1 4 tugas pengukuran listrik

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


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


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


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


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


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


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


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


Tegangan yang ada pada ammeter atau = tegangan yang ada pada tahanan

shunt atau .

. = .

= .

=

.,

, = 0,011Ω

= 20Ω 2A 180A

Catu Daya

Beban

Pengukuran Listrik


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


= +

= 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


=

= 125kΩ

+

-

+

-

Pengukuran Listrik


= – ( + + ) = 25kΩ - 5kΩ = 225kΩ


=

= 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


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


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


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.

Satuan : Joule

= .

Dimana: W = usaha/energi

S = daya

t = waktu

Hubungan antara Daya dan Tenaga:

1 J = 1 W/s

1 kWh = 3.600.000 J

2) Dari mana diperoleh persamaan = . = . − .?

= . + .

. = − .

= − .

= .

= − .

= ( − .)

= . − . ⇒ karena =

3) Dari mana diperoleh persamaan = . = . −

?

= + ⇔ = −

Pengukuran Listrik


= .

= .( − )

= .( − )

= . − .

= . − .

= . −

4) Dari mana diperoleh persamaan =

− −

?

=

+ − 2 ⇔ 2 =

− −

=

− −

2

= ..cos

= ..cos

=

=

− −

2

=1

2

− −

5) Dari mana diperoleh persamaan =

− −

?

=

+ − 2 ⇔ 2 = −

−

= −

−

2

= ..cos

= ...

= ..

= . −

−

2

=

2

− −

1 4 tugas pengukuran listrik

Engineering