Pengukuran Listrik Fany Mardiyanti – INS-1U – 421306/A 1 TUGAS PENGUKURAN LISTRIK Oleh: Nama : Fany Mardiyanti NIM : 421306 / A Jurusan : Teknik Umum Program Studi : Instrumentasi dan Elektronika Diploma : 1 (Satu) KEMENTERIAN ENERGI DAN SUMBER DAYA MINERAL BADAN PENDIDIKAN DAN PELATIHAN ENERGI DAN SUMBER DAYA MINERAL SEKOLAH TINGGI ENERGI DAN MINERAL AKAMIGAS STEM Akamigas Cepu, 8 Juli 2014
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Pengukuran Listrik
Fany Mardiyanti – INS-1U – 421306/A 1
TUGAS
PENGUKURAN LISTRIK
Oleh:
Nama : Fany Mardiyanti
NIM : 421306 / A
Jurusan : Teknik Umum
Program Studi : Instrumentasi dan Elektronika
Diploma : 1 (Satu)
KEMENTERIAN ENERGI DAN SUMBER DAYA MINERAL
BADAN PENDIDIKAN DAN PELATIHAN ENERGI DAN SUMBER DAYA MINERAL
SEKOLAH TINGGI ENERGI DAN MINERAL AKAMIGAS
STEM Akamigas
Cepu, 8 Juli 2014
Pengukuran Listrik
Fany Mardiyanti – INS-1U – 421306/A 2
Tugas 1 9 Maret 2014
1. Halaman: 47
Mengapa besarnya 10%?
Jawab:
Harga yang diukur lebih besar 10% karena alat ukur dengan menggunakan
kumparan putar akan bergerak dengan defleksi skala penuh pada arus 0,1mA.
Misal:
= 100Ω
= 1mA = 0,001mA
= · = 0,0001 · 100 = 0,1V
x 100% = 10%, setiap bergerak 0,1mA akan menaikkan nilai ukurnya
2. Halaman 47-48
Bagaimana diperoleh = //
// · V
Jawab:
Penyederhanaan rangkaian pararel ke seri
V ~ R → V sebanding dengan R
E = V sedangkan V = I . R ( hukum Ohm ) maka V ~ R
E = V . R
= V . ( // )
= V . //
( )
Pengukuran Listrik
Fany Mardiyanti – INS-1U – 421306/A 3
3. Halaman 49
Bagaimana memperoleh Ed = I · Rd sehingga Eb = E - Ed?
Jawab:
Pada rangkai seri, besarnya arus adalah sama, maka :
E = I ( Rd ) + I . Rb
E = ERd + ERb
ERb = E - ERd
4. Halaman: 51
D=1m dan Ѳ=5 x 10 radial, maka bayangan yang diproyeksikan pada skala
bergerak dengan 1mm (d = 1mm), sehingga masih dapat dilihat. Mengapa d =
1mm?
Jawab:
tg 2 ∅ =
tg 2 · 5 · 10 rad =
tg 10 rad = d
d = 0,001m
= 1mm
Pengukuran Listrik
Fany Mardiyanti – INS-1U – 421306/A 4
Tugas 2 18 Maret 2014
1. Halaman: 54
Pada temperatur 20°C, = 5kΩ, = 5,005kΩ dan m = 1000. Bila keadaan
temperatur keliling berubah menjadi 30°C dan dianggap tetap, tetapi
menjadi 5,2kΩ, maka besarnya m sekarang menjadi:
=
=
= 1040
Jadi bila pada suhu 20°C penunjukan adalah 100mA, maka pada 30°C
penunjukannya menjadi 96mA atau kira-kira 4% lebih rendah dari nilai
semula. Mengapa?
Jawab:
Alat ukur kumparan putar mempunyai harga skala maksimal dari ammeter
menjadi 100mA. Karena arus yang akan diukur besar, maka pengaruh panas
diperhatikan. Tahanan tembaga berubah kira-kira sebesar 0,4% per °C. Oleh
karena itu, ketika suhu naik 10°C, maka hasil penunjukan akan berkurang kira-
kira sebesar 0,4% / °C x 10°C = 4% lebih rendah dari nilai semula.
2. Halaman: 55
Bagaimana diperoleh rumus =
?
Jawab:
=
. =
( ) =
.
( ) =
3. Halaman: 58
Bagaimana diperoleh persamaan I =
?
Pengukuran Listrik
Fany Mardiyanti – INS-1U – 421306/A 5
Jawab:
Bila tahanan penghantar A dan B adalah r dan bila dengan mengatur tahanan
pengatur, ammeter menunjukkan dan , sedangkan mili voltmeter
menunjukkan dan , maka diperoleh persamaan sebagai berikut:
(I + ) r = ........................................(1)
(I + ) r = r =
............(2)
Substitusikan r
(I + ) r =
(I + ) ·
=
(I + ) = (I + )
I + = I +
I - = -
I ( - ) = -
I =
4. Halaman: 53
Bagaimana diperoleh rumus m =
?
Jawab:
I = m . m =
=
.
= .( )
. =
5. Halaman: 56
a. Jelaskan Simbol I dan H
b. Mengapa gambar kedua lebih besar? Mana yang lebih bagus? Beri alasan!
Pengukuran Listrik
Fany Mardiyanti – INS-1U – 421306/A 6
Jawab:
a. I adalah arus yang mengalir E.
H adalah intensitas medan magnet.
b. Pengaruh Histerisis Magnit adalah jika arus pada suatu kumparan
elektromagnetik, maka akan timbul medan magnit disekitarnya, ketika arus
dinaikkan maka medan magnit yang akan timbul akan meningkat sampai
titik konstan, hal ini menandakan bahwa inti feromagnetik telah mencapai
titik jenuhnya dan kerepatan fluks mencapai maksimal. Jika arus dihentikan
fluks magnit tidak sepenuhnya hilang karena bahan inti elektromagnetik
masih mempertahankan sifat kemagnitan. Kemampuan untuk
mempertahankan sifat magnit setelah arus dihentikan ( retentivity ). Jumlah
fluks magnetik yang masih ada ( magnetisme Residual ) ketika fluks telah
mencapai maksimal ( jenuh ) dan arus diturunkan maka akan terjadi
pelebaran nilai H (corsive force).
Pengaruh Histerisis Magnit Permanen yaitu memiliki elektron dengan
momen magnitik yang bersusun pada arah tertentu. Akumulasi kekuatan
elektron inilah yang membuat sebuah bahan memiliki medan magnitik.
Bahkan feromagnitik yang memiliki retentivity tinggi ( Hard magnitic
material ) sangat baik untuk memproduksi magnit permanen.
Bagan 1 Ferromagnitic Material ( Material Magnit Permanen )
Pengukuran Listrik
Fany Mardiyanti – INS-1U – 421306/A 7
Pengaruh Histerisis Magnit Non Permanen yaitu kebalikan dari permanen,
bahan feromagnetik yang memiliki retentivity rendah ( soft magnetic
material ). Bahan ini ideal untuk digunakan sebagai bahan elektromagnitik,
Selonoida / Relay.
Bagan 2 “ Soft “ Ferromagnitic Material ( Material magnit non permanen )
Kesimpulan:
- Lebih baik menggunakan pengaruh Histerisis magnit permanen untuk
memproduksi magnit permanen.
- Jika untuk bahan elektromagnitik, selonoida / relay menggunakan pengaruh
histerisis magnit non permanen. Karena bahan yang digunakan ideal
dengan kebutuhannya.
Pengukuran Listrik
Fany Mardiyanti – INS-1U – 421306/A 8
Tugas 3 1 April 2014
Halaman: 71
Suatu instrumen kumparan putar mempunyai tahanan dalam atau sebesar
20Ω dan memberikan defleksi skala penuh ketika mengalirkan arus sebesar
100mA.
Hitung:
Berapa nilai tahanan seri atau dan tahanan shunt atau yang diperlukan
agar voltmeter dapat mengukur tegangan sebesar 1200V (sebagai voltmeter) dan
mengukur arus sebesar 180A (sebagai ammeter)
Jawab:
a) Sebagai Voltmeter
Dalam hal ini, range pengukuran dapat diperbesar sampai 1200V dengan
memasang tahanan bernilai besar yang dipasang seri dengan voltmeter tersebut.
v = . = 20 . 0,1A = 2V
=
=
, =
, = 11980Ω
b) Sebagai Ammeter
Dalam hal ini, range pengukuran dapat diperbesar sampai 180A dengan
memasang tahanan bernilai kecil yang dipasang paralel dengan ammeter
tersebut.
I = +
= I - = 180 – 0,1 = 179,9A
2V
1198V 1200V Beban
0,1A
= 20Ω V
Pengukuran Listrik
Fany Mardiyanti – INS-1U – 421306/A 9
Tegangan yang ada pada ammeter atau = tegangan yang ada pada tahanan
shunt atau .
. = .
= .
=
.,
, = 0,011Ω
= 20Ω 2A 180A
Catu Daya
Beban
Pengukuran Listrik
Fany Mardiyanti – INS-1U – 421306/A 10
Tugas 4 15 April 2014
1. Halaman 74
Instrument moving coil memiliki resistensi ( ) 10Ω akan memberikan
defleksi skala penuh dengan tegangan 20mV. Instrument ini dihubungkan
secara seri dengan multiplier untuk memperbesar rangenya menjadi 50V.
Hitung:
Error yang disebabkan oleh kenaikan suhu sebesar 20°C
Jawab:
Arus meter untuk defleksi skala penuh
=
=
·
Ω = 2 · 10A = 2mA
Faktor pengali tegangan
m =
=
· = 2500
Resistansi voltmeter (dari tembaga) dengan kenaikan suhu sebesar 20°C
= (1 + 20 x α)
= 10 (1 + 20 · 0,004)
= 10 · 1,08
= 10,8Ω
Resistansi multiplier atau tahanan pengali atau tahanan seri
= (m-1) ·
= (2500 – 1) · 10
= 24990Ω
Resistansi total rangkaian voltmeter
= +
= 10Ω + 24990Ω
= 25000Ω
Resistansi multiplier (dari manganin) dengan kenaikan suhu 20°C
= (1 + α)
= 24990 (1 + 0,00015 · 20°C)
= 24990 · 1,003
= 25064,97Ω
Resistansi total rangkaian voltmeter dengan kenaikan suhu sebesar 20°C
Pengukuran Listrik
Fany Mardiyanti – INS-1U – 421306/A 11
= +
= 10,8 + 26064,97
= 25075,77Ω
Bacaan voltmeter pada kenaikan suhu 20°C
=
x Range V
= Ω
,Ω x 50Ω
= 49,85V
Persentase error = = (,)
x 100% = 0,3% low
2. Halaman: 78
Suatu gerak d’arsonval dengan tahanan dalam = 50Ω dengan skala penuh
= 2mA, akan dirubah menjadi voltmeter arus searah multirange dengan
batas ukur 0-10V, 0-50V, 0-250V, dan 0-500V.
Hitung:
Nilai tahanan pada masing-masing range batas ukur.
Jawab:
Pada range 10V (posisi ), tahanan total rangkaian:
=
= 5kΩ
= - = 5kΩ - 50Ω = 4950Ω
Pada range 50V (posisi ),
=
= 25kΩ
= – ( + ) = 25kΩ - 5kΩ = 20kΩ
Pada range 250V (posisi ),
=
= 125kΩ
+
-
+
-
Pengukuran Listrik
Fany Mardiyanti – INS-1U – 421306/A 12
= – ( + + ) = 25kΩ - 5kΩ = 225kΩ
Pada range 500V (posisi ),
=
= 250kΩ
= – ( + + + ) = 25kΩ - 5kΩ = 125kΩ
Maka untuk arus sebesar 2mA dapat diperoleh tegangan 10V, 50V, 250V, dan
500V dan pada range tersebut perbandingan terhadap selalu 500Ω/V.
Misal:
Untuk range 500V dengan 250kΩ
S = Ω
= 500Ω/V
Untuk range 500V dengan 125kΩ
S = Ω
= 500Ω/V
Sensitivitas adalah kebalikan dari dedleksi skala penuh dari alat ukur.
S = Ω
=
Ω
=
· =
Ω
= 500Ω/V
3. Halaman: 79
Suatu gerak d’arsonval dengan tahanan dalam = 50Ω dengan skala penuh
= 2mA, akan dirubah menjadi voltmeter arus searah multirange dengan
batas ukur 0-10V, 0-50V, 0-250V, dan 0-500V menggunakan metode
sensitivitas
Hitung:
Nilai tahanan pada masing-masing range batas ukur.
Jawab:
S =
=
, = 500Ω/V
= (SxV) - = (500Ω/V · 10V) – 50Ω = 4950Ω
= (SxV) - = (500Ω/V · 50V) – 5kΩ = 20Ω
= (SxV) - = (500Ω/V · 250V) – 25Ω = 225Ω
= (SxV) - = (500Ω/V · 500V) – 125Ω = 125Ω
Pengukuran Listrik
Fany Mardiyanti – INS-1U – 421306/A 13
4. Halaman: 80
Diinginkan mengukur tegangan pada ujung-ujung tahanan 25kΩ. Untuk
pengukuran ini tersedia dua voltmeter. Voltmeter 1 dengan S = 500Ω/V dan
voltmeter 2 dengan S = 25000Ω/V. Kedua voltmeter ini dipakai pada range
10V.
Hitung:
1) Pembacaan tiap voltmeter
2) Kesalahan dalam tiap pembacaan
Jawab:
1) Dengan melihat rangkaian maka tegangan pada tahanan 100kΩ adalah:
Ω
Ω x 120V = 24V (voltage divider) (nilai tegangan sebenarnya)
Voltmeter 1:
S = 500Ω/V → R = 10V x 500Ω/V = 5kΩ (untuk range 10V)
Dengan menggunakan voltmeter dengan tahanan 25kΩ maka ada tahanan
paralel:
= .
= 4,17kΩ
Maka:
= ,
, x 120V = 4,80V (penunjukan voltmeter 1)
Voltemeter 2:
S = 25000Ω/V → R = 10V x 25kΩ/V = 250kΩ (untuk range 10V)
Dengan menggunakan voltmeter dengan tahanan 25kΩ maka ada tahanan
paralel:
= . Ω
= 22,73kΩ
Maka:
= ,
, x 120V = 22,22V (penunjukan voltmeter 2)
100KΩ
25K 120V V
Pengukuran Listrik
Fany Mardiyanti – INS-1U – 421306/A 14
2) Kesalahan pembacaan voltmeter
% kesalahan =
x 100%
Untuk voltmeter 1 = ,
x 100% = 52%
Untuk voltmeter 2 = ,
x 100% = -122,2%
Dengan S dari voltmeter yang tinggi hasil pengukuran yang paling dapat
dipercaya
Pengukuran Listrik
Fany Mardiyanti – INS-1U – 421306/A 15
Tugas 5 24 Juni 2014
1) Apa perbedaan Daya dengan Tenaga/Energi?
Daya adalah lahu energi yang dihantarkan/kerja yang dilakukan tiap
satuan waktu.
Satuan : Watt
=
Dimana: S = daya
W = usaha
t = waktu
Tenaga/Energi adalah kemampuan untuk melakukan kerja atau usaha.