ALAT UKUR BESI PUTAR

1. Tujuan Khusus Pembelajaran

Setelah pelajaran selesai peserta harus dapat:

1.    Menjelaskan konstruksi alat ukur elektrodinamis.

2.    Menjelaskan prinsip kerja alat ukur elektrodinamis.

3.    Menyebutkan sifat-sifat alat ukur elektrodinamis.

2. Uraian Materi

2.1 Konstruksi Alat Ukur Elektrodinamis

Gambar Konstruksi Alat Ukur Elektrodinamis

Pada dasarnya alat ukur elektrodinamis, dilihat dari konstruksinya hampir sama dengan alat ukur kumparan putar. Letak perbedaannya adalah, jika pada kumparan putar mempunyai magnit permanen, tetapi pada elektrodinamis bagian ini digantikan oleh kumparan tetap. Jadi secara garis besar instrumen elektrodinamis terdiri dari:

·         kumparan tetap

·         kumparan putar

·         jarum penunjuk

·         skala penunjukkan

·         pegas

2.2 Prinsip kerja Alat Ukur Elektrodinamis

Pada dasarnya alat ukur elektrodinamis memiliki dua macam kumparan yaitu kumparan tetap dan kumparan putar. Kumparan yang diam ( tetap ) merupakan kumparan dengan diameter besar dan biasanya dibuat dua bagian, dimana bagian yang satu dengan yang lain dihubung paralel dan kadang kala dihubung seri. Sedangkan kumparan yang bergerak mempunyai diameter kawat yang kecil, kumparan yang bergerak ini diletakkan didalam / diantara kumparan tetapnya.

Jika kedua kumparan dialiri arus maka keduanya akan membangkitkan medan magnit yang menimbulkan momen putar. Kumparan tetap dengan medan magnit ( flux ) f1  dan  kumparan yang bergerak f2.

2.3 Penjelasan Prinsip Kerja Dengan Percobaan

Berikut ini, prinsip kerja instrumen elektrodinamis dijelaskan melalui percobaan, yaitu dengan memberikan suplai sumber tegangan DC pada kedua kumparan (tetap dan putar) dengan pembalikan polaritas sumber.

Gambar Penjelasan Prinsip Kerja Elektrodinamis Dengan Percobaan

Pada gambar di atas (bagian a), polaritas sumber (+) diberikan pada sisi atas rangkaian. Jika sumber tegangan dc 0-5 V dihidupkan, maka dengan segera jarum penunjuk akan menyimpang ke arah kiri pada skala penunjukkan.

  

Selanjutnya jika sumber tegangan dibalik polaritasnya (b), pada bagian atas rangkaian diberikan sumber (-), maka jarum akan menunjukkan gerakan yang sama, yaitu menyimpang ke arah kiri pula pada skala penunjukkan.

Dari percobaan ini dapatlah disimpulkan bahwa instrumen elektrodinamis tidak akan terpengaruh oleh polaritas sumber tegangan. Dengan demikian instrumen elektrodinamis dapat dipakai untuk mengukur besaran DC maupun AC.

MOMEN PUTAR

          Besarnya momen putar yang terjadi adalah :

                   Md =  k1 . f1 . f2  Sin J

                                     =  k2 . I . I2 . Sin J

          Konstruksi alat ukur dibuat sedemikian rupa dimana : J  =  900

          Sehingga Sin J  =  Sin  90°  =  1

          Maka :  Md  =  K3 . I1. I2

          Bila                :  Mt  =  K4 . a

          Besarnya Mt sebanding dengan Md.

          K4 . a  = K3 . I1. I2

                               a  =  K . I1 . I2

          Jadi :

          Untuk pemakaian arus bolak - balik

          Md  =  k . I1 . I2 . Cos j

                              =  k . I1 . I2 . Cos j

         Jadi :

          dimana : Md  =  Momen putar

                        Mt  =  Momen lawan

Dari rumus di atas, nampak bahwa penunjukkan instrumen elektrodinamis tergantung dari hasil kali dua arus yang berbeda (I1 dan I2). Dengan kata lain instrumen elektrodinamis merupakan alat ukur perkalian. Untuk mengkalibrasi (mengatur besar momen lawan) dipergunakan pegas yang dipasang pada kumparan gerak, dan pegas ini berfungsi juga sebagai penghantar arus listrik. Dari gambar prinsip kerja elektrodinamis dapat kita lihat bahwa bagian bawah kumparan putar terjadi gaya tolak kearah kiri dan bagian atas terjadi gaya tolak ke arah kanan, sehingga jarum bergerak seperti arah panah.

2.4 Sifat - Sifat Alat Ukur Elektrodinamis

1.     Mudah terpengaruh medan magnit luar, karena tidak mempunyai magnit permanen.

2.  Untuk pembentukan medan magnit listrik pada kumparan tetap, diperlukan arus yang besar.

3.   Mudah terpengaruh perubahan suhu dengan adanya arus yang mengalir pada kumparan.

4.    Peredaman yang dipakai adalah peredaman udara.

5.    Biasa dipakai untuk pengukuran :

     a.  Arus yang besar

     b.  Daya.

     c.  Energi ( usaha ).

Read More

Respon Elemen R L C

1. Resistor dalam arus bolak – balik

Rangkaian yang terdiri dari sebuah sumber tegangan bolak – baliik dan sebuah resistor seperti Gambar 2 di bawah ini:

Gambar 2. Rangkaian R, Bentuk Phasor, dan Bentuk Gelombang Pada AC

Persamaan tegangan sumber

                          v = Vm Sin wt

Persamaan tegangan pada Resistor R

                          v  = i R

v  = tegangan sesaat

i   = arus sesaat 

R = resistansi

Sehingga:

Pada beban resistor murni tegangan dan arus mempunyai fasa sama (sefase)

Daya sesaat ( p )

2. Induktor murni dalam arus bolak – balik

Bila tegangan bolak – balik dipasang pada induktor murni seperti Gambar 3 di bawah, maka induktor menghasilkan ggl yang melawan sumber yang besarnya:

Tegangan Sumber

v = V_m Sin wt

sehingga:

Daya Sesaat

Bentuk gelombang tegangan dan arus pada induktor dapat dilihat dalam Gambar 4 berikut ini.

 

 Gambar 4. Bentuk Gelombang Tegangan dan Arus Pada Induktor

p         = vi

                  

p = daya sesaat

Daya Untuk seluruh siklus

Dari persamaan di atas dapat dijelaskan bahwa induktor murni tidak menyerap daya listrik  hanya menyimpan energi listrik sesaat dalam jumlah terbatas.

3. Kapasitor dalam arus bolak – balik

Rangkaian yang terdiri dari sebuah sumber tegangan bolak – baliik dan sebuah kapasitor seperti Gambar 5 di bawah:

Gambar 5. Rangkaian C dan Bentuk Phasor Pada AC

Tegangan sumber mempunyai persamaan :

Muatan pada kapasitor:

q = Cv

q = Muatan pada plat kapasitor

C = Kapasitansi kapasitor

V = Beda potensial/tegangan

Persamaan Arus:

                    

Dari persamaan tersebut terlihat bahwa arus mendahului tegangan dengan sudut

atau 90⁰

Daya sesaat pada kapasitor ( p )

                         

daya untuk seluruh siklus:

Dari persamaan di atas dapat dilihat bahwa kapasitor tidak menyerap daya listrik.

Karakteristik tegangan dan arus dari ketiga elemen pasif tersebut dapat dilihat dalam Tabel 1 berikut:

Tabel 1. Karakteristik tegangan dan arus R, L, dan C

Video RLC :

Read More

DASAR LISTRIK BOLAK-BALIK (AC)

1.    Tegangan dan Arus Listrik Bolak-Balik

    Suatu bentuk gelombang tegangan listrik bolak-balik dapat digambarkan seperti pada Gambar 1 di bawah ini.

Gambar 1. Bentuk Gelombang Tegangan Listrik Bolak-Balik.

Video AC Generator :

  

Pesamaan tegangan sesaat

Dimana:         

v    = Tegangan sesaat

V_m = Tegangan Maksimum

¦        = Frekuensi = 1/t (Hz)

T   = Periode = waktu untuk satu gelombang

w   =  kecepatan sudut = 2p¦ = 2p/T = radian per detik

Frekuensi dalam listrik AC merupakan banyaknya gelombang yang terjadi dalam satu detik. Jika waktu yang diperlukan oleh satu gelombang disebut periode (T) maka:

jika generator mempunyai P kutub dan berputar sebanyak N kali dalam satu menit, maka frekuensi mempunyi persamaan

P   = Jumlah kutub generator

N   = Jumlah putaran permenit (rpm)

2.    Sudut Fase dan Beda Fase

Dalam rangkaian listrik arus bolak-balik sudut fase dan beda fase akan memberikan informasi tentang tegangan dan arus. Sedangkan beda fase antara tegangan dan arus pada listrik arus bolak-balik  memberikan informasi tentang sifat beban dan penyerapan daya atau energi listrik. Dengan mengetahui beda fase antara tegangan dan arus dapat diketaui sifat beban apakah resistif, induktif atau kapasitif.

Video : Sudut Fase dan Fase

3.    Tegangan Efektif dan Arus Efektif

Tegangan listrik arus bolak – balik yang diukur dengan multimeter menunjukan tegangan efektif. Nilai tegangan dan arus efektif pada arus bolak – balik menunjukan gejala yang sama seperti panas yang timbul jika dilewati arus searah :

Tegangan Efektif = 0.707 x Tegangan Maksimum                
Jadi:

           

Read More