adalah ...

A. Tegangan (Stress) D. Keuletan (Ductility)

B. Regangan (Strain) E. Semua benar

C. Kekuatan (Strength)

Pembahasan :

Sifat – Sifat Mekanik suatu bahan :

Tegangan (Stress) : gaya yang bekerja pada bahan per satuan luas. Selama deformasi, bahan

mampu menyerap energi akibat gaya yang bekerja sepanjang jarak deformasi.

Regangan (Strain) : besarnya perubahan perubahan bentuk/deformasi suatu bahan per satuan

panjang.

Kekuatan (Strength) : besarnya gaya yang dibutuhkan untuk merusak suatu bahan.


27/27

Keuletan (Ductility) : besarnya deformasi plastik yang dilakukan pada bahan sampai sebelum

patah. Bahan yang mudah patah dengan tanpa/sedikit pemanjangan disebut rapuh. Daya

rentang/renggangnya jauh dibawah kekuatannya sendiri.

Jawaban : E

Selamat Belajar, Semoga Dilancarkan dalam Menjawab Soal Ujian

“Kesalahan Bukan Untuk Dibuang dan Dilupakan” – Dr. Ir. Ridwan Gunawan, M.T.

diktat material teknik listrik

Documents