Selasa, 20 Oktober 2009

PENGUKURAN LISTRIK

9. PENGUKURAN LISTRIK

9.1. PENGERTIAN PENGUKURAN

Pengukuran adalah suatu pembandingan antara suatu besaran dengan besaran lain yang sejenis secara eksperimen dan salah satu besaran dianggap sebagai standart.

Dalam pengukuran listrik terjadi juga pembandingan , dalam pembandingan ini digunakan suatu alat Bantu (alat ukur). Alat ukur ini sudah dikalibrasi, sehingga dalam pengukuran listrikpun telah terjadi pembandingan. Sebagai contoh pengukuran tegangan pada jaringan tenaga listrik dalam hal ini tegangan yang akan diukur diperbandingkan dengan penunjukkan dari Volt meter.
Pada pengukuran listrik dapat dibedakan dua hal :
a. Pengukuran besaran listrik, seperti arus (ampere), tegangan (Volt), daya listrik (Watt), dll
b. Pengukuran besaran non listrik, seperti suhu, luat cahaya, tekanan , dll.

Dalam melakukan pengukuran , pertama harus ditentukan cara pengukurannya. Cara dan pelaksanaan pengukuran itu dipilih sedemikian rupa sehingga alat ukur yang ada dapat digunakan dan diperoleh hasil dengan ketelitian seperti yang dikehendaki. Juga cara itu harus semudah mungkin, sehingga diperoleh efisiensi setinggi-tingginya. Jika cara pengukuran dan alatnya sudah ditentukan, penggunaannya harus dengan baik pula. Setiap alat harus diketahui dan diyakini cara kerjanya. Dan harus diketahui pula apakah alat-alat yang akan digunakan dalam keadaan baik dan mempunyai klas ketelitian sesuai dengan keperluannya.

Jadi jelas pada pengukuran listrik ada tiga unsur penting yang perlu diperhatikan yaitu :
- cara pengukuran
- orang yang melakukan pengukuran
- alat yang digunakan

Sehubungan dengan ketiga hal yang penting ini sering juga harus diperhatikan kondisi dimana dilakukan pengukuran, seperti suhu, kelembaban, medan magnet, dll.

Mengenai alat ukur itu sendiri penting diperhatikan mulai dari pembuatannya sampai penyimpanannya. Karena sejak pembuatannya, alat itu ditentukan ketelitiannya sesuai dengan yang dikehendaki. Setelah itu dalam pemakaian, pemeliharaan dan penyimpanan memerlukan perhatian kita agar ketelitiannya tetap terpelihara.

HAL-HAL YANG PERLU DIPERHATIKAN PADA PENGUKURAN LISTRIK :

§ Cara pengukuran ® harus benar
Pada pengukuran listrik terdapat beberapa cara Þ Pilih cara yang ekonomis
§ Alat ukur, harus dalam keadaan baik :
- Secara periodik harus dicek (kalibrasi)
- Penyimpanan, transportasi alat harus diperhatikan
§ Operator (Orang) à Harus teliti
§ Keadaan dimana dilakukan pengukuran harus diperhatikan
§ Jika diperlukan laporan , maka pencatatan hasil pengukuran perlu
mendapat perhatian
- Untuk catatan digunakan buku tersendiri
- Gunakan FORMULIR tertentu

9. 2. BESARAN, SATUAN DAN DIMENSI
Alat ukur adalah alat yang dapat digunakan untuk mendapatkan / mengetahui hasil perbandingan antara suatu besaran / ukuran yang ingin diketahui dengan standar yang dipakai.

Fungsi penting dari alat ukur baik alat ukur listrik maupun mekanik adalah untuk mengetahui nilai yang telah ditentukan sebagai batasan laik atau tidaknya peralatan / jaringan akan dioperasikan.

Dalam pengukuran kita membandingkan suatu besaran dengan besaran standard. Sehingga dalam pengukuran perlu mengetahui besaran, satuan dan dimensi.

9.2.1. Besaran
§ Besaran adalah sesuatu yang dapat diukur. Besaran terdiri dari :
§ Besaran dasar : besaran yang tidak tergantung pada besaran
lain
§ Besaran turunan : besaran yang diturunkan dari besaran-besaran
dasar.
§ Besaran pelengkap : besaran yang diperlukan untuk membentuk
besaran turunan.

9.2.2. Satuan
Satuan adalah ukuran dari pada suatu besaran.

Sistem satuan dapat dibagi menjadi 2 (dua) yaitu :
a. Sistem satuan metrik (universal), yaitu :
· Satuan Panjang dalam meter (m).
Satu meter (1 m) didefinisikan sepersepuluh juta bagian dari jarak antara kutub dan katulistiwa sepanjang meredian yang melewati Paris.
Pada tahun 1960 satuan panjang meter didefinisikan kembali lebih teliti dan dinyatakan dalam standard optik yang disebut radiasi merah jingga dari sebuah atom Krypton. Sehingga Satu (1) meter sama dengan 1.650.763,73 panjang gelombang radiasi merah jingga dari atom Krypton-86 dalam ruang hampa.

· Satuan Massa dalam gram (g).
Satu gram (1 gram) didefinisikan massa 1 cm kubik air yang telah disuling dengan suhu 4 derajat Celcius (C) dan pada tekanan udara normal (760 mm air raksa atau Hg).


· Satuan Waktu dalam sekon (s).
Satu sekon (1 sekon) didefinisikan sebagai 1/ 86400 hari matahari rata-rata.

Satuan lainnya dijabarkan dari ketiga satuan dasar diatas yaitu panjang, massa dan waktu. Semua pengalian dari satuan dasar diatas adalah dalam sistem desimal (lihat Tabel 1.) Sistem absolut CGS atau sistem centi gram sekon ini dikembangkan dari sisem metrik MKS atau meter kilogram sekon.

b. Sistem Internasional
Dalam sistem internasional (SI) digunakan enam sistem satuan dasar. Keenam besaran dasar SI dan satuan-satuan pengukuran beserta simbolnya diberikan pada Tabel 2.

Satuan Arus
Nilai ampere Internasional didasarkan pada endapan elektrolit perak dari larutan perak nitrat.
1 Ampere Internasional didefinisikan sebagai arus yang mengendapkan perak dengan laja kecepatan sebesar 1,118 miligram per sekon darei statu larutan perak nitrat Standard.
Nilai Ampere absolut dilakukan dengan menggunakan keseimbangan arus yakni dengan mengukur gaya-gaya antara dua konduktor yang sejajar.
1 Amper didefinisikan sebagai arus searah konstan, yang jika dipertahankan dalam konduktor lurus yang sejajar dan konduktor tersebut ditempatkan pada jarak satu meter di dalam ruang hampa akan menghasilkan gaya antara kedua konduktor tersebut sebesar 2/ 10.000.000 Newton per satuan panjang.

Satuan Temperatur
Derajat Kelvin (K) telah ditetapkan dengan mendefinisikan temperatur termodinamik dari titik tripel air pada temperatur tetap sebesar 273,160 0 K.

Ttitik tripel air ialah suhu keseimbangan antara es dan uap air. Skala praktis internasional untuk temperatur adalah derajat Celcius (0 C) dengan simbol ”t”.
Skala Celcius mempunyai dua skala dasar yang tetap yaitu :
· Titik triple air yang sebenarnya 0,01 derajat C
· Titik didih air yang besarnya 100 derajat C, keduanya pada tekanan 1 atmosfer .
T (0 C) = T (0 K) - To
Dimana To = 273,16 derajat

Intensitas Penerangan
Intensitas penerangan disebut lilin (candela).
1 lilin didefinisikan sebagai 1/60 intensitas penerangan setiap centimeter kuadrat radiator sempurna. Radiator sempurna adalah benda radiator benda hitam atau Planck Standard Primer untuk intensitas penerangan adalah sebuah radiator sempurna pada temperatur pembekuan platina (kira-kira 20240 C).

Tabel 1. Perkalian faktor 10 (Satuan SI)
Faktor Perkalian

Sebutan
dari Satuan
Nama
Simbol
1012
109
106
103
102
10
10-1
10-2
10-3
10-6
10-9
10-12
10-15
10-18
tera
giga
mega
kilo
hecto
deca
deci
centi
milli
micro
nano
pico
fento
atto
T
G
M
k
h
d
d
c
mm
μ
n
p
f
a



9.2.3. Dimensi
Dimensi adalah cara penulisan dari besaran-besaran dengan menggunakan simbol-simbol (lambang-lambang) besaran dasar.
Kegunaan dimensi adalah :
§ Untuk menurunkan satuan dari suatu besaran.
§ Untuk meneliti kebenaran suatu rumus atau persamaan.

Contoh :
Dimensi Gaya (F) à

Dimensi Kecepatan (v) à



Tabel 2. Besaran Dasar dan Satua SI

No.
Besaran
Simbol Dimensi
Satuan
Simbol
1.
2.
3.
4.
5.
6.

a.
b.
Panjang
Massa
Waktu
Kuat Arus
Temperatur
Intensitas Cahaya
Besaran Pelengkap
Sudut dasar (plane angle)
Sudut ruang (solid angle)
L
M
T
I
Ө
J

-
-
meter
kilogram
sekon
Ampere
derajat Kelvin
lilin (Kandela)

Radian
Steradian
m
kg
s (det)
A
K
Cd

Rad
Sr




Kita mengenal berbagai besaran-besaran listrik antara lain :

Tabel 2. Besaran Dasar dan Satua SI
BESARAN LISTRIK
SATUAN
ALAT UKUR

Tegangan
Tahanan
Arus
Daya
Energi
Frekuensi
Induktansi
Kapasitansi dll

volt
ohm
ampere
watt
wattjam (kWh)
hertz
henry
farad


Voltmeter
Ohmmeter
Amperemeter
Wattmeter
kWhmeter
Frekuensimeter
Induktasimeter
Kapasitasmeter


9.3. KARAKTERISTIK DAN KLASIFIKASI ALAT UKUR
9.3.1. Karakteristik
Karakteristik dari suatu alat ukur adalah :
· Ketelitian
· Kepekaan
· Resolusi (deskriminasi)
· Repeatibility
· Efisiensi

9. 3.1.1. Ketelitian
Ketelitian ini didefinisikan sebagai persesuaian antara pembacaan alat ukur dengan nilai sebenarnya dari besaran yang diukur. Ketelitian alat ukur diukur dalam derajat kesalahannya.

Kesalahan (Error)
Kesalahan ialah selisih antara nilai pembacaan pada alat ukur dan nilai sebenarnya .
Dalam rumusan dapat ditulis :
E = I – T atau dalam %
Dimana : E = Kesalahan
I = Nilai pembacaan
T = Nilai sebenarnya

Kesalahan (Error)
Koreksi ialah selisih antara nilai sebenarnya dari besaran yang diukur dan nilai pembacaan pada alat ukur.
C = T - I atau dalam %
Dari kedua rumus diatas yaitu kesalahan dan koreksi dapat dilihat bahwa :
C = - E


Kesalahan pada alat ukur umumnya dinyatakan dalam klas ketelitian yang dinyatakan dengan klas 0.1; 0.5 ; 1,0 dst. Julat ukur dinyatakan mempunyai ketelitian klas 0,1 bila kesalahan maksimum ialah ± 1 % dari skala penuh efektif. Tergantung dari besar kecilnya ketelitian tersebut alat-alat ukur dibagi menjadi :
• Alat cermat atau alat presisi, alat ukur dengan ketelitian tinggi
(< 0,5%).
• Alat kerja, alat ukur dengan ketelitian menengah (± 1 ÷ 2 %).
• Alat ukur kasar, alat ukur dengan ketelitian rendah (≥ 3 %).

Alat cermat / alat persisi :
Alat ukur yang mempunyai salah ukur dibawah 0,5% termasuk golongan alat ccermat / alat persisi. Alat ukur ini sangat mahal harganya dan hanya dipakai untuk pekerjaan yang memerlukan kecermatan yang tinggi, umpamanya dilaboraturium.
Alat ukur cermat / alat persisi dibuat dalam bentuk transfortable dan untuk menjaga terhadap perlakuan-perlakuan yang kasar, maka alat tesebut dimasukan dalam peti/kotak dan dibuat dalam bentuk dan rupa yang bagus sekali, yang tujuannya untuk memperingatkan sipemakai bahwa alat yang tersimpan dalam kotak yang bagus tersebut adalah alat berharga dan harus diperlakukan secara hati-hati.

Alat kerja :
Alat ukur dengan kesalahan ukur diatas 0,5% termasuk golongan alat kerja. Untuk alat ukur kerja yang mempunyai kesalahan ukur ± 1 – ± 2 % juga dibuat dalam bentuk transportable dan dipakai dibengkel-bengkel, pabrik-pabrik dan lain-lain. Untuk alat kerja dengan kesalahan ukur ± 2 -3 % dipakai untuk pengukuran pada papan penghubung baik dipusat-pusat tenaga listrik, pabrik-pabrik dan lain-lain.

Alat Ukur Kasar :
Alat ukur yang mempunyai kesalahan ukur > 3% termasuk golongan alat kasar dan hanya digunakan sebgai petunjuk umpama arah aliran untuk melihat apakah accumulator dari sebuah mobil yang sedang diisi atau dikosongkan.
Pada beberapa alat ukur yang akan ditempatkan pada panel-panel maka untuk mengurangi kesalahan membaca karena paralaks, jarum petunjuk dan skala pembacaan ditempatkan pada bidang-bidang yang sama seperti yang diperlihatkan dalam gambar (b).



Gambar Skala dan Plat skala pada alat ukur


Ketelitian hasil ukur ditentukan oleh 2 ( dua ) hal, yaitu :
Ö Kondisi alat ukur, yaitu ketelitiannya harus sesuai dengan yang dipersyaratkan untuk pengukuran pada pemeliharaan kubikel.

Ketelitian alat ukur dapat berkurang disebabkan antara lain, umur alat ukur yang memang sudah melebihi yang direncanakan sehingga mengalami kerusakan atau sumber listrik yang harusnya terpasang dengan kondisi tertentu, sudah tidak memenuhi seperti yang dipersyaratkan.

Ö Operator atau pengguna alat ukur tidak memahami cara yang benar, sehingga terjadi kesalahan pemakaian atau cara membaca skala salah padahal alat ukur pada kondisi yang baik.
Alat ukur yang dimaksud disini selain merupakan alat yang menghasilkan nilai dengan satuan listrik maupun mekanik, ada alat yang hanya menunjukkan indikasi benar atau tidaknya suatu rangkaian / sirkit. Alat seperti ini disebut dengan indikator.

Tabel 3. Klas ketelitian alat ukur dan penggunaannya.

Klas
Kesalahan yang diijinkan (%)
Penggunaan
Keterangan
0,1
0,2
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
5,0
± 0,1
± 0,2
± 0,5
± 1,0
± 1,5
± 2,0
± 2,5
± 3,0
± 5,0
Laboratorium
Laboratorium
Laboratorium
Industri
Industri
Industri
Industri
Hanya untuk cek
Hanya untuk cek
Presisi
Presisi
Menengah
Menengah
Menengah
Menengah
Menengah
Rendah
Rendah


9.3.1.2. Kepekaan
Kepekaan ialah perbandingan antara besaran akibat (respone) dan besaran yang diukur. Kepekaan ini mempunyai satuan, misalnya mm / μA. Sering kepekaan ini dinyatakan sebgai sebaliknya. Jadi besarannya / satuannya menjadi μA / mm atau disebut faktor penyimpangan (kebalikan dari kepekaan).

9.3.1.3. Resolusi ( Deskriminasi)
Resolusi dari suatu alat ukur adalah pertambahan yang terkecil dari besaran yang diukur yang dapat dideteksi alat ukur dengan pasti.

Misalnya suatu Volt meter mempunyai skala seragam yang terbagi atas 100 bagian dan berskala penuh sama dengan 200 V. Satu perseratus jelas, maka deskriminasi alat ukur sama dengan 1/100 atau 2 V.

9.3.1.4. Repeatibility
Banyak alat ukur mempunyai sifat bahwa nilai penunjukkannya bertendensi bergeser, yaitu dengan satu nilai masukan yang sama, nilai pembacaan berubah dengan waktu.
Hal tersebut disebabkan antara lain oleh :
a. Fluktuasi medan listrik disekitarnya. Untuk mencegah hal ini harus dipasang pelindung.
b. Getaran makanis. Untuk menghindari hal ini dipasang peredam getaran.
c. Perubahan suhu. Dalam hal ini ruangan diusahakan suhunya tetap dengan cara pemasangan alat pendingin (AC).

Sehingga dalam pengukuran sebaiknya perlu diperhatikan kondisi alat ukur dengan memperhatikan syarat-syarat dari alat ukur, yaitu :

ü Alat ukur tidak boleh membebani / mempengaruhi yang diukur atau disebut mempunyai impedansi masuk yang besar
ü Mempunyai keseksamaan yang tinggi, yaitu alat harus mempunyai ketepatan dan ketelitian yang tinggi (mempunyai accuracy error dan precision error yang tinggi)
ü Mempunyai kepekaan (sensitifitas) yang tinggi, yaitu batas input signal yang sekecil-kecilnya sehingga mampu membedakan gejala-gejala yang kecil
ü Mempunyai stabilitas yang tinggi sehingga menolong dalam pembacaan dan tidak terganggu karena keadaan yang tidak dikehendaki
ü Kemampuan baca (readibilitas) yang baik, hal ini banyak tergantung dari skala dan alat penunjuknya serta piranti untuk menghindari kesalahan paralak.
ü Kemantapan (realibilitas) alat yang tinggi, yaitu alat yang dapat dipercaya kebenarannya untuk jangka waktu yang lama.

9.3.1.5. Efisiensi Alat Ukur
Efisiensi dari alat ukur didefinisikan sebagai perbandingan antara nilai pembacaan dari alat ukur dan daya yang digunakan alat ukur pada saat bekerja untuk pengukuran tersebut. Biasanya diambil dalam keadaan pengukuran pada skala penuh. Adapun satuannya adalah besaran yang diukur per Watt. Efisiensi suatu alat ukur harus sebesar mungkin.
Pada Voltmeter efisiensi dinyatakan dalam Ohm per Volt.



Dimana : = Efisiensi Volt meter
= Penunjukkan Volt meter pada skala penuh
= Daya yang diperlukan pada penunjukkan Volt meter pada skala penuh.
= Arus yang mengalir pada penunjukkan volt meter pada skala penuh.
= Tahanan dalam dari volt meter.

Efisiensi biasanya tidak dinyatakan pada spesifikasi suatu alat ukur, tetapi dapat dihitung, jika impedansi dari alat ukur dan arus yang mengalir pada skala penuh diketahui atau tegangan yang dipasang diketahui.
Volt meter dengan efisiensi yang tinggi misalnya disyaratkan pada pengukuran rangkaian elektronik, dimana arus dan daya biasanya terbatas.


9.4. MACAM – MACAM ALAT UKUR DAN PENGGUNAANYA
9.4.1. Menurut macam arus :
- Arus searah
- Arus bolak balik
- Arus searah dan arus bolak balik

9.4.2. Menurut tipe / jenis
- Tipe Jarum Petunjuk
Harga / nilai hasil ukur yang dibaca adalah yang ditunjuk oleh jarum petunjuk, harga tersebut adalah harga sesaat pada waktu meter tersebut dialiri arus listrik

- Tipe Recorder
Harga / nilai hasil ukur yang dibaca adalah harga yang ditulis / dicatat pada kertas, pencatat ini dilakukan secara otomatis dan terus menerus selama meter tersebut dialiri arus listrik.

- Tipe Integrator
Harga / nilai hasil ukur yang dibaca adalah harga dari hasil penjumlahan yang dicatat pada selang waktu tertentu selama alat tersebut digunakan

- Digital
Harga / nilai hasil ukur yang dibaca adalah harga sesaat
9.4.3. Menurut prinsip kerja :
ü Besi putar, tanda ( S )
Prinsip kerja : gaya elektromagnetik pada suatu inti besi dalam suatu medan magnet. (kumparan tetap, besi yang berputar) penggunaan pada rangkaian AC/DC.

ü Kumparan putar, tanda (M)
Prinsip kerja : gaya elektromagnetik antar medan magnet suatu tetap dan arus (kumparan berputar magnit tetap), pengunaan pada rangkaian DC, alat ukur yang menggunakan sistem ini VA/Ω.

ü Elektrodinamik, tanda (D)
Prinsip kerja: gaya elektromagnetik antar arus-arus. (kumparan tetap & kumparan berputar), pemakaian pada rangkaian AC/DC, alat yang menggunakan system ini V / A / W / F.

ü Induksi, tanda (I)
Prinsip kerja : gaya elektromagnetik yang ditimbulkan oleh medan magnit bolak-balik dan arus yang terimbas oleh medan magnet, (arus induksi dalam hantaran).

ü Kawat panas
§ Prinsip kerja : gerakan jarum diakibatkan oleh pemuaian panas dan tarikan pegas, (pemakaian pada rangkaian AC/DC, alat yang menggunakan sistem ini A/V/.

9.4.4. Menurut sumber tegangan :

=
Pengukuran untuk kebesaran-kebesaran arus searah
DC
»
Pengukur untuk kebesaran arus bolak-balik
AC
= »
Pengukur untuk kebesaran arus searah dan bolak-balik
DC/AC
3 »
Pengukur phasa tiga
AC 3

9.4.5. Menurut tegangan pengujiannya :
2
Tegangan uji 2 kv

3
Tegangan uji 3 kv

4
Tegangan uji 4 kv



9.4.6. Menurut Posisi Pengoperasian

Dipasang untuk posisi mendatar .


Di pasang dengan posisi tegak.

Di pasang dengan posisi miring 60o



Gambar Alat Ukur dengan Posisi Mendatar

Gambar Alat Ukur Dengan Posisi Tegak


Gambar Alat Ukur dengan Posisi Miring

9.4.7. Menurut sifat penggunaannya
• Portable
Alat ini mudah dipergunakan dan dibawa pergi kemana-mana sesuai kehendak hati kita dalam pengukuran.

• Papan hubung/panel
Alat ini dipasang pada panel secara permanent atau tempat-tempat tertentu, sehingga tidak dapat dibawa pergi untuk mengukur ditempat lain.

9.4.8. Menurut besaran yang diukur

Nama Alat Ukur
Besaran yang diukur
Tanda Satuan
Rangkaian
Penggunaan
Keterangan

Amper Meter


Volt Meter

Watt Meter

Ohm Meter

kWh Meter

kVArh Meter

Frekwensi

Cos Phi Meter

Arus


Tegangan

Daya

Tahanan

Energi

Energi

Getaran/detik

Faktor Kerja

A


E

W

Ohm

kWh

kVArh

Hz

Cos phi

AC & DC


AC & DC

AC & DC

DC

AC & DC

AC & DC

AC

AC


I.R

V.I


V.I.t cosφ

V.I.t sinφ

-

9.4.9. Menurut pengawatannya
ü Ampere-meter .
Alat ukur ini digunakan untuk mengetahui besarnya arus/aliran listrik baik berupa :
- Arus listrik yang diproduksi mesin pembangkit
- Arus listrik yang didistribusikan ke jaringan distribusi
Cara penyambungan dari ampere meter adalah dengan menghubungkan seri dengan sumber daya lsitrik (power source).



Amperemeter harus dihubungkan seri dengan rangkaian yang akan diukur karena mempunyai tahanan dalam ( RA ) yang kecil , sehingga apabila amperemeter dihubungkan paralel akan terjadi dua aliran ( I1 dan I2 ) , karenanya pengukuran tidak benar (salah) akan tetapi merusak amperemeter karena dihubungsingkat dengan batere/tegangan sumber alat ukur tersebut.


1. Amperemeter 1 ( A1 ) Þ RA = 100 W
Tegangan antara P dan Q tetap 1000 volt
Req = 100 W + 100 W = 200 W Þ

2. Amperemeter 2 ( A2 ) Þ RA = 10 W
Tegangan antara P dan Q tetap 1000 volt
Req = 100 W + 10 W = 110 W Þ

3. Amperemeter 3 ( A3 ) Þ RA = 0,1 W
Tegangan antara P dan Q tetap 1000 volt
Req = 100 W + 0,1 W = 100,1 W Þ
Tahanan amperemeter harus kecil , agar pengaruh terhadap rangkaian kecil . Juga harus kecil agar daya yang hilang menjadi kecil
Plosses = I2 RA


ü Volt-meter Meter .
Alat ukur ini digunakan untuk mengetahui besarnya tegangan
Cara penyambungan dari Volt-meter adalah dengan menghubungkan parallel dengan sumber daya lsitrik (power source )

~
V
P
sumber
daya
beban

Voltmeter harus dihubungkan paralel dengan rangkaian yang akan diukur karena mempunyai tahanan dalam ( RA ) yang besar.

Tahanan voltmeter harus besar , agar tidak mempengaruhi sistem pada saat digunakan, juga agar daya yang hilang pada voltmeter itu kecil.

ü Cosphi meter (Cos φ).
Alat ini digunakan untuk mengetahui, besarnya factor kerja (power factor) yang merupakan beda fase antara tegangan dan arus. Cara penyambungan adalah tidak berbeda dengan watt meter sebagaiman gambar dibawah ini :





Cos phi meter banyak digunakan dan terpasang pada :
· Panel pengukuran mesin pembangkit
· Panel gardu hubung gardu induk
· Alat pengujian, alat penerangan, dan lain-lain.

ü Frekwensi Meter
Frekwensi meter digunakan untuk mengetahui frekwensi (berulang) gelombang sinusoidal arus bolak-balik yang merupakan jumlah siklus sinusoidal tersebut perdetiknya (cycle / second).

Cara penyambungannya adalah sebagai berikut :




Frekwensi meter mempunyai peranan cukup penting khususnya dalam mensinkronisasikan (memparalelkan) 2 unit mesin pembangkit dan stabilnya frekwensi merupakan petunjuk kestabilan mesin pembangkit.

ü Watt Meter
Alat ukur ini untuk mengetahui besarnya daya nyata (daya aktif). Pada watt meter terdapat spoel/belitan arus dan spoel / belitan tegangan, sehingga cara penyambungan watt pada umumnya merupakan kombinasi cara penyambungan volt meter dan ampere meter sebagaimana pada gambar dibawah ini :




Jenis lain dari watt meter berdasarkan besarannya adalah :
· KW – meter (kilo watt meter)
· MW – meter (mega watt meter)

Alat untuk mengukur daya pada beban atau pada rangkaian daya itu adalah nilai-nilai rata-rata dari perkalian e. i , yaitu nilai sesaat dari tegangan dan arus pada beban atau rangkaian tersebut


Rangkaian potensial wattmeter dibuat bersifat resistip, sehingga arus dan
tegangan pada rangkaian tersebut satu fasa iV satu fasa dengan e karena
Zv = Rv
Wattmeter yang didasarkan atas instruments elektrodinamik .

TORSI pada alat ini

Maka

dimana Þ i

Nilai rata-rata dalam 1 (satu ) Siklus ( Cycle ) :


ü KWH – Meter

Kwh meter digunakan untuk mengukur energi arus bolak balik, merupakan alat ukur yang sangat penting, untuk Kwh yang diproduksi, disalurkan ataupun kWh yang dipakai konsumen-konsumen listrik.
Alat ukur ini sangat popular dikalangan masyarakat umum, karena banyak terpasang pada rumah-rumah penduduk (konsumen listrik A) dan menentukan besar kecilnya rekening listrik si pemakai.
Mengingat sangat pentingnya arti kWh meter ini baik bagi PLN ataupun sipemakai, maka agar diperhatikan benar cara penyambungan alat ukur ini.

Gambar penyambungan adalah sebagai berikut :



~
P
sumber
daya
beban

: Spoel Arus
: Spoel Tegangan





ü Megger (Meter tahanan isolasi)
Megger dipergunakan untuk mengukur tahanan isolasi dari alat-alat listrik maupun instalasi-instalasi, output dari alat ukur ini umumnya adalah tegangan tinggi arus searah, yang diputar oleh tangan.
Besar tegangan tersebut pada umumnya adalah : 500, 1000, 2000 atau 5000 volt dan batas pengukuran dapat bervariasi antara 0,02 sampai 20 meter ohm dan 5 sampai 5000 meter ohm dan lain-lain sesuai dengan sumber tegangan dari megger tersebut.
Dengan demikian, maka sumber tegangan megger yang dipilih tidak hanya tergantung dari batas pengukur, akan tetapi juga terhadap tegangan kerja (system tegangan) dari peralatan ataupun instansi yang akan diuji isolasinya.
Untuk instalasi tegangan menengah digunakan Meger dengan batas ukur Mega sampai Giga Ohm dan tegangan alat ukur antara 5.000 sampai dengan 10.000 Volt arus searah.
Untuk instalasi tegangan rendah digunakan Meger dengan batas ukur sampai Mega Ohm dan tegangan alat ukur antara 500 sampai 1.000 Volt arus searah.
Ketelitian hasil ukur dari meger juga ditentukan oleh cukup tegangan batere yang dipasang pada alat ukur tersebut.

Dewasa ini telah banyak pula megger yang mengeluarkan tegangan tinggi, yang didapatkannya dari baterai sebesar 8 – 12 volt (megger dengan sistem elektronis).
Megger dengan baterai umumnya membangkitkan tegangan tinggi yang jauh lebih stabil dibanding megger dengan generator yang diputar dengan tangan.
Gambar rangkaian dasar megger adalah sebagaimana dibawah ini :






Megger ini banyak digunakan petugas dalam mengukur tahanan isolasi pada :
· Kabel instalasi pada rumah-rumah / bangunan
· Kabel tegangan rendah
· Kabel tegangan tinggi
· Transformator, OCB dan peralatan listrik lainnya.

ü Phasa Squence
Alat ukur ini digunakan untuk mengetahui benar/tidaknya urutan phasa system tegangan listrik-3 phasa. Alat ini sangat penting arti khususnya dalam melaksanakan penyambungan gardu-gardu ataupun konsumen listrik, karena kesalahan urutan phasa dapat menimbulkan :
· Kerusakan pada peralatan/mesin antara lain putaran motor listrik terbalik
· Putaran piringan kWh meter menjadi lambat ataupun terhenti sama sekali,
dll

Cara penyambungannya adalah sebagaimana terlihat pada gambar dibawah ini :


Sesuai dengan keterangan diatas alat ukur ini sangat diperlukan petugas dalam melaksanakan penyambungan listrik pada :

· Pusat-pusat pembangkit, gardu hubung, Gardu induk, gardu distribusi, konsumen listrik lainnya.

ü Meter Tahanan Pentanahan
Biasa disebut dengan Meger Tanah atau Earth Tester, digunakan untuk mengukur tahanan pentanahan kerangka kubikel dan pentanahan kabel. Terminal alat ukur terdiri dari 3 ( tiga ) buah, 1 ( satu ) dihubungkan dengan elektroda yang akan diukur nilai tahanan pentanahannya dan 2 ( dua ) dihubungkan dengan elektroda bantu yang merupakan bagian dari alat ukurnya. Ketelitian hasil tergantung dari cukupnya energi yang ada pada batere.



ü Meter Tahanan Kontak

Biasa disebut dengan Micro Ohm meter dan digunakan untuk mengukur tahanan antara terminal masuk dan terminal keluar pada alat hubung utama kubikel. Nilai yang dihasilkan adalah dalam besaran micro atau sepersatu juta ohm.
Dua terminal alat ukur yang dihubungkan ke terminal masuk dan keluar akan mengalirkan arus searah dengan nilai minimal 200 Amper. Sebenarnya yang terukur pada alat ukurnya adalah jatuh tegangan antara 2 ( dua ) terminal yang terhubung dengan alat ukur, tetapi kemudian nilainya dikalibrasikan menjadi satuan micro ohm.


ü Tester Tegangan Tinggi Arus Searah ( HVDC Test )

Test terhadap bagian yang bertegangan terhadap kerangka / body kubikel dengan tegangan listrik arus searah 40 KV selama 1 menit. Kubikel dinyatakan laik operasi bila arus yang mengalir tidak lebih dari 1 mili amper.


ü Test Keserempakan Kontak Alat Hubung
Alatnya disebut Breaker Analizer , yaitu untuk mengukur waktu pembukaan atau penutupan Kontak ketiga fasa Alat Hubung.








ü Test Tegangan Tembus ( Dielectricum Test )

Untuk menguji tegangan tembus minyak isolasi bagi PMT atau LBS yang menggunakan media peredam berupa minyak.
Kemampuan Alat Test minimal sampai 60 KV arus searah dengan arus minimal 1 mA.

9.5. CARA PENGUKURAN

Untuk mengetahui dan bagaimana memilih alat ukur yang akan dipergunakan sesuai dengan kebutuhan dilapangan, berikut dijelaskan tentang cara pembacaan dan pengertian simbol-simbol maupun kode non teknis yang terdapat pada alat ukur.

Posisi pembacaan
Pembacaan harga pada alat ukur secara cermat harus dilakukan dengan melihat tepat diatas jarum penunjuk. Dengan demikian dibaca harga pada garis skala yang tertulis tepat dibawah runcing jarum.
Bila tidak melihat tepat diatas penunjuk akan terbaca harga sebelah kiri atau disebelah kanan dari garis sebenarnya, kesalahan ini disebut paralaks.

Untuk menghindari paralaks tersebut runcing jarum dari alat cermat dibuat berupa sayap tipis dan dipasang cermin kecil dibawah runcing jarum skala. Dalam posisi baca yang benar, maka jarum runcing dan bayangannya pada cermin harus tepat satu garis tipis.

Contoh cara membaca skala pada alat ukur :

9.6. PENGUKURAN BESARAN LISTRIK

Setiap alat ukur mempunyai batas ukur tertentu, yang artinya alat ukur tersebut hanya mampu mengukur sampai harga maksimal tertentu dimana jarum petunjuk akan menyimpang penuh sampai pada batas maksimal dari skala.
Alat-alat ukur yang terpasang tetap pada panel pada umumnya mempunyai satu macam batas ukur saja dikarenakan besaran yang akan diukur nilainya tidak akan berubah dari nilai yang ada pada batas ukur meter tersebut, sedangkan alat ukur kerja menyediakan beberapa pilihan batas ukur, karena besaran yang akan diukur belum diketahui sebelumnya.
Cara merubah batas ukur dilakukan dengan menambah atau mengurangi tahanan dari resistor sebelum besaran listrik masuk ke komponen utama alat ukur dengan perbandingan nilai tertentu terhadap nilai tahanan alat ukur, sehingga besaran sebenarnya yang masuk pada komponen utama alat ukur tetap pada batas semula.

Perubahan batas ukur arus dilakukan dengan cara memasang secara paralel Resistor, sehingga arus yang terukur dibagi dengan perbandingan tertentu antara yang melewati resistor dan yang melewati komponen utama alat ukur. Semakin kecil nilai resistor , maka batas ukur menjadi lebih besar.

Sedangkan untuk merubah batas ukur tegangan dilakukan dengan cara memasang secara seri resistor, sehingga nilai tegangan sebelum masuk ke dalam alat ukur dapat lebih besar .
Semakin besar nilai resistor, maka batas ukur menjadi semakin besar.


Petunjuk jarum petunjuk pada angka 7. skala maksimum 10. seandainya kita tentukan batas ukur pada angka 5 maka harga sebenarnya yang ditunjuk oleh angka 7 adalah sebagai berikut :

Jadi

Dimana : Hs = harga sebenarnya .
BU = batas ukur.
P = penunjuk jarum.
SM = skala maksimum

9.7. PRINSIP KERJA ALAT UKUR

Prinsip kerja yang paling banyak dari alat – alat ukur tersebut adalah :
• kWh dan kVArh meter : sistem induksi
• kW / kVA maksimum meter : sistem elektro dinamis
• Volt meter : sistem elektro magnit, kumparan putar,
besi putar
• Amper meter : sistem elektro magnit, kumparan putar

9.7.1. Prinsip kerja besi putar

Alat ukur dengan prinsip kerja besi putar atau disebut juga sistem elektro magnet adalah sesuatu alat ukur yang mempunyai kumparan tetap dan besi yang berputar.



Bila sebuah kumparan dan didalamnya terdapat besi, maka besi tersebut akan menjadi magnet. Jika di dalam kumparan tersebut diletakkan dua batang besi maka kedua-duanya akan menjadi magnet sehingga kedua batang besi tersebut akan saling tolak menolak, karena ujung-ujung kedua batang besi tersebut mempunyai kutup yang senama.


Dua batang besi yang diletakkan di dalam tabung kumparan akan menjadi magnit dengan kutub senama pada saat kumparan dialiri arus, oleh karena salah satu batang besi terpasang permanen maka Besi yang terpasang pada jarum akan tertolak sehingga jarum ikut bergerak kearah skala maksimum sesuai besaran listriknya.
Dua batang besi yang berdampingan

kumparan

α

Arah arus

α
+


Arah arus

α

+







Prinsip kerja tersebut diterapkan pada sistem elektro magnit dengan mengganti besi tersebut dengan 2 buah plat besi yang satu dipasang tetap (diam) sedang yang lain bergerak dan dihubungkan dengan jarum petunjuk.

Arus yang diukur melalui kumparan yang tetap dan menyebabkan terjadinya medan magnet. Potongan besi ditempatkan dimedan magnet, magnet tersebut menerima gaya elektromagnetis. Suatu keuntungan lain bahwa alat pengukur ini dapat pula dibuat sebagai alat pengukur yang mempunyai sudut yang sangat besar.


9.7.2. Prinsip kerja kumparan putar

Alat ukur sistem kumparan putar ini adalah alat ukur yang mempunyai kutub magnet permanent dan kumparan yang berputar.
Besi magnet adalah permanent berbentuk kaki kuda yang pada kutub-kutubnya dilengkapi dengan lapis-lapis kutub, dan di dalam lapang magnetis antara lapisan kutub tersebut dipasangkan sebuah kumparan yang dapat berkeliling poros.


Arus yang dialirkan melalui kumparan akan menyebabkan kumparan tersebut berputar. Alat ukur kumparan putar adalah alat ukur penting yang dipakai untuk kumparan bermacam arus (arus searah dan arus bolak-balik).
Pemakaian dari alat ukur kumparan putar adalah sangat luas, mulai dari alat-alat ukur yang ada dilaboraturium sampai pada alat ukur didalam pusat-pusat pembangkit listrik.
Pada gambar berikut ini diperlihatkan adanya magnet yang permanen (1), yang mempunyai kutub-kutub (2), dan diantara kutub-kutub tersebut ditempatkan suatu silinder inti besi (3).
Penempatan silinder inti besi (3), tersebut diatas ini, diantara kedua kutub magnet, utara dan selatan, akan menyebabkan bahwa, dicelah udara antara kutub-kutub magnet dan silinder inti besi akan berbentuk medan magnet yang rata, yang masuk melalui kutub-kutub tersebut. Kedalam silinder, secara radial sesuai dengan arah-arah panah. Dalam selah udara ini ditempatkan kumparan putar (4), yang dapat berputar melalui sumbu (8).

Bila arus searah yang tidak diketahui besarnya mengalir melalui kumparan tersebut, suatu gaya elektromagnetis f yang mempunyai arah tertentu akan dikenakan pada kumparan putar sebgai hasil interaksi antar arus dan medan magnit.
Arah dari gaya f dapat ditentukan menurut ketentuan tangan dari fleming (lihat gambar berikutnya)
a
b
c
a. Arus Induksi
b. Medan Magnet
c. Gaya Elektromagnetik


Gambar Prinsip kerja alat ukur jenis kumparan putar
1. Magnet tetap 5. Pegas spiral
2. Kutub sepatu 6. Jarum penunjuk
3. Inti besi lunak 7. Rangka kumparan putar
4. Kumparan putar 8. Tiang poros


Gambar Kaidah Tangan Kiri (Fleming)

9.7.3. Sistem induksi
Alat ukur dengan sistem induksi atau dikenal dengan system Ferraris ini mempunyai prinsip kerja sebagai berikut :

Bila pada piringan yang terbuat dari bahan penghantar tetapi non feromagnetik misalnya alumunium atau tembaga ditempatkan dalam medan magnet arus bolak balik, maka akan dibangkitkan arus pusar pada piringan tersebut.
Arus pusar dan medan magnet dari arus bolak balik yang menyebabkannya akan menimbulkan interaksi yang menghasilkan torsi gerak pada piringan, dan prinsip ini akan mendasari kerja dari pada alat ukur induksi. Atau dengan kata lain bila didalam medan magnet dengan garis gaya magnet dengan arah yang berputar, dipasang sebuah tromol yang berbentuk silinder, tromol tersebut akan turut berputar menurut arah putaran garis-garis gaya magnet tadi, medan magnet ini dinamakan alat ukur medan putar atau alat ukur induksi, bisa juga disebut alat ukur Ferraris
Alat ukur ini dapat diklasifikasikan pada medan yang bergerak. Prinsip ini digunakan pada alat ukur energi (kWh meter) arus bolak balik.
Gambar : Azas Alat Ferraris atau Alat Induksi

Gambar tengah menunjukan arah Ф1dan Ф2 dalam ruangan A, B, C, D, kedua medan itu dilukiskan sebagai vektoris Ф1dan Ф2 pada suatu periode penuh. Dari gambar tersebut tampak jelas bahwa medan magnet total mempunyai arah yang berputar pada poros (a) dengan kecepatan sama dengan arus bolak balik dinding tromol aluminium terpotong. Oleh garis gaya dari medan putar sehingga dalam tromol terbangkit tegangan dan arus induksi atau arus pusar.

Gambar : Prinsip Kerja alat Ukur Induksi


Menurut hukum LENZ aliran induksi dengan arah sedemikian rupa sehingga selalu melawan penyebabnya, karena induksi itu dibangkitkan oleh pemotong garis-garis gaya yang berputar, maka tromol aluminium akan berputar dengan arah yang sama dengan arah putaran garis-garis gaya tersebut.
Pada alat ukur jarum putaran tromol ditahan oleh pegas spiral, sehingga putarannya pada jarak tertentu sesuai dengan garis skalanya.
Oleh karena sistem induksi ini bekerja dengan medan putar yang dibangkitkan oleh arus bolak-balik, maka jika tanpa alat Bantu atau alat tambahan lainnya maka alat ukur ini hanya dipergunakan pada sumber arus bolak-balik saja.

9.7.4. Sistem elektro dinamis
Alat ukur elektro dinamis adalah alat ukur yang mempunyai kumparan tetap dan kumparan putar.
Sistem kerjanya sama dengan sistem kumparan berputar tetapi magnet tetap diganti dengan magnet listrik.
Berdasarkan kaidah tangan kanan pada gambar–a jarum akan menyimpang kekanan, bila arus dibalik arahnya pada gambar–b maka jarum akan tetap menyimpang kekanan. Baik arah arus berganti-ganti arah jarum tetap menyimpang ke satu arah.

Alat ukur tipe elektrodinamis ini, dapat dipergunakan untuk arus bolak-balik, atau arus searah, dan dapat dibuat dengan persisi yang baik, dan telah pula banyak dipergunakan dimasa –masa yang lalu. Akan tetapi pemakaian daya sendirinya tinggi, sedangkan alat ukur prinsip yang lain telah dapat pula dibuat dengan persisi tinggi, maka pada saat ini alat ukur elektrodinamis kurang sekali dipergunakan sebagai alat ukut ampere maupun volt, akan tetapi penggunaannya masih sangat luas sebgai alat pengukur daya atau lazim disebut pengukur watt.

F = Arah dari Gaya
I = Arah dari Arus
H = Arah dari Fluksi magnet

Gambar : Prinsip suatu alat ukur elektrodinamis

Seperti diperlihatkan dalam gambar diatas suatu kumparan putar M ditempatkan diantara kumparan-kumparan putar F1 dan F2. bila arus i1 melalui kumparan yang tetap dan arus i2 melalui kumparan yang berputar, maka kepada kumparan yang berputar akan dikenakan gaya elektromagnetis, yang berbanding lurus dengan hasil kali dari i1 dan i2. Misalkan sekarang, bahwa kumparan yang berputar terdapat dalam medan magnet hampir-hampir rata yang dihasilkan oleh kumparan-kumparan tetap.
9.7.5. Prinsip kawat panas
Jika sepotong kawat logam dialiri arus listrik yang cukup besar, kawat tersebut akan menjadi panas, oleh sebab itu akan memuai (menjadi lebih panjang). Pemuaian tersebut digunakan untuk mengerakkan jarum petunjuk. Pada gambar berikut terlihat sepotong kawat logam campuran dari logam platina dan iridium yang direntangkan pada A-B, pada waktu tiada arus ( I = 0 ) jarum petunjuk tepat ditengah-tengah (angka 0). Jika kita alirkan arus searah dari A ke B sehingga kawat A – B menjadi memuai dan lebih panjang, ternyata jarum tidak menunjuk 0, tetapi menyimpang kearah kanan. Hal ini disebabkan karena kawat A – B menjadi lebih panjang dan ditarik oleh pegas sehingga memutar poros jarum.
Baik arus searah tersebut mengalir dari A – B maupun dari B ke A jarum tetap menyimpang kearah kanan ( lihat gambar bawah).
Kesimpulan :
Prinsip ini dapat dipakai untuk searah dan bolak-balik.

Keterangan :
A & B = Baut terminal
m = Kawat penarik
C = Tempat Pengikat
D = Ikatan tali
P = Pegas
n = Tali penarik
x = Kawat panas
a = poros penggulung


Gambar - kawat panas

9.7.6. Alat ukur sistem elektronik
Sesuai dengan perkembangan dan kemajuan teknologi khususnya dalam bidang elektronik tak tertinggal pula kesertaan dari pada alat-alat ukur elektronik, pada laboraturium dan industri-industri banyak menggunakan alat ukur tipe ini, karena memerlukan kecermatan dalam petunjukan, untuk harga relative mahal dibandingkan dengan alat ukur yang bukan elektronik, pada umumnya alat ukur elektronik adalah digital, karena penunjukannya berupa nilai angka, maka penggunaan dalam pembacaan sangat sederhana, mudah dicerna.

Keuntungan alat ukur elektronik :
- Portable
- Kecermatan tinggi mencapai factor kesalahan 0,1 – 0,5 %
- Kedudukan atau posisi alat ukur tidak mempengaruhi penunjukan.
Kelemahannya :
- Dapat dipengaruhi oleh temperature ruangan yang tinggi
- Tidak boleh ditempatkan pada ruangan yang lembab / basah
- Harga relative mahal



Gambar Alat Ukur Tang Ampere Digital

9.8. ALAT UKUR DENGAN MENGGUNAKAN TRAFO-UKUR

Untuk mengukur satuan listrik dengan besaran yang lebih besar, maka alat ukur mempunyai keterbatasan. Karena semakin tinggi besaran yang diukur secara langsung diperlukan peralatan dengan ukuran fisik yang lebih besar. Hal ini tentu tidak dimungkinkan, maka penggunaan alat bantu berupa trafo-ukur sangat diperlukan. Dengan demikian cara pembacaannya menjadi tidak langsung, karena harus dikalikan dengan perbandingan penurunan besaran listrik yang diakibatkan oleh trafo-ukur tersebut.
Ada 2 ( dua ) macam trafo ukur yang digunakan untuk pengukuran, yaitu trafo tegangan dan trafo arus.

9.8.1. Transformator Tegangan (PT=Potential Transformer)
Fungsi Transformator tegangan (PT) adalah :
- Memperkecil besaran tegangan pada sistem tenaga listrik menjadi besaran tegangan untuk sistem pengukuran atau proteksi.
- Mengisolasi rangkaian sekunder terhadap rangkaian primer.
- Memungkinkan standarisasi rating tegangan untuk peralatan sisi sekunder.

Klasifikasi Transformator Tegangan :
Klasifikasi Transformator Tegangan dibedakan menurut konstruksi dan pemasangannya.

Klasifikasi menurut konstruksinya :
a. Trafo Tegangan Induktif (Inductive Voltage Transformer atau Electromagnetic Voltage Transformer), yang terdiri dari belitan primer dan belitan sekunder dan tegangan pada belitan primer akan menginduksikannya ke belitan sekunder melalui core.
b. Trafo Tegangan Kapasaitif (Capacitor Voltage Transformer), yang terdiri dari rangkaian kondensator yang berfungsi sebagai pembagi tegangan pad asisi tegangan tinggi dari trafo tegangan menengah yang menginduksikan tegangan ke belitan sekunder melalui media kapasitor.

Klasifikasi menurut pemasangannya :
a. Pasangan Dalam (Indoor), hanya untuk dipasang di dalam gedung atau ruang tertutup
b. Pasangan Luar(Outdoor), untuk dipasang di luar gedung atau pada ruang terbuka.

Gambar Transformator Tegangan / PT
Penggunaan atau Pemakaian Transformator Tegangan /PT

Penggunaan atau Pemakaian tegangan sekunder PT antara lain :
§ Metering atau Pengukuran :
KV meter; MWmeter; MVAr meter; kWh meter; kVArh meter; Cos φ; Frekuensi meter.
§ Proteksi atau Pengaman :
- Relay Jarak (Distance Relay)
- Relay Sinkron (Synchron Relay)
- Relay Arah (Directional Relay)
- Relay Frekuensi (Frequency Relay)
- Relay Tegangan (Voltage Relay)

Pelaksanaan pengukuran tegangan pada jaringan tegangan tinggi tidak cukup hanya mempergunakan tahanan-tahanan depan yang nilainya besar , tetapi dilaksanakan dengan transformator tegangan ( PT ) dengan tujuan bahwa memakai pesawat ukur dengan batas normal dapat diukur batas normal dan ukuran yang lebih tinggi, sehingga diperoleh rangkaian pengukuran yang lebih aman .

9.8.2. Transformator Arus (CT= Current Transformer)
Fungsi Transformator Arus (CT) adalah :
- Memperkecil besaran arus listrik (amper) pada sistem tenaga listrik menjadi besaran arus listrik untuk sistem pengukuran atau proteksi.
- Mengisolasi rangkaian sekunder terhadap rangkaian primer, yaitu memisahkan instalasi pengukuran dan proteksi dari tegangan tinggi.
- Memungkinkan standarisasi rating arus untuk peralatan sisi sekunder.

Pemakaian Trafo Arus / CT :
· Untuk pengukuran, dengan syarat :
- Akurasi yang diperlukan sampai dengan 120% arus rating.
- Level kejenuhan rendah, untuk mengamankan meter pada saat terjadi gangguan.
- Meter-meter / pengukuran yang menggunakan arus sekunder CT antara lain :
Amper meter; MWmeter; MVAr meter; kWh meter; kVArh meter; Cos φ.

· Untuk proteksi, dengan syarat :
- Akurasi yang diperlukan sampai beberapa kali arus rating.
- Proteksi /Pengaman yang menggunakan arus sekunder CT antara lain :
Relay Jarak (Distance Relay); Relay Arus Lebih (Over Current Relay); Relay Berarah (Directional Relay); Relay Diferensial (Differential Relay); Relay REF (Restrictive Earth Faulth Relay); Relay SBEF (Standby Earth Faulth); Relay Beban Lebih (Over Load Relay).

Misal : 220 V.Ip ~ = Max 400 A

BEBAN
A
BEBAN
K
L
S2
S1
IS = Max 5 A
CT

a.

b.
c. adalah perbandingan teoritis, dimana : a
d. adalah perbandingan praktis, dimana : a = 80 (lihat gambar)
karena NP = I Jadi a = 80 à maka IP = NS . IS

Perhitungan dengan cara lain

IP = 80 . 5 = 400 A (terbukti)

NS
NP
IP
IS
a = = à a = 1 : 20

atau NP . IP = NS . IS

karena NP = 1 à maka = IP = NS . IS

a = Ratio perbandingan
A
BEBAN
= Ampere mater



Gambar Transformator Arus / CT






Pelaksanaan pengukuran arus bolak-balik tegangan tinggi



9.9. MEDAN LISTRIK (ML) DAN MEDAN MAGNET (MM).

9.9.1. PENGERTIAN MEDAN LISTRIK & MEDAN MAGNET

MEDAN LISTRIK (ML) :

Pengertian medan adalah pengaruh tertentu dalam suatu ruang.
Jika misal di dalam ruang hanya ada muatan Q 1, maka pada setiap muatan selanjutnya, sesuai dengan Hukum Coloumb, akan selalu ada gaya bekerja di manapun muatan ini ditaruh dalam ruang tadi.

Hukum Coloumb :
gaya antara dua benda yang sangat kecil dengan besar muatan Q1 dan Q2 dalam ruang hampa yang terpisah pada jarak yang besar dibanding ukurannya, berbanding lurus dengan muatan masing-masing benda tersebut dan berbanding terbalik dengan jarak kuadrat :




Besaran muatan Q1 dan Q2 dapat negative atau positif dalam satuan coloumb, permitivitas ruang hampa 8,854 x 10-12 Farad/meter.
1 Coulomb setara dengan muatan sebanyak 6,242 x 1018 elektron.

Medan listrik ditunjukkan dengan adanya gaya yang dirasakan oleh suatu muatan listrik. Kuat medan listrik didefinisikan sebagai gaya F yang diterima oleh suatu muatan listrik. Kuat medan listrik muatan uji positif Q+p oleh muatan +QE adalah :






Pada setiap titik dalam ruang, ada gaya yang bekerja pada muatan listrik. Pengaruh dalam ruang tersebut disebut medan listrik.
Dimana :
E = Kuat Medan Listrik (Newton/Coulomb)
F = Gaya bekerja pada Q (+) di titik A (Newton)
Q = Besarnya muatan Q (+)
Jadi kuat medan = gaya per satuan muatan positip

Pengertian Kuat Medan Listrik :

Pengaruh akibat adanya muatan listrik disuatu ruang sehingga muatan listrik lain yang masuk ke dalam ruang tersebut akan mengalami gaya, dengan kata lain bahwa dalam ruang tesebut ada medan listrik.


Disekitar partikel bermuatan ada medan listrik yang digambarkan sebagai garis gaya pada muatan positip.

Kuat medan listrik dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :
Satuan kuat Medan Listrik (E) : Volt/m, kV/m
1 kV/m = 1000 V/m

Pada Penghantar bertegangan membangkitkan medan listrik hal ini identik dengan muatan listrik.

Gambar : Medan Listrik pada kawat penghantar bertegangan


Sifat-sifat Medan Listrik yaitu :
• Jarak makin jauh (r), maka Kuat Medan Listrik makin kecil (E)
• Tegangan makin kecil (V), maka Kuat Medan Listrik makin kecil (E)
• Apabila ada pohon/bangunan, maka Kuat Medan Listrik makin kecil (E)

MEDAN MAGNET (MM) :

Arus listrik identik dengan gerakan muatan pada kawat penghantar akan membangkitkan medan magnet.
Gambar : Medan Magnet pada Kawat penghantar berarus listrik

Satuan kuat Medan Magnet (B) :
Tesla (T), Gauss (G), milli Tesla (mT), milli Gauss (mG), microTesla (µT),
micro Gauss (µG).
1 T = 1000 mT = 106 µT
1 G = 1000 mG
1 T = 104 G

Rapat arus induksi = A/m2 , mA/cm2, µA/cm2,
1µA/cm2 = 10-2 mA/m2

Sifat-sifat Medan Magnet yaitu :
• Jarak makin jauh (r), maka Kuat Medan Magnet makin kecil (B)
• Arus makin kecil (I), maka Kuat Medan Magnet makin kecil (B)
• Kuat Medan Magnet (B) tidak mudah dipengaruhi oleh benda-benda disekitarnya.




Satuannya : Amper/ m
Penghantar SUTT / SUTET yang bertegangan dan berarus listrik disamping membangkitkan medan listrik (E) juga medan magnet (B).



Gambar : Medan Listrik dan Medan magnet pada kawat penghantar

Medan Magnet garis medannya berupa lingkaran tertutup, Medan Listrik garis medannya mempunyai awal dan akhir.

IRPA/INIRC (IRPA/INIRC (International Radiation Protection / International Non - Ionizing Radiation Committee) bekerja sama dengan WHO dalam HEALTH PHYSICS, Volume 58, Tahun 1990 menyebutkan bahwa :
Ø Besarnya kuat medan listrik dan kuat medan magnet yang direkomendasikan didasarkan pada kerapatan arus induksi yang secara alamiah terjadi di dalam tubuh yaitu kurang lebih 10 mA/m2.
Ø Bernhardt 1985, Kaune and Forsythe 1985 :
Kuat medan listrik sebesar 10 kV/m menginduksikan arus dengan kerapatan kurang dari 4 mA/m2 rata-rata didaerah kepala dan badan.
Ø Nilai kerapatan arus per kV/m yang dapat digunakan adalah S/E = 0, 4 mA/m2 per kV/m, nilai ini tergantung dari besar dan bentuk tubuh serta sensitifitasnya terhadap arus.
Ø Rapat arus yang secara alamiah terjadi didalam tubuh manusia adalah kira-kira 10 mA/m2 setara dengan pajanan medan listrik 25. Rekomendasi IRPA/INIRC/WHO untuk medan listrik 5 KV/M (20%) dan medan magnet 0,1 mT (2%) masih jauh dibawah pajanan yang setara.

Rekomendasi IRPA/ INIRC/ WHO tahun 1990 tentang Nilai Ambang Batas Medan Listrik dan Medan Magnet (EMF) pada frekuensi 50 – 60 Hz :

Klasifikasi
Medan Listrik
(kV/m)
Medan Magnet
(mT)

Keterangan
1. Lingkungan kerja :
- Sepanjang hari
- Waktu singkat
- Anggota tubuh


10
30 a)
-


0,5
5 b)
25

a. Lama pajanan untuk kuat medan listrik antara 10 s/d 30 kV/m dapat dihitung denganrumus t ≤ 80/E (t = lama pajanan jam: E = kuat Medan listrik kV/m)

b. Lama pajanan maksimum / hari 2 jam

2. Lingkungan Umum :
-Sampai 24 jam/hari c)
-Beberapa jam/hari d)


5
10


0,1
1

c. Untuk ruang terbuka , tempat rekreasi, lapangan dan sebagainya.

d. Batas pajanan dapat dilampaui beberapa menit/hari dengan syarat dicegah efek gandeng tak langsung
Besarnya medan listrik sulit dihitung secara pasti karena pengaruh-pengaruh antara lain :
· Andongan penghantar.
· Menara yang dibumikan
· Permukaan tanah yang tidak merata.
· Tahanan Jenis tanah yang tidak sama.
Perhitungan medan listrik hanya bisa dilakukan dengan mengambil pemisalan-pemisalan sebagai berikut :
· Rentangan konduktor dan kawat tanah dianggap mendatar.
· Tinggi rentangan terbawah konduktor dianggap sama dengan tinggi clearance minimum.
· Permukaan konduktor dianggap sebagai permukaan equipotensial.
· Tanah dianggap sebagai permukaan yang datar, bertegangan nol dan dianggap sebagai konduktor sempurna.
· Pengaruh menara yang dibumikan diabaikan.
· Diasumsikan .
Bila ada tegangan [V] pada penghantar, maka akan ada muatan Q dipermukaan penghantar tersebut dan menimbulkan medan listrik di ruang sekitarnya. Muatan Q pada penghantar ditentukan oleh tegangan [V] dan kapasitansi [C], maka besarnya muatan di penghantar dapat dituliskan :



Alat yang digunakan untuk mengukur medan listrik yaitu Electric Field Meter.
atau

Gambar : Electric Field Meter
Prinsip kerja alat ini yaitu :
Alat ini mengukur arus yang mengalir diantara 2 buah pelat atas dan bawah yang dipisahkan oleh dielektrik. Bila 2 pelat logam sejajar yang dipisahkan oleh dielektrik
Pengukuran Medan listrik pada level tanah 1 meter diatas tanah, ditempatkan di suatu tempat yang ada medan listrik, maka pada permukaan atas logam tersebut akan terkumpul muatan permukaan yang diinduksikan oleh medan listrik itu, yang besarnya sangat tergantung dari besarnya medan listrik dititik tersebut, sebesar :
Dimana : E = Kuat medan listrik di titik permukaan pelat atas, ditempat medan
yang akan diukur (kV/m)
= permitivitas udara ( F/m)
Sehingga arus yang mengalir di pelat atas ke pelat bawah yang diperlukan untuk pengukuran :

Dimana :


Gambar : Cara Pengukuran Medan Magnet & Medan Listrik




10. MACAM-MACAM ALAT UKUR LSTRIK UNTUK KEPERLUAN PEMELIHARAAN PEKERJAAAN DALAM KEADAAN BERTEGANGAN (PDKB)

Berdasarkan fungsinya pada kegiatan pemeliharaan alat ukur listrik yang digunakan antara lain :

10.1. ISOLOMETER

Isolometer adalah alat test portable yang digunakan untuk pengujian:
- isolator pin dan piringan pada sistem distribusi dan transmisi
- mendeteksi gangguan dan kebocoran dengan cepat dengan menggunakan metode sederhana dengan perbnadingan nilai yang diukur.

Prinsip Kerja Isolometer :

Alat ini bekerja dengan mengukur perbedaan potensial piringan isolator yang diuji, Micro Ohmmeter dengan tahanan tinggi mengukur dan menampilkan perbedaan potensial ini, kemudian nilai dibandingkan dengan nilai yang terbaca pada piringan isolator lainnya pada sistem yang sama.

Cara Penggunaan Isolometer :

1. Keluarkan Isolometer dari tempatnya (Case).
2. Hubungkan Isolometer ke Stik Isolasi, menggunakan universal head.
Pastikan panjang stik isolasi yang benar / sesuai berdasarkan jarak keselamatan :

Tabel batas minimum pengujian panjang Isulating

Tegangan
(kVp-p)
Minimum Panjang
Insulating (mm)
Tegangan
(kVp-p)
Minimum Panjang Insulating (mm)
1 - 15
610
135 - 250
1600
15 - 69
950
250 - 440
2500
69 - 135
1250
440 -500
3750

3. Mengatur “Contact Probe” berdasarkan jarak dari bagian isolator metalik yang akan diuji. “Contact Probe” harus menyentuh bagian metalik.
4. Mengatur posisi dari alat test sehingga mudah dilihat.

5. Ambil hasil pembacaan pertama, isolator harus selalu paling dekat dengan konduktor.
6. Mengatur switch gingga jarum berada diantara posisi 4 dan 5 dari alat test.
Jika anda tidak mendapatkan pengaturan sempurna, uji isolator kedua karena pada pengujian pertama kemungkinan mengalami kerusakan.
Catatan :
Posisi dari pemilihan switch harus tidak berubah selama semua pengujian.
7. Ambil pembacaan dari isolator yang telah diuji , kemudian catat nilai yang telah diperoleh.
8. Hasil Pembacaan kita Evaluasi.

Jika pembacaan pada isolator kurang dari 40 % dari nilai rata-rata, maka berarti isolator rusak.

Gambar : Isolometer

Isolometer dapat dikalibrasi dengan alat Test & Calibration. Pengawatan dan alat nya dapat dilihat pada gambar dibawah ini.


Gambar : Alat Kalibrasi Isolometer

10.2. HI - TEST ROPE
Hi-test rope adalah alat test untuk menguji tambang itu baik (tidak bersifat konduktif) atau buruk (bersifat konduktif).

Cara Penggunaan Isolometer :
1. Test baterai charger apakah lemah (Low Bat), indikasi LED akan berwarna merah, baterai harus diisi (di-charge) menggunakan adaptor yang dihubungkan ke alat test. Untuk pengisian baterai hingga penuh akan membutuhkan waktu 12 jam.
2. Masukkan sebagian tambang ke klem pada alat test untuk di uji.
3. Tekan tombol “ON”, Indikator LED ON / CHARGE akan menyala hijau.
4. Tahan alat test dengan satu tangan dan tarik tambang secara kontinyu melalui klem secara satu arah dengan kecepatan 30 centimeter atau 1 foot per detik.
Jika tambang tidak bersifat konduktif (BAIK), maka indikasi LED ON / CHARGE akan menyala.
Jika tambang (atau bagian lain dari tambang) bersifat konduktif (BURUK), maka indikasi LED BAD akan menyala dan mengeluarkan suara.

Catatan :
Ø Tambang dengan diameter lebih dari 3,5 centimeter atau 1,25” harus diputar atau “spun” sebagaimana ditarik melalui klem pengujian. Satu putaran per 30 sampai 60 centimeter atau 1 sampai 2 feet akan meningkatkan kontak permukaan antara tambang dan klem ketika tambang berdiameter lebih besar.

Ø Hindari penggunaan 2 klem yang dihubungkan seri pada alat test. Karena ketika alat test dihidupkan akan ada arus 35 – 40 mikro amper dengan tegangan sekitar 7 kV DC antara klem test.


Gambar Hi-Test Rope


5. Setelah selesai pengujian kembalikan alat test ke posisi OFF dengan menekan kembali tombol “ON” . Indikasi LED hijau “ON/CHARGE” akan hilang. Hal ini ditujukan agar kondisi batere terjaga baik.
Gambar : Penggunaan Hi-Test Rope


10.3. TEST STICK (RITZ TESTER)

Test Stick (Ritz Tester) adalah peralatan yang mudah dibawa , cocok untuk pengujian isolasi, disconecting sticks, grip-all stick, dsb. Alat ini digunakan untuk mendeteksi arus bocor yang disebabkan kelembaban, keretakan dan penyisipan, baik pada permukaan stick atau didalamnya.
Pengujian setara dengan penerapan 100 kV per panjang pole 30 cm. Pengujian akan mengindikasikan “APPROVED / Disetujui” (bagian hijau) atau “DISAPPROVED / Tidak Disetujui” (bagian merah) tergantung arus bocor yang terukur.

Cara Penggunaan Test Stick (Ritz Tester) :
a. Hubungkan alat test dengan sumber tegangan AC dan pastikan level tegangan setara dengan 110 Volt atau 220 Volt.
b. Hidupkan alat test dengan merubah switch ke posisi “ON”, kemudian putar “DIAL” searah jarum jam. Kemudian Indikator dari galvanometer akan bergerak.

Penggunaan Test Stick ini ada 2 langkah, yaitu :
- Kalibrasi (Memastikan baik tidaknya alat)
- Pengujian Isolasi


KALIBRASI :
a. Letakkan alat test pada permukaan mendatar (meja), jangan meletakkan pada tanah atau permukaan metalik karena dapat mempengaruhi kalibrasi.
b. Hidupkan alat, putar “DIAL” searah jarum jam hingga indikator galvanometer menunjuk bagian “CALIBRATION LINE” pada bagian awal dari skala pembacaan.
c. Bersihkan secara sempurna TEST STICK, Jangan menyentuh permukaan dari stick langsung menggunakan tangan, kelembaban tangan akan memberikan pengaruh terhadap indikasi alat test (hasil pengukuran).
d. Letakkan “TEST SYICK” di dalam alat test hingga menekan bagian atas di dalam alat test , hal ini untuk memastikan kontak cukup baik.
e. Indikator galvanometer harus mencapai akhir dari skala.
f. Keluarkan TEST STICK, baru alat test siap digunakan untuk pengujian isolasi.

PENGUJIAN ISOLASI :
a. Letakkan stick yang akan diuji secara horizontal. Meletakkan alat test diatas stick menggunakan berat/beban dari alat test, sehingga tidak perlu menekan stick yang akan diuji secara berlebihan.
b. Galvanometer akan menyala merah bila tidak disetujui / gagal (DISAPPROVED) dan hijau bila disetujui / baik (APPROVED).
c. Angkat sedikit alat test dan gerakkan ke bagian berikutnya dari bagian stick yang akan diuji. Ulangi langkah ini hingga seluruh permukaan stick di uji.

Catatan : Jangan menggeser alat test diatas pole / stick.
d. Stick dengan diameter 51 mm (2”) atai lebih besar , harus diputar 900 sepanjang poros dan pengujian hingga seluruh permukaan.




Gambar Test Stick (Ritz Tester)

10.4. TELESCOPIC STICK VTT
Telescopic Stick VTT adalah stick (tongkat isolasi) yang dipergunakan untuk bekerja dalam keadaan bertegangan dengan jarak jauh sesuai dengan ketentuan.

Cara penggunaan Telescopic Stick VTT :
1.Pasang aksesoris / kelengkapan yang sesuai dengan kepala universal /(universal head).
2. Letakkan Telescopic stick menempel dilantai dengan posisi berdiri dan mulai memanjang stick ke daerah dekat dengan tempat kerja.
3. Keluarkan section pertama sampai tombol pengunci masuk lubang. Ulangi cara tersebut diatas sampai ke masing-masing bagian, selalu cek tombol pengunci telah sempurna, sampai mencapai tinggi jangkauan kerja.
4. Ketika memasukkan kembali VTT, letakkan dengan posisi berdiri lalu tekan tombol pengunci pada bagian dasar. Pegang bagian stick yang akan diturunkan, hal ini bertujuan agar tidak merusak bagian dari stick, saat meluncur masuk. Ulangi proses seperti diatas sampai stick sepenuhnya masuk seperti semula.
Catatan :
a. Jangan memasukkan jari tangan ke tombol pengunci.
b. Ketika menurunkan section (bagian) stick telescopik , stick harus ditahan, jangan dibiarkan meluncur masuk dengan kers karena akan menyebabkan keretakan pada stick.

Tabel : Jarak Kerja Minimum yang Harus diperhatikan
Total Panjang (mm)
Tegangan Maksimum (kV)
1.250
20
2.700
150
3.850
300
5.200
400
> 6.450
500

Gambar : Telescopic Stick

10.5. LADDER MONITOR KIT / MICROMETER
Ladder Monitor Kit adalah alat test untuk mengetahui arus bocor sampai mikro amper pada tangga yang dipergunakan pada pekerjaan dalam keadaan bertegangan. Alat ini mempunyai skala 200 mikro amper.


Gambar : Ladder Monitor Kit







Cara penggunaan Alat Ladder monitor kit / Micrometer ini dapat dilihat seperti gambar dibawah ini.
Micro Meter
Tangga


Tabel : Tegangan versus Maksimum Arus Phasa Ground yang diijinkan

Tegangan (kV)
69
138
230
345
500
Maksimum Arus Phasa –Ground yang diijinkan (µA)
20
40
65
100
145











Tidak ada komentar:

Poskan Komentar