close Beranda Tentang Kami Produk Informasi
Berita Blog
Kontak Karir
sinarmonas

Blog

Alat Ukur & Pengukuran Listrik

Alat Ukur & Pengukuran Listrik

07 Maret 2022

Untuk mengetahui besaran listrik DC maupun AC seperti tegangan, arus, resistansi, daya, faktor kerja, frekuensi kita perlu menggunakan alat ukur listrik. Awalnya dipakai alat-alat ukur analog dengan penunjukan menggunakan jarum dan membaca dari skala. Kini banyak dipakai alat ukur listrik digital yang praktis dan hasilnya tinggal membaca pada layar display. Bahkan dalam satu alat ukur listrik dapat digunakan untuk mengukur beberapa besaran, misalnya tegangan AC dan DC, arus listrik DC dan AC, resistansi, dan itu kita menyebutnya Multimeter. Untuk kebutuhan praktis tetap dipakai alat ukur tunggal, misalnya untuk mengukur tegangan saja, atau daya listrik saja.

Untuk kedepannya alat ukur analog masih tetap digunakan karena handal, ekonomis dan praktis (lihat Gambar 2.). Namun alat ukur digital makin luas dipakai, karena harganya makin terjangkau, praktis dalam pemakaian, penunjukannya makin akurat dan presisi. Ada beberapa istilah dan definisi pengukuran listrik yang harus dipahami, antara lain :

  1. Alat ukur, adalah perangkat untuk menentukan nilai atau besaran dari kuantitas atau variabel.
  2. Akurasi, kedekatan alat ukur membaca pada nilai yang sebenarnya dari variabel yang diukur.
  3. Presisi, hasil pengukuran yang dihasilkan dari proses pengukuran, atau derajat untuk membedakan satu pengukuran dengan lainnya.
  4. Kepekaan, ratio dari sinyal output atau tanggapan alat ukur perubahan input atau variabel yang diukur
  5. Resolusi, perubahan terkecil dari nilai pengukuran yang mampu ditanggapi oleh alat ukur.
  6. Kesalahan, angka penyimpangan dari nilai sebenarnya variabel yang diukur.

 

A. Ukuran Standar Kelistrikan.

Ukuran standar dalam pengukuran sangat penting, karena sebagai acuan dalam peneraan alat ukur yang diakui oleh komunitas internasional. Ada enam besaran yang berhubungan dengan kelistrikan yang dibuat sebagai standar, yaitu standar amper, resistansi, tegangan, kapasitansi, induktansi, kemagnetan dan temperatur.

Standar Amper
Menurut ketentuan Standar Internasional (SI} adalah arus konstan yang dialirkan pada dua konduktor didalam ruang hampa udara dengan jarak meter, diantara kedua penghantar menimbulkan gaya 2 x 10-7 newton/m panjang.

Standar Resistansi
Menurut ketentuan SI adalah kawat alloy mangan resistansi 1 Ohm yang memiliki tahanan listrik tinggi dan koefisien temperatur rendah, ditempatkan dalam tabung terisolasi yang menjaga dari perubahan temperatur atmospher.

Standar tegangan
Ketentuan SI adalah tabung gelas Weston mirip huruf H memiliki dua elektrode, tabung elektrode positip berisi elektrolit mercury dan tabung elektrode negatif diisi elektrolit cadmium, ditempatkan dalam suhu ruang. Tegangan elektrode Weston pada suhu 200°C sebesar 1.01858 V.

Standar Kapasitansi
Menurut ketentuan SI, diturunkan dari standar resistansi SI dan standar tegangan SI, dengan menggunakan sistem jembatan Maxwell, diketahui resistansi dan frekuensi secara teliti akan diperoleh kapasitansi (Farad).

Standar Induktansi
Menurut ketentuan SI, diturunkan dari standar resistansi dan standar kapasitansi, dengan metode geometris, standar induktor akan diperoleh.

Standar temperatur
Menurut ketentuan SI, diukur dengan derajat Keivin besaran derajat Kelvin didasarkan pada tiga titik acuan air saat kondisi menjadi es, menjadi air dan saat air mendidih. Air menjadi es sama dengan 0°Celsius = 273,160°Kelvin, air mendidih 100°C.

 

B. Alat Ukur Listrik Analog

Alat ukur listrik analog merupakan alat ukur generasi awal dan sampai saat ini masih digunakan. Di dalamnya banyak komponen listrik dan mekanik yang saling berhubungan. Bagian listrik yang penting adalah magnet permanen, tahanan meter dan kumparan putar. Bagian mekanik meliputi jarum penunjuk, skala dan sekrup pengatur jarum penunjuk (Gambar 3.). Mekanik pengatur jarum penunjuk merupakan dudukan poros kumparan putar yang diatur kekencangannya (Gambar 4.). Jika terlalu kencang jarum akan terhambat, jika terlalu kendor jarum akan mudah goncang. Pengaturan jarum penunjuk sekaligus untuk memposisikan jarum pada skala nol meter.

Alat ukur analog memiliki komponen putar yang akan bereaksi begitu mendapat sinyal listrik. Cara bereaksi jarum penunjuk ada yang menyimpang dulu baru menunjukkan angka pengukuran. Atau jarum penunjuk bergerak ke angka penunjukan perlahan-lahan tanpa ada penyimpangan. Untuk itu digunakan peredam mekanik berupa pegas yang terpasang pada poros jarum atau bilah sebagai penahan gerakan jarum berupa bilah dalam ruang udara (Gambar 4.).

Pada meter dengan kelas industri baik dari jenis kumparan putar maupun jenis besi putar seperti meter yang dipasang pada panel meter banyak dipakai peredam jenis pegas. Bentuk skala memanjang saat kini jarang ditemukan. Bentuk skala melingkar dan skala kuadran banyak dipakai untuk alat ukur Voltmeter dan Ampermeter pada panel meter (gambar 5.).

C. Multimeter Analog

Multimeter salah satu meter analog yang banyak dipakai untuk pekerjaan kelistrikan dan bidang elektronika (Gambar 2.). Multimeter memiliki tiga fungsi pengukuran, yaitu :

  • Voltmeter untuk tegangan AC dengan batas ukur 0-500 V, pengukuran tegangan DC dengan batas ukur 0 - 0,5V dan 0 - 500V.
  • Ampermeter untuk arus listrik DC dengan batas ukur 0-50µA dan 0-15A, pengukuran arus listrik AC 0-15A.
  • Ohmmeter dengan batas ukur dari 1 ohm -1M ohm

 

D. Alat Ukur Digital

Alat ukur digital saat sekarang banyak dipakai dengan berbagai kelebihannya, murah, mudah dioperasikan dan praktis. Multimeter digital mampu menampilkan beberapa pengukuran untuk arus miliAmper, temperature °C, tegangan miliVolt, resistansi Ohm, frekuensi Hz, daya listrik mW sampai kapasitansi nF gambar-6. Pada dasarnya data/informasi yang akan diukur bersifat analog. Blok diagram alat ukur digital terdiri komponen sensor, penguat sinyaI analog, Analog to Digital converter, mikroprosesor, alat cetak dan display digital gambar-7.

Sensor mengubah besaran listrik dan non elektrik menjadi tegangan, karena tegangan masih dalam orde mV perlu diperkuat oleh penguat input.

Sinyal input analog yang sudah diperkuat, dari sinyal analog diubah menjadi sinyal digital dengan (ADC) Analog to Digital akan diolah oleh perangkat PC atau mikroprosessor dengan program tertentu dan hasil pengolahan disimpan dalam sistem memori digital. Informasi digital ditampilkan dalam display atau dihubungkan dicetak dengan mesin cetak. Display digital akan menampilkan angka diskrit dari 0 sampai angka 9 ada tiga jenis, yaitu 7-segmen, 14- segmen dan dot matrik 5x7 gambar-8. Sinyal digital terdiri atas 0 dan 1, ketika sinyal 0 tidak bertegangan atau OFF, ketika sinyal 1 bertegangan atau ON.

Sebuah multimeter digital, terdiri dari tiga jenis alat ukur sekaligus, yaitu mengukur tegangan, arus dan tahanan. Mampu untuk mengukur besaran listrik DC maupun AC gambar 9. Saklar pemilih mode digunakan untuk pemilihan jenis pengukuran, mencakup tegangan AC/DC, pengukuran saklar pemilih arus AC/DC, pengukuran pengukuran tahanan, pengukuran diode dan pengukuran kapasitor.

Terminal kabel untuk tegangan dengan arus berbeda. Terminal untuk pengukuran arus kecil 300mA dengan arus sampai 10A dibedakan.

E. Alat Ukur Analog Kumparan Putar.

Konstruksi alat ukur kumparan putar terdiri dari permanen magnet, kumparan putar dengan inti besi bulat, jarum penunjuk terikat dengan poros dan inti besi putar, skala linear, dan pegas spiral rambut, serta pengatur posisi nol gambar-10. Torsi yang dihasilkan dari interaksi elektromagnetik sesuai persamaan:

T = B * A * I *N

T : Torsi (Nm)
B : Kerapatan fluk magnet (Wb/m2)
A : Luas efektik koil (m2)
I : Arus ke kumparan putar (A)
N : Jumlah belitan.

 

Dari persamaan diatas, komponen B, A dan N adalah konstan, sehingga torsi berbanding lurus dengan arus mengalir ke kumparan putar. Data alat ukur kumparan putar dengan dimensi 3 1/2 in, arus 1mA, simpangan skala penuh 100 derajat memiliki :
A : 1,72 cm2, B : 2.000 G(0,2 Wb/m2,
N : 84 lilit, T : 2,92 x 10-6Nm,

R kumparan putar : 88?, disipasi daya : 88 µW. Untuk pengukuran listrik AC alat ukur kumparan putar ditambahkan komponen tambahan, yaitu diode bridge sebagai penyearah AC ke DC gambar-11. EDC = 0,9 Vrms

Tahanan seri RV untuk mendrop tegangan sehingga batas ukur dan skala pengukuran sesuai. Sehingga tahanan total RT = RV + R. Multimeter menggunakan kumparan putar sebagai penggerak jarum penunjuknya.

F. Alat Ukur Besi Putar.

Alat ukur besi putar memiliki anatomi yang berbeda dengan kumparan putar. Sebuah belitan kawat dengan rongga tabung untuk menghasilkan medan elektromagnetik. gambar-12. Di dalam rongga tabung dipasang sirip besi yang dihubungkan dengan poros dan jarum penunjuk skala meter. Jika arus melalui belitan kawat, timbul elektromagnetik dan sirip besi akan bergerak mengikuti hukum tarik menarik medan magnet. Besarnya simpangan jarum sebanding dengan kuadrat arus yang melevvati belitan. Skala meter bukan linear tetapi jaraknya angka non-linier. Alat ukur besi putar sederhana bentuknya dan cukup handal

G. Alat Ukur Elektrodinamik.

Alat ukur elektrodinamik memiliki dua jenis belitan kawat, yaitu belitan kawat arus yang dipasang diam dua buah pada magnet permanen, dan belitan kawat tegangan sebagai kumparan putar terhubung dengan poros dan jarum penunjuk gambar-13. Interaksi medan magnet belitan arus dan belitan tegangan menghasilkan sudut penyimpangan jarum penunjuk sebanding dengan daya yang dipakai beban : P = V.I.cos0

Pemakaian alat ukur elektrodinamik adalah sebagai pengukur daya iistrik atau Wattmeter.

Pemasangan Wattmeter dengan notasi terminal 1,2,3 dan 5. Terminal 1-3 terhubung ke belitan arus Wattmeter, terhubung seri dengan beban. Terminal 2 dan 5 terhubung ke belitan tegangan Wattmeter. Terminal 1- 2 dikopel untuk mendapatkan catu tegangan suply tegangan gambar-14. Pemasangan terminal meter tidak boleh tertukar, karena akibatnya meter tidak berfungsi. Untuk pengukuran daya besar, dimana arus beban besar dapat digunakan trafo CTuntuk menurunkan arus yang mengalir belitan arus Wattmeter.

Misalkan daya motor 3 phasa 55 kW dengan tegangan 400V akan menarik arus jala-jala 100A. Kemampuan kWH meter maksimal dilalui arus hanya 10 A, maka digunakan trafo arus CT dengan rating 100/5A agar pengukuran daya motor dapat dilaksanakan. Wattmeter portabel pengawatan dengan beban gambar-15. Ada tiga buah selektor switch, untuk pengaturan amper, pengaturan tegangan dan pemilihan skala batas ukur. Untuk keamanan tempatkan selektor amper dan selector tegangan pada batas ukur tertinggi. Jika jarum penunjuk sudut simpangannya masih kecil baru selektor switch arus atau tegangan diturunkan satu tahap

Pemasangan Wattmeter dengan notasi terminal 1,2,3 dan 5. Terminal 1-3 terhubung ke belitan arus Wattmeter, terhubung seri dengan beban. Terminal 2-5 terhubung ke belitan tegangan Wattmeter. Terminal 1-2 dikopel untuk mendapatkan catu tegangan suply tegangan gambar-14.

Pemasangan terminal meter tidak boleh tertukar, karena akibatnya meter tidak berfungsi. Untuk pengukuran daya besar, dimana arus beban besar dapat digunakan trafo CT untuk menurunkan arus yang mengalir belitan arus Wattmeter. Misalkan daya motor 3 phasa 55 kW dengan tegangan 400V akan menarik arus jala-jala 100A. Kemampuan kWH meter maksimal dilalui arus hanya 10 A, maka digunakan trafo arus CT dengan rating 100/5A agar pengukuran daya motor dapat dilaksanakan.

Wattmeter portabel pengawatan dengan beban gambar-15. Ada tiga buah selektor switch, untuk pengaturan amper, pengaturan tegangan dan pemilihan skala batas ukur.

Untuk keamanan tempatkan selektor amper dan selector tegangan pada batas ukur tertinggi. Jika jarum penunjuk sudut simpangannya masih kecil baru selektor switch arus atau tegangan diturunkan satu tahap. 

 

Sumber : Teknik Listrik Industri, Siswoyo

Baca juga : Cara Menentukan Ukuran Tools Atau Die Untuk Proses EkstrusiMetode Penyambungan Kabel Fiber OptikIstilah Kelistrikan Yang Sobat Perlu Tahu