BAB II
PEMBAHASAN
1.BAHAN ISOLASI PADAT
Kaca dan porselin adalah tergolong bahan mineral, tetapi penggunaannya tidak pada bentuk atau keadaan alaminya melainkan harus diproses terlebih dahulu dengan pemanasan (pembakaran), pengerasan dan pelumeran. Itulah sebabnya maka pembahasannya dipisahkan dengan pembahasan bahan mineral pada bab sebelumnya.
1.1 Kaca
Kaca adalah substansi yang dibuat dengan pendinginan bahan-bahan yang dilelehkan, tidak berbentuk kristal tetapi tetap pada kondisi berongga. Kaca pada umumnya terdiri dari campuran silikat dan beberapa senyawa antara lain : borat, pospat. Kaca dibuat dengan cara melelehkan beberapa senyawa silikat (pasir), alkali (Na dan K) dengan bahan lain (kapur, oksida timah hitam). Karena itu sifat dari kaca tergantung dari komposisi bahan-bahan pembentuknya tersebut. Massa jenis kaca berkisar antara 2 hingga 8,1 g/cm2, kekuatan tekannya 6000 hingga 21000 kg/cm2 , kekuatan tariknya 100 hingga 300 kg/cm2. Karena kekuatan tariknya relatif kecil, maka kaca adalah bahan yang regas. Walaupun kaca merupakan substansi berongga, tetapi tidak mempunyai titik leleh yang tegas, karena pelelehannya adalah perlahan –lahan ketika suhu pemanasan di naikkan. Titik pelelehan kaca berkisar antara 500 hingga 17000 C. Makin sedikit kandungan S1O2 nya makin rendah titik pelembekan suatu kaca. Demikian pula halnya dengan muai panjang (? ) nya, makin banyak kadar S1O2 yang dikandungnya akan makin kecil ? nya. Muai panjang untuk kaca berkisar antara 5,5-10-7 hingga 150. 10-7 per derajat celcius.
1.2 Sitol
Sitol mempunyai bahan dasar kaca yang merupakan pengembangan baru. Pemakaian sitol adalah sangat luas, struktur dan sifat-sifatnya adalah diantara kaca dan keramik. Sitol juga disebut keramik-kaca atau kaca kristal. Yang banyak dijumpai dipasaran antara lain : pyroceram, vitoceram. Sitol mempunyai struktur kristal yang halus (hal ini yang membedakannya dengan kaca biasa) tetapi berongga. Tidak seperti halnya keramik biasa, sitol tidak dibuat dengan pembakaran tetapi cenderung dengan fusi dari bahan-bahan mentahnya dengan menjadikannya meleleh dan kemudian kristalisasi.
1.3 Porselin
Porselin adalah bahan isolasi kelompok keramik yang sangat penting dan luas penggunaannya. Istilah bahan -bahan keramik adalah digunakan untuk semua bahan anorganik yang dibakar dengan pembakaran pada suhu tinggi dan bahan asal berubah substansinya. Bahan dasar dari porselin adalah tanah liat. Ini berarti bahan dasar tersebut mudah dibentuk pada waktu basah, tetapi menjadi tahan terhadap air dan kekuatan mekaniknya naik setelah dibakar. Penggunaan isolator dari porselin antara lain : isolator tarik, isolator penyangga, rol isolator seperti dapat dilihat pada gambar
Beberapa isolator porselin
2. MEKANISME KEGAGALAN BAHAN ISOLASI PADAT
2.1 Kegagalan Asasi (Intrinsik)
Kegagalan asasi (intrinsik) adalah kegagalan yang disebabkan oleh jenis dan suhu bahan dengan menghilangkan pengaruh luar seperti tekanan, bahan elektroda, ketidakmurnian, kantong-kantong udara. Kegagalan ini terjadi jika tegangan yang dikenakan pada bahan dinaikkan sehingga tekanan listriknya mencapai nilai tertentu yaitu 106 volt/cm dalam waktu yang sangat singkat yaitu 10-8 detik. Karena waktu gagal yang sangat singkat, maka jenis kegagalan ini disebut kegagalan elektronik. Kegagalan intrinsik merupakan bentuk kegagalan yang paling sederhana.
Melalui eksperimen, kuat dielektrik terbesar diperoleh ketika seluruh pengaruh luar sudah diisolasi dan harganya hanya bergantung pada struktur material dan suhu. Kekuatan listrik maksimum adalah 15 MV/cm untuk polyvinyl-alcohol pada suhu -196oC. Kekuatan maksimum biasanya berkisar antara 5 MV/cm dan 10 MV/cm.
Kegagalan instrinsik tergantung pada kehadiran elektron bebas yang mampu berpindah melalui kisi-kisi dari bahan dielektrik tersebut. Biasanya, sejumlah kecil dari elektron terkonduksi hadir dalam dielektrik padat, bersama beberapa struktur tak sempurna dan sejumlah atom kotor (impurity atom). Atom atau molekul kotor atau keduanya bertindak sebagai perangkap untuk elektron terkonduksi yang tergantung pada jarak dari medan elektrik dan suhu. Ketika jarak ini telah membesar, elektron tambahan terbebaskan, dan elektron ini turut berpartisipasi pada proses konduksi. Berdasarkan prinsip ini, 2 tipe dari kegagalan instrinsik telah muncul yaitu Kegagalan Elektronik dan Kegagalan Streamer.
Beberapa pendekatan telah dilakukan untuk meramalkan nilai kritis medan yang menyebabkan terjadinya kegagalan asasi, tetapi hingga kini belum diperoleh penyelesaian yang memuaskan.
2.2 Kegagalan Elektromekanik
Kegagalan elektromekanik adalah kegagalan yang disebabkan oleh adanya perbedaan polaritas antara elektroda yang mengapit zat isolasi padat sehingga timbul tekanan listrik pada bahan tersebut. Tekanan listrik yang terjadi menimbulkan tekanan (pressure) mekanik yang terjadi akibat timbulnya gaya tarik menarik antara kedua elektroda tersebut. Pada tegangan 106 volt/cm menimbulkan tekanan mekanik 2-6 kg/cm2.
Uraian masing masing jenis kegagalan pada bahan isolasi padat adalah :
- Kegagalan asasi (intrinsik) adalah kegagalan yang disebabkan oleh jenis dan suhu bahan ( dengan menghilangkan pengaruh luar seperti tekanan, bahan elektroda, ketidakmurnian, kantong kantong udara. Kegagalan ini terjadi jika tegangan yang dikenakan pada bahan dinaikkan sehingga tekanan listriknya mencapai nilai tertentu yaitu 106 volt/cm dalam waktu yang sangat singkat yaitu 10-8 detik
Kegagalan elektromekanik adalah kegagalan yang disebabkan oleh adanya perbedaan polaritas antara elektroda yang mengapit zat isolasi padat sehingga timbul tekanan listrik pada bahan tersebut. Tekanan listrik yang terjadi menimbulkan tekanan mekanik yang menyebabkan timbulnya tarik menarik antara kedua elektroda tersebut. Pada tegangan 106 volt/cm menimbulkan tekanan mekanik 2 s.d 6 kg/cm2.
- Kegagalan streamer adalah kegagalan yang terjadi sesudah suatu banjiran (avalance). Sebuah elektron yang memasuki band conduction di katoda akan bergerak menuju anoda dibawah pengaruh medan memperoleh energi antara benturan dan kehilangan energi pada waktu membentur. Jika lintasan bebas cukup panjang maka tambahan energi yang diperoleh melebihi pengionisasi latis (latice). Akibatnya dihasilkan tambahan elektron pada saat terjadi benturan. Jika suatu tegangan V dikenakan terhadap elektroda bola, maka pada media yang berdekatan (gas atau udara) timbul tegangan. Karena gas mempunyai permitivitas lebih rendah dari zat padat sehingga gas akan mengalami tekanan listrik yang besar.Akibatnya gas tersebut akan mengalami kegagalan sebelum zat padat mencapai kekuatan asasinya. Karean kegagalan tersebut maka akan jatuh sebuah muatan pada permukaan zat padat sehingga medan yang tadinya seragam akan terganggu. Bentuk muatan pada ujung pelepasan ini dalam keadaan tertentu dapat menimbulkan medan lokal yang cukup tinggi (sekitar 10 MV/cm). Karena medan ini melebihi kekuatan intrinsik maka akan terjadi kegagalan pada zat padat. Proses kegagalan ini terjadi sedikit demi sedikit yang dapat menyebabkan kegagalan total.
BAB III
KESIMPULAN
1. Kegagalan bahan isolasi padat terjadi karena kekuatan listrik (strength), lebih kecil dari tekanan listrik (stress).
2. Kegagalan Asasi (Intrinsik) dan Kegagalan Elektromekanik merupakan pembagian dari Kegagalan bahan isolasi padat berdasarkan waktu penerapan tegangannya. Kegagalan yang lain yaitu, Kegagalan Streamer, Kegagalan Termal, dan Kegagalan Erosi.
3. Kegagalan Asasi (Intrinsik) adalah kegagalan yang disebabkan oleh jenis dan suhu bahan dengan menghilangkan pengaruh luar seperti tekanan, bahan elektroda, ketidakmurnian, dan kantong-kantong udara. Kegagalan ini terjadi jika tegangan yang dikenakan pada bahan, dinaikkan sehingga tekanan listriknya mencapai nilai tertentu dalam waktu yang singkat.
4. Kegagalan Elektromekanik adalah kegagalan yang disebabkan oleh adanya perbedaan polaritas antara elektroda yang mengapit zat isolasi padat sehingga timbul tekanan listrik pada bahan tersebut.
DAFTAR PUSTAKA
Kind, Dieter. 1993. Pengantar Teknik Eksperimental Tegangan Tinggi. ITB: Bandung
Tidak ada komentar:
Posting Komentar