Fakultas Teknik Universitas 17 Agustus 1945

Presentasi berjudul: "Fakultas Teknik Universitas 17 Agustus 1945"— Transcript presentasi:

1 Fakultas Teknik Universitas 17 Agustus 1945
PBL PENGUKURAN DAYA Jurusan Elektro Fakultas Teknik Universitas 17 Agustus 1945 Jakarta 2015

2 PBL Pada arus searah (murni) , maka daya yang dipakai dalam beban (dalam tahanan R) dapat dinyatakan dalam : V = tegangan I = Arus Beban Sedangkan untuk arus bolak balik daya yang dipakai dalam beban pada saat tegangan dan arus beban adalah v dan I, maka harga sesaat dari daya yang terpakai adalah : P = v.i Bila tegangan dinyatakan sebagai fungsi SINUS seperti pada gambar maka kurva arus untuk pada rangkaian R-C Vg = Vg Sin Wt Bila tahanan beban adalah R, maka arus beban maka P dinyatakan ; P = VGIG Sin2 t atau

3 PBL Hubungan tersebut dapat dilukiskan seperti pada gambar dibawah ini : Sesuai dengan harga efektif, maka harga rata-rata dari p melalui satu periode ( yaitu harga P) adalah V dan I adalah harga-harga efektif dari v dan I,

4 PBL Bila beban mempunyai induktansi L, maka maka
Beban Induktif vs daya ABB

5 PBL Bila induktansi L diberikan energi dari sumber A.B.B, maka untuk setengah periode akan menyimpan energi elektromagnetik, dan mengembalikannya kembali ke sumber pada setengah periode berikutnya. L tidak dipergunakan daya secara rata-rata. Harga rata-rata daya dalam L = 0 ·        Jika beban merupakan kombinasi dari tahanan dan reaktansi, maka : dengan tg  = X / R maka didapatkan Beba umum vs daya ABB

6 PBL harga rata-rata P adalah ; jika Cos  =
dapat dilihat bahwa daya rata-rata ABB dengan beban umum dapat dinyatakan serbagai perkalian arus dengan tegangan (P = V.I) dimana V dan I adalah harga-harga efektifnya dan Cos  adalah beda phasa antara arus dan tegangan yang lewat beban tersebut. Cos  dikenal sebagai power factor (p.f) kalau beban murni resistif (tahanan murni : R) maka  = 0 Jika Cos (0) = 1 maka dalam hal ini besarnya daya P=0 = V I.

7 PBL ALAT UKUR WATT (Wattmeter)
Untuk pengukuran daya dan perhitungannya maka digunakan alat yang : 1.      Mempunyai penunjukan yang berbanding lurus dengan suatu perkalian 2.      Mempunyai rangkaian khusus perkalian dalam alat tersebut 3.      Harga - harga khususnya didapat secara tidak langsung Untuk 1) dan 2) alat pengukur daya, biasanya untuk 1) adalah tipe elektrodinamis atau tipe Induksi, sedangkan 3) biasanya dari tipe thermocouple atau sejenisnya.

8 PBL Jenis wattmeter diatas adalah jenis elektromagnetis yaitu alat yang mempunyai 2 kumparan, satu kumparan tetap dan yang lainnya kumparan berputar. Alat penunjuk dari jenis instrument ini akan berputar dengan suatu sudut yang berbanding lurus dengan hasil perkalian arus yang melalui kumparan-kumparan tersebut. Arus IC dari sumber masuk ke kumparan tetap dan dihubungakan seri dengan beban (kumparan ini disebut kumparan ARUS) kumparan berputar mempunyai sebuah tahanan yahng besan R, diseri dengan kumparan tersebut. Kumparan putar dengan tahanan R ini dihubungakan secara paralel dengan beban. Untuk terminal kumparan putar disebut Terminal Tegangan arus yang mengalir Ip kecil (biasanya 10 – 50 mA). Arus pada kumparan tetap membangkitkan medan magnit yang besarnya sebanding dengan ARUS 1C . Arus pada kumparan berputar sebanding dengan tegangan di beban Maka jarum kumparan berputar akan melakukan suatu putaran dengan skala tertentu.

9 PBL Alat jenis ini punya 4 terminal : · 2 terminal untuk tegangan
·        2 terminal untuk arus ·        terminal arus dihubungkan dengan kumparan tetap ·        terminal tegangan dihubungkan dengan kumparan berputar kalau arus besar, tegangan rendah, maka hubungan kumparan seperti pada gambar a). sedangkan kalau tegangaan tinggi dan arus kecil maka digunakan hubungan seperti pada gambar b).

10 PBL Pengukuran Daya dengan alat ukur Voltmeter dan Amperemeter
Daya arus searah dapat diukur dengan alat pengukur volt dan alat pengukur ampere, yang dihubungkan seperti diperlihatkan dalam gambar dibawah, dalam hal ini maka adalah penting diperhitungkan kerugian-kerugian daya yang terjadi, oleh adanya alat-alat pengukuran. Gambar (a) Gambar (b) misalkan bahwa beban tahanan adalah R, tegangan beban adalah V dan arus beban adalah I, sedangkan alat-alat pengukur volt dan ampere yang mempunyai tahanan-tahanan dalmnya Rv dan Ra, menunjukkan Vv dan Ia, dengan mempergunakan rangkaian pada gambar diatas akan didapatkan : maka daya yang akan diukur adalah :

11 PBL dan pula dengan cara yang sama dalam (b),
Bila dimisalkan bahwa pada (b), tahanan dalam dari alat pengukur volt adalah 10 k, sedangkan alat pengukur volt menunjukkan 100 V, dan pembacaan pada alat pengukur amper sama dengan 5 A, maka beban daya pada beban adalah : Cara yang mana yang akan dipilih dalam menghubungkan alat-alat ukur volt dan ampere untuk mengukur daya yaitu (a) dan (b) haruslah ditentukan dengan memperhatikan penjabaran yang diberikan sebelumnya. Dalam pengukuran arus bolak-balik, bila diketahui tegangan V dan Arus I dan dikethui faktor daya atau cos , maka besarnya W dihitung dari :

12 PBL Metode tiga alat pengukur volt dan tiga alat pengukur ampere
Daya satu fasa dapat diukur dengan mempergunakan tiga alat pengukur volt atau tiga alat pengukur ampere. Gambar dibawah memperlihatkan cara tiga alat pengukur volt bila dalam metode tiga alat ukur volt, masing-masing alat pengukur volt menunjukkan V1, V2 dan V3, maka :

13 PBL Apabila pengukuran dilakukan dengan tiga alat pengukur ampere maka dapat dijelaskan sebagai berikut: bila dalam metode tiga alat ukur ampere, masing-masing alat pengukur volt menunjukkan I1, I2 dan I3, maka :

14 PBL Kesalahan Dalam Wattmeter
Kesalahan Dalam Wattmeter Walaupun hubungan antara instrumen dengan rangkaian yang akan diukur sudah tepat dan benar, tetapi kesalahan pengukuran tetap ada. Kesalahan ini diakibatkan oleh daya yang dibutuhkan kumparan tetap untuk membangkitkan medan magnit, selain itu juga adanya daya yang hilang karena jatuhnya tegangan pada ujung-ujung terminal tegangan. Jika besarnya arus yang mengalir 5 A, kehilangan daya pada rangkaian kumparan tegangan  2,9 W. untuk pengukuran daya yang besar maka kesalahan yang terjadi ini adalah kecil, tetapi kesalahan menjadi cukup besar jika pengukuran yang dilakukan dalam skala kecil. Kesalahan dalam instrumen wattmeter yang dibuat untuk komersil berada antara :  0,1 – 0,5 % jika bekerja dalam frekuensi yang ditetapkan. Untuk menghindari kerusakan pada alat maka ; Besarnya dibatasi max 5 A; jadi untuk mengukur daya dengan arus besar digunakan trafo ARUS, sedang bila tegangan yang dipakai lebih dari 300 volt, maka diturunkan ke 115 – 125 dengan PT.

15 PBL Langkah-langkah dalam menguikur Daya
·  jika arus > 5 A gunakan CT sebelum dihubungakan ke wattmeter atau alat lainnya ·  hindari penempatan wattmeter dari daerah yang mempunyai medan magnit luar yang kuat · hubungkan terminal  dari wattmeter dengan bagian/sisi yang sama dari saluran /rangkaian yang akan diukur · jangan hubungkan alat dengan arus dan tegangan yang lebih besar dari kemam - puannya. Yang harus diingat bahwa arus atau tegangan dapat melebihi batasnya walaupun pembacaan dayanya tidak menunjukan penyimpangan yang melewati batas. ·   Jika menggunakan wattmeter, ammeter dan voltmeter harus dilakukan koreksi.

16 PBL PENGUKURAN DAYA 3 Dalam jaringan 3 dengan 3 kawat penghantar dapat diukur dengan mempergunakan 2 wattmeter biasa 1  seperti pada gambar dibawah dan menjumlahkan secara aljabar hasil-hasil penunjukannya.

17 PBL Bila penunjukan dari alat-alat pengukur watt adalah W1 dan W2 maka ; bila tegangan dalam jaringan 3  maka VAB = VBC =VCA dan A = C= 30o, jika beban juga seimbang maka IA = IC = I dan A = C =  maka didapat W1 = VI Cos (30o + ) W2 = VI Cos (30o - ) Jika power factor (pf) beban > 0,5 maka kedua wattmter menunjukan pembacaan positif sehingga daya total PT=P1+P2 Sedangkan bila pf beban <0,5, maka salah satu dari meter-meter tersebut (misalnya wattmeter  2 ) akan menunjukan harga Negatif. Dalam hal ini kawat arus (dari meter yang menunjukan negatif) diubah arah arusnya (dengan menukar hubungannya pada terminal arus) maka jarum akan menunjukan arah positif sehingga daya total dari penunjukan meter-meter adalah PT=P1 - P2.

18 PBL PENGUKURAN ENERGI LISTRIK
Daya terpakai di beban dapat dihitung dalam waktu, sehingga jumlah energi yang dikonsumsi oleh beban dapat diketahui. Jika satu watt dialirkan pada beban dalam satu detik, maka energi yang dikonsumsi dalam waktu tersebut adalah sama dengan 1 joule atau disebut wattsecond. Dalam perhitungan tenaga listrik digunakan watt-jam atau kilowatt-jam, dimana satu kilowatt-jam adalah sama dengan 1000 watt energi yang terpakai dalam satu jam. Peralatan yang paling umum untuk mengukur energi adalah watt-jam meter (wh meter atau kwh meter), tipe dari kwh ini penggunaannya sudah sangat luas dan telah dikembangkan oleh Schellumberger pada 1888, meter ini tidak mahal, ketelitiannya cukup baik dan dapat dioperasikan untuk waktu lama dengan hanya sedikit perawatan. Selain itu instrumen ini juga tidak banyak dipengaruhi oleh besarnya perubahan beban, power factor (pf) dan keadaan lingkungan. Pencatatan energi yang terpakai oleh beban, dihitung dari jumlah putaran piringan aluminium yang dihubungkan dengan roda-roda angka penunjuk.

19 PBL Gambar susunan Internal dan koneksi dari watt-jam meter tipe induksi

20 PBL Dari gambar di atas dapat dijelaskan sebagai berikut :
·      Cara kerja instrumen mirip dengan motor induksi selain itu alat ini juga berprinsip kerja seperti alat ukur induksi. ·        p adalah jumlah lilitan tegangan ·        cp adalah inti besi untuk lilitan tegangan ·        cc adalah inti besi untuk lilitan arus ·        c adalah lilitan arus ·        arus beban I melalui c fluk magnetik 1 ·        p mempunyai jumlah lilitan yang besar, dan dianggap reaktansi murni sehingga arus Ip yang melalui p lagging terhadap beban dengan sudut 90o fluk magnetik 2 momen gerak TD berbanding lurus dengan daya beban piringan berputar dengan kecepatan putar. Torsi pada piringan adalah sebanding dengan v dan I sehingga daya yang lebih besar yang lewat meter menyebabkan piringan berputar lebih cepat. Pada saat berputar piringan D memotong garis-garis fluks magnetik m (dari magnit permanen) sehingga menyebabkan arus putar yang besarnya berbanding lurus ddengan nm dalam piringan aluminium tersebut. Arus putar juga memotong garis-garis fluks magnetik m sehingga piringan D mengalami momen Redaman Td yang besarnya berbanding lurus dengan n2m bila TD dan Td seimbang maka Kd VI Cos  = Kmn2m

21 PBL Kd dan Km adalah konstanta
Dari persamaan tersebut didapatkan kecepatan putar dari piringan D adalah berbanding lurus dengan VI Cos  , dengan demikian julah perputaran piringan D dalam waktu tertentu berbanding dengan energi yang akan diukur untuk waktu tersebut. Piringan D berada pada satu poros yang mempunyai roda-roda gigi yang dihubungkan kepada roda-roda angka penunjuk. Biasanya dilakukan transformasi kecepatan putaran D terhadap roda-roda angka penunjuk, agar roda-roda angka tidak berputar denga kecepatan yang sama denga D. maka setelah melalui kalibrasi angka-angka roda penunjuk akan menunjukkan energi yang diukur dalam Kwh. Pada pengukuran tenaga listrik yang jumlah Kwh diukur BESAR, maka perlu penyesuaian dari alat-alat yang digunakan. Dalam hal ini jika tegangan yang digunakan tetap, dengan demikian 2 hampir tetap juga. Tetapi arus dapat bervariasi sangat lebar yang menyebabkan terjadinya variasi pada 1 , maka pada pengukuran tenaga listrik yang besar dapat terjadi kesalahan yang negatif yang disesbakan oleh K1n21.

22 PBL Untuk mengurangi kesalahan ini maka 1 dibuat kecil, sedangkan 2 besar, dfan putaran n kecil. Selain itu ditempatkan juga Shunt Magnetis dalam inti kumparan arus yang di saat arus beban I kecil 1 juga kecil. Maka shunt magnetis memungkinkan 1’ yang merupakan bagian dari 1. Sehingga fluks magnetis karena arus memotong D berkurang menjadi (1-1’). Tapi pada saat arus besar maka 1’ juga besar ampai 1’m pada saat kejenuhan fluks magnetis terjadi. Pada piringan D terdapat sebuah lubang kecil, yang merupakan suatu cara untuk menghindari berputarnya D pada saat beban nol. Bila lubang kecil tersebut sampai dibawa inti dari kumprran tegangan, maka jalan dari arus putar akan mengalami gangguan. Hal ini menyebabkan momen pada beban nol berkurang, sehingga piringan D berhenti berputar pada posisi tersebut

23 PBL SELESAI