PRAKTIKUM : PBL
NILAI
:
ASISTEN :
LAPORAN PRAKTIKUM LABORATORIUM ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH JAKARTA
NAMA
:
MOCHAMAD TASRIF ALEXANDER
NIRM / NIP
:
2007420004
GROUP
:
Kelompok - 2
JURUSAN
:
TEKNIK ELEKTRO
NO. PERCOBAAN
:
Modul 1
TANGGAL
:
13 Juli 2009
PARTNER
:
chita indiana Priyan Gagani Dadang Herlan Herry Rafiudin
ASISTEN
:
Toni Setiawan
MENENTUKAN NILAI RESISTANSI SUATU BEBAN RESISTIF DAN RESISTANSI DALAM SUATU ALAT UKUR (MODUL 1)
I. TUJUAN : - Mengetahui dan menentukan nilai resistansi (R) suatu Resistor dan resistansi dalam (Rd) alat ukur Ampermeter dan Voltmeter dengan menggunakan metode hokum Ohm dan Jembatan Wheatsone.
II. ALAT – ALAT : 1. DC Power Suplay 2. 1 Trafo Adujster 3. 1 AC Ampermeter Analog 4. 1 DC Ampermeter Analog 5. 1 AC Voltmeter Analog 6. 1 DC Voltmeter Analog 7. 2 AC/DC Volt-Ohm-Amp Digital 8. 1 set Resistor beban 9. Kabel-kabel penghubung
III. LANDASAN TEORI AMPERMETER & VOLTMETER Pada dasarnya kedua instrumen ini sama, bedanya terletak pada pengaruh masing-masing instrumen terhadap rangkaian dimana dilakukan pengukuran. Hal ini terjadi karena berbeda dalam pemasangan. Jika
ampermeter
dipasang
pada
rangkaian,
maka
seolah-olah
kita
menambahkan tahanan pada rangkaian tersebut. Maka ada kemungkinan arus yang mengalir pada saat di pasang ampermeter lebih kecil dibanding dengan arus yang mengalir pada saat rangkaian tanpa ampermeter. Oleh karena itu tahanan ampermeter
harus sekecil mungkin. Alasan lain bahwa ampermeter tahanannya harus kecil agar daya yang hilang pada ampermeter itu kecil. Pada voltmeter berbeda hal nya. Karena pada pengukuran voltmeter di pasang paralel dengan beda potensial yang di ukur, maka tahanan voltmeter harus besar. Dengan memasang voltmeter paralel dengan rangkaian, ada kemungkinan tahanan total dapat menjadi kecil di bandingkan dengan keadaan sebelum voltmeter di pasang. Alasan tahanan voltmeter harus besar agar daya yang hilang pada voltmeter kecil.
= Amperemeter = Untuk keperluan praktek dengan dasar yang sama dengan galvanometer, dibuat ampermeter yaitu suatu alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrik dengan skala yang disebut mili ampermeter. Alat ukur ini ditunjukkan seperti gambar 3. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam penggunaan ampermeter adalah alat ukurnya dirangkai secara seri. Oleh karena itu tahanan ampermeter tersebut perlu diupayakan sekecil-kecilnya dan kutub positif dan negatifnya serta batas ukur maksimumnya.
= Voltmeter = Alat ini digunakan untuk mengukur beda potensial dalam suatu rangkaian listrik. Untuk mengukur beda potensial antara dua titik pada suatu komponen, kedua terminal voltmeter harus dihubungkan dengan dengan kedua titik yang tegangannya akan diukur sehingga terhubung secara paralel dengan komponen tersebut. Seberapa akurat pengukuran tegangan ini tergantung pada hambatan voltmeter. Jika hambatan dalam voltmeter besar, maka arus yang melewati voltmeter akan sangat kecil
sehingga pengaruh voltmeter pada rangkaian sangat kecil. Oleh karena itu idealnya hambatan dalam voltmeter harus besar tak terhingga. Pada gambar 4 ditunjukkan gambar voltmeter dan simbolnya.
TAHANAN, OHMMETER DAN HUKUM OHM Tahanan adalah suatu alat listrik yang digunakan untuk menghambat/menahan arus listrik. Tahanan berdasarkan fungsinya dibedakan menjadi tahanan tetap, tahanan variabel dan tahanan geser. Simbol dari masing-masing tahanan adalah sebagai berikut:
Tahanan tetap adalah tahanan yang besarnya tetap, hanya biasanya untuk besar yang sama masih dibedakan dengan daya maksimum yang sanggup dihasilkan oleh tahanan tersebut.
Hal ini bergantung pada bahan yang digunakan masing-
masing tahanan tersebut. Misalnya pada tahanan tersebut tertulis 1K? /5W, berarti tahanan tersebut mempunyai nilai sebesar 1 K? dengan daya maksimum 5 watt. Untuk tahanan-tahanan tertentu biasanya tidak dituliskan namun dinyatakan dengan kode warna. Tahanan variabel adalah tahanan yang besarnya dapat diubah-ubah misalnya 10? , 100? , 1000? dan seterusnya. Tahanan jenis ini digunakan dalam suatu kegiatan
laboratorium yang memerlukan beberapa tahanan yang perlu diketahui nilainya. Agar praktis dan dapat melakukannya dengan cepat digunakan tahanan variabel ini. Tahanan geser adalah tahanan yang nilainya dapat diubah secara linier untuk rentang tertentu, misalnya: 0 -22 ? , 0-100 ? , 0-1 K? dan seterusnya. Dalam suatu kegiatan laboratorium, tahanan geser ini difungsikan sebagai pengatur arus. Namun demikian dalam menggunakan tahanan geser tersebut perlu memperhatikan batas arus maksimum yang boleh melewati alat tersebut, karena kalau dipaksakan maka dapat membakar atau merusak alat tersebut. Alat ukur yang digunakan untuk mengukur besarnya tahanan dinamakan ohmmeter. Prinsip kerja alat ini berdasarkan hukum Ohm. Ketika suatu ampermeter dihubungkan langsung dengan sumber tegangan maka rangkaian peralatannya adalah seperti pada gambar 6.
Pada rangkaian tersebut dihubungkan dengan tahanan variabel untuk mengatur kuat arus agar jarum penunjuk dapat tepat berada pada titik sebelah kanan (dalam hal ini dipakai sebagai titik nol). Setelah diperoleh keadaan ini selanjutnya digunakan untuk mengukur tahanan dengan menambahkan tahanan yang akan diukur nilainya tersebut dalam rangkaian seperti pada gambar 7.
Pada rangkaian seperti pada gambar tersebut dapat diketahui bahwa kuat arus yang mengalir menjadi kecil (I’ < I). Dari pengurangan penunjukan skala kuat arus tersebut dikonversikan sebagai penambahan tahanan yang diukur. Oleh karena itu cara penunjukkan skala dalam Ohmmeter adalah dari kanan ke kiri. Hukum Ohm merupakan salah satu hukum dasar dalam teori rangkaian listrik. Hukum Ohm pada prakteknya dapat digunakan untuk mengetahui dan menentukan besarnya nilai resistansi. Menurut hukum Ohm nilai Resistansi adalah : R = V / I ………………(1) Dengan : R = Resistansi (Ohm) V = Tegangan (Volt) I = Arus (Ampere) Pada gambar 1 Jika arus melalui Volmeter (Iv) diperhitungkan, maka hukum Ohm menjadi : R = V / (Ia – Iv)……….(2) Dengan : R = Resistansi V = Tegangan yang ditunjukan oleh Volmeter Iv = Arus yang melalui Volmeter Ia = Arus yang terbaca pada Ampermeter
Arus yang melalui Volmeter (Iv) ini dapat diketahui besarnya apabila tahanan dalam pada Voltmeter diketahui. Tahanan dalam Voltmeter ini dapat diketahui besarnya dengan mengukurnya menggunakan jembatan wheatstone arus Iv ini sangat berpengaruh terhadap harga R,yaitu bila arus Iv mendekati, maka harga R akan semakin besar. Pada gambar 2
Untuk mendapatkan nilai resistansi berdasarkan gambar 2,dapat dengan memodifikasi hukum Ohm menjadi sebagai berikut : R = (V – Va) / Ia……………………(3) Dengan : R = Resistansi V = Tegangan yang terbaca pada Volmeter Va = Arus yang terbaca pada Ammeter Tegangan jatuh pada Ammeter ini dapat ditentukan apabila tahanan dalam Ammeter diketahui. Untuk mengetahui besar Resistansi dalam Ammeter dapat menggunakan jembatan Wheatstone. Tegangan Va ini sangat berpengaruh. Jika harga tegangan Va mendekati harga V maka harga R akan semakin kecil sekali. Pada gambar 3 Resistansi dalam alat ukur Ammeter (Rda) dan Voltmeter (Rdv) dapat ditentukan dengan meggunakan persamaan berikut : Rda = (Va) / Ia……………………..(4) Rdv = (Vr) / Iv……………………..(5) Dengan : Rda = resistansi dalam Ampermeter Rdv = resistansi dalam Voltmeter Ia
= arus yang melewati Amperemeter
Iv
= arus yang melewati Voltmeter
Va = tegangan jatuh di Ampermeter Vr = tegangan beban Pada gambar 4 Resistansi dalam Ampermeter (Rda) dapat ditentukan menggunakan persamaan 4, dan resistansi dalam Voltmeter (Rdv) dengan menggunakan persamaan berikut : Rdv = V / Iv……………………….(6)
Dengan : V = tegangan yang terbaca pada Volmeter.
PENGUKURAN DENGAN MENGGUNAKAN JEMBATAN WHEATSTONE 2 P
S G
1
Q
4
3
X
Jembatan ini paling sering digunakan untuk pengukuran tahanan yang teliti. Langkah-langkahnya adalah : 1. Tahanan variable di atur agar beda potensial antara titik 2 dan titik 4 sama dengan 0. Hal ini dapat ditunjukan oleh Galvanometer G. 2. Atur tahanan variable P dan Q sedemikian rupa sehingga Galvanometer G tidak menyimpang. Jika sudah tercapai, maka titik 2 dan titik 4 potensialnya sama. 3. Arus mengalir dari titik 1 – 2 – 3 menuju I1. Arus yang lain mengalir dari titik 1 – 4 – 3 menuju I2. 4. Beda potensial antara titik 1 dan titik 2 sama dengan beda potensial antara titik 1 dan titik 4. Demikian juga beda potensial antara titik 2 dan titik 3 sama dengan titik 4 dan titik 3. 5. Beda potensial antara titik 1 dan titik 2 = I1 P Beda potensial antara titik 1 dan titik 4 = I2 Q Beda potensial antara titik 2 dan titik 3 = I1 S Beda potensial antara titik 4 dan titik 3 = I2 X I1 P = I2 Q X = SQ I1 S
I2 X
P
IV. PROSEDUR PERCOBAAN Dengan Hukum Ohm A. Percobaan berdasarkan gambar 1 Untuk DC : 1. Susunlah rangkaian seperti gambar 1 2. Aturlah tegangan DC secara bertahap mulai dari 10 volt hingga 130 volt dengan interval 10 volt. 3. Catat seluruh penunjukan alat ukur yang digunakan pada lembar data. Untuk AC : 1. Susun rangkaian seperti gambar 1 2. Aturlah tegangan AC secara bertahap mulai dari 50 volt hingga 130 volt dengan interval 10 volt. 3. Catat seluruh penunjukan alat ukur yang digunakan pada lembar data pengamatan. B. Percobaan berdasarkan gambar 2 Untuk DC : 1. Susunlah rangkaian seperti gambar 2. 2. Aturlah tegangan DC secara bertahap mulai dari 10 volt hingga 130 volt dengan interval 10 volt. 3. Catat seluruh penunjukan alat ukur yang digunakan pada lembar data Untuk AC : 1. Susun rangkaian seperti gambar 2 2. Aturlah tegangan AC secara bertahap mulai dari 50 volt hingga130 volt dengan interval 10 volt. 3. Catat seluruh penunjukan alat ukur yang digunakan pada lembar data pengamatan. C. Percobaan berdasarkan gambar 3 Untuk DC :
1. Susunlah rangkaian seperti gambar 3. 2. Aturlah tegangan DC secara bertahap mulai dari 10 volt hingga 130 volt dengan interval 10 volt. 3. Catat seluruh penunjukan alat ukur yang digunakan pada lembar data Untuk AC : 1. Susun rangkaian seperti gambar 3 2. Aturlah tegangan AC secara bertahap mulai dari 50 volt hingga130 volt dengan interval 10 volt. 3. Catat seluruh penunjukan alat ukur yang digunakan pada lembar data pengamatan. D. Percobaan berdasarkan gambar 4 Untuk DC : 1. Susunlah rangkaian seperti gambar 4. 2. Aturlah tegangan DC secara bertahap mulai dari 10 volt hingga 130 volt dengan interval 10 volt. 3. Catat seluruh penunjukan alat ukur yang digunakan pada lembar data Untuk AC : 1. Susun rangkaian seperti gambar 4 2. Aturlah tegangan AC secara bertahap mulai dari 50 volt hingga130 volt dengan interval 10 volt. 3. Catat seluruh penunjukan alat ukur yang digunakan pada lembar data pengamatan.
Dengan Jembatan Wheatstone Pengukuran Resistansi dengan meggunakan Jembatan Wheatstone : 1. Pasangkah resistor yang akan diukur pada terminal Rx. 2. Set dial pengukuran pada posisi 1000. 3. Tekan tombol BA dan putar sedikit agar tombol terkunci.
4. Tekan tombol GA dan amati jarum penunjuk skala, bila terjadi penyimpangan pada jarum penunjuk maka lepaskan tombol GA tsb. 5. Bila jarum meyimpangan ke arah positif maka naikkan dial pengukuran dan ulangi langkah 4. Bila jarum menyimpang kea rah negatif maka turunkan dial pengukur dan ulangi langkah 4. lakukan hal ini sampai jarum tidak menunjukkan penyimpangan lagi. 6. Lakukan hal yang sama (langkah 1 sampai 5) pada alat ukur Ampermeter dan Voltmeter. 7. Nilai Resistansi yang diukur adalah : Rx = (factor pengali) x jumlah angka yang ditunjukkan oleh dial pengukur. 8. Catat nilai-nilai resistansi yang anda dapatkan. Catatan : 1. Tombol GA ditekan hanya sesaat kemudian lepaskan kembali,hanya menjaga untuk supaya tidak terjadi kerusakan pada jarum galvanometer bila terjadi penyimpangan yang keras. 2. Bila penyimpangan jarum sudah pelan, maka tombol GA ditekan dan diputar sedikit agar terkunci. Kemudian putar dial pengukur berdasarkan arah penyimpangan jarum, bila jarum menyimpang kea rah positif maka naiakkan dial pengukur dan bila ke arah negatif maka turunkan dial pengukur, sampai jarum benar-benar tidak menyimpang lagi. 3. Untuk mengetahui nilai Rx, maka dapat dilakukan cara sebagai berikut : a. Putar Multiply ke angka “1” dan dial pengukur pada angka “1000”. b. Jika jarum galvanometer menunjuk arah positif, naikkan Multiply ke angka “10” dan bila masih tetap positif naikkan lagi ke “100”. c. Bila pada posisi “100” ternyata jarum ke arah negatif, maka berarti nilai tahanan itu berkisar diantara 10 Kohm sampai 100Kohm.
V. TUGAS PENDAHULUAN 1. Buktikan rumus II dan III Jawab : V=I. R
V – Va – Ia . R = 0
I = Ia – Iv
V – Va = Ia . R
V= (Ia – Iv) . R
R= V – Va / Ia
R= V / (Ia – Iv) 2. Jelaskan ada berapa macamkah cara pengukuran tahanan (resistansi) Jawab: Ada 2 metoda pengukuran resistansi, yaitu : a. Metoda Perbandingan -
Dengan menggunakan Potentiometer Arus Searah
-
Pengukuran dengan menggunakan Jembatan Wheatstone
-
Pengukuran dengan menggunakan Jembatan Kelvin (The Kelvin double Bridge)
b. Metoda Penyimpangan -
Metoda Amper – Voltmeter
-
Metoda Ohmmeter
-
Metoda Ohmmeter Kumparan Silang (Crossed Coil Ohmmeter)
-
Instrumen Ukur Isolasi (Insulation Tester)
3. Jelaskan secara teori cara menentukan besar resistansi dengan metode Wheatstone Bridge. Uraikan persamaan matematisnya sertai dengan gambar. Jawab : 2 P
S G
1 Q
3 X
4
a. atur P&Q agar galvanometer G tidak menyimpang (menunjuk angka nol dan baru dikatakan seimbang). b. jika sudah tercapai maka titik 2 dan titik 4 mempunyai potensil yang sama -
arus yang mengalir dari titik 1 → titik 2 → titik 3 (I1)
-
arus yang mengalir dari titik 1 → titik 4 → titik 3 (I2)
c. beda potensial antara titik 1 dan titik 2 sama dengan beda potensial antara titik 1 dan titik 4 juga beda potensial antara titik 2 dan titik 3 sama dengan beda potensial titik 4 dan titik 1 I1 . P = I2 . Q I1 . S = I2 . X, jadi X/P=S/P X = SQ / P 4. bagaimanakah cara menaikkan range (batas ukur) suatu alat ukur untuk Voltmeter dan Ampermeter. Jelaskan disertai dengan gambar dan contoh persoalannya. Jawab :
•
dengan menggunakan / memberikan tahanan tambahan
•
dengan menggunakan trafo arus dan trafo tegangan
5. Jelaskan maksud , tujuan ,dan gunannya percobaan ini dalam aplikasinya Jawab : untuk mengetahui dan menentukan nilai resistansi (R) dalam suatu resistor (tahanan) dan resistansi
dalam (Rd) alat ukur Amperemeter dan
Voltmeter dengan memakai metoda perbandingan dan metoda penyimpangan 6. Jelaskan menurut idealnya (secara teori) besar tahan dalam Ampermeter dan Voltmeter Jawab : Ampermeter tahanannya arus kecil / sekecil mungkin karena agar daya yang hilang pada ampermeter itu kecil, serta tidak mempengaruhi rangkaian dan rugi-rugi pada ampermeter kecil. Misal : pada ampermeter I I = 10 A V= 1000 V R= 100 Ω -
jika Rd = 100 Ω, maka Rt = R + Rd = 100 + 100 = 200 Ω I = V / Rt = 1000/ 200 = 5 A
-
jika Rd = 1 Ω, maka Rt = R + Rd = 100 + 1 = 101 Ω I = V / Rt = 1000 / 101 = 9,09 A
Voltmeter tahanannya dibuat sebesar mungkin agar daya yang hilang pada voltmeter kecil serta tidak mempengaruhi rangkaian dan rugi-rugi pada voltmeter kecil. Misal : I = 1 A R= 100 Ω V= 100 volt -
jika Rd = 100 Ω, maka Rt = R . Rd / R + Rd = 100 . 100 / 100 + 100 = 50 Ω V = 50 x 1 = 50 volt
-
jika Rd = 1000 Ω,maka Rt = 100 . 1000 / 100 + 1000 = 99,09 Ω V = 99,09 x 1 = 99,09 volt
7. Kenapa Ampermeter dalam suatu rangkaian harus dipasang seri terhadap beban?Apakah boleh dipasang paralel terhadap beban? Jelaskan dan buktikan jawaban anda Jawab
:
jika
amperemeter
dipasang
pada
rangkaian,
seolah-olah
menambahkan tahanan pada rangkaian. Maka arus yang mengalir pada saat dipasang amperemeter lebih kecil dibanding dengan arus yang mengalir pada saat rangkaian tanpa amperemeter. Amperemeter bila dipasang paralel maka arus yang mengalir menjadi lebih besar. Alasan lain agar daya yang hilang pada ampermeter itu kecil. 8. Kenapa Voltmeter dalam suatu rangkaian harus dipasang paralel terhadap beban?Apakah boleh dipasang seri terhadap beban? Jelaskan dan buktikan jawaban anda Jawab : pengukuran voltmeter dipasang paralel dengan beda potensial yang diukur, maka tahanan voltmeter harus besar. Kemungkinan tahanan total dapat menjadi lebih kecil dibandingkan sebelum voltmeter dipasang. Jika dipasang seri maka nilai tahanan totalnya menjadi sangat besar. Alas an tahanan voltmeter harus besar agar daya yang hilang pada voltmeter menjadi lebih kecil. 9. Apakah tahanan dalam pada alat ukur Ampermeter dan Voltmeter harus tetap ada atau boleh ditiadakan ?, jelaskan dan buktikan jawaban anda..? Jawab : -
tahanan pada ampermeter lebih bagus jika ditiadakan (ideal)
-
tahanan dalam voltmeter harus besar atau jika ada sebesar mungkin (ideal)
10. Apakah menurut anda bila suatu resistor dialiri arus DC akan memiliki nilai resistansi yang sama dengan bila dialiri arus AC (resistor yang digunakan sama)?,jelaskan jawaban anda dan buktikan Jawab : R jika dialiri arus AC maka akan mempunyai nilai resistansi yang sama jika dialiri arus arus DC maka nilai R tidak mempengaruhi terhadap frekuensi.
VI. TUGAS AKHIR 1. Buatlah grafik V vs I untuk sumber AC dan DC dari gambar 1, 2, 3, & 4. 2. Dari grafik-grafik tersebut tentukan besarnya nilai Resistansi R 3. Hitung harga rata-rata R menurut rumus yang berlaku berdasarkan gambar.1 dan 2, 3, 4. Bandingkan hasilnya dengan yang diperoleh melalui grafik 4. Bandingkan hasil Resistansi R dari point 2, dan 3 diatas dengan hasil R yang diperoleh dengan menggunakan jembatan Wheastone. Manakah dari ketiga hasil R tersebut yang paling mendekati nilai ideal (mendekati nilai R yang diperoleh dari perhitungan secara teori) jelaskan 5. Jelaskan dengan menggunakan persamaan dan grafik pengaruh panas terhadap nilai suatu resistansi 6. Kesalahan apa saja yang dapat timbul dari kedua metode percobaan yang dilakukan ini. Manakah yang lebih baik diantara dua metode tersebut, jelaskan 7. Berikan kesimpulan yang anda peroleh dari percobaan yang telah anda lakukan
JAWABAN TUGAS AKHIR 1. Buatlah grafik V vs I untuk sumber AC dan DC dari gambar 1, 2, 3, & 4. Jawab :
AC •
Gambar 1 0.14 0.12
I (Amp)
0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0 50
60
70
80
90
100
110
120
125
100
110
120
125
V (Volt)
Gambar 2 0.12 0.1 0.08 I (Amp)
•
0.06 0.04 0.02 0 50
60
70
80
90 V (Volt)
Gambar 3 0.14 0.12
I (Amp)
0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0 0.6
0.7
0.8
0.94
1.05
1.17
1.29
1.4
1.42
15.1
16.7
18.2
18.3
Va (Volt) 140 120 100 V (Volt)
•
80 60 40 20 0 7.6
9
10.6
12
13.6 Iv (Amp)
Gambar 4 0.12 0.1
I (Amp)
0.08 0.06 0.04 0.02 0 0.62
0.74
0.87
1.89
2.06
2.3
2.47
2.51
2.55
15.1
16.6
18.1
18.6
Va (Volt)
140 120 100 V (Volt)
•
80 60 40 20 0 7.3
8.8
10.4
12.1
13.6 Iv (Amp)
DC •
Gambar 1 100 90 80
I (Amp)
70 60 50 40 30 20 10 0 10
20
30
40
50
60
70
80
90 100 110 120 130
80
90 100 110 120 130
V (Volt)
Gambar 2 100 90 80 70 I (Amp)
•
60 50 40 30 20 10 0 10
20
30
40
50
60
70 V (Volt)
Gambar 3 100 90 80
I (Amp)
70 60 50 40 30 20 10 0 3.6 9.5 11.6 15 18.3 22 25.9 28.6 31.8 35.7 39.1 42.9 46.6 Va (Volt) 140 120 100 V (Volt)
•
80 60 40 20 0
Iv (Amp)
•
Gambar4 100 90 80
I (Amp)
70 60 50 40 30 20 10 0 3.4 7.6 10.7 14.8 18.6 22.1 26.2 29.5 32.9 37 40.5 43.8 47.2 Va (Volt) 140 120
V (Volt)
100 80 60 40 20 0
Iv (Amp)
2. Dari grafik-grafik tersebut tentukan besarnya nilai Resistansi R Jawab : besar resistansi R pada grafik : R = tg α = V/ I tahanan R menurut Grafik adalah :
Sumber tegangan DC
Sumber tegangan AC
R (ohm)
R (ohm)
1
1428,57
1018,51
2
1395,34
1157,40
3
1428,57
992,06
4
1369,86
1168,22
Gambar
3. Hitung harga rata-rata R menurut rumus yang berlaku berdasarkan gambar.1 dan 2, 3, 4. Bandingkan hasilnya dengan yang diperoleh melalui grafik Jawab : RUMUS : R = Σ V/ Σ I tahanan R menurut Rumus adalah : Sumber tegangan DC
Sumber tegangan AC
R (ohm)
R (ohm)
1
1370,48
978,12
2
1426,33
1138,61
3
1372,54
961,76
4
1358,20
1137,005
Gambar
Perbandingan rata-rata tahanan R Rumus -R Grafik adalah :
Sumber Tegangan DC
Sumber Tegangan AC
R rumus
R grafik
(Ohm)
(Ohm)
1
1370,48
1428,57
2
1426,33
3 4
Gambar
R rumus
R grafik
(Ohm)
(Ohm)
1
978,12
1018,51
1395,34
2
1138,61
1157,40
1372,54
1428,57
3
961,76
992,06
1358,20
1369,86
4
1137,005
1168,22
Gambar
4. Bandingkan hasil Resistansi R dari point 2, dan 3 diatas dengan hasil R yang diperoleh dengan menggunakan jembatan Wheastone. Manakah dari ketiga hasil R tersebut yang paling mendekati nilai ideal (mendekati nilai R yang diperoleh dari perhitungan secara teori) jelaskan Jawab : Sumber Tegangan DC
Sumber Tegangan AC
R rumus
R grafik
R JW
(Ohm)
(Ohm)
(Ohm)
1
1370,48
1428,57
R da =
2
1426,33
1395,34
0,543
3
1372,54
1428,57
R dv =
4
1358,20
1369,86
Gambar
300.000
R rumus
R grafik
R JW
(Ohm)
(Ohm)
(Ohm)
1
978,12
1018,51
R da =
2
1138,61
1157,40
4,101
3
961,76
992,06
R dv =
4
1137,005
1168,22
Gambar
6.910
5. Jelaskan dengan menggunakan persamaan dan grafik pengaruh panas terhadap nilai suatu resistansi Jawab : Jika suatu penghantar dipanaskan sehingga suhunya naik, maka ukurannya berubah dan nilai tahanannya akan naik. Besarnya pertambahan kenaikan tahanan dapat dihitung dengan rumus : Rt2 = Rt1 (1 + α [t2 – t1])
dimana t2 - t1 = ∆t
= Rt1 (1 + α . ∆t) = Rt1 + α . ∆t . Rt1 sedangkan untuk mencari nilai adalah dengan rumus : Rt2 = Rt1 + α . ∆t . Rt1 α . ∆t . Rt1 = Rt2 – Rt1 α ket :
= Rt2 – Rt1 / ∆t . Rt1
Rt1 = tahanan pada suhu rendah dalam satuan ohm Rt2 = tahanan pada suhu tinggi dalam satuan ohm ∆ = koefisien suhu dalam satuan derajat t1 = suhu rendah dalam satuan C
t2 = suhu tinggi dalam satuan C t = perbedaan atau perubahan suhu dalam satuan C
6. Kesalahan apa saja yang dapat timbul dari kedua metode percobaan yang dilakukan ini. Manakah yang lebih baik diantara dua metode tersebut, jelaskan Jawab : -
kesalahan yang disebabkan oleh faktor alat ukur
-
kesalahan dalam pembacaan alat ukur
-
Kesalahan yang disebabkan faktor manusia ( praktikan )
-
Kesalahan yang disebabkan faktor lingkungan (adanya perubahan suhu )
7. Berikan kesimpulan yang anda peroleh dari percobaan yang telah anda lakukan Jawab : -
Amperemeter dalam pemakaian harus dipasang seri terhadap beban.
-
Voltmeter dalam pemakaian harus dipasang paralel terhadap beban
-
Voltmeter yang digunakan harus memiliki tahanan dalam yang sebesar mungkin.
-
Amperemeter yang digunakan harus memiliki tahanan dalam yang sekecil mungkin.
-
Untuk mengetahui tahanan yang belum diketahui nilainya maka dapat menggunakan metode jembatan Wheatston
PRAKTIKUM : PBL
NILAI
:
ASISTEN :
LAPORAN PRAKTIKUM LABORATORIUM ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH JAKARTA
NAMA
:
MOCHAMAD TASRIF.ALEXANDER
NIRM / NIP
:
2007420004
GROUP
:
Kelompok - 2
JURUSAN
:
TEKNIK ELEKTRO
NO. PERCOBAAN
:
Modul 2
TANGGAL
:
13 Juli 2009
PARTNER
:
chita indiana Priyan Gagani Dadang Herlan Herry Rafiudin
ASISTEN
:
Faysal
PENERAPAN ALAT UKUR AMPERMETER, VOLTMETER DAN KWH-METER 1 PHASA (MODUL 2)
VII.
TUJUAN : 1. Mengetahui perbedaan antara Ampermeter / Voltmeter standar dengan Ampermeter / Voltmeter kelas biasa. 2. Mengetahui perbedaan antara KWh-meter 1 phasa standar dengan KWh-meter 1 phasa kelas biasa.
VIII.
ALAT – ALAT : 1. AC Ammeter Standard (class 0,5) 2. AC Voltmeter Standard (class 0,5) 3. AC Ammeter Biasa (class 1,5) 4. AC Voltmeter Biasa (class 1,5) 5. AC Power Supplay (adjustable) 6. DC Ammeter Standard (class 0,5) 7. DC Voltmeter Standard (class 0,5) 8. DC Ammeter Biasa (class 1,5) 9. DC Volmeter Biasa (class 1,5) 10. DC Power Supplay (adjustable) 11. Slide Resistor 12. KWh-meter 1-fasa biasa (class 2) 13. KWh-meter 1-fasa Standard (class 0,5) 14. Wattmeter 1-fasa Standard (class 0,5) 15. Cos φ meter 1-fasa 16. Stopwatch 17. 1 set beban 18. Kabel-kabel penghubung
IX. LANDASAN TEORI PENGUKURAN DAYA Daya yang dipergunakan oleh beban pada rangkaian besarnya ialah: W = I2 . R atau W = E . I dengan satuan volt ampere atau watt. Menurut ketentuan rumus di atas dapat difahami bahwa daya listrik mengandung komponen tegangan dan arus yang besarnya berbanding lurus dengan hasil perkalian k edua komponen tersebut. Untuk hambatan listrik yang konstan besar daya listrik sebanding dengan kuadrat tegangan ataupun kuadrat arus seperti tampak pada kurva berikut:
Dalam sistem SI diperoleh bahwa 1 watt = 1 joule perdetik. Pengukuran besar daya yang dipakai oleh beban arus searah pada dasarnya dapat dilakukan dengan dua macam cara, yaitu: -
Menggunakan dua buah instrumen pengukur yang terdiri dari voltmeter dan amperemeter. Hasil penunjukan ini belum merupakan hasil terakhir yang perlu dihitung terlebih dahulu.
-
Mempergunakan sebuah instrumen pengukur yang berupa Watt meter. Hasil penunjukkannya dpat langsung dibaca dan merupakan hasil akhir. Cara pertama yang menggunakan voltmeter dan ampermeter dapat dilakukan
dengan dua macam cara seperti pada gambar 18 di bawah ini.
Cara pengukuran menurut bagan (a) ternyata bahwa arus yang ditunjukkan oleh amperemeter yaitu I a besar I a = Iv + Ib. Berarti besar arus yang ditunjukkan oleh amperemeter menjadi terlampau besar yang seharusnya besarnya
Ib. Oleh
karena itu pada penunjukkan daya tersebut terdapat kesalahan. Apabila pengukuran dilaksanakan seperti gambar ( b), maka tegangan yang ditunjukkan voltmeter menjadi Ev = Ea + Eb, sehingga dayanya Wb = Ev . Ib atau Wb = (Ea + Eb )Ib yang seharusnya besar daya W b = Eb . Ib, jadi penunjukan daya tersebut tetap lebih besar dari yang seharusnya. Oleh sebab itu baik menggunakan cara pertama ataupun kedua akan tetap mengalami kesalahan penunjukkan. Kedua cara tersebut dapat digunakan, dalam pemakaiannya dibedakan: apabila arus beban yang diukur besar menggunakan cara pertama, sebaliknya jika arus beban kecil digunakan cara kedua. Hal tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut: •
Cara pertama: Wb = Eb (Iv + Ib) pemakaian arus bagi voltmeter tidaklah besar sedang arus yang diukur amperemeter besar sehingga pemakaian arus bagi voltmeternya dapat diabaikan.
•
Cara kedua: arus yang mengalir kecil daya yang ditunjukkan Wb = (Ea + Eb) . Ib, karena arus yang mengalir melalui amperemeter kecil, maka kerugian tegangan amperemeter juga kecil sehingga dapat diabaikan.
Demikianlah cara pengukuran daya apabila kita gunakan ampermeter dan voltmeter. Tetapi cara yang terbaik adalah kita gunakan wattmeter secara langsung, sebab kesalahan yang timbul oleh akibat penggunaan kumparan, pegas dan lainnya telah diperhitungkan dengan kalibrasi. Kecuali itu hasil pengukurannya dapat langsung dibaca dan merupakan hasil akhir. Apabila kita gunakan wattmeter sebagai pengukur daya secara langsung (di dalam alat ini terdapat dua macam kumparan yaitu kumparan arus dan tegangan), kopel yang dihasilkan oleh kedua macam kumparan yang dialiri arus listrik akan menyebabkan simpangan jarum penunjuknya berbanding lurus dengan hasil perkalian arus-arusnya yang melalui kedua kumparan tersebut di atas. Wattmeter arus searah yang biasa dipergunakan ialah dengan azas kerja elektrodinamis. Karena pesawat elektrodinamis sangat peka terhadap medan-medan luar sebagai peredam udara. Untuk mencegah pengaruh medan magnit luar dibuat pesawat astatik dengan cara sebagai berikut: 1. wattmeter diselubungi dengan bahan sejenis besi, kerugian histeresis dan permanen magnit pada besi kecil. 2. kumparan-kumparannya dililitkan dalam gandar terbuat dari besi nikel yang berlapis-lapis. Kedua macam cara di atas menimbulkan bentuk medan yang lain sehingga penunjukkan skala tidak lagi sama rata.
Wattmeter elektrodinamis memiliki kumparan tetap yang dialiri arus utama dan kumparan berputar yang dihubungkan pada tegangannya. Kopel yang bekerja
pada sistem yang bergerak ditentukan oleh hasil perkalian kedua arus-arusnya yang mengalir
pada
kumparan-kumparannya.
Penyimpangan
jarum
penunjuknya
berbanding lurus dengan kopel penggeraknya sehingga hal ini akan berbanding lurus juga dengan dayanya, maka wattmeter elektrodinamis mempunyai skala yang hampir sama rata. Untuk mengukur daya beban jaringan hubungan wattmeter dapat dilakukan seperti gambar 20.
Kedua macam hubungan diatas mengandung kerugian sebagaimana yang telah diuraikan pada pengukuran daya dengan menggunakan ampere dan voltmeter. Pengertian daya pada arus bolak-balik tidaklah sesederhana seperti pada arus searah. Demikian pula halnya tentang pengukurannya. Oleh karena itu perlu kita bicarakan secara sepintas tentang pengertian daya arus bolak-balik terlebih dahulu. Sesuai dengan daya listrik arus searah, daya arus bolak-balik juga terdiri dari dua komponen pokok yaitu arus dan tegangan. Tetapi untuk arus bolak-balik belumlah cukup mengingat sifat daripada arus bolak-balik itu sendiri dan pengaruh beban pada umumnya. Beban listrik umumnya mengandung tiga macam unsur yaitu induktansi, kapasitansi dan tahanan yang ketiganya secara bersama disebut impedensi. Induktansi dan kapasitansi ini secara bersama ataupun sendiri-sendiri dapat disebut sebagai reaktansi. Adanya reaktansi inilah yang menyebabkan terjadinya geseran fase antara tegangan dan arusnya (lihat gambar 21), sehingga dalam perhitungan faktor daya tersebut tidak dapat ditinggalkan begitu saja.
Daya arus bolak-balik dinyatakan sebagai hasil perkalian arus dengan tegangannya dan diperhitungkan faktor kerjanya (cosinus ? ). W = E . I . cos α W dalam satuan watt E dalam satuan Volt I dalam satuan Ampere Daya tersebut merupakan daya yang terpakai dari bebannya. Daya ini disebut daya efektif atau daya yang digunakan. Vektor arus ini dapat diuraikan menjadi I cos α dan I sin α . Besar daya tidak langsung bergantung dari I, tetapi dari I cos α , sedang I sin α seolah-olah tidak berguna sama sekali. Karena itu cos α disebut faktor kerja. I cos α = arus watt atau arus berguna, diberi simbol Iw. I sin α = arus buta atau arus tak berguna, simbulnya Ib. EI cos α = daya efektif atau daya, diberi simbol Ww. EI sin α = daya buta atau daya hampa, diberi simbol Wb E I = daya semu, dengan simbol Ws dalam satuan volt ampere (VA) atau kilo volt ampere (k VA). Hendaklah diperhatikan bahwa uraian arus di atas hanya mempunyai arti analitis. Dalam kenyataannya hanya ada satu arus, yaitu I. Wattmeter yang dipakai sebagai pengukur daya arus bolak-balik kebanyakan menggunakan azas kerja elektrodinamis dan induksi.
Dalam penggunaan sebagai wattmeter, kumparan tetapnya dialiri arus I1 dan kumparan yang bergerak dilalui
I2.
Kedua macam kumparan itu merupakan
kumparan yang disambungkan seri dengan tahanan R yang besar. Wattmeter elektrodinamis untuk keperluan industri jika bekerja pada frekuensi dan faktor kerja yang besar, tahanan dalam lingkungan tegangannya menjadi sangat tinggi dibandingkan dengan reaktansinya. Oleh karena itu pengaruh reaktansi tersebut dapat diabaikan, sehingga I2 dianggap sefase dengan tegangan E. Karena kumparan ini sebagai kumparan yang bergerak, maka penunjukkannya menjadi I1I2 = K E I cos
α . Ternyata penunjukan wattmeter elektrodinamis
berbanding lurus dengan daya bebannya. Pemilihan cara penyambungan (a) atau (b) yang ingin digunakan akan sama halnya dengan pengukuran daya dengan menggunakan voltmeter dan ampermeter. Wattmeter induksi juga memiliki sepasang kumparan yang dilalui arus utama dan kumparan yang dihubungkan dengan tegangannya. Kalau kumparan arus dialiri arus listrik terjadilah induksi pada kumparan tegangan dan menyebabkan suatu kopel. Kumparan arus dengan kumparan tegangannya dibuat berselisih fase sebesar 90o. Hal ini dimaksudkan untuk mendapatkan kopel penggerak yang berbanding lurus dengan konstantanya. Kopel = K E I cos α
Pesawat induksi sangat terpengaruh oleh perubahan frekuensi dan akan menyebabkan perubahan-perubahan arus foucolt (pusat). Kecuali itu menyebabkan perubahan-perubahan reaktansi pada kumparan-kumparannya. Sebagai akibat lanjutan ialah I 1 dan I 2 mengalami juga perubahan geseran fasenya. Kalau hal ini sampai terjadi akan menyebabkan kesalahan penunjukkan. Untuk memperoleh ketelitian pemakaiannya perlulah dilakukan cara penyambungan agar selisish fase benar-benar 90o. Hubungan ini dapat dilakukan dengan menambahkan suatu tahanan R yang diparalel dengan kumparan S yang mempunyai reaktansi X dan tahanan R. Kedua rangkaian cabang ini disambungkan seri dengan sebuah kumparan peredam (Kp). Wattmeter pada dasarnya digunakan sebagai pengukur daya listrik tetapi dapat juga sebagai detektor. Jika pada komponen suatu unit terjadi kebocoran disebabkan pembebanan, unit tersebut akan menyerap daya lebih banyak daripada dalam keadaan biasa. Hal semacam ini akan banyak terjadi pada unit elektronika misalnya radio, televisi, amplifier dan sebagainya baik yang menggunakan arus searah maupun arus bolak-balik. Besaran lain yang berkaitan dengan pengukuran daya adalah faktor kerja. Dimana besaran ini ikut menentukan besar daya pada arus bolak-balik. Faktor kerja disebut pula cosinus phi dan disingkat cos α . Sudut α ialah geseran fase antara besaran arus dan tegangannya. Besar kecil sudut geseran fase tersebut dipengaruhi oleh macam muatan yang ada pada rangkaian listriknya. Besar daya dinyatakan dalam rumus W = E.I cos α . Instrumen yang digunakan untuk mengukur faktor kerja namanya cos-phimeter. Alat ini bekerja atas dasar pesawat elektrodinamis dengan kumparan silang. Kerja alat cos ? menghasilkan sudut putaran a yang berbanding lurus dengan sudut geseran fase ? atau dalam rumus dinyatakan: a = C . ? (C = konstanta). Besar kecil konstanta ini bergantung dari perbandingan besar arus yang mengalir melalui dua kumparan yang bersilangan. Jika i1: i2 = 1: 2, berarti a = ½ ? .
Dalam hal ini untuk mengukur sudut α antara 0o– 90o dapat diukur dengan simpangan sejauh 90o atau ¼ lingkaran. Misalkan sudut geseran fase antara E dan I sebesar 60o, maka alat akan menunjukkan harga dari cos 60o yaitu 0,5, jadi jarum akan menunjuk tepat ditengah-tengah skalanya. Demikian pula jika sudut
α
= 10o, cos
α -nya sama dengan 0,9848,
penunjuknya akan menunjukkan harga itu. Cos α tidak ada satuannya seperti halnya ampere, volt dan sebagainya. Umumnya beban jaring bersifat induktif sehingga pembuatan skala juga untuk keperluan di atas, yaitu dengan harga antara 0o dan +1. Cara menghubungkan cos α meter serupa dengan wattmeter, kumparan medan dilalui arus utama I dan kumparan silang pada tegangan pokok E. geseran fase sebesar 90o antara i1 dan i2, kumparan silang dipasang pada tahanan R dan induktansi X1 yang dihubungkan paralel cos α meter tersebut tidak langsung dipasang untuk arus satu fase.
AMMETER Pada penerapan Ammeter, rangkaian disupply dengan sumber tegangan yang besarnya konstan, sedangkan beban dibuat berubah-ubah sehingga akan didapat variasi nilai arus dari rangkaian tersebut. Besarnya arus pada rangkaian dan setiap perubahan dapat langsung dibaca melalui Ammeter yang ditera maupun yang standard. Dari setiap perubahan harga (dafa) yang terbaca pada kedua alat ukur Ammeter tersebut akan dapat dibuat suatu grafik linear dan dari grafik tersebut akan dapat ditentukan pula% ketelitian alat ukur yang ditera. %ketelitian = (Itera / Istd) x 100%....................(1)
VOLTMETER Pada penerapan voltmeter, rangkaian disupply dengan tegangan yang berubah-ubah dan besar perubahannya dapat dibaca langsung pada voltmeter standard
dan tera. Dari data yang diperoleh pada kedua voltmeter tersebut dapat dibuat suatu grafik linear yang menunjukan hubungan antara keduanya, dan dari grafik dapat ditentukan % ketelitian alat yang ditera : %ketelitian = (Vtera / Vstd0 x 100%................(2)
KWH-METER Jumlah energi yang diserap oleh suatu sistem selama selang waktu antara t1 dan t2 adalah : E = e . i . dt…………………………………….(3) Sedangkan energi rata-ratanya adalah : Eav = (1 / t2-t1) e . i . dt……………………….(4) Jika daya yang mengalir besarnya diketahui dan konstan selama selang waktu tertentu, maka jumlah energi yang terpakai adalah besarnya daya dikalikan lama daya itu mengalir. KWh-meter dapat menghitung jumlah energi yang diserap baik pada pembebanan konstan (daya tetap) maupun pada pembebanan tidak konstan. Untuk benar atau tidaknya penunjukan KWh-meter, maka dapat dilakukan 2 (dua) cara yaitu : 1. Membandingkan KWh-meter yang akan ditera dengan KWh-meter standard. Dengan pembebanan yang sama dalam suatu waktu tertentu maka akan dapat dilihat perbedaan jumlah putaran (N) anatara KWh-meter yang diter dengan yang standard. 2. Mengoperasikan KWh-meter yang ditera pada pembebanan tertentu dan kemudian mengukur besarnya daya yang mengalir serta mengamati kerja dari KWh-meter tersebut. Jika daya yang digunakan dijaga tetap konstan selama selang waktu tertentu, maka jumlah energi yang diserap akan dapat dihitung. Kemudian kedua hasil ini dibandingkan satu sama lain, sehingga kesalahankesalahan KWh-meter yang ditera bias diketahui.
A. KWH-METER PADA PEMBEBANAN KONSTAN. Apa bila daya listrik yang mengalir konstan, maka untuk suatu KWh-meter dapat dibuat suatu hubungan sperti demikian : E = P . t = N / C………………………(5) Dimana : N = jumlah putaran piringan (Rev) C = konstanta KWh-meter = jumlah putaran/KWh (Rev/KWh) P = daya listrik (watt) t = waktu (detik) Dari hubungan diatas jelas dapat dilihat bahwa untuk suatu harga daya tertentu, kecepatan putaran piringan W akan tertentu juga, dan hal ini dapat dinyatakan sebagai berikut : W = N / t = C . P…………………….(6) Atau untuk suatu putaran tertentu dibutuhkan waktu : t = N / (C . P)……………………….(7) waktu yang diperlukan untuk sejumlah putaran tertentu dapat diukur dengan menggunakan stopwatch atau dapat menggunakan perhitungan waktu yang dihasilkan menurut persamaan (5). Bandingkanlah kedua hasilnya. B. MENGHITUNG KESALAHAN KWH-METER Cara 1 : Kesalahan dalam persen dapat dinyatakan dengan persamaan : F = {(Ns-Nt) / (Nt)} x 100%............(8) Dimana : Nt = jumlah putaran yg dilakukan oleh KWh-meter tera dalam selang waktu t. Ns = jumlah putaran sebenarnya yang dilakukan oleh KWh-meter standard pada selang waktu yang sama (t). Cara 2 : Kesalahan dalam persen dapat dinyatakan dengan persamaan : F = {(A – S) / (S)} x 100%..............(9) Dimana : A = jumlah energi yang ditunjukan oleh KWh-meter
S = jumlah enegi yang seharusnya, dinyatakan dengan menurut F = {(W – Ws) / (Ws)} x 100%.......(10) Dimana : W = kecepatan putaran piringan putaran KWh-meter yang ditera = (N x 3600) / t (putaran waktu) Ws= kecepatan putaran piringan KWh-meter yang seharusnya = (C x P) /1000 (putaran waktu) dan kemudian : F = {(t – ts) / (t)} x 100%...............(11) Dimana : t = waktu yang diperlukan piringan melakukan sejumlah N putaran ts = waktu seharusnya = (N x 3600 x 1000) / (C .P)……..(12)
X. PROSEDUR PERCOBAAN A. PENERAPAN AMMETER DC DAN AC PENERAPAN AMMETER DC 1. Susun rangkaian seperti gambar 1. hubungkan terminal-terminal alat ukur yang satu dengan yang lainnya seperti gambar dengan polaritas yang tepat dan kemudian hubungkan ke terminak beban (Rheostat 3300 Ohm). 2. Rheostat beban diatur pada posisi maksimum. 3. Supply tegangan diatur 1 V DC (konstan) untuk Ammeter-1 dan Ammeter-3 dan 25 V DC (konstan) untuk Ammeter-2. 4. Atur Rheostat beban dari posisi maksimum ke minimum agar diperoleh variasi arus (Ammeter standard) mulai dari 1, 2, 3,……….15 mA untuk Ammeter-1 dengan interval sebesar 1mA, 2, 4,…………30mA untuk Ammeter-3 dengan interval 2mA dan 10, 20, 30,………….150mA untuk Ammeter-2 dengan interval 10mA. 5. Catat setiap perubahan yang terjadi pada alat-alat ukur tersebut pada table data pengamatan.
PENERAPAN AMMETER AC 1. Susun rangkaian gambar 1. dengan beban (Rheostat) 100 Ohm. 2. Beban Rheostat diatur pada posisi maksimum. 3. Supply tegangan (konstan) dibuat sesuai petnjuk assisten (sekitar 23 voltAC agar mendapatkan harga arus 0,2 A pada Ammeter yang ditera). 4. Atur Rheostat beban dari posisi maksimum ke minimum agar diperoleh variasi arus (Ammeter tera) mulai dari 0.2, 0.24,……..0.8 A dengan iinterval 0.04 A. 5. Catat setiap perubahan yang terjadi pada alat-alat ukur pada tabel data pengamatan.
B. PENERAPAN VOLTMETER DC DAN AC PENERAPAN VOLTMETER DC 1. Susunlah rangkaian seperti gambar2. hubungkan voltmeter DC secara berurutan seperti gambar tersebut. Perhatikan polaritas alat ukur jangan samapai terbalik. 2. Supply tegangan pada awalnya pada posisi minimum kemudian aturlah tegangan power supply mulai dari 0, 1.2, 2.4,……..18 V DC (voltmeter standard) dengan interval setiap kenaikan sebesar 1.2 V DC. 3. Catat setiap perubahan yang terjadi pada alat-alat ukur pada tabel data pengamatan. PENERAPAN VOLTMETER AC 1. Susun rangkaian seperti gambar 2. 2. Supplay tegangan awal 20 V AC, kemudian naikkan tegangan mulai dari 20, 30, 40,………..,120 V AC (voltmeter standard) dengan interval sebesar 1 V AC untuk Voltmeter-2. 3. Catat setiap perubahan yang terjadi pada alat-alat ukur pada tabel data pengamatan.
C. PENERAPAN KWH-METER 1 PHASA Cara 1 : 1. Susunlah rangkaian seperti gambar 3. 2. lakukan percobaan dengan beban nol (tanpa beban) amati perputaran piringan dan catat hasilnya. 3. ulangi langkah 2, dengan KWh-meter tera-2. 4. lakukan percobaan dengan beban I. 5. Catat jumlah putaran KWh-meter standard berdasarkan pengamatan jumlah putaran KWh-meter tera dengan N = 1,2,3,4,5. 6. lakukan percobaan dengan beban II dan III. 7. ulangi langkah 4,5,6, dengan KWh-meter tera-2. Cara 2 : 1. susun rangkaian seperti gambar 4. 2. lakukan percobaan dengan beban I. 3. Catat tegangan (v), waktu (t), daya (P), arus (Amp) untuk putaran N = 1,2,3,4,5,6. 4. lakukan percobaan dengan beban II dan III. 5. ulangi langklah 2,3,dan 4 dengan KWh-meter tera-2
XI. TUGAS PENDAHULUAN Peneraan Ampermeter dan Voltmeter 1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan : Resistivity, Accuracy, Precission, Sensitivity, Linearity. Jawab : Resistivity Accuracy
= adalah nilai dari sebuah alat ukur. = adalah persesuaian antara pembacaan instrument
dengan nilai sebenarnya (true value) dari besaran yang diukur. Sensitivity
= adalah perbandingan antara besaran respon dengan
besaran yang diukur.
Linearity
= adalah perbandingan antara nilai penyimpangan
tahanan maksimum dengan nilai tahanan pada skala penuh. 2. Apa yang dimaksud dengan “Ohm/Volt” suatu alat ukur? Jelaskan juga kegunaannya Jawab: Ohm/Volt adalah effisiensi dari alat ukur dan didefinisikan sebgai perbandingan antara nilai pembacaan dari instrument dan daya yang digunakan instrument pada saat bekerja untuk pengukuran. 3. Jelaskan dengan disertai gambar prinsip kerja alat ukur Ammeter dan Voltmeter (AC dan DC). Jawab : Prinsip kerja Ammeter yaitu dipasang seri terhadap beban, sedangkan voltmeter dipasang paralel terhadap beban.
4. Jelaskan apakah ada perbedaan diantara alat ukur AC dan DC (Ammeter dan Voltmeter) bila ditinjau dari segi mekanisasi pembuatannya?. Jawab : Ada, perbedaaan Ammeter dan Voltmeter dilihat dari segi mekanisasi pembuatannya yaitu pada Ammeter dan Voltmeter DC dibuat sedemikianrupa sehingga arus dan tegangannya searah , sedangkan Ammeter dan Voltmeter AC dibuat dengan arus dan tegangan yang bolak balik. 5. Pada suatu alat ukur terdapat tulisan “Class 1,5” jelaskan maksudnya? Jawab : Class 1,5 artinya instrument dijamin oleh pabrik pembuatnya mempunyai kesalahan max 1,5% dari penunjuknya. Jika instrument dalam keadaan baik dan digunakan pada daerah skala efektif. 6. Jelaskan apa yang dimaksud dengan efisiensi instrumen
Jawab : Effisiensi Instrument adalah perbandingan antara nilai pembacaan instrument dan daya yang digunakan instrument pada saat bekerja untuk pengukuran. Peneraan KWh-Meter 7. Jelaskan arah putaran piringan KWh-Meter pada beban nol secara lengkap dan terperinci Jawab : pada beban nol arah putaran KWh-Meter berlawanan arah dengan arah putaran sebenarnya atau searah dengan arah jarum jam. 8. Gambarkan dan uraikan bagian-bagian yang membentuk suatu KWh-Meter 1 fasa tipe induksi Jawab :
9. Jelaskan dengan disertai gambar prinsip kerja KWh-Meter tipe induksi 1 fasa Jawab : Prinsip kerja KWh-meter tipe induksi 1 fasa, yaitu medan magnet yang dihasilkan kumparan-kumparan akan menginduksikan arus putar pada piringan. Karena ada arus ini maka fluks magnet akan
timbul gaya yang membentuk torsi sehingga piringan akan berputar. Kerja dari instrument ini bergantung pada interaksi antara arus yang terinduksi pada piringan logam yang dapat berputar dan arus pada kumparan yang tetap. 10. Jelaskan hubungan factor daya (Cos φ beban) terhadap putaran piringan KWhMeter untuk 1 fasa Jawab : hubungan antara factor daya dengan putaran piringan yaitu jika cos φ kecil maka putaran piringan KWh Meter berputar menjadi lambat. 11. Uraikan persamaan torsi yang menyebabkan piringan KWh-meter berputar Jawab : persamaan torsi : T = K . φ1m . φ2m . sin θ Dimana : K
= konstanta
φ1m . φ2m
= nilai maksimum yang dihasilkan kumparan
θ
= selisih fase antara kedua fluks
12. Jelaskan dengan disertai gambar tentang KWh-Meter tipe lainnya selain tipe induksi ini Jawab : Tegangan yang diukur dipasang antara pelat logam yang tetap dan pelat logam yang dapat berputar, karena pelatpelat logam itu berlainan muatan, maka akan
timbul
gaya
tarikan
yang
menyebabakan putara dari pelat logam yang dapat bergerak. 13. Jelaskan maksud, tujuan dan guna peneraan alat-alat ukur dalam aplikasinya Jawab : -
mengetahui tingkat ketelitian alat-alat ukur kelas biasa dan alat-alat ukur kelas Standard (yang tingkat ketelitiannya lebih tinggi)
-
mengetahui perbedaan antara alat-alat ukur kelas biasa dengan alat-alat ukur kelas Standard
-
Melakukan kegiatan pengukuran besaran listrik yaitu arus, tegangan dan hambatan sesuai dengan alat ukur yang digunakan.
-
Menuliskan hasil pengukuran dengan tepat.
-
Menggunakan satuan-satuan yang sesuai dengan besaran-besaran yang diukur.
XII.
TUGAS AKHIR
A. Untuk percobaan peneraan Ampermeter dan Voltmeter 1. Buat grafik : Itera vs Istd dan Vtera vs Vstd untuk sumber tegangan DC 2. Buat grafik : Itera vs Istd dan Vtera vs Vstd untuk sumber tegangan AC 3. Dari jawaban 1 dan 2 diatas, berapa persenkah ketelitian alat ukur yang ditera tersebut..? 4. Kesalahan apa saja yang timbul dari percobaan peneraan Ampermeter dan Voltmeter ini ? jelaskanlah 5. Apa kesimpulan yang anda dapatkan dari percobaan ini ? jelaskanlah 6. Apakah ada cara lain untuk peneraan alat ukur selain cara yang telah anda lakukan ini ? jelaskanlah B. Untuk percobaan peneraan KWh-Meter 1 phasa 1. Tentukan % kesalahan KWh-Meter 1 phasa yang ditera dengan menggunakan dua cara pengukuran diatas 2. Diantara dua cara tersebut maka cara manakah yang paling baik menurut anda, jelaskan alasan anda 3. jelaskan kembali secara terperinci mengenai hasil pengamatan pada beban nol. Lengkapi dengan analisa matematisnya 4. Jelaskan fungsi magnet permanent pada KWh-Meter 5. Jika posis terminal kumparan arus pada KWh-Meter yang terpasang pada sumber ditukar dengan terminal yang terpasang pada beban, maka bagaimanakah arah putaran piringan ? jelaskan 6. Kesimpulan-kesimpulan apa yang dapat saudara ambil dari percobaan KWhMeter yang telah anda lakukan ? jelaskan
JAWABAN TUGAS AKHIR A. Untuk percobaan peneraan Ampermeter dan Voltmeter 1. Buat grafik : Itera vs Istd dan Vtera vs Vstd untuk sumber tegangan DC Jawab
AC •
Voltmeter 1 140 120
V tera
100 80 60 40 20 0 20
30
40
50
60
70 V std
•
Voltmeter 2
80
90
100
110
120
14 12
V tera
10 8 6 4 2 0 2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
V std
DC •
Ammeter 2, V = 25 V DC
I tera vs I std 160 140 120 100 80 I tera vs I std
60 40 20
•
Ammeter 3, V = 1 V DC
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
I tera vs I std 35 30 25 20 15
I tera vs I std
10 5 0 2
•
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
Peneraan Voltmeter DC 20 18 16 14
V tera
12 10
V tera-1
8
V tera-2
6
V tera-3
4 2 0 0
1.2 2.4 3.6 4.8
6
7.2 8.4 9.6 10.8 12 13.2 14.4 15.6 18.8 19 V std
2. Buat grafik : Itera vs Istd dan Vtera vs Vstd untuk sumber tegangan AC Jawab : (terlampir) 3. Dari jawaban 1 dan 2 diatas, berapa persenkah ketelitian alat ukur yang ditera tersebut..? Jawab : % kesalahan
= ( Itera/Istd) x 100 % = ( Vtera/Vstd) x 100 %
Sumber tegangan dan arus DC Tera
Amperemeter DC ( % )
Voltmeter DC ( % )
1
-
100,32
2
95,58
97,22
3
99,3
94,83
Sumber tegangan dan arus AC Tera
Amperemeter DC ( % )
Voltmeter DC ( % )
1
-
97,14
2
-
108
4. Kesalahan apa saja yang timbul dari percobaan peneraan Ampermeter dan Voltmeter ini ? jelaskanlah Jawab : -
kesalahan dalam pembacaan skala ukur
-
kesalahan dalam pembacaan alat ukur
-
kesalahan yang disebabkan faktor suhu
-
alat tidak dalam keadaan baik
5. Apa kesimpulan yang anda dapatkan dari percobaan ini ? jelaskanlah Jawab : -
untuk mengetahui tingkat ketelitian suatu alat ukur dapat menggunakan dua metode perbandingan yaitu dengan alat ukur standard dengan alat ukur class biasa (tera).
-
Ketelitian alat ukur standard lebih tinggi dibandingkan alat ukur class biasa
6. Apakah ada cara lain untuk peneraan alat ukur selain cara yang telah anda lakukan ini ? jelaskanlah Jawab : Belum ada, selain dengan peneran yang telah dilakukan,karena peneraan cara ini sudah merupakan cara yang paling baik.
B. Untuk percobaan peneraan KWh-Meter 1 phasa 1. Tentukan % kesalahan KWh-Meter 1 phasa yang ditera dengan menggunakan dua cara pengukuran diatas Jawab : % kesalahan = ( ∑ Ns / ∑ Nt ) x 100% Cara 1 : KWh Meter Tera 1
KWh Meter Tera 2
Beban 1
Beban 2
Beban 3
Beban 1
Beban 2
Beban 3
∑ Ns
59,86
18,43
113,47
44,44
18,33
137,07
∑ Nt
15
15
15
15
15
15
399
122
756
296
122
9138
% kesalahan
Cara 2 : Rumus : E = P . t % kesalahan = (( Etera1 – Etera2)/Etera)) x 100 %
Untuk beban 1 : E tera = 221 Volt TERA 1
TERA 2
% Error
T(dt)
P(W)
E(V)
T(dt)
P(W)
E(V)
19
220
4180
14
220
3080
497.7375566
37
220
8140
26
220
5720
1095.022624
54
220
11880
39
220
8580
1493.21267
1.12
220
246.4
52
220
11440
5064.977376
1.29
220
283.8
1.04
220
228.8
24.88687783
Untuk beban 2 : E tera = 221,9 Volt TERA 1 T(dt) 30 58 1.24 1.51 2.19
TERA2
P(W)
E(V)
150 150 150 150 150
4500 8700 186 226.5 328.5
T(dt) 23 43 1.04 1.25 1.46
P(W)
E(V)
150 150 150 150 150
3450 6450 156 187.5 219
% Error 473.18612 1013.97026 13.5196034 17.5754845 49.3465525
Untuk beban 3 : E tera = 221,2 Volt TERA 1
TERA2
% Error
T(dt)
P(W)
E(V)
T(dt)
P(W)
E(V)
16
270
4320
10
270
2700
732.368897
30
270
8100
20
270
5400
1220.61483
45
270
12150
30
270
8100
1830.92224
59
270
15930
40
270
10800
2319.16817
1.14
270
307.8
51
270
13770
6085.98553
2. Diantara dua cara tersebut maka cara manakah yang paling baik menurut anda, jelaskan alasan anda Jawab : Cara yang paling baik adalah yang pertama karena dapat mengetahui perbandingan ½ putarannya secara langsung dengan yang standard, selain itu juga lebih simple dalam pemakaian alat.
3. jelaskan kembali secara terperinci mengenai hasil pengamatan pada beban nol. Lengkapi dengan analisa matematisnya Jawab : Putaran pada beban nol, lesimpulan ada dalam tabel pengamatan. Putaran piringan terjadi karena daya yang ada digunakan untuk menghasilkan magnet ( induksi magnet ).
4. Jelaskan fungsi magnet permanent pada KWh-Meter Jawab : Fungsi magnet permanent pada KWH-meter adalah untuk melakukan pengereman pada saat beban nol dan untuk menghasilkan induksi medan magnet.
5. Jika posis terminal kumparan arus pada KWh-Meter yang terpasang pada sumber ditukar dengan terminal yang terpasang pada beban, maka bagaimanakah arah putaran piringan ? jelaskan Jawab : Jika posisi terminal kumparan arus pada sumber ditukar dengan terminal yang terpasang pada beban maka putaran piringan akan berlawanan arah jarum jam atau berlawanan dari arah sebenarnya
6. Kesimpulan-kesimpulan apa yang dapat saudara ambil dari percobaan KWhMeter yang telah anda lakukan ? jelaskan Jawab : ketelitian KWH-meter standard lebih baik dari KWH-meter tera ( biasa ) dan untuk mengetahui kesalahan KWH-meter tera dapat dibandingkan dengan KWH-meter standard.
PRAKTIKUM : PBL
NILAI
:
ASISTEN :
LAPORAN PRAKTIKUM LABORATORIUM ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH JAKARTA
NAMA
:
MOCHAMAD TASRIF ALEXANDER
NIRM / NIP
:
2007420004
GROUP
:
Kelompok - 2
JURUSAN
:
TEKNIK ELEKTRO
NO. PERCOBAAN
:
Modul 3
TANGGAL
:
13 Juli 2009
PARTNER
:
chita indiana Priyan Gagani Dadang Herlan Herry Rafiudin
ASISTEN
:
Elfuadi
PENGUKURAN DAYA ARUS BOLAK-BALIK SERTA PENGARUH PENAMBAHAN KAPASITOR SHUNT PADA BEBAN 1 PHASA DAN 3 PHASA (MODUL 3)
XIII.
TUJUAN : Mengukur daya arus bolak-balik dengan beban 1 phasa dan 3 phasa seimbang.
XIV. ALAT – ALAT : 1. AC Voltmeter 2. AC Ampermeter 3. Wattmeter 1 phasa 4. Wattmeter 3 phasa 5. Powerfactor meter (cos φ meter) 1 phasa 6. Powerfactor meter 3-phasa (cos φ meter) 3 phasa 7. Frekwensi meter 8. 1 set beban 9. 1 set kapasitor 10. Kabel-kabel penghubung.
XV.
LANDASAN TEORI Dengan semakin berkembangnya teknologi elektronika daya, menyebabkan
banyak peralatan berbasis teknologi tersebut digunakan pada aplikasi industri, perkantoran dan rumah tangga. Peralatan tersebut meliputi konverter statis pengendali mesin listrik, tanur tinggi, pengisi batere, catu daya teregulasi, UPS, lampu-lampu fluorescent, perangkat audio-video, komputer, peralatan telekomunikasi, dan lainlain. Beban-beban tersebut umumnya bekerja pada sumber tegangan searah, atau ada yang dirubah kembali menjadi arus bolak-balik dengan frekuensi dan tegangan berbeda. Tegangan/arus searah yang dibutuhkan diubah oleh catu daya tegangan
searah yang menggunakan penyearah dioda atau thyristor dilengkapi tapis induktor dan/atau kapasitor. Adanya tapis pada penyearah ini akan menyebabkan arus yang ditarik mengandung komponen harmonisa orde rendah yang cukup signifikan, sehingga arus dan tegangan masukan akan mengalami distorsi. Bahkan untuk penyearah thyristor akan menyebabkan terjadinya penurunan faktor daya. Dari sisi sumber listrik, beban seperti ini dinamakan beban tak linier. Selain itu banyaknya peralatan perkantoran berbasis teknologi informasi yang dicatu oleh sumber tegangan bolak-balik satu fasa akan menimbulkan ketidakseimbangan pada sistem. Bila tidak ada pencegahan, bertambahnya pemakaian beban tak linier akan menjadi masalah yang sangat serius di masa mendatang. Suatu tapis daya aktif shunt melakukan kompensasi terhadap daya reaktif dan harmonisa didasarkan atas injeksi arus ke sistem. Arus kompensasi umumnya ditentukan oleh besaran tegangan sumber dan arus sehingga kondisi tegangan sumber sangat berpengaruh terhadap karakteristik penapisannya. Metoda pengendalian ini juga membutuhkan jumlah sensor lebih sedikit bila dibandingkan dengan metoda sebelumnya serta mampu bekerja pada beban yang tak seimbang dengan tetap menekan arus netral.
PENGUKURAN FREKUENSI Untuk pengukuran frekwensi dari tegangan bolak-balik dapat diukur berdasarkan atas resonansi mekanik, resonansi listrik, perubahan reaktansi dan pengisian pengosongan kapasitor. Sedangkan pada frekuensi tinggi dipergunakan frekwensimeter elektronik, karena dengan adanya perkembangan yang sangat pesat dibidang elektronika pada dewasa ini. Frekwensimeter yang banyak digunakan untuk pengukuran arus bolak-balik ialah azas resonansi mekanik. Frekwensimeter azas resonansi listrik dan perubahan reaktansi jarang dipergunakan sebab konstruksinya sangat sulit sehingga memerlukan pembiayaan yang mahal maka penggunaannya terbatas di laboratorium. Dua jenis frekwensimeter yang telah disebutkan itu daerah pengukurannya sangat sempit
berkisar antara 42-58 Hz, maka penggunaan pada daerah pengukuran yang lebih lebar dipakai frekwensimeter dengan azas pengisian dan pengosongan kapasitor yang digerakkan dari sebuah relay. Frekwensi meter yang mempunyai daerah pengukuran yang lebar dari dapat dihitung dengan pengisian dan pengosongan kapasitor. Perhatikan gambar 25. Relai itu digerakkan oleh sumber daya dengan frekwensi f yang akan diukur. Apabila relai tersebut ditutup pada frekwensi tertentu, maka jumlah muatan yang mengalir melalui ampermeter sebesar CV pada setiap periode. Dengan demikian arus I yang melewati ampermeter sebesar I = f C V. Karena dari persamaan antara I dan f berbanding lurus maka penunjukkan amapermeternya dapat dikalibrasikan dengan besaran frekuensi. Pengukuran frekuensi juga dapat dilakukan dengan dengan menggunakan voltmeter dan ampermeter seperti gambar 26 berikut:
Dalam percobaan ini arus yang dibutuhkan oleh beban 1 phasa maupun 3 phasa akan berkurang dengan memasang kapasitor shunt pada beban tersebut. Dari hasil pengukuran daya yang digunakan oleh suatu beban pada Wattmeter dapat dibandingkan dengan hasil pengukuran pada voltmeter, Ampermeter, dan Cos φ meter. Berikut ini adalah persamaan untuk mengetahui daya yang digunakan oleh suatu beban dapat diukur dengan menggunakan Voltmeter, Ampermeter, dan Cos φ meter atau dapat dengan membaca langsung melalui Wattmeter. Untuk beban 1 phasa, digunakan Wattmeter 1 phasa dan untuk beban 3-phasa digunakan Wattmeter 3-phasa. Berikut ini adalah persamaan untuk daya pada beban 1-phasa dan 3-phasa.
Beban 1-phasa : P = V . I Cos φ (watt)…………………(1)
Beban 3-phasa seimbang : P = 3 . Vph . Iph . Cosφ = √3 . VLL. IL . Cos φ……………(2) dimana : VLL
= tegangan line to line
IL
= arus line
Vph
= tegangan line to netral
Iph
= arus phasa
Persamaan (2) berlaku untuk beban hubungan delta ( ) dan hubungan bintang (γ)
XVI. PROSEDUR PERCOBAAN Untuk beban 1 phasa 1. Hubungkan alat-alat seperti gambar rangkaian percobaan beban 1 phasa (gambar 1). 2. Gunakan beban 1,2,3 secara bergantian (lihat gambar). 3. Catat penunjukan Wattmeter, Voltmeter, Ampermeter, cos φ meter dan frekwensi meter pada data pengamatan. 4. Ulangi langkah 2), 3) untuk setiap beban. Untuk beban 3 phasa seimbang hubungan bintang 6. Hubungkan alat-alat seperti gambar rangkaian percobaan beban 3 phasa hubungan bintang beban seimbang (gambar 2). 7. Gunakan beban 1,2,3,4 secara bergantian (lihat gambar).. 8. Catat penunjukan Wattmeter, Voltmeter, Ampermeter, cos φ meter dan frekwensi meter pada data pengamatan. 9. Ulangi langkah 2), 3) untuk setiap beban.
Untuk beban 3 phasa seimbang hubungan delta 1. Hubungkan alat-alat seperti gambar rangkaian percobaan beban 3 phasa hubungan delta (gambar 2). 2. Gunakan beban 1,2 secara bergantian (lihat gambar).. 3. Catat penunjukan Wattmeter, Voltmeter, Ampermeter, cos φ meter dan frekwensi meter pada data pengamatan. 4. Ulangi langkah 2), 3) untuk setiap beban.
XVII. TUGAS PENDAHULUAN 1. Jelaskan mengenai teorema Blondel beserta gambar Jawab : “daya pada suatu beban atau suatu rangkaian (NETWORK) yang mendapat suplai melalui N buah penghantar dapat diukur dengan menggunakan Wattmeter N buah phasa tunggal yang dipasang sedemikian rupa, sehingga rangakaian arusnya ada pada penghantar masing-masing tadi dan rangkaian potensial dipasang antara penghantar-penghantar dan satu titik bersama. Daya pada beban tersebut sama dengan jumlah pembacaan Wattmeter.”
2. Buktikan bahwa untuk system 3 phasa : - VL-L = √3 . Vph - IL
= √3 . Iph (untuk hubungan )
Jawab: VLL = 3 . Vph Beban seimbag : Z1 =Z2 =Z3 = Zp Vts = Vt – Vs =VLL = Vi -1 OK =Et ( Cos 30 ) = Et . ½ . 3 Vts = 2 x OK = 2 . ½ .Et . 3 =3 .Et
IL =3 . Iph
OK = Ip1 . ½ . 3 IL2 = 2. ½ . Ip .3 Dimana : Ip1 =Ip2 =Ip3 =Ip = Arus phasa IL1 = Il2 = IL3 = IL = arus saluran 3. Buktikan bahwa persamaan (2) berlaku untuk beban hubungan Y dan Jawab : IL = Iph 3 . Vph
VL =
P 3ph = 3 . Vph . Ip . Cos φ =
3 . VL /
3 . IL . Cos φ
=
3 . VL . IL .Cos φ
4. Apa yang dapat saudara lakukan untuk mengukur daya 3 phasa hubungan Y dan seimbang dengan menggunakan sebuah Wattmeter 1 phasa Jawab : Sesuai dengan hukum blondel bahwa untuk 1 phasa Wattmeter 1 phasa mengukur 3 phasa tidak dapat dilakukan.
5. Pada percobaan beban 3 phasa hubungan bintang, bagaimana jika kita ingin menggunakan beban dalam bentuk hubungan segitiga? Apakah dapat langsung diubah dari hubungan bintang ke hubungan segitiga? Jelaskan dengan gambar dan analisa perhitungan Jawab : Pada beban hubung bintang dapat diubah secara langsung kehubung Delta
6. Gambarkan dan jelaskan segitiga daya dan segitiga impedansi Jawab : Segitiga Daya :
- Daya Aktif ( P ) = V . I. Cos φ ( Watt ) - Daya Reaktif (Q) = V. I . Cos φ (Var) - Daya Semu = V. I ( VA )
7. Jelaskan efek dari kapasitor shunt jka dipasang pada beban disertai gambar diagram phasor. Jawab : Jika kapasitor dipasang shunt maka akan menyebabkan kenaikkan factor daya.
XVIII. TUGAS AKHIR 1. Bandingkan % kesalahan dari daya aktif hasil perhitungan dengan hasil pengukuran untuk semua percobaan yang telah dilakukan dan Jelaskan!. 2. Hitung daya reaktif beban untuk semua percobaan. 3. Untuk beban yang menggunakan kapasitor ( pada system 1 phasa dan 3phasa )hitung kapasitansi dari setiap unit kapasitor
yang digunakan ( F) , daya
reaktif kapasitor ( Qc) dan gambarkan phasor diagramnyaberdasarkan pengamatan yang dilakukan. 4. Berapa besar nilai Rs pada beban hubungan Delta menurut perhitungan ? bandingkan hasilnya menurut hasil yang anda ukur pada percobaan diatas! 5. Kenapa hasil Rs harus dihubungkan seri? Bagaimana bila dihubungkan parallel? Jelaskan kesimpulan anda! 6. Kesimpulan apa yang anda peroleh dari percobaan ini, dan juga simpulkan apa yang anda dapatkan berdasarkan beban-beban yang digunakan dari percobaan ini? Jelaskan jawaban anda dengan lengkap! 7. Apa kegunaan percobaan ini dalam aplikasi nyatanya?
JAWABAN TUGAS AKHIR
1. Bandingkan % kesalahan dari daya aktif hasil perhitungan dengan hasil pengukuran untuk semua percobaan yang telah dilakukan dan Jelaskan!. Jawab : Rumus yang dipakai untuk menentukan daya aktif (P) : - 1 Phasa : P = V . I . Cos Ө - 3 Phasa : P = 3 . V . I . Cos Ө
BEBAN 1 PHASA Beban
E (V)
I (A)
Cos Ө
P hitung (W)
P ukur (W)
% Error
1
180
0.5
1
90
500
455.555556
2
180
0.4
0.7
50.4
24
52.38095238
3
180
0.4
0.96
69.12
24
65.27777778
BEBAN 3 PHASA (BINTANG) E (V)
I (A)
Cos Ө
P hitung (w)
P ukur (W)
% Error
1
200
0.5
1
300
600
100
2
200
0.4
0.7
168
280
66.6666667
3
200
0.3
0.91
163.8
400
-144.200244
4
200
0.3
0.95
171
400
-133.918129
Beban
BEBAN 3 PHASA (DELTA) E (V)
I (A)
Cos Ө
P hitung (w)
P ukur (W)
% Error
1
300
0.35
0.9
283.5
320
12.8747795
2
300
0.3
0.9
243
280
15.2263374
Beban
2. Hitung daya reaktif beban untuk semua percobaan.
Jawab : Rumus yang dipakai untuk harga daya reaktif ( Q) : -
1 Phasa : Q = V . I . Sin Ө
-
3 Phasa : Q = 3 . V . I . Sin Ө
BEBAN 1 PHASA Beban
E (V)
I (A)
Cos Ө
Sin Ө
Q (Var)
1
180
0.5
1
0
0
2
180
0.4
0.7
0.71
51.12
3
180
0.4
0.96
0.28
20.16
BEBAN 3 PHASA ( BINTANG ) Beban
E (V)
I (A)
Cos Ө
Sin Ө
Q (Var)
1
200
0.5
1
0
0
2
200
0.4
0.7
0.71
170.4
3
200
0.3
0.91
0.41
73.8
4
200
0.3
0.95
0.31
55.8
BEBAN 3 PHASA (DELTA ) Beban
E (V)
I (A)
Cos Ө
Sin Ө
Q (Var)
1
300
0.35
0.9
0.43
135.45
2
300
0.3
0.9
0.43
116.1
3. Untuk beban yang menggunakan kapasitor (pada system 1 phasa dan 3 phasa) hitung kapasitansi dari setiap unit kapasitor yang digunakan (F), daya reaktif kapasitor (Qc) dan gambarkan phasor diagramnya berdasarkan pengamatan yang dilakukan. Jawab :
Rumus yang dipakai untuk harga kapasitansi (XC) : XC = Q / I ;
C = 1 / ( 2.f.XC.n)
BEBAN 1 PHASA Q (Var)
I (A)
f (Hz)
XC (Ohm)
C ( µF )
0
0.5
50
0
∞
51.12
0.4
50
127.8
7.82
20.16
0.4
50
50.4
0.000198
BEBAN 3 PHASA (BINTANG ) Q (Var)
I (A)
F (Hz)
XC (Ohm)
C ( µF )
0
0.5
50.2
0
∞
170.4
0.4
50.2
426
2.34
73.8
0.3
50
246
4.07
55.8
0.3
50
186
5.38
BEBAN 3 PHASA (DELTA ) Q (Var)
I (A)
F (Hz)
XC (Ohm)
C ( µF )
135.45
0.35
50
387
2.584
116.1
0.3
50
387
2.584
4. Berapa besar nilai Rs pada beban hubungan Delta menurut perhitungan ? bandingkan hasilnya menurut hasil yang anda ukur pada percobaan diatas! Jawab : Resistansi pada lampu 100 W / 220 V dengan VL = 212 ohm R = V12 / P1 = 2202 / 110 = 484 ohm Dari nilai diatas maka dapat dibandingkan daya yang dipakai pada beban 1 dan beban 2, yaitu :
a) untuk beban 1 : P = VL2 / (R1 + R2) = (212) 2 / (484 + 484) = 46,43 W b) untuk beban 2 : P = VL2 / (R1 + R2 + R3) = (212) 2 (484 + 484 + 484) = 30,95 W
5. Kenapa hasil Rs harus dihubungkan seri? Bagaimana bila dihubungkan parallel? Jelaskan kesimpulan anda! Jawab : Rs harus dihubung seri karena pada hubungan delta menggunakan tegangan 380 V, tahanan yaitu Rs dihubung seri, dan jika dihubung parallel maka tahannya menjadi kecil, karena tahanannya menjadi kecil, maka lampu akan memungkinkan untuk putus.
6. Kesimpulan apa yang anda peroleh dari percobaan ini, dan juga simpulkan apa yang anda dapatkan berdasarkan beban-beban yang digunakan dari percobaan ini? Jelaskan jawaban anda dengan lengkap! Jawab : Kesimpulan yang diperoleh di peroleh dari percobaan ini adalah : -
Kapasitor dihubung delta lebih kecil niulainya jika dihubung dengan bintang
-
Perbaikan faktor daya dapat dilakukan dengan menggunakan kapasitor pada rangkaian dipasang secara parallel dengan R
-
Lampu pijar memiliki faktor daya tang baik
-
Lampu TL memiliki faktor daya yang kurang baik
7. Apa kegunaan percobaan ini dalam aplikasi nyatanya? Jawab : Dari percobaan ini dapat diaplikasikan kelingkungan nyata yaitu dapat menaikan kapasitas beban (daya aktif) tanpa harus mendapat daya semu.
