Elektrodinamometer dalam Pengukuran Daya.docx

5/28/2018 Elektrodinamometer dalam Pengukuran Daya.docx

1/7

Elektrodinamometer dalam Pengukuran Daya

A. WattmeterWattmeter digunakan untuk mengukur daya listrik searah (DC) maupun

bolak-balik (AC). Ada 3 tipe Wattmeter yaitu Elektrodinamometer, Induksi dan

Thermokopel. Jika ditinjau dari fasanya ada 2 yaitu wattmeter satu fasa dan

wattmeter tiga fasa.

a. Wattmeter satu fasaElektrodinamometer dipakai secara luas dalam pengukuran daya,

wattmeter tipe Elektrodinamometer dapat dipakai untuk mengukur daya

searah (DC) maupun daya bolak-balik (AC) untuk setiap bentuk

gelombang tegangan dan arus dan tidak terbatas pada gelombang sinus

saja. Wattmeter tipe elektrodinamometer terdiri dari satu pasang kumparan

yaitu kumparan tetap yang disebut kumparan arus dan kumparan berputar

yang disebut dengan kumparan tegangan, sedangkan alat penunjuknya

akan berputar melalui suatu sudut, yang berbanding lurus dengan hasil

perkalian dari arus-arus yang melalui kumparan-kumparan tersebut.

Gambar 4-3 menunjukkan susunan wattmeter satu fasa.

Gambar 4- 3. Wattmeter satu fasa

Arus sesaat didalam kumparan yang berputar (kumparan tegangan)

adalah Ip, besarnya Ip=e/Rp dimana e adalah tegangan sesaat pada jala

jala dan Rp adalah tahanan total kumparan tegangan beserta tahanan


2/7

serinya. Defleksi kumparan putar sebanding dengan perkalian Ic dan Ip ,

defleksi ratarata selama satu perioda dapat dituliskan :

rata rata K I c I p dt

dimana:

rata-rata = defleksi sudut rata-rata kumparan

K = konstanta instrumen

Ic = arus sesaat dalam kumparan arus

Ip = Arus sesaat di dalam kumparan tegangan

Dengan menganggap sementara Ic sama dengan arus beban I (secara

aktual Ic = Ip + I) dan menggunakan nilai Ip = e/Rp didapatkan :

Menurut definisi, daya rata-rata didalam suatu rangkaian adalah :

Elektrodinamometer yang dihubungkan dalam konfigurasi gambar

4-3 mempunyai defleksi yang sebanding dengan daya ratarata. Jika f dan I

adalah besaran sinus dengan bentuk e = Em sin wt dan I = Im sin (wt + f )

maka persamaan di atas berubah menjadi :

dimana E dan I menyatakan nilai - nilai rms tegangan dan arus

menyatakan sudut fasa antara tegangan dan arus. Wattmeter

elektrodinamometer membutuhkan sejumlah daya untuk mempertahankan

medan magnetnya, tetapi ini biasanya sangat kecil dibandingkan dayabeban sehingga dapat diabaikan, Jika diperlukan pembacaan daya yang

tepat, arus kumparan harus sama dengan arus beban, dan kumparan

potensial harus dihubungkan diantara terminal beban. Kesulitan dalam

menempatkan sambungan kumparan tegangan diatasi dengan wattmeter

yang terkompensasi. Kumparan arus terdiri dari dua kumparan,

masingmasing mempunyai jumlah lilitan yang sama. Salah satu kumparan

menggunakan kawat lebih besar yang membawa arus beban ditambah arus


3/7

untuk kumparan tegangan. Kumparan lain menggunakan kawat kecil

(tipis) dan hanya membawa arus ke kumparan tegangan. Tetapi arus ini

berlawanan dengan arus didalam kumparan besar, menyebabkan fluks

yang berlawanan dengan fluks utama. Berarti efek I dihilangkan dan

wattmeter menunjukkan daya yang sesuai.

b. Wattmeter tiga fasaPengukuran daya dalam suatu sistem fasa banyak, memerlukan

pemakaian dua atau lebihwattmeter. Kemudian daya nyatatotal diperoleh

dengan menjumlahkan pembacaan masing-masing wattmeter secara

aljabar. Teorema Blondel menyatakan bahwa daya nyata dapat diukur

dengan mengurangi satu elemen wattmeter dan sejumlah kawat-kawat

dalam setiap fasa banyak, dengan persyaratan bahwa satu kawat dapat

dibuat common terhadap semua rangkaian potensial. Gambar 4-4

menunjukkan sambungan dua wattmeter untuk pengukuran konsumsi daya

oleh sebuah beban tiga fasa yang setimbang yang dihubungkan secara

delta. Kumparan arus wattmeter 1 dihubungkan dalam jaringan A, dan

kumparan tegangan dihubungkan antara (jala-jala, line) A dan C.

Kumparan arus wattmeter 2 dihubungkan dalam jaringan B , dan

kumparan tegangannya antara jaringan B dan C. Daya total yang dipakai

oleh beban setimbang tiga fasa sama dengan penjumlahan aljabar dari

kedua pembacaan wattmeter. Diagram fasor gambar 4-5 menunjukkan

tegangan tiga fasa VAC, VCB, VBA dan arus tiga fasa IAC, ICB dan

IBA. Beban yang dihubungkan secara delta dan dihubungkan secara

induktif dan arus fasa ketinggalan dari tegangan fasa sebesar sudut .


4/7

Gambar 4-4 Konfigurasi Wattmeter

Kumparan arus wattmeter 1 membawa arus antara IAA yang

merupakan penjumlahan vektor dan arus-arus fasa IAC dan IAB.

Kumparan potensial wattmeter 1 dihubungkan ke tegangan antara VAC.

Dengan cara sama kumparan arus wattmeter 2 membawa arus antara IBB

yang merupakan penjumlahan vektor dari arus-arus fasa IBA dan IAC,

sedang tegangan pada kumparan tegangannya adalah tegangan antara

VBC. Karena beban adalah setimbang, tegangan fasa dan arus-arus fasa

sama besarnya dan dituliskan :

VAC = VBC = V dan IAC = ICB =IBA = I

Daya dinyatakan oleh arus dan tegangan masing-masing wattmeter

adalah:

Persamaan diatas merupakan besarnya daya total dalam sebuah

rangkaian tiga fasa, dan karena itu kedua wattmeter pada gambar secara

tepat mengukur daya total tersebut. Dapat ditunjukkan bahwa penjumlahan

aljabar dari pembacaan kedua wattmeter akan memberikan nilai daya yang


5/7

benar untuk setiap kondisi yang tidak setimbang. Jika kawat netral dari

system tiga fasa juga tersedia seperti halnya pada beban yang tersambung

dalam hubungan bintang 4 kawat, sesuai dengan teorema Blondel,

diperlukan tiga wattmeter untuk melakukan daya nyata total.

Gambar 4-5. Diagram fasor tegangan tiga fasa VAC, VCB,c. Wattmeter tipe elektrodinamometer.

Wattmeter tipe elektrodinamometer terdiri dari satu pasang

kumparan yaitu kumparan yang tetap disebut kumparan arus dan

kumparan yang berputar disebut dengan kumparan tegangan, sedangkan

alat penunjuknya akan berputar melalui suatu sudut, yang berbanding lurus

dengan hasil perkalian pada arus-arus yang melalui kumparan-kumparan

tersebut (gambar 4-6).


6/7

Gambar 4-6. Konstruksi wattmeter elektrodinamometer

Kumparan arus dari Wattmeter dihubungkan secara seri dengan

rangkaian (beban), dan kumparan tegangan dihubungkan parallel dengan

line. Jika arus line mengalir melewati kumparan arus dari wattmeter, maka

akan membangkitkan medan disekitar kumparan. Kuat medan ini

sebanding dengan besarnya arus line Kumparan tegangan dari wattmeter

dipasang seri dengan resisitor yang mempunyai nilai resistansi sangat

tinggi. Tujuannya adalah untuk membuat rangkaian kumparan tegangandari meter mempunyai ketelitian tinggi. Jika tegangan dipasangkan ke

kumparan tegangan, arus akan sebanding dengan tegangan line.

d. Prinsip Kerja Wattmeter ElektrodinamometerWattmeter pada dasarnya merupakan penggabungan dari dua alat

ukur yaitu Amperemeter dan Voltmeter, untuk itu pada Wattmeter pasti

terdiri dari kumparan arus (kumparan tetap) dan kumparan tegangan

(kumparan putar), sehingga pemasangannyapun juga sama yaitu kumparanarus dipasang seri dengan beban dan kumparan tegangan dipasang paralel

dengan sumber tegangan. Apabila alat ukur Wattmeter dihubungkan

dengan sumber daya (gambar 4-10), arus yang melalui kumparan tetapnya

adalah i1 , serta arus yang melalui kumparan putarnya i2 , dan dibuat

supaya masing-masing berbanding lurus dengan arus beban i dan tegangan

beban v, maka momen yang menggerakkan alat putar pada alat ukur ini

adalah i1. i2 = Kvi untuk arus searah, dimaka K adalah adalah suatu


7/7

konstanta, dengan demikian besarnya momen berbanding lurus dengan

daya pada beban VI. Untuk jaringan arus bolak balik maka :

Gambar. 4-10. Rangkaian wattmeter jenis elektrodinamometer

dan i2 adalah sefasa dengan V, maka penunjukan akan berbanding

dengan VI cos f , yang sama dengan daya yang dipakai oleh beban. Jadi

dengan demikian untuk arus searah maupun untuk arus bolak-balik dapat

dikatakan bahwa penunjukan dari alat ukut Wattmeter tipe elektrodinamik

akan berbanding lurus dengan daya beban.Gambar 4-11. menunjukkan

beberapa variasi penyambungan alat ukur wattmeter tergantung dengan

sistem yang dipilih.

Documents

Elektrodinamometer dalam Pengukuran Daya.docx