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.