Pengukuran Tegangan DC Desain Wattmeter

214

2.2 Alat Ukur Besi Putar

Alat ukur besi putar memiliki anatomi yang berbeda dengan kumparan putar. Sebuah belitan kawat dengan rongga tabung untuk menghasilkan medan elektromagnetik Gambar 12. Di dalam rongga tabung dipasang sirip besi yang dihubungkan dengan poros dan jarum penunjuk skala meter. Jika arus melalui belitan kawat, timbul elektromagnetik dan sirip besi akan bergerak mengikuti hukum tarik-menarik medan magnet. Besarnya simpangan jarum dengan kuadrat arus yang melewati belitan skala meter bukan linear tetapi jaraknya angka non-linear. Alat ukur besi putar sederhana bentuknya dancukup handal.

2.3 Pengukuran Tegangan DC

Pengukur tegangan voltmeter memiliki tahanan meter Rm Gambar 13. Tahanan dalam meter juga menunjukkan kepekaan meter, disebut Ifsd full scale deflection arus yang diperlukan untuk menggerakkan jarum meter pada skala penuh. Untuk menaikkan batas ukur voltmeter harus dipasang tahanan seri sebesar RV. Persamaan tahanan seri meter RV: Rv = {n – 1} · Rm Rv = Tahan seri meter Rm = Tahanan dalam meter U = Tegangan Um = Tegangan meter Im = Arus meter n = Faktor perkalian Gambar 12. Prinsip Alat Ukur Besi Putar Gambar 13. Tahanan seri Rv pada voltmeter 215 Contoh: Pengukur tegangan voltmeter memiliki arus meter 0,6 mA dan tegangan meter 0,3 V. Voltmeter akan digunakan untuk mengukur tegangan 1,5 V. Hitung besarnya tahanan seri meter Rv. Jawaban:

2.4 Pengukuran Arus DC

Pengukur arus listrik ampermeter memiliki keterbatasan untuk dapat mengukur arus, tahanan dalam meter Rm membatasi kemampuan batas ukur. Menaikkan batas ukur dilakukan dengan memasang tahanan paralel Rp dengan ampermeter Gambar 14. Tahanan Rp akan dialiri arus sebesar Ip, arus yang melalui meter Rm sebesar Im. Untuk menaikkan tahanan dalam meter, di depan tahanan meter Rm ditambahkan tahanan seri Rv. Sehingga tahanan dalam meter yang baru Rm + Rv Gambar 15. Tahanan paralel Rp tetap dialiri arus Ip, sedangkan arus yang melewati Rm + Rv sebesar Im. Persamaan tahanan paralel Rp: Rp = Tahanan paralel U = Tegangan I = Arus yang diukur Im = Arus melewati meter Ip = Arus melewati tahanan paralel Rm = Tahanan dalam meter Gambar 14. Tahanan Paralel Amperemeter Gambar 15. Tahanan depan dan Paralel Amperemeter 216 Contoh: Ampermeter dengan tah a a dala R = 1 Ω, arus ya g diizi ka elewati eter I = , A. Ampermeter akan mengukur arus I = 6 mA. Hitung tahanan paralel Rp. Secara praktis untuk mendapatkan batas ukur yang lebar dibuat menjadi tiga tingkatan Gambar 16. Batas ukur skala pertama, sakelar pada posisi 1 dipakai tahanan paralel Rp1. Batas ukur dengan skala 2 posisi sakelar 2 dipakai tahanan paralel Rp2. Batas ukur ketiga, posisi sakelar 3 dipakai tahanan paralel Rp3. Dengan metode berbeda dengan tujuan memperluas batas ukur, dipakai tiga tahanan paralel Rp1, Rp2, dan Rp3 yang ketiganya disambung seri Gambar 17. Sakelar posisi 1, tahanan Rp1 + Rp2 + Rp3 paralel dengan rangkaian Rv + Rm. Sakelar posisi 2, tahanan Rp2 + Rp3 paralel dengan rangkaian Rp1 + Rv + Rm. Saat sakelar posisi 3, tahanan Rp3 paralel dengan rangkaian Rp1 + Rp2 + Rv + Rm. Gambar 16. Batas ukur ampermeter Gambar 17.Penambahan batas ukur meter 217 DAFTAR PUSTAKA Kementrian Pendidikan dan Kebudayaan Republik Indonesia. 2014. Dasar dan Pengukuran Listrik. Jakarta. Kismet Fadillah dkk. Ilmu Listrik. 1999. Bandung: Penerbit Angkasa. 218 PENGUKURAN DAYA LISTRIK DASAR DAN PENGUKURAN LISTRIK Rudy Rachida 219 1. Pengukuran daya listrik 1.1 Pengukuran daya listrik 1 fasa Pengukuran daya pada sistem arus balik dibedakan menjadi tiga jenis daya, yaitu: - Daya semu S yang diukur dalam satuan VA atau kVA - Daya Aktif P yang diukur dalam satuan watt atau kW - Daya Reaktif Q yang diukur dalam satuan VAR atau kVAR Hubungan antara ketiga daya tersebut dapat dijelaskan dengan mudah melalui segitiga daya, sebagai berikut: Gambar 1 Diagram Segitiga Daya Sesuai dengan Hukum Pitagoras, maka hubungan ketiga daya tersebut secara matematis dapat ditentukan sebagai berikut: Cos α = Daya Aktif Daya Semu Si α = Daya Reaktif Daya Semu Dari dua persamaan di atas dapat kita ubah menjadi : Daya Aktif = Daya se u Cos α Daya Semu = Daya Aktif Cos α Daya Reaktif = Daya Se u Si α Jadi, jika dua parameter diketahui maka parameter lainnya dapat ditentukan. Bila daya semu diketahui dan besar beda fasa antara daya aktif dan daya semu diketahui maka nilai daya aktifnya dapat ditentukan. Sebagai contoh, diketahui daya semu S = 50 kVA, dan sudut beda fasanya 60 busur, maka daya aktif: P = 50 kVA x cos 60 = 25 KW Contoh lain, diketahui daya semu S = 50 kVA, dan Daya Aktif P = 25 kW, maka daya reaktif kVAr Pengukuran daya semu Q dapat dengan mudah dilakukan dengan mengukur tegangan dan arus yang ada pada suatu rangkaian arus bolak-balik seperti diperlihatkan pada gambar 2. 220 Gambar 2. Rangkaian Pengukuran Daya Semu S Langsung

1.2 Desain Wattmeter

Wattmeter adalah instrumen untuk mengukur daya aktif. Tersedia dalam dua bentuk yaitu analog dan digital. Daya aktif merupakan perkalian antara daya semu S yaitu perkalian tegangan V dan arus I dan factor daya Cos α. Oleh kare a itu watt eter e pu yai dua ku para , yaitu ku para putar untuk mendeteksi nilai tegangan dan kumparan statis untuk mendeteksi nilai arus yang diukur. Konstruksi Wattmeter seperti tersebut lazim disebut sebagai wattmeter tipe elektrodinamis atau elektrodinamometer. Prinsip bergeraknya jarum berdasarkan prinsip berputarnya motor listrik. Gambar 3 memperlihatkan skematik diagram watt meter elektrodinamis. Gambar 3. Diagram Skematik Wattmeter Elektrodinamis Wattmeter elektrodinamis ini termasuk alat ukur presisi dan dapat digunakan pada jaringan arus searah dan arus bolak-balik. 221 Gambar 4. Konstruksi Elektrodinamis Alat ukur elektrodinamis memiliki dua jenis belitan kawat, yaitu belitan kawat arus yang dipasang, dan belitan kawat tegangan sebagai kumparan putar terhubung dengan poros dan jarum penunjuk. Interaksi medan magnet belitan arus danbelitan tegangan menghasilkan sudut penyimpangan jarum penunjuk sebanding dengan daya yang dipakai beban: P = V · I · os θ Pemakaian alat ukur elektrodinamik sebagai pengukur daya listrik atau wattmeter.Untuk keperluan pengukuran daya listrik maka penyambungan wattmeter dilakukan sebagai berikut: Gambar 5. Rangkaian Pengukuran Daya Aktif dengan Wattmeter 222 Gambar 6. Wattmeter Standar Mengenal Kesalahan Ukur pada Pengukuran Daya dengan Wattmeter Wattmeter elektrodinamis memiliki sepasang kumparan, yaitu kumparan arus dan kumparan tegangan. Cara penyambungan kedua kumparan tersebut akan menentukan nilai kesalahan ukur yang akan diperoleh. Untuk jelasnya perhatikan cara penyambungan wattmeter yang diperlihatkan pada gambar 7a dan 7.b. Gambar 7. Penyambungan Wattmeter elektrodinamis Pada Gambar 7a, kumparan arus mendeteksi arus beban I + Iv , dan kumparan tegangannya mendeteksi tegangan beban U. Akibatnya daya yang diukur wattmeter merupakan daya beban ditambah daya disipasi kumparan tegangan. Oleh karena itu cara ini sesuai untuk pengukuran arus besar. Pada gambar 7.b, kumparan arus beban I , dan kumparan tegangannya mendeteksi tegangan beban U + Ua . Akibatnya daya yang diukur wattmeter merupakan daya beban ditambah daya disipasi kumparan arus. Oleh karena itu cara ini sesuai untuk pengukuran arus kecil.

1.3 Pengukuran Daya Sistem Tiga Fasa