Jadi Pisan MODUL 2

I. TUJUAN

1. Menentukan tahanan dalam dari AUBP

2. Memperbesar skala maksimum Voltmeter AC dan DC

3. Pengaruh frekuensi pada Voltmeter

II. ALAT ALAT YANG DIGUNAKAN

1. Variac.....................................................................................1 buah

2. Power Supply.........................................................................1 buah

3. Voltmeter...............................................................................1 buah

4. Dioda Bridge..........................................................................1 buah

5. Resistor – Resistor.................................................................secukupnya

6. Kawat penghubung................................................................secukupnya

III. TEORI DASAR

3.1. Pengertian AUBP

Alat ukur tipe besi putar adalah sederhana dan kuat dalam konstruksi. Alat

ukur ini digunakan sebagai alat ukur arus dan tegangan pada frekuensi –

frekuensi yang dipakai pada jaringan distribusi. Instrumen ini pada dasarnya

ada dua buah bentuk yaitu tipe tarikan (attraction) dan tipe tolakan

(repulsion). Cara kerja tipe tarikan tergantung pada gerakan dari sebuah besi

lunak di dalam medan magnit, sedang tipe tolakan tergantung pada gaya tolak

antara dua buah lembaran besilunak yang telah termagnetisasi oleh medan

magnit yang sama.

Apabila digunakan sebagai ampermeter, kumparan dibuat dari beberapa

lilitan kawat tebal sehingga ampermeter mempunyai tahanan yang rendah

terhubung seri dengan rangkaian, induktansi dari kumparan tidak

berpengaruh.

1

Rangkaian Impedansi dalam AUBP

Jika digunakan sebagai voltmeter, maka kumparan harus mempunyai

tahanan yang tinggi agar arus yang melewatinya sekecil mungkin,

dihubungkan paralel terhadap rangkaian. Kalau arus yang mengalir pada

kumparan kecil, maka jumlah kumparan harus banyak agar mendapatkan

ampere penggerak yang dibutuhkan.Jika lempengan besi yang belum

termagnetisasi digerakkan mendekati sisi kumparan yang dialiri arus,

lempengan besi akan tertarik di dalam kumparan. Hal ini merupakan dasar

dalam pembuatan suatu pelat dari besi lunak yang berbentuk bulat telur, bila

dipasangkan pada batang yang berada diantara "bearings" dan dekat pada

kumparan, maka pelat besi tersebut akan terayun ke dalam kumparan yang

dialiri arus. Kuat medan terbesar berada ditengah - tengah kumparan, maka

pelat besi bulat telur harus dipasang sedemikian rupa sehingga lebar

gerakannya yang terbesar berada di tengah kumparan.Untuk memperbesar

skala maksimum dari Voltmeter disini dapat dilakukan dengan mengubah

tahanan yang dipasang seri dengan impedansi Voltmeter.

Gambar Rangkaian Impedansi dalam AUBP

Jika batas ukur sekarang menjadi ( n+1 ) kali batas ukur semula.

Sedangkan untuk pengukuran tegangan AC akan sama halnya pengukuran

teganga DC bila kita menambah kapasitor yang dipasang secara parallel

2

dengan Rs untuk menghilangkan pengaruh frekuensi. Harga C kita dapatkan

persamaan :

C = 0.14L

R s2

Dimana :

Rs = Tahanan yang dipasang seri dengan impedansi dalam dari Volmeter

L = Induktasi dari Voltmeter

C =Kapasitor yang dipasang parallel dengan Rs untuk menghilangkan

frekuensi dari jala – jala

Gambar rangkaian menghilangkan frekuensi

Pengukuran tegangan AC juga dapat di ukur langsung bila kita

mengetahui nilai frekuensi dari sumber tegangan jala-jala AC yang diberikan

pada rangkaian yang akan di ukur.

3.1.1 Tipe Tarikan (Attraction)

Bila sebuah jarum penunjukdipasangkan pada batang yang membawa

pelat tadi, maka arus yang mengalir dalam kumparan akan mengakibatkan

jarum penunjuk menyimpang. Besar simpangan akan lebih besar, jika arus

yang mengalir pada kumparan besar. Demikian pula simpangan penunjuk

yang bergerak diatas skala, sebelumnya skala harus sudah dikalibrasi.

3

Gambar Beberapa bagian dari instrumen tipe tarikan

Apabila pelat besi ditempatkan sedemikian rupa sehingga pada posisi nol

membentuk sudut Ø dengan arah medan magnit H yang dihasilkan oleh

kumparan. Simpangan yang dihasilkan adalah 2 akibat arus yang melalui

kumparan. Dengan demikian pelat besi yang termagnetisasi itu mempunyai

kemagnitan sebanding dengan besarnya H yang bekerja sepanjang sumbunya,

yaitu sebanding dengan H sin ( Ø + 2 ). Gaya F yang menarik pelat ke dalam

kumparan adalah sebanding terhadap H2sin ( Ø + 2 ).

3.1.2 Tipe Tolakan (Repolsion)

Gambar Beberapa bagian penampang jenis repulsion

Apabila arus yang akan diukur dilewatkan melalui kumparan, maka akan

membangkitkan medan magnit memagnetisir kedua batang besi. Pada titik

4

yang berdekatan sepanjang batang besi mempunyai polaritas magnit yang

sama. Dengan demikian akan terjadi gaya tolak menolak sehingga penunjuk

akan menyimpang melawan momen pengontrol yang diberikan oleh pegas.

Gaya tolak ini hampir sebanding dengan kuadrat arus yang melalui kumparan;

kemanapun arah arus yang melalui kumparan, kedua batang besi tersebut akan

selalu sama – sama termagnetisasi dan akan saling tolak-menolak. Untuk

mendapatkan skala uniform, digunakan 2 buah lembaran besi yang berbentuk

seperti lidah

Gambar Dua buah lembaran besi yang berbentuk seperti lidah

lempengan besiberbentuk lidah dililitkan dalambentuk silinder, sedang

besi yangbergerak terdiri dari lempenganbesi dan dipasang sedemikianrupa

sehingga dapat bergeraksejajar terhadap besi tetap. Dengan adanya gaya

tolakmenolakantara dua batang besi yang sama-sama termagnetisasitersebut

akan timbul momen.Besar momen sebanding denganH2. Karena H sendiri

berbandinglurus terhadap arus yang melaluikumparan (permeabilitas

dianggapkonstan), maka momen tersebutakan sebanding dengan I2.

Dengandemikian momen simpangan,sebagai momen utama sebandingdengan

I2. Jika instrumen inidigunakan untuk arus bolak-balikakan menunjukkan

nilai arus rms(Irms). Karena polaritas dari keduabatang besi tersebut

5

berlawanansecara serentak, maka instrument ini dapat digunakan untuk

acmaupun dc.

IV. PROSEDUR PERCOBAAN

A. Menentukan Tahanan Dalam VMBP dan Kalibrasinya

1. Buatlah rangkaian gambar 1 pada papan kerja yang di sediakan.

2. Tegangan supply dengan 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 (Vm).

8. Hitung harga tahanan dalam (Rv) Voltmeter.

9. Ulangi prosedur diatas untuk harga pengamantan 7V, 9V, 10V, dan 11V.

10. Tentukan harga Rv rata – rata.

11. Tulis hasil pengamatan pada table 1.

Gambar 1

6

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 di setujui oleh asisten.

3. Hubungkan pengawatan gambar 3 untuk R1 = 240 Ω, R2 = 1K Ω.

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 60 Volt.

6. Ulangi prosedur b, c, d dengan mengganti R1 = 1KΩ, R2 = 4,12 KΩ untuk

Vdc 90 Volt dan range 90 Volt.

7. Ulangi prosedur b, c, d dengan mengganti R1 = 1,5 KΩ, R2 = 32,5 KΩ untuk


7

8. Tuliskan hasil pengamatan pada table 2.

C. Untuk Sumber Tegangan AC tanpa Kapasitor

1. Hubungkan pengawatan seperti pada gambar 2 pada papan kerja yang

disediakan untuk alat ukur yang mempunyai range 60V, 90V

2. Tegangan supply hanya boleh dipasang pada rangkaian percobaan apabila

sudah di setujui oleh asisten.

3. Hubungkan pengawatan gambar 4 untuk R1= 66,6 Ω, R2= 12K Ω.

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 60 Volt.

6. Ulangi prosedur b, c, d dengan mengganti R1= 66,6 KΩ, R2 = 119 KΩ untuk


Gambar 4

8

V. DATA PENGAMATAN DAN PENGOLAHAN DATA

1. Data Pengamatan

Tabel 1

Untuk Tahanan Dalam VMBP

Vin ( Volt ) Vm ( Volt ) I ( Ampere ) VR ( Volt )

5 2,45 7,5 5,08

7 2 5,5 6,69

9 1,52 4,5 8,83

10 1,26 4 10,03

11 1 3 11

Tabel 2

Untuk sumber tegangan DC

V (Volt) R1 (Ω) R2 (Ω) VR1 (Volt) VR2 (Volt)

60 13,4 1K 13,4 49,8

90 1K 4,12K 21,3 72,2

120 1,5K 32,5K 5,2 115,4

Tabel 3

Untuk sumber tegangan AC

V (Volt) R1 (Ω) R2 (Ω)VR1

(Volt)

VR2

(Volt)

60 66,6K 12K 51 9

90 66,6K 119K 31.9 57.4

9

2. Pengolahan Data

Nilai hambatan dalam pada sumber tegangan DC

R = 11,20.04

= 280 Ω

Nilai Arus pada sumber tegangan DC

I = V

R1+R2

Tegangan 60 Volt

I = 60

1k+240 = 48mA

Tegangan 90 Volt

I = 90

1k+4,12k = 17,6 mA

Tegangan 120 Volt

I = 120

1,5K+32,5k = 3,59 mA

Nilai Tegangan pada R1 dan R2

VR1 = R1

R1+R2x Vin VR2 =

R2R1+R2

x Vin

Tegangan 60 Volt

VR1 = 240

240+1000x 60V=11,61V VR2 =

1000240+1000

x 60=48,39 V

Tegangan 90 Volt

VR1 = 1k

1k+4,12kx 90=17,58V VR2 =

4,12k1k+4,12k

x 90=72,42V

Tegangan 120 Volt

VR1 = 1,5k

1,5k+32,5kx 120=5,29 V VR2 =

R2R1+R2

x Vin =114,71 V

Kesalahan Dari Alat ukur

10

∑ = M – T Kesalahan Relatif∑Tx 100 %

Pada Tegangan 60 Volt KesalahanRelatif

∑ = 63,2 – 60 = 3,2 Volt3,260x100 %=5,33 %


∑ = 93,5 – 90 = 3,5 Volt3,590x100 %=3,89 %


∑ = 120,6 – 120 = 0,6 Volt0,6120

x100 %=0,5 %

5.2.2 Sumber Tegangan AC

Nilai hambatan dalam pada sumber tegangan AC

Z = 11,20,5

= 22,4 Ω

Nilai Arus pada sumber tegangan AC

I = V

Z 1+Z 2

Tegangan 60 Volt

I = 60

66,6k+12k = 0.76 mA

Tegangan 60 Volt

I = 90

66,6k+119 k = 0,01 mA

NilaiTeganganpada R1 dan R1

VR1 = R1

R1+R2x Vin VR2 =

R2R1+R2

x Vin

11

PadaTegangan 60 Volt

VR1 = 66,6k

66,6k+12kx 60V=50,84V VR2 =

12k66,6k+12k

x 60=9,16V

Pada Tegangan 90 Volt

VR1 = 66,6k

66,6k+119 kx 90V=32,3V VR2 =

119 k66,6k+119 k

x 90=57,7V

Kesalahan Dari Alat ukur

∑ = M – T Kesalahan Relatif ∑Tx 100 %


∑ = 60 – 60 = 0 Volt0

60x100 %=0 %


∑ = 89,3 – 90 = -0,7 Volt−0,7

90x 100 %=−0,78 %

VI. TUGAS AKHIR DAN PERTANYAAN

1. Tentukan tegangan di R1 dan R2 secara perhitungan pada percobaan di atas

itu bandingkan dengan hasil pengukuran yang sederhana yang saudara

dapatkan !

Jawab

UntukTegangan DC

Vin ( Volt )Perhitungan Pengukuran

VR1 (Volt) VR2 (Volt) VR1 (Volt) VR2 (Volt)

60 11,61 48,39 13,4 49,8

90 17,58 72,42 21,3 72,2

120 5,29 114,71 5,2 115,4

UntukTeganagan AC

Vin ( Volt ) Perhitungan Pengukuran

12

VR1 (Volt) VR2 (Volt) VR1 (Volt) VR2 (Volt)

60 50,84 9,16 51 9

90 32,3 57.7 31.9 57.4

2. Hitunglahkesalahanalatukurdankesalahanrelatifnyadari no.1 di atas!

Jawab

Vin

( V

olt

)

Sumber DC Sumber AC

KesalahanAlatUk

ur (Volt)

KesalahanRelat

if ( % )

KesalahanAlatUk

ur (Volt)

KesalahanRelat

if ( % )

60 3,2 5,33 0 0

90 3,5 3,89 -0,7 -0,78

120 0,6 0,5

3. Berapa sensivitas voltmeter yang saudara buat!

Jawab

S= 1Idp

= 1100

=0,01V

4. Berapa harga tahanan total Rv voltmeter tiap range!

Jawab

DC > V = 11,2 V ; I = 0,04 A

AC > V = 11,2 V ; I = 0,5 A

R=VI=11,2

0,04=280Ω

13

Z=VI=11,2

0,5=22,4Ω

VII. ANALISA DAN KESIMPULAN

ANALISA

Pada saat praktikum adanya kerusakan pada sebuah komponen resistor.

Pada saat pengukuran voltmeter yang dipakai memakai alat lagi yang

dinamakan DAC dimana DAC tersebut berfungsi sebagai pengubah digital

menjadi analog atau disebut juga AUBP.

Tahanan dalam pada sumber DC bernilai R = 280 Ω, dan pada sumber AC

sebesar Z = 22,4 Ω. Maka nilai X nya adalah :

Z=R± jX

X=Z−R=22,4−280=−257,6Ω

Dioda yang dipakai adalah dioda bridge yang berfungsi untuk menyearahkan

tegangan agar tegangan tersebut lebih stabil.

Pemasangan jumper yang kurang kencang yang menyebabkan adanya rugi-

rugi.

KESIMPULAN

Alat ukur dengan besi putar bekerja berdasar pada arus yang akan diukur

melalui kumparan yang tetap dan menyebabkan terjadinya medan magnit.

Potongan besi ditempatkan dimedan magnit tersebut dan menerima gaya

elektromagnetis, sehingga besi lunak tersebut akan berputar.

Pada alat ukur besi putar dapat diketahui tahanan dalam yaitu :

14

Untuk tegangan DC Untuk tegangan AC

R=VI=11,2

0,04=280Ω Z=V

I=11,2

0,5=22,4Ω

VIII. DAFTAR PUSTAKA

1. Modul praktikum III-A, Laboratorium Teknik Energi Elektrik, Jurusan Teknik

Elektro, ITENAS, 2002.

15

LAMPIRAN

16

Wiring Diagram Tahanan Dalam VMBP

Diagram WIRING Percobaan 1/A

Wiring Diagram Sumber Tegangan DC

17

18

Wiring Diagram Sumber Tegangan AC Tanpa Kapasitor

19

Jadi Pisan MODUL 2

Documents