PENGENALAN ALAT UKUR LISTRIK Irnin Agustina Dwi Astuti

PENGENALAN ALAT UKUR LISTRIK Irnin Agustina Dwi Astuti, M. Pd

Besaran listrik seperti arus, tegangan, daya, dan sebagainya tidak dapat dideteksi panca indera secara langsung. Agar dapat mengukur besaran tsb maka harus ditransformasikan ke dalam besaran mekanis atau besaran lain yg dapat ditangkap oleh panca indera. Salah satu contoh transformasinya adalah perubahan dari arus menjadi suatu komponen yg bergerak rotasi pada sumbunya (misalkan penunjukkan jarum yg bergerak dari kiri ke kanan). Besar sudut rotasi tsb berhubungan langsung dengan besaran arus listrik yg diamati, shg besar sudut sama dg besar arus.

Alat ukur adalah alat yang dapat digunakan untuk mendapatkan / mengetahui hasil perbandingan antara suatu besaran / ukuran yang ingin diketahui dengan standar yang dipakai. Fungsi penting dari alat ukur baik alat ukur listrik maupun mekanik adalah untuk mengetahui nilai yang telah ditentukan sebagai batasan baik atau tidaknya peralatan / jaringan akan dioperasikan.

Jadi dalam sistem pengukuran listrik, ada elemen yg mendeteksi besaran yang akan diukur dan menghasilkan sinyal yg kemudian diproses dalam komponen prosesor dan akhirnya hasil pengukuran ditampilkan oleh indikator. Kumpulan peralatan dalam sistem pengukuran listrik yang mentransformasikan besaran listrik disebut alat ukur listrik. Alat-alat ukur listrik adalah peralatan yang digunakan untuk mengukur besaran listrik, misalnya arus, tegangan, daya, dan lain-lain.

Pada umumnya alat ukur dibagi menjadi 2: 1. Absolute instrument, instrumen yang digunakan sebagai acuan dasar pengukuran dengan tingkat ketelitian sangat tinggi dan biasanya digunakan pada laboratorium sebagai alat ukur standar 2. Secondary instrument, dapat mengukur besaran listrik bila telah dikalibrasi lebih dahulu dengan membandingkan dengan absolute instrumen

Berdasarkan prinsip kerjanya alat ukur listrik dapat digolongkan menjadi tiga, yaitu : - Alat ukur penunjuk (Indicating Instruments) - Alat ukur pencatat (Recording Instruments) - Alat ukur penjumlah (Integrating Instruments)

Alat Ukur Penunjuk (Indicating Instruments) Alat ukur penunjuk adalah alat ukur yang langsung menunjukkan besaran yang diukur, biasanya menggunakan jarum penunjuk. Tetapi sekarang ada pula yang tidak menggunakan jarum penunjuk yaitu alat ukur digital. Banyak alat ukur yang termasuk kategori ini, misalnya Voltmeter, Amperemeter.

Alat Ukur Pencatat (Recording Instruments) Alat Ukur Pencatat adalah alat ukur yang mencatat secara terus menerus besaran yang diukur selama periode waktu yang ditentukan. Pada alat ini terdapat pena dan gulungan kertas yang berputar. Pena tersebut akan bergerak sebanding dengan besaran listrik yang diukur sehingga perubahannya tercatat secara kontinyu. Sebagai contoh adalah recording voltmeter yang terdapat pada gardu induk yang mencatat fluktuasi tegangan yang terjadi.

Alat Ukur Penjumlah (Integrating Instruments) Alat ukur penjumlah adalah alat ukur yang mengukur jumlah total energi listrik yang dikonsumsi oleh suatu rangkaian dalam periode waktu tertentu. Energi yang diukur ini sebenarnya merupakan perkalian antara daya aktif dengan waktu. Kilo Watt Hour meter (k. Wh meter) merupakan contoh dari alat ukur jenis ini.

Alat ukur listrik berdasarkan macam arus Menurut macam arus : - Arus searah - Arus bolak balik - Arus searah dan arus bolak balik

Syarat-Syarat Alat ukur Listrik 1. Alat ukur tidak boleh membebani / mempengaruhi yang diukur 2. Mempunyai keseksamaan yang tinggi, yaitu alat harus mempunyai ketepatan dan ketelitian yang tinggi. 3. Mempunyai kepekaan (sensitifitas) yang tinggi, yaitu batas input signal yang sekecil-kecilnya sehingga mampu membedakan gejala-gejala yang kecil. 4. Mempunyai stabilitas yang tinggi sehingga menolong dalam pembacaan dan tidak terganggu karena keadaan yang tidak dikehendaki. 5. Kemampuan baca (readibilitas) yang baik, hal ini banyak tergantung dari skala dan alat penunjuknya serta piranti untuk menghindari kesalahan paralatan. 6. Kemantapan (reliabilitas) alat yang tinggi, yaitu alat yang dapat dipercaya kebenarannya untuk jangka waktu yang lama.

Tanda-tanda pada alat ukur

Simbol alat ukur menurut sumber tegangan

Simbol alat ukur menurut tegangan pengujinya

Posisi pengoperasian

Posisi pengoperasian

Posisi pengoperasian

Prinsip kerja alat ukur listrik Prinsip kerja yang paling banyak dari alat – alat ukur tersebut adalah : • Kwh dan kvarh meter : sistem induksi • Kw / kva maksimum meter : sistem elektrodinamis • Volt meter : sistem elektromagnet, kumparan putar, besi putar • Amper meter : sistem elektromagnet, kumparan putar

Prinsip kerja besi putar Alat ukur dengan prinsip kerja besi putar atau disebut juga sistem elektromagnet adalah sesuatu alat ukur yang mempunyai kumparan tetap dan besi yang berputar. Bila sebuah kumparan didalamnya terdapat besi, maka besi tersebut akan menjadi magnet. Jika di dalam kumparan tersebut diletakkan dua batang besi maka kedua-duanya akan menjadi magnet sehingga kedua batang besi tersebut akan saling tolak menolak, karena ujung-ujung kedua batang besi tersebut mempunyai kutub yang sejenis.

Prinsip kerja besi putar Arus yang diukur melalui kumparan yang tetap dan menyebabkan terjadinya medan magnet. Alat ukur dengan tipe besi putar ini adalah sederhana dan kuat dalam konstruksi, murah dan dengan demikian mendapatkan penggunaan-penggunaan yang sangat besar, sebagai alat pengukur untuk arus dan tegangan pada frekuensi-frekuensi. Suatu keuntungan lain bahwa alat pengukur ini dapat pula dibuat sebagai alat pengukur yang mempunyai sudut yang sangat besar.

Prinsip kerja besi putar Alat ukur jenis besi putar mempunyai karakteristik : a. Dapat digunakan untuk pengukuran arus searah maupun bolak balik. b. Mempunyai ketelitian yang rendah. c. Untuk mengukur arus yang sedang dan besar. d. Sederhana dan kuat dalam konstruksi e. Mempunyai kerugian histerisis

Prinsip kerja kumparan putar Alat ukur kumparan putar adalah alat pengukur yang bekerja atas dasar adanya suatu kumparan listrik, yang ditempatkan pada medan magnet, yang berasal dari suatu magnet pemanen. Alat ukur jenis ini tidak terpengaruh magnet luar, karena telah memiliki medan magnet yang kuat terbuat dari logam alnico yang berbentuk U. Arus yang dialirkan melalui kumparan akan menyebabakan kumparan tersebut berputar. Alat ukur kumparan putar adalah alat ukur yang dipakai untuk arus searah.

Prinsip kerja sistem induksi Induksi adalah suatu keadaan listrik hasil akibat adanya medan magnet yang bangkit disekitar kumparan berarus listrik. Bila suatu konduktor ditempatkan dalam medan magnet dari arus bolakbalik, maka arus-arus putar akan dibangkitkan didalam konduktor tersebut. Medanmedan magnit dari arus-arus putar ini dan dari arus bolak-balik yang menyebabkannya, akan memberikaninteraksi yang menimbulkan momen gerak pada konduktor; dan prinsip ini akan mendasari kerja daripada alat-alat ukur induksi. Alat ukur induksi hanya dipergunakan pada pengukuran listrik bolak-balik serta dapat digunakan sebagai Ampermeter, Voltmeter ataupun Wattmeter serta Energi meter (Kwh-meter). Torsi penyimpang pada alat ukur induksi dihasilkan oleh reaksi antara fluks magnet bolak-balik.

Prinsip kerja sistem induksi Alat ukur dengan sistem induksi atau dikenal dengan system Ferraris ini mempunyai prinsip kerja sebagai berikut : Bila didalam medan magnet dengan garis gaya magnet dengan arah yang berputar, dipasang sebuah tromol yang berbentuk silinder, tromol tersebut akan turut berputar menurut arah putaran garis-garis gaya magnet tadi, medan magnet ini dinamakan alat ukur medan putar atau alat ukur induksi, bisa juga disebut alat ukur Ferraris.

Prinsip kerja sistem elektrodinamis Alat ukur elektrodinamis adalah alat ukur yang mempunyai kumparan tetap dan kumparan putar. Sistem kerjanya sama dengan sistem kumparan berputar tetapi magnet tetap diganti dengan magnet listrik. Berdasarkan kaidah tangan kanan pada gambar–a jarum akan menyimpang kekanan, bila arus dibalik arahnya pada gambar–b maka jarum akan tetap menyimpang kekanan. Baik arah arus berganti-ganti arah jarum tetap menyimpang ke satu arah

Prinsip kerja sistem elektrodinamis Alat ukur tipe elektrodinamis ini, dapat dipergunakan untuk arus bolak-balik, atau arus searah. Akan tetapi pemakaian daya sendirinya tinggi, sedangkan alat ukur prinsip yang lain telah dapat pula dibuat dengan persisi tinggi, maka pada saat ini alat ukur elektrodinamis kurang sekali dipergunakan sebagai alat ukut ampere maupun volt, akan tetapi penggunaannya masih sangat luas sebgai alat pengukur daya atau lazim disebut pengukur watt.

Prinsip kerja kawat panas Jika sepotong kawat logam dialiri arus listrik yang cukup besar, kawat tersebut akan menjadi panas, oleh sebab itu akan memuai (menjadi lebih panjang). Pemuaian tersebut digunakan untuk mengerakkan jarum petunjuk. Pada gambar berikut terlihat sepotong kawat logam campuran dari logam platina dan iridium yang direntangkan pada A -B, pada waktu tidak ada arus ( i = 0 ) jarum petunjuk tepat di angka 0. Jika kita alirkan arus searah dari A ke B sehingga kawat A – B menjadi memuai dan lebih panjang, ternyata jarum tidak menunjuk 0, tetapi menyimpang kearah kanan. Hal ini disebabkan karena kawat A – B menjadi lebih panjang dan ditarik oleh pegas sehingga memutar poros jarum. Baik arus searah tersebut mengalir dari A – B maupun dari B ke A jarum tetap menyimpang kearah kanan. Prinsip ini dapat dipakai untuk searah dan bolak-balik.

Prinsip kerja kawat panas

Alat yang menggunakan elemen putar (penunjukan jarum) memerlukan gaya / torsi untuk dapat membaca besaran yang diukur. Gaya / torsi terdiri atas 3 yaitu: 1. Torsi penyimpangan 2. Torsi kontrol 3. Torsi redam

Torsi Penyimpangan Torsi peyimpangan / torsi kerja adalah gaya / torsi yang menyebabkan elemen putar (moving system) bekerja menggerakkan jarum penunjuk pada posisi nol (saat alat ukur tidak digunakan) ke posisi simpangannya. Torsi tersebut dihasilkan oleh gaya-gaya elektromekanik, elektrostatok, elektrodinamik dan induksi.

Torsi Kontrol Torsi kontrol adalah gaya/torsi yang arahnya berlawanan dengan torsi kerja sehingga jarum akan menunjuk pada besaran yang diukur. Torsi ini juga berfungsi untuk mengendalikan kedudukan jarum ke posisi semula

Torsi Redam Torsi redam adalah torsi / gaya yang digunakan untuk meredam osilasi dari moving system (jarum penunjuk) agar jarum segera menunjuk pada besaran yang diukur.