VIENIDMY Masuk Mulai latihan

Beranda › Materi › Teknisi Listrik Kelas 2 第二種電気工事士 (ujian tertulis)

Teori Distribusi Daya & Desain Pengawatan

Teknisi Listrik Kelas 2 第二種電気工事士 (ujian tertulis) · 第二種電気工事士(学科試験) · Disusun oleh Tokutei Pass berdasarkan materi resmi; tidak disalin kata per kata.

Karakteristik Sistem Distribusi Tegangan Rendah (1 Fasa 2 Kawat, 1 Fasa 3 Kawat, 3 Fasa 3 Kawat)

Sistem distribusi tegangan rendah yang menyalurkan listrik dari transformator tiang ke rumah tinggal atau toko terdiri atas 3 jenis: "1 fasa 2 kawat", "1 fasa 3 kawat", dan "3 fasa 3 kawat". Soal 6 sampai Soal 10 pada Bagian 1 ujian diambil dari bab ini.

"Sistem 1 fasa 2 kawat (100 V)" adalah sistem berskala kecil yang hanya menyuplai 100 V dengan 2 kawat: kawat sisi tidak ditanahkan (hitam) dan kawat sisi ditanahkan (putih). Baik tegangan antarkawat maupun tegangan terhadap tanah bernilai 100 V.

Sistem yang paling luas dipakai pada rumah tinggal saat ini adalah "1 fasa 3 kawat (100 V / 200 V)". Pengawatannya menggunakan total 3 kawat: kawat netral (putih) yang ditarik dari titik tengah transformator dan ditanahkan, serta 2 kawat tegangan di sisi luar (hitam dan merah).

Pada sistem 1 fasa 3 kawat, mengambil jalur antara salah satu kawat luar (hitam atau merah) dan kawat netral tengah (putih) menghasilkan "100 V" untuk lampu dan stopkontak biasa, sedangkan antara kedua kawat luar (hitam dan merah) menghasilkan "200 V" sekaligus untuk AC besar atau kompor IH.

Hal super penting di sini adalah: "Tegangan terhadap tanah pada rangkaian 1 fasa 3 kawat 100/200 V tetaplah 100 V (150 V ke bawah), sekalipun untuk peralatan 200 V". Sebaliknya, "3 fasa 3 kawat 200 V" untuk motor pabrik menanahkan 1 kawat fasa sehingga tegangan terhadap tanahnya 200 V (melebihi 150 V).

Karakteristik Sistem Distribusi Tegangan Rendah (1 Fasa 2 Kawat, 1 Fasa 3 Kawat, 3 Fasa 3 Kawat)

Poin penting


  • Sistem 1 fasa 3 kawat menghasilkan 100 V antara kawat luar (hitam/merah) dan netral tengah (putih), serta 200 V di antara kedua kawat luar.

  • Karena kawat netral tengah pada sistem 1 fasa 3 kawat 100/200 V ditanahkan, beban 200 V sekalipun memiliki tegangan terhadap tanah sebesar "100 V".

  • Sistem 3 fasa 3 kawat 200 V (hubungan delta dengan 1 kawat ditanahkan) memiliki tegangan terhadap tanah sebesar "200 V (melebihi 150 V)".
KosakataArti
sistem 1 fasa 2 kawat dan 1 fasa 3 kawat
sistem 3 fasa 3 kawat
kawat netral (putih) dan kawat tegangan (hitam, merah)
tegangan terhadap tanah

Perhitungan Jatuh Tegangan dan Rugi Daya pada Sistem 1 Fasa 2 Kawat dan 1 Fasa 3 Kawat

Pada Soal 6 dan Soal 7 diujikan perhitungan "jatuh tegangan ΔV (V)" dan "rugi daya saluran Pl (W)" akibat hambatan kecil r (Ω) pada kawat penghantar itu sendiri (diasumsikan faktor daya beban cosφ = 1).

Pada "sistem 1 fasa 2 kawat", arus I (A) yang sama mengalir melalui kawat pergi maupun kawat pulang (total 2 kawat). Jika hambatan 1 kawat adalah r (Ω), jatuh tegangan pulang-pergi 2 kawat adalah "ΔV = 2 × r × I (V)", dan rugi dayanya "Pl = 2 × r × I² (W)".

Pada "sistem 1 fasa 3 kawat", apabila arus beban atas I1 dan arus beban bawah I2 sama besar dalam keadaan "beban seimbang (I1 = I2 = I)", arus yang mengalir pada kawat netral di tengah saling meniadakan sehingga menjadi "0 A".

Jika arus kawat netral 0 A, jatuh tegangan pada kawat netral juga 0 V. Maka jatuh tegangan tiap beban hanya dihitung untuk 1 kawat luar saja yaitu "ΔV = r × I (V)", dan rugi daya seluruh saluran hanya untuk 2 kawat luar atas-bawah yaitu "Pl = 2 × r × I² (W)".

Jika arus atas dan bawah berbeda (tidak seimbang, misalnya I1 > I2), arus selisih "IN = I1 − I2" mengalir balik ke arah sumber melalui kawat netral, dan rugi daya totalnya adalah jumlah rugi ketiga kawat: "Pl = r × I1² + r × IN² + r × I2²".

Poin penting


  • Sistem 1 fasa 2 kawat (2 kawat pulang-pergi): Jatuh tegangan "ΔV = 2rI (V)", dan rugi daya "Pl = 2rI² (W)".

  • Sistem 1 fasa 3 kawat (saat seimbang I1 = I2 = I): Arus netral menjadi 0 A, jatuh tegangan 1 fasa "ΔV = rI", dan rugi daya "Pl = 2rI²".

  • Saat sakelar satu sisi pada sistem 1 fasa 3 kawat dibuka, sisi yang tersisa bekerja sama seperti 1 fasa 2 kawat (2 kawat) sehingga rugi dayanya "2rI²".

  • Contoh: Sistem 1 fasa 2 kawat dengan hambatan tiap kawat r = 0,15Ω dan arus I = 20A → Jatuh tegangan ΔV = 2 × 0,15 × 20 = 6V, rugi daya Pl = 2 × 0,15 × 20 × 20 = 120W

  • Contoh: Sistem 1 fasa 3 kawat (beban seimbang) dengan hambatan tiap kawat r = 0,2Ω dan arus I = 15A → Arus netral 0A, jatuh tegangan 1 fasa ΔV = 0,2 × 15 = 3V, rugi total Pl = 2 × 0,2 × 15 × 15 = 90W
KosakataArti
jatuh tegangan (ΔV)
rugi daya saluran (Pl)
beban seimbang
arus kawat netral

Jatuh Tegangan/Rugi Daya 3 Fasa 3 Kawat dan Putusnya Kawat Netral 1 Fasa 3 Kawat

Pada "sistem 3 fasa 3 kawat", arus saluran I (A) mengalir di ketiga kawat dengan perbedaan fase masing-masing 120 derajat. Oleh karena itu, jatuh tegangan antarkawat bukan dikali 2 melainkan dikali √3: "ΔV = √3 × r × I (V) (dengan √3 = 1,73)".

Sementara itu, rugi daya Pl (W) pada sistem 3 fasa 3 kawat terjadi karena masing-masing dari 3 kawat berhambatan r (Ω) menghasilkan rugi panas "r × I²", sehingga cukup dijumlahkan untuk 3 kawat menjadi "Pl = 3 × r × I² (W)".

Soal lain yang sangat sering keluar di nomor 7 adalah menghitung tegangan abnormal saat "kawat netral di tengah putus" pada rangkaian 1 fasa 3 kawat 100/200 V. Ketika kawat netral putus, hambatan beban atas R1 dan hambatan beban bawah R2 menjadi "terhubung seri langsung pada sumber 200 V di kedua kawat luar".

Akibatnya, tegangan 200 V terbagi sebanding dengan nilai hambatan, sehingga tegangan pada beban atas R1 menjadi "V1 = 200 × R1 ÷ (R1 + R2) (V)". Contohnya jika R1 = 100 Ω dan R2 = 50 Ω, R1 akan terkena tegangan lebih sebesar "200 × 100 ÷ 150 ≈ 133 V" yang membakar peralatan.

Karena putusnya kawat netral menimbulkan tegangan tinggi di atas 100 V pada peralatan 100 V di sisi berhambatan lebih besar (daya lebih kecil), peraturan hukum menetapkan bahwa "sekring atau sakelar kutub tunggal sama sekali dilarang dipasang pada kawat netral" saluran banyak kawat.

Poin penting


  • Jatuh tegangan sistem 3 fasa 3 kawat adalah "ΔV = √3 × r × I (V)", dan rugi daya untuk 3 kawat adalah "Pl = 3 × r × I² (W)".

  • Jika kawat netral 1 fasa 3 kawat putus, beban R1 dan R2 terhubung seri pada 200 V dan terbagi menurut "V1 = 200 × R1 ÷ (R1 + R2)".

  • Untuk mencegah terbakarnya alat akibat tegangan lebih saat netral putus, pemasangan sekring (pemutus arus lebih) pada kawat netral dilarang keras.

  • Contoh: Sistem 3 fasa 3 kawat dengan hambatan tiap kawat r = 0,1Ω dan arus saluran I = 20A → Jatuh tegangan ΔV = 1,73 × 0,1 × 20 = 3,46V, rugi daya Pl = 3 × 0,1 × 20 × 20 = 120W

  • Contoh: Saat kawat netral putus pada sistem 1 fasa 3 kawat (200V) dengan beban atas R1 = 60Ω dan beban bawah R2 = 40Ω → Tegangan pada R1 adalah V1 = 200 × 60 ÷ (60 + 40) = 120V
KosakataArti
jatuh tegangan 3 fasa 3 kawat (√3rI)
putusnya kawat netral
tegangan lebih (overvoltage)
kawat netral saluran banyak kawat

Nilai Standar Kuat Arus Hantar Kawat Berisolasi (Kawat Tunggal dan Kawat Pilin)

Saat arus mengalir pada kawat, kalor Joule menaikkan suhunya. Arus maksimum yang boleh dialirkan tanpa melewati suhu maksimum yang diizinkan agar isolasi tidak rusak (60°C untuk kawat berisolasi vinil IV) disebut "kuat arus hantar / arus yang diizinkan (satuan: A)".

Untuk menjawab Soal 8, Anda wajib menghafal angka "arus hantar dasar" untuk kawat berisolasi vinil 600 V (IV) yang dipasang terbuka. Pertama, hafalkan 4 ukuran "kawat tunggal (1 inti tembaga pejal, dinyatakan dengan diameter mm)".

Arus hantar kawat tunggal (diameter) adalah: "diameter 1,6 mm = 27 A", "diameter 2,0 mm = 35 A", "diameter 2,6 mm = 48 A", dan "diameter 3,2 mm = 62 A". Khususnya ukuran utama instalasi dalam ruang yaitu "1,6 mm = 27 A" dan "2,0 mm = 35 A" muncul hampir di setiap periode ujian.

Berikutnya, arus hantar "kawat pilin / serabut (beberapa kawat tembaga tipis yang dipilin, dinyatakan dengan luas penampang nominal mm²)" adalah: "penampang 2,0 mm² = 27 A", "3,5 mm² = 37 A", "5,5 mm² = 49 A", "8,0 mm² = 61 A", dan "14 mm² = 88 A".

Jebakan terbesar di sini adalah "diameter 2,0 mm (kawat tunggal) sebesar 35 A", sedangkan "luas penampang 2,0 mm² (kawat pilin) adalah 27 A (sama dengan kawat tunggal 1,6 mm)". Pastikan selalu memeriksa apakah satuan di soal adalah "mm (diameter)" atau "mm² (luas penampang)".

Poin penting


  • Arus hantar kawat tunggal (diameter mm): 1,6 mm = 27 A, 2,0 mm = 35 A, 2,6 mm = 48 A, 3,2 mm = 62 A.

  • Arus hantar kawat pilin (luas penampang mm²): 2,0 mm² = 27 A, 3,5 mm² = 37 A, 5,5 mm² = 49 A, 8,0 mm² = 61 A.

  • Tertukarnya "diameter 2,0 mm (35 A)" dengan "luas penampang 2,0 mm² (27 A)" adalah jebakan paling sering dalam ujian.
KosakataArti
kuat arus hantar (arus yang diizinkan)
kawat tunggal / pejal (diameter mm)
kawat pilin (luas penampang nominal mm²)
kawat berisolasi vinil 600 V (IV)

Faktor Reduksi Arus Kawat di Dalam Pipa dan Perhitungan Kuat Arus Hantar

Bila beberapa kawat berisolasi dimasukkan bersama ke dalam pipa pelindung (pipa logam atau pipa resin sintetis), panas akan terperangkap dan sulit dilepaskan. Karena itu, arus hantar dasar pada bagian sebelumnya harus dikalikan dengan "faktor reduksi arus (angka kurang dari 1)".

Faktor reduksi arus sesuai jumlah kawat di dalam satu pipa yang sama (di ujian biasanya jumlah kawat dan faktornya disebutkan di soal) adalah: "3 kawat atau kurang = 0,70", "4 kawat = 0,63", "5–6 kawat = 0,56", dan "7–15 kawat = 0,49".

Rumus arus hantar di dalam pipa adalah: "Arus hantar per kawat = Arus hantar dasar × Faktor reduksi arus". Walaupun faktor reduksinya tertulis di soal, arus hantar dasar (27 A, 35 A, 48 A, 49 A, dll.) tidak pernah dicantumkan sehingga wajib dihafal.

Misalnya, saat "3 kawat tunggal IV 1,6 mm dimasukkan ke dalam pipa (faktor reduksi 0,70)", arus hantarnya adalah "27 A × 0,70 = 18,9 A (19 A menurut pembulatan/pilihan jawaban)". Jika 4 kawat (0,63), nilainya "27 A × 0,63 = 17,01 A (17 A)".

Demikian pula, "3 kawat tunggal 2,0 mm (35 A) dengan faktor 0,70" menghasilkan "35 A × 0,70 = 24,5 A (24 A)", dan "4 kawat pilin 5,5 mm² (49 A) dengan faktor 0,63" menghasilkan "49 A × 0,63 = 30,87 A (30 A)". Mengenal hasil perkalian populer ini membuat pengerjaan soal jauh lebih pasti.

Poin penting


  • Arus hantar di dalam pipa dihitung dengan "Arus hantar dasar × Faktor reduksi arus".

  • Nilai standar faktor reduksi arus: ≤ 3 kawat = 0,70; 4 kawat = 0,63; 5–6 kawat = 0,56 (hafalkan perkalian 7: 70 - 63 - 56).

  • Contoh hitungan tersering: 1,6 mm × 3 kawat = 27 × 0,70 ≈ 19 A / 2,0 mm × 3 kawat = 35 × 0,70 ≈ 24 A / 1,6 mm × 4 kawat = 27 × 0,63 ≈ 17 A.

  • Contoh: Memasukkan 4 kawat diameter 2,0mm (arus dasar 35A, faktor reduksi 0,63) ke dalam pipa → Arus hantar = 35 × 0,63 = 22,05A → 22A (untuk 5–6 kawat dengan faktor 0,56 maka 35 × 0,56 = 19,6A → 19A)
KosakataArti
faktor reduksi arus
di dalam pipa kawat yang sama
pelepasan panas
suhu maksimum yang diizinkan

Ukuran Saluran Induk Dalam Ruang (IW), Arus Pengenal Pemutus (IB) dan Jarak Percabangan

Jalur utama berukuran besar yang menyalurkan listrik dari titik masuk ke papan distribusi atau panel kontrol disebut "saluran induk (kansen)". Pada Soal 9, dari total arus pengenal motor (IM) dan total arus pengenal pemanas/penerangan (IH), dihitung arus hantar saluran induk IW dan arus pengenal pemutus IB.

Pertama adalah nilai minimum arus hantar kawat saluran induk IW. Bila beban motor kecil "IM ≤ IH (atau tanpa motor)", cukup dijumlahkan "IW ≥ IM + IH". Sebaliknya, bila "IM > IH", harus memperhitungkan arus start: jika IM ≤ 50 A maka "IW ≥ 1,25 × IM + IH" (jika IM > 50 A maka "IW ≥ 1,1 × IM + IH").

Kedua adalah nilai maksimum arus pengenal pemutus arus lebih IB pelindung saluran induk. Bila tanpa motor maka "IB ≤ IW"; bila ada motor, agar tidak trip saat start, batas atasnya adalah "nilai yang lebih kecil yang memenuhi kedua syarat sekaligus: IB ≤ 3 × IM + IH dan IB ≤ 2,5 × IW".

Selain itu, saat mencabangkan kawat yang lebih kecil (berarus hantar Iw) dari saluran induk, pada prinsipnya pemutus arus lebih wajib dipasang pada lokasi "3 m atau kurang dari titik percabangan".

Namun sebagai pengecualian, jika arus hantar kawat cabang Iw mencapai "35% ke atas (Iw ≥ 0,35 × IB)" dari arus pengenal pemutus induk IB, jaraknya boleh diperpanjang hingga "8 m atau kurang"; dan jika mencapai "55% ke atas (Iw ≥ 0,55 × IB)", maka "tanpa batas panjang (berapa meter pun boleh tanpa pemutus cabang)".

Poin penting


  • Arus hantar kawat saluran induk IW: Jika IM ≤ IH maka "IW ≥ IM + IH"; jika IM > IH (dan IM ≤ 50 A) maka "IW ≥ 1,25 × IM + IH".

  • Arus pengenal pemutus induk IB (ada motor): Maksimal sebesar nilai yang lebih kecil antara "3 × IM + IH" dan "2,5 × IW".

  • Jarak dari titik cabang saluran induk ke pemutus: Prinsip ≤ 3 m; jika Iw ≥ 0,35 IB maka ≤ 8 m; jika Iw ≥ 0,55 IB maka tanpa batas.

  • Contoh: Saluran induk dengan total arus motor IM = 20A dan pemanas IH = 10A (IM > IH) → Arus hantar minimum IW = 1,25 × 20 + 10 = 35A ke atas; dengan kawat IW = 35A maka batas pemutus IB = 3 × 20 + 10 = 70A (lebih kecil dari 2,5 × 35 = 87,5A)

  • Contoh: Saat arus pengenal pemutus induk IB = 60A → Arus hantar kawat cabang untuk jarak ≤ 8m adalah Iw = 0,35 × 60 = 21A ke atas; untuk jarak tanpa batas adalah Iw = 0,55 × 60 = 33A ke atas
KosakataArti
saluran induk dalam ruang tegangan rendah
pemutus arus lebih (MCB / sekring)
arus start (arus mula jalan)
batas jarak dari titik percabangan (3 m, 8 m)

Desain Sirkit Cabang (Kombinasi Pengenal Pemutus, Ukuran Kawat dan Stopkontak)

Pada Soal 10 selalu diujikan tentang "sirkit cabang" dari pemutus cabang di papan distribusi menuju stopkontak, yaitu memilih "kombinasi yang benar (atau salah) antara arus pengenal pemutus, ukuran kawat, dan arus pengenal stopkontak" sesuai Pasal 149 Interpretasi Standar Teknis Peralatan Listrik.

Aturan utamanya adalah: "Jangan pernah memasang stopkontak dengan arus pengenal lebih besar daripada arus pengenal sirkit cabang; gunakan stopkontak dengan pengenal yang sama atau 1 tingkat lebih kecil" (sirkit cabang 15 A hanya boleh memakai stopkontak 15 A).

① Untuk "sirkit cabang 15 A" dan "sirkit cabang pemutus (MCCB) 20 A": kawat minimal "diameter 1,6 mm", dan stopkontak boleh "15 A (sirkit MCCB 20 A boleh memakai 15 A atau 20 A)". ② Untuk "sirkit cabang 20 A" biasa yang memakai sekring: kawat minimal "diameter 2,0 mm" dan stopkontak "hanya 20 A".

③ Untuk "sirkit cabang 30 A": kawat minimal "diameter 2,6 mm (atau luas penampang 5,5 mm² ke atas)", dan stopkontak "20 A atau 30 A". Pilihan salah yang memasangkan sirkit 30 A dengan kawat 2,0 mm atau stopkontak 15 A sangat sering muncul.

④ "Sirkit cabang 40 A" memakai kawat "8,0 mm² ke atas" dan stopkontak "30 A atau 40 A"; ⑤ "Sirkit cabang 50 A" memakai kawat "14 mm² ke atas" dan stopkontak "40 A atau 50 A". Perlu dicatat bahwa secara hukum tidak ada batas jumlah maksimum stopkontak pada sirkit cabang 15 A atau 20 A.

Desain Sirkit Cabang (Kombinasi Pengenal Pemutus, Ukuran Kawat dan Stopkontak)

Poin penting


  • Sirkit 15 A: kawat ≥ 1,6 mm, hanya stopkontak 15 A / Sirkit MCCB 20 A: kawat ≥ 1,6 mm, boleh stopkontak 15 A atau 20 A.

  • Sirkit cabang 30 A: kawat "diameter ≥ 2,6 mm atau penampang ≥ 5,5 mm²", stopkontak "20 A atau 30 A" (stopkontak 15 A atau kawat 2,0 mm dilarang).

  • Sirkit cabang 40 A: kawat "≥ 8 mm²", stopkontak "30 A atau 40 A" / Sirkit cabang 50 A: kawat "≥ 14 mm²", stopkontak "40 A atau 50 A".
KosakataArti
sirkit cabang (rangkaian cabang)
sirkit cabang pemutus (MCCB) 20 A
arus pengenal stopkontak
Pasal 149 Interpretasi Standar Teknis Peralatan Listrik

Poin yang Sering Keluar di Ujian & Cara Mengingat

Untuk Soal 6 dan 7 tentang jatuh tegangan dan rugi daya, kelompokkan menurut jumlah kawat aktif: "1 fasa 2 kawat = ΔV adalah 2rI, rugi 2rI²"; "1 fasa 3 kawat seimbang = netral 0 A sehingga ΔV hanya 1 kawat rI, rugi 2 kawat luar 2rI²"; "3 fasa 3 kawat = ΔV adalah √3rI, rugi 3 kawat 3rI²".

Untuk Soal 8 tentang arus hantar, hafalkan kawat tunggal "1,6 mm = 27 A, 2,0 mm = 35 A, 2,6 mm = 48 A" lalu kalikan dengan faktor reduksi kelipatan 7: "≤ 3 kawat = 0,70; 4 kawat = 0,63; 5–6 kawat = 0,56". Waspadai perbedaan diameter 2,0 mm (35 A) dan penampang 2,0 mm² (27 A).

Untuk Soal 9 jarak cabang saluran induk: ingat "Prinsip 3 m – 35% boleh 8 m – 55% bebas tanpa batas". Untuk Soal 10 sirkit cabang: jebakan nomor 1 adalah "sirkit 30 A tidak boleh memakai kawat 2,0 mm maupun stopkontak 15 A (wajib kawat ≥ 2,6 mm atau 5,5 mm² dan stopkontak 20 A/30 A)".

Poin penting


  • Jatuh Tegangan & Rugi: 1 fasa 2 kawat (ΔV = 2rI, Pl = 2rI²) / 1 fasa 3 kawat seimbang (ΔV = rI, Pl = 2rI²) / 3 fasa 3 kawat (ΔV = √3rI, Pl = 3rI²).

  • Arus hantar kawat tunggal: 1,6 mm = 27 A, 2,0 mm = 35 A, 2,6 mm = 48 A / Kawat pilin: 2,0 mm² = 27 A, 3,5 mm² = 37 A, 5,5 mm² = 49 A, 8 mm² = 61 A.

  • Faktor reduksi arus dalam pipa: ≤ 3 kawat = 0,70; 4 kawat = 0,63; 5–6 kawat = 0,56 (kalikan dengan arus hantar dasar).

  • Hitungan saluran induk: Jika IM > IH maka "IW ≥ 1,25 IM + IH", pemutus "IB ≤ 3 IM + IH dan ≤ 2,5 IW" / Jarak cabang: 3 m, ≥ 35% jadi 8 m, ≥ 55% bebas.

  • Tabel sirkit cabang: MCCB 20 A boleh kawat 1,6 mm & stopkontak 15 A/20 A / Sirkit 30 A wajib kawat ≥ 2,6 mm (5,5 mm²) & hanya stopkontak 20 A/30 A.
KosakataArti
beban seimbang 1 fasa 3 kawat
arus hantar dasar (27 A, 35 A, 48 A)
faktor reduksi arus (0,70; 0,63; 0,56)
jarak cabang saluran induk (3 m, 8 m, tanpa batas)

Distribusi Daya & Desain Pengawatan

Latihan soal bab ini di aplikasi

Referensi resmi

Zalo