Instrumen Penunjuk Arus Bolak Balik By Desy K

Instrumen Penunjuk Arus Bolak Balik By: Desy K

Elektrodinamometer • elektrodinamometer adalah peralatan yang peka terhadap arus dimana, penyimpangan penunjuk skala akan naik karena ada arus yang melewati kumparan putar. • Penggerak berkumparan tunggal dapat digunakan untuk mengukur tegangan atau arus baik searah maupun bolak-balik, atau wattmeter satu fasa atau Varmeter. • penggerak elektrodinamometer adalah sebagai voltmeter dan ammeter standar dan sebagai instrumen pengubah.

• Yang dimaksud dengan istilah instrumen pengubah adalah instrumen yang dapat dikalibrasi dengan sumber DC, kemudian digunakan tanpa modifikasi untuk mengukur arus bolak-balik. • Penggerak elektrodinamometer kumparan tunggal terdiri dari sebuah kumparan tetap, yang dibagi menjadi dua bagian yang sama besar, yang dipisahkan dengan kumparan yang dapat bergerak. Kedua bagian dari belahan kumparan tetap dan kumparan putar dihubungkan secara serie, dan arus dari rangkaian yang diukur lewat melalui semua kumparan tersebut yang menyebabkan suatu medan magnetik disekitar kumparan tetap. • Penggerak elektrodinamometer dasar mampu untuk menerima arus yang lebih banyak daripada penggerak d'Arsonval yang tidak dapat menerima arus tanpa shunt.

• Kopel magnetik antara kumparan tetap dan kumparan putar terdapat celah udara yang menyebabkan terjadinya medan magnet yang lemah. Untuk memperoleh kopel magnet yang cukup besar, arus yang lebih banyak harus dialirkan ke kumparan, yang berarti harus menggunakan diameter kawat yang lebih besar, Akan tetapi, kawat yang berdiameter besar memiliki resistansi yang kecil Jika dibandingkan dengan kawat yang berdiameter kecil, Hal ini menyebabkan penggerak elektrodinamometer mempunyai sensitifitas yang sangat rendah, yaitu sekitar 20 sampai 100 ohm/V.

• Saat digunakan sebagai wattmeter elektrodinamometer kumaparan tetap yang disebut dengan kuraparan "medan (field)" dihubung serie dengan beban dengan demikian mengonduksi arus yang sama seperti pada beban (ditambah arus kecil yang melalui kumparan putar). Kumparan putar dihubungkan sebagai voltmeterpada beban dimana resistor Rs adalah pengali untuk meter yang peka terhadap tegangan.

Instrumen Besi Putar • Instrumen-instrumen besi putar dapat dikelompokkan dalam dua jenis, yaitu instrumen tarikan (attraction) dan tolakan (repulsion). • Gerak ini terdiri dari sebuah kumparan stasioner (diam) yang mempunyai banyak gulungan dan membawa arus yang akan diukur. Dua daun besi lunak (ironvane) ditem-patkan di bagian dalam kumparan. Salah satu daun diikatkan tetap ke kerangka kumparan sedang daun lainnya dihubungkan ke poros instrumen sehingga dapat berputar secara bebas. Arus melalui kumparan memaknetisasi kedua daun dengan polaritas yang sama tanpa memperhatikan arah arus sesaat. Kedua daun yang termaknetisasi ini meng-hasilkan gaya tolakan, dan karena hanya satu daun yang bisa berputar, defleksi (penyim-pangannya) adalah analogi dari besarnya arus kumparan. Gaya tolak sebanding dengan kuadrat arus, tetapi efek frekuensi dan histeresis cenderung menghasilkan defleksi jarum yang tidak linear dan akibatnya tidak mempunyai hubungan kuadrat yang sempurna.

• • konsentrik. Salah satu daun diikat tetap ke kerangka kumparan sedang yang lain dapat berputar secara koaksial di bagian dalam daun yang diam. Kedua daun ini dimaknetisasi oleh arus di dalam kumparan ke polaritas yang sama dan menyebabkannya bergeser ke sisi sewaktu mengalami gaya tolakan. Karena daun yang dapat berputar terikat ke sebuah poros ber-engsel, gaya tolak ini menghasilkan gaya rotasi yang merupakan fungsi arus didalam kumparan. Karena gerak ini seperti halnya semua instrumen daun berputar tidak membedakan polaritas, dia dapat digunakan untuk dc atau ac, tetapi lebih lazim digunakan untuk pengukuran bolak-balik (ac). Redaman instrumen ini diperoleh dari sebuah daun redaman (damping vane) dari bahan aluminium ringan yang dipegang oleh flens pada semua sisi dan berputar dengan ruang main yang kecil di dalam rongga udara tertutup. Bila digunakan untuk arus bolak-balik, torsi aktual akan bergetar dan dapat mengakibatkan getaran ujung jarum.

• Ketelitian instrumen-instrumen besi putar terutama dibatasi oleh ketidaklinearan kurva magnetisasi daun-daun besi. Untuk nilai arus yang rendah, puncak arus bolak-balik menghasilkan penyimpangan persatuan arus yang lebih besar dari nilai rata-rata, mengakibatkan pembacaan bolakbalik yang lebih tinggi dari pembacaan arus searah ekivalen pada skala rendah. • Penambahan sebuah tahanan pengali yang sesuai akan mengubah gerak daun besi menjadi voltmeter; dengan cara sama, penambahan sebuah shunt akan menghasilkan rangkuman arus (current ranges) yang berbeda. Bila gerak daun besi digunakan sebagai voltmeter arus bolak-balik, frekuensi memperbesar impedansi rangkaian instrumen dan karena itu cenderung memberikan pembacaan tegangan yang lebih rendah. Karena itu voltmeter daun besi sebaiknya selalu dikalibrasi untuk setiap frekuensi yang digunakan.

Instrumen Jenis Penyearah a. Penggerak Meter d’Arsonval dengan penyearah Setengah Gelombang – Untuk mengukur arus bolak-balik dengan penggerak meter d'Arsonval, pertama-tama kita harus menyearahkan arus bolak-balik dengan menggunakan sebuah dioda penyearah untuk menghasilkan aliran arus searah.

Perubahan voltmeter AC untuk mengukur tegangan DC • Harga puncak 10 V rms gelombang sinus adalah : Ep = 10 Vrms x 1. 414 = 14. 14 Vpuncak • Harga rata-rata untuk input tersebut diatas adalah : Eav = Epx 0. 6 3 6 =14. 14 Vx 0. 6 3 6 =8. 99 V • Kita dapat mengambil kesimpulan dari persamaan di atas, untuk penyearah setengah gelombang, Senac =0, 45 Sendc

Penyearah setengah gelombang menggunakan penyearah dan shunt resistor • Dioda ganda ini dibuat dalam kemasan tunggal yang secara umum disebut dengan suatu penyearah instrumen. • D di bias maju dan memberikan lintasan yang bergantian pada kebocoran arus saat dibias oundur yang pada keadaan normal mengalir melewati penggerak meter dan dioda D 1 • Tujuan dari resistor shunt R adalah untuk menaikkan arus yang melewati D selama setengaa siklus positip sehingga dioda beroperasi pada ukuran yang lebih linier dari kurva karakteristiknya. Dengan demikian resistor shunt ini memperbaiki kelinieran meter pada batas tegangan rendah AC, yang juga menghasilkan sensitifitas yang lebih baik.

b. Penggerak Meter d’Arsonval dengan penyearah Gelombang Penuh Penyearah jembatan gelombang penuh digunakan voltmeter AC Pada voltmeter AC lebih sering yang berkeinginan untuk menggunakan penyearah gelombang penuh dari pada penyearah setengah gelombang, karena memiliki sensitifitas yang lebih tinggi.

• Seperti halnya pada penyearah setengah gelombang, yang berarti bahwa harga resistor pengali akan hanya 90% dari harga voltmeter DC 10 V. Kit*, dapat menulisnya untuk penyearah gelombang penuh sebagai : Sac = 0, 9 Sdc • Sebagai catatan bahwa voltmeter yang menggunakan penyearahan setengah gelombang atau gelombang penuh hanya cocok untuk pengukuran gelombang AC sinusoidal.

Termo Instrumen • Mekanisme Kawat Panas (Hot Wire Mechanism) Skema Ampermeter Kawat Panas

Arus yang akan diukur dilewatkan melalui sebuah kawat halus yang dire-gang kencang antara dua terminal. Kawat kedua diikat ke kawat halus tersebut pada satu ujung dan pada ujung lainnya ke sebuah pegas yang berusaha menarik kawat halus ke bawah. Kawat kedua ini dilewatkan melalui sebuah canai (roller) pada mana jarum dihubungkan.

• Instrumen Termokopel Gabungan ini disebut instrumen termokopel karena bekerjanya didasarkan pada tindakan elemen termokopel Bila dua logam yang berbeda disambungkan bersama, suatu tegangan dibangkitkan pada sambungan kedua logam tersebut. Tegangan ini bertambah sebanding dengan temperatur sambungan.

Elektrodinamometer dalam Pengukuran Daya • Wattmeter Satu Fasa Elektrodinamometer dipakai secara luas dalam pengukuran daya. Dia dapat digunakan untuk menunjukkan daya searah (dc) maupun bolak-balik (ac) untuk setiap bentuk gelombang tegangan dan arus dan tidak terbatas pada gelombang sinus saja, elektrodinamometer yang digunakan sebagai voltmeter atau ampermeter terdiri dari kumparan-kumparan yang diam dan yang berputar dihubungkan secara seri, karena itu bereaksi terhadap efek kuadrat arus.

• Wattmeter elektrodinamometer membutuhkan sejumlah daya untuk mempertahan-kan medan maknitnya, tetapi ini biasanya begitu kecil dibandingkan terhadap daya beban sehingga dapat diabaikan. Jika diperlukan pembacaan daya yang tepat, kumparan arus harus persis membawa arus beban, dan kumparan potensial harus dihubungkan di antara terminal-terminal beban. • Umumnya, sambungan kumparan potensial pada titik A lebih diinginkan untuk beban-beban arus tinggi, tegangan rendah; sedang sambungan kumparan potensial pada titik B lebih diinginkan untuk beban-beban arus rendah, tegangan tinggi.

• Kesulitan dalam menempatkan sambungan kumparan potensial diatasi dalam wattmeter yang terkompensasi. Kumparan arus terdiri dari dua kumparan, masing-masing mempunyai jumlah lilitan yang sama. Salah satu kumparan menggunakan kawat besar yang membawa arus beban ditambah arus untuk kumparan potensial. Gulungan lain menggunakan kawat kecil (tipis) dan hanya membawa arus ke kumparan tegangan. Tetapi arus ini berlawanan arah dengan arus di dalam gulungan besar, menyebabkan fluksi yang berlawanan dengan fluksi utama. Berarti efekip dihilangkan dan wattmeter menunjukkan daya yang sesuai.

• Wattmeter Fasa banyak – Pengukuran daya dalam suatu sistem fasa banyak memerlukan pemakaian dua atau lebih wattmeter. – Teorema Blondel menyatakan bahwa daya nyata dapat diukur dengan mengurangi satu elemen wattmeter dari sejumlah kawat-kawat dalam setiap sistem fasa banyak, dengan persyaratan bahwa satu kawat dapat di-buat "common" terhadap semua rangkaian potensial.

• Wattmeter 1 membawa arus antara IA'A, Yang merupakan penjumlahan vektor dari arus-arus fasa IAC dan IAB. Kumparan potensial wattmeter 1 dihubungkan ke tegangan antaran VAC. Dengan cara sama kumparan arus wattmeter 2 membawa arus antaran IB. B yang merupakan penjumlahan vektor dari arus-arus fasa IBA dan. IBC sedang tegangan pada kumparan potensialnya adalah tegangan antaran VBC. VAC =VBC=V dan IAC = ICB = IBA = I Diagram fasor dan tegangan dan arus daya 3 fase tiga kawat

Alat Ukur Watt / Jam • Kumparan arus dihubungkan sen dengan antaran, dan kumparan tegangail dihubungkan paralel. Kedua kumparan yang dililitkan pada sebuah kerangka logam dengan desain khusus melengkapi dua rangkaian maknit. Sebuah piringan aluminium ringan digantung di dalam senjang udara medan kumparan arus yang menyebabkan arus pusar mengalir di dalam piringan. Reaksi arus pusar dan medan kumparan tegangan membangkitkan sebuah torsi (aksi motor) terhadap piringan dan menyebabkannya berputar.

• Torsi yang dibangkitkan sebanding dengan kuat medan kumparan tegangan dan arus pusar di dalam piringan • Berarti jumlah putaran piringan sebanding dengan energi yang telah dipakai oleh beban dalam selang waktu tertentu, dan diukur dalam kilowatt-jam (k. Wh, kilowatt-hour). Poros yang menopang piringan aluminium dihubungkan melalui susunan roda gigi ke mekanisme jam dipanel alat ukur, melengkapi suatu pembacaan k. Wh yang terkalibrasi dalam desimal. • Redaman piringan diberikan oleh dua maknit permanen kecil yang ditempatkan saling berhadapan pada sisi piringan. Bila piringan berputar, maknit permanen mengindusir arus pusat di dalamnya. Arusarus pusar ini bereaksi dengan medan maknit dari maknit-maknit permanen kecil dan meredam gerakan piringan.

Alat Ukur Faktor Daya • Menurut definisi, faktor daya adalah kosinus sudut fasa antara tegangan dan arus, dan pengukuran faktor daya biasanya menyangkut penentuan sudut fasa ini. Ini di-tunjukkan dalam kerja alat ukur faktor daya kumparan bersilang (crossed-coil power factor meter). Pada dasarnya instrumen ini adalah gerak elektrodinamometer di mana elemen yang berputar terdiri dari dua kumparan yang dipasang pada poros yang sama tetapi tegak lurus satu sama lain. Kumparan putar berputar di dalam medan maknetik yang dihasilkan oleh kumparan medan yang membawa arus jala-jala. Rangkaian alat ukur faktor daya kumparan silang satu fasa

Alat Ukur Frekuensi • Frekuensi dapat ditentukan dengan berbagai cara, tetapi sementara kita membicarakan instrumen-instrumen penunjuk yang dalam kategori ini adalah alat ukur freiuensi yang memanfaatkan efek frekuensi terhadap faktor-faktor seperti : induktansi Ibersama, resonansi sirkuit penyetalaan (tuned circuit) dan resonansi mekanik Rangkaian alat ukur frekunsi tipe elektrodinamometer

• Alat ukur frekuensi jenis batang atau lidah bergetar (tuned-reed frequency mechanism) – bekerja berdasarkan prinsip resonansi mekanis. Sederetan batang-batang dipasang bersama-sama pada sebuah alas fleksibel yang terpasang pada jangkar sebuah elektromakna Kumparan elektromaknit diberi energi listrik dari jala-jala arus bolakbalik yang frekuensinya akan ditentukan – Instrumen ini mempunyai keuntungan karena konstruksi sangat sederhana dan sangat kokoh. Dia mempertahankan kalibrasinya dengan baikngan syarat bahwa getaran batang-batang dipertahankan dalam batas-batas yang Walaupun operasinya tidak bergantung pada nilai tegangan yang tepat, pengubbatas ukur tegangan biasanya dilakukan dengan penambahan tahanan.

• Alat ukur frekuensi tipe inti jenuh (saturablecore frequency meter) – Transformator terdiri dari dua inti (core) dan satu gandar Magnetik. Gandar terbuat dari bahan dengan penampang yang cukup besar sehingga tidak mencapai saturasi. Skema alat ukur frekunsi tipe inti jenuh