BAHAN ISOLASI MINERAL

Oleh :

Kelompok V

IDA BAGUS ARI BUDIARTA (1004405006)

I NYOMAN YUDHI PRAYOGA (1004405008)

MADE ANANTA PRADNYA (1004405009)

MAHENDRA YUDHA (1004405010)

I GUSTI MADE WIDIARSANA (1004405049)

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA

JIMBARAN - BALI

2011

BAHAN ISOLASI MINERAL

Bahan-bahan isolasi mineral yang dimaksudkan di sini adalah bahan-bahan yang

diperoleh dari tambang dan digunakan sebagai isolasi pada ikatan kimia atau keadaan

alaminya tanpa proses kimia atau termal sebelumnya.

1. MIKA

Mika adalah salah satu bahan isolasi mineral yang sangat penting karena

mempunyai resistansi serta kekuatan mekanik yang tinggi, tahan panas dan tahan

terhadap pengaruh tiap air di samping mempunyai elastisitas yang bagus. Mika

digunakan sebagai isolasi pada mesin mesin besar dengan kekuatan tinggi misalnya:

generator turbo, generator hidro pada pembangkit, motor-motor traksi. Juga dapat

digunakan unutk kaca penjenguk pada tungku-tungku untuk melihat bagian dari

dalam tungku. Terdapat berbagai macam mika diantaranya mika muskovit dan flogopit.

Sifat pengisolasian dari muskovit adalah lebih baik dibandingkan dengan

flogopit. Demikian pula dengan sifat mekanisnya. Perbandingan dari keduanya dapat

dilihat pada tabel berikut.

Tabel Perbandingan sifat kelistrikkan Muskovit dengan Flogopit.

Kurva tegangan tembus sebagai fungsi ketebalan dari muskovit dan flogopit.

Jenis Mika Resistivitas ( ohm . cm )Tan δ . 104

f = 50 Hz

Muskovit 1014 hingga 1016 150

Flogopit 1013 hingga 1014 500

Gambar 1. Tegangan tembus = fungsi (ketebalan)

pada muskovit

Tegangan tembus dari muskovit adalah bertambah untuk ketebalan yang lebih

tipis (ketebalan berkurang).

Dengan kata lain, tegangan tembus dari mika jenis muskovit adalah tidak

berbanding lurus dengan ketebalannya.

Permivitas mika adalah 5 hingga 10. Sifat-sifat pengisolasian mika searah

panjangnya adalah makin rendah disbanding dengan arah melintangnya. Sebagai

contoh: resis-tivitas volume bpaling rendah adalah 109 ohm-cm, sedangkan tan δ naik

hingga 0,1. Muskovit mempunyai ketahanan abarasi yang lebih tinggi dibandingkan

dengan flogovit. Sifat ini penting untuk menentukan pemilihan bahan bahan isolasi

bagian-bagian yang bergerak, misalnya komulator.

Sebagai gambaran, untuk komulator yang menggunakan isolasi muskovit

diantara lamel-lamelnya, justru lamelnya akan terlebih dahulu haus disbanding

isolasinya setelah kena sikat arang selama pemakaian.

Sedangkan, pemakaian flogovit untuk hal yang sama, tingkat keausannya

relatif sama dengan tingkat keausan lamelnya, dengan demikian pada pemakaian

keduabahan isolasi untuk contoh di atas akan mempunyai hubungan yang erat dengan

jangka waktu perawatan terhadap komulatornya.

Pada asuhu yang tinggi (diatas batas suhu kerja 1250o-1300o C) komposisi air

yang terkandung di dalam mika akan menguap sehingga sifat mekanis dan elektrisnya

berubah.

Jenis-jenis flogovit yang banyak mengadung air adalah agak lunak dan

kemampuan isolasinya lebih rendah. Flogovit jenis ini mulai menunjukkan gejala

kerusakan pada suhu 150o-250o C.

Bahan fluoroflogopit sintetis adalah bahan cadangan yang digunakan untuk

menggantikan bahan mika alami. Bahan ini didapat dengan melelehkan jenis mika

khusus di dalam dapur tinggi pada suhu tinggi sehingga mika tersebut lumer yang

selanjutnya dikristalisasi.

2. Mikanit

Seperti telah dijelaskan, bahwa mika adalah bahan isolasi yang kemampuan isolasinya

tinggi dapat diperoleh dari tambang dengan jumlah besar denga ukuran atau dimensi

yang terbatas. Sering kali pada salah satu sisi mikanit dilapisi dengan kertas atau kain

dengan tujuan mendapatkan kekuatan mekanis yang lebih tinggi atau untuk menjaga

agar tidak terjadi keretakan ketika dibengkokkan.

Beberapa mikanit sesuai dengan penggunaannya :

a. Mikanit Komutator

Mikanit ini digunakan untuk bahan isolasi antara lamel_lamel pada komutator

mesin dc. Mikanit komutator mengandung bahan pengikat maksimum 4%,

mempunyai massa jenis 2,4 hingga 2,6 gram/cm3. Secara mekanis mikanit ini

adalah kuat karena pada waktu pengerjaannya digunakan tekanan tinggi,

mengandung sedikit resin, tahan aus walupun mendapat tekanan yang tinggi

dan suhu kerjaanya hingga 180o C.

b. Mikanit Lempengan

Lempengan mikanit diproduksi dari muskovit atau flugovit atau dari paduan

keduanya dengan bahan pengikat sirlak atau gliptal. Untuk keperluan

pembuatan lempengan tersebut kandungan mikanya dibuat 75 hingga 85%

sedangkan bahan pengikatnya adalah berkisar 15 hingga 25%. Lempengan

diperlukan untukisolasi yang tidak memerlukan bengkokan.

c. Mikanit Cetakan

Mikanit ini dibuat berbagai bentuk sesuai dengan keperluan. Cara

pembentukannya adalah dengan dipanasi kemudian cetak sebelum

didinginkan. Penggunaanya antara lain: pengisolasian antar poros dengan

komutator antara poros dengan intorotor.

d. Kertas Mika

Ini adalah salah satu jenis dari mekanit cetakan. Salah satu sisinya dilapisi

dengan kertas setebal 0,05 hingga 0,06 mm. Penggunannya adalah untuk

membuat isolasi yang keras pada belitan jangkar mesin tegangan tinggi.

Kertas mika dibuat dari muskovit atau flogovit dengan bahan pengikat sirlak

atau resin sintetis.

e. Mikanit Fleksibel

Mikanit jenis ini pada suhu kamar dapat dibengkokkan tanpa pemanas lagi.

Penggunannya antara lain adalah untuk penyekat fleksibel, isolasi alur pada

mesin listrik. Mikanit Fleksibel diproduksi dalam bentuk lempengan dengan

ketebalan 0,15 hingga 0,6 mm, terbuat dari muskovit atau flogovit yang

dilapisi dengan minyak vernis bitumen ataua dilapisi dengan minyak vernis

gliptal.

f. Pita Mikal

Ini adalah salah satu macam dari mikanit fleksibel. Pita mika ini dibuat

lembaran-lembaran yang relatif besar, kemudian dipotong-potong dengan

ukuran lebar tertentu dan digulung. Pita mika dibuat dari muskovit atau

flogovit dilapisi vernis baik vernis hitam atau jernih.

Pita mika diberi warna cerah mempunyai ketahanan terhadap panas yang lebih

tinggi, penggunannya digunakan terutama untuk isolasi belitan rotor pada

generator turbo. Karena itu sering kali pita mika disebut “pita mika kotor”.

Kadang-kadang pula pita mika yang dilapisi dengan sutera atau kain kaca.

Proses pemotongan lembaran mika menjadi pita ditunjukan pada gambar

berikut. Pertama kali mika digulung pada pengglung 1 kemudian dilewatkan

penggulung yang lebih halus yaitu 2, dipotong dengan pisau 3 dan terakhir

digulung pada penggulung 4. Pisau 3 dan 2 macam yaitu pisaucakram dan

pisau silindris.

.

4. penggulung

3. pisau

2. Penggulung halus

Penggulung (1)

+

+

++ +

+

+

Gambar 2. Diagram pemotongan lembaran menjadipita mika

3. Bahan isolasi mineral lain

Beberapa bahan isolasi mineral lain disamping mika yaitu : marmer, batu tulis dan

klorida padat yang penggunaannya sebagai isolator pada Papan Penghub Bagi (PHB).

a. Marmer

Marmer mempunyai ikatan kimia seperti halnya batu kapur yaitu CaCo3 ,

tetapi sifat fisiknya berbeda. Marmer lebih keras dari pada kapur dan dapat

dipoles hingga mengkilap. Marmer dapat ditambang dari tanah dalam bentuk

lempengan-lempengan tebal kemudian dipotong-potong sesuai dengan ukuran

yang dikehendaki kemudian dipoles.

Marmer mempunyai masa jenis paling rendah 2,6 g/cm3, makin tinggi

kepadatannya makin tinggi masa jenisnya, makin kecil kristalnya, makin tidak

higroskopis dan makin baik hasilnya jika dipoles.

Untuk mendapatkan marmer yang kemampuan listriknya makin baik, marmer

perlu diimpreganasi dengan parafin, polistrin, bitumen, minyak dan

sebagainya. Mamer sifatnya regas dan sensitive terhadap asam. Warna yang

alami dari marmer adalah putih atau abu-abu atau kuning atau kemerah-

Pisau silindris

Pisau cakram

merahan. Kalau dipanasi pada suhu tinggi kemudian didinginkan mendadak

marmer akan retak.

b. Batutulis

Warnanya abu-abu kehitam-hitaman, strukturnya berlapis-lapis sehingga

dapat dibentuk sebagai papan (sepanjang lapisannya) dengan menggunakn

palu dan pahat serta pengasah.

c. Klorida

Bahan ini warnanya abu-abu yang mempunyai sifat kelistrikan dan kekuatan

mekanis dibawah batutulis. Karena itulah mudah dipotong, digergaji dan

dibor. Klorida padat sangat higroskopis. Jika akan digunakan sebagai isolator

harus terlebih diimpregansi denga resin misalnya : bakelit yang dicairkan, agar

sifat kelistrikannya serta kekuatan mekanisnya naik serta higroskopisitasnya

menurun.