Pengukuran Besaran strk (TC08) Pertemuan 4 PENGUKUN DY Pengukuran Daya dalam angkaan DC Daya lstrk P yg ddsaskan d beban jka dcatu daya DC sebesar E adl hasl erkalan antara tegangan d beban dan arus yg mengalr d beban tsb, atau dnyatakan sbg: P Dgn dmk engukuran daya dlm rangkaan DC scr umum dt dlakukan dgn menggunakan oltmeter () dan ammeter () seert dtunjukkan d gambar berkut. Dua rangkaan yg dt dgunakan utk mengukur daya Notas yg dgunakan utk gambar d atas: : arus terukur oleh ammeter (gambar a) : tegangan terukur oleh oltmeter (gambar b) : resstans nternal oltmeter : resstans nternal ammeter : resstans beban : arus yg mengalr melalu oltmeter (gambar a) : tegangan jatuh d ammeter (gambar b) Maka menggunakan rangkaan a deroleh: P
Sedangkan menggunakan rangkaan b deroleh: P Jka << dan <<, maka Dan + + 0 0 Sehngga kedua ersamaan utk daya menjad P Pengukuran Daya dalam angkaan C Jka rangkaan dcatu sumber lstrk C, maka daya lstrk ddefnskan sbg tegangan jatuh d beban dkalkan dg arus yg mengalr adanya sbg fungs: ( ( ( dan basa dsebut dgn daya sesaat. Dlm rangkaan C basanya dhtung nla rata-rata dar daya sesaat d suatu selang waktu tertentu. Pd rangkaan yg dcatu tegangan C yg erodk, rata-rata daya yg ddsaskan d satu erode T ddefnskan sbg: P T T 0 ( d( Kasus yg alng sederhana adl catu tegangan snusodal dgn beban resstf murn shg ( dan ( memunya fase yg sama dan ( dberkan oleh: ( [ cos(ω] dengan dan adl nla rms ( dan ( serta ω adl frekuens sudut sumber tegangan. Jka beban adl murn reaktf maka tegangan dan arus d beban my beda fase sebesar 90 shg daya sesaatnya dnyatakan dgn: ( cos(ω
Pada umumnya, medans beban dnyatakan dalam rangkaan ekalen C-nya (yatu ser anatar resstans murn dan reaktans murn). Dengan demkan maka daya lstrk yang ddsaskan dalam beban Z daat dnyatakan sebaga jumlahan komonen daya yang ddsaskan oleh resstans EQ dan komonen daya yang ddsaskan oleh reaktans X EQ karena Z EQ + X EQ. Perhatkan gambar berkut. Penurunan tegangan ada beban dan komonen ekalennya Dengan mengangga tdak ada daya aktf yang ddsaskan dalam reaktans X EQ, maka P EQ cosϕ Suku cos ϕ serng dsebut dengan faktor daya. Dalam hal n hanya sebagan dar tegangan yang berkontrbus ada daya, karena komonen XEQ (jatuh tegangan ada reaktans) tdak menghaslkan daya aktf karena komonen tsb tegak lurus (ortogonal) terhada arus yang mengalr ada beban. Bagan atau suku P dsebut yang tamak (aarent ower), sedangkan bagan atau suku Q XEQ sn ϕ dsebut daya reaktf karena mrk kuanttas yg secara dmensonal ekalen dengan daya. Dar gambar d atas hubungan antara daya aktf, daya reaktf, dan daya yang tamak daat dnyatakan sebaga: P P + Q 3
Metode Tga oltmeter Untuk frekuens rendah dan medum, engukuran daya daat dlakukan menggunakan metode tga oltmeter seert derlhatkan ada rangkaan berkut. Metode tga oltmeter Daya yang ddsaskan ada beban daat dukur menggunakan resstor nonnduktf kemudan mengukur tga tegangan seert derlhatkan ada gambar. Maka + C C + + Dan daya yang ddsaskan dalam beban dnyatakan sbg: P C C B BC Thermal Wattmeter angkaan dasar thermal wattmeter dtunjukkan ada gambar berkut. Tana beban maka: + r Dengan menambahkan beban maka besarnya dan tdak lag sama (mbalance), dan hubungannya mjd: S 4
oltmeter mengukur tegangan mbalance Δe yang sebandng dengan daya aktf yang dsera oleh beban yatu: Δe k k k [( ) ( ) ] k[ ( + ) ( ) ] k(4 ) ( ( P (a) Thermal wattmeter (b) Karakterstk oeras ada konds deal Faktor Daya Dalam stuas nyata dmana gelombang arus dan/atau tegangan tdak berua snus murn atau beban tdak resstf murn sehngga ernyataan untuk daya tdk lag sederhana, atau daya aktfnya basanya lebh kecl darada erkalan antara tegangan rms dan arus rms. P rms rms Perkalan antara tegangan rms dan arus rms dsebut daya yang tamak atau serng dsebut U shg dt dnyatakan kembal sbg: U rms rms Faktor daya F P dgunakan utk menyatakan hubungan antara daya aktf P dan daya yang tamak U atau dnyatakan: F P P U Sehngga besarnya faktor daya adalah berada d jangkauan nol dan satu. 5
Perhatkan gambar berkut. Dagram hasor untuk arus dan tegangan rus yang memunya sudut relatf θ terhada tegangan E daat durakan menjad dua komonen yatu cos θ dan sn θ. Komonen arus yang searah dengan tegangan E yatu cos θ dkalkan dengan tegangan akan menghaslkan daya rata-rata dalam satuan watt, atau P E cos θ P serng dsebut daya aktf atau daya rl atau delered ower. Komonen arus yang tegak lurus terhada tegangan E yatu sn θ dkalkan dengan tegangan akan menghaslkan daya reaktf atau serng dsebut wattless comonent, atau Q E sn θ Q serng dsebut daya reaktf atau daya majner atau daya wattless atau daya magnetsas. Daya reaktf dnyatakan dalam satuan oltameres reaktf atau ars. Jka beban nduktf maka arus akan laggng terhada tegangan dan daya reaktf memunya tanda ostf. Jka beban kaastf maka arus akan leadng terhada tegangan dan daya reaktf memunya tanda negatf. Dagram hasor untuk daya aktf dan daya reaktf 6
Maka S P + Q Dan F P P S watt oltamere cosθ Sudut fase gelombang snus. Dua gelombang yang memotong sumbu mendatar scr bersamaan adalah sefase. Gelombang snus yg memotong sumbu mendatar lebh dulu dbandng gelombang referens dsebut leadng. Gelombang snus yg memotong sumbu mendatar setelah gelombang referens dsebut laggng. 7