Laporan Resmi Modul 2.docx

LABORATORIUM DASAR TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA

LAPORAN PENDAHULUAN PERCOBAAN II (PENGUKURAN DAYA LISTRIK)

NAMA

: I KETUT ADI JUNANTARA

NIM

: 1705541116

KELOMPOK

: D5

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA 2018

BAB II PENGUKURAN DAYA LISTRIK

2.1 1.

Tujuan Percobaan Untuk mengenal berbagai metode pengukuran daya listrik dan mengetahui beberapa perbedaannya.

2.2

Tinjauan Pustaka Pada dasarnya daya yang diserap oleh suatu elemen adalah hasil perkalian

antara besar tegangan terminal-terminal elemen dan arus yang melintasi elemen tersebut. Jika tegangan sesaat yang dikenakan terhadap elemen tersebut adalah berbentuk sinusoidal,

V  Vm cos t ......................................................... (2.1) Pengukuran Daya Rangkaian AC juga dapat dilakukan menggunakan kombinasi voltmeter dan ampermeter yang dikombinasikan. Secara teori daya rangkaian AC merupakan daya rata-rata pada rangkaian listrik tersebut. Dalam arus bolak-balik daya yang ada setiap saat berubah sesuai dengan waktu. Daya dalam arus bolak-balik merupakan daya rata-ratanya.

2.2.1

Daya Listrik Daya Listrik atau dalam bahasa Inggris disebut dengan Electrical

Power adalah jumlah energi yang diserap atau dihasilkan dalam sebuah sirkuit/rangkaian. Sumber Energi seperti generator akan menghasilkan daya listrik sedangkan beban yang terhubung dengannya akan menyerap daya listrik tersebut. Dengan kata lain, Daya listrik adalah tingkat konsumsi energi dalam sebuah sirkuit atau rangkaian listrik. Daya listrik dapat dibedakan menjadi tiga macam, yaitu : 2.2.1.1 Daya Nyata (P) Daya nyata merupakan daya listrik yang digunakan untuk keperluan menggerakkan mesin-mesin listrik atau peralatan lainnya. Untuk daya nyata berlaku persamaan:

Pada sistem 1 fasa digunakan persamaan : 𝑃 = 𝑉 𝑥 𝐼 𝑥 𝐶𝑜𝑠 𝜑 ........................................... (2.2) Pada sistem 3 fasa digunakan persamaan : 𝑃 = √3 𝑥 𝑉 𝑥 𝐼 𝑥 𝐶𝑜𝑠 𝜑 ...................................... (2.3) Dimana : P

= Daya Nyata (Watt)

Cos φ = Faktor Daya

2.2.1.2 Daya Semu (S) Daya semu merupakan daya listrik yang melalui suatu penghantar transmisi atau distribusi. Daya ini merupakan hasil perkalian antara tegangan dan arus yang melalui penghantar. Untuk daya semu pada sistem 1 fase digunakan persamaan: 𝑆 = 𝑉 𝑥 𝐼 .................................................. (2.4) Untuk daya semu pada sistem 3 fase digunakan persamaan : 𝑆 = √3 𝑥 𝑉 𝑥 𝐼 ............................................. (2.5) Dimana: S

= Daya semu (VA)

V

= Tegangan (Volt)

I

= Arus yang mengalir (Ampere)

2.2.1.3 Daya Reaktif (Q) Daya reaktif adalah jumlah daya yang diperlukan untuk pembentukan medan magnet. Dari pembentukan medan magnet maka akan terbentuk fluks medan magnet. Contoh daya yang menimbulkan daya reaktif adalah transformator, motor, lampu pijar dan lain – lain. Satuan daya reaktif adalah Var.

2.2.2

Alat Ukur Listrik

2.2.2.1 Multimeter Multimeter adalah alat ukur yang dipakai untuk mengukur tegangan listrik, arus listrik, dan tahanan (resistansi). Itu adalah pengertian multimeter secara umum, sedangkan pada perkembangannya multimeter masih bisa digunakan untuk beberapa fungsi seperti mengukur temperatur, induktansi, frekuensi, dan sebagainya. Ada juga orang yang menyebut multimeter dengan sebutan AVO meter, mungkin maksudnya A (ampere), V(volt), dan O(ohm).

Gambar 2.1 Multimeter

2.2.2.2 Voltmeter Voltmeter adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengukur tegangan listrik. Dengan ditambah alat multiplier akan dapat meningkatkan kemampuan pengukuran alat voltmeter berkali-kali lipat. Gaya magnetik akan timbul dari interaksi antar medan magnet dan kuat arus. Gaya magnetic tersebut akan mampu membuat jarum alat pengukur voltmeter bergerak saat ada arus listrik. Semakin besar arus listrik yang mengelir maka semakin besar penyimpangan jarum yang terjadi.

2.2.2.3 Amperemeter Amperemeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrik. Umumnya alat ini dipakai oleh teknisi elektronik dalam alat multi tester listrik yang disebut avometer gabungan dari fungsi amperemeter, voltmeter dan ohmmeter. Amper meter dapat dibuat atas susunan mikroamperemeter dan shunt yang

berfungsi untuk deteksi arus pada rangkaian baik arus yang kecil, sedangkan untuk arus yang besar ditambahkan dengan hambatan shunt. Amperemeter bekerja sesuai dengan gaya lorentz gaya magnetis. Arus yang mengalir pada kumparan yang selimuti medan magnet akan menimbulkan gaya lorentz yang dapat menggerakkan jarum amperemeter. Semakin besar arus yang mengalir maka semakin besar pula simpangannya.

2.2.2.4 Wattmeter Wattmeter adalah instrumen pengukur daya listrik yang pembacaanya dalam satuan watt dimana merupakan kombinasi voltmeter dan amperemeter. Wattmeter pada dasarnya merupakan penggabungan dari dua alat ukur yaitu Amperemeter

dan

Voltmeter

yang

berfungsi

untuk mengukur

secara

langsung daya yang terpakai pada suatu rangkaian listrik. Pada Wattmeter terdiri dari kumparan arus (kumparan tetap) dan kumparan tegangan (kumparan putar), sehingga pemasangannya juga sama yaitu kumparan arus dipasang seri dengan beban dan kumparan tegangan dipasang paralel dengan sumber tegangan. Wattmeter merupakan alat ukur yang digunakan untuk mengukur daya listrik secara langsung . Wattmeter dapat digunakan untuk pengukuran pada arus searah maupun arus bolak balik. Dengan V adalah tegangan beban dan I adalah arus beban Pada arus bolak balik, daya yang dipakai pada beban pada saat tegangan beban v dan arus beban i dinyatakan sebagai p = v i dengan v dan i adalah tegangan dan arus sebagai fungsi waktu yang memenuhi persamaan sinusoida. Terdapat beberapa jenis Wattmeter yaitu analog dan digital. Wattmeter dibagi menjadi 2,yaitu: Analog dan digital. Wattmeter analog ada 3 tipe, elektrodinamometer, induksi, dan thermocouple. 1.

Wattmeter Analog

a.

Wattmeter elektrodinamik/elektrodinamometer/Analog Wattmeter elektrodinamik atau elektrodinamometer, instrumen ini cukup

familiar dalam desain dan konstruksi elektrodinamometer tipe ampermeter dan voltmeter analog. Kedua koilnya dihubungkan dengan sirkuit yang berbeda dalam

pengukuran power. Koil yang tetap atau field coil dihubungkan secaraseri dengan rangkaian, koil bergerak dihubungkan paralel dengan tegangan dan membawa arus yang proporsional dengan tegangan. Sebuah tahanan non-induktif dihubungkan secara seri dengan koil bergerak supaya dapat membatasi arus menuju nilai yang kecil. Karena koil bergerak membawa arus proposional dengan tegangan maka disebut pressure coil atau voltage coil dari wattmeter

b.

Wattmeter induksi Perbedaan wattmeter induksi dengan wattmeter dinamometer/analog adalah

wattmeter induksi hanya dapat dipakai dengan suplai listrik bolak balik sedangkan wattmeter jenis dinamometer dapat dipakai baik dengan suplai listrik bolak balik atau searah. Kelebihan dan keterbatasan wattmeter induksi yaitu wattmeter induksi mempunyai skala lebar, bebas pengaruh medan liar, serta mempunyai peredaman bagus. Selain itu, alat ukur ini juga bebas dari error akibat frekuensi. Kelemahannya adalah timbulnya error yang kadang-kadang serius yang diakibatkan oleh pengaruh suhu sebab suhu ini berpengaruh pada tahanan lintasan arus eddy. Pengukuran daya arus searah dapat dilakukan dengan alat ukur wattmeter. Didalam instrumen ini terdapat dua macam kumparan yaitu kumparan arus dan kumparan tegangan. Kopel yang dikalikan oleh kedua macam kumparan tersebut berbanding lurus dari hasil perkalian arus dan tegangan.

c.

Wattmeter Thermocouple Prinsip kerja wattmeter thermocouple bekerja berdasarkan pada adanya

gaya listrik termos. Thermocouple ini biasanya digunakan untuk mengukur daya yang kecil yaitu frekuensi audio.

2.

Wattmeter Digital Wattmeter elektronik digital modern/energy meter menghasilkan sampel

tegangan dan arus ribuan kali dalam sedetik. Nilai rata-rata tegangan instan yang dikalikan dengan arus adalah true power (daya murni). Daya murni yang dibagi oleh volt-ampere (VA) nyata adalah power factor. Rangkaian komputer menggunakan nilai sampel untuk menghitung tegangan RMS, arus RMS, VA, power (watt), power factor, dan kilowatt-hours (kwh). Model yang sederhana menampilkan informasi tersebut pada layar display LCD. Model yang lebih canggih menyimpan informasi tersebut dalam beberapa waktu lamanya, serta dapat mengirimkannya ke peralatan lapangan atau lokasi pusat.

2.3

Daftar Komponen dan Alat

1.

Voltmeter

2.

Amperemeter

3.

Wattmeter 1Φ (Fasa)

4.

Wattmeter 3Φ (Fasa)

5.

Panel Percobaan

6.

Konektor

2.4.

Cara Kerja

2.4.1

Pengukuran Daya 1 Phase Pengukuran daya 1 phase dapat dilakukan dengan empat cara yaitu metode

volt-ampermeter, metode tiga voltmeter, metode tiga amperemeter, dan metode wattmeter.

2.4.1.1 Metode Volt-Ampere meter Daya dapat dihitung dengan rumus: P  V I ....................................................... (2.6)

A

A

Vs

Vs + -

V BEBAN

-

V

(a)

BEBAN

(b)

Gambar 2.2 Rangkaian Pengukuran Daya 1 Phase dengan Metode Volt-Amperemeter

1.

Siapkan rangkaian percobaan seperti gambar 2.2(a) pada panel yang tersedia.

2.

Telitilah apakah rangkaian yang anda buat sudah benar!

3.

Siapkan beban dengan cermat minimal 10 buah yang nilainya berbeda-beda (lakukan kombinasi dan beban yang tersedia).

4.

Hubungkan beban pertama, catat penunjuk Voltmeter dan Amperemeter

5.

Lakukan prosedur yang sama untuk beban-beban yang lain dan jaga V konstan. Tabulasikan hasilnya dalam tabel.

6.

Buat rangkaian percobaan seperti gambar 2.2(b) pada panel.

7.

Lakukan prosedur 1 sampai 5 diatas untuk rangkaian ini.

Tabel 2.1 Hasil Pengukuran Daya 1 Phase dengan Metode Volt-Amperemeter

Beban (watt)

I I1

V1

II P1=V1I1

V2

I2

P2=V2I2

2.4.1.2 Metode Tiga Voltmeter V 2

V

R

1

V S

V

V

3

1

B e b a n

Φ

V2 = I R

V 3

Gambar 2.3 Rangkaian Pengukuran Daya 1 Phase dengan Metode Tiga Voltmeter

Untuk metode ini daya dapat dihitung dengan formula: P

1 2 2 2 ( V3  V2  V1 ) .......................................... (2.7) 2R

1.

Buat rangkaian percobaan gambar 2.3 pada panel

2.

Pastikanlah bahwa rangkaian telah benar.

3.

Siapkan beban minimal 10 buah yang nilainya berbeda-beda (lakukan kombinasi dan beban-beban tersebut).

4.

Hubungkan beban pertama, catat harga yang ditunjukkan ketiga Voltmeter.

5.

Lakukan pengukuran untuk beban-beban yang lain yang tersedia dan catat hasilnya ke dalam tabel.

Tabel 2.2 Hasil Pengukuran Daya 1 Phase dengan Metode Tiga Voltmeter

Beban (Watt)

V1 (Volt)

V2 (Volt)

V3 (Volt)

P

1 2 2 2 ( V3  V 2  V1 ) 2R

2.4.1.3 Metode Tiga Amperemeter. Daya dihitung dengan rumus: P

A V

R 2 2 2 ( I 3  I 2  I1 ) .................................................... (2.8) 2

A A2

R

Φ

B e b a n

I1

Gambar 2.4 Rangkaian Pengukuran Daya 1 Phase dengan Metode Tiga Amperemeter

1.

Buat rangkaian percobaan sesuai gambar 2.4.

2.

Lakukan pengukuran terhadap setiap beban yang tersedia.

3.

Catat hasil penunjukan ketiga Amperemeter kedalam tabel

Tabel 2.3 Hasil Pengukuran Daya 1 Phase dengan Metode Tiga Amperemeter

Beban I1 I2 I3 (Watt) (Ampere) (Ampere) (Ampere)

P

1 2 2 2 ( V3 V2 V1 ) 2R

I3

2.4.1.4 Metode Wattmeter 1.

Buat rangkaian percobaan seperti gambar 2.5.

2.

Siapkan beberapa beban dan berbagai kombinasi yang mungkin.

3.

Hubungkan beban satu-persatu dan catat hasil penunjukan Wattmeter kedalam tabel. W VS

B e b a n

Gambar 2.5 Rangkaian Pengukuran Daya 1 Phase dengan Metode Tiga Wattmeter

Tabel 2.4 HasilPengukuran Daya 1 Phase dengan Metode Tiga Wattmeter

Beban (Watt)

2.4.2

Wattmeter

Pengukuran Daya 3 Phase

2.4.2.1 Metode Tiga Wattmeter 1 Phase 1.

Buatlah rangkaian percobaan seperti gambar 2.6.

2.

Siapkan beberapa buah beban (lakukan kombinasi).

3.

Hubungkan beban secara bertahap dan catat penunjukan ketiga Wattmeter untuk setiap beban kedalam tabel. R S T

Ptot=W1+W

W W W

0 Gambar 2.6 Rangkaian Pengukuran Daya Tiga Phase dengan Tiga Wattmeter 1 Phase

2.4.2.2 Metode Dua Wattmeter Ptot=W1+W2 R

W1

W1

S

W2

T

W1

W2

W2

Gambar 2.7 Rangkaian Pengukuran Daya Tiga Phase dengan Dua Wattmeter 1 Phase

1.

Buatlah rangkaian percobaan seperti gambar 2.7.

2.

Siapkan beberapa beban.

3.

Hubungkan beban satu-persatu dan catat penunjukan kedua Wattmeter pada tabel.

Tabel 2.5 Hasil Rangkaian Pengukuran Daya Tiga Phase dengan Dua Wattmeter 1 Phase

Beban

W1

W2

PTOT

W1

W2

PTOT

PERTANYAAN:

1.

Hitunglah daya dan masing-masing metode pengukuran daya pada percobaan ini

2.

Setelah membandingkan hasil perhitungan rangkaian percobaan, yang mana yang lebih dekat dengan kondisi sesungguhnya dari kedua rangkaian percobaan untuk metode Volt-Amperemeter.

3.

Secara keseluruhan hitunglah perbedaan antara penunjukan Wattmeter dengan metode-metode lain.

 Pmetode _ lain  Pwattmeter   P (%)    x 100% Pwattmeter   4.

Buatlah grafik  P (%) sebagai fungsi daya hasil perhitungan untuk masing masing metode.

5.

Berikan analisa penyebab penyimpangan-penyimpangan tersebut.

6.

Pengukuran daya dengan metode Volt-Ampere sesungguhnya adalah untuk pengukuran daya arus searah (DC). Kenapa metode ini dapat digunakan dalam percobaan ini.

7.

Apakah fungsi R dalam rangkaian percobaan metode tiga Amperemeter dan 3 Voltmeter. Berikan saran anda tentang besar nilai R (relatif) agar menghasilkan pengukuran yang baik.

8.

Apa yang terjadi bila salah satu koil Wattmeter dibalik polaritasnya. Berikan argumentasi anda.

9.

Hitunglah perbedaan daya teoritis (sesungguhnya) dengan masing-masing metode pengukuran:

W  Wteori   P (%)   metode  x 100% Wteori   10.

Buatlah grafik  P (%) fungsi pengukuran untuk masing - masing metode.

11.

Buktikan secara teoritis bahwa daya suatu sistem 3 phase dapat diukur dengan 2 Wattmeter.

12.

Berikan analisa dan berikan kesimpulan.