TEKNOLOGI ELEKTRIK

PENGENALAN KEPADA LITAR ELEKTRIK

PENGENALAN KEPADA LITAR ELEKTRIK

OBJEKTIF AM Memahami konsep-konsep asas litar elektrik, arus, voltan, rintangan, kuasa dan tenaga elektrik.

Unit

1

OBJEKTIF KHUSUS Di akhir unit ini anda dapat :  Mentakrifkan kuantiti-kuantiti asas elektrik.  Menentukan jenis-jenis litar elektrik.  Menyatakan hubungan di antara arus, voltan dan rintangan .  Mentakrifkan maksud kuasa elektrik  Menerangkan maksud tenaga elektrik

PENGENALAN KEPADA LITAR ELEKTRIK

INPUT

1.0

PENGENALAN KEPADA ELEKTRIK Elektrik adalah merupakan satu tenaga yang tidak dapat dilihat tetapi boleh dirasai dan digunakan oleh manusia pada hari ini dan akan datang. Tenaga elektrik dapat dihasilkan kesan daripada tindakan:a) Geseran b) Haba c) Aruhan elektromagnet Tindakan daripada tenaga elektrik boleh ditukarkan kepada beberapa punca tenaga yang lain yang boleh digunakan seperti: a) Tenaga cahaya - seperti lampu b) Tenaga haba - seperti seterika c) Tenaga bunyi - seperti radio d) Tenaga gerakan - seperti motor Elektrik terdiri daripada dua (2) jenis iaitu elektrik statik dan elektrik dinamik. a) Elektrik Statik – Keadaan di mana tiada pergerakan elektron dalam arah tertentu. b) Elektrik Dinamik – Keadaan di mana terdapat pergerakan elektron dalam arah tertentu.

1.1

KUANTITI ASAS ELEKTRIK 1.1.1

Daya Gerak Elektrik (d.g.e) Daya atau tekanan elektrik yang menyebabkan cas elektrik mengalir. Contoh sumber yang menghasilkan tenaga elektrik adalah bateri dan janakuasa.

Simbol : E Unit : Volt(V)

1.1.2

Cas Elektrik Terdiri daripada cas positif dan cas negatif. Kuantiti cas ini dinamakan Coulomb.

Simbol : Q Unit : Coulomb(C)

PENGENALAN KEPADA LITAR ELEKTRIK

1.1.3

Arus Pergerakan cas elektrik yang disebabkan oleh pergerakan elektron bebas. Ia mengalir dari terminal positif ke terminal negatif.

Simbol : I Unit : Ampiar (A)

1.1.4 Bezaupaya (voltan) Perbezaan keupayaan di antara dua titik dalam litar elektrik.

Simbol : V Unit : Volt(V) 1.1.5

Rintangan Merupakan penentangan terhadap pengaliran arus.

Simbol : R Unit : Ohm (Ω)

1.1.6

Pengalir Bahan yang membenarkan arus elektrik melaluinya kerana ia mempunyai bilangan elektron bebas yang banyak. Contohnya besi dan kuprum.

1.1.7

Penebat Bahan yang tidak membenarkan arus elektrik mengalir melaluinya. Ia mempunyai banyak elektron valensi tetapi sukar dibebaskan. Contohnya getah, kaca, minyak dan oksigen.

1.1.8

Separa Pengalir (semikonduktor) Bahan yang mempunyai ciri-ciri elektrikal di antara penebat dan pengalir. Ia mempunyai empat(4) elektron valensi dan digunakan untuk membuat komponen elektronik.

Contohnya silikon ,germanium dan karbon.

1.1.9

Kerintangan Merupakan sifat bahan pengalir di mana ianya melawan atau mengurangkan aliran arus elektrik untuk melaluinya, Simbol : ρ (Rho) dan unitnya : Ohm meter ( (Ωm)

PENGENALAN KEPADA LITAR ELEKTRIK

1.2

RINTANGAN Merupakan satu keadaaan yang menghalang pergerakan arus melaluinya. Terdapat empat (4) faktor yang mempengaruhi nilai rintangan iaitu ; 1.2.1

Panjang pengalir,  Nilai rintangan dawai akan bertambah tinggi jika dawai tersebut bertambah panjang. Ia berkadar terus dengan panjang dawai tersebut,

R∝

1.2.2

Luas Permukaan , A Rintangan berkadar songsang dengan luas muka keratan rentas dawai.

1 R∝ A

1.2.3

Kerintangan Kerintangan adalah berkadar langsung dengan nilai rintangan.

R∝ρ 1.2.4

Suhu Pengalir, T Suhu pengalir juga mempengaruhi nilai rintangan. Semakin tinggi suhu pengalir semakin tinggi nilai rintangan.

R∝T Tahukah Anda ?  Setiap bahan yang mempunyai cas elektrik terdiri daripada cas +ve dan cas-ve.  Bahan yang bercas +ve bermaksud ia mempunyai cas +ve yang lebih daripada cas-ve dan sebaliknya.  Bahan yang mempunyai cas +ve dan cas –ve yang sama banyak dikenali sebagai bahan neutral.  Cas yang sama akan menolak tetapi cas yang berlainan akan menarik.

PENGENALAN KEPADA LITAR ELEKTRIK

Faktor –faktor di sebelah boleh digambarkan dalam bentuk persamaan matematik (1.1);

R =

ρ A

(1.1)

di mana, A = Luas permukaan ( m2) ρ = Kerintangan ( Ωm )  = Panjang (m) R = Rintangan ( Ω ) Contoh 1.1 Kirakan rintangan bagi dawai aluminium yang mempunyai panjang 1.5 km. Diberi garis pusat dawai adalah 10 mm dan kerintangannya ialah 0.025 µΩ.m.

Penyelesaian : Diberi, d = 10 x10−3 m ,  = 1.5 x103 m , ρ = 0.025 x10−6 Ωm ρ diketahui, R = , A d 2 10 x10−3 2 di mana A = π ( ) = π ( ) = 78.54 x10− 6 m 2 2 2

(0.025 x10−6 )(1.5 x103 ) ∴R = = 0.477Ω 78.54 x10− 6

PENGENALAN KEPADA LITAR ELEKTRIK

1.3

JENIS-JENIS LITAR ELEKTRIK Litar elektrik merupakan suatu susunan pengalir atau kabel untuk membawa arus dari punca bekalan voltan ke komponen-komponen elektrik (beban). Ianya terbahagi kepada dua iaitu: 1.3.1 Litar Lengkap Ia juga dikenali sebagai litar asas atau litar mudah (Rajah 1.1). Ia merupakan suatu penyambungan tertutup yang membolehkan arus mengalir dengan sempurna iaitu arus mengalir dari bekalan dan balik semula ke bekalan tersebut. Litar-litar tersebut mestilah terdiri daripada voltan bekalan (V), arus elektrik (I) dan rintangan (R).

I V

R

Rajah 1.1 : Litar Mudah/Asas

1.3.2 Litar Tidak Lengkap Litar tidak lengkap ialah litar yang mengalami kekurangan salah satu daripada tiga perkara tersebut iaitu samada voltan bekalan atau rintangan beban. Pengaliran arus tidak akan berlaku dengan sempurna pada litar tidak lengkap. Litar tidak lengkap terbahagi kepada dua ; 1.3.2.1 Litar buka - litar dimana punca beban dalam litar tersebut dibuka. Oleh itu tiada pengaliran arus berlaku. Nilai rintangan dalam litar adalah terlalu tinggi. Rajah 1.2 menunjukkan satu contoh litar buka.

V

beban (R) di tanggalkan Rajah 1.2 : Litar Buka

1.3.2.2

Litar pintas - sambungan pada punca bebannya dipintaskan dengan menggunakan satu pengalir yang tiada nilai rintangan. Ia ditunjukkan seperti Rajah 1.3 Arus yang mengalir adalah terlalu besar. Biasanya jika berlaku litar pintas, fius akan terbakar.

I V

R

Rajah 1.3 : Litar Pintas

pintaskan dengan seutas kabel

PENGENALAN KEPADA LITAR ELEKTRIK

1.4

HUKUM OHM Hukum Ohm menyatakan bahawa arus di dalam litar yang lengkap adalah berkadar terus dengan tekanan atau voltan dan berkadar songsang dengan rintangan bagi litar tersebut.

Jika nilai rintangan pada satu litar dikekalkan dan nilai voltan digandakan, maka nilai arus turut berganda. Hukum ohm boleh ditulis dalam bentuk persamaan matematik (1.2).

V = IR

(1.2)

di mana: I = Arus (A) V = Voltan (V) R = Rintangan ( Ω ) 1.4.1 Rintangan Linear Dan Rintangan Tidak Linear Dari ujikaji yang dijalankan, hubungan di antara arus dan voltan boleh digambarkan dalam bentuk graf seperti Rajah 1.4 di bawah ketika rintangan dan suhu tetap.

V (volt)

R (pemalar)

I (Ampere) Rajah 1.4 : Graf V melawan I pada rintangan tetap

Jika ujikaji menggunakan rintangan tidak tetap (tidak linear), graf yang diperolehi adalah seperti Rajah 1.5.

V

I Rajah 1.5 : Graf V melawan I pada rintangan tidak tetap

PENGENALAN KEPADA LITAR ELEKTRIK

Contoh 1.2 Kirakan nilai arus yang mengalir di dalam litar jika rintangannya ialah 10Ω dan voltan bekalan ialah 15V. Seterusnya, kirakan pula nilai arus jika nilai rintangan di tukarkan kepada 10 kΩ.

Penyelesaian : Diberi , V= 15V i). Untuk R = 10, Daripada Hukum ohm, V= IR

∴I =

V 15 = = 1.5 A R 10

ii). Untuk R = 10k Ω ,

∴I =

V 15 = = 1.5 x10 −3 = 1.5mA 3 R 10 x10

Uji kefahaman anda dengan membuat aktiviti berikut.

Sekiranya masih kabur, sila buat ulang kaji.

PENGENALAN KEPADA LITAR ELEKTRIK

AKTIVITI 1A 1.1 Nyatakan unit dan simbol kuantiti-kuantiti elektrik yang berikut: a) Daya gerak elektrik b) Cas c) Arus d) Voltan e) Kerintangan 1.2 Berikan faktor-faktor yang mempengaruhi rintangan sesuatu beban.

1.3 Takrifkan litar-litar berikut: a) Litar buka b) Litar pintas c) Litar lengkap 1.4 Kirakan bezaupaya bagi litar Rajah A1.1 di bawah.

I= 5 A

R= 10 Ω

V

Rajah A1.1

1.5 Kirakan arus mengalir melalui dawai aluminium yang mempunyai panjang 2 km dan bergaris pusat 20 mm sekiranya voltan 5V dibekalkan. Kerintangan bagi dawai tersebut adalah 0.28 µΩ.m

PENGENALAN KEPADA LITAR ELEKTRIK

MAKLUM BALAS 1A 1.1

a. Daya gerak elektrik (D.g.e) Simbol :E Unit : Volt(V) b. Cas elektrik Simbol :Q Unit : Coulomb(C) c

Arus Unit Simbol

: Ampiar (A) :I

d)

Voltan Simbol Unit

:V : Volt(V)

e) kerintangan Simbol : ρ (rho) Unit : ohm-meter (Ω.m) 1.2 Faktor-faktor yang mempengaruhi rintangan adalah seperti berikut: i) Panjang pengalir ii) Luas muka keratan rentas dawai iii) Kerintangan iv) Suhu pengalir 1.3

a) Litar buka - litar dimana punca beban dalam litar tersebut dibuka. Oleh itu tiada pengaliran arus berlaku. Nilai rintangan dalam litar adalah terlalu tinggi b) Litar pintas - litar dimana sambungan pada punca bebannya dipintaskan dengan menggunakan satu pengalir yang tiada nilai rintangan. Arus yang mengalir adalah terlalu besar. Biasanya jika berlaku litar pintas, fius akan terbakar c) Ia juga dikenali sebagai litar asas atau litar mudah. Ia merupakan suatu penyambungan tertutup yang membolehkan arus mengalir dengan sempurna iaitu arus dapat mengalir dari bekalan dan balik semula ke bekalan tersebut.

PENGENALAN KEPADA LITAR ELEKTRIK

1.4

1.5

V = IR = (5)(10) = 50 A d 2 20 x10−3 2 A = π( ) = π( ) = 3.14 x10− 4 2 2 −6 ρ (0.28 x10 )(2000)

R=

= A 3.14 x10− 4 V 5 ∴I = = = 11.24 A R 0.445

= 0.445Ω

Tahniah sekiranya anda dapat menjawab semuanya dengan betul..

PENGENALAN KEPADA LITAR ELEKTRIK

INPUT

1.5

KUASA ELEKTRIK Kuasa elektrik merupakan kerja yang dapat dilakukan dalam satu unit masa. Persamaan (1.3) menunjukkan perhubungan antara kuasa dengan arus dan voltan. Ia juga boleh dihubungkan dengan rintangan melalui Hukum Ohm seperti persamaan (1.4).

Simbol : Unit :

P Watt (W)

P = IV Daripada Hukum Ohm, V = IR dan I =

P = I 2R

(1.3)

V , R

dan

V2 P= R

(1.4) di mana P = Kuasa (W), I = Arus (A) R = Rintangan (Ω) dan V = Voltan (V)

PENGENALAN KEPADA LITAR ELEKTRIK

1.6

PENGGUNAAN METER WATT Meter watt digunakan untuk menyukat nilai kuasa yang telah digunakan. Terdapat dua gelung di dalamnya iaitu gelung voltan yang disambungkan secara selari dengan litar dan gelung arus yang disambungkan secara sesiri dengan litar. Simbol meter watt ditunjukkan seperti Rajah 1.6 manakala cara sambungan pula ditunjukkan seperti Rajah 1.7.

W

Rajah 1.6 : Simbol Meter Watt

Gelung arus Gelung voltan Beban (R) VS Rajah 1.7 Sambungan Bagi Meter Watt

Tahukah Anda ?

Kuasa elektrik boleh ditukarkan kepada kuasa kuda (horse power).

1 kuasa kuda = 746 watt

PENGENALAN KEPADA LITAR ELEKTRIK

1.7

TENAGA ELEKTRIK Tenaga elektrik adalah hasil darab kuasa, daya dan masa. Persamaan (1.5) menunjukkan perhubungan antara tenaga elektrik dengan kuantiti-kuantiti elektrik yang lain.

Simbol : T atau E Unit : Kilowatt jam (kWj) atau Joule

T = Pt T = VIt (1.5)

T = I 2 Rt V2 t T = R

di mana,

T- tenaga elektrik (kWj) P- kuasa (W) t - masa (s) V- voltan (V) I- arus (A) R- rintangan ( Ω )

1.7.1 Penggunaan Meter Kilowatt-Jam Meter kilowatt-jam digunakan untuk mengukur jumlah tenaga yang digunakan oleh pengguna. Simbol meter ini ditunjukkan oleh Rajah 1.8.

kWj Rajah 1.8 : Simbol Meter Kilowatt Jam.

Kenapa naik lagi bil letrik kita ni?

Meter rosak kot.

PENGENALAN KEPADA LITAR ELEKTRIK

1.7.2

Hubungan Antara Tenaga Elektrik Dengan Tenaga Haba Apabila berlaku pengaliran arus, elektron di dalam pengalir akan berlanggar antara satu sama lain dan ini akan menghasilkan haba dan seterusnya menyebabkan kabel yang di gunakan menjadi panas.

1.7.3

Unit Elektrik Untuk Kerja, Kuasa Dan Tenaga.

Unit bagi kerja yang dilakukan dan tenaga yang digunakan ialah Joule. Ini bersamaan dengan tenaga yang dikeluarkan untuk menggerakkan 1 Coulomb cas melalui rintangan 1 ohm. Jumlah tenaga yang digunakan untuk mengalirkan 1 A arus untuk 1 saat melalui rintangan 1 ohm dikira sebagai 1 Joule. Ianya juga boleh dinyatakan sebagai 1 watt saat, iaitu 1 watt kuasa digunakan untuk 1 saat. Dalam bentuk matematik ia boleh ditunjukkan seperti persamaan (1.6).

1 Joule = 1 Watt saat kerja (J) = kuasa (W) x masa (s)

(1.6)

Kerja adalah tenaga yang diserap dengan membekalkan beban sebanyak 1 Kw untuk jangka masa 1 jam. Watt ialah kuasa yang digunakan bila terdapat arus sebanyak 1 A yang mengalir di antara dua titik yang mempunyai keupayaan 1 volt.

Contoh 1.3 Sebuah pembakar roti yang mengambil arus 5A dari bekalan 240 V selama 15 minit. Kirakan , i. Kuasa yang digunakan. ii. Tenaga yang diserap dalam kJ Penyelesaian; Diberi:

I=5A,

V = 240V dan t = 15 x 60 = 900s

i. P = IV = (5)(240) = 1200W . ii. T = Pt = (1200)(900) = 1080000 W = 1080kWj = 1080 kJ

Berapalah agaknya tenaga yang digunakan untuk sampai ke tempat kerja ni?

PENGENALAN KEPADA LITAR ELEKTRIK

AKTIVITI 1B 1.6 Takrifkan berikut: i. Kuasa ii. Tenaga iii. Kerja 1.7 Kirakan kuasa elektrik bagi litar Rajah A1.2.

I= 5 A

R= 10 Ω

V

Rajah A1.2

1.8 Kirakan tenaga elektrik yang digunakan bagi soalan 1.7 di atas sekiranya litar tersebut dibuka (ON) selama 2 jam.

1.9 Sebuah periuk elektrik mempunyai kadaran 3.45 kW, 230 V. Kirakan: i. Arus kadaran ii. Rintangan alat pemanas iii. Tenaga yang digunakan sekiranya ia mangambil masa setengah jam untuk memasak nasi.

PENGENALAN KEPADA LITAR ELEKTRIK

MAKLUM BALAS 1B 1.6

i. Kuasa merupakan kerja yang dapat dilakukan dalam satu unit masa. ii. Tenaga elektrik adalah hasil darab kuasa, daya dan masa iii.. Kerja adalah tenaga yang diserap dengan membekalkan beban sebanyak 1 kW untuk jangka masa 1 jam

1.7

P = I2 R = 52 (10)= 250 watt

1.8

T=P t = 250 (2) = 500 watt jam

1.9

i.

I=

P 3450 = = 15 A 230 V

V 2 2302 = = 15.33Ω ii. R = P 3450 iii.

T = Pt = 3450(0.5 j ) = 1.725kWj Tahniah sekiranya anda dapat menjawab semuanya dengan betul.. Jika gagal sila buat ulang kaji atau rujuk pensyarah anda.

PENGENALAN KEPADA LITAR ELEKTRIK

Penilaian Kendiri 1. Takrifkan yang berikut: i. Daya gerak elektrik ii. Tenaga elektrik iii. Litar lengkap I= 5 A

2.

V =10V

R

Rajah 1

Diberi seperti Rajah 1, kirakan ; i. Nilai rintangan R ii. Kuasa yang di serap oleh perintang R iii. Tenaga yang digunakan dalam unit Joule dalam masa 30 minit .

3.

Lukiskan yang berikut: i.

Rajah litar buka

ii.

Rajah litar pintas

iii.

Graf voltan melawan arus pada rintangan tetap

4.

Lukiskan litar cara sambungan bagi meter watt

5.

Takrifkan hukum ohm

6.

Kirakan kerintangan bagi dawai aluminium yang mempunyai panjang 3 km. Diberi garis pusat dawai ialah 20 mm dan nilai rintangannya ialah 1 ohm.

PENGENALAN KEPADA LITAR ELEKTRIK

MAKLUM BALAS KENDIRI 1 i. Daya gerak elektrik - daya atau tekanan elektrik yang menyebabkan cas elektrik mengalir. Contoh sumber yang menghasilkan tenaga elektrik adalah bateri dan janakuasa. ii. Tenaga elektrik adalah hasil darab kuasa, daya dan masa iii. L itar lengkap - Ia juga dikenali sebagai litar asas atau litar mudah. Ia merupakan suatu penyambungan tertutup yang membolehkan arus mengalir dengan sempurna iaitu arus dapat mengalir dari bekalan dan balik semula ke bekalan tersebut 2

V 10 = = 2Ω I 2 2 2 ii. P = I R = 5 (2) = 50W i. R =

iii.

3.

T = Pt = (50)(30)(60) = 90kJ i).

V

beban (R) di tanggalkan Litar buka

ii)

I V

R

Litar pintas

pintaskan dengan seutas kabel

PENGENALAN KEPADA LITAR ELEKTRIK

iii). Dari ujikaji yang dijalankan, , hubungan di antara arus dan voltan boleh digambarkan dalam bentuk graf seperti Rajah A3 di bawah ketika rintangan dan suhu tetap.

V (volt)

R (pemalar)

I (Ampere) Graf V melawan I pada rintangan tetap 4.

Rajah A4 menunjukkan litar sambungan meter watt, Gelung arus Gelung voltan Beban (R) VS Sambungan bagi meter watt

5.

6.

Hukum ohm menyatakan bahawa arus di dalam litar yang lengkap adalah berkadar terus dengan tekanan atau voltan dan berkadar songsang dengan rintangan bagi litar tersebut. d 2 20 x10−3 A = π( ) = π( ) = 3.14 x10− 4 2 2

AR (1)(3.14 x10−4 ) = = 1.047 x10− 7 Ωm ρ=  3000

Yahoo!!

ANALISIS LITAR ELEKTRIK

ANALISIS LITAR ELEKTRIK

Unit

2

OBJEKTIF AM Memahami konsep-konsep asas Litar Sesiri , Litar Selari, Litar Gabungan dan Hukum Kirchoff.

OBJEKTIF KHUSUS

Di akhir unit ini anda dapat :  Menerangkan rumus dalam litar siri.  Menerangkan rumus dalam litar selari.  Memahami hukum pembahagian voltan .  Menerangkan hukum pembahagian arus.  Menjelaskan penggunaan Hukum Kirchoff .  Menyelesaikan masalah yang melibatkan Hukum Kirchoff.

ANALISIS LITAR ELEKTRIK

INPUT

2.0

LITAR SESIRI Ia dinamakan litar siri kerana cara sambungan perintang di dalam litar tersebut.

Sambungan sesiri adalah sambungan terhadap perintang yang disambungkan sederet dari hujung ke hujung seperti yang di tunjukkan dalam Rajah 2.1.

Ij

R1

R2

+ V1 -

+ V2 -

R3 + V3 + Vn -

Vj

Rn

Rajah 2.1 Sambungan Litar Sesiri

Kita boleh menerbitkan beberapa formula- formula matematik daripada Rajah 2.1 yang melibatkan rintangan jumlah, arus litar dan voltan jumlah.

2.0.1 Rintangan Jumlah, R j Jumlah rintangan adalah hasil tambah semua rintangan yang ada di dalam litar seperti persamaan (2.1).

RJ = R1 + R2 + R3 + ..... + Rn

(2.1)

2.0.2 Arus Jumlah, I j Arus yang melalui setiap perintang adalah sama dengan arus jumlah atau arus litar dan ditunjukkan dalam persamaan (2.2).

I j = I1 = I 2 = I 2 = ...... = I n

(2.2)

ANALISIS LITAR ELEKTRIK

2.0.3

Voltan Jumlah, V j Voltan jumlah adalah hasil tambah semua kejatuhan voltan (voltan susut) pada setiap rintangan seperti persamaan (2.3) di bawah.

V j = V1 + V2 + V3 + ...... + Vn

3)

(2.

Manakala, kejatuhan voltan pada setiap rintangan dikira menggunakan Hukum Ohm seperti yang telah dibincangkan di dalam Unit 1 sebelum ini. Persamaan (2.4) di bawah menunjukkan kaedah untuk mengira kejatuhan voltan pada setiap rintangan.

V1 = I j R1 V2 = I j R2 V3 = I j R3

(2.4)

Vn = I j Rn 2.0.4

Hukum Pembahagi Voltan Kita juga boleh menggunakan Hukum Pembahagi Voltan bagi menentukan nilai voltan yang melintangi setiap rintangan di dalam litar sesiri seperti yang ditunjukkan oleh persamaan (2.5) dan (2.6). i). Bagi litar yang mempunyai 3 perintang :

R1 )V j R1 + R2 + R3 R2 V2 = ( )V j R1 + R2 + R3 R3 V3 = ( )V j R1 + R2 + R3 V1 = (

(2.5)

ii). Bagi litar yang mempunyai 2 perintang :

R1 )V j R1 + R2 R2 V2 = ( )V j R1 + R2 V1 = (

(2.6)

ANALISIS LITAR ELEKTRIK

Contoh 2 .1 : Berdasarkan gambar rajah Rajah C2.1 di sebelah tentukan ;

R1 = 15Ω

i). Rintangan jumlah, Rj ii). Arus litar, Ij

V = 120 V

R2 =10Ω

iii). Voltan susut bagi setiap perintang.

Penyelesaian : i).

Rintangan jumlah, Rj Rj = R1 + R2 = (15 + 10) = 25 Ω

ii).

Arus litar, Ij V 120 Ij = = = 4.8 A Rj 25

iii). Voltan susut bagi setiap perintang VR1 = IjR1 = (4.8)(15) = 72 V VR2 = IjR2 = (4.8)(10) = 48 V ,

Rajah C2.1

ANALISIS LITAR ELEKTRIK

2.1

LITAR SELARI Sambungan selari adalah sambungan terhadap perintang yang disambung bertentangan di antara satu sama lain seperti Rajah 2.2 di bawah.

Ij Vj

I1 R1

+ -

I2 V1

R2

+ V2 -

I3 R3

+ V3 -

Rajah 2.2 : Litar Selari

Formula- formula matematik yang boleh diterbitkan daripada litar di atas adalah seperti persamaan –persamaan di bawah ; 2.1.1

Voltan Jumlah, Vj

Voltan yang melintangi setiap cabang adalah sama dengan voltan bekalan yang diberikan seperti persamaan (2.7);

V j = V1 = V2 = V2 = ...... = Vn 2.1.2

(2.7)

Arus Jumlah, Ij

Jumlah arus setiap cabang adalah sama dengan arus bekalan litar seperti persamaan (2.8);

I J = I1 + I 2 + I 3 + ..... + I n 2.1.3

(2.8)

Rintangan jumlah, Rj Rintangan jumlah di dalam litar selari boleh dikira dengan menggunakan kaedah berikut seperti persamaan (2.9); a)

Bagi litar yang mempunyai 3 perintang

1 1 1 1 = + + R j R1 R 2 R3

Rj =

atau

R1 R2 R3 R1 R2 + R2 R3 + R1 R3

(2.9)

ANALISIS LITAR ELEKTRIK

2.1.4

Hukum Pembahagi Arus Kita juga boleh menggunakan Hukum Pembahagi Arus bagi menentukan nilai arus bagi setiap cabang seperti persamaan (2.10). i). Bagi litar yang mempunyai 2 perintang seperti Rajah 2.3.

Ij Vj

I1 R1

+ -

I2 V1

R2

+ V2 -

Rajah 2.3

I1 = (

R2 )I j R1 + R2

dan I2 = (

R1 )I j R1 + R2

(2.10)

ANALISIS LITAR ELEKTRIK

Contoh 2.2: Ij

I1

I2 R1 = 2Ω

V = 240V

Rajah C2.2

Berdasarkan gambar rajah litar C2.2 di atas kirakan; i). Jumlah rintangan, Rj ii). Jumlah arus, Ij iii). Arus I1 dan I2 Penyelesaian : i). Jumlah rintangan, Rj Rj =

R1 R2 R1 + R2

=

(2)(4) 2+4

ii). Jumlah arus, Ij

Ij =

V Rj

=

240 1.333

= 180 A

iii). Arus I1 dan I2 ,

I1 =

I2 =

V 240 = = 120 A R1 2

V 240 = = 60 A R2 4

= 1.333 Ω

R2 = 4Ω

ANALISIS LITAR ELEKTRIK

2.2

LITAR GABUNGAN Kebanyakan litar elektrik yang dibina terdiri daripada litar gabungan siri selari.

Kedua-dua formula bagi litar sesiri dan selari akan digunakan untuk tujuan pengiraan bagi menentukan nilai arus, voltan dan rintangan jumlah litar. Rajah 2.4 di bawah menunjukkan contoh sambungan litar gabungan.

R1

R2

I2

R3

I3 I

V

Rajah 2.4 : Litar Gabungan

Contoh 2.3 : Berdasarkan Rajah 3 di atas, jika R1 = 10Ω, R2 = 20Ω , R3 = 15Ω dan bekalan kuasa yang dibekalkan ialah V = 120 V. Kirakan, a). Rintangan Jumlah, Rj b). Arus jumlah, I c). Arus I2 dan I3 Penyelesaian : a). Rintangan jumlah, Rj

R23 =

(20)(15) R2 R3 = 8.57Ω = R2 + R3 20 + 15

Rj = R23 + R1 = 8.57 + 10 = 18.57Ω b). Arus Jumlah , I I=

V 120 = = 6.46 A Rj 18.57

c). Arus , I2 = ( ∴

15 R3 )I = ( )6.46 = 2.79 A R2 + R3 20 + 15

I3 = I – I2 = (6.46 – 2.79) = 3.67 A

ANALISIS LITAR ELEKTRIK

2.3

HUKUM KIRCHOFF Untuk menyelesaikan masalah litar elektrik yang lebih rumit. Contohnya, bagi litar yang mempunyai bekalan kuasa lebih dari satu. Terdiri daripada dua (2) hukum, iaitu; a) b)

Hukum Kirchoff Arus Hukum Kirchoff Voltan

2.3.1

Hukum Kirchoff Arus

Hukum Kirchoff Arus juga dikenali sebagai Hukum Kirchoff Pertama. Ia menyatakan bahawa jumlah arus yang menuju pada satu titik adalah sama dengan jumlah arus yang meninggalkan titik tersebut, atau pada sebarang titik persimpangan di dalam litar, jumlah algebra arus yang memasuki titik tersebut adalah sama dengan jumlah arus yang keluar.

Ia boleh dihubungkan dalam persamaan matematik seperti persamaan (2.11) ,

I1 = I 2 + I 3 i1

(2.11)

i2 i3 Rajah 2.5

2.3.2

Hukum Kirchoff Voltan

Ia juga dikenali sebagai Hukum Kirchoff Kedua. Hukum Kirchoff Voltan menyatakann bahawa di dalam satu litar tertutup, hasil tambah nilai kenaikan voltan dan kejatuhan voltan adalah sifar atau dalam sebarang litar elektrik yang lengkap, jumlah algebra bagi kenaikan voltan mestilah sama dengan jumlah kejatuhan voltan.

Secara matematik ia boleh diungkapakan dalam bentuk persamaan (2.12),

V j = V1 + V2 + V3

(2.12)

+ V1 Vj + V3 Rajah 2.6

-

+ V2 -

ANALISIS LITAR ELEKTRIK

Contoh 2.4:

A R1 = 1Ω

R2 = 6Ω

5V

10V

R3 = 2Ω

Rajah C2.4 Kirakan nilai arus yang mengalir pada setiap cabang menggunakan Hukum Kirchoff bagi Rajah C2.4 di atas..

Penyelesaian : Hukum Kirchoff Arus : 1. Dapatkan persamaan yang menghubungkan semua arus dalam litar pada titik (nod) A I2 = - (I3 + I1 ) ……………………(1) Hukum Kirchoff Voltan : 1. Binakan gegelung anggapan pada setiap gelung , I1

A I3

R1 = 1Ω 5V

I

I2 R2 = 6Ω

II

10V

R3 = 2Ω

2. Dapatkan satu persamaan daripada setiap gelung .

Gelung I :

− 5 + (1) I1 − 6( I 3 ) + 10 = 0 I1 − 6 I 3 = −5

(2)

Gelung II :

− 10 + (6) I 3 − 2( I 2 ) = 0

(3)

ANALISIS LITAR ELEKTRIK

masukkan (1) ke dalam (3) :

− 10 + 6( I 3 ) − 2(− I 3 − I 1 ) = 0

(4)

2 I 1 + 8I 3 = 10

3. Selesaikan dengan menggunakan Petua Cramer bagi persamaan (2) dan (4). i) Bentukkan persamaan matriks bagi persamaan (2) dan (4) 1 2 

− 6   I 1   − 5 = 8   I 3   10 

1 − 6  ii) Dapatkan nilai penentu, katakan D =   2 8  1 −6 ∴D = = (1)(8) − (−6)(2) = 20 2 8 iii). Dapatkan nilai penentu bagi setiap arus, I1 =

−5

−6

10

8

∴ I1 = I3 =

I1 D

1 −5 2 10

∴ I3 =

I3 D

=

=

= (−5)(8) − (−6)(10) = 20

20 = 1A 20

= 20 + 10 = 30 30 = 1.5 A 20

daripada persamaan (1); I 2 = −( I 3 + I1 ) = −(1.5 + 1) = −3.5 A Nilai negative (-ve) pada arus I 2 menunjukkan arah arus yang sebenarnya ialah menuju ke perintang R2 .

ANALISIS LITAR ELEKTRIK

Para pelajar boleh menggunakan kaedah lain untuk menyelesaikan persamaan (2) dan (4) di dalam contoh di atas, tetapi kaedah petua cramer adalah lebih sesuai digunakan jika ia melibatkan banyak persamaan. Kaedah menggunakan petua Cramer ; a). Tuliskan persamaan dalam bentuk am ;

ax + by = c dx + ey = f

b) Tuliskan persamaan tersebut dalam bentuk matriks;

 a b  a b  x   c  d e   y  =  f  ⇒ katakan, D = d e        

c) Dapatkan nilai penentu bagi ,

D =

a b = (ae − bd ) d e

d) Dapatkan penentu bagi,

x =

c f

b = ce − bf e

e) Dapatkan penentu bagi,

y =

a d

⇒x=

x D

c y = af − cd ⇒ y = f D

ANALISIS LITAR ELEKTRIK

AKTIVITI 2A 2.1.

I = 1.5A

R1 = 8 Ω

R2 = 6 Ω R3 = 4 Ω

Vj

Rajah A2.1 Berdasarkan gambar rajah litarA2.1 di atas, kirakan ; i.

Rintangan jumlah. ii. Nilai Vj iii. Kejatuhan voltan pada rintangan R3 , menggunakan Hukum Pembahagi voltan.

2.2

Tiga (3) buah perintang yang disambung secara selari masing-masing bernilai R1 = 6Ω , R2 = 5Ω dan R3 = 20Ω dan dibekalkan dengan sumber bekalan 100V. Kirakan i. ii. iii. iv.

2.3

Jumlah rintangan Jumlah arus Voltan melintangi setiap perintang Arus melalui setiap perintang

Berikan takrifan bagi Hukum Kirchoff Pertama dan Hukum Kirchoff Kedua.

ANALISIS LITAR ELEKTRIK

MAKLUM BALAS 2A 2.1

i). Rintangan jumlah, Rj = R1 + R2 +R3 = 8 + 6 + 4 = 18 Ω ii). Nilai , Vj = IRj = (1.5) (18) = 27 V iii). Kejatuhan voltan pada R3, VR3 = (

2.2

4 R3 ) 27 = 6 V )V j = ( 18 Rj

i) Rintangan jumlah, R j 1 1 1 1 1 1 1 = + + = + + = 0.417 R j R1 R2 R3 6 5 20 Rj =

1 = 2.4Ω 0.417

ii). Jumlah arus, I j Ij =

V 100 = = 41.7 A R j 2.4

iii). Voltan melintangi setiap perintang V1 = V2 = V3 = V = 100V (kerana litar selari) iv). Arus setisp perintang I1 =

2.3

V 100 = = 16.7 A , 6 R1

I2 =

V 100 V 100 = = 20 A dan I 3 = = = 5A 5 R2 R3 20

Hukum Kirchoff Pertama menyatakan bahawa jumlah arus yang menuju pada satu titik adalah sama dengan jumlah arus yang meninggalkan titik tersebut, atau pada sebarang titik persimpangan di dalam litar, jumlah algebra arus yang memasuki titik tersebut adalah sama dengan jumlah arus yang keluar.

Hukum Kirchoff Kedua pula menyatakann bahawa di dalam satu litar tertutup, hasil tambah nilai kenaikan voltan dan kejatuhan voltan adalah sifar atau dalam sebarang litar elektrik yang lengkap, jumlah algebra bagi kenaikan voltan mestilah sama dengan jumlah kejatuhan voltan.

ANALISIS LITAR ELEKTRIK

Penilaian Kendiri 1.

Berpandukan gambar rajah litar K2.1 di bawah, dapatkan ; i).

Rintangan jumlah. ii).

Voltan pada R2 . ii).

Arus pada R2 .dan R3 . iii).

Kuasa yang dilesapkan pada rintangan R1 dan kuasa keseluruhan litar.

R3 = 8Ω Vs = 240V

R1 = 2Ω

R2 = 4Ω

Rajah K2.1 2.

Berdasarkan Rajah K2.2 di bawah, voltan yang melintangi R1 = 72 V. Tentukan nilainilai berikut : i).

Arus yang melalui setiap perintang R1, R2, R3 dan R4 ii).

Voltan yang merintangi setiap perintang R2, , R3 dan R4 iii).

Voltan punca, Vs R1 = 8Ω

Ij

VS

R2 = 6Ω

R3 = 3Ω

R4 = 4Ω Rajah K2.2

ANALISIS LITAR ELEKTRIK

3.

Berpandukan Rajah K2.3, kirakan nilai arus pada setiap cabang dan kejatuhan voltan pada setiap perintang dengan menggunakan Hukum Kirchoff.

12V

R1 = 1Ω

R2 = 4Ω

R3 = 5Ω

4V

6V

Rajah K2.3

ANALISIS LITAR ELEKTRIK

MAKLUM BALAS KENDIRI 1.

i).

Rintangan jumlah, Rj

R 2 R3 (4)(8) = = 2.667 Ω R + R3 (4 + 8)

R23 = ∴

ii).

R1R23 (2)(2.667) = = 1.143 Ω R1 + R23 4.667

Rj =

Voltan pada R2 , V2 = Vs = 240V (kerana litar selari)

iii).

iv).

Arus pada R2 .dan R3,

VS 240 ) = 60 A )=( R2 4

I2 =

(

I3 =

(

VS 240 )=( ) = 30 A R3 8

Kuasa yang dilesapkan pada rintangan R1 dan kuasa keseluruhan litar.

(V ) 2 (240) 2 P1 = S = = 28.8kW R1 2 Pj =

(VS ) 2 ( 240) 2 = 50.4kW R j 1.143

ANALISIS LITAR ELEKTRIK

2)

i). Arus setiap perintang, Ij = IR1 (kerana sesiri) di mana,

I R1 =

V1 72 = 8 = 9A R1

IR4 = IR1 = 9 A (kerana sesiri) IR2 =

(

R3 3 ) I j = ( )9 R2 + R3 9

=3A

∴ IR3 = (Ij – IR2) = (9 – 3) = 6 A

ii). Voltan setiap perintang, VR2 = VR3 = I2 R2 = (3)(6) = 18 V (selari) VR4 = IR4 R4 = (9)(4) = 36 V iii). Voltan jumlah, Vs Vs = VR1 + VR2 + VR4 = 72 + 18 + 36 = 126 V 3.

I1

A I2

12V

I

I3 R2 = 4Ω

4V

II

R1 = 1Ω

Pada nod A :

I1 = I 2 + I 3

(1)

Gelung I :

− 12 + 4 I 2 + 4 + (1) I 1 = 0

(2)

Gelung II : − 4 − 3I 2 + 5 I 3 + 6 = 0 − 3I 2 + 5 I 3 = −2

R3 = 5Ω

(3)

6V

ANALISIS LITAR ELEKTRIK

Masukkan (1) ke dalam (2)

4I 2 + (I 3 + I 2 ) = 8

(4)

5I 2 + I 3 = 8

selesaikan persamaan (3) dan (4) menggunakan petua Cramer atau kaedah lain yang sesuai; − 3  5 

5  I 2   − 2 − 3 5 =  ⇒ katakan , D =       1  I 3   8   5 1

∴ nilai penentu bagi, D =

I2 =

−2 5 = (−2)(1) − (5)(8) = −42 8 1

∴ I2 =

I3 = I3 =

−3 5 = (−3)(1) − (5)(5) = −28 5 1

I2 D

=

− 42 = 1.5 A − 28

−3 −2 = (−3)(8) − (−2)(5) = −14 5 8 I3 D

=

− 14 = 0.5 A − 28

dari persamaan (1) : I1 = I 2 + I 3 = 1.5 + 0.5 = 2 A Kejatuhan voltan pada setiap perintang ;

VR1 = I1R1 = (2)(1) = 2V VR 2 = I 2 R2 = (1.5)(4) = 6V VR 3 = I 3 R3 = (0.5)(5) = 2.5V

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

Unit

3

OBJEKTIF AM Memahami konsep-konsep asas penjanaan, penghantaran dan pengagihan

OBJEKTIF KHUSUS Di akhir unit ini anda dapat :  Mentakrifkan sistem penjanaan, sistem penghantaran dan sistem pengagihan  Menjelaskan unit kawalan pengguna sistem satu fasa dan tiga fasa  Menyatakan secara ringkas fungsi setiap komponen dalam unit kawalan pengguna  Menerangkan maksud litar kecil akhir ( kuasa dan lampu)

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

INPUT

3.0

PENGENALAN KEPADA SISTEM BEKALAN DAN PEMASANGAN Merupakan proses bagi memenuhi keperluan pengguna secara berperingkat-peringkat dan ia mengandungi tiga(3) peringkat utama iaitu; a) Sistem Penjanaan b) Sistem Penghantaran c) Sistem Pengagihan

3.1

SISTEM PENJANAAN Suatu pengeluaran tenaga elektrik dengan kadar yang banyak dan diperolehi daripada stesen janakuasa elektrik hasil daripada pergerakan oleh air, gas, stim dan sebagainya.

Rajah 3.1, adalah contoh proses-proses pertukaran tenaga sesebuah stesen janakuasaelektrik ;

Tenaga Air Tenaga Stim Tenaga Gas

Tenaga Mekanikal

yang berlaku di dalam

Tenaga Elektrik

Rajah 3.1 : Gambar Rajah Blok Proses Penghasilan Dge.

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

3.1.1

Teori Asas Penghasilan Tenaga Elektrik Di dalam penjana (janaelektrik) terdapat pengalir dan kutub magnet seperti Rajah 3.2 di bawah. Apabila pengalir (abcd) berpusing maka pemotongan uratdaya magnet (flux magnet) akan berlaku. Hasil pemotongan uratdaya tersebut oleh pengalir, maka terhasillah daya gerak elektrik (dge).

Kutub

a

U b

a

c

180o

arah pusingan

90o

b

360o 270o

d

S

c

Kutub

Rajah 3.2 : Graf Penghasilan Dge.

3.1.2

Jenis-jenis Stesen Janakuasa Elektrik a) b) c) d) e) f)

Stesen Janakuasa Elektrik Hidro Stesen Janakuasa Elektrik Stim Stesen Janakuasa Elektrik Gas Stesen Janakuasa Elektrik Disel Stesen Janakuasa Elektrik Nuklear Stesen Janakuasa Elektrik Solar

Di Malaysia tenaga elektrik dijanakan oleh ; a) Stesen Janakuasa Elektrik Hidro (*14.5%) b) Stesen Janakuasa Elektrik Stim (*24%) c) Stesen Janakuasa Elektrik Gas (*14.2%) d) Stesen Janakuasa Elektrik Disel (*0.1%) e) Lain-lain (*47.2%)

* sumber TNB tahun 2002.

d

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

3.1.3

Faktor-faktor pemilihan pembinaan sebuah stesen janakuasa ; a). b). c). d). e). f). g).

Kurang penjagaan Ringkas Keluaran tenaga maksimum Murah Saiz kecil Tiada pencemaran Voltan tinggi

Biasanya (Rajah 3.3) , loji stesen kuasa mengandungi ;

Relau

Dandang Stim

Pembantu

Kelengkapan

Suis Gear

Turbin

Transformer

Rajah 3.3 : Carta Alir Proses Di Dalam Loji Janakuasa

Tahukah anda? TNB adalah badan yang bertangungjawab menguruskan bekalan tenaga elektrik di negara kita.

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

3.1.4 STESEN JANAKUASA HIDRO

Janaelektrik Pintu empangan

Kawasan air

Aci Saluran masuk

Empangan keluar

Injap pintu air

Kipas turbin

Saluran

Rajah 3.4 : Gambar Rajah Stesen Janakuasa Hidro Prinsip kendalian : a) Air ditakung pada suatu paras yang tinggi dan luas supaya dapat menghasilkan suatu tenaga yang kuat bagi menggerakkan kipas turbin. b) Air disalurkan menerusi saluran masuk ke turbin dengan suatu tekanan yang kuat dan deras. Injap air berfungsi untuk mengawal kelajuan air. c) Tekanan air yang kuat deras ini akan menggerakkan kipas turbin. d) Apabila kipas turbin berputar maka pengalir rotor dalam penjana akan bergerak dan urat daya akan dipotong, seterusnya daya gerak elektrik (dge) akan terhasil. e) Air yang keluar dari turbin akan disalurkan ke sungai

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

3.1.5

STESEN JANAKUASA STIM

Stim tekanan tinggi

Lawas

Kipas turbin

Aci

Bahan api

Air penyejuk

Pam

Kondenser Air Rajah 3.5 : Gambar Rajah Stesen Janakuasa Stim

Prinsip kendalian : a) b) c) d)

e)

Bahan api seperti arang batu dibakar supaya dapat memanaskan air yang telah disalurkan ke dandang.

Hasil daripada pemanasan air, ia akan mengeluarkan stim yang bertekanan tinggi.

Stim tersebut disalurkan ke turbin dan seterusnya memutarkan kipas turbin.

Pemotongan uratdaya akan berlaku dan menghasilkan dge. Tekanan stim yang keluar daripada turbin akan menjadi rendah dan disalurkan ke kondenser supaya ditukar kepada air. Air tersebut disalurkan ke kawasan takungan air dan akhirnya pam akan mengepam semula air ke dandang.

Proses berulang.

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

3.1.6

SISTEM JANAKUASA GAS

Gas tekanan tinggi

Bahan api Ruang pembakaran

Turbin

Janaelektrik

Pemampat Aci Udara masuk

Aci Lawas

Rajah 3.6 : Gambar Rajah Stesen Janakuasa Gas

Prinsip kendalian : a) Udara disedut dan dimampatkan oleh pemampat dari luar dan disalurkan ke ruang pembakaran. b) Bahan api dimasukkan ke dalam ruang pembakaran dan dibakar bersama aliran udara. c) Hasil daripada pembakaran , gas bertekanan tinggi dihasilkan. d) Gas tersebut disalurkan ke turbin. Sebahagian gas tersebut akan berfungsi untuk menggerakkan kipas turbin dan sebahagian lagi menggerakkan pemampat. e) Oleh kerana kipas turbin berputar, maka pengalir rotor juga berputar dan seterusnya menghasilkan dge. f) Gas yang keluar dari turbin disalurkan keluar melalui saluran gas lawas.

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

AKTIVITI 3A

Uji kefahaman dan ingatan anda dengan membuat aktiviti berikut. Sekiranya masih kabur, sila buat ulang kaji.

3.1

Berikan takrifan bagi sistem penjanaan di dalam sistem bekalan .

3.2

Senaraikan lima (5) jenis stesen janakuasa elektrik yang anda ketahui.

3.3

Berikan lima (5) faktor yang diambil kira sebelum sesebuah stesen janakuasa dibina.

3.4

Terangkan secara ringkas teori penghasilan tenaga elektrik.

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

MAKLUM BALAS 3A 3.1

Sistem penjanaan ialah Suatu pengeluaran tenaga elektrik dengan kadar yang banyak dan diperolehi daripada stesen janakuasa elektrik hasil daripada pergerakan oleh air, gas, stim dan sebagainya.

3.2

Jenis-jenis Stesen Janakuasa Elektrik : a. Stesen Janakuasa Elektrik Hidro b. Stesen Janakuasa Elektrik Stim c. Stesen Janakuasa Elektrik Gas d. Stesen Janakuasa Elektrik Disel e. Stesen Janakuasa Elektrik Nuklear

3.3

Faktor-faktor pemilihan pembinaan sebuah stesen janakuasa : a. Kurang penjagaan b. Ringkas c. Keluaran tenaga maksimum d. Murah e. Saiz kecil

3.4

Teori Asas Penghasilan Tenaga Elektrik Di dalam penjana (janaelektrik) terdapat pengalir dan kutub magnet. Apabila pengalir (pemutar) berpusing maka pemotongan uratdaya magnet (flux magnet) akan berlaku. Hasil pemotongan uratdaya tersebut oleh pengalir, maka terhasillah daya gerak elektrik (dge).

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

INPUT

3.2

SISTEM PENGHANTARAN Merupakan proses penyebaran tenaga elektrik yang bermula dari janakuasa elektrik hinggalah ke punca pencawang voltan tinggi.Sesebuah stesen janakuasa elektrik akan menghasilkan voltan janaan 11kV. Kemudian voltan janaan ini ditingkatkan dengan menggunakan penggubah peninggi ke nilai 66kV, 132kV, 275kV dan 400kV. Tujuan meninggikan voltan janaan adalah ; a) Untuk mendapatkan nilai voltan bekalan yang stabil kepada pengguna, walaupun telah berlaku susut voltan yang banyak . b) Untuk mengurangkan kos perbelanjaan (saiz pengalir yang kecil).

3.3

Kaedah sambungan dalam sistem penghantaran 3.3.1 Sistem Jejari Dengan menyambungkan pengubah (Transformer) peninggi secara jejari seperti Rajah 3.7. Lazimnya digunakan pada suatu kawasan yang memerlukan bekalan tenaga elektrik yang rendah.

Ke Pengubah Penurun

JANAKUASA ELEKTRIK

S

S

S

P

P

P

Pengubah

Peninggi

S - Lilitan sekunder P - Lilitan Primer Rajah 3.7 : Gambar Rajah Blok Sistem Jejari

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

3.3.2

Sistem Gelang Dengan menyambungkan semua pengubah peninggi dalam bentuk gelang, seperti Rajah 3.8. Sambungan gelang hanya dibuat pada bahagian lilitan primer pengubah, manakala lilitan sekunder disambungkan ke pengubah penurun.

Ke Pengubah Penurun

S P

S P

S P

Pengubah Peninggi

JANAKUASA ELEKTRIK Pengubah Peninggi

P S

P S

P S

Ke Pengubah Penurun Rajah 3.8 : Gambar Rajah Blok Sistem Gelang

3.3.3

Sistem Bus Ties

Dengan menyambungkan lilitan primer dan sekunder secara gelang Rajah 3.9.

Ke Pengubah Penurun

S P

S P

S P

Pengubah Peninggi

JANAKUASA ELEKTRIK Pengubah Peninggi

P S

P S

Ke Pengubah Penurun Rajah 3.9 : Gambar rajah Blok Sistem Bus Ties

P S

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

3.3.4 Sistem Rangkaian Dengan menyambungkan lilitan primer secara jejari dan lilitan sekunder secara gelang, Rajah 3.10. Kedua-dua lilitan adalah dari pengubah peninggi.

Ke Pengubah Penurun S P

S P

S P

Pengubah Peninggi JANAKUASA ELEKTRIK Pengubah Peninggi P S

P S

Ke Pengubah Penurun

Rajah 3.10 : Gambar Rajah Blok Sistem Rangkaian

Unit ini perlu kepada banyak bacaan dan hafalan, gunakan kaedah yang sesuai untuk

Banyaknya yang kena ingat, macam mana nak hafal ni?

P S

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

3.3.5

Sistem Grid Nasional Digunakan untuk menyambungkan janakuasa-janakuasa elektrik yang besar seperti yang ditunjukkan oleh Rajah 3.11.

JANAKUASA ELEKTRIK (A) P

JANAKUASA ELEKTRIK (C) P S

S

SS P P

S

S PP

JANAKUASA ELEKTRIK (B)

JANAKUASA ELEKTRIK (D)

Rajah 3.11 : Gambar Rajah Blok Sistem Grid Nasional

3.5.1

Kebaikan dan Keburukan Sistem Grid a). Kebaikan i.

Bekalan sentiasa mencukupi walaupun salah satu janakuasa elektrik yang lain menghadapi masalah. ii.

Perubahan frekuensi sentiasa stabil. iii.

Stesen janakuasa elekrik yang kecil dapat dikurangkan. b). Keburukan i.

Memerlukan kos perbelanjaan yang banyak. ii.

Memerlukan penjagaan yang rapi. iii.

Mengambil masa yang lama untuk menyiapkannya.

Tenaga elektrik dibawa secara pukal melalui kabel-kabel bawah tanah atau melalui taliantalian atas di sepanjang jarak yang jauh. Talian penghantaran ini mempunyai ciri-ciri mekanikal : i.

Kekuatan penyokong ii.

Lendutan iii.

Tegangan Keupayaan penghantaran pada masa kini adalah 66kV, 132kV dan 275kV. Stesen-stesen yang menggunakan sistem grid kebangsaan adalah ; i.

Stesen diesel ii.

Stesen Tempatan iii.

Luar bandar iv.

Stesen Hidro.

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

3.4

SISTEM PENGAGIHAN Adalah merupakah proses pengagihan tenaga elektrik yang bermula dari pencawang voltan tinggi hingga ke punca pemasangan pengguna dan ia merupakan peringkat terakhir di dalam sistem bekalan.

Stesen Janakuasa 11kV

11kV / 66kV 132kV / 275kV Sistem Penghantaran

132kV / 11kV

Sistem Pengagihan

Rumah (240V)

Industri kecil / sekolah (415V)

Industri berat (11kV)

Rajah 3.12 : Gambar Rajah Blok Proses Penghantaran dan Pengagihan

Berdasarkan Rajah 3.12 di atas, voltan dari pencawang tinggi diagihkan kepada pengguna mengikut keperluan. Bagi industri berat voltan maksimum ialah 11kV. Industri kecil, sekolah dan pejabat memerlukan voltan bekalan 415V dan bagi rumah kediaman pula, kebiasaannya menggunakan voltan bekalan 240V.

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

AKTIVITI 3B

Uji kefahaman dan ingatan anda dengan membuat aktiviti berikut.

Sekiranya masih kabur, sila buat ulang kaji. Semak jawapan anda pada maklum balas di sebelah.

Semoga berjaya.

3.5 Berikan takrifan bagi sistem penghantaran dan sistem pengagihan.

3.6 Nyatakan kaedah sambungan yang terdapat di dalam sistem penghantaran bekalan elektrik.

3.7 Dengan bantuan gambar rajah, berikan definisi bagi kaedah sambungan jejari di dalam sistem penghantaran.

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

MAKLUM BALAS 3B 3.5(a). Sistem penghantaran merupakan proses penyebaran tenaga elektrik yang bermula dari janakuasa elektrik hinggalah ke punca pencawang voltan tinggi.

3.5(b). Sistem pengagihan Adalah merupakah proses pengagihan tenaga elektrik yang bermula dari pencawang voltan tinggi hingga ke punca pemasangan pengguna dan ia merupakan peringkat terakhir di dalam sistem bekalan.

3.6

3.7

i. ii. iii. iv. v.

Sambungan jejari Sambungan gelang Sambungan bus-ties Sambungan rangkaian Sambungan grid nasional

Sistem Jejari ialah dengan menyambungkan pengubah (Transformer) peninggi secara jejari. Lazimnya digunakan pada suatu kawasan yang memerlukan bekalan tenaga elektrik yang rendah.

Ke Pengubah Penurun S

S

S

P

P

P

Pengubah Peninggi

JANAKUASA ELEKTRIK Gambar rajah Blok Sistem Jejari

S – Lilitan sekunder

P- Lilitan Primer

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

Penilaian Kendiri

Untuk menilai prestasi anda, sila jawab semua soalan di bawah dan hantar kepada pensyarah anda untuk dinilai...

Jangan cepat give up !!

Semoga Berjaya !!!

1. Berikan tiga(3) peringkat utama yang terdapat di dalam sistem bekalan dan pemasangan elektrik.

2. Di dalam sistem penghantaran, sistem gelang adalah salah satu daripada kaedah sambungan untuk menghantar tenaga elektrik kepada pencawang voltan tinggi. Berikan definisi bagi sistem gelang dengan bantuan gambar rajah.

3. Dengan bantuan gambar rajah, terangkan prinsip kendalian Stesen Janakuasa Stim.

4. Dengan bantuan gambar rajah, terangkan proses penghantaran dan pengagihan bekalan tenaga elektrik kepada pengguna.

Kenapalah pensyarah buat soalan yang very hard.. Ini lah yang menyebabkan aku give up ni.

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

MAKLUM BALAS KENDIRI 1. Tiga(3) peringkat utama yang terdapat di dalam sistem bekalan dan pemasangan elektrik ialah ; i. Sistem penjanaan ii. Sistem penghantaran iii. Sistem pengagihan

2. Sistem Gelang Dengan menyambungkan semua pengubah peninggi dalam bentuk gelang, seperti Rajah di bawah sambungan gelang hanya dibuat pada bahagian lilitan primer pengubah, manakala lilitan sekunder disambungkan ke pengubah penurun.

Ke Pengubah Penurun

S P

S P

S P

Pengubah Peninggi

JANAKUASA ELEKTRIK Pengubah Peninggi

P S

P S Ke Pengubah Penurun

Gambar rajah Blok Sistem Gelang

P S

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

2. Rajah di bawah, adalah gambar rajah blok bagi stesen janakuasa stim ;

Stim tekanan tinggi Lawas

Kipas turbin

Aci

Bahan api

Air penyejuk

Pam

Kondenser Air Gambar rajah Stesen Janakuasa Stim

Prinsip kendalian : i. ii. iii. iv.

v.

Bahan api seperti arang batu dibakar supaya dapat memanaskan air yang telah disalurkan ke dandang.

Hasil daripada pemanasan air, ia akan mengeluarkan stim yang bertekanan tinggi.

Stim tersebut disalurkan ke turbin dan seterusnya memutarkan kipas turbin.

Pemotongan uratdaya akan berlaku dan menghasilkan dge. Tekanan stim yang keluar daripada turbin akan menjadi rendah dan disalurkan ke kondenser supaya ditukar kepada air. Air tersebut disalurkan ke kawasan takungan air dan akhirnya pam akan mengepam semula air ke dandang.

Proses berulang.

SISTEM BEKALAN ELEKTRIK

4. Rajah di bawah menunjukkan proses penghantaran dan pengagihan tenaga elektrik kepada pengguna.

Stesen Janakuasa 11kV

11kV / 66kV 132kV / 275kV Sistem Penghantaran

132kV / 11kV

Sistem Pengagihan

Rumah (240V)

Industri kecil / sekolah (415V)

Industri berat (11kV)

Gambar rajah Blok Proses Penghantaran dan Pengagihan Berdasarkan Rajah di atas, voltan dari pencawang tinggi diagihkan kepada pengguna mengikut keperluan. Bagi industri berat voltan maksimum ialah 11kV. Industri kecil, sekolah dan pejabat memerlukan voltan bekalan 415V dan bagi rumah kediaman pula, kebiasaannya menggunakan voltan bekalan 240V.

Alhamdulilah, aku berjaya menjawab semua soalan dengan betul. Yahoo...!!!.