Wednesday, September 11, 2013

Mengenal Potensi Terjadinya Kejutan Arus Listrik


Seperti yang telah kita ketahui, listrik memerlukan path lengkap (sirkuit) untuk terus mengalir. Inilah sebabnya mengapa kejutan yang diterima dari listrik statis hanya sentakan sesaat: aliran elektron tentunya singkat ketika listrik statis antara dua benda seimbang muatannya. Kejutan dari tubuh dalam durasi terbatas seperti ini jarang berbahaya.

Tanpa dua titik kontak pada tubuh untuk arus masuk dan keluar, berturut-turut, tidak menimbulkan bahaya dari sengatan ini. Inilah sebabnya mengapa burung dapat dengan aman beristirahat di saluran listrik tegangan tinggi tanpa kesetrum: mereka membuat kontak dengan sirkuit di hanya satu titik.


Agar elektron mengalir melalui konduktor, harus ada tegangan untuk mendorongnya. Tegangan, karena Anda harus ingat, selalu relatif antara dua titik. Tidak ada hal seperti tegangan "diatas" atau "tepat pada" satu titik di sirkuit, sehingga burung yang kontak satu kakinya dalam rangkaian di atas tidak akan terkena tegangan kejut (kesetrum) di tubuhnya.

Ya, meskipun mereka beristirahat di dua kaki, kedua kakinya menyentuh kawat yang sama, membuat mereka netral (common) secara elektris. Secara elektrik menunjukkan, kedua kaki burung sentuh titik yang sama, maka tidak ada tegangan antara kedua kakinya untuk memotivasi arus melalui tubuh burung.

Ini mungkin meminjamkan salah satu asumsi bahwa tidak mungkin akan tersengat listrik dengan hanya menyentuh kawat tunggal. Seperti burung, jika kita yakin hanya menyentuh satu kawat pada suatu waktu, kita akan aman, kan? Sayangnya, ini tidak benar. Tidak seperti burung, orang biasanya berdiri di tanah ketika mereka kontak dengan kawat bertegangan.

Banyak kasus, satu sisi dari sistem tenaga listrik akan sengaja terhubung ke tanah, sehingga orang yang menyentuh kawat tunggal sebenarnya membuat kontak antara dua titik di sirkuit (kawat listrik dan bumi/ tanah)


Simbol ground adalah set tiga garis horisontal yang terletak di kiri bawah sirkuit yang ditampilkan, dan juga di kaki orang yang sedang tersengat listrik. Dalam kehidupan nyata sistem pentanahan listrik(grounding) terdiri dari beberapa jenis konduktor logam terpendam dalam tanah untuk membuat kontak maksimum dengan bumi. Konduktor secara elektrik tersambung ke jalur koneksi yang sesuai di sirkuit dengan kawat tebal.

Koneksi ground - korban adalah melalui kaki mereka, yang menyentuh bumi.

Beberapa pertanyaan biasanya muncul pada saat ini dalam pikiran siswa:

1. Jika adanya titik ground di sirkuit memberikan jalur kontak yang mudah bagi seseorang untuk tersengat, mengapa sirkuit listrik menerapkan grounding ?

2. Orang kesetrum mungkin tidak telanjang kaki. Jika karet dan kain berbahan isolasi, maka mengapa sepatu mereka tidak melindungi mereka dari kejutan listrik?

3. Seberapa baik konduktor dapat menjadi kotoran? Jika Anda bisa kesetrum oleh arus melalui bumi, mengapa tidak menggunakan bumi sebagai konduktor dalam rangkaian listrik kita?

Dalam menjawab pertanyaan pertama, tujuan titik "grounding" dalam sebuah sirkuit listrik dimaksudkan untuk memastikan bahwa satu sisi adalah aman jika kontak dengan manusia. Perhatikan bahwa jika posisi korban kita dalam diagram di bawah ini adalah untuk menyentuh sisi bawah resistor, tidak akan kesetrum meskipun kakinya masih akan kontak dengan tanah:


Karena sisi bawah sirkuit tersambung ke tanah melalui titik ground di-kiri bawah sirkuit, konduktor yang lebih rendah dari sirkuit tersebut dibuat common (netral) dengan bumi/tanah scr elektris. Karena tidak ada tegangan antara titik-titik common secara elektrik, tidak akan ada tegangan melalui orang yang kontak dengan kawat yang lebih rendah, dan mereka tidak akan menerima kejutan listrik.

Untuk alasan yang sama, kabel yang menghubungkan sirkuit ke batang/plat grounding biasanya dibiarkan telanjang (tanpa isolasi), agar material logam yang mengenainya akan sama-sama menjadi common (netral) dengan bumi secara elektris.

Sirkuit ground memastikan bahwa setidaknya satu titik di sirkuit akan aman untuk disentuh. Tapi bagaimana meninggalkan sirkuit yang tidak memakai grounding?

Bukankah itu membuat setiap orang hanya menyentuh kawat tunggal seaman burung duduk di hanya satu kabel? Idealnya, ya. Prakteknya, tidak. Amati apa yang terjadi dengan tidak adanya grounding sama sekali.


Terlepas dari kenyataan bahwa kaki orang tersebut masih terhubung dengan tanah, setiap titik dalam rangkaian harus aman untuk disentuh. Karena tidak ada jalan lengkap (sirkuit) yang dibentuk melalui tubuh seseorang dari sisi bawah dari sumber tegangan ke atas, tidak ada jalan bagi arus listrik yang akan melalui orang tersebut.

Namun, ini semua bisa berubah dengan 'kecelakaan grounding', seperti cabang pohon menyentuh kabel listrik dan menyediakan koneksi ke bumi:


Seperti insiden koneksi antara sistem konduktor listrik dan bumi (ground) disebut kesalahan pentanahan (ground fault). Kesalahan pentanahan dapat disebabkan oleh banyak hal, termasuk penumpukan kotoran pada isolator saluran listrik (menciptakan jalur air-kotor untuk arus dari konduktor ke tiang, dan ke tanah, saat hujan), resapan air ke tanah di dalam konduktor kabel listrik yang terpendam , dan burung mendarat di saluran listrik, menjembatani jalur listrik ke tiang dengan sayap mereka.

Mengingat banyak penyebab kesalahan pentanahan, hal semacam itu cenderung tak bisa diprediksi. Dalam kasus pohon, tak ada yang bisa menjamin kawat mana yang akan menyentuh cabang pohon. Jika sebuah pohon melawan kawat teratas di sirkuit, itu akan membuat kawat bagian atas aman untuk disentuh dan yang bawah akan menjadi berbahaya - hanya kebalikan dari skenario sebelumnya dimana kontak pohon dengan kawat bawah:


Dengan cabang pohon terhubung dengan kawat bagian atas, kawat tersebut menjadi konduktor yang dinetralkan pada sirkuit tersebut, elektrik umum dengan bumi tanah. Oleh karena itu, tidak ada tegangan antara kawat tersebut dengan tanah, tapi tegangan penuh (tinggi) antara kawat bawah dan tanah/ground.


Seperti disebutkan sebelumnya, cabang-cabang pohon hanya satu sumber potensi kesalahan pentanahan dalam sistem kelistrikan.

Dianggap sistem kelistrikan ungrounded dengan tidak ada pohon yang terhubung, tapi kali ini dengan dua orang menyentuh kabel tunggal


Dengan setiap orang berdiri di tanah , terhubung dengan berbagai titik di sirkuit , alur terjadinya sengatan tegangan listrik saat ini melalui satu orang sebelum beban, melalui bumi , dan melalui orang lain yang berdiri setelah beban.

Meskipun setiap orang berpikir mereka aman hanya menyentuh satu titik di sirkuit , tindakan gabungan mereka membuat skenario mematikan . Akibatnya , satu orang bertindak sebagai kesalahan tanah yang membuatnya tidak aman untuk orang lain . Ini adalah persis mengapa sistem tenaga ungrounded berbahaya : tegangan antara setiap titik di sirkuit dan tanah (bumi ) tidak dapat diprediksi , karena kesalahan tanah bisa muncul pada setiap titik di sirkuit setiap saat . Satu-satunya karakter yang dijamin aman dalam skenario ini adalah burung , yang tidak memiliki koneksi ke bumi tanah sama sekali!

Dengan tegas menghubungkan sebuah titik yang ditunjuk dalam rangkaian ke bumi/tanah ( " grounding " sirkuit ) , setidaknya keselamatan dapat diyakinkan pada satu titik tersebut. Ini lebih aman daripada tidak memiliki koneksi pentanahan (grounding) sama sekali.

Sebagai jawaban atas pertanyaan kedua , sepatu bersol karet memang memberikan beberapa isolasi listrik untuk membantu melindungi seseorang dari kejutan arus listrik melalui kaki mereka . Namun , desain sepatu paling umum tidak dimaksudkan untuk menjadi "aman" secara elektrikal, sol mereka yang terlalu tipis , bukan dari substansi yang tepat.

Selain itu, setiap kelembaban , kotoran, atau garam konduktif dari keringat tubuh pada permukaan atau meresap melalui sol sepatu akan ikut mengurangi nilai isolasi sepatu. Ada sepatu khusus dibuat untuk pekerjaan listrik yang berbahaya , serta tikar karet tebal dibuat untuk berdiri saat bekerja pada sirkuit hidup, tetapi potongan-potongan khusus gigi harus dalam kondisi benar-benar bersih , kering agar efektif . Cukuplah untuk mengatakan , alas kaki normal tidak cukup untuk menjamin perlindungan terhadap sengatan listrik dari sistem tenaga listrik .

Penelitian yang dilakukan pada resistensi kontak antara bagian-bagian dari tubuh manusia dan titik kontak (seperti tanah ) menunjukkan beragam gambaran :
  • Kontak tangan atau kaki , terisolasi dengan karet : 20 M typical
  • Kontak kaki melalui kulit sol sepatu ( kering) : 100 k 500 k
  • Kontak kaki melalui kulit sol sepatu ( basah) : 5 k sampai 20 k
Seperti yang Anda lihat, tidak hanya karet bahan isolasi jauh lebih baik daripada kulit, namun keberadaan air dalam suatu zat berpori seperti kulit sangat mengurangi hambatan listrik. Sebagai jawaban atas pertanyaan ketiga, kotoran bukanlah konduktor yang sangat baik (setidaknya tidak ketika kotoran kering!).

Beberapa permukaan tanah merupakan isolator yang lebih baik daripada yang lain. Aspal, misalnya, yang berbahan dasar minyak, memiliki ketahanan yang jauh lebih besar daripada kebanyakan bentuk kotoran atau batu. Beton, di sisi lain, cenderung memiliki ketahanan yang cukup rendah karena kandunga intrinsik air dan elektrolitnya (kimia konduktif).

0 komentar:

Post a Comment

Please leave your constructive comments and use polite manner

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...

Popular Posts

Share

Twitter Delicious Facebook Digg Stumbleupon Favorites More