Jadi Pisan MODUL 2
-
Upload
fahri-sumardi -
Category
Documents
-
view
26 -
download
7
description
Transcript of Jadi Pisan MODUL 2
I. TUJUAN
1. Menentukan tahanan dalam dari AUBP
2. Memperbesar skala maksimum Voltmeter AC dan DC
3. Pengaruh frekuensi pada Voltmeter
II. ALAT ALAT YANG DIGUNAKAN
1. Variac.....................................................................................1 buah
2. Power Supply.........................................................................1 buah
3. Voltmeter...............................................................................1 buah
4. Dioda Bridge..........................................................................1 buah
5. Resistor – Resistor.................................................................secukupnya
6. Kawat penghubung................................................................secukupnya
III. TEORI DASAR
3.1. Pengertian AUBP
Alat ukur tipe besi putar adalah sederhana dan kuat dalam konstruksi. Alat
ukur ini digunakan sebagai alat ukur arus dan tegangan pada frekuensi –
frekuensi yang dipakai pada jaringan distribusi. Instrumen ini pada dasarnya
ada dua buah bentuk yaitu tipe tarikan (attraction) dan tipe tolakan
(repulsion). Cara kerja tipe tarikan tergantung pada gerakan dari sebuah besi
lunak di dalam medan magnit, sedang tipe tolakan tergantung pada gaya tolak
antara dua buah lembaran besilunak yang telah termagnetisasi oleh medan
magnit yang sama.
Apabila digunakan sebagai ampermeter, kumparan dibuat dari beberapa
lilitan kawat tebal sehingga ampermeter mempunyai tahanan yang rendah
terhubung seri dengan rangkaian, induktansi dari kumparan tidak
berpengaruh.
1
Rangkaian Impedansi dalam AUBP
Jika digunakan sebagai voltmeter, maka kumparan harus mempunyai
tahanan yang tinggi agar arus yang melewatinya sekecil mungkin,
dihubungkan paralel terhadap rangkaian. Kalau arus yang mengalir pada
kumparan kecil, maka jumlah kumparan harus banyak agar mendapatkan
ampere penggerak yang dibutuhkan.Jika lempengan besi yang belum
termagnetisasi digerakkan mendekati sisi kumparan yang dialiri arus,
lempengan besi akan tertarik di dalam kumparan. Hal ini merupakan dasar
dalam pembuatan suatu pelat dari besi lunak yang berbentuk bulat telur, bila
dipasangkan pada batang yang berada diantara "bearings" dan dekat pada
kumparan, maka pelat besi tersebut akan terayun ke dalam kumparan yang
dialiri arus. Kuat medan terbesar berada ditengah - tengah kumparan, maka
pelat besi bulat telur harus dipasang sedemikian rupa sehingga lebar
gerakannya yang terbesar berada di tengah kumparan.Untuk memperbesar
skala maksimum dari Voltmeter disini dapat dilakukan dengan mengubah
tahanan yang dipasang seri dengan impedansi Voltmeter.
Gambar Rangkaian Impedansi dalam AUBP
Jika batas ukur sekarang menjadi ( n+1 ) kali batas ukur semula.
Sedangkan untuk pengukuran tegangan AC akan sama halnya pengukuran
teganga DC bila kita menambah kapasitor yang dipasang secara parallel
2
dengan Rs untuk menghilangkan pengaruh frekuensi. Harga C kita dapatkan
persamaan :
C = 0.14L
R s2
Dimana :
Rs = Tahanan yang dipasang seri dengan impedansi dalam dari Volmeter
L = Induktasi dari Voltmeter
C =Kapasitor yang dipasang parallel dengan Rs untuk menghilangkan
frekuensi dari jala – jala
Gambar rangkaian menghilangkan frekuensi
Pengukuran tegangan AC juga dapat di ukur langsung bila kita
mengetahui nilai frekuensi dari sumber tegangan jala-jala AC yang diberikan
pada rangkaian yang akan di ukur.
3.1.1 Tipe Tarikan (Attraction)
Bila sebuah jarum penunjukdipasangkan pada batang yang membawa
pelat tadi, maka arus yang mengalir dalam kumparan akan mengakibatkan
jarum penunjuk menyimpang. Besar simpangan akan lebih besar, jika arus
yang mengalir pada kumparan besar. Demikian pula simpangan penunjuk
yang bergerak diatas skala, sebelumnya skala harus sudah dikalibrasi.
3
Gambar Beberapa bagian dari instrumen tipe tarikan
Apabila pelat besi ditempatkan sedemikian rupa sehingga pada posisi nol
membentuk sudut Ø dengan arah medan magnit H yang dihasilkan oleh
kumparan. Simpangan yang dihasilkan adalah 2 akibat arus yang melalui
kumparan. Dengan demikian pelat besi yang termagnetisasi itu mempunyai
kemagnitan sebanding dengan besarnya H yang bekerja sepanjang sumbunya,
yaitu sebanding dengan H sin ( Ø + 2 ). Gaya F yang menarik pelat ke dalam
kumparan adalah sebanding terhadap H2sin ( Ø + 2 ).
3.1.2 Tipe Tolakan (Repolsion)
Gambar Beberapa bagian penampang jenis repulsion
Apabila arus yang akan diukur dilewatkan melalui kumparan, maka akan
membangkitkan medan magnit memagnetisir kedua batang besi. Pada titik
4
yang berdekatan sepanjang batang besi mempunyai polaritas magnit yang
sama. Dengan demikian akan terjadi gaya tolak menolak sehingga penunjuk
akan menyimpang melawan momen pengontrol yang diberikan oleh pegas.
Gaya tolak ini hampir sebanding dengan kuadrat arus yang melalui kumparan;
kemanapun arah arus yang melalui kumparan, kedua batang besi tersebut akan
selalu sama – sama termagnetisasi dan akan saling tolak-menolak. Untuk
mendapatkan skala uniform, digunakan 2 buah lembaran besi yang berbentuk
seperti lidah
Gambar Dua buah lembaran besi yang berbentuk seperti lidah
lempengan besiberbentuk lidah dililitkan dalambentuk silinder, sedang
besi yangbergerak terdiri dari lempenganbesi dan dipasang sedemikianrupa
sehingga dapat bergeraksejajar terhadap besi tetap. Dengan adanya gaya
tolakmenolakantara dua batang besi yang sama-sama termagnetisasitersebut
akan timbul momen.Besar momen sebanding denganH2. Karena H sendiri
berbandinglurus terhadap arus yang melaluikumparan (permeabilitas
dianggapkonstan), maka momen tersebutakan sebanding dengan I2.
Dengandemikian momen simpangan,sebagai momen utama sebandingdengan
I2. Jika instrumen inidigunakan untuk arus bolak-balikakan menunjukkan
nilai arus rms(Irms). Karena polaritas dari keduabatang besi tersebut
5
berlawanansecara serentak, maka instrument ini dapat digunakan untuk
acmaupun dc.
IV. PROSEDUR PERCOBAAN
A. Menentukan Tahanan Dalam VMBP dan Kalibrasinya
1. Buatlah rangkaian gambar 1 pada papan kerja yang di sediakan.
2. Tegangan supply dengan hanya boleh dipasang pada rangkaian percobaan
apabila sudah disetujui oleh asisten.
3. Atur tegangan DC sebesar 16 Volt (Vdc).
4. Atur perlahan – lahan VR hingga VM menunjukan 5 Volt.
5. Ukur dan catat tegangan pada R1.
6. Hitung arus yang melewati R1.
7. Ukur dan catat tegangan pada VM (Vm).
8. Hitung harga tahanan dalam (Rv) Voltmeter.
9. Ulangi prosedur diatas untuk harga pengamantan 7V, 9V, 10V, dan 11V.
10. Tentukan harga Rv rata – rata.
11. Tulis hasil pengamatan pada table 1.
Gambar 1
6
Gambar 2
Gambar 3
B. Untuk Sumber Tegangan DC
1. Hubungkan pengawatan seperti pada gambar 2 pada papan kerja yang
disediakan untuk alat ukur yang mempunyai range 60V, 90V, 120V, 150V,
200V.
2. Tegangan supply hanya boleh dipasang pada rangkaian percobaan apabila
sudah di setujui oleh asisten.
3. Hubungkan pengawatan gambar 3 untuk R1 = 240 Ω, R2 = 1K Ω.
4. Atur Vdc dari variac hingga menunjukan harga 60 Volt dengan Voltmeter
digital.
5. Ukur dan catat tegangan di R1 dan R2 dengan menggunakan VM yang dibuat
pada prosedur a) dengan menggunakan range 60 Volt.
6. Ulangi prosedur b, c, d dengan mengganti R1 = 1KΩ, R2 = 4,12 KΩ untuk
Vdc 90 Volt dan range 90 Volt.
7. Ulangi prosedur b, c, d dengan mengganti R1 = 1,5 KΩ, R2 = 32,5 KΩ untuk
Vdc 90 Volt dan range 120 Volt.
7
8. Tuliskan hasil pengamatan pada table 2.
C. Untuk Sumber Tegangan AC tanpa Kapasitor
1. Hubungkan pengawatan seperti pada gambar 2 pada papan kerja yang
disediakan untuk alat ukur yang mempunyai range 60V, 90V
2. Tegangan supply hanya boleh dipasang pada rangkaian percobaan apabila
sudah di setujui oleh asisten.
3. Hubungkan pengawatan gambar 4 untuk R1= 66,6 Ω, R2= 12K Ω.
4. Atur Vdc dari variac hingga menunjukan harga 60 Volt dengan Voltmeter
digital.
5. Ukur dan catat tegangan di R1 dan R2 dengan menggunakan VM yang dibuat
pada prosedur a) dengan menggunakan range 60 Volt.
6. Ulangi prosedur b, c, d dengan mengganti R1= 66,6 KΩ, R2 = 119 KΩ untuk
Vdc 90 Volt dan range 90 Volt.
Gambar 4
8
V. DATA PENGAMATAN DAN PENGOLAHAN DATA
1. Data Pengamatan
Tabel 1
Untuk Tahanan Dalam VMBP
Vin ( Volt ) Vm ( Volt ) I ( Ampere ) VR ( Volt )
5 2,45 7,5 5,08
7 2 5,5 6,69
9 1,52 4,5 8,83
10 1,26 4 10,03
11 1 3 11
Tabel 2
Untuk sumber tegangan DC
V (Volt) R1 (Ω) R2 (Ω) VR1 (Volt) VR2 (Volt)
60 13,4 1K 13,4 49,8
90 1K 4,12K 21,3 72,2
120 1,5K 32,5K 5,2 115,4
Tabel 3
Untuk sumber tegangan AC
V (Volt) R1 (Ω) R2 (Ω)VR1
(Volt)
VR2
(Volt)
60 66,6K 12K 51 9
90 66,6K 119K 31.9 57.4
9
2. Pengolahan Data
Nilai hambatan dalam pada sumber tegangan DC
R = 11,20.04
= 280 Ω
Nilai Arus pada sumber tegangan DC
I = V
R1+R2
Tegangan 60 Volt
I = 60
1k+240 = 48mA
Tegangan 90 Volt
I = 90
1k+4,12k = 17,6 mA
Tegangan 120 Volt
I = 120
1,5K+32,5k = 3,59 mA
Nilai Tegangan pada R1 dan R2
VR1 = R1
R1+R2x Vin VR2 =
R2R1+R2
x Vin
Tegangan 60 Volt
VR1 = 240
240+1000x 60V=11,61V VR2 =
1000240+1000
x 60=48,39 V
Tegangan 90 Volt
VR1 = 1k
1k+4,12kx 90=17,58V VR2 =
4,12k1k+4,12k
x 90=72,42V
Tegangan 120 Volt
VR1 = 1,5k
1,5k+32,5kx 120=5,29 V VR2 =
R2R1+R2
x Vin =114,71 V
Kesalahan Dari Alat ukur
10
∑ = M – T Kesalahan Relatif∑Tx 100 %
Pada Tegangan 60 Volt KesalahanRelatif
∑ = 63,2 – 60 = 3,2 Volt3,260x100 %=5,33 %
Pada Tegangan 90 Volt KesalahanRelatif
∑ = 93,5 – 90 = 3,5 Volt3,590x100 %=3,89 %
Pada Tegangan 60 Volt KesalahanRelatif
∑ = 120,6 – 120 = 0,6 Volt0,6120
x100 %=0,5 %
5.2.2 Sumber Tegangan AC
Nilai hambatan dalam pada sumber tegangan AC
Z = 11,20,5
= 22,4 Ω
Nilai Arus pada sumber tegangan AC
I = V
Z 1+Z 2
Tegangan 60 Volt
I = 60
66,6k+12k = 0.76 mA
Tegangan 60 Volt
I = 90
66,6k+119 k = 0,01 mA
NilaiTeganganpada R1 dan R1
VR1 = R1
R1+R2x Vin VR2 =
R2R1+R2
x Vin
11
PadaTegangan 60 Volt
VR1 = 66,6k
66,6k+12kx 60V=50,84V VR2 =
12k66,6k+12k
x 60=9,16V
Pada Tegangan 90 Volt
VR1 = 66,6k
66,6k+119 kx 90V=32,3V VR2 =
119 k66,6k+119 k
x 90=57,7V
Kesalahan Dari Alat ukur
∑ = M – T Kesalahan Relatif ∑Tx 100 %
Pada Tegangan 60 Volt KesalahanRelatif
∑ = 60 – 60 = 0 Volt0
60x100 %=0 %
Pada Tegangan 90 Volt KesalahanRelatif
∑ = 89,3 – 90 = -0,7 Volt−0,7
90x 100 %=−0,78 %
VI. TUGAS AKHIR DAN PERTANYAAN
1. Tentukan tegangan di R1 dan R2 secara perhitungan pada percobaan di atas
itu bandingkan dengan hasil pengukuran yang sederhana yang saudara
dapatkan !
Jawab
UntukTegangan DC
Vin ( Volt )Perhitungan Pengukuran
VR1 (Volt) VR2 (Volt) VR1 (Volt) VR2 (Volt)
60 11,61 48,39 13,4 49,8
90 17,58 72,42 21,3 72,2
120 5,29 114,71 5,2 115,4
UntukTeganagan AC
Vin ( Volt ) Perhitungan Pengukuran
12
VR1 (Volt) VR2 (Volt) VR1 (Volt) VR2 (Volt)
60 50,84 9,16 51 9
90 32,3 57.7 31.9 57.4
2. Hitunglahkesalahanalatukurdankesalahanrelatifnyadari no.1 di atas!
Jawab
Vin
( V
olt
)
Sumber DC Sumber AC
KesalahanAlatUk
ur (Volt)
KesalahanRelat
if ( % )
KesalahanAlatUk
ur (Volt)
KesalahanRelat
if ( % )
60 3,2 5,33 0 0
90 3,5 3,89 -0,7 -0,78
120 0,6 0,5
3. Berapa sensivitas voltmeter yang saudara buat!
Jawab
S= 1Idp
= 1100
=0,01V
4. Berapa harga tahanan total Rv voltmeter tiap range!
Jawab
DC > V = 11,2 V ; I = 0,04 A
AC > V = 11,2 V ; I = 0,5 A
R=VI=11,2
0,04=280Ω
13
Z=VI=11,2
0,5=22,4Ω
VII. ANALISA DAN KESIMPULAN
ANALISA
Pada saat praktikum adanya kerusakan pada sebuah komponen resistor.
Pada saat pengukuran voltmeter yang dipakai memakai alat lagi yang
dinamakan DAC dimana DAC tersebut berfungsi sebagai pengubah digital
menjadi analog atau disebut juga AUBP.
Tahanan dalam pada sumber DC bernilai R = 280 Ω, dan pada sumber AC
sebesar Z = 22,4 Ω. Maka nilai X nya adalah :
Z=R± jX
X=Z−R=22,4−280=−257,6Ω
Dioda yang dipakai adalah dioda bridge yang berfungsi untuk menyearahkan
tegangan agar tegangan tersebut lebih stabil.
Pemasangan jumper yang kurang kencang yang menyebabkan adanya rugi-
rugi.
KESIMPULAN
Alat ukur dengan besi putar bekerja berdasar pada arus yang akan diukur
melalui kumparan yang tetap dan menyebabkan terjadinya medan magnit.
Potongan besi ditempatkan dimedan magnit tersebut dan menerima gaya
elektromagnetis, sehingga besi lunak tersebut akan berputar.
Pada alat ukur besi putar dapat diketahui tahanan dalam yaitu :
14
Untuk tegangan DC Untuk tegangan AC
R=VI=11,2
0,04=280Ω Z=V
I=11,2
0,5=22,4Ω
VIII. DAFTAR PUSTAKA
1. Modul praktikum III-A, Laboratorium Teknik Energi Elektrik, Jurusan Teknik
Elektro, ITENAS, 2002.
15