Pengukuran Listrik

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 

listrik adalah :

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

BAB II

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 

voltmeter

- 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 

tersebut

- 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 

berikut :

- 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: