MODUL II – 3

ALAT UKUR INDUKSI (AUI)

I. Tujuan Percobaan

Mengetahui prinsip kerja alat ukur

Mengetahui tipe-tipe alat ukur induksi

Mengetahui prinsip kerja Wattmeter dan KWh meter

Membandingkan hasil pengukuran dari tipe alat ukur induksi

Mengenal pengukuran daya dengan menggunakan alat ukur induksi

Mengenal metode pengukuran daya dan membandingkan

II. Teori Pendahuluan

a. Pengertian Alat Ukur Induksi

Alat ukur induksi merupakan alat ukur ynag momen geraknya ditimbulkan oleh

suatu fluks magnit dan arus bolak-blik. Alat lazim untuk mengukur energi (KWh

meter) walaupun ada juga untuk arus maupun tegangan.

Arus energi mempunyai dua fluks magnet yang dihasilkan dari suatu arus mengalir

pada kumparan. Kedua magnet fluks tersebut memotong piringan.

Piringan dipotong oleh 2 fluks magnet 1 dan 2 pada titik P1 dan P2. Fluks ke-1

1 menyebabkan arus pusar 1 (I1). Arus pusar ini melalui titik P2. Interaksi yang

terjadi antara I1 dan 1 menyebabkan momen gerak I (Mg1). Demikian juga 2

menyebabkan momen arus pusar 2 (I2) yang melalui P1 dan interaksi arus pusar 2 (I2)

dan fluks 2 (2) menyebabkan momen gerak 2 (Mg2).

Gambar 1. Prinsip Kerja Alat Ukur Induksib. Macam – macam Alat Ukur Induksi

1. Tipe Feraris

Gambar 2. Alat Ukur Induksi Tipe Feraris

Seperti dalam gambar terpasang 2 pasang kumparan. Pasangan kumparan

pertama dihubungkan seri dengan induktor besar . Kedua pasang kumparan tersebut

dihubungkan dengan tegangan yang sama. Arus yang mengalir pada kumparan

pertama (IR) mempunyai beda sudut fasa sebesar terhadap arus kumparan kedua

(IL), harga hampir mendekati 90.

Fluksi yang timbul akan merupakan medan putar, medan putar ini akan

menyebabkan arus pusar pada motor. Dan interaksi medan putar dengan arus pusar

akan mengakibatkan, momen gerak yang memutar rotor-rotor tersebut akan berputar

searah putaran medan putar seperti KWh meter. Tetapi bila rotor tersebut mendapat

momen lawan berupa pegas maka rotor tersebut akan berhenti pada saat terjadi

keseimbangan.

Dimana :

V : Tegangan sumber

I : Arus yang melalui I seri dengan R

IL : Arus yang melalui kumparan 2 seri dihasilkan L

R : Fluksi magnetik yang menghasilkan IR

L : Fluksi magnetik yang menghasilkan IL

ER : Tegangan induksi karena R

EL : Tegangan induksi karena L

IER : Arus pusar karena ER

IEL : Arus pusar karena EL

2. Tipe Shaded Pole

Pada tipe ini memakai piringan dan satu kumparan yang menimbulkan fluks

magnet. Agar sistem ini terdapat 2 fluks yang mempunyai beda fasa tertentu, maka

fluks utama tersebut dibagi dua dengan membagi pada intinya.

Untuk membuat beda fasanya, di salah satu dari bagian inti yang terbagi dua

tersebut ditambah cincin/ring tembaga. Keadaan ini disebut Shaded Pole.

Gambar 3. Alat ukur Induksi Tipe Shaded Pole

Momen gerak yang ditimbulkan :

Mg = K t s Sin Cos

t dan s sebanding dengan I untuk Amperemeter dan juga sebanding dengan V

untuk Voltmeter.

c. Faktor yang mempengaruhi Alat Ukur Induksi

a. Pengaruh Frekuensi

Alat ukur induksi sangat dipengaruhi oleh frekuensi, mengingat alat ukur ini

hanya untuk arus/tegangan bolak-balik saja. Jika frekuensi naik, maka impedansi

juga akan naik dan Cos phi akan turun.

b. Faktor Temperatur

Dengan naiknya temperatur, baik karena temperature luar maupun arus pusar

akan membesar impedansi Z seperti pada (a) dimana Z ini sangat berpengaruh

pada momen gerak dari alat ukur ini. Sebenarnya yang mempengaruhi kenaikkan

harga Z tersebut adalah tahanan R-nya. Kompensasi dapat dilakukan dengan

tahanan shunt yang mempunyai koefisien tahanan yang positif dan benar.

d. Pengukuran Daya

Dalam pengukuran daya dengan menggunakan alat ukur induksi sumber

arus/tegangan harus bolak-balik.

P = V I Cos

Ada beberapa cara pengukuran daya dengan menggunakan alat ukur

induksinya diantaranya :

1. Pengukuran Daya Satu Fasa

Dengan menggunakan Wattmeter

Suatu Wattmeter satu fasa dapat langsung mengukur daya yang

diserap beban, karena semua besaran arus dan Cos sydah tercakup di

dalamnya. Rangkaian pengkuran dengan Wattmeter satu fasa dapat

dilihat pada gambar dengan daya yang diukur adalah :

P = E I Cos

Gambar 4. Rangkaian pengukuran daya bolak-balik satu fasa dengan watt meter.

Kesalahan pada Wattmeter satu fasa antara lain adalah disebabkan

oleh sifat induktif kumparan tegangan. Hal ini menyebabkan arus yang

mengalir pada kumparan tegangan tidak sefasa dengan tegangan yang

diukur.

Metoda 3 Voltmeter dan 3 Amperemeter

Pengukuran satu fasa dapat dilakukan memakai 3 Voltmeter (lihat

gambar 8) dari diagram vector didapat :

V1 = V2 + V3 + 2V2 + V3 Cos

Karena itu daya pada beban dapat dihitung dengan rumus :

PL =

V 32−V 2

2−V 12

2 R

Gambar 8. Pengukuran daya 1 fasa dengan 3 voltmeter dan diagram vektor

metoda 3 amperemeter.

Pengukuran daya satu fasa dapat juga dilakukan dengan menggunakan 3

Amperemeter.

Gambar 9. Pengukuran daya 1 fasa dengan 3 amperemeter dan diagram vektor.

Dari diagram vector didapat : I1 = I2 +I3 + 2 I2 + I3 Cos

Dan daya yang dapat dihitung dengan rumus :

PL =

R2

( I 32−I 2

2−I 12 )

2. Pengukuran Daya Tiga Fasa

Metoda ini lazim disebut metoda Aron, dimana tegangan diambil kedua

Wattmeter adalah tegangan-tegangan fasa-fasa dengan menggunakan 2

Wattmeter dapat diukur daya tiga fasa pengukuran dari beban balik hubungan

delta () maupun hubungan bintang (Y). Pengukuran daya tiga fasa tersebut

dengan menjumlahkan dua buah pengukuran yang ditunjukkan oleh Wattmeter

P1 dan P2, maka

Gambar 10. pengukuran metoda aron hubung bintang

Gambar 11. pengukuran metoda aron hubung delta.