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 Rm (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 RV. Persamaan tahanan
seri meter RV:
Rv =
=


Rv
= {n – 1} · Rm
Rv
= Tahan seri meter
Rm
= Tahanan dalam meter
U
= Tegangan
Um
= Tegangan meter
Im
= 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 Rv.
Jawaban:
Rv =
=


Rv =
= 2
kW

13 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 23). 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
24).
Tahanan paralel
Rp tetap dialiri arus Ip, sedangkan arus yang melewati (Rm
+ Rv) sebesar Im. Persamaan tahanan paralel Rp:
Rp =
=


Rp = Rm = 

Rp = Tahanan paralel
U = Tegangan
I = Arus yang diukur
Im = Arus melewati meter
Ip = Arus melewati
tahanan paralel
Rm = Tahanan dalam meter
Contoh:Ampermeter dengan tahanan
dalam Rm = 100 W,
arus yang diizinkan melewati meter Im = 0,6 mA. Ampermeter akan
mengukur arus I = 6 mA. Hitung tahanan paralel Rp.
Jawaban:
U = Im .Rm =
0,6 mA . 100 W =
60 mV
Rp =
=
= 11,1 W


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



Rp = Rm 

Rp = 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 Rp1.
Batas ukur dengan skala 2 posisi sakelar 2 dipakai tahanan paralel Rp2.
Batas ukur ketiga, posisi sakelar 3 dipakai tahanan paralel Rp3. Dengan
metoda berbeda dengan tujuan memperluas batas ukur, dipakai tiga tahanan paralel
Rp1, Rp2, dan Rp3 yang ketiganya disambung
seri (Gambar 26). 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).
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.
UAB
= 0 V,




R1,
Rx Tahanan yang dicari
R2,
Rn Tahanan variable
R3,
R4 Tahanan ditetapkan, konstan
Aplikasi
praktis dipakai model Gambar 29, R1 = Rx
merupakan tahanan yang dicari besarannya. R2 = Rn
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:
UAB
= 0 V




====================
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.
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.//
Post a comment for "ALAT UKUR DAN PERHITUNGANNYA"