Upload
agus-angga-wardani
View
374
Download
5
Embed Size (px)
Citation preview
POKOK BAHASAN 3INSTRUMEN PENUNJUK ARUS SEARAH
Pengerak meter D’Arsonval Amperemeter DC Voltmeter DC
Ohmmeter Efek Pembebanan Voltmeter
Metode Voltmeter- Amperemeter
TUJUAN BELAJAR
Setelah mempelajari materi dalam bab ini, mahasiswa diharapkan mampu menjelaskan tentang :Penggerak meter D’ArsonvalAmperemeter DCVoltmeter DCOhmmeter DCmetode voltampermeter
Penggerak Meter D’Arsonval
Penggerak Meter D’Arsonval
Magnet permanen berbentuk tapal kuda yang berdempetan dengan lembaran besi lunak kutubnya.
Diantara lembaran kutub utara dan selatan terdapat inti besi lunak berbentuk silinder yang dililit dengan kumparan kawat halus.
Kawat halus ini dililitkan pada sebuah bingkai logam yang sangat ringan dan ditempelkan pada sebuah pasangan jewel sehingga dapat berputar dengan bebas.
Arus dari sebuah rangkaian yang diukur, di dalam meter akan melewati gulngan pada kumparan putar. Arus yang melewati koil menyebabkan koil tersebut menjadi elektromagnet berkutb utara dan selatan.
Kutub elektromagnet saling mempengaruhi dengan kutub magnet permanen yang menyebabkan koil berputar.
Ammeter DC
Rm
ImIsI
Rsh
Rm = tahanan dalam alat ukur
Rsh = tahanan shunt
Im(Idp) = arus defleksi penuh
Ish = arus shunt
I = arus skala penuh
m
mmsh
mshsh
mmsh
mmshsh
ukuralatshunt
II
RIR
IIIkarenaI
RIR
RIRI
VV
Ammeter DC
Faktor Kelipatan
Tujuan penempatan sebuah resistansi rendah yang diparalel dengan resistansi penggerak meter (Rm) adalah untuk menaikan batas ukur arus yang besarnya n kali besar Im
mm I
InInI
Contoh :Sebuah Milliamper memiliki batas ukur 1 mA dengan tahanan dalam 100Ω, tentukanlah tahanan shunt yang harus dipasang agar batas kurnya menjadi 100 mA
01,199
1001
991100
mA
xmA
I
RIR
mA
III
sh
mmsh
msh
Ammeter DCShunt Ayrton (Shunt Universal)
m
mcbma
m
mcmba
m
mmcba
IA
RRRIR
AUkurBatas
IA
RRIRR
AUkurBatas
IA
RIRRR
AUkurBatas
10
10
5
5
1
1
Rm
Rc
Rb
Ra
1A
5A
10 A
Im
Ammeter DCContoh : Rancang sebuah shunt Ayrton pada ampermeter dengan
tahanan dalam Rm 50Ω dan arus defleksi penuh 1mA, agar menghasilkan batas ukur rangkuman ganda 1A, 5A, dan 10A.
)3(...
999.9
50
1000.10
50
10
)2(...999.4
50
15000
501
5
)1(...05005,0999
50
11000
501
1
cbcbma
ccba
cba
RRRRIR
AUkurBatas
RRxRR
AUkurBatas
xRRR
AUkurBatas
Ammeter DC
Ω0,005005R
Ω0,005005R
Ω0,04004R
EliminasiMetode
a
b
c
4,40045,45010000
45,4501000010000
__50999.93
45,500999.9999.9999.9999.91
2,200000.5
__50999.4999.42
2,250999.4999.4999.4999.41
b
cb
cba
cba
c
cba
cba
R
RR
RRR
RRRx
R
RRR
RRRx
Ammeter DC
Latihan Soal
Sebuah rangkaian Shunt Ayrton memiliki arus defleksi penuh Idp = 1 mA dan tahanan dalam Rm = 50 , agar menghasilkan rangkuman-rangkuman arus sebesar 5 A, 10 A, dan 15 A. Tentukanlah nilai-nilai tahanan shunt yang diperlukan (gambar diagram perencanaan secara lengkap)
Voltmeter DC
Rm
ImRs
V
Rm = tahanan dalam alat ukur
Rs = tahanan pengali
Im(Idp) = arus defleksi penuh
V = tegangan rangkuman maksimum
mmm
mms
mmsm
msm
RI
V
I
RIVR
RIRIV
RRIV
Voltmeter DCVoltmeter Rangkuman ganda
Rm
Im
R4R3R2R1
10V
50V250V
500V
Ω.
ΩKΩmR
TR
sR
KΩmA
VTR
9009
10010
101
10
Rangkuman 10 V
Voltmeter DC
KKKRRRR
KmA
VR
mTs
T
401050
501
50
4
KKKRRRRR
KmA
VR
mTs
T
20050250
2501
250
43
KKKRRRRRR
KmA
VR
mTs
T
250250500
5001
500
432
Rangkuman 50 V
Rangkuman 250 V
Rangkuman 500 V
Rangkuman 10 V
Voltmeter DC
VIS
dp
1
SV
I
VR
mT
m
mm
s
RSV
RI
VR
VA,IdpS
1000
0010
11
90091001000014 .Vx
V.RVxSR m
Voltmeter DC
KKVx
V.RRVxSR m 401050000143
KKVx
V.RRRVxSR m 200502500001432
KKVx
V.RRRRVxSR m 25025050000014321
Rangkuman 50 V
Rangkuman 250 V
Rangkuman 500 V
Voltmeter DC (latihan Soal)
Latihan Soal
Sebuah meter gerak d’Arsonval dengan tahanan dalam Rm = 100 dan skala penuh Idp = 1 mA, akan diubah menjadi voltmeter arus searah rangkuman ganda dengan batas ukur 0 – 5 volt, 0 – 10 volt, 0 - 15 volt, dan 0 – 30 volt. Tentukanlah nilai tahanan-tahanan pengali (gambar diagram perencanaan secara lengkap)
Ohmeter DC
x y
Rm
Idp
Rx
E
Rz
0,1 Rz 0,9 Rz
Rm = tahanan dalam
Idp = arus defleksi penuh
E = baterai dlam alat ukur
Rz = tahanan pembatas arus
dan pengatur nol
Rx = tahanan yg tidak diketahui
Jika titik x dan y dihubungsingkat ekuivalen dengan menghubungsingkat kedua probe dari ohmeter pada “zero” sebelum alat digunakan, kemudian resistor variabel Rz diatur untuk memperoleh penyipangan skala penuh.
Ohmeter DCSaat X & y dihubungsingkat Saat X & y dipasang Rx
mzdp RR
EI
xmz RRR
EI
xmz
mz
mz
xmz
dp RRR
RR
RRE
RRRE
I
I
Jika P menyatakan perbandingan I dan Idp
mzmz
xxmz
mz RRP
RRR
RRR
RRP
Ohmeter DCContoh :
Suatu penggerak meter dengan Idp = 1 mA dan Rm = 100 Ω digunakan sebagai ohmeter dengan baterai 3 V, buatlah skala pada permukaan meter untuk pembacaan resistansi !
Nilai Rz yang akan membatasi arus pada Idp
K.mA
VR
I
ER m
dpz 992100
1
3
x y
Rm=100Ω
Idp=1mA
RxE=3V
Rz
Ohmeter DC
Nilai Rx dengan penyimpangan 20% dari Idp
KK,
K
K,K,,
K,K,
RRP
RRR mz
mzx
12320
3
109220
1092
Nilai Rx dengan penyimpangan 40% dari Idp
K,K
,
K
RRP
RRR mz
mzx
54340
3
Ohmeter DC
Nilai Rx dengan penyimpangan 50% dari Idp
Nilai Rx dengan penyimpangan 75% dari Idp
KK
,
K
RRP
RRR mz
mzx
13750
3
KK
,
K
RRP
RRR mz
mzx
3350
3
Nilai Rx dengan penyimpangan 100 % dari Idp
KK
K
RRP
RRR mz
mzx
031
3
Ohmeter DC
0%
20%40% 50% 75%
100%∞
12 k4,5 k 3 k
1 k
0% Full Scale
Skala ohmmeter dapat digambarkan
P(%)
Rx(kΩ)
Rz+Rm(kΩ)
20 12 3
40 4,5 3
50 3 3
75 1 3
100 0 3
Skala tidak linier :
(a) Tingginya resistansi internal
(b) ½ Idp = resistensi internal
Ohmeter DC
Suatu penggerak meter dengan Idp = 1 mA dan Rm = 50 Ω digunakan sebagai ohmeter dengan baterai 3 V, buatlah skala pada permukaan meter untuk pembacaan resistansi !
Latihan Soal
Efek Pembebanan Voltmeter
sh VxRR
RV
21
2
tegangan sesungguhnya (Vhitung)
tahanan dalam voltmeter
S.VRV
tahanan paralel
V
VP RR
R.RR
2
2
tegangan yang terukur
SP
Pukur Vx
RR
RV
1
prosentase kesalahan pembacaan
%xV
VVPembacaanKesalahan%
h
ukurh 100
R1
R2Vs V
+
-
V= rangkuman voltmeter
Efek Pembebanan VoltmeterContoh Soal 1
tegangan sesungguhnya (Vhitung)
V
Vxkk
k
VxRR
RV sh
50
15050100
5021
2
R1
R2Vs V1
+
-
100kΩ
50kΩ150V
V2
S1 = 1k Ω/VS2 = 20 kΩ/VRangkuman voltmeter = 50 VPertanyaan :(a) berapa tegangan terukur ?(b) % Kesalahan pembacaan ?
Efek Pembebanan Voltmeter tahanan dalam voltmeter 1
tahanan paralel 1
k.x
S.VRV
50
00015011
tahanan dalam voltmeter 2
M.x
S.VRV
1
000205022
k
kk
kxk
RR
R.RR
V
VP
25
5050
5050
12
121
tahanan paralel 2
k,
k.k
k.xk
RR
R.RR
V
VP
647
000150
000150
22
222
Efek Pembebanan Voltmeter tegangan yang terukur 1
% kesalahan pembacaan 1
tegangan yang terukur 2
% kesalahan pembacaan 2
V
Vxx
VxRR
RV S
P
Pukur
30
15025100
2511
11
%
%V
VV
%xV
VV.Pemb.Kes
h
ukurh
40
10050
3050
1001 1
V,
Vx,x
,
VxRR
RV S
P
Pukur
3648
150647100
64721
22
%,
%V
V,V
%xV
VV.Pemb.Kes
h
ukurh
283
10050
364850
1002 2
Efek Pembebanan VoltmeterContoh Soal 2
R1
RxVs V
+
-
100kΩ
100V
S = 100 Ω/VRangkuman voltmeter = 50 VVoltmeter membaca = 4,65 VPertanyaan :(a) berapa nilai Rx
Tahanan ekuivalen pada skala 50 V
kx
S.VRV
5
100501
Efek Pembebanan Voltmeter tahanan paralel
k,
,
,
RxV
RR s
s
pP
8784
3595
654
1
PV
VPX
PVX
xPVXVP
VXVPXP
VXVXP
VX
VXP
RR
RxRR
RRR
RxRRxRRxR
RxRRxRRxR
R.RRRR
RR
R.RR
k
k,
kxk,
RR
RxRR
PV
VPX 200
1220
58784
Efek Pembebanan Voltmeter
Soal Latihan
Dua buah tahanan R1 (100K) dan R2 (200K) terhubung seri dengan sumber tegangan 300 Volt, jika ingin mengukur tegangan pada R1 dengan voltmeter 1 (sensitivitas = 4K/v) dan Voltmeter 2 (sensitivitas = 20K/v). Tentukanlah (a) pembacaan tiap voltmeter, (b) prosentase kesalahan tiap pembacaan.
METODE VOLTMETER-AMPERMETER
• jika nilai RL jauh lebih besar dibandingkan dengan tahanan Ampermeter, maka kesalahan akibat drop tegangan karena adanya tahanan pada Ampermeter dapat diabaikan dan penunjukkan Voltmeter sangat mendekati tegangan beban yang sebenarnya
• sehingga paling baik untuk pengukuran nilai-nilai tahanan yang tinggi (High-resistance Value)
RLV
Gambar a
A
IT IL
VLVs
-
+ •Ampermeter membaca arus beban (IL) yang sebenarnya
•Voltmeter mengukur tegangan sumber (VS).
METODE VOLTMETER-AMPERMETER
V
Gambar b
AIT IL
VL RLVs
-
+
• jika nilai RL jauh lebih kecil dibandingkan dengan tahanan Voltmeter, maka arus yang mengalir pada Ampermeter tidak berbeda dengan arus yang mengalir ke beban
• sehingga sangat baik untuk mengukur nilai tahanan yang rendah (Low-Resistence Value)
•Voltmeter membaca tegangan beban yang sebenarnya (VL)
•Ampermeter membaca arus total (IZ),
Tugas
Kerjakanlah soal dibawah ini•Sebuah rangkaian Shunt Ayrton memiliki arus defleksi penuh Idp = 1 mA dan tahanan dalam Rm = 50 , agar menghasilkan rangkuman-rangkuman arus sebesar 1 A, 5 A, dan 10 A. Tentukanlah nilai-nilai tahanan shunt yang diperlukan (gambar diagram perencanaan secara lengkap)
•Sebuah meter gerak d’Arsenal dengan tahanan dalam Rm = 100 dan skala penuh Idp = 1 mA, akan diubah menjadi voltmeter arus searah rangkuman ganda dengan batas ukur 0 – 5 volt, 0 – 15 volt, 0 - 30 volt, dan 0 – 60 volt. Tentukanlah nilai tahanan-tahanan pengali (gambar diagram perencanaan secara lengkap)
•Dua buah tahanan R1 (100) dan R2 (50) terhubung seri dengan sumber tegangan 150 Volt, jika ingin mengukur tegangan pada R1 dengan voltmeter 1 (sensitivitas = 0,5K/v) dan Voltmeter 2 (sensitivitas = 20K/v) pada rangkuman 100 volt. Tentukanlah (a) pembacaan tiap voltmeter, (b) prosentase kesalahan tiap pembacaan