TUGAS BAHAN-BAHAN LISTRIK (RIKO UMSU)

BAHAN – BAHAN LISTRIK

PLASTIK

Plastik adalah bahan sintetis yang dapat dibentuk dengan pemanasan dan dapat diperkeras, tergantung strukturnya.
Peran penting plastik pada teknik listrik, terutama sebagai bahan isolasi. Kawat atau kabel berisolasi plastik, misalnya : NYY, NYA, NYM; demikian perangkat listrik lainnya.
Plastik merupakan paduan dari dua bahan yaitu bahan perekat (seperti damar atau resin) dan bitumin dengan bahan pengisi serbuk batu, serbuk kayu dan katun. Menurut paduannya, ada bermacam macam bahan plastik, diantaranya bakelit.

Ada 2 (dua) jenis plastik yang perlu kita ketahui, yaitu :

Thermoplastik.
Bahan ini pada suhu 600C sudah menjadi lunak, dan pemanasan sampai mencair tidak meruba struktur kimiawi

Bahan yang tergolong thermoplastik antara lain :

polistiren
polietilen
nilon

pleksiglas
teflon


Thermosetting plastik.
Bahan ini setelah mengalami proses pencairan dan cicetak menjadi barang akan mengalami perubahan struktur kimiawi, hingga tidak dapat lunak lagi walaupun dipanaskan.

Bahan yang tergolong thermosetting plastik antara lain :

bakelit
karet
epoksi
mika
alpha selulosa
kain kapas
kertas
asbes
grafit
karbon
kanvas.


Perbedaan pokok dari keduanya :
Bahan termoplastik dapat dilunakkan dengan pemanasan dan pada proses pendinginan akan mengeras lagi.
Bahan termoseting akan mengeras jika dipanasi dan setelah itu tetap menjadi keras dan tidak dapat dibuat seperti semula.

Secara umum bahan thermoplastik tidak tahan terhadap suhu yang cukup tinggi, kecuali teflon. Bahan ini kalau dipanasi pada suhu yang cukup tinggi akan meleleh. Sedangkan bahan thermosetting plastik tidak terbakar, tetapi pada suhu yang yang tinggi akan terjadi proses pengarangan dan rontok.

STRUKTUR PLASTIK

Mer adalah unit dasar dari molekul monomer. Monomer – monomer digabung menjadi polimer. Terjadinya polimer disebut polimerisasi. Polimerisasi ini dapat terjadi secara alami maupun dibuat. Mer, monomer dan polimer dinyatakan sebagai berikut :

H H H H H H H H
ǀ ǀ ǀ ǀ ǀ ǀ ǀ ǀ
..‒‒ C ‒‒.. .. ‒‒ C ‒‒ C ‒‒.. .. ‒‒ C ‒‒ C ‒‒ C ‒‒ C ‒‒ C ‒‒..
ǀ ǀ ǀ ǀ ǀ ǀ ǀ ǀ
H H H H H H H H

Mer Monomer Polimer
Prinsip untuk mendapatkan polimer bahwa masing-masing atom karbon mempunyai 4lengan, dimana masing – masing lengan mengikat atom H. Dalam hal ini memungkinkan menggan salah satu atau beberapa atomhidrogen dengan chlor, fluor, benzena, seperti ditunjukkan sebagai berikut :

H H H H H H
ǀ ǀ ǀ ǀ ǀ ǀ
.. ‒‒ C ‒‒ C ‒‒.. .. ‒‒ C ‒‒ C ‒‒.. .. ‒‒ C ‒‒ C ‒‒..
ǀ ǀ ǀ ǀ ǀ
H H H OH H
Etilen Vinil alkohol C
H H H ‒‒ C C ‒‒ H
ǀ ǀ ǀ ǀ
.. ‒‒ C ‒‒ C ‒‒.. H ‒‒ C C ‒‒ H
ǀ ǀ C
H CI ǀ
Vinil Chlorid H
Stiren


Untuk membentuk polimer dari monomer ada 3 cara yaitu:
Polimerisasi Penambahan
Polimerisasi penambahan diperoleh dengan menggabungkan beberapa monomer yang sama untuk mendapatkan polimer. Sebagai contoh, beberapa monomer vinil chlorid digabungkan menjadi polivinil chlorid (pvc) sebagai berikut :


H H H H H H
ǀ ǀ ǀ ǀ ǀ ǀ
.. ‒‒ C ‒‒ C ‒‒.. + .. ‒‒ C ‒‒ C ‒‒.. + .. ‒‒ C ‒‒ C ‒‒..
ǀ ǀ ǀ ǀ ǀ ǀ
H CI H CI H CI

Menjadi:

H H H H H H
ǀ ǀ ǀ ǀ ǀ ǀ
= .. ‒‒ C ‒‒ C ‒‒ C ‒‒ C ‒‒ C ‒‒ C ‒‒..
ǀ ǀ ǀ ǀ ǀ ǀ
H CI H CI H CI


Kopolimerisasi
Kopolimerisasi adalah proses yang mengkombinasikan beberapa monomer yang berbeda dengan menggunakan proses penambahan. Sebagai contoh, mengganti sebuah atom H pada monomer etilen dengan asetat menjadi vinil asetat.

Polimerisasi Kondensasi
Polimerisasi kondensasi diperoleh dari molekul – molekul dengan molekul yang rantainya panjang dikombinasikan untuk membentuk rantai yang makin rumit dengan kompon yang dimiliki atau dengan kompon lain. Pada polimerisasi ini menjadi residu (umumnya air). Hsil dari polimerisasi kondensasi mungkin termoplastik atau mungkin termoseting. Sebagai contoh hasil polimerisasi kondensasi adalah nilon dan bakelit.


PABRIKASI

Bahan pokok untuk membuat perangkat – perangkat plastik adalah bubuk cetak yaitu kompponen plastik yang dimanfaatkan dengan tekanan tinggi untuk mendapatkan ukuran yang dikehendaki.


Bubuk cetak terdiri dari beberapa bahan isi yang dapat diperoleh dengan 2 metode yaitu :

Metode Kering.
Metode kering yaitu dengan menggiling dan mencampur bahan isi dengan bahan pengikat dalam keadaan padat.




Metode Basah
Metode basah atau disebut juga metode vernis yaitu bahan isi pertama-tama diimpregnasi dengan larutan pengikat hingga larut. Selanjutnya dipanasi hingga cairanpelarut menguap hingga akhirnya menjadi bubuk.

Pada proses basah, bubuk yang dihasilkan adalah lebih homogen dibandingkandengan proses kering. Untuk pembuatan perangkat dari plastik dapat digunakan cetakan, dengan cara bubuk cetaknya dipanasi terlebih dahulu, setelah dimasukan kedalam cetakan ditekan dengan penekan cetak sesuai dengan bentuk yang diperlukan.

Untuk membuat bubuk cetakan agar lebih mudah dalam penggunaannya, seringkali bubuk tersebut dibuat semacam tablet kecil.
Agar kemudian tablet tersebut tidak mengalami kesulitan dalam pencariannya, pembuatannya menggunakan tekanan rendah karena seperti halnya bubuk cetak, tablet tersebut juga dipanasi sebelum dimasukkan ke dalam pencetak.

Pemanasan bubuk cetak atau tablet menggunakan pemanas dengan medan listrik yang menggunakan frekuensi tinggi yaitu 5 hingga 50 HMz. Perangkat inti yang digunakan untuk membuat pemanas frekuensi tinggi adalah oscilator frekuensi tinggi dan sebuah kapasitor udara (dua lempeng dengan dielektrik udara) tersebut. Untuk keamanan kerja, kapasitor tersebut diletakkan di dalam sebuah kotak yang pintunya saling mengunci (interlock) dengan tegangan yang diberikan ke kapasitor.

Pada pemanasan dengan frekuensi tinggi tablet dipanasi secara menyeluruh, bukan hanya pada permukaannya saja (karena panas ini disebabkan oleh induksi). Untuk oscilator frekuensi tinggi dengan daya 1kW dapat memanasi 1 kg bahan sehingga suhu 1200 – 1300 dalam waktu kira – kira 2 menit.

Disamping cara diatas, ada beberapa cara lain untuk membuat perangkat dari plastik yaitu :

Metode Penekan – Kompresi atau Metode Langsung.
Pada metode ini bahan plastik dipanaskan dalam suatu wadah hingga meleleh, dengan menggunakan suatu torak. Bahan yang sudah meleleh tersebut dikompresikan ke dalam cetakan, cara ini adalah cara untuk pabrikasi perangkat dari termoplastik dengan produktivitas tinggi.
Jika metode ini digunakan pada thermosetting, pada pencetaknya perlu diberi pemanas. Untuk pabrikasi pipa, batang untuk pengisolasian kawat digunakan ekstruder yang menggunakan penekan jenis ulir.
Penuangan bahan plastik yang sudah dicairkan ke dalam pencetak terbuka tanpa tekanan.

Peniupan plastik cair seperti dilakukan pada pembuatan perangkat gelas yang berongga.

Pelapisan logam baik secara penyemprotan cairan plastik ataupun pelapisan dengan pemanasan hingga plastik lembak saja.
Pengerjaan perangkat plastik dengan menggunakan mesin, misalnya dengan mesin bubut, mesin bor. Dalam hal ini plastik dikerjakan pada kondisi dingin.


MIKALEKS

Lapisan jeket atau pembungkus luar (Coating).pengikat kaca dan bahan pengisi bubuk mika. Mikaleks dipres pada suhu yang agak tinggi yaitu sekitar 6000 C dengan tekanan 500 hingga 700 kg/cm2.
Mikaleks dapat digunakan untuk pabrikasi perangkat yang begian dalamnya perlu disisipkan logam atau untuk membuat lembaran – lembaran atau batang – batang yang akan dikerjakan dengan dibor atau digergaji.

Mikaleks mempunyai sifat isolasi yang baik, ketahanan panasnya tinggi, demikian pula ketahanannya terhadap uap. Mikaleks warnanya agak abu – abu, keras, massa jenisnya 3 g/cm3.
Mikaleks tahan terhadap pengaruh minyak tanah dan macam – macam larutan organik, tetapi sensitif tahadap asam pekat dan larutan alkali. Kelemahannya adalah karena milaleks menyerap air (higroskopis). Hal ini dapat dilihat, jika mikaleks direndam air selama 24 jam tan⁡ nya akan berubah dengan tajam.


SERAT OPTIK

UMUM

Serat optik ini banyak digunakan untuk bidang elektro telekomunikasi sebagai
media transmisi komunikasi data. Perkembangan terakhir pemakaian serat optik (optic
fibre) sebagai saluran transmisi komunikasi jarak jauh lebih menguntungkan jika
dibandingkan dengan transmisi konvensional antara lain : saluran 2 kawat sejajar
menggunakan kabel koaksial.

Keuntungan menggunakan serat optik ini antara lain :

Dimensi kecil dan ringan
Bebas dari interferensi elektromagnetis
Tidak ada bahaya loncatan bunga api
Tidak mungkin terjadi gangguan hubung singkat
Kemungkinan terjadinya percakapan silang (cross talk) sangat kecil
Tahan terhadap pengaruh kimia dan suhu sehingga cocok untuk daerah tropis.

Sistem komunikasi yang menggunakan transmisi serat optik harus mengubah sinyal listrik menjadi sinyal cahaya pada sisi pengirim dan mengubah sinyal cahaya menjadi sinyal listrik pada sisi penerima. Untuk itu diperlukan sumber optik pada sisi pengirim dan detektor optik pada sisi penerima.


STRUKTUR SERAT OPTIK

Sebuah serat optik umumnya terdiri dari 3 bagian yaitu : Inti (Core), Pelapis atau slimut (Clandding), Lapisan jeket atau pembungkus luar (Coating).

Inti (Core)
Bagian yang paling utama dinamakan bagian inti (Core), dimana gelombang cahaya yang dikirimkan akan merambat dan mempunyai indeks bias lebih besar dari lapisan kedua. Terbuat dari kaca ( glass) yang berdiameter antara 2 ~125 mm, dalam hal ini tergantung dari jenis serat optiknya.

Pelapis atau slimut (Clandding)
Bagian yang kedua dinamakan lapisan selimut (Cladding), dimana bagian ini mengelilingi bagian inti dan mempunyai indeks bias lebih kecil dibandingkan dengan bagian inti. Terbuat dari kaca yang berdiameter antara 5 ~ 250 mm, juga tergantung dari jenis serat optiknya.

Lapisan jeket atau pembungkus luar (Coating).
Bagian yang ketiga dinamakan lapisan jaket (Coating), dimana bagian ini merupakan pelindung lapisan inti dan selimut yang terbuat dari bahan plastik yang elastis

















Gambar Struktur Serat Optik




Inti dan Pelapis = dari gelas atau plastik
Pembungkus luar = dari plastik & diberi warna, Bisa > 1 lapisan

Berdasarkan konstruksinya, serat optik dapat dibedakan menjadi 3 macam, yaitu :

Serat optik berbentuk batang dielektrik (selubung udara)
Serat optik dengan inti yang mempunyai lapisan tunggal
Serat optik dengan inti yang mempunyai lapisan ganda.


MATERIAL SERAT OPTIK

Seperti halnya bahan – bahan isolasi lainnya material serat optik juga mempunyai syarat untuk dapat digunakan, dan yang memenuhi syarat ini :

Syarat:
Harus dapat dibuat panjang
Harus tembus pandang􀃎efisien
Memungkinkan memiliki beda indeks bias kecil antara inti dan kulit.

Yang memenuhi syarat:
Fiber gelas
Campuran fusioksida logam, sulfida/selenida.

Fiber gelas halida
¬Gelas fluorida ditemukan peneliti Universitede Rennes tahun 1970
Memiliki rugi-rugi sangat rendah pada frekuensi tengah infra merah (0,2 s/d 8 μm, terendah pada 2,55 μm)
Unsur utama ZrF4 disebut ZBLAN
Untuk indeks bias lebih rendah satu bagian ZrF4 diganti dengan HaF4 sehingga menjadi ZHBLAN untuk kulit.
Keuntungan redaman rendah 0,001 s/d0,01 dB/Km
Kerugian sulit dibuat panjang krn mudah tidak menjadi gelas(devitrification)

Fiber gelas aktif
Erbium (E), neodium(Nd) dapat menghasilkan penguatan, redaman, perlambatan phasa
Dapat diberikan doping gelas silika/gelas halida
Dengan memperhatikan spek trumabsorbsi dan fluorisasi􀃎sumber memancar pada spek trumoptis

Fiber gelas berkulit plastik
Inti silika
Kulit plastik/polimer ( n=1,405 pd 850 nm) atau FEP (Fluoride Ethylene Propylene), n=1,338
NA besar
Hanya fiber step index
Keuntungan murah & kopling dengan sumber baik
Kerugian redaman besar, kualitas rendah
Hanya cocok untuk komunikasi jarak pendek

Fiber plastik
Inti dan kulit plastik
Contoh:
Inti polisterene(n=1,60), kulit methyl meta crylate (n=1,49)
Inti methyl meta crylate, kulit copolimernya (n=1,40)
Keuntungan sudut penerimaan besar, murah, mudah dipelihara, fleksibel􀃎ukuran inti besar 110 s/d 1400 μm cocok dengan LED
Hanya cocok untuk komunikasi jarak sangat pendek ± 100 m


JENIS – JENIS KABEL SERAT OPTIK

Menurut jenisnya, kabel serat optik dibedakan menjadi 3 macam :

Single Mode Fiber


Pada single mode fiber, terlihat pada gambar bahwa index bias akan berubah dengan segera pada batas antara core dan cladding (step index). Bahannya terbuat dari silica glass baik untuk cladding maupun corenya.

Diameter core jauh lebih kecil 10 mm ) dibandingkan dengan diameter cladding, konstruksi demikian dibuat untuk mengurangi rugi-rugi transmisi akibat adanya fading.

Single mode fiber sangat baik digunakan untuk menyalurkan informasi jarak jauh karena disamping rugi-rugi transmisi yang kecil juga mempunyai band frkuensi yang lebar.

Misalnya untuk ukuran 10/125 mm, pada panjang gelombang cahaya 1300 nm, redaman maksimumnya 0,4 – 0,5 dB/km dan lebar band frekwensi minimum untuk 1 km sebesar 10 GHz..

Perambatan cahaya dalam single mode fiber adalah sebagai berikut :



Single mode fiber dapat juga dibuat dengan index bias yang berubah secara perlahanlahan (graded index).


Multimode Step Index Fiber


Serat optik multimode step index fiber memiliki kelebihan mudah terminasi kopling efisien (NA>>) Tidak mahal dan kekurangan dispersi lebar BW minimum

Perambatan cahaya dalam multimode step index fiber adalah sebagai berikut :




Multimode Graded index



Serat optik graded indeks merupakan serat yang kelebihan dan kekurangannya berada diantara serat jenis single mode dan multimode step indeks

Perambatan cahaya dalam multimode graded index adalah sebagai berikut

.















KARAKTERISTIK SERAT OPTIK

Serat optik memiliki 3 (tiga) karakter yaitu :

Numerical Aperture (NA)
Numerical Aperture adalah kemampuan serat optik untuk mengumpulkan cahaya







Bandwidth-distance product
Sebuah ukuran kapasitas informasi serat optik, dinyatakan dalam MHz. Km
Contoh:
BW 400 MHz.Km, artinya sinyal 400 MHz dapat dikirim untuk 1 Km, atau dapat berarti pula BW x L ≤ 400

KarakteristikMekanis
Strength
Static fatigue

TIR (Total Internal Reflection)









TEKNIK PEMBUATAN

Karena transmisi serat optik fungsinya menyalurkan sinyal – sinyal informasi dalam bentuk energi cahaya, maka bahan – bahan untuk inti harus trasparan terhadap cahaya dengan panjang gelombang yang diinginkan, tahan terhadap pengaruh sekitar dan dapat direkayasa untukkeperluan serat optik.

Sesuai dengan hal tersebut maka bahan : gelas, silika maupun plastik dapat digunakan sebagai inti serat optik.

Sedangkan berdasarkan teknik pembuatan aserat optik dapat dilakukan dengan 4 cara :

Dengan pengendapan uap kimia,
Yaitu dapat dilakukan dengan pengendapan uap kimia: intern, ekstern, dan plasma.

Dengan gelas komponen jamak,
Yaitu dibuat dari oksidasi-oksidasi garam karbonat yang diproses dengan senyawa basa. Kemurnian yang diperoleh tidak sebaik proses pengendapan kimia.

Dengan metode batang dan tabung,
Yaitu dengan cara membuat batang inti gelas yang dimasukkan pada lapisan yang berbentuk tabung kemudian dipanasi dan dimasukkan pada pengarah. Kelemahan metode ini yaitu pencetakan menggunakan proses pemanasan kaca dingin, sehingga memungkinkan terjadi perubahan permukaan baik pada inti maupun lapisannya.

Dengan serat silika dilapisi resin silikon,
Yaitu dengan kosntruksi dasar serat yang terbuat dari silika dioksidasi (Si O2) dan lapisannya terbuat dari plastik yang mengandung resin (damar) silikon. Jenis ini lazim disebut serat optik dilapis plastik (Plastic Clad Silica Fibre : PCS Fibre). Pada prakteknya, serat optik yang digunakan untuk transmisi telekomunikasi diperkuat dengan komponen tambahan, antara lain : pembungkus atau jaket yang berfungsi menahan pengaruh luar (udara dan air), bahan penguat seperti : kawat baja, plastik, pengisi, pita, dan konduktor terisolasi yang membentuk satu kesatuan kabel. Fungsi konduktor berisolasi adalah untuk menyalurkan catu daya penguat ulang (repeater). Seperti halnya dengan kabel konvensional, kabel serat optik juga terdapat bermacammacam konstruksi, tergantung pada : penggunaan di udara, air, atau dalam tanah; serta spesifikasi lain yang dikeluarkan oleh produsen.