Pengukuran Listrik Dan Instrumen II

Pengukuran Besaran Listrik

Andik Nurjihat Awaludin

1

2

RE1323 Pengukuran Listrik dan Instrumen

Electrical Measurement

Semester I

Manfaat Mata Kuliah:

Setelah lulus mata kuliah ini, mahasiswa diharapkan dapat memahami dan dapat melakukan

pengukuran berbagai macam besaran listrik (arus, tegangan, tahanan, dll) dengan tepat.

Deskripsi:

Pengukuran Besaran Listrik

Mata kuliah ini adalah dasar bagi mahasiswa Teknik Elektro untuk mengenal berbagai macam besaran

listrik dan cara pengukurannya. Besaran listrik yang diukur meliputi: arus, tegangan, tahanan,

kapasitansi, induktansi.

Referensi

Pustaka Utama:

1. William D. Cooper, “Electronic Instrumentation & Measurement Techniques".

Pustaka Penunjang:

1. Sudjana Sapiie, “Pengukuran dan Alat-alat Ukur Listrik “, PT. Pradnya Paramita, Jkt., 1976

2. B.L.Theraja, "A Text Book of Electrical Technology".

Prasyarat:

Sedang/sudah mengambil mata kuliah Rangkaian Listrik.

3

RE1323 Pengukuran Besaran Listrik

Electrical Measurement

Semester II 2

SKS

Tujuan:

Kompetensi Utama:

Dapat menggunakan (C3) berbagai macam alat ukur listrik dengan benar.

Minggu

ke-

Kemampuan akhir yang

diharapkan

Materi Pembelajaran

1 Memahami: C2 Satuan dan standar, pengukuran dan kesalahan dalam pengukuran.

2 Memahami: C2 Konstruksi dan cara kerja alat ukur: (PMMC, moving iron, elektrodinamis,

termokopel, induksi).

3-4 Dapat menggunakan: C3 Alat ukur besaran listrik (arus dan tegangan) searah dan bolak-balik.

Amperemeter, voltmeter, nilai RMS, rectifier instrument.

5 Dapat menggunakan: C3 Potensiometer.

6-7 Dapat menggunakan: C3 Klasifikasi tahanan, metode pengukuran dan alat ukur tahanan.

8 Dapat menggunakan: C3 Kapasitor dan induktor (review impedansi dan phasor), metode

pengukuran kapasitansi dan induktansi. Pengukuran frekuensi.

11-14 Dapat melakukankan: C3 Pengukuran daya arus searah dan bolak balik (1 fasa dan 3 fasa, beban

seimbang dan tak seimbang).

15-16 Dapat menggunakan: C3 Oscilloscope.

4

Organisasi Materi

Konstruksi dan cara kerja alat ukur:

(PMMC, moving iron,

elektrodinamis, termokopel, induksi).

.Arus & Teg searah dan bolak-balik.

.Nilai RMS, rectifier instrument.

Voltmeter Amperemeter Potensiometer

.Tahanan,

.Metode pengukuran tahanan

Alat Ukur Tahanan

.Pengertian daya arus searah

& bolak-balik (daya aktif, reaktif, total)

1 fasa & 3 fasa.

.Instrumen trafo

Alat Ukur Kapasitansi

& Induktansi

Pengukuran daya arus searah dan bolak balik

(1 fasa dan 3 fasa, beban seimbang dan tak seimbang).

Osiloskop

Berbagai macam alat ukur listrik.

.Satuan dan standar

.Pengukuran & kesalahan dlm pengukuran.

5

RE 1323

Pengukuran Besaran Listrik

1: Besaran-besaran listrik, tipe instrumen, metode langsung

dan tidak langsung, Satuan dan standard, Kesalahan dalam

pengukuran.

2: Klasifikasi alat ukur, rectifier instrument

3: Penggunaan Amperemeter, Voltmeter dan Ohmmeter

4: Potensiometer

5: Tahanan: rangkaian ekivalen, klasifikasi dan pengukuran

tahanan rendah

6: Pengukuran tahanan menengah dan tahanan tinggi

7: Pengukuran kapasitor

8:

9 & 10: UTS

6

Satuan

Jarakbesaran

100

200.1

Besaran (magnitude)

Satuan (unit): STANDARD UKURAN BAGI SETIAP

JENIS BESARAN FISIS

7

Besaran & satuan dasar & turunan

Besaran, satuan dasar

massa

panjang

waktu

Besaran, satuan turunanGaya,usaha

Luas,Volume, dll

Kecepatan,percepatan

8

Sistem Metrik

1790 ilmuwan Prancis -> sistem yang umum tidak bergantung

acuan yang dibuat manusia,

tapi didasarkan pada ukuran-ukuran permanen oleh alam

METER -> 1/10juta bagian jarak antara kutub & katulistiwa

sepanjang meridian melewati Paris

GRAM

SEKON

Jarakbesaran

100

20 0.1

9

Sistemmetrik

SistemCGS

SistemMKSA

SI(System International)

Sistem Satuan Metrik : Disulkan Prancis dan disetujui negara2 lain

termasuk US dan Inggris (1795). 3 Satuan dasar : meter, gram dan

detik

CGS : dikembangkan Inggris. 3 satuan dasar : cm, gram dan second.

(memudahkan perhitungan elektrostatis dan elektromaknetik). Selain

CGS, inggris masih menggunakan satuan kaki (ft), pon (massa) dan

second (waktu).

MKSA : dikembangkan dari sat. metrik dengan menambahkan Ampere

(besaran elektromaknetik praktis). (1935) -> meter, kilogram, second

SI : dikembangkan dari MKSA dengan menambah satuan oK (suhu)

dan kandela/cd (intensitas penerangan). 1954

10

Standar

GRAM -> didefinisikan sbg massa 1 cm3 air murni pada temperatur 4 0C pada tekanan udara (atmosfer) normal (760 mmHg).

KILOGRAM -> massa 1 dm3 …

Satuan massa ini dinyatakan dlm suatu bhn standar yaitu massa Kilogram Prototip Internasional.

Disimpan di IBWM (International Buerau of Weights and Measures).

STANDARD PENGUKURAN MERUPAKAN

PERNYATAAN FISIS DARI SEBUAH

SATUAN PENGUKURAN.

SEBUAH SATUAN DINYATAKAN DENGAN

MENGGUNAKAN SATUAN BAHAN

STANDARD SEBAGAI REFERENSI

11

Standar

Dengan adanya satuan dasar & turunan dlm pengukuran, tdpbbrp jenis standar pengukuran:

STANDAR INTERNASIONAL -> didefinisikan oleh perjanjian internasional

Menyatakan satuan2 pengukuran tertentu sampai ketelitian terdekat ygmungkin yg diijinkan.

STANDAR PRIMER -> dipelihara di lab2 standar nasional berbagai negara.

Fungsi utama standar primer adalah untuk memeriksa & mengalibrasistandar2 sekunder

STANDAR SEKUNDER -> Merupakan acuan/referensi dasar bagi standar2 yg digunakan dlm

laboratorium2 pengukuran industri.

dipelihara di laboratorium2 industri

STANDAR KERJA -> dipelihara di lab2 pengukuran

Digunakan utk memeriksa & mengalibrasi instrumen2 laboratorium.

12

Istilah – istilah yang sering dijumpai dalam

Pengukuran (Listrik)

1.Accuracy (Ketelitian)

2. Presisi

3. Sensitivitas

4. Error

13

Istilah – istilah yang sering dijumpai dalam

Pengukuran (Listrik)

1.Accuracy (Ketelitian)Tingkat kedekatan hasil pengukuran dengan harga sebenarnya.

2. Presisi Yaitu tingkat kesamaan di dalam sekelompok pengukuran atau sejumlah instrument.

14

15

Skala

16

17

Contoh AVO Meter

Contoh:

Data alat :

1. Nama alat : ANALOG MULTI METER

2. Merek : SANWA

3. Type : SP-15D

4. Ketelitian : AC Voltage ± 5 % FS

DC Voltage ± 5 % FS

AC Current ± 5 % FS

DC Current ± 5 % FS

Resistance ± 5 % of scale length

5. Range : Vac : 2,5; 10 ; 50 ; 250 ; 500; 1000 V

Vdc : 0,25; 2,5; 10 ;50 ;250 ; 500; 1000 V

Adc : 0,25 ; 25 ; 500 mA

Ohm : 2 kΩ; 200 kΩ; 2 MΩ;

18

Accuracy (Ketelitian)

Contoh : DC Voltage ± 5 % FS

(% ini adalah ketelitian terhadap full scale). Range : 0 – 10 volt. error = 5% x 10 = 0.5 V.

Maka : bila alat tersebut untuk mengukur suatu tegangan dengan penunjukkan : 5 volt, harga sebenarnya adalah : 5 0.5 volt.

19

Batas ketelitian alat ukur

Standard IEC no. 13B – 23 menspesifikasikan bahwa ketelitian dari alat ukur harus diberikan dalam 8 kelas. Kelas tersebut adalah : 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5; dan 5 -> menyatakan prosentase ketelitiannya.

Menunjukkan bahwa ketelitian dari penunjukkan alat ukur tersebut digaransikan sesuai dengan standar kelasnya.

Kelas alat ukur tersebut digolongkan menjadi 4 klasifikasi :

Alat ukur dengan ketelitian tingkat tertinggi yaitu kelas 0,05; 0,1; 0,2. Alat ukur

tersebut biasanya ditempatkan secara stasioner di dalam laboratorium atau ruangan

standard.

Alat ukur dengan ketelitian tingkat sedang yaitu kelas 0,2 dan umumnya

dipergunakan untuk pengukuran-pengukuran yang presisi, biasanya dibuat dalam

bentuk portable.

Alat ukur dengan ketelitian tingkat rendah yaitu kelas 0,5 dibuat dalam ukur portable

atau untuk panel.

Alat ukur kelas dengan ketelitian sangat rendah yaitu kelas 1,5; 2,5; 5 : Alat-alat ukur

ini dipergunakan pada panel-panel dimana presisi serta ketelitian dari alat ukur ini tidak

begitu dipermasalahkan.

20

Pada pengukuran listrik ada 2 tipe instrument :

Absolute Instrument

Secondary Instrument

Secondary Instrument :-harga yang ditunjukkan secara umum disebabkan oleh penyimpangan jarum penunjuk-perlu dikalibrasi dengan alat ukur standart -> absolute instrument

Absolute Instrument :-memberikan harga yang konstansebagai standart & tidak perludikalibrasi.-sering digunakan di laboratorium

21

3. Sensitivitas

Kemampuan alat ukur perubahan input /

terhadap outputnya.

Contoh : meter ukur permanent magnet

moving coil (PMMC)

input arus dc pada harga tertentu dan

outputnya simpangan jarum pada skala

penuh

22

**KESALAHAN – KESALAHAN DALAM

PENGUKURAN

1. Kesalahan umum:

-kesalahan pembacaan (pembacaan yg tdk tepat, kesalahan pembacaan skala,

dll)

-pemakaian instrumen yg tdk sesuai

2. Kesalahan sistematis:

-kesalahan instrumen (karena struktur mekanis, mis. Gesekan, tarikan pegas,

dll)

-kesalahan kalibrasi

-kerusakan instrumen

-karena konstruksi instrumen

-karena lingkungan (temperatur, kelembaban, dll)

3. Kesalahan acak:

-penyebab yg tdk diketahui

Pengkondisian udara, dll

Membandingkan dg

instrumen lain yg lebih

akurat

Menambah jumlah pembacaan &

mendekati dg statistik

23

Kesalahan relatif (relative error):

Bila harga pembacaan = M,

harga sebenarnya = T,

maka kesalahan (error) adalah :

ε = M – T

relative error = %100T

24

PERHITUNGAN SYSTEMATIC ERROR

Didalam pengukuran secara umum sering ditentukan oleh 2 atau lebih besaran, dimana besaran – besaran itu mempunyai kesalahan sehingga hasil yang didapatkan akan juga bergantung dari besaran masing –masing dan kesalahannya

1. Jumlah dari 2 besaran atau lebih

25

PERHITUNGAN SYSTEMATIC ERROR

Didalam pengukuran secara umum sering ditentukan oleh 2 atau lebih besaran, dimana besaran – besaran itu mempunyai kesalahan sehingga hasil yang didapatkan akan juga bergantung dari besaran masing –masing dan kesalahannya

1. Jumlah dari 2 besaran atau lebih

26

2. Selisih dari 2 besaran atau lebih

3. Perkalian antara 2 besaran

Y + dY = (U + dU) (V+dV)

= U V + U dV + V dU + dU dV

27

**tugas?

28

**ContohA

V

dR/R = dV/V + dI/I;

dV/V = 1/100 = 0.01;

dI/I = 0.9/90 = 0.01;

Maka dR/R = 0.02. dR = 0.02 · R

R = 1.1 ± 0.022 Kohm

R = R ± dR - cari dR

PL 2

Rt

Rt

35

**Range of possible Error

Jika terdapat sejumlah pengukuran independent maka dipakai nilai rata – rata dan terdapat parameter penyimpangan terbesar

Contoh :

Suatu rentetan pengukuran tegangan yg independent dilakukan 4 pengamat menghasilkan 117.02 V, 117.11 V, 117.08 V dan 117.03 V.

tentukan (a) Tegangan rata-rata

(b) Rangkuman kesalahan

36

Jawab :

Erata-rata= (E1+E2+E3+E4)/N

= (117.02 + 117.11 + 117.08 + 117.03)/4 = 117.06 Volt

Rangkuman = Emax - Erata-rata= 117.11-117.06 = 0.05 V

dan juga = Erata-rata - Emin= 117.06-117.02 = 0.04 V

Rangkuman kesalahan rata – rata =

(0.05 + 0,04)/2 = 0.045 Volt

37

Besaran – besaran Yang Diukur Dalam

Pengukuran Listrik (Praktis)

Arus (I) Ampere

Tegangan (V) Volt

Tahanan (R)

Kapasitansi (C) F

Induktansi (L) H

Frekuensi (f) Hz, C/s.

Daya (P) Watt

Daya reaktif (Q) VAR

Faktor kerja (cos )

38

Picco (p)= 10-12

Nano (n)= 10-9

Micro (μ)= 10-6

Milli (m) = 10-3

Centi (C) = 10-2

Deci (d) = 10-1

Deca (da) = 10

Hecto (H) = 102

Kilo (K) = 103

Mega (M)= 106

Giga (G) = 109

Tera (T) = 1012

39

Sekian & terima kasih

40

41