PENGUKURAN DAYA LISTRIK Pengukuran LIstrik PENGUKURAN DAYA LISTRIK Arum Kusuma Wardhany, S.T., M.T.

BAHASAN DAN TUJUAN PEMBELAJARAN Sifat Beban Listrik pada sumber AC & DC 01 Pengertian Daya, Daya Semu, Daya Reaktif, dan Daya Nyata 02 Pengukuran Daya pada rangkaian DC 03 Pengukuran Daya pada rangkaian AC 04 Outcome/Capaian Pembelajaran : Mahasiswa mampu menjelaskan pengukuran daya AC dan DC Alat Ukur Daya 05

01 Sifat – sifat beban listrik

SIFAT BEBAN LISTRIK DC DAN AC 1. Pada sumber listrik DC, maka sifat beban hanya bersifat resistif murni, karena frekuensi sumber DC adalah nol. Reaktansi induktif (XL) akan menjadi nol yang berarti induktor tersebut akan short circuit. Reaktansi kapasitif (XC) akan menjadi tak berhingga yang berarti kapasitif tersebut akan open circuit. Jadi sumber DC akan mengakibatkan beban induktif, dan beban kapasitif tidak akan berpengaruh pada rangkaian. 2. Bila sumber listrik AC maka beban dibedakan menjadi 3 yaitu : • Beban Resistif (R) • Beban induktif (L) • Beban Kapasitif (C)

SUMBER LISTRIK AC DIBEDAKAN MENJADI 3 BEBAN YAITU : CONTOH A. Beban Resistif merupakan suatu resistor murni yang terdiri dari komponen tahanan yang bersifat resistansi saja. Contohnya lampu pijar, pemanas, dll. Beban resistif hanya menyerap daya aktif (kW) dan tidak menyerap daya reaktif sama sekali. Rumus : R = V / I Dimana : R = Hambatan (ohm) V = Tegangan (volt) I = Kuat Arus (ampere) B. Beban Induktif beban yang mengandung kumparan kawat yang dililitkan pada sebuah inti biasanya inti besi, contohnya motor listrik, induktor dan transformator. Beban induktif menyerap daya aktif (kW) dan daya reaktif (kVAR). Rumus : XL = 2πf.L Dimana: XL = Reaktansi induktif (ohm) f = Frekuensi (Hz) L = Induktansi (H) BEBAN RESISTIF BEBAN INDUKTIF

SUMBER LISTRIK AC DIBEDAKAN MENJADI 3 BEBAN YAITU : CONTOH C. Beban Kapasitif Beban kapasitif adalah beban yang mengandung suatu rangkaian kapasitor. Beban kapasitif menyerap daya aktif (kW) dan mengeluarkan daya reaktif (kVAR) contoh paling umumnya adalah kapasitor (kondensator). Rumus : XC = 1 / 2πfC Dimana: XC = Reaktansi Kapasitif (ohm) f = Frekuensi (Hz) C = Kapasitas Kapasitor (farad)

02 Daya listrik

Apa itu Daya Listrik?? 𝑃= 𝑊 𝑡 =𝑉. 𝐼 Daya listrik adalah besar usaha yang dilakukan oleh suatu sumber tegangan untuk mengalirkan arus listrik dalam tiap satuan waktu J/s (joule/detik). Daya listrik juga dapat disebut sebagai tingkat konsumsi energi dalam sebuah sirkuit atau rangkaian listrik.Semakin tinggi nilai watt-nya semakin tinggi pula daya listrik yang dikonsumsinya. Dalam listrik arus searah (DC), Daya Listrik dinyatakan dalam persamaan 𝑃= 𝑊 𝑡 =𝑉. 𝐼 Sesuai karakteristik listrik DC, besaran nilai V dan I selalu konstan/tidak berubah terhadap waktu

Bagaimana dengan daya pada listrik ac????

Daya Listrik AC # 1 Daya Sesaat #2 Daya Rata – rata #3 Daya Kompleks Daya pada rangkaian RLC terdiri atas # 1 Daya Sesaat #2 Daya Rata – rata #3 Daya Kompleks Karena rangkaian dengan listrik AC memiliki bberapa jenis nilai, sehingga daya listrik pada rangkaian RLC memiliki jenis : Daya sesaat Daya rata- rata Daya kompleks https://www.slideshare.net/komangdeli/pengertian-energi-dan-daya-listrik https://slideplayer.info/slide/3715977/ https://www.slideshare.net/simonpatabang/5-daya-listrik

Daya sesaat yang mengalir dirangkaian adalah = Vm cos t Im (cost + ) Daya sesaat (instantaneous power) merupakan daya yang terjadi pada saat waktu tertentu ketika komponen teraliri oleh tegangan dan arus sesaat. Daya sesaat yang mengalir dirangkaian adalah 𝒑=𝒗 𝒕 .𝒊(t) 𝒑=𝑽𝒎.𝑰𝒎 𝐜𝐨𝐬 𝝎𝒕 𝒙 (𝐜𝐨𝐬 𝝎𝒕+𝜽) Sudut fasa pada dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan : Nilai Im pada dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan : Rangkaian listrik _ moch ramdanai 𝜽= 𝐭𝐚𝐧 −𝟏 𝝎𝑳 𝑹 𝑰𝒎= 𝑽𝒎 𝑹𝟐+ 𝝎𝟐+𝑳𝟐

Daya Rata - Rata Daya rata – rata merupakan daya yang diserap oleh impedansi ditentukan oleh besarnya tegangan dan arus dikali cosinus sudut impedansi. Pada impedansi murni kapasitor C, maka ZC= L -90o sehingga daya rata - rata Pada impedansi resistor murni R,  = 0o sehingga daya rata - rata 𝑷= 𝑽𝒎 .𝑰𝒎 𝟐 cos −90𝒐 =𝟎 𝑷= 𝑽𝒎 .𝑰𝒎 𝟐 Pada impedansi murni induktor L, maka ZL= L 90o sehingga daya rata - rata Rangkaian listrik _ moch ramdanai https://abdulelektro.blogspot.com/2019/06/rangkaian-rlc-seri.html Sudut impedansi  pada elemen pasif memiliki rentang nilai - 𝜋 2 ≤𝜃≤ 𝜋 2 karena daya rata – rata bernilai lebih besar dari nol : P≥0 𝑷= 𝑽𝒎 .𝑰𝒎 𝟐 cos 90𝒐 =𝟎

Daya Kompleks # 1 Daya Nyata/Daya Aktif (Watt) #2 Daya Semu (VA) #3 Daya Kompleks pada Listrik bolak balik (AC), terdiri atas # 1 Daya Nyata/Daya Aktif (Watt) #2 Daya Semu (VA) #3 Daya Reaktif (VAR) https://www.slideshare.net/komangdeli/pengertian-energi-dan-daya-listrik https://slideplayer.info/slide/3715977/ https://www.slideshare.net/simonpatabang/5-daya-listrik

#1 - Daya Aktif 𝑷=𝑽 . 𝑰 𝑷=𝑽 . 𝑰 𝒄𝒐𝒔 𝝋 (a) Gelombang daya aktif pada beban bersifat resistansi #1 - Daya Aktif Merupakan daya sesungguhnya yang dibutuhkan oleh beban, dapat diukur menggunakan wattmeter, dengan satuan watt Pada beban yang bersifat resistansi, daya aktif dinyatakan dengan persamaan : Dengan P = Daya aktif (W) V = Tegangan listrik (V) I = Arus listrik (A) 𝑷=𝑽 . 𝑰 (b) Gelombang daya aktif pada beban bersifat impedansi Pada beban yang bersifat impedansi, daya aktif dinyatakan dengan persamaan : https://kusumandarutp.blogspot.com/2015/08/daya-listrik-daya-aktif-daya-reaktif.html Dengan P = Daya aktif (W) V = Tegangan listrik (V) I = Arus listrik (A) Cos  = factor daya 𝑷=𝑽 . 𝑰 𝒄𝒐𝒔 𝝋

#2 - Daya Semu #3 - Daya Reaktif 𝑺 =𝑽 . 𝑰 𝑸 =𝑽. 𝑰 𝒔𝒊𝒏 𝝋 Merupakan daya yang dibutuhkan untuk pembentukan medan magnet, yang ditimbulkan oleh beban bersifat induktif. Daya reaktif memiliki satuan VAR (Volt Ampere Reaktif) Daya reaktif dihasilkan oleh beban kapasitif, dan diserap oleh beban induktif. Merupakan daya yang diberikan oleh PLN kepada konsumen. Daya ini merupakan perkalian antara tegangan dan arus, sehingga memiliki satuan VA (Volt Ampere) Daya semu dinyatakan dengan persamaan : Pada beban yang bersifat induktif, daya reaktif dinyatakan dengan persamaan : 𝑺 =𝑽 . 𝑰 Daya reaktif adalah daya imajiner yang menunjukkan adanya pergeseran grafik sinusoidal arus dan tegangan listrik AC akibat adanya beban reaktif.. Daya reaktif memiliki fungsi yang sama dengan faktor daya atau juga bilangan cos Ø. Beban kapasitif yang bersifat menyimpan tegangan sementara, mengakibatkan nilai tegangan jaringan menjadi lebih tinggi Sbeban induktif yang bersifat menyerap arus listrik, membuat tegangan listrik jaringan turun. Berubah-ubahnya tegangan listrik jaringan tersebut sangat mengganggu proses distribusi energi listrik dari pembangkit ke konsumen, yaknikerugian-kerugian distribusi listrik seperti kerugian panas dan emisi elektromagnetik yang terbentuk sepanjang jaringan distribusi. https://kusumandarutp.blogspot.com/2015/08/daya-listrik-daya-aktif-daya-reaktif.html http://blog.unnes.ac.id/antosupri/pengertian-daya-semu-daya-nyata-dan-daya-reaktif/ Dengan Q = Daya reaktif (VAR) V = Tegangan listrik (V) I = Arus listrik (A) Sin  = factor reaktif Dengan S = Daya Semu (VA) V = Tegangan listrik (V) I = Arus listrik (A) 𝑸 =𝑽. 𝑰 𝒔𝒊𝒏 𝝋

Segitiga Daya 𝑺 𝟐 = 𝑷 𝟐 + 𝑸 𝟐 𝑷𝟐=𝑺𝟐 −𝑸𝟐 𝑸𝟐=𝑺𝟐 −𝑷𝟐 Segitiga daya merupakan hubungan antara tiga jenis daya pada listrik AC, yakni daya aktif, daya reaktif dan daya semu. Hubungan tiap sisi pada segitiga daya dapat dinyatakan dalam persamaan phytagoras : 𝑺 𝟐 = 𝑷 𝟐 + 𝑸 𝟐 Sehingga, apabila ada 2 sisi yang diketahui, maka sisi lainnya dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut : https://kusumandarutp.blogspot.com/2015/08/daya-listrik-daya-aktif-daya-reaktif.html 𝑷𝟐=𝑺𝟐 −𝑸𝟐 𝑸𝟐=𝑺𝟐 −𝑷𝟐 Daya aktif (P) : digambarkan dengan garis horizontal lurus Daya reaktif (Q) : digambarkan tegak lurus dengan daya aktif (P) Daya semu (S) : digambarkan dengan garis diagonal Sudut  : adalah besaran sudut antara daya Semu (S) dan daya aktif (P)

Contoh Soal Sebuah motor listrik dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik 100 V, jika arus yang mengalir adalah 2 A dan faktor kerjanya 0,8. Berapakah besar nilai daya semu, daya aktif, dan daya reaktif ? Diketahui : V = 100 V,        I = 2 A,         cos φ = 0,8 Ditanya    : S = ?,              P = ?,            Q =? Jawab : Daya semu (S) = V x I = 100 V x 2 A = 200 VA Daya aktif (P) = V x I x Cos  = 100 V x 2 A x 0,8 = 160 W Daya reaktif (Q) = 𝑆2 −𝑃2 = 2002 −1602 = 14400 = 120 VAR https://kusumandarutp.blogspot.com/2015/08/daya-listrik-daya-aktif-daya-reaktif.html 200 ??? 160

Faktor Daya Faktor daya merupakan rasio besarnya daya aktif yang bisa dimanfaatkan terhadap daya semu yang dihasilkan sumber, atau cosinus sudut antara daya aktif, dan daya semu. Faktor daya, disebut juga power factor / PF / Cos . 𝑪𝒐𝒔 𝝋= 𝑷 𝑺 Persamaan matematis faktor daya, dinyatakan dalam Tentang factor daya : Memiliki rentang nilai antara 0 – 1 Semakin tinggi nilai factor daya (mendekati 1), maka semakin efisien karena daya dapat dimanfaatkan seluruhnya Semakin kecil nilai factor daya (mendekati 0), maka semakin sedikit daya dari sumber yang dapat dimanfaatkan. Perbaikan factor daya pada jaringan dapat dilakukan dengan memasang komponen L atau C secara paralel Jadi : Faktor daya bisa dikatakan sebagai besaran yang menunjukkan seberapa efisien jaringan yang kita miliki dalam menyalurkan daya yang bisa kita manfaatkan.  http://tse-indonesia.id/memahami-faktor-daya/

02 Metode pengukuran daya

Metode pengukuran daya Metode pengukuran daya tanpa wattmeter, menggunakan beberapa voltmeter ataupun amperemeter yang dirangkai dengan rangkaian tertentu untuk mendapatkan nilai daya. Ada 2 metode pengukuran daya tanpa wattmeter yakni metode 3 voltmeter dan metode 3 amperemeter. TANPA WATTMETER Metode pengukuran daya dengan wattmeter, menghubungkan alat ukur wattmeter ke dalam rangkaian yang diukur. DENGAN WATTMETER

pengukuran daya tanpa wattmeter Metode 3 Voltmeter Rangkaian Daya beban (P) = V1 . I . Cos φ V1 mengukur tegangan pada beban Z dimana V1 = I . Z V2 mengukur tegangan pada tahanan murni R, dimana V2 sefasa I, oleh karenanya V2 = I R V3 mengukur drop tegangan pd kombinasi beban Z dan tahanan murni R. Perhatikan Δ OAB : V32 = (V2 + V1 Cos φ)2 + ( V1 sin φ)2 Penyelesaian persamaan tersebut menghasilkan P = (V32 – V22 – V12) / 2.R Diagram Vektor V1’

pengukuran daya tanpa wattmeter Metode 3 Amperemeter Rangkaian Daya beban : P = V1 . I . Cos φ I1 mengukur arus pada beban Z dimana I1 = V/ Z I2 mengukur arus yang lewat pada tahanan murni R dimana I2 sefasa V, oleh karena itu I2 = V/R I3 mengukur arus pd kombinasi beban Z dan tahanan murni R. Perhatikan Δ OAB : I32 = (I2 + I1 Cos φ)2 + (I1 sin φ)2 Penyelesaian persamaan tersebut menghasilkan P = R(I32 – I22 – I12) / 2 Z Diagram Vektor

Contoh soal Dari pengukuran daya dengan metoda 3 volt meter diperoleh data sbb: Tegangan drop pada kombinasi Z dan R adalah 184 V, tegangan pada tahanan non induktif (R= 8 Ώ) adalah 90 V dan tegangan drop pada beban adalah 105 V. Hitunglah daya yang didisipasi oleh beban! Penyelesaian! V1 = 105 V ; V2 = 90 V ; dan V3 = 184 V. Daya yang diserap beban : P = (V32 – V22 – V12)/2 R = 1842 – 1052 – 902) / 2 x 8 = = (14731) / 16 = 920,69 Watt.

Contoh soal 2. Pengukuran daya dengan metoda 3 Amperemeter diperoleh data sbb: Arus pada tahanan non induktif I2 = 2,5 A; Arus pada beban I1 = 4 A, dan arus utama I3 = 5,6 A. Bila tegangan terminal adalah300V, Hitunglah : a. Tahanan non induktif. b. Impedansi beban c. Daya yang diserap oleh beban d. Power faktor.

Contoh soal Penyelesaian: a. Tahanan non induktif: R = V / I2 = 300 / 2,5 = 120 Ώ Z = V / I1 = 300 / 4 = 75 Ώ Daya yang diserap beban P = ½ R ( I32 – I22 – I12 ) = ½ 120 ( 5,62 – 42 – 2,52 ) = 546,6 Watt. d. Power faktor ; Cos φ = Watt / VA = 546,6 / 300 x 4 Cos φ = 0,46

Pengukuran daya Menggunakan Wattmeter Wattmeter digunakan untuk mengukur besarnya daya nyata/ daya aktif. Pada wattmeter, terdapat belitan arus dan belitan tegangan, sehingga cara penyambungan wattmeter pada umumnya merupakan kombinasi cara penyambungan voltmeter dan amperemeter sebagai mana gambar dibawah ini.

03 Alat ukur daya

TUGAS Pelajari lebih lanjut terkait pengukuran Daya Listrik dengan topik yang harus dipelajari sbb : Pengukuran Daya DC dengan voltmeter dan amperemeter (tampilkan gambar rangkaian pengukurannya, rumus perhitungan dari metodenya) Pengukuran daya AC 3 fasa dengan wattmeter (tampilkan gambar rangkaian pengukurannya, rumus perhitungan dari metodenya) Alat ukur daya : jenis, konstruksi, dan cara kerja Kesalahan pada pengukuran daya (Wattmeter) Ketentuan : Tugas dikerjakan secara individu Hasil pembelajaran dibuat dalam bentuk PPT Wajib mencantumkan link sumber referensi yang digunakan. Dilarang keras mengcopy paste dari rekan yg lain, atau meng-copas lgsg dari web referensi. Harus disusun/dijabarkan dengan kalimat sendiri. File PPT diupload di elearning.