Instrumentasi Dan Pengukuran Pada Listrik

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Pemahaman Instrumentasi dan Pengukuran

    Yang dimaksud dengan Instrumentasi adalah peralatan atau perlengkapan yang digunakan untuk mendukung proses pengukuran besaran besaran listrik baik arus searah maupun bolak balik, adapun pengertian dari 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..

Ketelitian hasil ukur ditentukan oleh 2 ( dua ) hal, yaitu :

• 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 
• 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.

1.2. Syarat-Syarat Alat ukur Listrik 

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

1.3. Kesalahan  Pada Pengukuran

1.3.1. Kesalahan sistem (systematic error) disebut pula kesalahan tetap :

•   Kesalahan kalibrasi, yaitu pada waktu peneraan semula, sehingga harga skalanya tidak benar atau karena suatu hal misal temperatur, kelembaban yang tidak sesuai dengan kondisi di kala peneraan

•   Kesalahan manusia (human error), yaitu si pengukur dapat menyebabkan kesalahan tertentu, misalnya adanya paralak, optimisme atau pasimisme. Hal ini dapat ditanggulangi dengan pengukuran ulang atau pengukur yang lain

•     Experimental error, yaitu kesalahan yang diakibatkan karena cara pengukuran yang salah

•     Kesalahan teknik (error of technique), yaitu kesalahan yang diakibatkan oleh adanya bagian alat ukur yang bekerja tidak semestinya

•     Kesalahan statistik (random error), kesalahan ini disebabkan karena sesuatu hal yang tidak diketahui dari luar dan timbulnya tidak menentu. Karena sumbernya tidak diketahui, maka kesalahan jenis ini tidak dapat dihilangkan dan hanya dapat diperkirakan dengan cara statistic

1.3.2.      Kesalahan karena salah (illegitimate error)

    Kesalahan ini adalah memang bersifat kesalahan dan sumbernya dapat diketahui :

•     Blunder : yaitu kesalahan yang bodoh dan sebetulnya tidak perlu terjadi

•     Computational error : yaitu kesalahan dalam cara menghitungnya

•     Chaotic error : yaitu kesalahan yang diakibatkan oleh karena adanya gangguan keadaan atau sarana / prasarana pengukuran misalnya gangguan listrik, halilintar, getaran yang keras dan lain-lain dan cara mengatasinya adalah mengisolir alat ukur terhadap gangguan

1.4.      Macam-Macam Alat Ukur dan Penggunanya

1.4.1. Menurut macam arus  :

-        Arus searah

-        Arus bolak balik

-        Arus searah dan arus bolak balik

1.4.2. 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

1.5.  Ketelitian Pengukuran

Ketelitian hasil ukur ditentukan oleh 2 ( dua ) hal, yaitu :

1. 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.
2. 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.

1.6. 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.

1.6.1.     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  :

     Ditelusuri mulai dari garis yang ada angka  sampai garis yang ada angka berikutnya, kemudian ditelusuri tersebut adalah garis yang tidak ada angkanya dan jarum tersebut dibaca/ antara angka yang telah ditentukan tersebut.  

1.6.1.     Simbol-simbol alat ukur

1.6.2.1.  Menurut prinsip kerja  :

• Besi putar,  tanda ( S )

Besi Putar

Prinsip kerja :       gaya elektromagnetik pada suatu inti besi dalam suatu medan magnet. (kumparan tetap, besi yang berputar) penggunaan pada rangkaian AC/DC

•   Kumparan putar, tanda (M)

Kumparan Putar

         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.

• 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.

•  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).

• 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.

1.6.2.2.  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

1.6.2.3. Menurut tegangan pengujiannya  :

 

 Tegangan uji 2 kv

 

 

 Tegangan uji 3 kv

 

      

                       
Tegangan uji 4 kv

1.6. KELAS KETELITIAN

       Salah satu sifat yang sangat diperlukan pada alat ukur listrik ialah ketelitian/kecermatan.

Tergantung dari besar kecilnya ketelitian tersebut alat-alat ukur dibagi menjadi  :

•         Alat cermat atau alat presisi (< 0,5%).

•         Alat kerja        (± 1 ÷ 2 %).

•         Alat ukur kasa (> 3 %).

     Ketelitian alat ukur tegantung dari besar atau kecilnya salah ukur pada alat tersebut dan dinyatakan dalam prosen. Jika sebuah ampere diumpamakan mengukur paling tinggi 5 ampere dan alat tersebut mempunyai kecermatan + 5%, berarti angka maximum yang ditujukan ampere meter tersebut 5% lebih tinggi dari yang sebebnarnya. Jadi pada pengukuran 5 ampere harga sebenarnya, adalah  :

                                          5 – (5% x 5) = 4,75 ampere

1.7.1. 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 ermat/alat persisi dibuat dlam 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.

1.7.2. 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.

1.7.3. 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).

 

1.7.4.. BATAS UKUR

        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.

                                              Batas ukur yang dipilih

       

      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  :

         Hs =        P/SM    x BU     Jadi   Hs =  7/10 x  5 V = 3,5 V

              

Hs  = harga sebenarnya .

BU = batas ukur.

P    = penunjuk jarum.

SM = skala maksimum

1.7.5.      POSISI PENGOPERASIAN 

  

                             Dipasang untuk posisi mendatar . 

 

     

             Di pasang dengan posisi tegak.

 

               

           
                 Di pasang dengan posisi miring 60^o

 

 

 

1.7.6. 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

1.7.7.      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. 

      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 dan menerima gaya elektromagnetis. Alat ukur dengan tipe besi putar ini adalah sederhana dan kuat dalam konstruksi, murah dan dengan demikian mendapatkan penggunaan-penggunaan yang sangat besar, sebagai alat pengukur untuk arus dan tegangan pada frekwensi-frekwensi yang dipakai pada jaring-jaring distribusi yang didapat dikota-kota.Suatu keuntungan lain bahwa alat pengukur ini dapat pula dibuat sebagai alat pengukur yang mempunyai sudut yang sangat besar.

1.7.8.      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, tidak hanya untuk arus searah, akan tetapi dengan alat pertolongan lainnya, dapat pula dipakai untuk 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 initi 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) 

 

1.7.7.      Sistem induksi

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

       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.

     Untuk membangkitkan medan putar dibuatlah konstruksi dari alat dynamo yang berbentuk bulat dan dilengkapi dengan 4  buah lapisan kutub (lihat gambar) kutub A dan C kumparannya tersambung serrie, demikian pula kutub B dan D.

       Kumparan A dan C dialiri arus I, dan kumparan B dan D adalah I₂, dan arus tersebut berbeda fase 90^o sehingga medan magnet Ф₁ yang dibangkitkan oleh I₁ dan  medan magnet   Ф₂ oleh  I₂  juga berbeda fase  90^o sedangkan didalam ruangan antar kutub A, B, C, D kedua medan tersebut menyilang satu sama lain, keadaan ini menyebabkan medan magnet total secara vektoris yang arahnya berputar pada poros (a) menurut arah tertentu (lihat gambar). Diatas digambarkan Ф₁ dan Ф₂ yang berbeda fase 90^o diantara Ф₁ digambar dengan garis penuh dan  Ö₂  dengan garis potong-potong.

 

 

      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.

       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.

1.7.7.      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.

     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 i_2. Misalkan sekarang, bahwa kumparan yang berputar terdapat dalam medan magnet hampir-hampir rata yang dihasilkan oleh kumparan-kumparan tetap.

1.7.7.      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.

Gambar - kawat panas

Keterangan :

                           A & B  =  baut terminal             m =  kawat penarik

        C =  tempat pengikat                    n =  tali penarik

        D =  ikatan tali                              x =  kawat panas

        P =  pegas

        a  =  poros penggulung

1.7.7.      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 tingg

-   Tidak boleh ditempatkan pada ruangan yang lembab / basah

-       Harga relative mahal 

 

1.            PENGGUNAAN ALAT UKUR

      Penggunaan alat ukur listrik yang dimaksud disini adalah penggunaan alat ukur yang biasa dan  umum digunakan pada jaringan listrik PLN.

2.1. 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.

2.2 Menurut besaran yang diukur

Nama Alat Ukur	Besaran yang diukur	Tanda Satuan	Rangkaian Penggunaan	Keterangan
Amper Meter Volt Meter Watt Meter Kwh Meter Kvarh Meter Frekwensi	Arus Tegangan Daya Energi Energi Getaran/detik	A E W Kwh Kvarh Hz	AC & DC AC & DC AC & DC AC & DC AC & DC AC	U R I.R U.R U.I.t cosφ U.I.t U.I.t cosφ U.I.t U.I.t sinφ -

2.1. Menurut pengawatanny 

1.  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  listrik (power source).

    2. 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 ).

    3. 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.

    4.  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.

5.   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)

  6. 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  :

 

 

7. Megger

    Megger dipergunakan untuk mengukur tahanan isolasi dari alat-alat listrik maupun instalasi-intalasi, output dari alat ukur ini umumnya adalah tegangan tinggi arus searah, yang diputar oleh tangan. Besar tegangan tersebut pada umunya 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.

           Dewasa ini telah banyak pula megger yang mengeluarkan tegangan tinggi, yang didapatkannya dari baterai sebesar 8 – 12 volt (megger dengan sistem elektronis).Megger dengan bateri 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.

8. 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.

2.1. 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 arus dan trafo tegangan 

1.Trafo arus digunakan untuk menurunkan arus  dengan perbandingan transformasi tertentu  dan sekaligus mengisolasi peralatan ukur dari tegangan sistem yang diukur

2.Trafo tegangan digunakan untuk menurunkan tegangan sistem dengan perbandingan transformasi tertentu.

       220 V.Ip  ~ = Max 400 A

       a = Ns/Np = Ip / Is

       b = N_S . I_S = N_P . I_P

          _{c.  Ns/Np}  adalah perbandingan teoritis, dimana = a

       d. Ip / Is adalah perbandingan praktis, dimana = 400/5 = 8  (lihat gambar)

      karena N_P = I                                       jadi  a = 80

       maka  I_P = N_S . I_S

_{sama juga    Ns/ Np = Ns/I   = NS  =  Ip/ Is  = 80}

        I_P = 80 . 5 = 400 A (terbukti)  

_{220 V.Ip  ~ = Max 100 A}  

  a = Ns/Np = Ip / Is

       _{a = 1 : 20}

    

      atau  N_P . I_P  =  N_S . I_S     karena    N_P  =  1

      maka =  I_P  =  N_S . I_S    

        a     = Ratio perbandingan 

        A     =  Ampere meter  

2.1. MACAM-MACAM  ALAT UKUR UNTUK KEPERLUAN PEMELIHARAAN

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

1. Multi Tester

Biasa disebut juga dengan AVO meter digunakan :

o   Untuk mengukur tegangan sumber arus searah alat kontrol, proteksi, kumparan pembuka /penutup alat hubung

o   Untuk mengukur sumber arus bolak – balik tegangan rendah untuk pemanas

o   Untuk mengukur kontinyuitas sambungan kabel – kabel kontrol.

 

 

2. Meter Tahanan Isolasi

    Biasa disebut Meger, untuk mengukur tahanan isolasi instalasi tegangan menengah maupun tegangan rendah. 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

3. 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.   

 

 

   4. 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. 

   

5. Meter Urutan Fasa 

    Banyak nama yang dipakai untuk menyebutkan alat ini, misalnya : Phase Squence Indicator, Drivelt meter, meter medan putar. Gunanya untuk memeriksa urutan fasa pada saat tegangan sudah masuk ke kubikel. Ada 3 ( tiga ) terminal yang masing dihubungkan ke terminal kontrol tegangan yang biasanya menjadi satu dengan lampu indikator.

Diagram pengawatan

 

7. 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.