EFEK PIRANTI DAN EFEK KULIT SALURAN TRANMISI

A. Efek Piranti 

Secara umum kita mengetahui bahwa sistim arus listrik akan mengalir dari beda potensial yang tinggi ke beda potensial rendah. Dan dikarenakan adanya drop tegangan ssepanjang jalur transmisi kabel sebagai akibat adanya impedansi penghantar maka tegangan pada sisi penerima biasanya lebih rendah dibanding tegangan disisi pengiriman. Hal yang bertolak belakang terjadi pada sistim transmisi menengah dan panjang, dimana tegangan sisi penerima akan lebih tinggi dibanding dengan tegangan disisi pengirim.   

Anomali tegangan terebut dinamakan sebagai Efek Ferranti (Ferranti Effect) sesuai dengan nama orang yang pertama kali mengemukakan efek dan teori tersebut, yaitu Sir. S.Z. Ferranti (1890). Sir. S.Z. Ferranti menyatakan bahwa pada jaringan sistim transmisi menengah dan panjang, apabila transmisi tersebut tidak dalam keadaan berbeban ataupun berbeban rendah maka tegangan disisi penerima akan lebih tinggi dibanding tegangan disisi pengirim.

Jadi Efek piranti terjadi ketika arus yang diserap oleh kapasitansi disepanjang saluran transmsi lebih besar dari arus yang diserap oleh beban disisi penerim. Hal inilah yang menyebabkan tegangan disisi penerima menjadi lebih besar dari tegangan disisi penerima. 

Mengapa efek piranti terjadi pada jalur transmisi ? 

Saluran transmisi menengah maupun panjang panjang dapat dianggap terdiri dari susunan banyaknya kapasitansi dan induktansi yang terdistribusikan di sepanjang garis penghantar. Efek Ferranti terjadi ketika arus yang diserap oleh kapasitansi disepanjang saluran transmisi lebih besar dari arus yang diserap oleh beban disisi penerima. Arus pengisian kapasitor sebagai efek kapasitansi disepanjang saluran transmisi tersebut menimbulkan drop tegangan (tegangan jatuh) pada setiap phasa disepanjang saluran transmisi. Dikarenakan disepanjang saluran transmisi menengah maupun panjang juga terdiri dari banyaknya induktif maka drop tegangan tersebut terus bertambah sampai diujung beban (sisi penerima). Hal inilah yang menyebabkan tegangan disisi penerima menjadi lebih besar dari tegangan disisi penerima atau yang dikenal dengan efek ferranti (ferranti effect)

Jadi pengaruh kapasitansi dan induktansi disepanjang saluran transmisi memiliki andil terjadinya fenomena tersebut. Pada saluran transmisi pendek, fenomena Efek Ferranti (Ferranti Effect) tidak terjadi, karena induktansi dan kapasitansi disepanjang saluran tersebut praktis dianggap mendekati nol . Secara umum untuk saluran transmisi dengan panjang 300 Km yang tidak berbeban atau berbeban kecil ditemui tegangan sisi penerima lebih tinggi sekitar 5% terhadap tegangan disisi pengirim

 

B. Efek Kulit 

Skin effect (efek kulit) pada saluran transmisi merupakan fenomena pada saluran transmisi yang disebabkan karena tidak meratanya distribusi arus pada pemanpang konduktor disepanjang saluran transisi jarak jauh. Fenomena ini muncul sesuai dengan peningkatan panjang efektif konduktor saluran trasnmisi sehingga skin effect pada saluran pendek jarang ditemui.

Pada saluran transmisi sistim tegangan arus searah (DC- Direct Current), distribusi arus pada penampang disepanjang saluran penghantar cukup merata, sehingga hampir tidak pernah ditemukan skin effect pada sisitim saluran transmisi Tegangan DC.  Lain halnya dengan saluran transmisi Tegangan AC, pada saluran transmisi ini terjadi effect di mana aliran arus cenderung mengalir dengan kepadatan tinggi melalui permukaan konduktor ( yaitu kulit konduktor ) , meninggalkan inti konduktor, bahkan kandang kala muncul suatu kondisi ketika benar-benar tidak ada arus mengalir melalui inti , dan berkonsentrasi seluruhnya pada daerah permukaan. Fenomena ini dapat mengakibatkan peningkatan nilai resistansi efektif konduktor.

Mengapa efek kulit (Skin Effect) terjadi pada jalur transmisi?

Ketika dilihat dari arah penampangnya, sebuah kabel dengan ukuran tertentu terdiri dari kumpulan beberapa buah kabel kecil yang kita sebut sebagai filamen dengan jumlah tertentu (n). Apabila kabel tersebut dialiri arus (I), maka masing masing filamen tersebut dialiri arus sebesar i, sehingga total arus yang melewati kabel adalah :

I = n . i

Selama aliran arus bolak-balik (AC) melintasi konduktor kabel , berarti semua filamen pada kabel tersebut akan membawa arus sebesar I/n . Karena pda setiap konduktor yang dialiri arus akan menimbulkan fluks,  maka ketika sekian banyak filamen dialiri arus, maka akan timbul flux yang saling terkait didalam kabel tersebut ,  baik filamen permukaan maupun yang di inti. Fluks yang terbentuk oleh filamen bagian terluar tidak memiliki keterkaitan fluks yang cukup besar bila dibandingkan dengan flux yang ditimbulkan oleh filamen disebelah dalam dan semakin kedalam menuju inti kabel keterkaitan flux antara tiap-tiap filamen menjadi semakin kuat. Dengan meningkatnya flux dibagian inti kabel maka secara proporsional juga meningkatkan nilai induktansi kabel kearah inti. Hal ini menghasilkan reaktansi induktif lebih besar kearah inti kabel dibandingkan dengan bagian luar konduktor. Tingginya nilai reaktansi dibagian sebelah dalam (inti kabel) memaksa sebagian besar arus mengalir melalui permukaan luar atau kulit sehingga menimbulkan fenomena yang disebut efek kulit (skin efferct) dalam jalur transmisi .

Efek kulit pada sistem ac tergantung pada sejumlah faktor seperti sebagai berikut:

1. Bentuk konduktor 

2. Jenis material 

3. Diameter konduktor 

4. Perasional frekuensi