Rumus Menentukan Diameter Kabel

1.  Umum
Membahas  mengenai  media  transfer  energi  listrik,  maka  pembahasannya  tidak terlepas dari kabel yang digunakan. Karena sejauh ini media untuk menghantarkan listrik, khususnya  untuk  instalasi  tenaga  (power) masih  membutuhkan  kabel  sebagai  media penghantarnya,  meskipun  sesuai  dengan yang  pernah  saya baca  telah  ada  yang menemukan  terobosan menggunakan wireless,  tapi  itupun belum banyak digunakan dan masih dianggap oleh banyak kalangan sebagai sesuatu yang kurang efektif. Oleh karena itu  landasan teori  yang  akan  kita  gunakan  dalam  pembahasan  ini  adalah  mengenai penentuan diameter  kabel, kemampuan  dalam  menghantarkan  arus  dan  rumus-rumus yang digunakan.

Biasanya yang telah banyak dilakukan dalam menentukan diameter kabel untuk perencanaan sebuah instalasi tenaga adalah dengan menggunakan tabel yang dikeluarkan oleh pabrikan pembuat kabel tersebut.  Contoh tabel tersebut adalah sebagai berikut :

Akan tetapi bila diperhatikan  tabel dari antara pembuat kabel satu dengan lainnya angkanya ada yang berbeda, walaupun tidak berbeda jauh. Hal itu bisa dimaklumi karena dalam  memberi  toleransi  lebih antara orang  satu  dengan  lainnya  berbeda.  Perbedaan angka  tersebut  juga  bergantung  dari  jenis  isolasi kabel yang  digunakan,  apakah  PVC (polyvinyl chloride), TPE (thermo plastis elastomer) atau PUR (polyurithane). Perbedaan tersebut  juga disebabkan oleh penempatan kabel, apakah ditempatkan di udara bebas, di tanam dalam tanah atau dalam air.

Dengan bergantung pada tabel tersebut, tentunya sebagian dari kita sebagai orang listrik  akan  timbul ketidakpuasan.  Tidak  puas  karena  kita  pernah mempelajari  hukumhukum   listrik  salah  satunya  adalah hukum  ohm  yang  pastinya  akan  selalu  ber  korelasi dengan  penentuan  diameter  kabel  listrik  dalam kemampuaanya  membawa  arus.

Bagaimana  kalau  tegangan,  panjang  kabel,  jenis  konduktor  yang  akan  kita  gunakan berbeda, apakah penggunaan tabel tersebut masih berlaku untuk kita jadikan acuan ?

Nah, ini yang akan kita bahas lebih lanjut dalam landasan teori ini.

3.2  Teori Pendukung

3.2.1  Rumus untuk menentukan diameter kabel

Dalam merencana sebuah instalasi tenaga listrik, maka langkah awal setelah kita  mengetahui  berapa tegangan  listrik  serta  daya  yang  dibutuhkan  adalah menentukan  diameter  kabel  yang  akan  digunakan. Dibawah  ini  adalah  rumus dalam menentukan diameter kabel :

Dari  rumus  diatas,  secara  garis  besar  dapat  kita  lihat  bahwa  penampang kabel  berbanding  lurus dengan  panjang  kabel  dan  berbanding  terbalik  dengan tegangan, artinya semakin panjang kabel yang digunakan serta untuk memperoleh tegangan  yang  konstan  maka  semakin  besar  pula  penampang kabelnya.  Akan tetapi pada prakteknya selalu ada saja rugi tegangan pada penghantar, maka dalam rumus diatas  disertakan  juga  rugi  tegangan  yang  kita  inginkan  (  ev  ),  yang nantinya  rugi  tegangan  inilah yang  akan  berhubungan  dengan  hukum  ohm, menentukan  I  (arus)  yang dihasilkan.  Jenis  konduktor yang dalam  rumus di atas dituliskan  sebagai  y  atau  daya  hantar  jenis,  juga  akan menentukan penampang kabel,  56  untuk  daya  hantar  jenis  tembaga,  32,7  untuk  daya  hantar  jenis alumunium dan 7 untuk daya hantar  jenis besi. Akan  tetapi  tembaga adalah  jenis penghantar  yang  paling  umum digunakan  maka  dalam  rumus  di  atas  yang dituliskan adalah daya hantar jenis tembaga.

Contoh soal  1:

Sebuah  pemanas  heater  380  volt  10000  watt  rencananya  akan  disambungkan dengan kabel tembaga dengan panjang 350 meter dari sumber listrik (panel), rugi tegangan  yang  diinginkan  adalah  5  volt.  Hitung berapa  diameter  kabel  yang dibutuhkan ?

Penyelesaian :

q = ( L . N ) : ( y . ev . E )

q = (350 . 10.000) : ( 56 . 5 . 380 )  

q = (3.500.000) : (106.400)

q = 32,8 mm2

Jadi, penampang kawat  tembaga  yang dibutuhkan untuk pemanas heater dengan instalasi  sepanjang 350 meter adalah 32,8 mm  atau bila   memakai ukuran kabel yang umum dijual di pasaran adalah dengan ukuran kabel 35 mm2.

3.2.2  Rumus untuk mengetahui resistansi (hambatan) dalam kabel

Hal yang perlu kita ketahui selanjutnya setelah menentukan diameter kabel adalah mengetahui  resistansinya,  karena  seperti  yang  telah  kita  ketahui  bersama bahwa  resistansi  inilah  dalam  hukum  ohm  nilainya akan  berbanding  terbalik dengan  tegangan  (V)  dan  arus  (I).  Rumus  untuk  mengetahui  resistansi dalam

kabel adalah :

Karena pada umumnya yang kita ketahui pada kabel adalah diameter penampang, sedangkan  untuk menggunakan  rumus  di  atas  harus  diketahui  luas  penampang, maka kita dapat mencarinya dengan rumus:

Contoh soal 2 :

Dari  contoh  soal  no.1  di  atas,  selanjutnya  akan  dapat  kita  ketahui  berapa resistansinya dengan memakai rumus 1.2 di atas. Penyelesaian :

3.2.3  Hukum Ohm

Pada suatu rangkaian tertutup, seperti gambar dibawah ini :

Besarnya  arus  I  berubah  sebanding  dengan  tegangan V  dan  berbanding  terbalik dengan beban tahanan R, atau dapat dinyatakan dengan rumus :

Contoh soal 3 :

Dari contoh soal gabungan no.1 dan 2 di atas dengan menggunakan hukum ohm,maka kita akan dapat mengetahui kerugian daya listrik yang  ada pada penghantarsepanjang 350 meter tersebut.

Untuk mengetahui rugi daya yang ada pada penghantar, maka yang kita gunakan adalah R total, R total adalah penjumlahan R1 dan R2 yaitu:

14,4404332 + 0,175 = 14,6154332

Daya (P) keseluruhan setelah dihubungkan kabel  35  mm2  adalah = I2 . R

P total = 26,3152 .  14,6154332

P total = 692,479225 . 14,6154332

P total = 10120 watt

Rugi daya pada penghantar adalah P total – P beban = 10120 – 10000 = 120 watt

Jadi, dengan demikian dapat diketahui bahwa heater pemanas 10000 watt 380 volt

yang  dihubungkan  dengan  kawat  tembaga  diameter  32,8  mm2  sepanjang  350

meter, rugi dayanya  adalah sebesar 120  watt.

Disamping  faktor diatas,  rugi-rugi  listrik  juga dapat disebabkan oleh media  isolasi yang tidak baik sehingga arus bocor mengalir. Perhitungan sama arus yang mengalir dikalikan dengan  besarnya  dari tahanan tersebut.  Jika  seandainya  instalasi  kabel  heater  pemanas diatas memakain  acuan  tabel, maka  kita dapat hitung  betapa  banyaknya  rugi-rugi  daya listrik yang ditimbulkan.

3.3  Jenis Daya Listrik

3.3.1  Daya aktif

Untuk  tenaga  listrik nyata  (wujud)  yang dikeluarkan oleh  arus bolak-balik

yang mempunyai  fasa  adalah :

 

Dalam jumlah usaha nyata/ wujud yang dilakukan oleh arus dan tegangan bolak balik yang mempunyai  fasa yaitu sebesar :

3.3.2  Daya reaktif (VAR)

Adalah  daya  listrik  yang  secara  electric  bisa  diukur,  secara  vektor merupakan  penjumlahan  vektor dari  perkalian E  x  I  dimana  arus mengalir  pada komponen  resistor  sehingga  arah vektornya  searah dengan  tegangan, dan vektor yang  arah  90 deg  terhadap  tegangan,  tergantung  pada  beban  seperti induktif  dan kapasitif. Biasanya daya yang searah dengan tegangan disebut dengan daya aktif,sedangkan yang lain disebut dengan daya reaktif.

Untuk  tenaga  listrik  reaktif  yang  dikeluarkan  oleh  arus  bolak-balik  yang mempunyai  fasa dengan tegangan bolak-balik yaitu :

 

3.3.3  Segitiga daya

Dari  hal  tersebut  diatas,  maka  daya  listrik  yang  digambarkan  sebagai segitiga siku-siku yang secara vektoris adalah penjumlahan daya aktif dan reaktif dan sebagai resultannya adalah daya semu atau daya buta.

3.4  Macam – Macam Besaran Listrik dan Satuannya

3.4.1  Tabel Besaran Listrik

3.4.2  Tabel Satuan Turunan