Nama : I Gede Yogi AstawanNIM : 1404405030

ALAT UKUR KUMPARAN PUTAR DAN INDUKTANSI

A. ALAT UKUR 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. Arus yang dialirkan melalui kumparan akan menyebabakan kumparan tersebut berputar. Alat ukur kumparan putar adalah alat ukur yang penting yang dipakai untuk bermacam arus, yaitu arus searah, arus bolak-balik.

Pada dasarnya Alat kumparan putar ini terdiri dari dua bagian yaitu bagian yang bergerak dan bagian yang diam. Bagian yang bergerak terdiri dari kumparan putar, jarum penunjuk dan beban penyeimbang. Sedangkan bagian yang diam terdiri dari medan karena magnet permanen, pegas, serta penyangga.

Alat ukur kumparan putar, mempunyai prinsip kerja secara elektromagnetik, suatu kumparan listrik yang ditempatkan diantara medan magnet, yang berasal dari magnet permanen. Arus yang dialirkan melalui kumparan menyebabkan kumparan berputar. Berikut gambar bagan alat ukur kumparan putar

Kelebihan dari alat ukur kumparan putar antara lain:

1. Memerlukan daya rendah.2. Dapat dimodifikasi dengan bantuan shunt dan tahanan seri untuk memperbesar batas

ukur arus dan tegangan.3. Peredaman dengan arus sangat efektif.4. Karena medan yang bekerja pada alat ukur sangat kuat.5. alat ukur tidak banyak dipengaruhi oleh medan magnet luar.

Kelemahan dari alat ukur kumparan putar antara lain:1. Karena kontruksi yang bagus dan perlunya kecermatan permesinan dan perakitan dari

berbagai suku cadang, alat ukur ini lebih mahal.2. Beberapa kesalahan (error) terjadi karena pegas control dan magnet permanent yang

sudah tua atau lama pemakaiannya.

Berikut ini adalah contoh alat ukur kumparan putar, yaitu:

1. Amperemeter.Ampermeter merupakan alat ukur besar arus listrik. Amperemeter bekerja berdasarkan prinsip gaya magnetik (Gaya Lorentz). Ketika arus mengalir melalui kumparan yang dilingkupi oleh medan magnet timbul gaya lorentz yang menggerakan jarum penunjuk menyimpang. Apabila arus yang melewati kumparan besar, maka gaya yang timbul juga akan membesar sedemikian sehingga penyimpangan jarum penunjuk juga akan lebih besar. Demikian sebaliknya, ketika kuat arus tidak ada maka jarum penunjuk akan dikembalikan ke posisi semula oleh pegas. Besar gaya yang dimaksud sesuai dengan Prinsip Gaya Lorentz F=B . I .L. Kemampuan amperemeter dapat ditingkatkan dengan memasang hambatan shunt secara parallel terhadap amperemeter. Besar hambatan shunt tergantung pada berapa kali kemampuannya akan ditingkatkan. Misalnya mula-mula arus maksimumnya adalah I, akan ditingkatkan menjadi I ’=n . I . Berikut adalah bagan prinsip kerja ampere meter:

a. Jarum penunjuk skala (pada amperemeter analog)Jarum ini terpasang pada kumparan yang bergerak (moving coil) sehingga dapat bergerak berdasarkan peredaran arus yang masuk dalam moving coil. Jarum tersebut mempunyai fungsi penunjuk besaran aus yang terukur dimana akan bergerak dan berhenti pada skala yang sesuai dengan besaran yang diukur.

b. ProbeBerfungsi untuk menentukan polaritas amperemeter. Selain itu probe juga digunakan untuk menentukan kutub positif amperemeter.

c. KalibratorBerfungsi untuk menentukan kalibrasi atau penunjukan skala pada anga nol (0) dengan tepat,segaris dengan jarum penunjuk skala.

d. GroundBerfungsi untuk menentukan kutub negatif dari amperemeter.

e. Cermin pemantul

Berada pada papan skala yang ditunjukan sebagai panduan untuk ketepatan pembacaan skala.

2. Voltmeter.Voltmeter adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengukur tegangan listrik. Dengan ditambah alat multiplier akan dapat meningkatkan kemampuan pengukuran alat voltmeter berkali-kali lipat. Gaya magnetik akan timbul dari interaksi antar medan magnet dan kuat arus. Gaya magnetic tersebut akan mampu membuat jarum alat pengukur voltmeter bergerak saat ada arus listrik. Semakin besar arus listrik yang mengelir maka semakin besar penyimpangan jarum yang terjadi. Prinsip kerja voltmeter adalah adanya fluks magnetik yang memiliki bentuk gelombang sinus dengan frekuensi yang sama dan masuk ke dalam suatu kepingan logam secara paralel. Antara fluks yang satu dengan fluks yang lain terdapat suatu perbedaan fasa. Fluks yang bolak balik akan membangkitkan tegangan-tegangan dalam kepingan logam yang akan menyebabkan terjadinya arus-arus putar di dalam kepingan logam tersebut. Berikut adalah bagan voltmeter:

Berikut adalah bagian-bagian voltmeter:a. Besi permanent berbentuk tapal kudab. Sepatu kutubc. Silinder dengan besi lunakd. Kumparan yang terbuat dari kawat tembaga lembut yang terlilit pada kerangka

aluminium tipise. pegas spiralf. jarum penunjukg. Rangka kumparan putar

3. Multi meter (Avo meter).Multimeter atau yang biasa disebut dengan AVO meter merupakan salah alat ukur listrik yang berfungsi untuk mengukur besar arus listrik, tegangan dan hambatan listrik. Multi meter ada dua jenis yaitu multimeter analaog dan multi meter digital. Di dalam AVO meter terdapat kumparan tembaga yang di letakkan di antara dua kutub magnet yaitu N dan S seperti pada gambar berikut:

Dalam kumparan tersebut terdapat jarum penunjuk atau jarum meter yang akan beegerak menunjukkan skala tertentu apabila dua ujung kumparan tersebut dialiri arus listrik. Berikut ini adalah bagian_bagian dari avo meter:

Keterangan:a. Scale (Skala Maksimum / SM)b. Skala Maksimum (SM) merupakan batas nilai tertinggi pada panel. Skala

Maksimum mengukur resistansi, nilainya dari kanan ke kiric. Skala Maksimum pengukuran arus, tegangan AC ataupun DC, nilainya dari kiri

ke kanan d. Mirror / Cermine. Cermin ini berfungsi sebagai acuan dalam melaukan pengukuran yang

ditunjukkan oleh jarum meter. Dalam pengukuran posisi mata pengamat harus tegak lurus dengan AVO meter, sehingga pada saat melakukan pengukuran posisi jarum meter tidak memiliki bayangan pada cermin, yang menandakan pengukuran tepat pada petunjuk yang diperoleh.

f. Pointer / Jarum meterg. Jarum meter ini berfungsi sebagai petunjuk dalam pengukuran yang dilakukan

pada AVO meter.h. Zero Correction / Pengenolan Jarumi. Zero Correction ini berfungsi sebagai mengenolkan jarum pada posisi kiri dalam

mengukur arus dan tegangan.j. Ohm Adjusment.

k. Ohm Adjusment ini berfungsi sebagai mengenolkan jarum pada posisi kanan dalam mengukur hambatan.

l. Batas Ukur (BU)m. Batas Ukur merupakan Nilai maksimal yang bisa diukur oleh multimetern. Range Selektoro. Range selector berfungsi untuk memilih/range batasan arus, tegangan maupun

hambatan yang akan diukur.p. Measuring Terminal / Probe ( + / - )

Meansuring Terminal atau yang biasa disebut probe ini merupakan kontektor yang menghubungkan AVO meter dengan apa yang mau diukur.

Probe ini terdiri dari probe positif yang berwarna merah untuk kutub positif dan probe negatif yang berwarna hitam untuk kutub negatif.

B. ALAT UKUR INDUKSI

Alat ukur induksi adalah alat ukur yang bekerja berdasarkan prinsip induksi medan magnet yang ditimbulkan oleh interaksi fluks dan arus induksi yang digunakan untuk mengukur besar arus, tegangan maupun energi. Alat ukur induksi terdiri dari bagian-bagian yang bergerak yaitu berupa piringan alumunium yang diikatkan pada suatu sumbu putar. Bagian yang tetap terdiri dari dua buah kumparan untuk membangkitkan fluks magnet. Prinsip kerja alat ukur induksi didasarkan pada reaksi antara fluks magnet dengan arus yang diinduksikan pada alumunium. Berikut adalah gambar bagan alat ukur induksi:

Prinsip kerja dari alat ukur induksi yaitu dengan memanfaatkan momen putar yang diakibatkan oleh adanya fluks magnet ∅ 1 dan ∅ 2. Fluks muncul akibat adanya arus bolak-

balik I 1 dan I 2 yang mengalir melalui kumparan A dan B. fluks-fluks ini akan memotong

piringan alumunium sehingga didalam piringan terinduksi tegangan induksi sehingga menghasilkan arus eddy yang memaksa piringan berputar. Momen putar berbanding lurus

dengan fluks yang dihasilkan kumparan A dan B dan juga berbanding lurus dengan sinus sudut phasa antara fluks ∅ 1 dan ∅ 2.

Berikut ini coontoh alat ukur induksi, yaitu:1. Watt Meter Induksi.

Alat ini berfungsi untuk mngukur daya listrik. Prinsip kerja watt meter adalah berdasarkan memen putar (defleksi) yang dihasilkan oleh fluks magnet akibat adanya arus yang mengalir pada kumparan. Dengan adanya arus yang mengalir pada kumparan menyebabkan timbul induksi. Momen defleksi dimanfaatkan untuk memutar jarum pada watt meter. Untuk melakukan pengereman pada jarum agar menunjuk nilai tertentu yang sesuai, maka diberi momen lawan yang diperoleh dari pegas yang diikatkan pada sumbu putar, besarnya momen lawan sebanding dengan sudut defleksi,

2. Watt Hour MeterWatt hour meter merupakan suatu alat yang digunakan untuk mengukur besar energi listrik yang digunakan oleh konsumen seperti perumahan, perkantoran dan industri. Energi adalah sama dengan kerja yang mampu dilakukan oleh sistem sedangkan daya adalah berapa jumlah waktu yang digunakan untuk melakukan suatu kerja. Dalam satuan SI energi satuanya adalah joule, tetapi energi listrik diukur dala satuan watthour atau kilowatthour. Satu kilowatthour (kWh) adalah sama dengan3.6 MJ (Megajoule).

3. Kwh Meter Analog.Kwh meter analog merupakan suatu alat pengukur energi listrik yang bekerja berdasarkan sinyal analog dengan mengunakan prinsip induksi medan magnet dimana medan magnet tersebut yang akan menggerakkan piringan yang terbuat dari alumunium. Putaran dari piringan alumunium tersebut yang akan menggerakkan counter digit sebagai tampilan jumlah energi yang dipakai oleh konsumen. Alat ukur ini dibangun oleh tiga bagian utama yaitu dua kumparan yang tetap dan bagian yang berputar berupa piringan. Kumparan tegangan dan kumparan arus untuk menghasilkan medan magnet. Piringan yang berputar umumnya terbuat dari alumunium diikatkan pada suatu sumbu putar. Register merupakan alat pencatat yang berfungsi menunjukan jumlah energi yang digunakan. Magnet permanen digunakan untuk menghasilkan momen lawan atau untuk pengereman piringan. Bagian-bagian Kwh meter analog:

Keterangan:

a. Kumparan TeganganKumparan tegangan merupakan kumparan yang terdiri dari kawat-kawat tipis yang dihubungkan kepada sebuah magnet shunt. Dimana hubungan tersebut akan menghasilkan fluks.

b. Kumparan arus.Kumparan arus merupakan kumparan yang terdiri dari beberapa kawat tebal yang dihubungkan kepada sebuah magnet seri. Dimana hubungan tersebut akan menghasilkan fluks.

c. Elemen Penggerak/piringan.Elemen penggerak/piringan merupakan bagian pada kwh meter yang bergerak dikarenakan oleh perpotongan fluks pada kedua medan magnet sehingga menghasilkan induksi, dimana induksi tersebut menimbulkan arus eddy yang memaksa piringan berputar.

d. Rem Magnit.Rem magnit merupakan sebuah magnet permanen yang diletakkan pada piringan yang berputar pada kwh meter. Magnet tersebut berfungsi untuk melakukan pengereman dengan cara mengurangi arus eddy yang timbul saat proses induksi.

e. Register.Register merupakan bagian yang dapat kita lihat berupa angka pada kwh meter. Bagian ini berfungsi mencatat setiap pergerakan piringan dimana perputaranya sebanding dengan putaran piringan yang telah dikalibrasikan sesuai standard kwh meter tersebut.

f. Name Plate.Name plate merupakan bagian dimana terdapat data-data mengenai kwh meter. Baik merek kwh meter maupun data-data seperti arus, tegangan, konstanta dan frekuensi.

g. Terminal Klem.Terminal klem merupakan suatu bagian terminal dimana kita dapat memasukkan energi listrik dan mengeluarkan energi listrik tesebut.

4. Kilowatthour Meter Digital/ElektronikMeter Digital/elektronik merupakan suatu alat ukur besaran listrik yang bekerja berdasarkan prinsip elektronik (pulsa) untuk memantau pasokan energi (kWh) ke pelanggan baik yang secara langsung (instantaneous) atau yang sudah tersimpan dalam memori meter. kWh meter digital/elektronik memiliki berbagai macam fungsi atau dapat dikatakan kWh meter yang memiliki multifungsi. Dimana kwh meter tersebut memiliki kemampuan untuk mengukur energi aktif (kWh), energi reaktif (Kvarh), memiliki tingkat ketelitian yang baik, memiliki sistem keamanan dimana dari pencurian energi dan mempermudah dalam pengontrolan energi listrik. Pengukuran pemakaian energi listrik dengan menggunakan

kilowatthour elektronik atau digital adalah dengan cara mendeteksi besarnya sinyal arus dan tegangan pada line. Energi listrik dihitung berdasarkan perkalian arus dan tegangan. Sedangkan konsumsi energi listrik dihitung berdasarkan proses akumulasi energi listrik setiap selang waktu ( sampling- time). Berikut adalah diagram block dari proses pengukuran energi listrik dalam system digital:

Arus dan tegangan bolak-balik dikonversikan oleh tranducer r.m.s menjadi tegangan dc, tegangan dc diubah menjadi bilangan biner oleh analog to digital converter. Energi listrik rata-rata dihitung dengan proses multiplikasi bilangan biner antara arus dan tegangan, kemudian komsumsi energi listrik didapatkan dari proses akumulasi energi listrik setiap selang waktu. Berikut adalah bagian-bagian Kilowatthour meter:

Keterangan: a. Display

Merupakan tempat untuk melihat besar energi yang kita gunakan dan konsatanta-konstanta lainnya seperti arus, tegangan, daya aktif dan daya reaktif.

b. Button Scroll Display

Tombol yang digunakan untuk melakukan pengecekan terhadap tampilan dari kwh meter dimana untuk melihat tampilan arus, tegangan, daya aktif, daya reaktif, LWBP dan WBP

c. Button Program (segel PLN)Merupakan tempat untuk melakukan pemograman kwh meter.

d. LED Indikator on/offMerupakan sebagai indikator untuk memastikan kwh meter dalam keadaan hidup maupun mati.

e. LED Indikator Tamper/ OverloadMerupakan sebagai indikator bahwasanya terjadi gangguan pada kwh

f. ImpulsMerupakan indikator pemakaian energi listrik sebagai pengganti piringan pada kwh meter analog.

g. LED Indikator terima programMerupakan sebagai indikator menandakan bahwa kwh meter menerima program yang dibuat kepada kwh meter tersebut.

h. LED Indikator kirim ProgramMerupakan indikator yang menandakan bahwasnya program telah diterima dan telah dikirim kepada server penerima di PLN

i. Segel PLNMerupakan sebuah tanda dimana bagian tersebut tidak boleh dibongkar oleh konsumen selain PLN

j. Terminal masukan dan keluaranMerupakan tempat untuk masukan dan keluaran tegangan.