1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan teknologi mikro elektronika dan teknologi digital telah

merambah ke berbagai kebutuhan manusia, dari yang sederhana hingga yang sangat

kompleks. Teknologi prosesor digital yang awalnya ditujukan untuk unit pemroses

pada komputer (PC atau mainframe), kemudian berkembang ke aplikasi yang lain,

seperti alat-alat rumah tangga, telekomunikasi, automotif, dan sebagainya.

Aplikasi teknologi prosesor digital juga digunakan dalam industri. Prosesor

digital tidak hanya digunakan dalam komputer untuk administrasi, komputasi dan

pemrosesan data saja, tapi juga untuk pengendalian proses (digital control). Dengan

digital control akan mempermudah monitoring data proses, perubahan nilai setting

dan pemilihan teknik kontrol yang sesuai.

Produk dari pabrikan juga mengikuti perkembangan teknologi. Perangkat

instrumentasi lama yang mengalami kerusakan dan perlu diganti, biasanya sudah sulit

mencari pengganti perangkat baru dengan spesifikasi yang sama. Oleh karena itu

perangkat instrumentasi analog yang digunakan di industri banyak yang diretrofit

dengan teknologi instrumentasi yang up to date.

Instrumentasi adalah peralatan atau perlengkapan yang digunakan untuk

mendukung proses pengukuran besaran besaran listrik baik arus, tegangan, cos phi,

dll. Adapun pengertian dari Alat ukur adalah alat yang dapat digunakan untuk

mendapatkan / mengetahui hasil perbandingan antara suatu besaran / ukuran yang

ingin diketahui dengan standar yang dipakai.

Fungsi penting dari alat ukur baik alat ukur listrik maupun mekanik adalah

untuk mengetahui nilai yang telah ditentukan sebagai batasan layak atau tidaknya

peralatan / jaringan akan dioperasikan.

2

1.2 Rumusan Masalah

Rumusan masalah dari Makalah ini adalah

1. Pengertian Voltmeter

2. Klasifikasi Voltmeter

3. Syarat - syarat Voltmeter

4. Kelas Ukur Voltmeter

5. Prinsip Kerja Voltmeter

6. Single Line pada Substation

7. Kesalahan Pengukuran Voltmeter

1.3 Tujuan

Tujuan dari penyusunan makalah ini adalah

1. Dapat memahami kegunaan Voltmeter.

2. Dapat menentukan Voltmeter yang digunakan.

1.4 Manfaat

Manfaat dari penulisan ini untuk mengetahui lebih jelas tentang Voltmeter. Tulisan ini

digunakan untuk tugas mata kuliah Substation.

3

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Voltmeter

Voltmeter adalah alat ukur listrik yang digunakan untuk mengukur beda potensial

atau tegangan pada ujung-ujung komponen elektronika yang sedang aktif, seperti kapasitor

aktif, resistor aktif, dll. Selain itu, alat ini juga bisa digunakan untuk mengukur beda potensial

suatu sumber tegangan, seperti batere, catu daya, aki, dll. Voltmeter ini juga bias digunakan

pada pengukuran tegangan di suatu Gardu Induk dan Kubikel. Selain itu juga pada Potensial

Transformer, voltmeter digunakan sebagai relay, indicator dan alat sinkronisasi.

Gambar 1. Voltmeter

2.2 Klasifikasi Voltmeter menurut Jenisnya :

Menurut jenisnya Voltmeter dapat digolongkan menjadi dua, yaitu:

1. Voltmeter Analog.

2. Voltmeter Digital.

Voltmeter Analog adalah voltmeter yang hasil pengukurannya ditunjukkan sebuah

jarum. Voltmeter analog lebih banyak dipakai untuk kegunaan sehari-hari, seperti para

tukang servis TV atau komputer kebanyakan menggunakan jenis yang analog ini.

Kelebihannya adalah mudah dalam pembacaannya dengan tampilan yang lebih simple.

Sedangkan kekurangannya adalah akurasinya rendah.

4

Voltmeter Digital memiliki akurasi yang tinggi, dan kegunaan yang lebih banyak jika

dibandingkan dengan multimeter analog. Yaitu memiliki tambahan-tambahan satuan yang

lebih teliti. Voltmeter digital biasanya dipakai pada penelitian atau kerja-kerja mengukur

yang memerlukan kecermatan tinggi. Kekurangannya adalah susah untuk memonitor

tegangan yang tidak stabil ( tegangan naik-turun).

2.3 Syarat – syarat Voltmeter

Voltmeter harus mempunyai syarat-syarat sebagai berikut:

a. Alat ukur tidak boleh membebani / mempengaruhi yang diukur atau disebut

mempunyai impedansi masuk yang besar.

b. Mempunyai keseksamaan yang tinggi, yaitu alat harus mempunyai ketepatan dan

ketelitian yang tinggi (mempunyai accuracy error dan precision error yang tinggi).

c. Mempunyai kepekaan (sensitifitas) yang tinggi, yaitu batas input signal yang

sekecil-kecilnya sehingga mampu membedakan gejala-gejala yang kecil.

d. Mempunyai stabilitas yang tinggi sehingga menolong dalam pembacaan dan tidak

terganggu karena keadaan yang tidak dikehendaki.

2. 4 Kelas Ukur Voltmeter

Salah satu sifat yang sangat diperlukan pada alat ukur listrik ialah ketelitian atau

kecermatan. Tergantung dari besar kecilnya ketelitian tersebut alat-alat ukur dibagi menjadi :

• Alat cermat atau alat presisi (< 0,5%).

• Alat kerja (± 1 ÷ 2 %).

• Alat ukur kasa (> 3 %).

Ketelitian alat ukur tegantung dari besar atau kecilnya salah ukur pada alat tersebut

dan dinyatakan dalam prosen.

Jika sebuah ampere diumpamakan mengukur paling tinggi 5 ampere dan alat tersebut

mempunyai kecermatan + 5%, berarti angka maximum yang ditujukan ampere meter tersebut

5% lebih tinggi dari yang sebebnarnya. Jadi pada pengukuran 5 ampere harga sebenarnya,

adalah :

5 – (5% x 5) = 4,75 ampere

5

1. Alat cermat / alat persisi :

Alat ukur yang mempunyai salah ukur dibawah 0,5% termasuk golongan alat cermat /

alat persisi. Alat ukur ini sangat mahal harganya dan hanya dipakai untuk pekerjaan yang

memerlukan kecermatan yang tinggi, umpamanya dilaboraturium.

Alat ukur ermat/alat persisi dibuat dlam bentuk transfortable dan untuk menjaga

terhadap perlakuan-perlakuan yang kasar, maka alat tesebut dimasukan dalam peti/kotak dan

dibuat dalam bentuk dan rupa yang bagus sekali, yang tujuannya untuk memperingatkan

sipemakai bahwa alat yang tersimpan dalam kotak yang bagus tersebut adalah alat berharga

dan harus diperlakukan secara hati-hati.

2. Alat kerja :

Alat ukur dengan kesalahan ukur diatas 0,5% termasuk golongan alat kerja. Untuk

alat ukur kerja yang mempunyai kesalahan ukur ± 1 – ± 2 % juga dibuat dalam bentuk

transportable dan dipakai dibengkel-bengkel, pabrik-pabrik dan lain-lain.

Untuk alat kerja dengan kesalahan ukur ± 2 -3 % dipakai untuk pengukuran pada

papan penghubung baik dipusat-pusat tenaga listrik, pabrik-pabrik dan lain-lain.

3. Alat Ukur Kasar :

Alat ukur yang mempunyai kesalahan ukur > 3% termasuk golongan alat kasar dan

hanya digunakan sebgai petunjuk umpama arah aliran untuk melihat apakah accumulator dari

sebuah mobil yang sedang diisi atau dikosongkan.

Pada beberapa alat ukur yang akan ditempatkan pada panel-panel maka untuk

mengurangi kesalahan membaca karena paralaks, jarum petunjuk dan skala pembacaan

ditempatkan pada bidang-bidang yang sama seperti yang diperlihatkan dalam gambar (b).

6

4. Batas Ukur

Setiap alat ukur mempunyai batas ukur tertentu, yang artinya alat ukur tersebut hanya

mampu mengukur sampai harga maksimal tertentu dimana jarum petunjuk akan menyimpang

penuh sampai pada batas maksimal dari skala.

Alat-alat ukur yang terpasang tetap pada panel pada umumnya mempunyai satu

macam batas ukur saja dikarenakan besaran yang akan diukur nilainya tidak akan berubah

dari nilai yang ada pada batas ukur meter tersebut, sedangkan alat ukur kerja menyediakan

beberapa pilihan batas ukur, karena besaran yang akan diukur belum diketahui sebelumnya.

Cara merubah batas ukur dilakukan dengan menambah atau mengurangi tahanan dari

resistor sebelum besaran listrik masuk ke komponen utama alat ukur dengan perbandingan

nilai tertentu terhadap nilai tahanan alat ukur, sehingga besaran sebenarnya yang masuk pada

komponen utama alat ukur tetap pada batas semula.

Perubahan batas ukur arus dilakukan dengan cara memasang secara paralel

Resistor, sehingga arus yang terukur dibagi dengan perbandingan tertentu antara yang

melewati resistor dan yang melewati komponen utama alat ukur. Semakin kecil nilai resistor ,

maka batas ukur menjadi lebih besar.

Sedangkan untuk merubah batas ukur tegangan dilakukan dengan cara memasang

secara seri resistor, sehingga nilai tegangan sebelum masuk ke dalam alat ukur dapat lebih

besar .

7

Semakin besar nilai resistor, maka batas ukur menjadi semakin besar.

Batas ukur yang dip[ilih

Petunjuk jarum petunjuk pada angka 7. skala maksimum 10. seandainya kita tentukan

batas ukur pada angka 5 maka harga sebenarnya yang ditunjuk oleh angka 7 adalah sebagai

berikut :

2. 5 Prinsip Kerja Voltmeter

1. Prinsip Kerja Besi Putar

Alat ukur dengan prinsip kerja besi putar atau disebut juga sistem elektro magnet

adalah sesuatu alat ukur yang mempunyai kumparan tetap dan besi yang berputar.

Bila sebuah kumparan dan didalamnya terdapat besi, maka besi tersebut akan menjadi

magnet. Jika di dalam kumparan tersebut diletakkan dua batang besi maka kedua-duanya

akan menjadi magnet sehingga kedua batang besi tersebut akan saling tolak menolak, karena

ujung-ujung kedua batang besi tersebut mempunyai kutup yang senama.

8

Prinsip kerja tersebut diterapkan pada sistem elektro magnit dengan mengganti besi

tersebut dengan 2 buah plat besi yang satu dipasang tetap (diam) sedang yang lain bergerak

dan dihubungkan dengan jarum petunjuk.

Arus yang diukur melalui kumparan yang tetap dan menyebabkan terjadinya medan

magnet. Potongan besi ditempatkan dimedan magnet, magnet tersebut dan menerima gaya

elektromagnetis. Alat ukur dengan tipe besi putar ini adalah sederhana dan kuat dalam

konstruksi, murah dan dengan demikian mendapatkan penggunaan-penggunaan yang sangat

besar, sebagai alat pengukur untuk arus dan tegangan pada frekwensi-frekwensi yang dipakai

pada jaring-jaring distribusi yang didapat dikota-kota.

Suatu keuntungan lain bahwa alat pengukur ini dapat pula dibuat sebagai alat

pengukur yang mempunyai sudut yang sangat besar.

2. Prinsip Kerja Kumparan Putar

Alat ukur sistem kumparan putar ini adalah alat ukur yang mempunyai kutub magnet

permanent dan kumparan yang berputar.

Besi magnet adalah permanent berbentuk kaki kuda yang pada kutub-kutubnya

dilengkapi dengan lapis-lapis kutub, dan di dalam lapang magnetis antara lapisan kutub

tersebut dipasangkan sebuah kumparan yang dapat berkeliling poros.

S U

+

–

b

S

U

S U

Gulungan

+

– a

Magnit

Tetap

S

U

9

Arus yang dialirkan melalui kumparan akan menyebabkan kumparan tersebut

berputar. Alat ukur kumparan putar adalah alat ukur penting yang dipakai untuk kumparan

bermacam arus, tidak hanya untuk arus searah, akan tetapi dengan alat pertolongan lainnya,

dapat pula dipakai untuk arus bolak-balik.

Pemakaian dari alat ukur kumparan putar adalah sangat luas, mulai dari alat-alat ukur

yang ada dilaboraturium sampai pada alat ukur didalam pusat-pusat pembangkit listrik.

Pada gambar berikut ini diperlihatkan adanya magnet yang permanen (1), yang

mempunyai kutub-kutub (2), dan diantara kutub-kutub tersebut ditempatkan suatu silinder

inti besi (3).

Penempatan silinder initi besi (3), tersebut diatas ini, diantara kedua kutub magnet,

utara dan selatan, akan menyebabkan bahwa, dicelah udara antara kutub-kutub magnet dan

silinder inti besi akan berbentuk medan magnet yang rata, yang masuk melalui kutub-kutub

tersebut. Kedalam silinder, secara radial sesuai dengan arah-arah panah. Dalam selah udara

ini ditempatkan kumparan putar (4), yang dapat berputar melalui sumbu (8).

Bila arus searah yang tidak diketahui besarnya mengalir melalui kumparan tersebut,

suatu gaya elektromagnetis f yang mempunyai arah tertentu akan dikenakan pada kumparan

putar sebgai hasil interaksi antar arus dan medan magnit.

10

Arah dari gaya f dapat ditentukan menurut ketentuan tangan dari fleming (lihat

gambar)

Konstruksi Kumparan Putar

11

2.6 Single Line Voltmeter pada Substation

Sebuah controller memonitor tegangan output pengumpan dan mempertahankan tegangan

output di 500kV.

Sederhana tapi tidak sepenuhnya efektif. demonstrasi proyek diperoleh hanya 30% dari

konsumsi energi diperkirakan.

- Volt meter tidak benar-benar di ujung pengumpan. Volt meter diinstal hanya pada sirkuit 3

fase. Target perlu menutup juga drop tegangan kasus terburuk dari tunggal fase jaringan.

- Topologi jaringan selama proyek demonstrasi (1 tahun rata-rata) tidak dalam keadaan

normal 40% dari waktu.

Voltmeter tidak dapat dipindahkan karena perubahan topologi jaringan

12

Untuk setiap titik pengukuran, target tegangan dihitung menggunakan simulator jaringan:

- Target perhitungan kembali untuk setiap perubahan topologi jaringan.

- Target perhitungan kembali menyusul perubahan beban.

2.7 Kesalahan Pengukuran Voltmeter :

1. Kesalahan sistem (systematic error) disebut pula kesalahan tetap :

• Kesalahan kalibrasi, yaitu pada waktu peneraan semula, sehingga harga skalanya

tidak benar atau karena suatu hal misal temperatur, kelembaban yang tidak sesuai

dengan kondisi di kala peneraan

• Kesalahan manusia (human error), yaitu si pengukur dapat menyebabkan kesalahan

tertentu, misalnya adanya paralak, optimisme atau pasimisme. Hal ini dapat

ditanggulangi dengan pengukuran ulang atau pengukur yang lain

• Experimental error, yaitu kesalahan yang diakibatkan karena cara pengukuran yang

salah

• Kesalahan teknik (error of technique), yaitu kesalahan yang diakibatkan oleh adanya

bagian alat ukur yang bekerja tidak semestinya

• Kesalahan statistik (random error), kesalahan ini disebabkan karena sesuatu hal yang

tidak diketahui dari luar dan timbulnya tidak menentu. Karena sumbernya tidak

diketahui, maka kesalahan jenis ini tidak dapat dihilangkan dan hanya dapat

diperkirakan dengan cara statistic

2. Kesalahan karena salah (illegitimate error)

Kesalahan ini adalah memang bersifat kesalahan dan sumbernya dapat diketahui :

• Blunder : yaitu kesalahan yang bodoh dan sebetulnya tidak perlu terjadi

• Computational error : yaitu kesalahan dalam cara menghitungnya

• Chaotic error : yaitu kesalahan yang diakibatkan oleh karena adanya gangguan

keadaan atau sarana / prasarana pengukuran misalnya gangguan listrik, halilintar,

getaran yang keras dan lain-lain dan cara mengatasinya adalah mengisolir alat ukur

terhadap gangguan

13

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Voltmeter adalah alat ukur listrik yang digunakan untuk mengukur beda

potensial atau tegangan pada ujung-ujung komponen elektronika yang sedang aktif,

seperti kapasitor aktif, resistor aktif, dll. Selain itu, alat ini juga bisa digunakan untuk

mengukur beda potensial suatu sumber tegangan, seperti batere, catu daya, aki, dll.

Voltmeter ini juga bias digunakan pada pengukuran tegangan di suatu Gardu Induk

dan Kubikel. Selain itu juga pada Potensial Transformer, voltmeter digunakan sebagai

relay, indicator dan alat sinkronisasi.

Voltmeter menurut jenisnya dapat digolongkan menjadi dua, yaitu:

1. Voltmeter Analog.

2. Voltmeter Digital.