Penjanaan Tenaga ElektrikPenjanaan tenaga elektrik adalah satu alat

yang digunakan untuk menukarkan tenaga mekanikal kepada tenaga elektrik.

Arus elektrik yang dihasilkan di stesen kuasa adalah arus ulang-alik.

Apabila satu wayar atau bahan konduktor elektrik yang bergerak memotong garis daya magnet, arus elektrik akan terhasil.

Prinsip ini digunakan dalam operasi penjanaan tenaga elektrik di stesen penjana kuasa.

Arus elektrik yang dihasilkan dengan cara ini disebut arus aruhan.

Terdapat pelbagai jenis penjana tenaga elektrik iaitu:a) Penjana elektrik terma

(Thermal generator)b) Penjana elektrik hidro

(Hydroelectric generator)c) Penjana elektrik diesel

(Diesel generator)d) Penjana elektrik nuklear

(Nuclear generator)e) Penjana elektrik turbin gas

(Gas turbine generator)

Jenis-jenis penjana tenaga elektrik

Pada amnya, semua penjana tenaga elektrik tersebut menggunakan prinsip penjanaan yang sama.

a) Penjana elektrik terma (Thermal generator)

Petroleum atau gas asli dibakar untuk mendidihkan air untuk

menghasilkan stim

Stim di bawah tekanan tinggi digunakan untuk

memutarkan turbin

Dinamo besar yang disambungkan kepada

turbin menjanakan tenaga elektrik.

Daripada petroleum atau gas

asli

Stim mengandun

gi tenaga haba

Tenaga kinetik

menggerakkan turbin

Tenaga elektrik

dijanakan oleh dinamo

Perubahan tenaga

b) Penjana elektrik hidro (Hydroelectric generator)

Air sungai dari empangan

disalurkan ke bawah

Tenaga daripada air

terjun memutarkan

turbin

Turbin menggerakkan dinamo dan tenaga

elektrik terjana.

Air sungai yang disimpan dalam

empangan mengandungi tenaga

ini

Tenaga kinetik dari air terjun

menggerakkan turbin

Tenaga elektrik

dijanakan oleh dinamo

Perubahan tenaga

c) Penjana elektrik diesel (Diesel generator)

Daripada diesel

Daripada pembakara

n diesel

Turbin digerakkan oleh tenaga

kinetik

Tenaga elektrik

dijanakan oleh dinamo

Perubahan tenaga

d) Penjana elektrik nuklear (Nuclear generator)

Tenaga nuklear dihasilkan di dalam

reaktor nuklear secara pembelahan nukleus.

Tenaga nuklear dihasilkan di dalam

reaktor nuklear secara pembelahan nukleus.

Tenaga haba yang dibebaskan

mendidihkan air untuk menghasilkan stim

Tenaga haba yang dibebaskan

mendidihkan air untuk menghasilkan stim

Stim di bawah tekanan tinggi memutarkan

turbin

Stim di bawah tekanan tinggi memutarkan

turbin

Dinamo digerakkan untuk

menghasilkan tenaga elektrik

Dinamo digerakkan untuk

menghasilkan tenaga elektrik

Daripada pembelahan

bahan radioaktif dalam reaktor

nuklear

Dibebaskan daripada tenaga nuklear

Turbin digerakkan oleh tenaga

kinetik

Tenaga elektrik

dijanakan oleh dinamo

Perubahan tenaga

e) Penjana elektrik turbin gas (Gas turbin generator)

Udara disedut ke dalam pemampat dan dimampatkan

Udara yang termampat dicampurkan dengan

gas bahan api dan dibakar di dalam kebuk

pembakaran

Campuran gas yang panas ini mengembang dan memutarkan turbin.

Turbin menggerakkan dinamo untuk

menghasilkan tenaga elektrik

Daripada bahan api gas

petroleum atau gas asli

Hasil daripada

pembakaran gas bahan

api

Pengembangan gas

memusingkan turbin

Tenaga elektrik

dijanakan oleh dinamo

Perubahan tenaga

Sumber tenaga alternatif

Tenaga suria Biojisim

• Tenaga yang diperoleh daripada matahari• Tenaga cahaya → tenaga elektrik• Dua jenis alat digunakan untuk tujuan ini, a) sel suria b) pengumpul suhu tinggi• Sel suria menyerap tenaga cahaya daripada matahari dan menukarkannya menjadi tenaga elektrik.• Sel suria digunakan untuk membekalkan tenaga elektrik kepada: a) satelit b) kalkulator c) jam• Pengumpul suhu tinggi – mempunyai cermin-cermin melengkung yang memfokuskan sinar cahaya pada suatu bahan seperti kepingan logam.

• Bahan organik yang dapat ditukarkan kepada tenaga. Cth: sisa hasil pertanian, cebisan kertas dan tahi binatang.• Tenaga dapat dibebaskan daripada biojisim melalui: a) pembakaran b) tindakbalas kimia atau tindakan bakteria c) Penapaian• Biojisim berkemungkinan besar menjadi sumber tenaga utama pada suatu hari kelak.

TRANSFOMERTransformer ialah alat yang digunakan untuk

menaikkan atau menurunkan voltan

arus ulang alik.

Transfomer terdiri daripada dua gegelung dawai bertebat yang dililit pada satu teras

besi lembut.Gegelung primer –

disambungkan kepada bekalan arus ulang-alik.

Gegelung sekunder - yang membawa arus keluarTerdapat dua jenis

transfomer, iaitu:a)Transfomer injak naik(Step-up transformer)

b)Transfomer injak turun(Step-down transfomer)

Struktur satu transfomer yang ringkas

Arus elektrik yang dihasilkan di stesen janakuasa adalah jenis arus ulang alik yang dapat dinaikkan dan diturunkan dengan menggunakan transfomer.

Transformer digunakan untuk mengubah saiz voltan.

Apabila arus yang tinggi mengalir melalui kabel, banyak haba akan terhasil dan menyebabkan pembaziran tenaga elektrik.

Bagi mengurangkan kehilangan tenaga, arus yang mengalir melalui kabel perlu dikurangkan.

Peranan transformer dalam penghantaran dan

pengagihan elektrik

Dengan menaikkan voltan dengan menggunakan transfomer injak naik, arus yang mengalir dapat dikecilkan.

Tenaga elektrik yang dihantar melalui kabel adalah pada voltan yang sangat tinggi (132kV atau 132000V dari stesen janakuasa) tetapi arus yang sangat kecil untuk mengurangkan pembaziran tenaga.

Transfomer injak turun kemudian digunakan untuk menurunkan voltan yang tinggi kepada satu nilai voltan yang rendah yang bersesuaian dengan keperluan pengguna

Sistem Penghantaran dan Pengagihan Elektrik

Jika salah satu stesen janakuasa rosak,

fungsinya dapat diambil alih oleh stesen lain dalam rangkaian itu

sementara menunggu stesen yang rosak

diperbaiki. Hal ini dapat mengelakkan bekalan

elektrik daripada terputus.

Tenaga elektrik dapat digunakan mengikut

keperluan masa. Sesetengah stesen

janakuasa boleh dihentikan pada waktu keperluan

tenaga rendah dan dipasang semula pada

waktu keperluan tinggi. Hal ini dapat menjimatkan

perbelanjaan.

Kawasan tertentu seperti kawasan perindustrian yang memerlukan bekalan kuasa elektrik yang tinggi dapat menerima tenaga elektrik

daripada beberapa buah stesen yang lain dalam rangkaian itu.

Oleh itu, sebuah stesen janakuasa yang sangat besar tidak semestinya diperlukan.

Bekalan tenaga elektrik yang

berlebihan daripada sesebuah stesen janakuasa dapat

disalurkan ke kawasan yang mempunyai

permintaan tenaga yang tinggi.

Kelebihan Rangkaian

Grid Nasional

Nilai voltan sesalur (utama) yang disalurkan ke rumah kita daripada pencawang bahagian adalah 240V.

Alat-alat elektrik seperti peti sejuk, kipas angin, televisyen, komputer dan mesin basuh menggunakan voltan sebesar 240 V.

Arus ulang alik dibekalkan ke rumah biasanya 50 Hz, ia menukarkan arahnya sebanyak 50 kali pada setiap saat.

Arus elektrik disalurkan ke rumah melalui kabel yang terdiri daripada dua jenis dawai, iaitu:a) Dawai hidup – membawa arus ke rumah dari pencawang.b) Dawai neutral – mengembalikan arus ke pencawang.

Bekalan Elektrik dan Sistem Pendawaian di Rumah

Jenis PendawaianPendawaian satu fasa(Single phase wiring)

Pendawaian tiga fasa(Three phase wiring)

Biasanya digunakan di rumah kediaman yang memerlukan bekalan elektrik yang rendah dan sederhana. Ia jenis pendawaian yang paling ringkas.

Biasanya digunakan dalam industri ringan dan berat kerana industri ini memerlukan nilai voltan yang tinggi (biasanya melebihi 415V) Namun, sesetengah rumah kediaman menggunakan motor elektrik dan alat penghawa dingin yang bervoltan tinggi perlu menggunakan pendawaian tiga fasa.

Sistem pendawaian elektrik di rumah termasuk:

a) Kotak fius (Fuse box)b) Suis sesalur (Main switch)c) Pemutus litar (Circuit breaker)d) Dawai hidup (Live wire)e) Dawai neutral (Neutral wire)f) Dawai bumi (Earth wire)g) Meter elektrik (Electric meter)

Pendawaian elektrik di rumah

Sistem pendawaian elektrik di rumah

Pendawaian pada dinding di luar rumah

Pendawaian pada dinding di dalam

rumah• Terdapat dua dawai bertebat (bewarna hitam). Satu daripada dawai itu ialah dawai hidup dan satu lagi dawai neutral.• Dawai hidup disambung kepada fius sesalur (utama).• Kemudian, kedua-dua dawai hidup dan dawai neutral disambungkan ke meter elektrik.

• Dawai hidup disambungkan kepada suis sesalur (utama) dan kemudian ke pemutus litar.• Kemudian, dawai hidup disambungkan ke kotak fius.• Seterusnya, dawai hidup disambung melalui suis-suis ke mentol dalam litar lampu dan soket pada litar kuasa.• Dawai bumi dihubungkan ke setiap soket 3-pin dalam litar kuasa.

Pemutus litar (Circuit Breaker) Pemutus litar yang disambung kepada suis sesalur ialah Pemutus Litar Bocor Bumi (ELCB-Earth Leakage Circuit Breaker) Litar elektrik diputuskan dalam sesetengah keadaan seperti berlakunya petir kilat. Kuantiti arus elektrik yang besar perlu dielakkan daripada mengalir melalui litar pada satu masa yang tertentu.

Kotak Fius (Fuse Box) Setiap rumah yang menggunakan elektrik mempunyai satu kotak fius. Kotak fius mengandungi fius-fius bagi pelbagai bahagian litar di rumah. Jika arus berlebihan mengalir melalui bahagian litar yang tertentu, fius untuk bahagian ini akan lebur dan memutuskan arus.

Komponen sistem pendawaian elektrik

Fungsi

Dawai hidup (Earth wire)

• Membawa arus elektrik ke rumah dari pencawang bahagian

Dawai neutral (Neutral wire)

• Mengembalikan arus elektrik ke pencawang bahagian

Fius sesalur (Mains fuse)

• Mengawal jumlah arus yang mengalir ke dalam litar di rumah. Fius melebur dan memutuskan pengaliran arus jika arus berlebihan mengalir melalui litar.

Meter elektrik/Meter joule(Electric meter/Joule meter)

• Menyukat kuantiti tenaga elektrik yang digunakan di rumah.

Suis sesalur (Mains switch)

• Mengawal bekalan arus ke semua bahagian litar di rumah• Membenarkan bekalan arus diputuskan untuk sementara untuk tujuan tertentu seperti membaiki dawai elektrik yang rosak.

Pemutus litar (Circuit breaker)

• Memutuskan bekalan arus di rumah apabila arus berlebihan mengalir melaluinya.

Kotak fius ( Fuse box) • Mengandungi fius-fius yang dapat melebur dan memutuskan pengaliran arus untuk melindungi bahagian litar elektrik yang mengalami litar pintas atau penggunaan tenaga berlebihan.

Pendawaian palam 3-pin

Komponen Fungsi

Dawai bumi (Earth wire) –Warna kuning berbelang hijau

Mengalirkan arus terbocor dari alat elektrik ke bumi.

Dawai neutral (Neutral wire) – Warna biru

Mengalirkan arus dari alat elektrik kembali ke pencawang bahagian

Dawai hidup (Live wire) – Warna perang

Mengalir kan arus dari pencawang bahagian ke alat elektrik.

Fius (Fuse) Dawai dalam fius melebur dan memutuskan pengaliran arus apabila arus yang berlebihan mengalir melaui alat elektrik (semasa berlaku litar pintas)

Ringkasan fungsi komponen dan warna dawai dalam palam 3-pin

Kos Penggunaan Tenaga Elektrik

Kuasa ialah kadar pengunaan tenaga:

Kuasa = Tenaga (J) Masa (s)

Unit: Watt (W)1 kilowatt = 1000 W

Alat elektrik Voltan (V) Kuasa (W)

Kipas berdiri 240 75

Peti sejuk 240 103

Mesin basuh 240 400

Pengisar buah 240 300

Cerek elektrik 220-240 2000-2400

Periuk nasi 240 650

Pengering rambut

240 500-1000

Hubungan antara kuasa, voltan dengan arus

Arus (A) = Kuasa (W)

Voltan (V)

I = P V

Contoh:Sebuah alat elektrik bertanda 150 W dan dibekalkan dengan

voltan 250 V. Hitung arus elektrik yang mengalir

menerusi alat itu.

Arus (A) = Kuasa (W) Voltan (V)

Arus = 150 250

= 0.6 A

Hubungan antara tenaga elektrik, kuasa dan masa.

Tenaga elektrik (kWj) = kuasa (kW) x masa (j)

Contoh:Sebuah alat elektrik yang mempunyai

kuasa 1 kW (1000W) digunakan selama 5 jam. Hitung tenaga elektrik

yang digunakan.

Tenaga elekrik (kWj) = Kuasa (kW) x masa (j)

= 1 x 5 = 5 kWj

Kos menggunakan suatu alat elektrik adalah berdasarkan kuantiti tenaga elektrik yang digunakan.

Tenaga elektrik disukat dalam unit kilowatt-jam. Satu unit tenaga elektrik bermakna satu kilowatt-jam (kWj) tenaga elektrik.

Pengiraan kos tenaga elektrik yang digunakan

1 kWj = 1 unit tenaga

Kegunaan tenaga elektrik (unit)

Kadar bayaran (RM)

Bagi 200 unit yang pertama 0.128

Bagi 800 unit yang seterusnya 0.258

Bagi unit tambahan yang seterusnya

0.278

Contoh:Kadar tarif bagi penggunaan elektrik di suatu

rumah kediaman ditunjukkan di bawah ini.

100 unit pertama 20 sen per unit200 unit kedua 25 sen per unitTambahan unit 28 sen per unit

Hitungkan kos penggunaan elektrik sebanyak 500 unit.

Penyelesaian:100 x 0.2 = RM 20.00

200 x 0.25 = RM 50.00200 x 0.28 = RM 56.00

Jumlah kos = RM 20.00 + RM 50.00 + RM 56.00

= RM 126.00

1) Penghawa dingin dengan 2 kW (2000W) digunakan selama 5 jam. Hitung kos tenaga elektrik yang digunakan jika satu unit tenaga (kilowatt-jam) berharga 20 sen.

2) Satu alat elektrik dengan kuasa 500W digunakan selama 2 jam. Hitung kos tenaga jika satu unit tenaga adalah RM 0.20.

3) Satu alat elektrik dengan kuasa 500W digunakan selama 2 jam. Hitung kos tenaga yang digunakan dalam sebulan jika satu unit tenaga adalah RM0.20.

Latihan..cuba buat..

4) Sebuah pengering rambut ditandakan 1.5 kW dan 240V. Berapakah nilai arus yang digunakan oleh pengering rambut itu.

5) Empat buah kipas elektrik dengan setiap satunya 100W digunakan selama 5 jam. Jika satu kilowatt-jam tenaga berharga 25sen, berapakah kos tenaga elektrik yang digunakan?

6) Kadar tarif bagi penggunaan tenaga elektrik di rumah ditunjukkan seperti di bawah:

100 unit pertama 20 sen per unit 200 unit kedua 25 sen per unit Unit tambahan 28 sen per unitHitung kos penggunaan elektrik sebanyak 450 unit.

Ada lagi…..cuba buat..

Fungsi Fius

Fius wayar Fius kartrij

Dawai fius

Fius kartrij pepejal

Fius arus besar

Fius kartrij kaca

Terdapat dua jenis fius:a)Fius dawai (Wire fuse) – Dawai fius yang boleh diganti apabila sudah

leburb)Fius kartrij (Cartridge fuse) – Dawai

fius tidak boleh diganti apabila sudah lebur. Sebagai ganti, suatu fius

kartrij yang baru perlu digunakan.

Fius disukat dalam unit

ampere (A).Fungsi : Mencegah

arus berlebihan daripada mengalir

menerusi litar atau alat elektrik semasa litar

pintas.

Apabila arus yang lebih besar mengalir menerusi fius, dawai di dalamnya

menjadi panas dan lebur. Dawai itu putus dan

pengaliran arus menerusi litar atau alat elektrik itu

dihentikan.

Litar pintas akan berlaku di bangunan jika dawai bumi bersentuhan dengan dawai hidup. Arus tinggi yang berlebihan yang mengalir dapat menyebabkan kebakaran.

Litar pintas disebabkan oleh kerosakan yang tidak sengaja pada sistem pendawaian yang membolehkan arus elektrik mengalir tanpa melalui rintangan atau beban pada litar lengkap.

Dawai bumi adalah alat keselamatan dalam sistem pendawaian elektrik.

Dawai bumi menghubungkan badan logam alat elektrik seperti seterika, cerek elektrik atau peti sejuk ke bumi.

Sebarang arus terbocor pada badan alat elektrik akan disalurkan dengan selamat melalui dawai bumi ke bumi. Arus elektrik terbocor dikatakan dibumikan.

Jika tiada dawai bumi, seseorang yang tersentuh badan logam alat elektrik yang arusnya terbocor akan terkena renjatan elektrik dan menyebabkan kecederaan atau kematian.

Peranan dawai bumi

Kepentingan Langkah-langkah Keselamatan dalam Penggunaan Elektrik

Langkah-langkah

keselamatan semasa

penggunaan elektrik

Jangan sentuh wayar elektrik

atau alat elektrik dengan

tangan yang basah

Jangan ganti dawai fius

yang terputus dengan dawai

biasa.

Jangan guna alat elektrik

semasa berlakunya guruh dan

kilat.Jangan cucuk

sebarang bahan ke

dalam lubang soket

Jangan baiki sendiri alat

elektrik atau litar elektrik yang rosak.

Padamkan suis utama sebelum

sebarang litar elektrik

diperbaiki

Jangan sambung

palam elektrik yang terlalu banyak pada punca kuasa yang sama

Jangan guna palam

elektrik yang telah retak atau pecah.

Jangan bermain

berhampiran dengan

punca kuasa

Jangan guna wayar

elektrik yang penebatnya

telah tertanggal

Langkah-langkah yang perlu diambil semasa berlakunya

kejutan elektrik

Matikan suis dengan segera

Bawa mangsa ke klinik atau hospital dengan

segera

Jangan sentuh mangsa. Pisahkan mangsa

daripada punca elektrik dengan menyentuhnya dengan penebat yang

kering

Berikan pertolongan cemas

kepada mangsa yang tidak

sedarkan diri atau telah berhenti

nafas jika boleh.

Kepentingan Penjimatan Elektrik

Tindakan yang menyebabkan pembaziran

elektrik

Cara menjimatkan elektrik

Lampu, kipas, televisyen, radio dan penghawa dingin dibiarkan beroperasi apabila tidak menggunakannya lagi.

Matikan suis alat elektrik apabila tidak menggunakannya lagi.

Guna alat elektrik seperti seterika atau mesin pembasuh hanya untuk kuantiti pakaian yang sedikit.

Kumpulkan kuantiti pakaian yang banyak sebelum menggunakan seterika atau mesin basuh.

Guna alat elektrik yang berkuasa tinggi

Gantikan alat elektrik berkuasa tinggi dengan alat elektrik berkuasa rendah yang menjalankan fungsi yang sama.

Buka pintu peti sejuk dengan kerap

Jangan buka pintu peti sejuk selalu. Banyak tenaga dibazirkan untuk menyejukkannya jika dibuka dengan kerap.

END OF CHAPTER

Created by Fariha Subri