Kuliah 3 Alat Ukur Kumparan Putar Magnet Permanen

Kuliah 3 Alat Ukur Kumparan Putar Magnet Permanen (PMMC)

Pendahuluan Pengukuran yang tepat dari tegangan, arus, dan tahanan dapat memberi informasi bermanfaat tentang keadaan dari hampir semua jenis rangkaian. Untuk mendapat hasil yang terbaik dari suatu meteran, tidak cukup hanya memilih fungsi dan jangkauan pengukuran yang tepat, namun juga harus mengetahui keterbatasan dan efek yang ditimbulkan oleh instrumen pada rangkaian yang diukur.

ALAT UKUR ANALOG KUMPARAN PUTAR Secara garis besar AU kumparan putar terdiri atas : A. Bagian yang bergerak Pada bagian ini dikelompokkan atas : l l 1. Kumparan putar 2. Jarum penunjuk 3. Beban penyeimbang (Balancing weight) B. Bagian yang diam Pengelompokan bagian yang diam adalah : l l l 1. Medan magnet permanen 2. Pegas atau per 3. Penyangga Multimeter Analog

Setiap instrumen dibuat berdasarkan indikator kumparan putar seperti dapat di lihat pada gambar berikut Gerakan meteran kumparan putar Animasi

BAGIAN KUMPARAN PUTAR Pada bagian ini dibuat dari kerangka alumunium yang dililitkan oleh kawat-kawat penghantar halus dan berisolasi. Kumparan diletakkan diantara magnet permanen pada suatu inti besi yang berbentuk silinder agar arah dari medan magnet selalu tegak lurus terhadap kumparan putar

JARUM PENUNJUK Merupakan bagian yang menunjukkan besaran dari suatu hasil pengukuran Ada 2 jenis jarum penunjuk : l l 1. 2. Tipis → Untuk alat ukur dengan ketelitian yang tinggi Tebal → Untuk memudahkan pembacaan dari kejauhan dan biasanya diletakkan pada panel listrik

BEBAN PENYEIMBANG l Beban ini diletakkan dibelakang jarum penunjuk yang berfungsi sebagai penyeimbang sehingga poros penyangga jarum penunjuk berada tepat dititik beratnya l Tujuan diberikan beban penyeimbang ini adalah untuk mengurangi gesekan serta goncangan pada jarum penunjuk ketika berdefleksi/bergerak

MAGNET PERMANEN Berguna untuk membangkitkan medan magnet disekitar kumparan putar dan akan menimbulkan momen gerak pada kumparan putar apabila dialiri arus

PENYANGGA l l Fungsinya adalah untuk menahan berat kumparan putar beserta jarum penunjuknya. Harus diusahakan sekecil mungkin gesekan antara penyangga (Jewel) dengan poros perputaran (Pivot).

PEGAS ATAU PER Bagian ini adalah untuk memberikan momen perlawanan terhadap momen gerak sehingga didapat suatu keseimbangan momen/gaya pada harga penunjukkannya.

PRINSIP KERJA ALAT UKUR KUMPARAN PUTAR Pada AU kumparan putar umumnya terdapat baterai yang memungkinkan arus Searah melalui AU tersebut saat probe dihubungkan sehingga jarum penunjuk bergerak. Defleksi jarum penunjuk terjadi karena interaksi antara arus dan medan magnet pada kumparan putar. Arus pada kumparan putar mengakibatkan munculnya gaya elektromagnetis yang memiliki arah tertentu sehingga jarum berdefleksi/menyimpang sebesar θ. Defleksi dinyatakan dengan momen gerak (Torsi) : T=Bx. Ax. Ix. N dimana: T = Torsi B = Kerapatan fluk magnet A = luas efektif koil I = arus ke kumparan putar N = jumlah lilitan (Nm) (Wb/m 2) (A)

Alat ukur kumparan putar (lanjutan) l Atau: Dimana : T adalah Torsi B adalah medan magnet di celah udara a adalah panjang kumparan b adalah lebar kumparan n adalah banyaknya lilitan I adalah arus Dari persamaan di atas, komponen B, A dan N adalah konstan, sehingga torsi berbanding lurus dengan arus mengalir ke kumparan putar.

Alat ukur kumparan putar (lanjutan) l Pada jarum penunjuk diberikan per atau pegas yang diletakkan pada poros jarum. l Pegas memberikan gaya reaksi yang berbanding lurus dengan sudut rotasi sumbu dan berusaha untuk menahan perputaran dengan momen kontrol : l Apabila jarum penunjuk berdefleksi dengan sudut akhir θ maka dalam keadaan setimbang TD = TC

Contoh soal Kumparan sebuah alat ukur PMMC memiliki 60 lilitan, yang dililitkan pada rangka alimunium dengan lebar 18 mm dan panjang 25 mm yang bergerak dalam medan magnet seragam dengan kerapatan fluks sebesar 0, 5 wb/m 2. Konstanta pegas kontrol adalah 1, 5 × 10 -6 Nm / derajat. Hitunglahlah arus yang diperlukan untuk menghasilkan defleksi sebesar 100 derajat.

Jawab maka

Contoh soal 2 Sebuah alat ukur PMMC dengan nilai tahanan sebesar 20 Ω. Defleksi skala penuh sebesar 120° diperoleh ketika diberi tegangan sebesar 100 m. V. Kumparan putar memiliki dimensi 30 mm x 25 mm dengan jumlah kumparan sebanyak 100 lilitan. Konstanta pegas pengontrol adalah 0, 375 × 10 -6 N-m /derajat. a. Hitunglah kerapatan fluks magnet dalam celah udara. b. Tentukan diameter tembaga kawat kumparan jika 30% dari tahanan alat adalah tahanan kawat tembaga. Tahanan jenis tembaga 1. 7 × 10 -8 Ωm.

Jawaban a Arus skala penuh Torsi defleksi Torsi kontrol Keadaan seimbang Maka

Jawaban b Tahanan kawat kumparan tembaga Luas penampang kawat tembaga kumparan maka diameter kawat tembaga kumparan adalah:

Terima Kasih