1 MODUL II-1 ALAT UKUR KUMPARAN PUTAR (AUKP) SEBAGAI VOLT METER DC I. TUJUAN PERCOBAAN 1. Mengubah Ampere meter kumparan putar menjadi sebuah Voltmeter DC. 2. Mencari sebab-sebab terjadinya penyimpangan dari Voltmeter. II. ALAT YANG DIGUNAKAN 1. Power supply 0- 30 Volt 2. Voltmeter digital 3. Tahanan Shunt (Rsh) 4. Ampere meter kumparan putar 5. Jumper III. TEORI DASAR 1. Arti Pengukuran Teknik pengukuran listrik merupakan pengetahuan tentang alat- alat listrik dan metoda pengukuran untuk menentukan nilai suatu besaran listrik atau non-listrik. Mengukur bermaksud untuk membandingkan suatu besaran yang besarnya tak diketahui dengan suatu besaran yang diketahui nilainya, untuk itu diperlukan suatu alat ukur. Disamping alat ukur tersebut diperlukan juga metoda yang sesuai agar nilai besaran yang diukur dapat ditentukan dengan tepat. Dalam percobaan ini kita akan menentukan besarnya arus dan tegangan DC, dengan menggunakan alat ukur kumparan putar (AUKP).
Alat Ikur Kumparan Putar & Besi (Httpwww31.Indowebster.com11c3c6b7d241be30eeeb2f4b1dcfccae.pdf)Alat Ikur Kumparan Putar & Besi (Httpwww31.Indowebster.com11c3c6b7d241be30eeeb2f4b1dcfccae.pdf)Alat Ikur Kumparan Putar & Besi (Httpwww31.Indowebster.com11c3c6b7d241be30eeeb2f4b1dcfccae.pdf)Alat Ikur Kumparan Putar & Besi (Httpwww31.Indowebster.com11c3c6b7d241be30eeeb2f4b1dcfccae.pdf)Alat Ikur Kumparan Putar & Besi (Httpwww31.Indowebster.com11c3c6b7d241be30eeeb2f4b1dcfccae.pdf)Alat Ikur Kumparan Putar & Besi (Httpwww31.Indowebster.com11c3c6b7d241be30eeeb2f4b1dcfccae.pdf)
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
MODUL II-1
ALAT UKUR KUMPARAN PUTAR (AUKP)
SEBAGAI VOLT METER DC
I. TUJUAN PERCOBAAN
1. Mengubah Ampere meter kumparan putar menjadi sebuah Voltmeter DC.
2. Mencari sebab-sebab terjadinya penyimpangan dari Voltmeter.
II. ALAT YANG DIGUNAKAN
1. Power supply 0- 30 Volt
2. Voltmeter digital
3. Tahanan Shunt (Rsh)
4. Ampere meter kumparan putar
5. Jumper
III. TEORI DASAR
1. Arti Pengukuran
Teknik pengukuran listrik merupakan pengetahuan tentang alat-
alat listrik dan metoda pengukuran untuk menentukan nilai suatu besaran
listrik atau non-listrik. Mengukur bermaksud untuk membandingkan suatu
besaran yang besarnya tak diketahui dengan suatu besaran yang diketahui
nilainya, untuk itu diperlukan suatu alat ukur.
Disamping alat ukur tersebut diperlukan juga metoda yang sesuai
agar nilai besaran yang diukur dapat ditentukan dengan tepat. Dalam
percobaan ini kita akan menentukan besarnya arus dan tegangan DC,
dengan menggunakan alat ukur kumparan putar (AUKP).
2
2. Pengertian Alat Ukur Kumparan Putar
Yang dimaksud alat ukur kumparan putar (AUKP) adalah alat ukur
yang bekerja atas dasar prinsip dari adanya kumparan listrik ditempatkan
pada beban magnet yang berasal dari suatu magnet permanent.
Di dalam alat ukur kumparan putar terdapat magnet permanent,
yang mempunyai kutub-kutub diantaranya ditempatkan di suatu silinder
inti besi yang menyebabkan di celah udaranya terbentuk medan magnet
yang rata, masuk ke kutub-kutub tersebut ke dalam silinder secara radial
sesuai dengan arah panah pada gambar. Di celah udara ditempatkan
kumparan putar yang berputar melalui sumbu tiang poros.
Bila arus tidak diketahui besarnya mengalir melalui kumparan
tersebut, suatu gaya elektromagnetis f yang mempunyai arah tertentu akan
dikenakan pada kumparan putar sebagai hasil interaksi antara arus dan
medan magnet. Arah gaya f ditentukan menurut hukum tangan kiri
Fleming, momen gerak ini diimbangi dengan momen lawan dari pegas
dan posisi seimbang statis ditunjukkan oleh jarum pada skala ukurnya.
Prinsip kerja alat ukur kumparan putar
3
Keterangan gambar :
1. Magnit tetap
2. Kutub sepatu
3. Inti besi lunak
4. Kumparan putar
5. Pegas spiral
6. Jarum penunjuk
7. Rangka kumparan
8. Tiang poros
TD = B.n.a.b.I
Dimana : TD = Momen putar
B = Besar medan magnet dalam celah udara
a = Panjang kumparan
b = Lebar kumparan
n = Banyaknya lilitan
I = Arus
Pada setiap ujung sumbu tiang ditempatkan pegas yang salah satu
ujungnya melekat pada tiang poros tersebut, sedangkan ujung lainnya
melekat pada dasar yang tetap. Pegas pada tiang sumbu memberikan
momen Tc yang berlawanan dengan arah TD.
Tc = σ x θ
Dimana : σ = Konstanta besaran pegas/konstanta alat ukur.
Besaran-besaran seperti (B n a b / σ) disebut sebagai konstanta dari alat
ukur.
Untuk membuat Voltmeter DC dari sebuah alat ukur Ampere
meter kumparan putar, dapat dilakukan dengan memasang tahanan seri
pada kumparan putar tersebut.
4
V = (Rd + R1)
I adalah harga maksimum dari Ampere meter, dengan skala
maksimum Voltmeter dari hasil kali (Rd + R1) x 1. Harga skala
maksimum Voltmeter ini tergantung dari nilai tahanan R1 yang dipasang.
3. Prinsip Kerja Alat Ukur Kumparan Putar
Dari rumus momen putar di atas maka arus (I) yang masuk pada
kumparan dan berjarak (r) dari poros / sumbu putar dengan jumlah lilitan
(n) dan panjang kawat (l). Apabila medan magnet A punya rapat fluksi B
konstan maka kumparan tersebut akan ditolak yang menimbulkan momen
putar.
Makin kuat arus dalam putaran, makin kuat daya tolak yang
mengenai kumparan, maka jarum penunjuk makin menyimpang jauh. Jika
arus terbalik maka arah penunjukan akan terbalik juga tetapi dilindungi
oleh K.
Pegas-pegas alat ukur kumparan putar mempunyai arah putar yang
berlawanan dan jika yang satu menegang maka yang lain akan mengendur,
hal ini akan mengakibatkan :
1. Pada keseimbangan pada kedudukan jarum, yang
membuat jarum kembali ke titik nol setiap kali arus
kumparan lenyap
2. Gerak putar kumparan menjadi teratur (arus diukur
dilewatkan pada pegas-pegas tersebut).
5
Jarum harus berhenti seketika pada keadaan ukur, tanpa
bergoyang-goyang yang menandakan redaman system berjalan baik.
Redaman ini terjadi bila kumparan bergerak berputar didalam keping
kerangka arus pusar.
Arus listik mengalir terkadang menyebabkan panas dan kadang
mempengaruhi kesalahan penunjukan harga. Untuk itu pada kumparan
dideratkan pelawan kecil yang mempunyai koefisien suhu rendah,
misalnya manganin. Dalam praktek kepekaan antara 20 uA s/d 1 mA
tergantung pada konstruksi kuat medan magnet, lebar celah udara kutub
sepatu dan banyaknya lilitan kumparan. Kepekaan ini dapat distel dengan
menggeser carik besi lunak, kalau celah diantara kedua kutub sepatu
terlampau lebar maka jarum tidak akan mampu menunjuk skala penuh.
Kumparan putar sangat peka terhadap pembebanan lebih, yang dapat
mengakibatkan jarum penunjuk tonggak (K) hingga bengkok dan
kumparan akan rusak terbakar. Untuk melindungi hal ini maka arus
dilindungi silicon anti jangkar.
4. Kesalahan Dalam Percobaan
Keakuratan dan kepresisian suatu alat ukur sangat tergantung pada
desain, material dari kumparan pabrik yang membuat alat ukur tersebut.
Masalah yang paling diutamakan pada alat ukur adalah keakuratannya,
makin tinggi nilai keakuratannya makin baik alat tersebut dan makin
mahal harganya.
Perbadaan harga benar dan harga pengukuran dinyatakan sebagai
kesalahan. Sebenarnya kesalahan ini tidak sangat berarti dalam suatu
pengukuran, karena belum menyatakan tingkat keberhasilan suatu
pengukuran. Harga yang paling penting adalah perbandingan nilai
kesalahan terhadap nilai sebenarnya.
6
Harga relatif = terukurnilai
sebenarnyanilai
Kesalahan dari alat ukur dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
1. Kesalahan alat
- Konfigurasi mekanik - Konstruksi
- Kalibrasi - Pengoperasian alat
- Pengaturan nol (zero point)
2. Kesalahan lingkungan
- Temperatur / suhu - Tekanan
- Kelembaban - Medan listrik
- Vibrasi
5. Kesalahan Pengukuran
Suatu desain pengukuran yang baik dapat mengurangi kesalahan,
ini tetapi juga perlu ditunjang keakuratan kerja dan bekerja dibawah batas-
batas yang diperbolehkan. Untuk mengatasi hal ini dapat dilakukan
dengan melakukan pengukuran yang berulang kali, sehingga dapat
dilakukan pendekatan statistik untuk mendapatkan hasil pengukuran yang
baik.
Kesalahan dapat dinyatakan dengan rumus :
∑ = M – T
Dimana : T = Harga sebenarnya dari besaran yang diukur
M = Harga yang didapat dari pengukuran
7
∑ = Kesalahan dari alat ukur
Kesalahan relatif = ∑ / T x 100 %
IV. PROSEDUR PERCOBAAN
IV.1. MEMBANDINGKAN PENGUKURAN VOLTMETER DC YANG
DIBUAT DENGAN VOLTMETER DIGITAL
1. Buat rangkaian seperti gambar 1 pada meja kerja saudara.
2. Periksakan rangkaian percobaan yang telah anda buat ke asisten, tegangan
supply hanya boleh dipasang pada rangkaian bila telah disetujui oleh
asisten.
3. Nilai Rsh : 220 KΩ, 330 KΩ, 440 KΩ.
4. Atur tegangan DC perlahan-lahan dari 5V, 10V, 15V, 20 V.
5. Ukur nilai tegangan digital dan arus untuk masing-masing selektor.
6. Catat hasil pengamatan saudara pada tabel dibawah.
Gambar.1
8
Range VKP yang
digunakan (Volt)
V.Digital (Volt) V.AUKP (Volt)
5
10
15
20
PERTANYAAN :
1. Bandingkan hasil pengukuran tegangan pada percobaan di atas dengan
tegangan Volt meter kumparan putar digital. Terangkan penyebab keadaan
tersebut !
2. Dari hasil pengamatan di atas, tentukan :
- Kesalahan alat ukur yang dibuat
- Kesalahan relatif
IV.2. PEMAKAIAN DAYA SENDIRI PADA VOLTMETER
1. Buat rangkaian seperti gambar.2 pada meja kerja saudara.
2. Perksakan rangkaian percobaan yang telah anda buat ke asisten, tegangan
supply hanya boleh dipasang pada rangkaian bila telah disetujui oleh
aisten
3. Nilai R1 = 680 KΩ dan R2 = 820KΩ.
9
4. Ukur dan catat masing-masing tegangan pada R1 dan R2 dengan
menggunakan voltmeter yang saudara buat untuk range 5V, 10V, 15V,
20V.
5. Catat hasil pengamatan saudara pada tabel di bawah!
Gambar.2
Range
VM (Volt)
V.Digital
(Volt)
R1(KΩ) R2 (KΩ) VR1
(Volt)
VR2
(Volt)
I (uA)
5
10
15
20
10
PERTANYAAN :
1. Untuk pengukuran VR1 dan VR2 pada percobaan di atas selalu terjadi
perbedaan dengan hasil perhitungan, terangkan mengapa terjadi demikian!
2. Berapa sensitivitas alat ukur dan kesalahan relatif dari hasil data
percobaan ?
V. TUGAS AKHIR
1. Bandingkan hasil pengukuran analog dan digital, jika terdapat perbedaan
terangkan dengan jelas!
2. Sebutkan arti dari pengukuran!
3. Sebutkan sebab-sebab dari penyimpangan Voltmeter!
11
MODUL II-2
ALAT UKUR BESI PUTAR SEBAGAI
VOLTMETER DC DAN AC
I. TUJUAN
1. Menentukan tahanan dalam dari AUKP
2. Memperbesar skala maksimum Voltmeter AC dan DC
3. Pengaruh frekuensi pada Voltmeter
II. PENDAHULUAN
Alat Ukur Besi Putar ini sederhana dan kuat dalam kontruksi, 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.
V
Rangkaian Impedansi dalam AUBP
Untuk memperbesar skala maksimum dari Voltmeter disini dapat dilakukan
dengan menambah tahanan yang dipasang seri dengan impedansi dari Voltmeter.
12
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 2RsL
Dimana : Rs = Tahanan yang dipasang seri dengan impedansi dalam dari
Voltemeter
L = Induktansi dari Voltmeter
C = Kapasitor yang dipasang paralel dengan Rs untuk
menghilangkan frekuensi dari jala-jala
Gambar rangkaian menghilangkan frekuensi
Pengukuran tegangan AC juga dapat diukur langsung bila kita mengetahui
nilai frekuensi dari sumber tegangan jala-jala AC yang diberikan pada rangkaian yang
akan diukur.
III. ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN
1. Variac………………………………………………….. 1 buah
2. Power Supply…………………………………….…….. 1 buah
3. Voltmeter digital………………………………………. 1 buah
13
4. Alat Ukur Besi Putar AC/DC 0 – 30 Volt……………… 1 buah
5. Dioda…………………………………………………… 4 buah
6. Resistor-resistor………………………………………... secukupnya
7. Kawat penghubung…………………………………….. secukupnya
IV. PROSEDUR PERCOBAAN
A. MENENTUKAN TAHANAN DALAM VMBP DAN KALIBRASINYA
1. 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 menunjukan 5 Volt.
5. Ukur dan catat tegangan pada R1.
6. Hitung arus yang melewati R1.
7. Ukur dan catat tegangan pada VM (Vvm).
8. Hitung harga tahanan dalam (Rv) Voltmeter.
9. 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
14
Gambar 2
Gambar 3
B. UNTUK SUMBER TEGANGAN DC
1. Hubungkan pengawatan seperti pada gambar 2 pada papan kerja yang
disediakan untuk alat ukur yang mempunyai range 60V, 90V, 120V, 150V,
200V.
2. Tegangan supply hanya boleh dipasang pada rangkaian percobaan apabila
sudah disetujui oleh asisten.
3. Hubungkan pengawatan gambar 3 untuk R1 = 240 Ω, R2 = 1 KΩ.
4. 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 Volt.
6. Ulangi prosedur b,c,d dengan mengganti R1 = 1 KΩ, R2 = 4,12 KΩ untuk
Vdc = 90 Volt dan range 90 Volt.
15
7. Ulangi prosedur b,c,d dengan mengganti R1 = 1,5 KΩ, R2 = 28,2 KΩ untuk
Vdc = 120 Volt dan range 120 Volt.
8. Ulangi prosedur b,c,d dengan mengganti R1 = 1,5 KΩ, R2 = 28,2 KΩ untuk
Vdc = 150 Volt dan range 150 Volt.
9. Ulangi prosedur b,c,d dengan mengganti R1 = 1,5 KΩ, R2 = 28,2 KΩ untuk
Vdc = 200 Volt dan range 200 Volt.
10. Tuliskan hasil pengamatan pada tabel 2.
C. UNTUK SUMBER TEGANGAN AC TANPA KAPASITOR
1. Semua prosedur percobaan seperti pada percobaan B hanya saja sumber
tegangan AC untuk nilai tegangan sama. Lihat gambar 4.
Gambar 4
V. TUGAS AKHIR
1. Tentukan tegangan di R1 dan R2 secara perhitungan pada percobaan diatas itu
bandingkan dengan hasil pengukuran yang saudara dapatkan!
2. Hitunglah kesalahan alat ukur dan kesalahan relatifnya dari no.1 diatas!
3. Berapa sensitivitas Voltmeter yang saudara buat!
4. Berapa harga tahanan total Rv Voltmeter tiap range!
VI. DAFTAR PUSTAKA
1. Modul praktikum III-A, Laboratorium Teknik Energi Elektrik, Jurusan Teknik
Elektro, ITENAS, 2002.
16
MODUL II – 3
ALAT UKUR INDUKSI (AUI)
I. Tujuan Percobaan
Mengetahui prinsip kerja alat ukur
Mengetahui tpe-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
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.
Piringna dipotong oleh 2 fluks magnet Φ1 dan Φ2 pada titik P1 dan P2. Fluks ke-1
Φ1 menyebabkan arus pusar 1 (I1). Arus pusar ini melalui titik P2. Interaksi yang
terjadi antara I1 dan Φ1 menyebabkan momen gerak I (Mg1). Demikian juga Φ2
menyebabkan momen arus pusar 2 (I2) yang melalui P1 dan interaksi arus pusar 2 (I2)
dan fluks 2 (Φ2) menyebabkan momen gerak 2 (Mg2).
Gambar 1.
17
Prinsip AUI :
Tegangan efektif yang terjadi : E1 = w . Φ
Bila impedansi lintasan arus pusar sebesar Z maka harga efektif arus pusar :
l1 = el / z = w / z . ǿ1 ................................................................ (1)
Arus pusar ini berbeda sudut fasanya terhadap tegangan induksi sebesar α.
Demikian juga di Φ2 dimana tegangan E2 tertinggal 90° terhadap Φ2 dan I2
tertinggal α terhadap E2 sudut fasanya antara I1 dan Φ2 adalah 90° - β + α.
Mg1 = K. Φ1. Φ2 Cos (90° - β + α) ………………………. (2)
Beda sudut fasa antara I2 dan Φ2 adalah 90° +β + α.
Mg2 = K. Φ1. Φ2 Cos (90° + β + α) ……………………… (3)
Resultan kedua momen tersebut menyebabkan berputarnya piringan :
Mg = Mg1 – Mg2
Mg = K. Φ1. Φ2 Sin β Cos α ……………………………. (4)
Untuk mendapatkan momen gerak yang besar diusahakan :
1. Sin β = 1 : maka beda fasa sudut antara Φ1 dan Φ2 adalah 90°.
2. Cos α = 1 : maka ada beda sudut fasa antara I dan E.
Ada 2 macam tipe AUI, yaitu :
1. Tipe Feraris
18
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 β terhadap arus kumparan kedua
(IL), harga β 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
ΦR : Fluksi magnetik yang menghasilkan IR
ΦL : Fluksi magnetik yang menghasilkan IL
ER : Tegangan induksi karena ΦR
EL : Tegangan induksi karena ΦL
IER : Arus pusar karena ER
IEL : Arus pusar karena EL
Momen gerak yang ditimbulkan adalah :
Mg = K.Φ1. Φ2 Sin β Cos α
Mg = K. IR. IL Sin β Cos α ……………………... (5)
Harga IR dan IL sebanding dengan arus I dan juga sebanding dengan tegangan
V.
Untuk Amperemeter :
Mg = K. I2. Sin β Cos α …………………………. (6)
Momen lawan Me = S.θ
19
θ = I2 Sin β Cos α …………………………. (7)
Untuk Voltmeter :
Mg = KV2 Sin β Cos α …………………….. (8)
θ = V2 Sin β Cos α …………………………... (9)
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.
(a)
Gambar 4. shaped P
Momen gerak yang ditimbulkan :
Mg = K Φt Φs Sin β Cos α …………………….......... (10)
Φt dan Φs sebanding dengan I untuk Amperemeter dan juga sebanding dengan
V untuk Voltmeter.
Untuk Amperemeter
Mg = K. I2. Sin β Cos α ……………………………(1.1)
20
θ = I2 Sin β Cos α ………………………….. (1.2)
Untuk Voltmeter
Mg = KV2 Sin β Cos α ……………………………. (1.3)
θ = V2 Sin β Cos α ……………………………..(1.4)
Prinsip Wattmeter dan KWh meter induksi adalah sama, perbedaannya
adalah letak ada tidaknya momen lawan. KWh meter tidak menggunakan pegas
sebagai momen lawan sehingga piringan akan terus berputar. Jumlah putaran
tersebut akan menunjukkan energi yang diukur. Untuk lebih jelas lagi lihat gambar
konstruksi dasar KWh meter 1 fasa induksi.
Sistem penggerak terdiri dari dua kumparan. Kumparan pertama dihubungkan
dengan tegangan yang disebut dengn kumparan tegangan dan kumparan yang kedua
dihubungkan dengan arus disebut kumparan arus.
Kumparan tegangan mempunyai jumlah lilitan yang banyak sehingga arus (Iv)
yang dihasilkan akan mempunyai beda sudut hampir 90° terhadap tegangan. Untuk
KWh meter momen pengereman yang besarnya sebanding dengan kecepatan
putarnya.
N = K V I Cos α …………………………………. (1.5) Total Putaran = K. Energi
Dengan : energi
tarantotalperpuKtaKons =)(tan
21
Gambar 5. Diagram vektor
Kumparan Tegangan
Shaded
Piringan
Kumparan arus
Magnit seri
Gambar 6. KWh meter 1 fasa
Dari persamaan (11) Wattmeter Φ1 = Φv ; Φ2 dan β = δ - Φ (lihat diagram vector)
Mg = K Φv Φ1 δ Sin (δ-Φ). Cos α Karena Φv sebanding dengan V dan Φ1 dan sebanding dengan I serta f, z dan α. Maka :
22
Mg = K V I Cos ϕ ……………………………… (1.6) Momen lawan karena pegas Me = S θ θ = V I Cos ϕ θ = K V I Cos ϕ …………………………………. (1.7) Daya beban : P = V I Cos ϕ ……………………….. (1.8) Dimana : V : tegangan beban I : arus beban ϕ : sudut fasa beban δ : sudutnya fasa antara Iv dengan V F : frekuensi Z : impedansi arus pusar Φv : fluksi akibat arus Iv
Φi : fluksi akibat arus Ii
Ev : tegangan induksi akibat Φv Ei : tegangan induksi akibat Φi
Ipv : arus pusar akibat Φv Ipi : arus pusar akibat Φi β : sudut fasa antara Φv dan Φ
III. Kesalahan
a. Pengaruh Frekuensi
Alat ukur induksi sangat dipengaruhi oleh frekuensi, mengingat alat ukur ini
hanya untuk arus/tegangan bolak-balik saja. Dari persamaan 4 :
Mg = K. Φ1. Φ2 zf Sin β Cos α
Faktor terpengaruh oleh frekuensi sebagai berikut :
*Z = 22 XR +
X = 2πf.L
Dengan naiknya frekuensi, impedansi Z juga akan naik.
23
* Cos α = ZR , dengan naiknya f, Z naik dan Cos α turun.
Ditinjau dari factor tersebut terlihat bahwa dengan naiknya frekuensi harga
momen akan mengecil.
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.
B. Pengukuran Daya
Dalam pengukuran daya dengan menggunakan alat ukur induksi sumber
arus/tegangan harus bolak-balik.
P = V I Cos ϕ
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 ϕ sydah tercakup di dalamnya.
Rangkaian pengkuran dengan Wattmeter satu fasa dapat dilihat pada gambar
dengan daya yang diukur adalah :
P = E I Cos ϕ
24
Gambar 7. 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 ϕ
Karena itu daya pada beban dapat dihitung dengan rumus :
PL = R
VVV2
21
22
23 −−
Gambar 8. Pengukuran daya 1 fasa dengan 3 voltmeter dan diagram vektor metoda 3
amperemeter.
25
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 ϕ
Dan daya yang dapat dihitung dengan rumus :
PL = )(2
21
22
23 IIIR
−−
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 (Δ)
maupun hubungan bintang (Y). Pengukuran daya tiga fasa tersebut dengan
menjumlahkan dua buah pengukuran yang ditunjukkan oleh Wattmeter P1 dan P2,
maka
26
Gambar 10. pengukuran metoda aron hubung bintang
Gambar 11. pengukuran metoda aron hubung delta.
IV. Prosedur Percobaan
A. Alat Ukur Induksi
1. KWh meter
Percobaan 1
1. Rangkaikan alat ukur tersebut sesuai gambar!
2. Tegangan supply hanya boleh dipasang bila sudah disetujui oleh asisten.
3. Hubungkan rangkaian dengan tegangan supply sebesar 220 V!
4. Catat tegangan, arus, dan daya yang terukur oleh alat ukur tersebut!
27
5. Hitunglah waktu yang ditempuh untuk setiap perputaran piringan pada
KWh meter dengan jumlah putaran yang telah ditentukan oleh asisten!
6. Ulangi langkah 4 dan 5 untuk setiap beban yang berbeda!
• Beban dirangkai seri
• Beban dirankai paralel
7. Catat hasil pengamatan pada table 1!
Tabel 1 Untuk rangkaian seri
Beban (Watt)
V (Volt)
I (A)
Cos φ t (sekon)
Untuk rangkaian paralel
Beban (Watt)
V (Volt)
I (A)
Cos φ t (sekon)
B. Wattmeter
28
Percobaan 2
1. Rangkaikan alat ukur tersebut sesuai gambar!
2. Tegangan supply hanya boleh dipasang bila sudah disetujui oleh
asisten.
3. Hubungkan rangkaian dengan tegangan supply sebesar 220 V!
4. Catat tegangan, arus, dan daya yang terukur oleh alat ukur tersebut!
5. Ulangi langkah 4 untuk setiap beban yang berbeda!
6. Catat hasil pengamatan pada table 2!
Tabel 2 Untuk rangkaian seri
Beban (Watt)
V (Volt)
I (A)
Cos φ t (sekon)
untuktuk rangkaian paralel
Beban (Watt)
V (Volt)
I (A)
Cos φ t (sekon)
Alat-Alat yang Digunakan
1.kit praktkum AUI……………………………… 1 buah
2. KWh meter ………………………………… 1 Buah
3. Wattmeter ………………………………... 1 Buah
4. Amperemeter ……………………………….. 1 Buah
5. Voltmeter ……………………………….. 1 Buah
6. Stopwatch ……………………………….. 1 Buah
7. jumper ………………………….. secukupnya
29
VII. Tugas Akhir dan Pertanyaan
1. Jelaskan prinsip kerja KWhmeter secara jelas dan singkat?
2. Sebutkan perbedaan KWhmeter dan Wattmeter (minimal 3 buah)?
4. Suatu ampermeter induksi tipe shaded pole mempunyai defleksi
penuh 400º pada arus I = 10 ampere.Beda fasa antara fluks shaded dan tidak
Shaded = 50º.
a. berapa sudut defleksi untuk I = 5 ampere
b. bila antara sudut defleksi shaded dan tidak shaded = 40º,berapa sudut
defleksi untuk = 5 ampere?
5. Gambarkan rangkaian pengukuran 1 fasa pada hubungan bintang dan