PENJANAAN ELEKTRIK

Penjanaan Tenaga Elektrik








 Penjanaan 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.

Jenis-jenis penjana tenaga


elektrik









 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)

 Pada amnya, semua penjana tenaga elektrik


tersebut menggunakan prinsip penjanaan yang


sama.

a) Penjana elektrik terma





(Thermal generator) disambungkan kepada
Dinamo besar yang


turbin menjanakan tenaga

Stim di bawah tekanan tinggi elektrik.
digunakan untuk memutarkan

turbin





































Petroleum atau gas asli dibakar untuk

mendidihkan air untuk menghasilkan stim

Perubahan tenaga






Tenaga
Daripada kinetik


petroleum menggerakka

atau gas asli
n turbin































Stim Tenaga elektrik

mengandungi dijanakan oleh


tenaga haba dinamo

b) Penjana elektrik hidro





(Hydroelectric generator)



Turbin

menggerakka
n dinamo dan

tenaga

elektrik
terjana.




Tenaga

daripada air

terjun

memutarkan
turbin




Air sungai dari

empangan
disalurkan ke

bawah

Perubahan tenaga







Air sungai yang disimpan Tenaga elektrik

dalam empangan dijanakan oleh


mengandungi tenaga ini dinamo
































Tenaga kinetik dari


air terjun

menggerakkan


turbin

c) Penjana elektrik diesel





(Diesel generator)

Perubahan tenaga







Turbin



Daripada digerakkan oleh

diesel tenaga kinetik
































Daripada Tenaga elektrik


pembakaran dijanakan oleh

diesel dinamo

d) Penjana elektrik nuklear





(Nuclear generator)


Tenaga haba yang
Tenaga haba yang
dibebaskan mendidihkan
dibebaskan mendidihkan
Dinamo digerakkan
air untuk menghasilkan Dinamo digerakkan
air untuk menghasilkan
untuk
stim untuk
stim
menghasilkan
menghasilkan
tenaga elektrik
tenaga elektrik




























Tenaga nuklear dihasilkan Stim di bawah
Tenaga nuklear dihasilkan
Stim di bawah
di dalam reaktor nuklear tekanan tinggi
di dalam reaktor nuklear
tekanan tinggi
secara pembelahan memutarkan turbin
secara pembelahan
nukleus. memutarkan turbin
nukleus.

Perubahan tenaga




Daripada

pembelahan Turbin


bahan radioaktif digerakkan oleh


dalam reaktor tenaga kinetik

nuklear



























Dibebaskan


daripada Tenaga elektrik


tenaga dijanakan oleh
dinamo
nuklear

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

Perubahan tenaga








Daripada bahan Pengembangan


api gas petroleum gas memusingkan

atau gas asli turbin































Hasil


daripada Tenaga elektrik
dijanakan oleh
pembakaran dinamo


gas bahan api

Sumber tenaga alternatif








Tenaga suria Biojisim


• Tenaga yang diperoleh daripada • Bahan organik yang dapat ditukarkan
matahari kepada tenaga. Cth: sisa hasil pertanian,

• Tenaga cahaya → tenaga elektrik cebisan kertas dan tahi binatang.
• Dua jenis alat digunakan untuk tujuan • Tenaga dapat dibebaskan daripada

ini, biojisim melalui:
a) sel suria a) pembakaran

b) pengumpul suhu tinggi b) tindakbalas kimia atau tindakan

• Sel suria menyerap tenaga cahaya bakteria
daripada matahari dan menukarkannya c) Penapaian
menjadi tenaga elektrik. • Biojisim berkemungkinan besar

• Sel suria digunakan untuk menjadi sumber tenaga utama pada

membekalkan tenaga elektrik kepada: suatu hari kelak.
a) satelit

b) kalkulator
c) jam

• Pengumpul suhu tinggi – mempunyai
cermin-cermin melengkung yang

memfokuskan sinar cahaya pada suatu

bahan seperti kepingan logam.



TRANSFOMER




Transformer ialah alat

yang digunakan untuk

menaikkan atau


Transfomer terdiri daripada menurunkan voltan arus

dua gegelung dawai ulang alik.


bertebat yang dililit pada

satu teras besi lembut.
Gegelung primer – disambungkan


kepada bekalan arus ulang-alik.

Gegelung sekunder - yang


membawa arus keluar
Terdapat dua jenis transfomer,

iaitu:


a)Transfomer injak naik


(Step-up transformer)

b)Transfomer injak turun


(Step-down transfomer)

Struktur satu transfomer yang





ringkas







Peranan transformer dalam

penghantaran dan pengagihan




elektrik








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.

 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

Tenaga elektrik dapat Jika salah satu stesen

digunakan mengikut keperluan janakuasa rosak, fungsinya

masa. Sesetengah stesen dapat diambil alih oleh

janakuasa boleh dihentikan stesen lain dalam rangkaian

pada waktu keperluan tenaga itu sementara menunggu

rendah dan dipasang semula stesen yang rosak

pada waktu keperluan tinggi. diperbaiki. Hal ini dapat

Hal ini dapat menjimatkan mengelakkan bekalan

perbelanjaan. elektrik daripada terputus.

Kelebihan

Rangkaian Grid


Nasional



Kawasan tertentu seperti kawasan Bekalan tenaga elektrik

perindustrian yang memerlukan yang berlebihan

bekalan kuasa elektrik yang tinggi daripada sesebuah

dapat menerima tenaga elektrik stesen janakuasa dapat

daripada beberapa buah stesen yang disalurkan ke kawasan

lain dalam rangkaian itu. Oleh itu, yang mempunyai

sebuah stesen janakuasa yang permintaan tenaga

sangat besar tidak semestinya yang tinggi.

diperlukan.

Bekalan Elektrik dan Sistem




Pendawaian di Rumah






 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.

Jenis Pendawaian







Pendawaian satu fasa Pendawaian tiga fasa
(Single phase wiring) (Three phase wiring)


 Biasanya digunakan di rumah  Biasanya digunakan dalam industri
kediaman yang memerlukan bekalan ringan dan berat kerana industri ini

elektrik yang rendah dan sederhana. memerlukan nilai voltan yang tinggi
 Ia jenis pendawaian yang paling (biasanya melebihi 415V)

ringkas.  Namun, sesetengah rumah kediaman
menggunakan motor elektrik dan alat

penghawa dingin yang bervoltan tinggi

perlu menggunakan pendawaian tiga
fasa.

Pendawaian elektrik di rumah









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)

Sistem pendawaian elektrik di rumah

Pendawaian pada dinding di Pendawaian pada dinding di


luar rumah dalam rumah


• Terdapat dua dawai • Dawai hidup disambungkan


bertebat (bewarna hitam). kepada suis sesalur (utama)

Satu daripada dawai itu ialah dan kemudian ke pemutus

dawai hidup dan satu lagi litar.


dawai neutral. • Kemudian, dawai hidup

• Dawai hidup disambung disambungkan ke kotak fius.

kepada fius sesalur (utama). • Seterusnya, dawai hidup


• Kemudian, kedua-dua disambung melalui suis-suis

dawai hidup dan dawai ke mentol dalam litar lampu

neutral disambungkan ke dan soket pada litar kuasa.


meter elektrik. • 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 Fungsi

pendawaian elektrik


Dawai hidup (Earth wire) • Membawa arus elektrik ke rumah dari pencawang
bahagian


Dawai neutral (Neutral • Mengembalikan arus elektrik ke pencawang bahagian

wire)

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 • Menyukat kuantiti tenaga elektrik yang digunakan di

(Electric meter/Joule rumah.
meter)


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 • Memutuskan bekalan arus di rumah apabila arus
breaker) 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 Mengalirkan arus terbocor dari alat elektrik

(Earth wire) – ke bumi.


Warna kuning

berbelang hijau



Dawai neutral Mengalirkan arus dari alat elektrik kembali


(Neutral wire) – ke pencawang bahagian

Warna biru



Dawai hidup Mengalir kan arus dari pencawang


(Live wire) – bahagian ke alat elektrik.

Warna perang



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) Contoh:


Voltan Sebuah alat elektrik bertanda 150

(V)
W dan dibekalkan dengan voltan


250 V. Hitung arus elektrik yang
I = P mengalir menerusi alat itu.

V



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

Pengiraan kos tenaga elektrik yang




digunakan






 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.






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 unit


200 unit kedua 25 sen per unit


Tambahan 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 50.00

200 x 0.28 = RM 56.00


Jumlah kos = RM 20.00 + RM 50.00 + RM 56.00


= RM 126.00

Latihan..cuba buat..








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.

Ada lagi…..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 unit


Hitung kos penggunaan elektrik sebanyak 450 unit.

Fungsi Fius























Fius kartrij

pepejal

Fius arus

Dawai fius besar












Fius kartrij

kaca



Fius wayar Fius kartrij

Terdapat dua jenis fius:

a)Fius dawai (Wire fuse) – Dawai fius yang Fius disukat

boleh diganti apabila sudah lebur dalam unit

b)Fius kartrij (Cartridge fuse) – Dawai fius ampere (A).

tidak boleh diganti apabila sudah lebur.

Sebagai ganti, suatu fius kartrij yang baru Fungsi : Mencegah arus

perlu digunakan. berlebihan daripada mengalir


menerusi litar atau alat

elektrik semasa litar pintas.
Litar pintas akan berlaku di bangunan
jika dawai bumi bersentuhan dengan

dawai hidup. Arus tinggi yang Apabila arus yang lebih

berlebihan yang mengalir dapat besar mengalir menerusi fius,
menyebabkan kebakaran. dawai di dalamnya menjadi

panas dan lebur. Dawai itu

Litar pintas disebabkan oleh putus dan pengaliran arus
kerosakan yang tidak sengaja pada menerusi litar atau alat

sistem pendawaian yang elektrik itu dihentikan.

membolehkan arus elektrik mengalir

tanpa melalui rintangan atau beban
pada litar lengkap.

Peranan dawai bumi










 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.

Kepentingan Langkah-langkah
Keselamatan dalam Penggunaan



Elektrik




Jangan guna Jangan

Jangan sentuh wayar elektrik bermain

wayar elektrik yang berhampiran Jangan guna

atau alat elektrik penebatnya dengan punca palam elektrik
dengan tangan telah kuasa yang telah retak

yang basah tertanggal atau pecah.





Jangan ganti Langkah-langkah Jangan guna

dawai fius yang keselamatan semasa alat elektrik
terputus dengan penggunaan elektrik semasa

dawai biasa. berlakunya

guruh dan kilat.
Jangan

sambung palam Jangan Padamkan suis

elektrik yang cucuk Jangan baiki utama sebelum
terlalu banyak sebarang sendiri alat sebarang litar

pada punca bahan ke elektrik atau litar elektrik

kuasa yang dalam lubang elektrik yang diperbaiki
sama soket rosak.

Bawa mangsa ke klinik
Matikan suis atau hospital dengan


dengan segera
segera







Langkah-langkah yang


perlu diambil semasa


berlakunya kejutan

elektrik










Jangan sentuh mangsa. Berikan pertolongan


Pisahkan mangsa daripada cemas kepada

punca elektrik dengan mangsa yang tidak


menyentuhnya dengan sedarkan diri atau

penebat yang kering telah berhenti nafas

jika boleh.

Kepentingan Penjimatan Elektrik






Tindakan yang menyebabkan Cara menjimatkan elektrik

pembaziran elektrik


Lampu, kipas, televisyen, radio Matikan suis alat elektrik apabila

dan penghawa dingin dibiarkan tidak menggunakannya lagi.

beroperasi apabila tidak
menggunakannya lagi.



Guna alat elektrik seperti seterika Kumpulkan kuantiti pakaian yang

atau mesin pembasuh hanya banyak sebelum menggunakan
untuk kuantiti pakaian yang seterika atau mesin basuh.

sedikit.



Guna alat elektrik yang berkuasa Gantikan alat elektrik berkuasa
tinggi tinggi dengan alat elektrik

berkuasa rendah yang

menjalankan fungsi yang sama.



Buka pintu peti sejuk dengan Jangan buka pintu peti sejuk

kerap selalu. Banyak tenaga dibazirkan
untuk menyejukkannya jika dibuka

dengan kerap.

END OF








CHAPTER




























Created by Fariha Subri