ALAT UKUR BESI PUTAR SEBAGAI VOLTMETER DC DAN ACMakalah ini Disusun untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Alat Ukur dan Pengukuran Listrik II

Disusun oleh :Kelompok 6 / kelas LT-2B

Agus Achmadi(3.31.13.1.01)Nur Rohman (3.31.13.1.15)Reski Trimayuda Marani (3.31.13.0.16)

PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIKJURUSAN TEKNIK ELEKTROPOLITEKNIK NEGERI SEMARANG2014BAB IPENDAHULUAN

I.ILatar Belakang

1.1. Pengertian alat ukur dan pengukuran.Pengukuran adalah suatu perbandingan antara suatu besaran dengan besaran lain yang sejenis secara eksperimen dan salah satu besaran dianggap sebagai standar. Dalam pengukuran listrik terjadi juga pembandingan, dalam pembandingan ini digunakan suatu alat bantu (alat ukur). Alat ukur ini sudah dikalibrasi , sehingga dalam pengukuran listrikpun telah terjadi pembandingan. Sebagai contoh pengukuran tegangan pada jaringan tenaga listrik dalam hal ini tegangan yang akan diukur diperbandingkan dengan penunjukan dari voltmeter.Pada pengukuran listrik dapat dibedakan dua hal:a. Pengukuran besaran listrik, seperti arus (ampere), Tegangan (Volt), Daya Listrik (watt), dllb. Pengukuran besaran nonlistrik, seperti suhu, kuat cahaya, tekanan dll.Dalam melakukan pengukuran pertama harus ditentukan cara pengukurannya. Cara dan pelaksanaan pengukuran itu dipilih sedemkian rupa sehingga alat ukur yang ada dapat digunakan dan diperoleh efisiensi setinggi tingginya. Jika cara pengukuran dan alatnya sudah ditentukan , penggunaanya harus dengan baik pula. Setiap alat harus diketahui dan diyakini cara kerjanya. Dan harus diketahui pula apakah alat alat yang akan digunakan dalam keadaan baik dan mempunyai kelas ketelitian sesuai dengan keperluannya.Alat ukur listrik yaitu peralatan yang memungkinkan untuk mengamati besaran-besaran listrik, instrumentasi perlu dipelajari agar dalam pemakaian tidak terjadi kesalahan dan yang perlu diperhatikan dalam pengukuran adalah: Alat ukur tidak boleh membebani/mempengaruhi yang diukur atau disebut mempunyai impedansi masuk yang besar. Mempunyai keseksamaan yang tinggi, yaitu alat harus mempunyai ketepatan dan ketelitian yang tinggi (mempunyai accuracy error dan precision error yang tinggi). Mempunyai kepekaan (sensitifitas) yang tinggi, yaitu batas input signal yang sekecil-kecilnya sehingga mampu membedakan gejala-gejala yang kecil. Mempunyai stabilitas yang tinggi sehingga menolong dalam pembacaan dan tidak terganggu karena keadaan yang tidak dikehendaki. Kemampuan baca (realibilitas) yang baik, hal ini banyak tergantung dari skala dan alat penunjukan serta piranti untuk menghindari kesalahan paralak. Kemantapan (reabilitas) alat tinggi, yaitu alat yang dapat dipercaya kebenarannya untuk jangka waktu yang lama.Hal-hal yang penting diperhatikan pada pengukuran listrikCara pengukuran harus benar Pada pengukuran listrik terdapat beberapa cara Pilih cara yang ekonomis.- Alat ukur, harus dalam keadaan baik - Secara periodic harus dicek (kalibrasi)- Penyimpanan, transportasi alat harus diperhatikan.- Operator (orang) harus teliti.- Keadaan dimana dilakukan penelitian harus diperhatikan. - Jika diperlukan laporan, maka pencatatan hasil pengukuran perlu mendapatkan perhatian.- Untuk catatan digunakan buku tersendiri- Gunakan FORMULIR tetentu

BAB IIPRAKTIKUM PENGUKURAN

II.ITujuan1. Menentukan tahanan dalam dari AUKP2. Memperbesar skala maksimum Voltmeter AC dan DC3. Pengaruh frekuensi pada voltmeter

II.IIAlat-alat yang dipergunakan1. Variac2. Power supply3. Voltmeter digital4. Alat ukur besi putar AC/DC 0-30 volt5. Dioda6. Resistor-resistor7. Kawat penghubung

II.IIIPROSEDUR PERCOBAANA. MENENTUKAN TAHANAN DALAM VMBP DAN KALIBRASINYA1. Buatlah rangkaian gambar 1 pada papan kerja yang disediakan.2. Tegangan supply hanya boleh dipasang pada rangkaian percobaan apabila sudah disetujui oleh asisten.3. Atur tegangan DC sebesar 16 Volt (Vdc)4. Atur perlahan-lahan VR hingga Vm menunjukkan 5 volt.5. Ukur dan catat tegangan pada R1.6. Hitung arus yang melewati R17. Ukur dan catat tegangan pada VM (Vvm)8. Hitung harga tahanan dalam (Rv) Voltmeter9. Ulangi prosedur diatas untuk harga pengamatan 7V, 9V, 10V, dan 11V.10. Tentukan harga Rv rata-rata.11. Tulis hasil pengamatan pada tabel 1

Gambar 1

Gambar 2

Gambar 3B. UNTUK SUMBER TEGANGAN DC1. Hubungkan pengawatan seperti pada gambar 2 pada papan kerja yang disediakan untuk alat ukur yang mempunyai range 60V, 90V 120V, 150v, 200V.2. Tegangan suply hanya boleh dipasang pada rangkaian percobaan apabila sudah disetujui oleh asisten.3. Hubungkan pengawatan gambar 3 untuk R1 = 240 ohm, R2 = 1 K ohm4. Atur Vdc dari variac hingga menunjukan harga 60 Volt dengan Voltmeter digital.5. Ukur dan catat tegangan di R1 dan R2 dengan menggunakan VM yang dibuat pada prosedur a) dengan menggunakan range 150 Volt6. Ulangi prosedur b,c,d dengan mengganti R1 = 1K ohm, R2 = 4,12K ohm, untuk Vdc = 90 Volt dan range 90 Volt7. Ulangi prosedur b,c,d dengan menggati R1 = 1,5K ohm, R2 = 28,2K ohm untuk Vdc = 120 Volt dan range 120 Volt.8. Ulangi prosedur b,c,d dengan menggati R1 = 1,5K ohm, R2 = 28,2K ohm untuk Vdc = 150 Volt dan range 150 Volt.9. Ulangi prosedur b,c,d dengan menggati R1 = 1,5K ohm, R2 = 28,2K ohm untuk Vdc = 200 Volt dan range 200 Volt.10. Tuliskan hasil pengamatan pada tabel 2.

C. UNTUK SUMBER TEGANGAN AC TANPA KAPASITOR1. Semua prosedur percobaan seperti pada percobaan B hanya saja sumber tegangan AC untuk nilai tegangan sama. Lihat gambar 4.

Gambar 4BAB IIIISI

III.IALAT UKUR AZAS BESI PUTARTIK : Mahasiswa diharapakan bisa mengetahui cara keja alat ukur besi putar Mahiswa bisa memahami diagram rankaian pada alaut ukur besi putarAlat ukur besi putar dapat digolongkan kedalam dua jenis / tipe:1. Tipe tarikan / attraction type.2. Tipe tolakan / repulsion type.

III.I.1.Konstruksi & Prinsip Kerja

Gambar-5 Besi putar Pada jenis tarikan besi bergerak bersama-sama dengan poros yang berbentuk piringan dari besi lunak. Piringan ini ditempatkan sedikit keluar dari belitan. Jika I (arus) mengalir kedalam kumparan maka medan didalam kumparan akan lebih kuat dari medan magnit yang diluar akibatnya piringan akan tertarik kedalam. Pada jenis tolakan terdapat dua buah batang / kepingan dari besi yang ditempatkan dalam kumparan. Kepingan besi yang satu diikatkan pada bagian yang diam / kerangka kumparan sedangkan besi yang satunya dihubungkan dengan bagian yang bergerak yaitu poros. Jika arus (I) dialirkan pada kumparan maka akan timbul medan magnit. Kedua besi yaitu besi yang diam dan besi yang dapat bergerak di magnitisir dengan arah yang sama, sehingga timbul kutub-kutub yang sama pada kedua besi tersebut akibatnya terjadilah tolakan.Adanya torsi dari alat ukur besi putar dapat diturunkan sebagaiberikut:Arus yang mengalir dalam kumparan I. Induktansi kumpatan L dan simpangan yang terjadi . Dengan bertambahnya arus sebesar da dan kumparannya sebesar dL.Akibat penambahan arus dI mengakibatkan penambahan tegangan:

Energy listrik yang diberikan:

Energy tersimpan berubah dari:

keMaka besarnya perubahan energy tersimpan

Dengan mengabaikan bentuk-bentuk urutan yang lebih tinggi pada harga yang kecil maka persamaan menjadi:I L d I + I2 dLDari Prinsip konservasi energy:Energy listrik yang diberikan : perubahan pada energy tersimpan + kerja mekanisI2 dL + I L d I = (I L d I + I2 dL) + Tda

Tda = I2 dL atau T = I2 Dimana:T= dalam NmI= dalam amperL= dalam tlenya= dalam radian

III.I.2Alat Ukur Besi Putar Sebagai VoltmeterAlat ukur besi putar ini sederhana dan kuat dalam konstruksi, juga dapat pula dipakai alat ukur yang mempunyai sudut yang sangat besar. Gaya elektromagnetis dapat dibangkitkan dengan berbagai cara yaitu cara tolak menolak dan cara kombinasi atraksi dan tolak menolak.Untuk pengukuran tegangan DC, induktansi dari kumparan tetap tidak berpengaruh.

Rangkaian Impedansi dalam AUBP

Untuk memperbesar skala maksimum dari Voltmeter disini dapat dilakukan dengan menambah tahanan yang dipasang seri dengan impedansi dari Voltmeter.

Jika batas ukur sekarang menjadi (n+1) kali batas ukur semula. Sedangkan untuk pengukuran tegangan AC akan sama halnya pengukuran tegangan DC bila kita menambah kapasitor yang dipasang secara paralel dengan Rs untuk menghilangkan pengaruh frekuensi. Harga C kita dapatkan persamaan C=0,14 Dimana : Rs = tahanan yang dipasang seri dengan impedansi dalam dari Voltmeter L = induktansi voltmeter C = kapasitor yang dipasang paralel dengan Rs untuk menghilangkan frekuensi dari jala-jala

Gambar rangkaian menghilangkan frekuensiPengukuran tegangan AC juga dapat diukur langsung bila kita mengetahui nilai frekuensi dari sumber tegangan jala-jala AC yang diberikan pada rangkaian yang akan diukur.

Contoh soal.1. Berapakah besarnya tegangan kumparan alat ukur besi putar tersebut (pada Z) dan besarnya tegangan pada Zsh. Jika Z R = q1 , frekuensi = 50 Hz dan L = 0,4 H dengan kemampuan arus simpangnya penuhnya 10 mA.Jawab:

III.II Tahanan dalam Dari AUKPPengukuran Hambatan Dalam VoltmeterHambatan dalam sebuah voltmeter dapat diukur dengan dua cara. Cara pertama adalah dengan menganggap atau memperlakukan voltmeter sebagai sebuah hambatan beban yang kemudian diberi arus dari sebuah ggl dan kemudian diukur kuat arusnya seperti pada gambar 8.13. cara kedua serupa dengan cara pertama, tetapi amperemeter pada cara pertama itu diganti dengan sebuah hambatan yang sudah diketahui nilainya, seperti pada gambar 8.14.

Untuk rangkaian pada gambar 8.13, nilai hambatan dalam voltmeter dapat dicari dengan persamaan,

Dengan V adalah tegangan yang terbaca pada voltmeter, dan i adalah kuat arus yang terbaca pada amperemeter.Untuk rangkaian pada 8.14, nilai hambatan dalam voltmeter dapat dicari dengan persamaan,

Dengan adalah beda potensial yang terbaca pada amperemeter sebelum R dipasang dan adalah beda potensial yang terbaca pada voltmeter setelah R dipasang.III.III Memperbesar Skala Maksimum Voltmeter`1.Gunakan rangkaian seperti pada gambar 2 dengan ketentuan harga RS dengan n = 2;2. Hidupkan power supply, pindahkan posisi saklar ke 1, dan atur power supply menunjukkan skala penuh ( 6 volt ), kemudian pindahkan saklar pada posisi 2. Catat hasil penunjukan meter dan masukkan ke dalam tabel pengamatan pada kolom Vb = 5,5 volt. Jika Vb belum menunjukan 0,5 x Vm maka aturlah RS sehingga Vbp 3. menunjukan 0,5 x Vm;3.Kemudian cata harga Rsp (Rs perbaikan) masukan ke dalam tabel percobaan;4.Hitung harga perbedaan antara Vb dengan Vb perbaikan ( n=2 , Vbp = 0,5. Vm);5.Lakukan percobaan ini seterusnya dengan ketentuan n=3, dan seterusnya. Dan ikuti langkah-langkah di atas;6.Setelah selesai kemasi alat dan bahan, kembalikan ke tempat semula;7.Hitung % kesalahan dengan formula %Kes = (Rs Rsp)/ (Rs) x 100 %, atau (Vb Vbp) / (Vb) x 100 %MEMPERBESAR BATAS UKUR VOLTMETERVoltmeter adalah alat untuk mengukur tegangan ataun beda potensial suatu komponen. Untuk mengukur beda potensial antara dua titik pada suatu komponen,kedua titik tersebut harus dihubungkan dengan terminal voltmeter sehingga terhubung secara paralel dengan komponen tersebut. Keakuratan pengukuran tegangan bergantung pada hanbatan voltmeter. Jika hambatan dalam voltmeter besar, maka arus yang melewati nya akan sangat kecil. Oleh karena itu, idealnya hambatan voltmeter besarnya tak terhingga. Namun pada praktiknya, hambatan voltmeter bukan tak terhingga, tetapi diusahakan sangat besar. Untuk memperbesar batas ukur voltmeter dapat dilakukan dengan cara memasang tahanan (Rm) yang diserikan dengan tahanan pada voltmeter (Rv). Besarnya tahanan yang dipasang harus sesuai dengan batas ukur yang diperbesar dan juga kelipatan batas ukur (n) dengan rumus : Rm = Rv (n - 1)

III.IV Pengaruh Frekuensi pada VoltmeterDalam penggunaan sebagai suatu alat pengukur volt, maka bila frekuensi dari pada tegangannya adalah tinggi, maka perubahan dalam arus yang akan melalui kumparan putar adalah lebih penting dari pada pengaruh arus arus putar. Perubahan dari pada arus ini terutama disebabkan oleh perubahan induktansi dari pada kumparan tersebut. Untuk jelasnya maka dimisalkan bahwa jaringan dari sirkuit alat ukur voltmeter dari suatu induktansi L dari kumparan tetap dan tahanan R dari pada tahanan seri.

III.VKesimpulan1) Alat ukur dengan besi putar bekerja berdasarkan pada arus yang akan diukur melalui kumparan yang tetap dan menyebabkan terjadinya medan magnet.

2) Alat ukur besi putar dapat digolongkan kedalam dua jenis / tipe: Tipe tarikan / attraction type. Tipe tolakan / repulsion type.3) Kelebihan alat ukur tipe besi putar ini sederhana tapi kuat dalam kontrussinya, serta harganyamurah. Sehinggabanyakdigunakansebagaipengukurarus listrik dan tegangan listrik pada frekuensi-frekuensi yang dipakai pada jaring-jaringyang terdapatdi kota. Disamping itualat ukur inimempunyai sudut yang sangat besar.