1. BAB I
PENDAHULUAN
1
1.1. Latar Belakang
Pengukuran adalah suatu teknik untuk menyatakan suatu sifat fisis dalam
bilangan sebagai hasil untuk membandingkan dengan suatu besaran baku
yang diterima sebagai satuan.
Dalam pengukuran dibutuhkan instrumen untuk membantu
keterampilanmanusia dalam menentukan nilai dari suatu besaran yang tidak
diketahui. Dengan demikian sebuah instrumen dapat didefinisikan sebagai
sebuah alat yang digunakan untuk menentukan besaran dari suatu kuantitas
dan variabel.Telah disadari bahwa besaran listrik seperti arus, tegangan daya,
dan yang lainnya tidak dapat secara langsung kita tanggapi dengan panca
indra kita. Untuk memungkinkan pengukuran, maka besaran listrik ini
ditransformasikan melalui suatu phenomena fisis ke dalam besaran yang
memungkinkan untuk diamati oleh panca indrakita.
Dengan demikian kegiatan yang dilakukan untuk merubah besaran listrik
ke dalam suatu phenomena fisis yang dapat diamati oleh panca indra kita
dikenal sebagai pengukuran besaran listrik. Listrik merupakan kebutuhan
hidup yang tidak bisa dipisahkan dengan kehidupan kita. Listrik mempunyai
ukuran sehingga dapat diketahui keberadaannya juga besar nilainya. Daya
merupakan besar kekuatan listrik Adapun ukuran dari daya menurut satuan
internasional adalah watt. Watt disini biasa digunakan untuk mengukur daya
yang digunakan atau yang terpakai dari suatu beban listrik. Adapun alat yang
digunakan untuk mengukur daya adalah Watt meter.
2. 2
1.2. Tujuan
1. Untuk mengetahui pengertian dari Wattmeter.
2. Untuk mengetahui fungsi dari Wattmeter.
3. Untuk mengetahui komponen-komponen dalam Wattmeter.
4. Untuk mengetahui fungsi setiap komponen dalm Wattmeter.
5. Untuk mengetahui prinsip kerja dari Wattmeter.
6. Untuk mengetahui cara menggunakan Wattmeter.
7. Untuk megetahui macam-macam Wattmeter.
3. BAB II
PEMBAHASAN
3
2.1. Pengertian Wattmeter
Wattmeter pada dasarnya merupakan penggabungan dari dua alat
ukur yaitu Amperemeter dan Voltmeter, untuk itu pada Wattmeter terdiri dari
kumparan arus (kumparan tetap) dan kumparan tegangan (kumparan putar),
sehingga pemasangannya juga sama yaitu kumparan arus dipasang seri
dengan beban dan kumparan tegangan dipasang paralel dengan sumber
tegangan.
Wattmeter merupakan alat ukur yang digunakan untuk mengukur daya
listrik secara langsung. Wattmeter dapat digunakan untuk pengukuran pada
arus searah maupun arus bolak balik. Untuk arus searah, maka daya yang
dipakai dalam beban tahanan R dinyatakan sebagai
푃 = 푉 퐼 = 퐼2 푅 =
푉2
푅
Dengan V adalah tegangan beban dan I adalah arus beban Pada arus
bolak balik, daya yang dipakai pada beban pada saat tegangan beban v dan
arus beban i dinyatakan sebagai p = v i dengan v dan i adalah tegangan dan
arus sebagai fungsi waktu yang memenuhi persamaan sinusoida. Terdapat
beberapa jenis Wattmeter yaitu diantaranya wattmeter elektrodinamis
wattmeter Induksi, wattmeter elektrostatis, wattmeter digital dan sebagainya.
Paling banyak digunakan adalah Wattmeter elekrodinamis.
2.2. Fungsi Alat
Fungsi wattmeter adalah alat ukur yang digunakan untuk mengukur daya
listrik secara langsung. Wattmeter dapat digunakan untuk pengukuran pada
arus searah (DC) maupun arus bolak balik (AC).
4. 4
2.3. Komponen Alat
Gambar 1. Wattmeter analog
Wattmeter analog yang paling sederhana adalah wattmeter jenis
elektrodinamis, dimana terdiri dari sepasang kumparan tetap yang disebut
kumparan arus dan kumparan bergerak yang disebut kumparan tegangan
(potensial). Kumparan arus dihubungkan dengan rangkaian secara seri,
sedangkan kumparan potensial dihubungkan secara paralel dengan rangkaian
alat ukurnya. Selain itu pada wattmeter ini, kumparan potensial membawa
jarum yang bergerak di atas skala untuk menunjukkan pengukuran. Sebuah
arus yang mengalir melalui arus kumparan menghasilkan medan
elektromagnetik di sekitar kumparan. Kuat medan ini sebanding dan sefase
dengan arus. Sebuah resistor bernilai tinggi dihubungkan secara seri dengan
alat ini untuk mengurangi arus yang mengalir melewatinya. Kumparan
potensial pada wattmeter umumnya memiliki resistansi yang tinggi. Pada
rangkaian arus searah, simpangan jarum penunjuk sebanding dengan arus dan
tegangan, dan memenuhi persamaan P = VI.
5. Di bawah ini merupakan gambar komponen alat beserta keterangannya.
5
Ke t e r a ng a n:
1 Jarum penunjuk
2 Kaca
3 Pengatur Nol (Zero)
4 Skala : terdiri dari 120 bagian
(linear)
5 Terminal tegangan
6 Terminal arus
7 Tabel Perkalian
Gambar 2. Komponen Alat
2.4. Fungsi Setiap Komponen
2
2.4.1. Jarum penunjuk berfungsi sebagai penunjuk besaran yang di ukur.
2.4.2. Kaca berfungsikan untuk mengeliminir kesalahan parallax dalam
pembacaan.
2.4.3. Pengatur Nol (Zero) berfungsi untuk mengatur posisi nol dari
penunjukan jarum.
2.4.4. Skala berfungsi untuk membaca dari hasil pengukuran.
2.4.5. Terminal tegangan digunakan untuk menyambungkan tegangan.
Terminal common tegangan diberi tanda (±), dan terminal tegangan
yang lain mengindikasikan ukuran tegangan terukur.
1
3
6
4
7
5
6. 2.4.6. Terminal arus : Salah satu terminal diberi tanda (±) untuk menunjukkan
bahwa terminal ini dihubungkan dengan terminal common tegangan,
dan terminal arus yang lain mengindikasikan ukuran arus terukur.
2.4.7. Tabel Perkalian : letak tabel perkalian di sisi samping alat ukur, tabel
ini digunakan untuk menentukan besarnya daya nyata dari nilai
penunjukan.
6
2.5. Prinsip Kerja Wattmeter
Wattmeter bekerja berdasarkan prinsip kerja gaya lorentz. Gaya dimana
gerak partikel akan menyimpang searah dengan gaya lorentz yang
mempengaruhi. Arah gaya lorentz pada muatan yang bergerak dapat juga
ditentukan dengan kaidah tangan kanan dari gaya lorentz (F) akibat dari arus
listrik, I dalam suatu medan magnet B.
Ibu jari menunjukkan arah arus listrik (I). Jari telunjuk menunjukkan arah
medan magnet (B). Jari tengah menunjukkan arah gaya lorentz. Untuk
muatan positif arah gerak searah dengan arah arus, sedangkan untuk muatan
negatif arah gerak berlawanan dengan arah arus.
Keterangan :
F = Gaya Lorentz
I = Arus
B = Kuat Medan Magnet F
I
Gambar 3. Kaidah tangan kanan
B
7. 7
2.6. Cara Menggunakan
1. Cara menggunakan wattmeter pertama-tama telitilah kedudukan jarum.
Penunjuknya, jika kedudukannya sudah tepat pada angka 0 berarti
wattmeter sudah siap untuk digunakan. Apabila kedudukan jarum
penunjuk belum tepat pada angka 0, maka harus diatur dengan memutar
sekrup pengatur kedudukan jarum.
2. Hasil pengukuran wattmeter didapatkan dengan mengalikan angka
penunjukkan jarum penunjuk dengan faktor pengali sesuai dengan batas
ukurnya.
Gambar 4. Cara menggunakan Wattmeter
8. Diagram hubungan wattmeter dapat diperlihatkan seperti pada gambar di bawah.
Gambar 5. Diagram hubungan Wattmeter
Dari gambar diagram hubungan wattmeter diatas terlihat bahwa terminal
tegangan yaitu terminal 240 V dan terminal ± dihubungkan secara paralel,
sedangkan terminal arus A dan terminal ± dihubungkan secara seri. Gambar a
terlihat bahwa terminal-terminal hubungan disambung antara terminal atas dan
terminal bawah, ini disebut hubungan seri. Sedangkan pada gambar b terminal
samping kanan disambung dengan terminal samping kiri, ini disebut hubungan
paralel.
Hasil pengukuran wattmeter didapatkan dengan mengalikan angka
penunjukkan jarum penunjuk dengan faktor pengali sesuai dengan batas ukur dan
jenis hubungannya seperti terlihat pada tabel di bawah ini.
8
9. 9
Tabel . Diagram Hubungan Wattmeter
M u l t I p l e
Volt
Ampere
60 V 120 V 240 V
Seri 0.5 A 0.25 o.5 1
Paralel 1 A o.5 1 2
Tabel di atas dapat dijelaskan sebagai berikut :
Dalam hubungan seri, batas ukur arus listriknya 0.5 ampere, jika
digunakan batas ukur tegangan berturut-turut 60 V; 120 V; 240 V, maka
hasil pengukuran dayanya adalah angka penunjukkan jarum dikalikan
dengan 0.25; 0.5; 1.
Dalam hubungan parallel, batas ukur arus listriknya 1 ampere, jika
digunakan batas ukur tegangan berturut-turut 60 V; 120 V; 240 V, maka
hasil pengukuran dayanya adalah angka penunjukkan jarum dikalikan
dengan 0.5; 1; 2.
Dalam hubungan seri, batas ukur dayanya sebesar 120 X 1 (Watt) = 120
Watt.
Dalam hubungan parallel, batas ukur dayanya sebesar 120 X 2 (Watt) =
240 Watt.
2.7. Macam - macam Wattmeter
Wattmeter dapat dibedakan menjadi 2, yaitu Wattmeter Analog dan
Wattmeter Digital.
2.7.1. Wattmeter Analog
Wattmeter analog terdiri dari 2 tipe yaitu : wattmeter tipe
elektrodinamometer, wattmeter tipe induksi.
10. 2.7.1.1. Wattmeter tipe elektrodinamometer
Instrumen ini cukup familiar dalam desain dan konstruksi elektro
dinamometer tipe ampermeter dan voltmeter analog. Kedua koilnya
dihubungkan dengan sirkuit yang berbeda dalam pengukuran power. Koil
yang tetap atau field coil dihubungkan secara seri dengan rangkaian, koil
bergerak dihubungkan paralel dengan tegangan dan membawa arus yang
proporsional dengan tegangan. Sebuah tahanan non-induktif dihubungkan
secara seri dengan koil bergerak supaya dapat membatasi arus menuju
nilai yang kecil. Karena koil bergerak membawa arus proposional dengan
tegangan maka disebut pressure coil atau voltage coil dari wattmeter.
Gambar 6. Konstruksi wattmeter elektrodinamometer
10
2.7.1.2 Wattmeter tipe Induksi
Prinsip kerja wattmeter induksi sama dengan prinsip kerja
amperemeter dan voltmeter induksi. Perbedaan dengan wattmeter jenis
dinamometer adalah wattmeter induksi hanya dapat dipakai dengan suplai
listrik bolak balik sedangkan wattmeter jenis dinamometer dapat dipakai
baik dengan suplai listrik bolak balik atau searah. Kelebihan dan
keterbatasan wattmeter induksi yaitu wattmeter induksi mempunyai skala
lebar, bebas pengaruh medan liar, serta mempunyai peredaman bagus.
Selain itu, alat ukur ini juga bebas dari error akibat frekuensi.
11. Kelemahannya adalah timbulnya error yang kadang-kadang serius yang
diakibatkan oleh pengaruh suhu, sebab suhu ini berpengaruh pada tahanan
lintasan arus eddy.
2.7.1.3. Wattmeter tipe thermokopel
Alat pengukur wattmeter tipethermokopel merupakan contoh dari
suatu alat pengukur yang dilengkapi dengan sirkuit perkalian yang khusus.
Bila arus-arus berbanding lurus terhadap tegangannya, sehingga
memenuhi persamaan:
Gambar 7 Prinsip wattmeter jenis thermokopel
Prinsip kerja wattmeter thermokopel bekerja berdasarkan pada adanya gaya
listrik termos. Wattmeter jenis thermocouple ini biasanya digunakan untuk
mengukur daya yang kecil yaitu pada frekuensi audio.
Jika ditinjau dari fasanya, Wattmeter ada 2 yaitu : wattmeter satu fasa dan
11
wattmeter tiga fasa.
12. 12
Wattmeter satu fasa
Secara luas dalam pengukuran daya, wattmeter tipe Elektrodinamometer
dapat dipakai untuk mengukur daya searah (DC) maupun daya bolak-balik (AC)
untuk setiap bentuk gelombang tegangan dan arus dan tidak terbatas pada
gelombang sinus saja. Wattmeter tipe elektrodinamometer terdiri dari satu pasang
kumparan yaitu kumparan tetap yang disebut kumparan arus dan kumparan
berputar yang disebut dengan kumparan tegangan, sedangkan alat penunjuknya
akan berputar melalui suatu sudut, yang berbanding lurus dengan hasil perkalian
dari arus-arus yang melalui kumparan-kumparan tersebut. Gambar 8
menunjukkan susunan wattmeter satu fasa
Gambar 8. Diagram Rangkaian Wattmeter satu fasa
Wattmeter tiga fasa
Sistem fasa banyak, memerlukan pemakaian dua atau lebih wattmeter.
Kemudian daya nyata total diperoleh dengan menjumlahkan pembacaan
masing-masing wattmeter secara aljabar. Teorema Blondel menyatakan bahwa
“daya nyata dapat diukur dengan mengurangi satu elemen wattmeter dan
sejumlah kawat-kawat dalam setiap fasa banyak, dengan persyaratan bahwa
satu kawat dapat dibuat common terhadap semua rangkaian potensial”.
13. Gambar 9 menunjukkan sambungan dua wattmeter untuk pengukuran
konsumsi daya oleh sebuah beban tiga fasa yang setimbang yang dihubungkan
secara delta. Kumparan arus wattmeter 1 dihubungkan dalam jaringan A, dan
kumparan tegangan dihubungkan antara (jala-jala, line) A dan C. Kumparan
arus wattmeter 2 dihubungkan dalam jaringan B , dan kumparan tegangannya
antara jaringan B dan C. Daya total yang dipakai oleh beban setimbang tiga
fasa sama dengan penjumlahan aljabar dari kedua pembacaan wattmeter.
Diagram fasor gambar 4-5 menunjukkan tegangan tiga fasa VAC, VCB, VBA
dan arus tiga fasa IAC, ICB dan IBA. Beban yang dihubungkan secara delta
dan dihubungkan secara induktif dan arus fasa ketinggalan dari tegangan fasa
sebesar sudut.
13
L1
L2
L3
Gambar 9. Diagram Rangkaian Wattmeter 3 fasa
14. Gambar10. Wattmeter 1 fasa dan 3 fasa
14
2.7.2 Wattmeter Digital
Wattmeter elektronik digital modern/energy meter menghasilkan sampel
tegangan dan arus ribuan kali dalam sedetik. Nilai rata-rata tegangan instan
yang dikalikan dengan arus adalah true power (daya murni). Daya murni yang
dibagi oleh volt-ampere (VA) nyata adalah power factor. Rangkaian
komputer menggunakan nilai sampel untuk menghitung tegangan RMS, arus
RMS, VA, power (watt), power factor, dan kilowatt-hours (kwh). Model yang
sederhana menampilkan informasi tersebut pada layar display LCD. Model
yang lebih canggih menyimpan informasi tersebut dalam beberapa waktu
lamanya, serta dapat mengirimkannya ke peralatan lapangan atau lokasi
pusat.
15. Gambar 11. Wattmeter Digital
BAB III
PENUTUP
15
3.1 KESIMPULAN
Dari pembahasan diatas maka dapat diambil beberapa kesimpulan, yaitu:
Wattmeter merupakan alat untuk mengukur daya listrik secara langsung.
Prinsip kerja wattmeter induksi sama dengan prinsip kerja amperemeter
dan voltmeter induksi. Perbedaan dengan wattmeter jenis dinamometer
adalah wattmeter induksi hanya dapat dipakai dengan suplai listrik bolak
balik sedangkan wattmeter jenis dinamometer dapat dipakai baik dengan
suplai listrik bolak balik (AC) atau searah (DC).
Berdasarkan dari fasanya, jenis-jenis Wattmeter ada 2 yaitu : wattmeter
satu fasa dan wattmeter tiga fasa.
Prinsip kerja wattmeter sama dengan prinsip kerja amperemeter dan
voltmeter, dimana alat tersebut menggunakan prinsip kerja gaya lorentz.
Pada rangkaian arus searah, simpangan jarum penunjuk sebanding dengan
arus dan tegangan, dan memenuhi persamaan P = VI, dimana persamaan
tersebut merupakan persamaan daya listrik.
3.2 SARAN
Wattmeter merupakan alat ukur listrik yang sering digunakan, maka dari
itu sebelum menggunakan wattmeter kita harus mengerti dulu tentang cara
memakai wattmeter dengan benar serta dalam pengoperasiaannya harus
memperhatikan manual book yang ada, jangan menggunakan alat dengan
sembarangan,, gunakanlah dengan benar sesuai dengan fungsinya
16. DAFTAR PUSTAKA
16
http://id.wikipedia.org/wiki/watt-meter
http://melidapolban.blogspot.com/2006/07/wattmeter.html
ilmuwan-elektromekanik-daya-listrik.html
http://egipriyantono.blogspot.com/2012/12/cara-menggunakan-wattmeter-posted-by.
html
http://elektronika-dasar.web.id/instrument/konstruksi-dan-tipe-wattmeter/
Sapiie S., Nishino O., 1979, Pengukuran dan Alat-alat Ukur Listrik., Jakarta :
Pradnya Paramita.
Sears, Zemansky: fisika untuk universitas 2 Listrik Magnet. Bina Cipta: Bandung,
1992.
Suryatmo S, 1999, Teknik Pengukuran Listrik dan Elektronika, Bumi aksara:
Jakarta
Wahyuni,A & Susanna. (2012). Alat ukur dan pengukuran. Banda Aceh: FKIP
UNSYIAH
