MEMBANDINGKAN METER ANALOG DAN TRUE RMS PADA PENGUKURAN BEBAN NON LINIER SATU FASA

PERCOBAAN 2

MEMBANDINGKAN METER ANALOG DAN TRUE RMS PADA PENGUKURAN BEBAN NON LINIER SATU FASA

2.1       Tujuan Praktikum

1.      Praktikan dapat memahami prinsip dasar pengukuran daya arus bolak-balik dengan berbagai metode dan alat ukur.

2.      Praktikan dapat menganalisa dan menyimpulkan hasil praktikum.

2.2       Dasar Teori Penunjang

Dalam kualitas daya dikenal beberapa macam beban, yakni beban linier dan beban non linier. Beban linier adalah beban yang menghasilkan gelombang arus sinusoidal. Sedang beban non linier adalah beban-beban yang menghasilkan gelombang arus non sinusoidal. Contoh beban linier adalah lampu, pemanas dan motor induksi kecil. Contoh beban non linier adalah tanur, mesin las dan peralatan yang menggunakan semikonduktor, misalnya power suplai, converter, inverter, dc drive dan lain-lain. Power suplai dengan cara pengaturan diode sederhana ada beberapa metode :

1.    Power suplai dc / rectifier dengan setengah gelombang dapat dilihat seperti Gambar 2.1 di bawah :

Gambar 2.1. Power suplai dc / rectifier dengan setengah gelombang

Sedangkan jenis diode yang sering digunakan adalah germanium dan silicon. Pada masing-masing jenis tersebut memiliki nilai Vf yang berbeda, nilai Vf diode silicon 0,7 V sedangkan germanium 0,3 V.

Untuk gelombang yang diserahkan adalah :

V(t) = Vm sin t                      untuk 0 < t < π

V(t) = 0                                 untuk π < t < 2π

2.    Power suplai dc / rectifier dengan gelombang penuh dapat dilihat seperti Gambar 2.2 di bawah :

Rectifier ini menggunakan 2 diode dan kedua siklus setengah gelombang input ac, sehingga diperlukan transformator yang diambil pada ct-nya dan beroperasi pada 2 V_L. Diode itu juga harus mempunyai V_RRM yang sama.

Gambar 2.2. Power suplai dc / rectifier dengan gelombang penuh

3.    Power suplai dc / rectifier dengan jembatan gelombang penuh dapat dilihat seperti Gambar 2.3 di bawah :

Rectifier ini menggunakan 4 (empat) buah diode jembatan, system ini umumnya harganya lebih murah karena menggunakan transformator lebih sederhana yang beroperasi pada V_L. Diode itu terhubung secara parallel berpasangan pada siklus tengahan yang bergantian. Diode V_RRM beroperasi pada V_L.

Gambar 2.3. Power suplai dc / rectifier dengan jembatan gelombang penuh

Pada rectifier gelombang penuh maka secara matematis dapat diperoleh Voutput :

2.3       Rangkaian Percobaan

a.      Metode I (Menggunakan Wattmeter, Cos, AM, VM)

Gambar 2.4. Rangkaian Pengukuran Beban Non Linier 3 Phasa menggunakan Wattmeter

Daya aktif (P) pada beban satu phasa :

P = V_ph x I_line x Cos φ

P = Penunjukkan wattmeter (watt)

Daya semu :

S = VI (VA)

b.      Metode II (Menggunakan Power Meter true rms)

Gambar 2.5. Rangkaian Pengukuran Beban Non Linier 1 Phasa menggunakan Power Meter

2.4       Peralatan dan Bahan

1.      Voltmeter AC                                                     (1 buah)

2.      Ammeter AC                                                      (1 buah)

3.      Wattmeter 1 fasa                                                            (1 buah)

4.      Cos φ meter                                                        (1 buah)

5.      Power Meter                                                       (1 buah)

6.      Slidak (V_R)                                                         (1 buah)

7.      Beban Non Linier 1 Phasa                                  (1 buah)          

Keterangan : Beban Linier yang dipakai :

1.      Driver Motor DC

2.5       Langkah Kerja

1.      Siapkan peralatan dan bahan yang dibutuhkan.

2.      Buat rangkaian seperti pada Gambar rangkaian metode I (Gambar 2.4), kemudian ukur tegangan, arus, daya dari penunjukkan wattmeter dan power factor (cos φ).

3.      Buat rangkaian seperti Gambar rangkaian metode II (Gambar 2.5), kemudian ukur tegangan, arus, daya dan power factor (cos φ) dari penunjukkan Power Meter.

4.      Bandingkan hasil pengukuran metode I dengan metode II.

5.      Tentukan prosentasi hasil pengukuran.

2.6       Tabel Hasil Percobaan

Metode I

No.	Beban	Vph (V)	I(A)	cos phi	S=VxI (VA)	P=VphxIxcos phi (watt)	P-praktek (watt)
1	Lampu	220	0,86	1	189,2	189,2	190
2	Lampu dan L	220	0,84	0,98 lagging	184,8	181,1	182,5
3	Motor DC	220	1,22	0,94 lagging	268,4	252,3	220

Metode II

No.	Beban	Vrms	Iline	PF	DPF	S (VA)	P (watt)
1	Lampu	219	0,88	1	1	192,1	192,2
2	Lampu dan L	220	0,86	0,98	0,97	187,6	182,2
3	Motor DC	219	1,26	0,79	0,94	271,3	218,2

2.7       Analisa

Pada percobaan kali ini sama seperti percobaan sebelumnya, perbedaannya adlah terletak pada bebannya. Dimana pada percobaan 1 sebelumnya menggunakan beban linier dan untuk percobaan 2 kali ini menggunakan beban non linier 1 phasa.

Perbedaan dari percobaan 1 dan percobaan 2 adalah berada pada penggunaan rectifier. Sebelumnya beban linier tidak menggunakan rectifier dan beban motor yang digunakan adalah motor induksi 1 phasa, sedangkan pada percobaan kali ini menggunakan beban lampu, inductor dan kapasitor yang sama hanya saja menggunakan rectifier karena non linier, dan beban motor yang digunakan adalah beban motor DC.

Pada metode I dan metode II semua nilai atau parameter yang dicari mendekati atau persen errornya sangat kecil. Pada metode I bisa dikatakan metode manual karena alat ukur yang digunakan masih menggunakan alat ukur analog seperti amperemeter, voltmeter, cos phi meter, wattmeter sehingga kabel yang diperlukan sangat banyak. Sehingga pembacaan data-pun bisa dipengaruhi oleh human error. Pada data metode I didapatkan nilai Vph disetiap beban tetap yaitu 220 V. dan nilai I terbesar berada pada beban motor yaitu sebesar 1,22 A. namun nilai cos phi terbaik tetap terjadi pada beban lampu pijar saja dimana beban ini dikatakan resistif murni yaitu cos phinya yang unity. Untuk perhitungan daya, baik daya aktif maupun daya reaktif dan semu paling besar terjadi pada beban motor. Hal ini karena motor DC memiliki karakteristik arus DC dan tegangan DC yang besar sehingga tahanan didalamnya pun besar karena tahanan sebanding dengan tegangan, seperti hokum ohm yaitu V = I x R. Rectifier disini berfungsi sebagai penyearah yaitu untuk menyearahkan tegangan AC ke DC sehingga jika dilihat pada osiloskop akan tampak gelombang outputnya hanya setengah gelombang DC positif.

Pada metode ke II parameter yang dilihat sama, namun ada perbedaan karena terdapat DPF. Nilai Vrms pada metode II bervariasi, hal ini karena Power meter sangat presisi. Namun untuk pembacaan nilai yang lain kedua metode sama, sehingga keduanya memiliki perbandingan persen error yang sangat kecil.

2.8       Kesimpulan

-          Pengukuran beban non linier satu phasa merupakan pengukuran kualitas daya dengan beban DC.

-          Karena beban yang digunakan DC maka dibutuhkan rectifier sebagai penyearah tegangan AC ke DC.

-          Pengukuran metode I yaitu yang menggunakan alat ukur analog memiliki kekurangan yaitu :

Ø  Kurang effisien, karena membutuhkan kabel banyak.

Ø  Kurang efektif, karena alat ukurnya banyak, dan satu alat ukur hanya untuk satu pembacaan pengukuran.

Ø  Mudah terjadi human error, atau pembacaan dari user-nya.

Sedangkan pengukuran dengan metode II yaitu menggunakan true rms mampu melengkapi kekurangan dari metode I, sehingga alat ini sangat presisi.