Teknologi Industri
Manufaktur industri
Ungkapan umum yang terdengar sehubungan dengan keselamatan listrik berbunyi seperti ini:“Bukan tegangan yang mematikan, ini saat ini ! Meskipun ada unsur kebenaran dalam hal ini, ada lebih banyak yang harus dipahami tentang bahaya kejutan daripada pepatah sederhana ini. Jika voltase tidak menimbulkan bahaya, tidak ada yang akan mencetak dan menampilkan tanda-tanda yang mengatakan:BAHAYA—TEGANGAN TINGGI!
Prinsip bahwa "pembunuhan saat ini" pada dasarnya benar. Ini adalah arus listrik yang membakar jaringan, membekukan otot, dan membuat jantung berdebar. Namun, arus listrik tidak hanya terjadi dengan sendirinya:harus ada tegangan yang tersedia untuk memotivasi arus mengalir melalui korban. Tubuh seseorang juga menghadirkan resistensi terhadap arus, yang harus diperhitungkan.
Mengambil Hukum Ohm untuk tegangan, arus, dan hambatan, dan menyatakannya dalam bentuk arus untuk tegangan dan hambatan tertentu, kita memiliki persamaan ini:
Jumlah arus yang melalui suatu benda sama dengan jumlah tegangan yang diberikan antara dua titik pada benda itu, dibagi dengan hambatan listrik yang diberikan oleh benda di antara kedua titik tersebut. Jelas, semakin banyak tegangan yang tersedia untuk menyebabkan arus mengalir, semakin mudah arus itu mengalir melalui sejumlah hambatan tertentu.
Oleh karena itu, bahaya tegangan tinggi yang dapat menghasilkan arus yang cukup untuk menyebabkan cedera atau kematian. Sebaliknya, jika suatu benda memberikan resistansi yang lebih tinggi, arus yang lebih sedikit akan mengalir untuk sejumlah tegangan tertentu. Seberapa besar tegangan yang berbahaya tergantung pada seberapa besar hambatan total dalam rangkaian untuk melawan aliran arus listrik.
Daya tahan tubuh bukanlah besaran yang tetap. Ini bervariasi dari orang ke orang dan dari waktu ke waktu. Bahkan ada teknik pengukuran lemak tubuh berdasarkan pengukuran hambatan listrik antara jari kaki dan jari tangan seseorang.
Persentase lemak tubuh yang berbeda memberikan resistensi yang berbeda:satu variabel yang mempengaruhi hambatan listrik dalam tubuh manusia. Agar teknik ini bekerja secara akurat, orang tersebut harus mengatur asupan cairannya selama beberapa jam sebelum tes, yang menunjukkan bahwa hidrasi tubuh merupakan faktor lain yang memengaruhi hambatan listrik tubuh.
Daya tahan tubuh juga bervariasi tergantung pada bagaimana kontak dilakukan dengan kulit:dari tangan ke tangan, tangan ke kaki, kaki ke kaki, tangan ke siku, dll. Keringat, kaya akan garam dan mineral, adalah konduktor listrik yang sangat baik untuk menjadi cairan. Begitu juga darah dengan kandungan bahan kimia konduktif yang sama tingginya.
Jadi, kontak dengan kawat yang dibuat oleh tangan yang berkeringat atau luka terbuka akan memberikan resistensi yang jauh lebih kecil terhadap arus daripada kontak yang dilakukan oleh kulit yang bersih dan kering.
Mengukur hambatan listrik dengan meteran sensitif, saya kira-kira mengukur hambatan 1 juta ohm (1 MΩ) dengan tangan saya memegang probe logam meteran di antara jari-jari saya. Pengukur menunjukkan resistensi yang lebih kecil ketika saya meremas probe dengan erat dan lebih banyak resistensi ketika saya memegangnya dengan longgar.
Duduk di sini di depan komputer saya, mengetik kata-kata ini, tangan saya bersih dan kering. Jika saya bekerja di lingkungan industri yang panas dan kotor, hambatan di antara kedua tangan saya kemungkinan besar akan jauh lebih sedikit, menghadirkan lebih sedikit perlawanan terhadap arus mematikan, dan ancaman sengatan listrik yang lebih besar.
Jawaban atas pertanyaan itu juga tergantung pada beberapa faktor. Kimia tubuh individu memiliki dampak yang signifikan pada bagaimana arus listrik mempengaruhi individu. Beberapa orang sangat sensitif terhadap arus, mengalami kontraksi otot yang tidak disengaja dengan kejutan listrik statis.
Orang lain dapat menarik percikan api besar dari pemakaian listrik statis dan hampir tidak merasakannya, apalagi mengalami kejang otot. Terlepas dari perbedaan ini, pedoman perkiraan telah dikembangkan melalui pengujian yang menunjukkan sangat sedikit arus yang diperlukan untuk mewujudkan efek berbahaya (sekali lagi, lihat akhir bab untuk informasi tentang sumber data ini).
Semua angka saat ini diberikan dalam miliampere (miliamp sama dengan 1/1000 amp):
Tabel efek listrik pada tubuh
“Hz” adalah singkatan dari satuan Hertz . Ini adalah ukuran seberapa cepat arus bolak-balik, atau dikenal sebagai frekuensi . Jadi, kolom angka berlabel “60 Hz AC” mengacu pada arus yang bergantian pada frekuensi 60 siklus (1 siklus =periode waktu di mana arus mengalir ke satu arah, lalu ke arah lain) per detik.
Kolom terakhir, berlabel “10 kHz AC”, mengacu pada arus bolak-balik yang menyelesaikan sepuluh ribu (10.000) siklus bolak-balik setiap detik.
Ingatlah bahwa angka-angka ini hanya perkiraan, karena individu dengan kimia tubuh yang berbeda dapat bereaksi secara berbeda. Telah disarankan bahwa arus melintasi dada hanya 17 miliampere AC sudah cukup untuk menginduksi fibrilasi pada subjek manusia dalam kondisi tertentu. Sebagian besar data kami mengenai fibrilasi yang diinduksi berasal dari pengujian hewan. Jelas, tidak praktis untuk melakukan tes fibrilasi ventrikel yang diinduksi pada subjek manusia, sehingga data yang tersedia tidak jelas.
Oh, dan jika Anda bertanya-tanya, saya tidak tahu mengapa wanita cenderung lebih rentan terhadap arus listrik daripada pria! Misalkan saya meletakkan tangan saya di terminal sumber tegangan AC pada 60 Hz (60 siklus per detik). Berapa tegangan yang diperlukan pada kondisi kulit yang bersih dan kering ini untuk menghasilkan arus sebesar 20 miliampere (cukup untuk membuat saya tidak dapat melepaskan sumber tegangan)? Kita dapat menggunakan Hukum Ohm untuk menentukan ini:
E =IR E =(20 mA)(1 MΩ) E =20.000 volt, atau 20 kV
Ingatlah bahwa ini adalah skenario "kasus terbaik" (kulit bersih dan kering) dari sudut pandang keamanan listrik dan bahwa angka tegangan ini mewakili jumlah yang diperlukan untuk menginduksi tetanus. Jauh lebih sedikit yang diperlukan untuk menyebabkan kejutan yang menyakitkan! Juga, perlu diingat bahwa efek fisiologis dari sejumlah arus tertentu dapat bervariasi secara signifikan dari orang ke orang dan bahwa perhitungan ini hanya perkiraan kasar .
Dengan percikan air di jari-jari saya untuk meniru keringat, saya dapat mengukur hambatan tangan-ke-tangan hanya 17.000 ohm (17 kΩ). Ingatlah bahwa ini hanya dengan satu jari dari masing-masing tangan menyentuh kawat logam tipis. Menghitung ulang tegangan yang diperlukan untuk menyebabkan arus 20 miliampere, kita memperoleh angka ini:
E =IR E =(20 mA)(17 kΩ) E =340 volt
Dalam kondisi realistis ini, hanya perlu 340 volt potensial dari satu tangan saya ke tangan lainnya untuk menghasilkan arus 20 miliampere. Namun, masih mungkin untuk menerima kejutan mematikan dari tegangan kurang dari ini. Asalkan sosok ketahanan tubuh yang jauh lebih rendah ditambah dengan kontak dengan cincin (pita emas yang melilit lingkar jari seseorang membuat sangat baik titik kontak untuk sengatan listrik) atau kontak penuh dengan benda logam besar seperti pipa atau gagang logam dari suatu alat, angka hambatan tubuh bisa turun hingga 1.000 ohm (1 kΩ), memungkinkan tegangan yang lebih rendah untuk menghadirkan potensi bahaya.
E =IR E =(20 mA)(1 kΩ) E =20 volt
Perhatikan bahwa dalam kondisi ini, 20 volt cukup untuk menghasilkan arus 20 miliampere melalui seseorang; cukup untuk menginduksi tetanus. Ingat, telah disarankan arus hanya 17 miliampere dapat menyebabkan fibrilasi ventrikel (jantung). Dengan hambatan tangan-ke-tangan 1000 , hanya dibutuhkan 17 volt untuk menciptakan kondisi berbahaya ini.
E =IR E =(17 mA)(1 kΩ) E =17 volt
Tujuh belas volt tidak terlalu banyak sejauh menyangkut sistem kelistrikan. Memang, ini adalah skenario "kasus terburuk" dengan tegangan AC 60 Hz dan konduktivitas tubuh yang sangat baik, tetapi ini menunjukkan betapa kecilnya tegangan yang dapat menimbulkan ancaman serius dalam kondisi tertentu.
Kondisi yang diperlukan untuk menghasilkan 1.000 daya tahan tubuh tidak harus se-ekstrim yang dihadirkan (kulit berkeringat dengan kontak yang terbuat dari cincin emas). Daya tahan tubuh dapat menurun dengan penerapan tegangan (terutama jika tetanus menyebabkan korban untuk mempertahankan pegangan yang lebih erat pada konduktor) sehingga dengan tegangan konstan kejutan dapat meningkatkan keparahan setelah kontak awal.
Apa yang dimulai sebagai kejutan ringan—cukup untuk “membekukan” korban sehingga mereka tidak dapat melepaskannya—dapat meningkat menjadi sesuatu yang cukup parah untuk membunuh mereka saat daya tahan tubuh mereka menurun dan arus meningkat.
Penelitian telah memberikan satu set angka perkiraan untuk hambatan listrik dari titik kontak manusia di bawah kondisi yang berbeda (lihat akhir bab untuk informasi tentang sumber data ini):
Perhatikan nilai resistansi dari dua kondisi yang melibatkan pipa logam 1,5 inci. Hambatan yang diukur dengan dua tangan memegang pipa persis setengah dari hambatan satu tangan memegang pipa.
Dengan dua tangan, area kontak tubuh dua kali lebih besar dengan satu tangan. Ini adalah pelajaran penting untuk dipelajari:hambatan listrik antara benda-benda yang bersentuhan berkurang dengan meningkatnya area kontak, semua faktor lainnya dianggap sama. Dengan dua tangan memegang pipa, arus memiliki dua, sejajar rute yang dilalui untuk mengalir dari pipa ke badan (atau sebaliknya).
Seperti yang akan kita lihat di bab selanjutnya, paralel jalur sirkuit selalu menghasilkan resistansi keseluruhan yang lebih kecil daripada jalur tunggal mana pun yang dianggap sendiri.
Dalam industri, 30 volt umumnya dianggap sebagai nilai ambang konservatif untuk tegangan berbahaya. Orang yang berhati-hati harus menganggap tegangan di atas 30 volt sebagai ancaman, tidak mengandalkan daya tahan tubuh normal untuk perlindungan terhadap kejutan. Meskipun demikian, tetap merupakan ide bagus untuk menjaga tangan tetap bersih dan kering serta melepas semua perhiasan logam saat bekerja di sekitar listrik.
Bahkan di sekitar tegangan yang lebih rendah, perhiasan logam dapat menimbulkan bahaya dengan mengalirkan arus yang cukup untuk membakar kulit jika bersentuhan antara dua titik dalam suatu rangkaian. Cincin logam, khususnya, telah menjadi penyebab lebih dari beberapa jari yang terbakar karena menjembatani antara titik-titik dalam rangkaian arus tinggi bertegangan rendah.
Selain itu, tegangan yang lebih rendah dari 30 dapat berbahaya jika cukup untuk menimbulkan sensasi yang tidak menyenangkan, yang dapat menyebabkan Anda tersentak dan secara tidak sengaja bersentuhan dengan tegangan yang lebih tinggi atau bahaya lainnya. Saya ingat pernah bekerja di mobil pada hari musim panas.
Saya mengenakan celana pendek, kaki telanjang saya menyentuh bumper krom kendaraan saat saya mengencangkan sambungan baterai. Ketika saya menyentuh kunci pas logam saya ke sisi positif (tidak di-ground) dari baterai 12 volt, saya bisa merasakan sensasi kesemutan pada titik di mana kaki saya menyentuh bemper. Kombinasi kontak yang kuat dengan logam dan kulit saya yang berkeringat memungkinkan untuk merasakan kejutan hanya dengan potensial listrik 12 volt.
Syukurlah, tidak ada hal buruk yang terjadi selain mesin hidup dan goncangan terasa di tangan saya alih-alih kaki saya, saya mungkin secara refleks menyentakkan lengan saya ke jalur kipas yang berputar, atau menjatuhkan kunci pas logam di terminal baterai (menghasilkan besar jumlah arus yang melalui kunci pas dengan banyak bunga api yang menyertainya).
Ini menggambarkan pelajaran penting lainnya mengenai keselamatan listrik; bahwa arus listrik itu sendiri dapat menjadi penyebab tidak langsung cedera dengan menyebabkan Anda melompat atau membuat bagian tubuh Anda kejang ke arah yang berbahaya.
Jalur yang dilalui arus melalui tubuh manusia membuat perbedaan seberapa berbahayanya itu. Arus akan mempengaruhi otot apa pun yang dilaluinya, dan karena otot jantung dan paru-paru (diafragma) mungkin yang paling penting untuk kelangsungan hidup seseorang, jalur kejut yang melintasi dada adalah yang paling berbahaya. Hal ini membuat jalur arus kejut tangan-ke-tangan menjadi mode cedera dan kematian yang sangat mungkin terjadi.
Untuk menghindari kejadian seperti itu, disarankan untuk hanya menggunakan satu tangan untuk bekerja di sirkuit bertegangan berbahaya, dengan tangan yang lain dimasukkan ke dalam saku agar tidak menyentuh apa pun secara tidak sengaja. Tentu saja, selalu lebih aman untuk bekerja di sirkuit saat tidak diberi daya, tetapi ini tidak selalu praktis atau mungkin.
Untuk pekerjaan satu tangan, tangan kanan umumnya lebih disukai daripada tangan kiri karena dua alasan:kebanyakan orang tidak kidal (sehingga memberikan koordinasi tambahan saat bekerja), dan jantung biasanya terletak di kiri tengah di rongga dada.
Bagi mereka yang kidal, saran ini mungkin bukan yang terbaik. Jika orang tersebut cukup tidak terkoordinasi dengan tangan kanannya, mereka mungkin menempatkan diri mereka dalam bahaya yang lebih besar dengan menggunakan tangan yang paling tidak nyaman bagi mereka, bahkan jika arus kejut melalui tangan itu dapat menimbulkan lebih banyak bahaya bagi jantung mereka. Bahaya relatif antara goncangan melalui satu tangan atau tangan lainnya mungkin lebih kecil daripada bahaya bekerja dengan koordinasi yang kurang optimal, jadi pilihan tangan mana yang paling baik diserahkan kepada individu.
Perlindungan terbaik terhadap kejutan dari sirkuit hidup adalah resistensi, dan resistensi dapat ditambahkan ke tubuh melalui penggunaan alat terisolasi, sarung tangan, sepatu bot, dan perlengkapan lainnya. Arus dalam rangkaian adalah fungsi dari tegangan yang tersedia dibagi dengan total hambatan di jalur aliran. Seperti yang akan kita selidiki secara lebih rinci nanti dalam buku ini, resistansi memiliki efek aditif ketika ditumpuk sehingga hanya ada satu jalur untuk arus mengalir:
Sekarang kita akan melihat rangkaian ekivalen untuk seseorang yang mengenakan sarung tangan dan sepatu bot berinsulasi:
Karena arus listrik harus melewati boot dan tubuh dan sarung tangan untuk menyelesaikan sirkuitnya kembali ke baterai, total gabungan (jumlah ) dari resistansi ini menentang aliran arus ke tingkat yang lebih besar daripada resistansi mana pun yang dipertimbangkan secara individual.
Keamanan adalah salah satu alasan mengapa kabel listrik biasanya dilapisi dengan plastik atau karet isolasi:untuk meningkatkan jumlah hambatan antara konduktor dan siapa pun atau apa pun yang mungkin bersentuhan dengannya.
Sayangnya, akan sangat mahal untuk melampirkan insulasi konduktor saluran listrik yang tidak mencukupi untuk memberikan keamanan jika terjadi kontak yang tidak disengaja. Jadi keamanan dijaga dengan menjaga garis tersebut cukup jauh dari jangkauan sehingga tidak ada yang bisa menyentuhnya secara tidak sengaja.
TINJAUAN:
Pastikan untuk memeriksa Kalkulator Hukum Ohm kami.
LEMBAR KERJA TERKAIT:
Teknologi Industri
Apa itu Teorema Norton? Teorema Norton menyatakan bahwa adalah mungkin untuk menyederhanakan rangkaian linier apa pun, betapapun rumitnya, menjadi rangkaian ekivalen dengan hanya satu sumber arus dan resistansi paralel yang terhubung ke beban. Sama seperti Teorema Thevenin, kualifikasi linier ident
Merancang Tahanan Kawat Peringkat ampasitas konduktor adalah penilaian kasar dari resistansi berdasarkan potensi arus untuk menciptakan bahaya kebakaran. Namun, kita mungkin menemukan situasi di mana penurunan tegangan yang dibuat oleh resistansi kawat di sirkuit menimbulkan masalah selain penghind
Sebelum kita mulai menjelajahi efek resistor, induktor, dan kapasitor yang dihubungkan bersama dalam rangkaian AC yang sama, mari kita tinjau beberapa istilah dan fakta dasar secara singkat. Resistensi Ini pada dasarnya adalah gesekan melawan aliran arus. Itu ada di semua konduktor sampai batas ter
KCL &KVL – Hukum Pertama &Kedua Kirchhoff dengan Contoh Selesai Seorang Fisikawan Jerman “Robert Kirchhoff” memperkenalkan dua hukum kelistrikan penting pada tahun 1847 yang dengannya, kita dapat dengan mudah menemukan resistansi ekivalen dari jaringan kompleks dan arus yang mengalir dalam kondukto