BAB I
PENDAHULUAN
SATUAN DAN STANDAR
Ilmu pengukuran listrik merupakan bagian integral dari pada ilmu fisika.
Kebanyakan alat ukur yang digunakan sekarang pada prinsipnya sama
dengan alat ukur konvensional, tetapi sudah banyak mengalami perbaikan
tentang ketelitiannya.
Untuk menetapkan nilai dari beberapa besaran yang bisa diukur, harus
diketahui dulu nilai, jumlah dan satuannya. Jumlah biasanya ditulis
dalam bentuk angka-angka sedangkan satuannya menunjukkan besarannya.
Pengertian tentang hal ini adalah p enting dan harus diketahui dan
disetujui bersama oleh teknisi-teknisi antara bangsa-bangsa karena
dengan melihat macam satuannya maka dapat diketahui besaran pada alat
ukurnya.
Untuk menetapkan sistrem satuan ini dibentuklah suatu komisi standar
internasional. Sistem satuan yang pertama adalah C.G.S. (Centimeter,
Gram, Second) sebagai dasar. Ada dua sistem C.G.S. yang digunakan yaitu
C.G.S. elektrostatis dan C.G.S. elektrodinamis. Dalam pengukuran listrik
yang banyak digunakan adalah yang kedua.
A. SISTEM SATUAN C.G.S DAN SATUAN PRAKTIS
Satuan-satuan praktis yang sering digunakan dalam pengukuran-pengukuran besaran
Arus Listrik (I) = Ampere ( A )
Tegangan (V) = Volt ( V )
Tahanan (R) = Ohm ( W )
Daya Semu (S) = Voltampere ( VA)
Daya Nyata (P) = Watt ( W )
Daya Reaktif (Q) = Voltampere reaktif ( VAR )
Induktansi (L) = Henry ( H )
Kapasitansi (C) = Farad ( F )
Muatan Listrik (Q) = Coulomb ( C )
Tahun 1901 diusulkan sistem satuam Meter, Kilogram, Second (M.K.S.). Sistem ini
merupakan pengembangan sistem C.G.S. dimana panjang dalam meter, berat dalam
kilogram dan waktu dalam detik. Sehingga dalam sistem ini adalah sebagai berikut :
Luas = m2
Volume = m3
Kecepatan = m/det
Gaya = newton
Kerja, Energi = joule
Daya = watt
Kuat arus = ampere
Tegangan = volt
Alat Ukur
Secara umum alat ukur ada 2 type yaitu :
- Absolute Instruments
Merupakan alat ukur standar yang sering digunakan di laboratorium-laboratorium dan
jarang dijumpai dalam pemakaian di pasaran lagi pula alat ini tidak memerlukan
pengkalibrasian dan digunakan sebagai standar.
- Secondary Instruments
Merupakan alat ukur dimana harga yang ditunjukkan karena adanya penyimpangan dari
alat penunjuknya dan ternyata dalam penunjukan ada penyimpangan maka alat ini harus
lebih dulu disesuaikan/dikalibrasi dengan membandingkan dengan absolute instruments
atau alat ukur yang telah lebih dulu disesuaikan.
Alat ukur dikelompokkan menjadi 2 yaitu :
a. Alat ukur analog – jarum
b. Alat ukur digital – angka elektronik
KESALAHAN-KESALAHAN DALAM PENGUKURAN
Didalam pengukuran listrik selalu dijumpai kesalahan-kesalahan hasil pengamatan.
Kesalahan tersebut dapat terjadi karena sipengamat maupun oleh keadaan sekitarnya (suhu)
atau dari alat ukur sendiri yang membuat kesalahan. Kesalahan dari konstruksi alat sendiri
besarnya ditentukan oleh pabrik. Sebelum dibahas tentang kesalahan ini, maka perlu
diketahui beberapa istilah yang dalam pengukuran listrik adalah sebagai berikut:
- Ketelitian (Accuracy) : angka yang menunjukkan pendekatan dengan harga yang
ditunjukkan sebenarnya dari pada besaran yang diukur
Contoh :
Sebuah amperemeter menunjukkan arus sebesar 10A sedangkan accuracy 1% maka
kesalahan pengukurannya adalah 1% X 10A = 0,1A sehingga harga sebenarnya dari hasil
pengukurannya adalah (10 + 0,1)A.
- Presisi : kemampuan dari alat ukur dalam pengukurannya, bila dalam pengukurannya.
Bila dalam pengukurannya kesalahannya kecil, maka presisinya tinggi, presisi ini
hubungannya juga dengan accuracy.
- Sensitivitas : kemampuan alat ukur dengan input yang kecil sudah didapat perubahan
output yang besar atau penyimpangan jarum penunjuk yang besar. Satuan sensitivitas:
ohm/volt, secara umum sensitivitas ini hanya terdapat pada alat ukur voltmeter dimana
tahanan dalam dari voltmeter tersebut besarnya adalah sensitivitas x dengan batas ukur
- Error (kesalahan)
a. Relative Error : merupakan perbandingan antara besarnya kesalahan terhadap harga
yang sebenarnya. Bila harga pembacaan adalah M sedang harga sebenarnya adalah
T maka kesalahannya adalah [(M-T)/T]*100% yang dinyatakan dalam persentase,
besar kecilnya error menunjukkan presisi dari alat ukur.
b. Kesalahan yang mungkin terjadi dalam pengukuran
- karena konstruksi yang besarnya ditentukan oleh pabrik atau berdasarkan kelas alat ukur
- karena pembacaan jarum penunjuk, disebabkan karena jarum penunjuk kurang runcing,
bayangan jarum penunjuk (kesalahan paralax)
- karena letak alat ukur
- karena metode pengukuran
- karena temperatur
- karena ketidakpastian rangkaian
- karena kesalahan lain
BAB III
KLASIFIKASI ALAT UKUR
Menurut prinsip kerja dan konstruksi dari pada alat ukur listrik dapat diklasifikasikan sebagai
- alat ukur kumparan putar magnet permanen (PMMC)
- alat ukur besi putar
- alat ukur elektro dinamis
- alat ukur elektro statis
- alat ukur induksi
- alat ukur berdasarkan efek panas
a. Alat Ukur Kumparan Putar Magnet Permanen (PMMC)
Alat ukur ini konstruksinya terdiri dari sebuah kumparan (coil) yang dapat bergerak atau
berputar bebas yang ditempatkan dalam medan magnet permanen. Jarum penunjuk
diletakkan pada kumparan putarnya.
cara kerja:
bila kumparan dialiri arus searah maka kedua sisi kumparan yang berada
dalam medan magnet akan timbul gaya lorenzt yang arahnya sesuai kaidah
tangan kiri flamming, kedua gaya ini akan memberikan moment (kopel)
sehingga kumparan akan berputar pada sumbunya dan berhenti pada
kedudukan kumparan sejajar dengan bidang netral magnetik.
b. Alat ukur besi putar (Moving Iron Instrument)
Konstruksi dari alat ukur ini terdiri dari kumparan tetap dan sepasang
besi lunak mudah mengalami demagnetisasi, besi lunak tersebut
ditempatkan dalam ruang antara kumparan tetap dimana besi lunak yang
satu ditempatkan menempel dengan kumparan tetap sedang besi lunak yang
lain berhubungan dengan sumbu as dari jarum penunjuk sehingga dapat
berputar/bergerak bebas.
Cara kerja :
Bila ada arus yang mengalir pada kumparan maka ruangan tersebut akan ada
medan magnet yang mengakibatkan kedua besi lunak tersebut demagnetisasi
dan bersifat sebagai magnet permanen. Pasangan besi lunak tersebut
mempunyai sepasang kutub yang sama sehingga kutub-kutub yang sejenis
akan tolak menolak dan besarnya penyimpangan tergantung dari besarnya
arus yang lewat pada kumparan.
c. Alat ukur elektrodinamis
Konstruksi terdiri dari kumparan putar dan kumparan tetap, medan magnet
dibangkitkan oleh kumparan tetap yang mempunyai bagian dua gulungan yang
dipasang pararel satu sama lain sedang rangkaian elektrisnya dari kedua
kumparan tersebut terhubung seri atau pararel.
Cara kerja :
Prinsip kerjanya sama dengan PMMC hanya saja medan magnet terjadi dibangkitkan oleh kumparan tetap
d. Alat ukur elektrostatis
Alat ukur ini bekerja atas dasar gaya elektrostatis sebagai akibat interaksi antara dua elektroda yang mempunyai beda potensial
Cara kerja :
Bila tegangan yang akan diukur ditempatkan diantara elektroda tetap dan
elektroda berputar maka pada elektroda putar akan mendapatkan momen
putar yang sebanding dengan V2 elektroda ini dibuat sedemikian sehingga
didapatkan skala rata. Momen yang menyebabkan elektroda putar bergerak
didapat dari medan elektrostatis yang terjadi diantara kedua keping
elektroda yang berttindak sebagai kondensator. Alat ukur ini
untuk mengukur tegangan yang tinggi
e. Alat ukur induksi
Alat ukur ini terdiri dari piringan logam yang dapat berputar pada porosnya dan dua buah kumparan tetap.
Cara kerja :
Bila kumparan induksi dilalui arus maka akan timbul medan magnet
bolak-balik sehingga menimbulkan arus putar pada piringan logam dan akan
membangkitkan pula medan magnet sehingga interkasi kedua medan magnet
ini akan menimbulkan momen putar/gerak pada piringan logam.
BAB IV
PENGGUNAAN AMPERE METER, VOLTMETER DAN OHM METER
a. Ampere Meter
Untuk mengukur arus dapat digunakan ampere meter, cara pemasangan ampere
meter dengan beban dimana arus tersebut mengalir harus dihubungkan
seri, penyimpangan jarum penunjuk menunjukkan besarnya harga arus yang
tertera, bila arus yang ditunjukkan melebihi dari batas ukur maka ampere
meter tersebut akan rusak.
Memperbesar batas ukur/range ampere meter
- besaran arus searah
bila batas ukur misalnya imA yang akan digunakan mengukur arus yang
melebihi imA maka harus dipasang tahanan pararel Rshunt dengan ampere
meter
- besaran arus bolak-balik
bila batas ukur misalnya imA yang akan digunakan mengukur arus yang
melebihi imA maka harus dipasang impedansi pararel Zshunt dengan ampere
meter
b. Volt Meter
Untuk mengukur tegangan dari pada terminal atau ujung darri suatu
rangkaian dapat digunakan volt meter yang ditempatkan pararel terhadap
beban yang hendak diketahui tegangannya. Bila tegangan yang diukur
melebihi tegangan batas ukur dari voltmeter maka alat ukur tersebut akan
rusak.
Memperbesar batas ukur dari voltmeter
- besaran arus searah
untuk memperbesar batas ukur dari voltmeter maka volmeter tersebut dipasangkan seri dengan tahanan Rshunt.
- besaran arus bolak-balik
untuk mengukur tegangan AC, harga impedansi total antara Rsh dan
impedansi dalam dari voltmeter tergantung pada frekwensi. Untuk
memperkecil kesalahan ini maka kapasitor C dipararelkan dengan Rsh,
sehingga Rsh akan bersifat non induktif untuk mengkompensasi induktansi L
dari meter
c. Ohm Meter
Untuk mengukur tahanan dengan pembacaan langsung didapat digunakan ohmmeter yang rangkaiannya sebagai berikut: