PENGUKURAN BESARAN LISTRIK

Teknik Elektro Fakultas Teknik UNIVERSITAS BUDI LUHUR Sesi : Pengukuran Besaran ListrikKode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010BUDI LUHUR Hal : 1 SISTEM SATUAN SATUAN: adalah standard ukuran bagi setiap jenis besaran fisis ; tanpa satuan, maka besaran/kuantitas tidak akan punya arti. JENIS SATUAN:

1. SATUAN DASAR : panjang, massa, Waktu. Merupakan besaran besaran utama untuk menentukan besaran besaran Fisis yang lainya. 2. SATUAN TURUNAN: Adalah semua satuan yang dapat dinyatakan atau ditentukan dengan atau dari satuan dasar.

Example : Luar = m2 dapat ditentukan dari satuan dasar panjang (m) SIMBOL DIMENSI: adalah suatu cara lain dalam menyatakan satuan. Dimensi untuk satuan dasar : oPanjang ; meter; m = L oMassa; gram ; g= M oWaktu ; Sekon; s= T Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010BUDI LUHURHal : 2 Untuk Satuan Turunan : o Simbol dimensi ditentukan dengan penulisan dimensi masing masing satuandasar yang menyusunya. o Example: Luas ->Meter Persegi = m2 L2

Gaya -> kg m/detik2 MLT-2 SISTEM INTERNASIONAL (SI) Dalam perkembangan sistem satuan, ada penambahan besaran dasar

Pada awalnya: panjang (L), massa (M), waktu (T) Yaitu : Arus listrik (Apipere) -> A Temperatur (derajat kelvin)-> 0K Intensitas penerangan (Lilin=Kandela) -> Cd Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010BUDI LUHURHal : 3 SatuanSatuan InggrisSIKebalikan Panjang 1 kaki ( ft ) 1 inci ( in ) 30.48 cm 25.4 cm 0.0328084 0.0393701 Luas 1ft2 1 inci2 9.29030 x 102 cm2 6.4516 x 102 mm2 0.0107639 x 10-2 0.155000 x 10-2 Isi1 ft30.0283168 m335.3147 Massa1 pon0.45359237 kg2.20462 Kerapatan1 pon/ft316.0185 kg/m30.062428 Kecepatan1 ft/s0.3048 m/s3.28084 Gaya1 pondal (pdl)0.138255 N7.23301 Kerja1 kaki pondal0.0421401 J23.7304 Daya1 daya kuda (hp)745.7 W0.00134102 Suhu1 O Fahrenheit5 ( t 32)/9 OC- SISTEM SATUAN INGGRIS Menggunakan satuan dasar yang berbeda dengan SI Satuan dasar: Panjang ; Kaki (Yt) Massa; Pon Massa (Lb) Waktu; Sekon (s) Untuk Koversi dari sistem Inggris ke SI : Dari sistem Inggris ke SI atau sebaliknya sesuai sesuai aturan berikut ini. Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010BUDI LUHURHal : 4 STANDARD PENGUKURAN Merupakan pernyataan fisis dari sebuah satuan pengukuran Menggunakan suatu bahan standard sebagai acuan Contoh : Standard pengukuran massa : 1 kg adalah massa dari 1 dm3 air pada suhu kerapatan maksimal 40C Menggunakan Gejala Alam Contoh : Standard waktu : 1 Sekon adalah 1/86400 hari matahari STANDARD LISTRIK Standard Listrik meliputi: Amper Tahanan Tegangan Standard Kapasitansi Standard Induktansi Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010BUDI LUHURHal : 5 STANDARD AMPER Dalam SI dinyatakan bahwa 1 amper adalah: I = I Amper jika F (gaya) yang dihasilkan adalah 2 x 10-7 newton/m Standard tersebut kurang bahkan sangat tidak praktis. Disepakati standard 1 Amper adalah didasarkan endapan perak dari larutan perak nitrat. 1 Amper adalah arus yang mengendapkan perak dengan laju kecepatan sebesar 1,118 mili gram/sekond. Dalam perkembangan1 Amper didefinisikan dengan amper absolut. Yaitu dengan mengukur gaya yang dihasilkan oleh dua kumparan pembawa arus. F 1 meter I I Ruang Hampa

Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010 BUDI LUHUR Hal : 6 Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010 BUDI LUHUR Hal : 7 STANDARD TAHANAN Tahanan standard adalah sebuah kumparan kawat terbuat dari paduan mirip manganin yang memiliki resistivitas tinggi dan koefisien tempetur yang rendah. Konektor Terminal tembaga Hard Ruber Top Kawat Tahanan Bejana Berisi minyak yang tidak mengandung uap air Bahan kawat tahanan mempunyai nilai resitansi yang relatif konstan terhadapadanya perubahan temperatur. Untuk perhitungan eksak-nya terhadap perubahan suhu disekitarnya adalah: Rt = R250c + d(t 25) + | (t 25)2 R250c =Tahanan pada suhu 250c < 10 x 10-6 dan 6 x 10-7 < | 30 mA, arus harus dilewatkan rangkaian pembagi arus sebagai alat tidak rusak. Rangkaian pembagi arus : R1 I I IRS RS Berupa Rs dengan Kumparan Arus I > 30mA dibagi menjadi I & Irs Sehingga I yang melewati kumparan s 30 mA Rs disebut : Tahanan Shunt Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010BUDI LUHURHal : 23 R1 I I IRS RS Rangkaian pembagi arus : I = IRS + I RS =I . R1 Example : Suatu amperemeter kemampuan ukur 100 mA agar mampu mengukur arus sampai 1000 mA tentukan tahanan Shunt jika tahan dalam kumparan 5K Ohm. Jawab: R1 = 5k Ohm I= 100 mA Rs = ..? I= 1000 mA (gunakan persamaan di atas)I I I =R1 + RSI RS Dimana: R1 = Tahanan dalam kumparan Rs = Tahanan Shunt I= Batas maks arus yang bisa dilewatkan kumparan I = Batas maks arus yang mampu diukur Amperemeter Multiscale-> diperlukan tahanan shunt yang jumlah sama dengan jumlah skala. Untuk Amperemeter multiscale dengan 5 macam skala maka diperlukan 5 tahanan shunt. Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010BUDI LUHUR Hal : 24 Rangkaiannya adalah sebagai berikut : RS1RS2RS3RS4RS5 1 2 3 4 5 Keterangan : RS1= untuk skala 1 RS2= untuk skala 2 RS3= untuk skala 3 RS4= untuk skala 4 RS5= untuk skala 5 RANGKAIAN SHUNT AYRTON UNTUK AMPEREMETER DENGAN 3 SKALA : RA RB RC 1 2 3 R1 Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010BUDI LUHURHal : 25 RA RB RC R1 I1I RA RB RC R1 I2 I RA RB RC R1 I3 I Pada skala 1 :Persamaan (1) : RA + RB + RC= I . R1 Pada skala 2 : Persamaan (2) : RB + RC = I . (RA + R1) Pada skala 3 : Persamaan (3) : RC = I . (RA + RB + R1) I3 I I1 I I2 I Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010BUDI LUHUR Hal : 26 VOLTMETER KUMPARAN PUTAR Pada dasarnya sama dengan amperemeter, akan tetapi arus yang melawati kumpran dinyatakan dalam tegangan antar ujung kumparan. Kumparan dengan tahanan R1, mampu menahan arus maks I1 amper Maka tegangan antar ujung kumparan: V = I . R1 RD R1 I + _ + _ VABV A B V = VAB = I . R1 Sebagai batas tegangan maksimum yangbisa diukur langsung Atau sebagai batas skala penuh Untuk memperbesar batas kemampuan ukur,maka dipasang tahanan depan (RD) yang diseri dengan R1 Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010 BUDI LUHUR Hal : 27 RD R1 I + _ + _ VV Rangkaian Tahanan Depan : R1 + RD RD = V V atau I RD =V -R1 Dimana : RD= Tahanan depan (tahanan seri) R1= Tahanan dalam kumparan V = tegangan maksimum yang bisa diterima kumparan tanpa RD

= sebagai batas skala asal/asli V= Tegangan maksimun yang bisa diterima kumparan setelah dipasang Rd = sebagai batas skala baru I= Arus maksimum yang mampu diterima kumparan I V =R1 . VSesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010 BUDI LUHURHal : 28 RD1 V V R1 I RD2 RD3 RD4 R1 I RDRCRBRA + - 4 32 1 V VOLT METER SKALA GANDA (MULTISCALE) a. Rangkaian sederhana : I = Arus maksimum kumparan R1 = Tahanan kumparan V = I . R1

Rd1 ; Rd2 ; Rd3 ; Rd4 adalah tahanan depan yang diseri b) Jenis rangkaian Volt meter skala ganda yang lebih praktis : Pada Skala : 4 Rd = RA + RB + Rc + RD 3 Rd = RB + RC + RD 2 Rd = Rc + RD 1 Rd = RD Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010 BUDI LUHURHal : 29 Example : Tentukan nilai RA : RB : RC : RDPada rangkaian (b) di atas Jika : Kumparan : Arus maksimum = 1 mA Tahanan dalam= 100 Ohm Skala1 : 0 s/d 2,5 Volt 2 : 0 s/d 10Volt 3 : 0 s/d 50Volt 4 : 0 s/d 250 Volt 5 : 0 s/d 1000Volt SENSITIVITAS VOLT METER : Adalah perbandingan tahanan total Volt meter dengan tegangan rangkaian (skala penuh). Merupakan : NILAI OHM PER VOLT adalah kebalikan dari arus defleksi skala penuh alat ukur. Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010BUDI LUHUR Hal : 30 V = 0 250 Volt RD R1 = 100 ohm I = 1 mA + _ + _ V Voltmeter skala tunggal : Sensitivitas = S =1 ohm/Volt I = 1/(10-3) ohm/volt RTot = RD + R1 = RD + 100 ohm Pada skala penuh 0 250S =RTot RD = RTot- R1 = 250 000 - 100 V= 249 900 ohm Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010 BUDI LUHURHal : 31 V RD2 R1 I + _ RD3 RD1 RARBRCRD 1 23 4 V + _ R1 I VOLTMETER SKALA GANDA Cara penentuan tahanan depan sama dengan Volt Meter skala tunggal. Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010 BUDI LUHUR Hal : 32 + _ I V R A v IXIT Punya tahanan dalam VX RX A v IXIT VX RX METODA VOLT AMPEREMETER UNTUK PENGUKURAN R Hukum Ohm : V = I . R R =V Untuk menentukan R, maka : - Kita ukur V antar ujung R - Kita ukur I yang mengalir pada R Rangkaian 1 :Rangkaian 2 : I Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010BUDI LUHURHal : 33 Pada gambar 1 : Lebih tepat untuk harga Rxyang besar karena tahanan Amperemeter kecil sehingga drop tegangan pada Amperemeter bisa diabaikan jika Rx besar. Pada Gambar : 2 Lebih tepat untuk harga Rx kecil karena arus yang lewat Volt meter (yang tahanan dalamnya besar) dapatdiabaikan jika Rx kecil. Untuk Rx yang tidak diketahui : Cara kerja : A V 2 1 RX + _ V -Saklar pada 1 -> Catat A1 , V2 -Saklar pada 2 -> Catat A2 , V2 -Jika A1 = A2 Rx Rendah maka : Pilih posi saklar pada1Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010 BUDI LUHUR Hal : 34 OHM METER -Ada 2 tipe : Ohm meter tipe SERI Ohm meter tipe SHUNT -Tipe SERI A RX B Ih E Idp Rm R1 R2 R1= R pembatas arus R2= R pengatur nol E = batere Rm = R dalam kumparan Rx= R yang tidak diketahui Bila Rx = 0 (A-B dihubung-singkat) : -maka arus maksimum -dengan R2 dapat diatur sampai jarum menunjukkan nol (skala penuh) Jika Rx dilepas : -maka arus nol jarum menunjukkan arus nol (tahanan = tak terhingga) Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010 BUDI LUHUR Hal : 35 PERENCANAAN NILAI R1 & R2 DAPAT DILAKUKAN SEBAGAI BERIKUT : Keadaan jarum menunjuk skala penuh : Maka Rx = R1 + R2//Rm (sebagai Rh) Ih = E /(2 . Rh) (arus untuk defleksi setengah skala) Arus untuk defleksi skala penuh : It= 2 . Ih = (2 . E)/(2 . Rh) = E / Rh Persamaan (a) Arus pada R2 : I2= It Idp Dari gambar : I2 . R2= Idp . Rm R2= Idp . Rm. Persamaan (b) I2 Substitusi persamaan (a) dan (b) . Didapatkan persamaan : R2 =Idp . Rm . Rh.. Persamaan ( c ) E Idp . Rh Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010 BUDI LUHURHal : 36 Dengan menyelesaikan persamaan Rh = R1 + R2//Rm Maka akan diperoleh : R1 = Rh Idp . Rm . Rh. Persamaan (d) E Example :Ohmmeter seperti gambar di atas memakai kumparan : 50 ohm, 1 mA, batere3 volt. Tahanan defleksi setengah skala adalah 2000 ohm. Tentukan R1 danR2! OHM METER TIPE SHUNT : Rm Im Rx B A R1 S (on-off E

Keterangan : E = Sumber tegangan (batere) S = saklar ON-OFF R1 = tahanan pengatur Rx = tahanan yang diukur Rm = tahanan dalam kumparan Saklar ON-OFF : Untuk melepas hubungan batere pada saat alat tidak digunakan sehingga batere awet

R1 : Untuk mengatur/mengkalibrasi penunjukkan skalaSesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010BUDI LUHUR Hal : 37 E Idp A B R1 Rm Pada saat A-B dihubung-singkat : Im = 0 jarum menunjuk skala nol ohm (sehingga skala nol di sebelah kiri) Pada saat A-B di-OPEN Im = Idp jarum menunjuk pad skala penuh ohm (sehingga skala penuh disebelah kanan Rangkaian di atas menjadi : Idp= E R1 + Rm Atau : R1=E-Rm Idp Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010BUDI LUHUR Hal : 38 E Im A B R1 Rm It RX UNTUK SUATURxTERTENTU : Rp =Rm // Rx = Rm . Rx Rm + Rx It=E R1 + Rp It=E R1 +Rm . Rx Rm + Rx Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010 BUDI LUHURHal : 39 Im=Rx .It Rx + Rm =Rx .E Rx + RmR1 +R1 . Rx Rm + Rx

=E . Rx R1 ( Rx + Rm ) + Rm . Rx =E . Rx.. persamaan (1) R1 . Rm + Rx ( R1 + Rm) Idp=E .. persamaan (2)

R1 + Rm Dari persamaan (1) dan (2) diperoleh : S =Im= E . RxR1 + Rm Idp R1 . Rm + Rx (R1 + Rm) E

= Rx persamaan (3) R1 . Rm +Rx R1 + Rm Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010 BUDI LUHUR Hal : 40 Untuk Rx yang menyebabkan defleksi skala penuh disebut Rh Im = 0,5 Idp ; sehingga dari persamaan (1) diperoleh : 0,5 Idp = E . Rh R1 . Rm + Rh (R1 + Rm) Dari persamaan (3) : 0,5 Idp =RhmakaRh =R1 . Rm Idp R1 . Rm+ Rh R1 + Rm R1 + Rm `Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010BUDI LUHURHal : 40 JEMBATAN ARUS SEARAH Prinsip Dasar :

Membandingkan nilai tahanan yang tidak diketahuidengan tahanan yang diketahui. Prinsip kesetimbangan rangkaian dipakai sbg dasar pengukurannya. Keadaan setimbang ditunjukkan pada penunjuk nol (detektor no l) yang berupagalvanometer. Jembatan Arus Searah bekerja berdasarkan arus searah (DC) Jenis Jembatan Arus Searah : Jembatan Wheatstone Jembatan Kelvin Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010BUDI LUHURHal : 41 JEMBATAN WHEATSTONE Rangkaian dasar : G I2I1 I3 I4 R1R2 R3 R4 E b a cd Arus yang melewati galvanometer tergantung pada beda potensial antara c dan d. Keadaan setimbang ; maka arus yang masuk galvanometer adalah nol beda tegangan antara a dan b adalah nol atau tegangan titik a dan b adalah sama. Jadi : VR1 = VR2 I1 . R1 = I2 . R2. Persamaan (1) Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010 BUDI LUHURHal : 42 I2I1 I3 I4 R1R2 R3 R4 E b a cd Pada Keadaan Setimbang, Rangkaian menjadi : Keterangan : Antara titik c dan d rangkaiannya terbuka (tidak terhubung secara langsung) Jadi : I1 = I3 = E. Persamaan (2) R1 + R3 I2 = I4 = E. Persamaan (3) R1 R2 + R4 Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010 BUDI LUHUR Hal : 43 Sehingga dari persamaan (1) dan (2) diperoleh : I1 . R1=R1.E=E.R1 persamana (4) R1 + R3R1 + R3 Dan dari persamaan (1) dan (3) diperoleh : I2 . R2=R2.E=E.R2 persamana (5) R2 + R4 R2 + R4 Selanjutnya dari persamaan (4) dan (5) diperoleh : E . R1 =E . R2 R1 . R4 = R2 . R3 R1 + R3R2 + R4

R1 R4= R2 . R3 R1 Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010BUDI LUHURHal : 44 Kemungkinan kesalahan disebabkan : 1. Sensitivitas detektor nol tidak cukup tinggi 2. Perubahan tahanan pembanding karena efek pemanasan 3. Nilai resistansi dari kawat2 penyambung Sensitivitas galvanometer sangat tergantung pada tahanan dalam. Penentuan tahanan dalam galvanometer dilakukan dengan membuat ketidakseimbangan rangkaian dan mencatat penunjukkan Arus pada galvanometer. E I2I1 I3 I4 R1 R2 R3 R4 b a cdETH PERHITUNGAN: Rangkaian : Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010 BUDI LUHURHal : 45 I2I1 I3 I4 R1 R2 R3 R4 b a cd Rd I2I1 I3 I4 R1 R2 R3 R4 b a cd ETH = ECD = EAC - EAD

= I1 . R1 I2 . R2 = E. R1E .R2 R1 + R3 R2 + R4 = ER1R2 R1 + R3 R2 + R4 Rd : tahanan dalam dari batere ( ~ 0 ) Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 RTH = RCD = R1 // R3 + R2 // R4 RTH = R1 . R3+R2 . R4 R1 + R3 R2 + R4 RTH GRd I C D ETH Rangkaian Thevenin yang sesuai adalah sebagai berikut : I =ETH RTH + Rd Rd =ETH - RTH I Dimana : I =penunjukkan arus pada galvanometer saat keadaan tidak seimbang JEMBATAN KELVIN Merupakan pengembangan dari jembatan Wheat store untuk penentuan Rx yang rendah (dibawah 1 Ohm). Teknik Elektro Ganjil 2010BUDI LUHURHal : 47 Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010BUDI LUHURHal : 48 Rangkaian : Rx R1R2 R3 G Keterangan:antara Rx dan R3 dihubungkan dengankawat Ry Galvanometer bisa diposisikan ke m atau ke n , juga ke suatutitik P yang terletak antara m dan n. Pada saat galvanometer pada posisi p : Tahanan kawat Ry dipecah menjadi : Rmp dan Rnp. Pengaturan posisi p dilakukan sehingga : Rnp=R1 persamaan (1)Rnp=R1. Ry . pers (3) Rmp R2R1 + R2 Rnp + Rmp = Ry persamaan (2)Rmp=R2. Ry .pers (4) R1 + R2 Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010 BUDI LUHUR Hal : 49 Saat keadaan setimbang : Rx + Rnp= R1(R3 + Rmp) persamaan (5) R2 Dari persamaan (1)s/d(5) : Rx+ R1Ry= R1R3+ R2 .Ry R1 + R2 R2 R1 + R2 Diperoleh :Rx = (R1 . R3 )/(R2) Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010BUDI LUHUR Hal : 50 POTENSIOMETER Adalah instrumen untuk mengukur suatu tegangan dengan membandingkan terhadap tegangan standard atau referensi Berdasar kesetimbangan tegangan GGL = ? E OP Kalibrasi G S Batere standar = 1,019 V Batere kerja R geser IK E Kontak geser Kawat geser 0 100200IK Rangkaian: Keterangan : Kawat geser 200 cm = 200 ohm Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010 BUDI LUHURHal : 51 Cara Kerja : A. KALIBRASI: S pada posisi kalibrasi (2) Kontak geser pada 101,4 cm (101,9 ohm) K ditutup, Tahanan geser diatur sehingga galvanometer nol didapatkesetimbangan (E = E) R geser dipertahankan, dan telah dicapai kondisi terkalibrasi : E = E = 1,019 Volt RXY = 101,9 ohm Arus kerja = IK = E = 1,019 =10 mA RXY 101,9 B. OPERASI : Kondisi telah terkaiborasi ( I kerja = 10 mA ) Saklar S pada posisi (1) yaitu pada posisi operasi. Dengan mengatur posisi kontak geser sampai diperoleh defleksi galvanometer nol,maka : Nilai ggl yang dimaksud dapat diperoleh Posisi kontak geser menunjukan 991 tersebut. Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010 BUDI LUHURHal : 52 Misal : Galvanometer nol saat posisi kontak geser 150 cm maka gglyang diatur (E) : RXY= 150 x 200 ohm=150 ohm 200E = IK . RXY

= 10 mA . 150 ohm

= 1,5 Ampere Kesimpulan : E = skala x 10-2 (10-2 sebagai faktor pengali) Contoh soal: Potensiometer gambar 1 batere kerja : 5 Volt Tahanan dalam : 5 Ohm Kawat geser: Tahanannya = 1000 Ohm dan panjang = 100 cm GGL standard 2 volt Tentukan:a) Arus kerjab) Tahanan geserc) Faktor pengali skala Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010 BUDI LUHURHal : 53 Metode Potensiometer Mempunyai Kelebihan : Ketelitian TinggiKarena tidak tergantung pada defleksi actual jarum jarum Tidak tergantung pada tahanan dalam dari sumber Kelemahan/Kekurangan Metode Potensiometer : Range tegangan yang mampu diukurnya sangat kecil Yaitu : antara 0 Volt 1,6 Volt Hal tersebut diatasi dengan KOTAK VOLT yang berfungsi sebagai pembagitegangan yang presisi. Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010BUDI LUHUR Hal : 54 KOTAK VOLT Rangkaian : _ + _ + Ke bagian yang akan diukurAntaran Cincin Pengumpul Volt Faktor pengali Pemilih Kontak 3 10 7,5 50 15 100 30 200 75 500 150 1000 300 2000 750 5000 Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010 BUDI LUHURHal : 55 KOTAK SHUNT Kotak shunt digunakan bersama potensiometer untuk mengukur arus searah (DC). Rangkaian Dasar : Ke Potensiometer _ + _ + Ke bagian yang akan diukurAntaran Cincin Pengumpul Ampere Faktor pengali Pemilih Kontak 15 100 7.5 50 3.0 20 1.5 10 0.75 5 0.3 2 0.15 1 0.075 0.5 Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010 BUDI LUHUR Hal : 56 Tegangan output kotak shunt(= tegangan yang masuk ke potensiometer) adalah 150 mVpada arus maksimu ditiap pengukuran. Tahanan total shunt kurang lebih 2,0 Ohm Contoh: Pada skala 0,75 A ; arus sebesar 600 mA menyebabkan tegangan yang masuk ke potensiometer=600 x150 mV 750 = 120 mV Contoh: Jika tegangan terukur pada potensiometer adalah 90 mV, skala kotak shunt yang dipakai 7,5 Ampere. Berapa arus sebenarnya ? 90 mV=Ix .150mVIx= 0,09.7,5Ampere 7,50,15 Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010 BUDI LUHURHal : 57 ALAT UKUR AC (ARUS BOLAK-BALIK) Alat ukur kumparan putar tidak dapat digunakan secara langsung untuk pengukuran arus bolai-balik perlu tambahan penyearah. Jenis alat ukur AC yang lain : Alat ukur dengan besi putar Alat ukur elektrodinamis Alat ukur induksi Alat ukur elektrostatis Arus AC adalah arus yang besar dan arahnya berubah-ubah secara periodik terhadap waktu. Secara grafis ada beberapa contoh bentuk arus AC : Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010 BUDI LUHURHal : 58 Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010BUDI LUHURHal : 59 ALAT UKUR AC DENGAN PENYEARAH Alat ukur ini merupakan alat ukur kumparan putar yang dilengkapi dengan menambahkanpenyearah. Dengan penambahan penyearah ini maka alat ukur kumparan putar bisa digunakan untukmelakukan pengukuran AC. Secara blok diagram dapat digambarkan : Alat ukur kumparan putar Penyearah DCAC Besaran listrik AC yang akan diukur Besaran listrik yang akan diukur setelah disearahkan Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010BUDI LUHUR Hal : 60 ~ A D2D1 RR ~ A D2D1 + _ RR IIO ~ A D2D1 RR + _ I IO PRINSIP KERJA ALAT UKUR AC DENGAN PENYEARAH : a). Pada setengah siklus positif : D1 On ; D2 Off Amperemeter mengukur arus IO b). Pada setengah siklus positif : D2 On ; D1 Off Amperemeter mengukur arus IO Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010BUDI LUHUR Hal : 61 TRANSFORMATOR Dalam pengukuran DC : Untuk memperbesar batas pengukuran suatu instrumen dipakailah rangkaian pembagi tegangan dan pembagi arus (untuk pengukuran DC) Dalam pengukuran AC : Untuk memperbesar batas pengukuran instrumen dipakailah transformator pengukuran. Transformator Transformator Daya Transformator Pengukuran Transformator Step-up Transformator Step-Down Transformator Arus Transformator Tegangan Trafo diklasifikasikan : Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010 BUDI LUHURHal : 62 ZL ~ V1V1 N2N1 I2I1 SkunderPrimer Inti besi |1|2 ZL XM IM RC IC X2R2X2/n2R1/n2 V1 n Dimana : n =N1 N2 PRINSIP KERJA Prinsip kerja trafo daya dan trafo pengukuran adalah relatif sama Perbedaan hanya pada masalah efisiensi dan ketelitian Pada trafo daya lebih diutamakan dalam hal efisiensi daya listrik Pada trafo pengukuran lebih ditekankan pada ketelitian besaran tegangan dan arus yangdihasilkan Rangkaian : Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010BUDI LUHURHal : 63 Kemampuan ukur dari suatu peralatan sangatlah terbatas. Untuk mengukur besaran-besaran listrik yang relatif besar diperlukan suatu peralatan tambahan. Alat tersebut untuk menurunkan nilai besaran, sehingga cukup mampu dan aman diukur dengan peralatan ukur yang ada. Salah satu jenis peralatan penurun tersebut adalah TRAFO PENGUKURAN. Trafo Pengukuran ada dua jenis, yaitu : oTrafo tegangan oTrafo arus Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010 BUDI LUHUR Hal : 64 Peletakan trafo dalam rangkaian adalah sabagai berikut : oPenempatan trafo arus : Untuk pengukuran arus A I2 I1 Beban Sumber Daya Catatan : Jenis Pengukuran adalah pengukuran sekunder. Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010BUDI LUHUR Hal : 65 Trafo tegangan : Untuk pengukuran daya Beban Sumber Daya V Catatan : Jenis pengukuran adalah pengukuran skunder. Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010BUDI LUHURHal : 66 JEMBATAN AC Merupakan pengembangan dari jembatan DC Jembatan AC dipakai untuk menentukan : - Impedansi Kapasitif : Induktif (Z) - Admitansi Kapasitif : Induktif Rangkaian dasar : ~ B D CA Z1 Z3 Z2 Z4 12 43 Sesi : Pengukuran Besaran Listrik Kode : EU202 Teknik Elektro Ganjil 2010BUDI LUHURHal : 67 keadaan setimbang : EBA= EBC I1 . Z1 = I2 . Z2 persamaan (1) Saat setimbang arus detektor = nol : I1 = E I2 = E persamaan (2) Z1 + Z3 Z2 + Z4 Substitusi (2) ke (1) diperoleh : Z1 . Z4 = Z2 . Z3 Jika dalam admitansi : Y1 . Y4 = Y2 . Y3 Baik Z & Y biasanya dalam bentuk komplek : Z = a + jb Z = |Z|