Pengukuran Besaran Listrik Andik Nurjihat Nurjihat Awaludin Awaludin
1
RE1323 1323
Pengu enguku kura ran n List Listri rik k dan Inst Instru rume men n Electrical Measurement
Semester I
Manfaat Mata Kuliah: Setelah lulus mata kuliah ini, mahasiswa diharapkan dapat memahami dan dapat melakukan pengukuran berbagai macam besaran listrik (arus, tegangan, tahanan, dll) dengan tepat. Deskripsi: Pengukuran Besaran Listrik Mata kuliah ini adalah dasar bagi mahasiswa Teknik Teknik Elektro untuk mengenal berbagai macam besaran listrik dan cara pengukurannya. Besaran listrik yang diukur meliputi: arus, tegangan, tahanan, kapasitansi, induktansi. Referensi Pustaka Utama: 1. William D. Cooper, “Electronic Instrumentation & Measurement Techniques". Techniques". Pustaka Penunjang: 1. Sudjana Sapiie, “Pengukuran dan AlatAlat-alat Ukur Listrik “, “ , PT. PT. Pradnya Paramita, Jkt., 1976 2. B.L.Theraja, "A Text Book of Electrical Technology". Technology". Prasyarat: Sedang/sudah mengambil mata kuliah Rangkaian Listrik.
2
RE13 RE1323 23
Peng Penguk ukur uran an Besa Besara ran n List Listri rik k Electrical Measurement
Semester II
2 SKS
Tujuan: Kompeten Kompetensi si Utama: Utama: Dapat menggunakan (C3) berbagai macam alat ukur listrik dengan benar.
Minggu ke-
Kemampuan akhir yang diharapkan
Materi Pembelajaran
1
Memahami: C2
Satuan dan standar, pengukuran dan kesalahan dalam pengukuran.
2
Memahami: C2
Konstruksi dan cara kerja alat ukur: (PMMC, moving iron, elektrodinamis e lektrodinamis,, termokopel, induksi).
3-4
Dapat menggunakan: C3
Alat ukur besaran listrik (arus dan tegangan) searah dan bolak-b k-balik. Amperemeter Ampereme ter,, voltmeter voltmet er,, nilai RMS, RM S, rectifier instrument.
5
Dapat me menggunakan: C3
Potensiometer.
6-7
Dapat menggunakan: C3
Klasifikasi tahanan, metode pengukuran dan alat ukur tahanan.
8
Dapat menggunakan: C3
Kapasitor dan induktor (review impedansi dan phasor), metode pengukuran kapasitansi dan induktansi. Pengukuran frekuensi.
11-14
Dapat melakukankan: C3 C3
Pengukuran daya arus searah dan bolak balik (1 fa fasa dan 3 fa fasa, be beban seimba seimbang ng dan tak seimba seimbang) ng)..
15-16
Dapat me m enggunakan: C3
Oscilloscope.
3
Organisasi Materi
Berb Berbag agai ai maca macam m alat alat ukur ukur listrik.
Osiloskop
Pengukuran daya arus searah dan bolak balik (1 fasa dan 3 fasa, beban seimbang dan tak seimbang).
Alat Ukur Kapasitansi & Induktansi
Voltmeter
.Arus & Teg searah dan bolak-balik. .Nilai RMS, rectifier instrument.
Am perem eter
Potensiometer
.Tahanan, .Metode pengukuran tahanan
Alat Ukur Tahanan
.Pengertian daya arus searah & bolak-balik (daya aktif, reaktif, tota 1 fasa & 3 fasa. .Instrumen trafo
Konstruksi dan cara kerja alat ukur: (PMMC, moving iron, elektrodinamis, termokopel, induksi).
.Satuan dan standar .Pengukuran & kesalahan dlm pengukuran.
4
RE 1323 Pengukuran Besaran Listrik
1: Besa Besara ran-b n-bes esar aran an list listri rik, k, tipe tipe inst instru rume men, n, meto metode de lang langsu sung ng dan tidak langsung, Satuan dan standard, Kesalahan dalam pengukuran.
2:
Klas Klasif ifik ikas asii alat alat ukur ukur,, rect rectif ifie ierr inst instru rume ment nt
3:
Peng Penggu guna naan an Ampe Ampere reme mete ter, r, Volt Voltme mete terr dan dan Ohm Ohmme mete ter r
4:
Potensiometer
5: Taha Tahana nan: n: rang rangka kaia ian n ekiv ekival alen en,, kla klasi sifi fika kasi si dan dan pen pengu guku kura ran n tahanan rendah
6:
Peng Penguk ukur uran an taha tahana nan n men menen enga gah h dan dan taha tahana nan n tin tingg ggii
7:
Pengukuran ka kapasitor
8:
9 & 10:
UTS
5
Satuan 100 Jarak besaran
20
0.1
Besaran (magnitude) Satuan (unit): STANDARD UKURAN BAGI SETIAP JENIS BESARAN FISIS
6
Besaran & satuan dasar & turunan panjang massa
waktu Besaran, satuan dasar
Gaya, usaha
Besaran, satuan turunan Kecepatan, percepatan Luas, Volume, dll 7
Sistem Metrik 100
Jarak besaran
20
0.1
1790 ilmuwan Prancis -> sistem yang umum tidak bergantung acuan yang dibuat manusia,
tapi didasarkan pada ukuran-ukuran permanen oleh alam
METER -> 1/10juta bagian jarak antara kutub & katulistiwa sepanjang meridian melewati Paris
GRAM
SEKON 8
Sistem metrik
Sistem CGS
Sistem MKSA
SI (System International)
Sistem Satuan Metrik : Disulkan Prancis dan disetujui negara2 lain termasuk US dan Inggris (1795). 3 Satuan dasar : meter, gram dan detik CGS : dikembangkan Inggris. 3 satuan dasar : cm, gram dan second. (memudahkan perhitungan elektrostatis dan elektromaknetik). Selain CGS, inggris masih menggunakan satuan kaki (ft), pon (massa) dan second (waktu). MKSA : dikembangkan dari sat. metrik dengan menambahkan Ampere (besaran elektromaknetik praktis). (1935) -> meter, kilogram, second
SI : dikembangkan dari MKSA dengan menambah satuan oK (suhu) dan kandela/cd (intensitas penerangan). 1954 9
Standar
STANDARD PENGUKURAN MERUPAKAN PERNYATAAN FISIS DARI SEBUAH SATUAN PENGUKURAN.
SEBUAH SATUAN DINYATAKAN DENGAN MENGGUNAKAN SATUAN BAHAN STANDARD SEBAGAI REFERENSI
GRAM -> didefinisikan sbg massa 1 cm 3 air murni pada temperatur 4 0C pada tekanan udara (atmosfer) normal (760 mmHg). KILOGRAM -> massa 1 dm3 … Satuan massa ini dinyatakan dlm suatu bhn standar yaitu massa Kilogram Prototip Internasional. Disimpan di IBWM (International Buerau of Weights and Measures). 10
Standar
Deng Dengan an adan adanya ya satu satuan an dasa dasarr & tur turun unan an dlm dlm peng penguk ukur uran an,, tdp tdp bbrp bbrp jeni jenis s stan standa darr peng penguk ukur uran an:: STANDAR INTERNASIONAL ->
STANDAR PRIMER ->
dipe dipelih lihar ara a di lab2 lab2 stan standa darr nasio nasiona nall berb berbag agai ai nega negara ra.. Fung Fungsi si utam utama a stand standar ar prim primer er ada adala lah h untu untuk k meme memeri riksa ksa & meng mengal alib ibra rasi si standar2 sekunder
STANDAR SEKUNDER ->
didefi didefinisi nisikan kan oleh oleh perjan perjanjia jian n intern internasi asiona onall Meny Menyat atak akan an satu satuan an2 2 peng penguk ukur uran an tert terten entu tu samp sampai ai kete ketelit litia ian n terd terdek ekat at yg mung mungkin kin yg diiji diijink nkan an..
Meru Merupa paka kan n acua acuan/ n/re refe fere rens nsii dasa dasarr bagi bagi stan standa dar2 r2 yg yg digu diguna naka kan n dlm dlm laboratoriu laboratorium2 m2 pengukuran pengukuran industri. industri. dipelih dipelihara ara di labora laborator torium ium2 2 indust industri ri
STANDAR KERJA ->
dipelih dipelihar ara a di lab2 lab2 penguk pengukura uran n Digunakan utk memeriksa & mengalibrasi instrumen2 laboratorium. 11
Istilah – istilah yang sering dijumpai dalam Pengukuran (Listrik) 1.Accuracy (Ketelitian) 2. Presisi 3. Sensitivitas 4. Error
12
Istilah – istilah yang sering dijumpai dalam Pengukuran (Listrik) 1.Accuracy (Ketelitian) Tingkat kedekatan hasil pengukuran dengan harga sebenarnya. 2. Presisi Yaitu Yaitu tingkat kesamaan di dalam sekelompok pengukuran atau sejumlah instrument.
13
14
Skala
15
16
Contoh AVO Meter
Contoh: Data Data alat alat : 1. Nama alat 2. Merek 3. Type 4. Ketelitian
5. Range
: ANALOG MULTI METER : SANWA : SP-15D : AC AC Voltage ± 5 % FS DC Voltage ± 5 % FS AC Current ± 5 % FS DC Current ± 5 % FS Resistance ± 5 % of of scale scale length length : Vac : 2,5; 10 ; 50 ; 250 ; 500; 1000 V Vdc : 0,25; 2,5; 10 10 ;50 ;250 ; 500; 1000 1000 V Adc : 0,25 ; 25 ; 500 mA Ohm : 2 kΩ; kΩ; 200 kΩ; 2 MΩ; 17
Accuracy (Ketelitian) (Ketelitian) Contoh : DC Voltage ± 5 % FS (% ini adalah ketelitian terhadap full scale). Range : 0 – 10 volt. error = 5% x 10 = 0.5 V.
Maka : bila alat tersebut untuk mengukur suatu tegangan dengan penunjukkan : 5 volt, harga sebenarnya adalah : 5 0.5 volt.
18
Batas ketelitian alat ukur Standard IEC no. 13B 23 menspesifikasikan bahwa ketelitian dari alat ukur harus diberikan dalam 8 kelas. Kelas tersebut adalah : 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5; dan 5 -> menyatakan prosentase ketelitiannya. ketelitiannya. –
Menunjukkan bahwa ketelitian dari penunjukkan alat ukur tersebut digaransikan digaransikan sesuai dengan dengan standar standar kelasnya. kelasnya. Kela Kelas s alat alat ukur ukur ters terseb ebut ut digo digolo long ngka kan n menj menjad adii 4 klasi klasifi fika kasi si : Alat ukur dengan ketelitian tingkat tertinggi yaitu yaitu kelas 0,05; 0,05; 0,1; 0,2. Alat ukur tersebut biasanya ditempatkan secara stasioner di dalam laboratorium atau ruangan standard. Alat ukur dengan ketelitian tingkat sedang yaitu kelas 0,2 dan umumnya dipergunakan untuk pengukuran-pengukuran pengukuran-pengukuran yang presisi, biasanya dibuat dalam bentuk portable. Alat ukur dengan ketelitian tingkat rendah yaitu kelas 0,5 dibuat dalam ukur portable atau untuk panel. Alat ukur kelas dengan ketelitian sangat rendah yaitu kelas 1,5; 2,5; 5 : Alat-alat ukur ini dipergunakan pada panel-panel dimana presisi serta ketelitian dari alat ukur ini tidak begitu dipermasalahkan. 19
Pada pengukuran listrik ada 2 tipe instrument :
Absolute Instrument Secondary Instrument
Absolute Instrument Instrument : -memberikan harga yang konstan sebagai standart & tidak perlu dikalibrasi. -ser -serin ing g digu digunak nakan an di labo laborrator atoriu ium m
Second Seco ndar ary y Inst Instru rume ment nt : -harga yang ditunjukkan secara umum disebabkan oleh penyimpangan jarum penunjuk -perlu dikalibrasi dengan alat ukur standart -> absolute instrument
20
3. Sensitivitas
Kemampuan alat ukur perubahan input / terh terhad adap ap outp output utny nya. a.
Cont Contoh oh : met meter er ukur ukur perm perman anen entt magn magnet et moving coil (PMMC) input arus rus dc pada harga terte rtentu ntu dan outputnya simpangan jarum pada skala penuh
21
**KESALAHAN – KESALAHAN DALAM PENGUKURAN 1. Kesalahan umum: -kesalahan pembacaan (pembacaan yg tdk tepat, kesalahan k esalahan pembacaan skala, dll) -pemakaian instrumen yg tdk sesuai 2. Kesalahan sistematis: -kesalahan instrumen (karena struktur mekanis, mis. Gesekan, tarikan pegas, Membandingkan dg dll) instrumen lain yg lebih -kesalahan kalibrasi akurat -kerusakan instrumen -karena konstruksi instrumen Pengkondisian udara, dll -karena lingkungan (temperatur, kelembaban, dll) 3. Kesalahan acak: -penyebab yg tdk diketahui
Menambah jumlah pembacaan & mendekati dg statistik
22
Kesalahan relatif (relative error):
Bila harga pembacaan = M, harga sebenarnya = T,
maka kesalahan (error) adalah : ε=M–T
relative error =
T
100%
23
PERHITUNGAN SYSTEMATIC ERROR Didalam pengukuran secara umum sering ditentukan oleh 2 atau lebih besaran, dimana besaran – besaran itu mempunyai kesalahan sehingga hasil yang didapatkan akan juga bergantung dari besaran masing – masing dan kesalahannya
1. Jumlah dari 2 besaran atau lebih
24
PERHITUNGAN SYSTEMATIC ERROR Didalam pengukuran secara umum sering ditentukan oleh 2 atau lebih besaran, dimana besaran – besaran itu mempunyai kesalahan sehingga hasil yang didapatkan akan juga bergantung dari besaran masing – masing dan kesalahannya
1. Jumlah dari 2 besaran atau lebih
25
2. Selisih dari 2 besaran atau lebih
3. Perkalian antara 2 besaran Y + dY = (U + dU) (V+dV) = U V + U dV + V dU + dU dV
26
**tugas?
27
**Contoh A V
R = R ± dR - cari dR dR/R = dV/V + dI/I; dV/V = 1/100 = 0.01; dI/I = 0.9/90 = 0.01; Maka dR/R = 0.02. dR = 0.02 · R R = 1.1 1.1 ± 0.022 0.022 Kohm Kohm 28
Rt
Rt PL 2
**Range of possible Error Jika terdapat sejumlah pengukuran independent maka dipakai nilai rata – rata dan terdapat parameter penyimpangan terbesar Contoh : Suatu rentetan pengukuran tegangan yg independent dilakukan 4 pengamat menghasilkan 117.02 V, 117.11 V, 117.08 V dan 117.03 V. tentukan (a) Tegangan rata-rata (b) Rangkuman kesalahan
35
Jawab : Erata-rata= (E1+E2+E3+E4)/N = (117.02 + 117.11 + 117.08 + 117.03)/4 = 117.06 Volt
Rangku Rangkuman man = Emax Emax - Erata-rata= 117.11-117.06 117.11-117.06 = 0.05 V dan juga
= Erata-rata - Emin= 117.06-1 117.06-117 17.02 .02 = 0.04 V
Rangkuman kesalahan rata – rata = (0.05 + 0,04)/2 = 0.045 Volt
36
Besaran – besaran Yang Diukur Dalam Pengukuran Listrik (Praktis)
Arus (I) Tegangan (V) Tahanan (R) Kapasitansi (C) Induktansi (L) Frekuensi (f) Daya (P) Daya reaktif (Q) Faktor kerja (cos )
Ampere Volt F H Hz, C/s. Watt VAR
37
Picco (p)= 10-12 Nano Nano (n) (n) = 10-9 Micro (μ)= 10-6 Milli (m) = 10-3 Centi (C) = 10-2 Deci (d) = 10-1 Deca (da) = 10 Hecto (H) = 102 Kilo (K) = 103 Mega (M)= 106 Giga Gi ga (G) = 10 109 Tera (T) = 1012 38
Sekian & terima kasih
39
40
41
