ALAT UKUR DAN PERHITUNGANNYA

9 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 15). 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 dan cukup handal.

Gambar 15 Prinsip alat ukur besi putar

10 Alat Ukur Elektrodinamik

Alat ukur elektrode memiliki dua jenis belitan kawat, yaitu belitan kawat arus yang dipasang, dan belitan kawat tegangan sebagai kumparan putar terhubung dengan poros dan jarum penunjuk (Gambar 16). Interaksi medan magnet belitan arus dan belitan tegangan menghasilkan sudut penyimpangan jarum penunjuk sebanding dengan daya yang dipakai beban:

P = V · I · cos q

Pemakaian alat ukur elektrodinamik sebagai pengukur daya listrik atau wattmeter. Pemasangan wattmeter dengan notasi terminal 1, 2, 3, dan 5. Terminal 1-3 terhubung ke belitan arus Wattmeter, terhubung seri dengan beban. Terminal 2-5 terhubung ke belitan tegangan Wattmeter. Terminal 1-2 dikopel untuk mendapatkan catu tegangan suplai tegangan (Gambar 17).

Pemasangan terminal meter tidak boleh tertukar, karena akibatnya meter tidak berfungsi. Untuk pengukuran daya besar, di mana arus beban besar dapat digunakan trafo CT untuk menurunkan arus yang mengalir belitan arus wattmeter. Misalkan daya motor 3 phasa 55 kW dengan tegangan 400 V akan menarik arus jalajala 100 A. Kemampuan kWH meter maksimal dilalui arus hanya 10 A, maka digunakan trafo arus CT dengan rating 100/5 A agar pengukuran daya motor dapat dilaksanakan. Wattmeter portabel pengawatan dengan beban (Gambar 18). Ada tiga buah selektor switch, untuk pengaturan amper, pengaturan tegangan, dan pemilihan skala batas ukur. Untuk keamanan tempatkan selektor amper dan selektor tegangan pada batas ukur tertinggi. Jika jarum penunjuk sudut simpangannya masih kecil baru selektor switch arus atau tegangan diturunkan satu tahap.

Alat ukur piringan putar tidak menggunakan jarum penunjuk. Konstruksi meter piringan putar memiliki dua inti besi (Gambar 19). Inti besi U dipasang dua buah belitan arus pada masing-masing kaki inti, menggunakan kawat berpenampang besar. Inti besi berbentuk E-I dengan satu belitan tegangan, dipasang pada kaki tengah inti besi, jumlah belitan tegangan lebih banyak dengan penampang kawat halus. Piringan putar aluminium ditempatkan di antara dua inti besi U dan E-I. Akibat efek elektromagnetis kedua inti besi tersebut, pada piringan aluminium timbul arus Eddy yang menyebabkan torsi putar pada piringan. Piringan aluminium berputar bertumpu pada poros, kecepatan putaran sebanding dengan daya dari beban. Jumlah putaran sebanding dengan energi yang dipakai beban dalam rentang waktu tertentu. Meter piringan putar disebut kilowatthours (kWh)-meter (Gambar 20).

11 Alat Ukur Piringan Putar

Pengawatan kWh-meter satu phasa belitan arus dihubungkan ke terminal 1-3, belitan tegangan disambungkan terminal 2-6, terminal 1-2 dikopel, dan terminal 4-6 juga dikopel langsung. Pengawatan kWh-meter tiga phasa dengan empat kawat (Gambar 8.21) L1, L2, L3 dan N memiliki tiga belitan arus dan tiga belitan tegangan.

1. Jala-jala L1, terminal-1 ke belitan arus-1 terminal-3 ke beban, terminal 1-2 dikopel untuk suplai ke belitan tegangan-1.

2. Jala-jala L2, terminal-4 ke belitan arus-2 terminal 6 langsung beban, terminal 4-5 dikopel suplai ke belitan tegangan-2.

3. Jala-jala L3, terminal-7 ke belitan arus-3 ke terminal 9 langsung beban, terminal 7-8 dikopel untuk suplai ke belitan tegangan-3.

4. Terminal 10 dan 12, untuk penyambungan kawat netral N dan penyambungan dari ketiga belitan tegangan phasa 1, 2, dan 3.

Bentuk fisik kWh-meter kita lihat di setiap rumah tinggal dengan instalasi dari PLN. Sebagai pengukur energi listrik kWhmeter mengukur daya pada interval waktu tertentu dalam konversi waktu jam. Setiap kWh-meter memiliki angka konstanta jumlah putaran /kWh.

Cz = n/P

Cz =Konstanta jumlah putaran/kWh

n =Putaran

P =Daya listrik kW

Contoh: kWh-meter satu phasa memiliki konstanta putaran 600 putaran/kWh dalam waktu

1 menit tercatat 33 putaran piringan. Hitunglah beban daya listrik!

Jawaban: P = n/Cz  =  = 33 kW

12 Pengukuran Tegangan DC

Pengukur tegangan voltmeter memiliki tahanan meter R_m (Gambar 8.22). 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 R_V. Persamaan tahanan seri meter R_V:

Rv =  =  

R_v = {n – 1} · Rm

R_v = Tahan seri meter

R_m = Tahanan dalam meter

U = Tegangan

U_m = Tegangan meter

I_m = Arus meter

n = Faktor perkalian

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 R_v.

Jawaban:

Rv =  =  

Rv = = 2 kW

 

13 Pengukuran Arus DC

 Pengukur arus listrik ampermeter memiliki keterbatasan untuk dapat mengukur arus, tahanan dalam meter R_m membatasi kemampuan batas ukur. Menaikkan batas ukur dilakukan dengan memasang tahanan paralel R_p dengan ampermeter (Gambar 23). Tahanan R_p akan dialiri arus sebesar I_p, arus yang melalui meter Rm sebesar Im. Untuk menaikkan tahanan dalam meter, di depan tahanan meter Rm ditambahkan tahanan seri R_v. Sehingga tahanan dalam meter yang baru (R_m + R_v) (Gambar 24).

Tahanan paralel R_p tetap dialiri arus I_p, sedangkan arus yang melewati (R_m + R_v) sebesar I_m. Persamaan tahanan paralel R_p:

R_p =  =  

R_p = R_m =  

R_p = Tahanan paralel

U = Tegangan

I = Arus yang diukur

I_m = Arus melewati meter

I_p = Arus melewati tahanan paralel

R_m = Tahanan dalam meter

Contoh:Ampermeter dengan tahanan dalam R_m = 100 W, arus yang diizinkan melewati meter I_m = 0,6 mA. Ampermeter akan mengukur arus I = 6 mA. Hitung tahanan paralel R_p.

Jawaban:

U = I_m .R_m = 0,6 mA . 100 W = 60 mV

R_p =    =  =  11,1 W

Atau dengan cara yang lain, didapatkan harga R_p yang sama:

 =  =   

R_p = R_m

R_p = 100 W  = 11,1 W

Secara praktis untuk mendapatkan batas ukur yang lebar dibuat menjadi tiga tingkatan (Gambar 25). Batas ukur skala pertama, sakelar pada posisi 1 dipakai tahanan paralel R_p1. Batas ukur dengan skala 2 posisi sakelar 2 dipakai tahanan paralel R_p2. Batas ukur ketiga, posisi sakelar 3 dipakai tahanan paralel R_p3. Dengan metoda berbeda dengan tujuan memperluas batas ukur, dipakai tiga tahanan paralel R_p1, R_p2, dan R_p3 yang ketiganya disambung seri (Gambar 26). Sakelar posisi 1, tahanan (R_p1 + R_p2 + R_p3) paralel dengan rangkaian (R_v + R_m). Sakelar posisi 2, tahanan (R_p2 + R_p3) paralel dengan rangkaian (R_p1 + R_v + R_m). Saat sakelar posisi 3, tahanan R_p3 paralel dengan rangkaian (R_p1 + R_p2 + R_v + R_m). 

14 Pengukuran Tahanan

Pengukuran tahanan dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu mengukur langsung nilai tahanan dan pengukuran tidak langsung dengan metode jembatan (Gambar 27). Pengukuran tahanan secara langsung bisa menggunakan multimeter, dengan menempatkan selektor pemilih mode pada pengukuran tahanan. Resistor yang diukur dihubungkan dengan kedua kabel meter dan nilai tahanan terbaca pada skala meter. Pengukuran tidak langsung, menggunakan alat meter tahanan khusus dengan prinsip kerja seperti jembatan Wheatstone.

 

15 Jembatan Wheatstone

Pengembangan rangkaian resistor seri dan paralel menghasilkan prinsip Jembatan Wheatstone (Gambar 28). Sumber tegangan DC mencatu rangkaian empat buah resistor. R₁ seri dengan R₂, dan R₃ seri dengan R₄. Hukum Kirchoff tegangan menyatakan jumlah drop tegangan sama dengan tegangan sumber.

U = U₁ + U₂ dan U = U₃ + U₄

Titik A-B dipasang Voltmeter mengukur beda tegangan, jika meter menunjukkan nol, artinya tegangan U₁ = U₃ disebut kondisi seimbang. Jika U₁ ≠ U3 disebut kondisi tidak seimbang dan meter menunjukkan angka tertentu.

U_AB = 0 V,

 =  

 =  

R₁, R_x Tahanan yang dicari

R₂, R_n Tahanan variable

R₃, R₄ Tahanan ditetapkan, konstan

 

Aplikasi praktis dipakai model Gambar 29, R₁ = R_x merupakan tahanan yang dicari besarannya. R₂ = R_n adalah tahanan yang bisa diatur besarannya. R₃ dan R₄ dari tahanan geser. Dengan mengatur posisi tahanan geser B, sampai Voltmeter posisi nol. Kondisi ini disebut setimbang, maka berlaku rumus kesetimbangan jembatan Wheatstone.

Contoh:

Jembatan Wheatstone, diketahui besarnya nilai R2 = 40 Ω, R3 = 25 Ω, R4 = 50 Ω. Hitung besarnya R1 dalam kondisi setimbang.

Jawaban:

U_AB = 0 V

 =       ⇒   R₁ =   =   

 ====================

Karena keadaan yang tidak mendukung, mungkin ada beberapa rumus dan gambar yang tidak bisa tampil normal, untuk lebih lengkapnya, silahkan unduh filenya dalam format pdf.

 JENIS-JENIS ALAT UKUR LISTRIK

Baca Juga Tentang: Berbagai Alat Ukur Dan Pengukuran Listrik

//Anda baru saja telah membaca artikel tentang ALAT UKUR DAN PERHITUNGANNYA, jika ada yang keliru, tanggapan, kritik dan saran silahkan isi di kolom komentar.//