PENGUKURAN BESARAN LISTRIK Muhammad Nasir Jurusan Teknik Elektro

PENGUKURAN BESARAN LISTRIK Muhammad Nasir Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Lhokseumawe

1. PENGERTIAN. Pengukuran adalah suatu pembandingan antara suatu besaran dengan besaran lain yang sejenis secara eksperimen dan salah satu besaran dianggap sebagai standar. Sebagai pembandingan digunakan suatu alat bantu (alat ukur) yang sudah dikalibrasi. Contoh: Pengukuran tegangan pada jaringan listrik dalam hal ini tegangan yang akan diukur diperbandingkan dgn penunjukkan dari Volt meter.

Pengukuran dapat dibedakan atas : 1. 2. Pengukuran besaran listrik, seperti arus (amper), tegangan (Volt), daya (Watt), dll. Pengukuran besaran non listrik, seperti suhu, kuat cahaya, tekanan, waktu, velocity, dll. HAL 2 YANG PENTING DIPERHATIKAN PADA PENGUKURAN LISTRIK : 1. 2. 3. Cara pengukuran, harus benar. Pada pengukuran listrik terdapat beberapa cara. Pilih cara yg paling ekonomis Alat ukur, harus dalam keadaan baik : Secara periodik harus dicek (kalibrasi). Penyimpanan, transportasi alat harus diperhatikan Operator (Orang), harus teliti Keadaan dimana dilakukan pengukuran harus diperhatikan. Jika diperlukan laporan, maka pencatatan hasil pengukuran perlu mendapat perhatian Untuk catatan digunakan buku tersendiri (gunakan FORMULIR tertentu)

2. KARAKTERISTIK DAN KLASIFIKASI ALAT UKUR Karakteristik Terminologi berikut adalah beberapa karakteristik dari suatu alat ukur : • • Akurasi (Ketelitian) Presisi Kepekaan Resolusi (daya urai / deskriminasi) Repeatibility Efisiensi Linearity

Ketelitian didefinisikan sebagai persesuaian antara pembacaan alat ukur dengan nilai sebenarnya dari besaran yang diukur. Ketelitian alat ukur diukur dalam derajat kesalahannya. • Kesalahan (Error) Kesalahan ialah selisih antara nilai pembacaan pada alat ukur dengan nilai sebenarnya. • Rumusan error dapat ditulis : E = I – T atau dalam % dimana : E = Kesalahan I = Nilai pembacaan T = Nilai sebenarnya

Koreksi ialah selisih antara nilai sebenarnya dari besaran yg diukur dgn nilai pembacaan pd alat ukur. C = T - I atau dalam % Dari kedua rumus diatas yaitu kesalahan dan koreksi dapat dilihat bahwa : C= - E Kesalahan pada alat ukur umumnya dinyatakan dalam klas ketelitian yg dinyatakan dengan klas 0. 1; 0. 5 ; 1, 0 dst. Alat ukur dinyatakan mempunyai ketelitian klas 0, 1 bila kesalahan maksimum ialah ± 1 % dari skala penuh efektif. Berdasarkan ketelitian tsb alat-alat ukur terdiri dari : • Alat cermat atau alat presisi, alat ukur dengan ketelitian tinggi (< 0, 5%). • Alat kerja, alat ukur dgn ketelitian menengah (± 1 ÷ 2 %). • Alat ukur kasar, alat ukur dgn ketelitian rendah (≥ 3 %).

• • • Alat cermat / alat persisi : Alat ukur dengan kesalahan ukur < 0, 5% termasuk alat persisi. Alat ukur ini sangat mahal harganya dan hanya dipakai u/ pek dg kecermatan yg tinggi, umpamanya dilaboraturium. Alat ukur cermat / alat persisi dibuat dlm bentuk transfortable. Alat kerja : Alat ukur dengan kesalahan ukur > 0, 5% termasuk gol. alat kerja. U/ alat ukur kerja dgn kesalahan ukur ± 1 – ± 2 % juga dibuat transportable dan dipakai dibengkel 2, pabrik 2 dll. Untuk alat kerja dengan kesalahan ukur ± 2 -3 % dipakai utk pengukuran pada papan penghubung baik dipusat 2 tenaga listrik, pabrik 2 dll. Alat Ukur Kasar : Alat ukur dgn kesalahan ukur > 3% termasuk golongan alat kasar dan hanya digunakan sebagai petunjuk, spt arah aliran untuk melihat apakah accumulator dari sebuah mobil yang sedang diisi atau dikosongkan. Pada beberapa alat ukur yang akan ditempatkan pada panel 2 maka untuk mengurangi kesalahan membaca karena paralaks, jarum petunjuk dan skala pembacaan ditempatkan pada bidang 2 yg sama seperti diperlihatkan dalam gambar (1).

Tabel. Klas ketelitian alat ukur dan penggunaannya. Klas Kesalahan yg diizinkan (%) Penggunaan Keterangan 0, 1 ± 0, 1 Laboratorium Presisi 0, 2 ± 0, 2 Laboratorium Presisi 0, 5 ± 0, 5 Laboratorium Menengah 1, 0 ± 1, 0 Industri Menengah 1, 5 ± 1, 5 Industri Menengah 2, 0 ± 2, 0 Industri Menengah 2, 5 ± 2, 5 Industri Menengah 3, 0 ± 3, 0 Hanya utk cek Rendah 5, 0 ± 5, 0 Hanya utk cek Rendah

Gbr. Skala dan Plat Skala pada alat ukur

Ketelitian hasil ukur ditentukan oleh: • Kondisi alat ukur, yaitu ketelitiannya harus sesuai dengan yang di persyaratkan utk pengukuran. Ketelitian alat ukur dapat berkurang disebabkan antara lain, umur teknis dan ekonomis alat ukur atau sumber listrik yang harusnya terpasang dengan kondisi tertentu, sudah tidak memenuhi seperti yang dipersyaratkan. • Operator atau pengguna alat ukur tidak memahami cara yang benar, shg terjadi kesalahan pemakaian atau cara membaca skala salah padahal alat ukur pd kondisi yg baik. Alat ukur selain merupakan alat yang menghasilkan nilai dengan satuan listrik maupun mekanik, juga ada alat yang hanya menunjukkan indikasi benar atau tidaknya suatu rangkaian. Alat seperti ini disebut dengan Indikator.

Sensitifitas (kepekaan) Kepekaan ialah perbandingan antara besaran akibat (respone) dan besaran yang diukur. Kepekaan ini mempunyai satuan, mm / μA. Sering kepekaan ini dinyatakan sbg sebaliknya (inverse sensitivity = faktor penyimpangan/ defleksi). Jadi besarannya / satuannya menjadi μA / mm.

Resolusi ( Daya Urai / deskriminasi) Resolusi dari suatu alat ukur adalah pertambahan terkecil dari besaran yg diukur yang dapat dideteksi alat ukur dengan pasti. Misalnya suatu Volt meter mempunyai skala seragam yang terbagi atas 100 bagian dan berskala penuh sama dengan 200 V. Satu perseratus jelas, maka deskriminasi alat ukur sama dengan 1/100 atau 2 V.

Repeatibility Banyak alat ukur mempunyai sifat bahwa nilai penunjukkannya bertendensi bergeser, yaitu dengan satu nilai masukan yang sama, nilai pembacaan berubah dengan waktu. Hal tersebut disebabkan antara lain oleh : a. Fluktuasi medan listrik disekitarnya. Untuk mencegah hal ini harus dipasang pelindung. b. Getaran makanis. Untuk menghindari hal ini dipasang peredam getaran. c. Perubahan suhu. Utk ini ruangan diusahakan suhunya tetap dengan cara pemasangan alat pendingin (AC).

Perhatian ! Dalam pengukuran sebaiknya perlu diperhatikan kondisi alat ukur dengan memperhatikan syarat-syarat dari alat ukur, yaitu : • Alat ukur tidak boleh membebani / mempengaruhi yg diukur atau disebut mempunyai impedansi masuk yang besar • Mempunyai keseksamaan yang tinggi, yaitu alat harus mempunyai ketepatan dan ketelitian yang tinggi (mempunyai accuracy error dan precision error yang tinggi) • Mempunyai kepekaan (sensitifitas) yang tinggi, yaitu batas input signal yang sekecil 2 nya sehingga mampu membedakan gejala 2 yang kecil • Mempunyai stabilitas yang tinggi sehingga menolong dalam pembacaan dan tidak terganggu karena keadaan yang tidak dikehendaki • Kemampuan baca (readibilitas) yang baik, hal ini banyak tergantung dari skala dan alat penunjuknya serta piranti untuk menghindari kesalahan paralak. • Kemantapan (realibilitas) alat yang tinggi, yaitu alat yang dapat dipercaya kebenarannya untuk jangka waktu yg lama.

Efisiensi Alat Ukur • Efisiensi dari alat ukur didefinisikan sebagai perbandingan antara nilai pembacaan dari alat ukur dan daya yang digunakan alat ukur pada saat bekerja untuk pengukuran tersebut. Biasanya diambil dalam keadaan pengukuran pada skala penuh. Adapun satuannya adalah besaran yang diukur per Watt. Efisiensi suatu alat ukur harus sebesar mungkin. • Pada Voltmeter efisiensi dinyatakan dalam Ohm per Volt. dimana : Eff = Efisiensi Volt meter Vp = Penunjukkan Volt meter skala penuh Pp = Daya yang diperlukan pada penunjukkan Volt meter pada skala penuh. Ip = Arus yang mengalir pada penunjukkan volt meter pada skala penuh. Rm = Tahanan dalam dari volt meter.

Efisiensi Alat Ukur (lanjutan) Efisiensi biasanya tidak dinyatakan pada spesifikasi suatu alat ukur, tetapi dapat dihitung, jika impedansi dari alat ukur dan arus yang mengalir pada skala penuh diketahui atau tegangan yang dipasang diketahui. Volt meter dgn efisiensi yang tinggi misalnya disyaratkan u pengukuran rangkaian elektronik, dimana arus dan daya biasanya terbatas