Instrumen Penunjuk Arus
Bolak Balik
Elektrodinamometer
•
elektrodinamometer adalah peralatan yang
peka terhadap arus dimana, penyimpangan
penunjuk skala akan naik karena ada arus yang
melewati kumparan putar.
•
Penggerak berkumparan tunggal dapat
digunakan untuk mengukur tegangan atau arus
baik searah maupun bolak-balik, atau
wattmeter satu fasa atau Varmeter.
•
penggerak elektrodinamometer adalah sebagai
• Yang dimaksud dengan istilah instrumen pengubah
adalah instrumen yang dapat dikalibrasi dengan sumber DC, kemudian digunakan tanpa modifkasi untuk
mengukur arus bolak-balik.
• Penggerak elektrodinamometer kumparan tunggal terdiri
dari sebuah kumparan tetap, yang dibagi menjadi dua bagian yang sama besar, yang dipisahkan dengan
kumparan yang dapat bergerak. Kedua bagian dari belahan kumparan tetap dan kumparan putar
dihubungkan secara serie, dan arus dari rangkaian yang diukur lewat melalui semua kumparan tersebut yang
menyebabkan suatu medan magnetik disekitar kumparan tetap.
• Penggerak elektrodinamometer dasar mampu untuk
• Kopel magnetik antara kumparan tetap dan kumparan putar
terdapat celah celah udara yang menyebabkan terjadinya medan magnet yang lemah. Untuk memperoleh kopel magnet yang cukup besar, arus yang lebih banyak harus dialirkan ke kumparan, yang berarti harus menggunakan diameter kawat yang lebih besar, Akan tetapi, kawat yang berdiameter besar memiliki resistansi
yang kecil Jika dibandingkan dengan kawat yang berdiameter kecil, Hal ini menyebabkan penggerak elektrodinamometer mempunyai sensitiftas yang sangat rendah, yaitu sekitar 20 sampai 100
•
Saat digunakan sebagai wattmeter
elektrodinamometer kumaparan tetap yang
disebut dengan kuraparan "medan (feld)"
dihubung serie dengan beban dan dengan
Instrumen Besi Putar
• Instrumen-instrumen besi putar dapat dikelompokkan dalam dua jenis, yaitu instrumen tarikan (attraction) dan tolakan (repulsion).
• Gerak ini terdiri dari sebuah kumparan stasioner (diam) yang
mempunyai banyak gulungan dan membawa arus yang akan diukur. Dua daun besi lunak (ironvane) ditem-patkan di bagian dalam
kumparan. Salah satu daun diikatkan tetap ke kerangka kumparan sedang daun lainnya dihubungkan ke poros instrumen sehingga dapat berputar secara bebas. Arus melalui kumparan
memaknetisasi kedua daun dengan polaritas yang sama tanpa
•konsentrik. Salah satu daun diikat tetap ke kerangka kumparan sedang yang lain dapat berputar secara koaksial di bagian dalam daun yang diam. Kedua daun ini dimaknetisasi oleh arus di dalam kumparan ke polaritas yang sama dan
menyebabkannya bergeser ke sisi sewaktu mengalami gaya tolakan. Karena daun yang dapat berputar terikat ke sebuah poros ber-engsel, gaya tolak ini
menghasilkan gaya rotasi yang merupakan fungsi arus didalam kumparan.
•Karena gerak ini seperti halnya semua instrumen daun berputar tidak
membedakan polaritas, dia dapat digunakan untuk dc atau ac, tetapi lebih lazim digunakan untuk pengukuran bolak-balik (ac). Redaman instrumen ini diperoleh dari sebuah daun redaman (damping vane) dari bahan aluminium ringan yang
• Ketelitian instrumen-instrumen besi putar terutama
dibatasi oleh ketidaklinearan kurva magnetisasi daun-daun besi. Untuk nilai arus yang rendah, puncak arus bolak-balik menghasilkan penyimpangan persatuan arus yang lebih besar dari nilai rata-rata, mengakibatkan pembacaan
bolak-balik yang lebih tinggi dari pembacaan arus searah ekivalen pada skala rendah.
• Penambahan sebuah tahanan pengali yang sesuai akan
mengubah gerak daun besi menjadi voltmeter; dengan
cara sama, penambahan sebuah shunt akan menghasilkan
rangkuman arus (current ranges) yang berbeda. Bila gerak daun besi digunakan sebagai voltmeter arus bolak-balik, frekuensi memperbesar impedansi rangkaian instrumen dan karena itu cenderung memberikan pembacaan
Instrumen Jenis
Penyearah
a. Penggerak Meter d’Arsonval
dengan penyearah Setengah
Gelombang
–
Untuk mengukur arus bolak-balik
dengan penggerak meter d'Arsonval,
pertama-tama kita harus menyearahkan
arus bolak-balik dengan menggunakan
sebuah dioda penyearah untuk
Perubahan voltmeter AC untuk mengukur tegangan DC
•
Harga puncak 10 V rms gelombang sinus
adalah : Ep = 10 Vrms x 1 .414 = 14.14
Vpuncak
•
Harga rata-rata untuk input tersebut diatas
adalah : Eav = Epx 0 . 6 3 6 =14.14Vx 0 . 6 3
6 =8 . 9 9 V
•
Kita dapat mengambil kesimpulan dari
persamaan di atas, untuk penyearah
Penyearah setengah gelombang menggunakan penyearah dan shunt resistor
• Dioda ganda ini dibuat dalam kemasan tunggal yang secara umum
disebut dengan suatu penyearah instrumen.
• D di bias maju dan memberikan lintasan yang bergantian pada
kebocoran arus saat dibias oundur yang pada keadaan normal mengalir melewati penggerak meter dan dioda D1
• Tujuan dari resistor shunt R adalah untuk menaikkan arus yang
melewati D selama setengaa siklus positip sehingga dioda beroperasi pada ukuran yang lebih linier dari kurva
karakteristiknya. Dengan demikian resistor shunt ini memperbaiki kelinieran meter pada batas tegangan rendah AC, yang juga
b. Penggerak Meter d’Arsonval
dengan penyearah Gelombang
Penuh
Penyearah jembatan gelombang penuh digunakan voltmeter AC
Pada voltmeter AC lebih sering yang berkeinginan untuk menggunakan
penyearah gelombang penuh dari pada penyearah
•
Seperti halnya pada penyearah
setengah gelombang, yang berarti
bahwa harga resistor pengali akan
hanya 90% dari harga voltmeter DC 10
V. Kit*, dapat menulisnya untuk
penyearah gelombang penuh sebagai :
Sac = 0,9 Sdc
•
Sebagai catatan bahwa voltmeter yang
menggunakan penyearahan setengah
gelombang atau gelombang penuh
Termo Instrumen
•
Mekanisme Kawat Panas (Hot Wire
Mechanism)
Arus yang akan diukur dilewatkan
melalui sebuah kawat halus yang
dire-gang kencang antara dua terminal.
Kawat kedua diikat ke kawat halus
tersebut pada satu ujung dan pada
ujung lainnya ke sebuah pegas yang
berusaha menarik kawat halus ke
•
Instrumen Termokopel
Gabungan ini disebut
instrumen termokopel
karena
bekerjanya didasarkan pada tindakan elemen termokopel
Bila dua logam yang berbeda disambungkan
bersamasama, suatu tegangan dibangkitkan pada
sambungan kedua logam tersebut. Tegangan ini
Elektrodinamometer dalam
Pengukuran Daya
• Wattmeter Satu Fasa
Elektrodinamometer dipakai secara luas dalam pengukuran daya. Dia dapat digunakan untuk menunjukkan daya searah (dc) maupun bolak-balik (ac) untuk setiap bentuk gelombang tegangan dan arus dan tidak terbatas pada
•
Wattmeter elektrodinamometer membutuhkan
sejumlah daya untuk mempertahan-kan medan
maknitnya, tetapi ini biasanya begitu kecil
dibandingkan terhadap daya beban sehingga
dapat diabaikan. Jika diperlukan pembacaan daya
yang tepat, kumparan arus harus persis
membawa arus beban, dan kumparan potensial
harus dihubungkan di antara terminal-terminal
beban.
•
Umumnya, sambungan kumparan potensial pada
titik
A
lebih diinginkan untuk beban-beban arus
tinggi, tegangan rendah; sedang sambungan
• Kesulitan dalam menempatkan sambungan kumparan
potensial diatasi dalam wattmeter yang terkompensasi. Kumparan arus terdiri dari dua kumparan, masing-masing mempunyai jumlah lilitan yang sama. Salah satu kumparan menggunakan kawat besar yang membawa arus beban
ditambah arus untuk kumparan potensial. Gulungan lain menggunakan kawat kecil (tipis) dan hanya membawa arus ke kumparan tegangan. Tetapi arus ini berlawanan arah
dengan arus di dalam gulungan besar, menyebabkan fuksi yang berlawanan dengan fuksi utama. Berarti efekip
•
Wattmeter Fasa banyak
–
Pengukuran daya dalam suatu sistem
fasa
banyak
memerlukan pemakaian dua atau lebih
wattmeter.
–
Teorema Blondel menyatakan bahwa daya
nyata dapat diukur dengan mengurangi satu
elemen wattmeter dari sejumlah kawat-kawat
dalam setiap sistem fasa banyak, dengan
persyaratan bahwa satu kawat dapat di-buat
"common" terhadap semua rangkaian
•
Wattmeter 1 membawa arus antara
IA'A,
Yang
merupakan penjumlahan vektor dari arus-arus
fasa
IAC
dan
IAB.
Kumparan potensial wattmeter
1 dihubungkan ke tegangan antaran
VAC.
Dengan
cara sama kumparan arus wattmeter 2 membawa
arus antaran IB.B yang merupakan penjumlahan
vektor dari arus-arus fasa
IBA danIBC
sedang
tegangan pada kumparan potensialnya adalah
tegangan antaran
VBC.
Diagram fasor dan tegangan dan arus daya 3 fase tiga kawat
Alat Ukur Watt / Jam
• Kumparan arus dihubungkan sen dengan antaran, dan
kumparan tegangail dihubungkan paralel. Kedua kumparan yang dililitkan pada sebuah kerangka logam dengan desain khusus melengkapi dua rangkaian maknit. Sebuah piringan aluminium ringan digantung di dalam senjang udara medan kumparan arus yang menyebabkan arus pusar mengalir di dalam piringan. Reaksi arus pusar dan medan kumparan tegangan membang-kitkan sebuah torsi (aksi motor)
•
Torsi yang dibangkitkan sebanding dengan kuat medan
kumparan tegangan dan arus pusar di dalam piringan
•
Berarti jumlah putaran piringan sebanding dengan
energi yang telah dipakai oleh beban dalam selang
waktu tertentu, dan diukur dalam kilowatt-jam (kWh,
kilowatt-hour). Poros yang menopang piringan
aluminium dihubungkan melalui susunan roda gigi ke
mekanisme jam dipanel alat ukur, melengkapi suatu
pembacaan kWh yang terkalibrasi dalam desimal.
•
Redaman piringan diberikan oleh dua maknit permanen
kecil yang ditempatkan saling berhadapan pada sisi
piringan. Bila piringan berputar, maknitmaknit
permanen mengindusir arus pusat di dalamnya.
Arus-arus pusar ini bereaksi dengan medan maknit dari
Alat Ukur Faktor Daya
• Menurut defnisi, faktor daya adalah kosinus sudut fasa
antara tegangan dan arus, dan pengukuran faktor daya biasanya menyangkut penentuan sudut fasa ini. Ini di-tunjukkan dalam kerja alat ukur faktor daya kumparan
bersilang (crossed-coil power factor meter). Pada dasarnya instrumen ini adalah gerak elektrodinamometer di mana elemen yang berputar terdiri dari dua kumparan yang dipasang pada poros yang sama tetapi tegak lurus satu sama lain. Kumparan putar berputar di dalam medan maknetik yang dihasilkan oleh kumparan medan yang membawa arus jala-jala.
