percobaan ii fix

7/23/2019 Percobaan II Fix

1/24

BAB II

PENGUKURAN DAYA LISTRIK

II.1 Tujuan

Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengenal berbagai metode

pengukuran daya listrik dan mengetahui beberapa perbedaannya.

II.2 Alat-alat yang Dipergunakan

Alat-alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah sebagai berikut

dibawah ini.

1. Voltmeter

2. Amperemeter

3.

Wattmeter 1(Fasa)4.

Wattmeter 3(Fasa)5. Panel Percobaan

6. Konektor

II.3 Teori Dasar

Daya adalah energi yang dikeluarkan untuk melakukan usaha yang

dilakukan per satuan waktu. Daya listrik biasanya dinyatakan dalam satuan Watt

atauHorse Power(HP).Horse Power merupakan unit daya listik dimana 1 Watt

memiliki daya setara dengan daya yang dihasilkan oleh perkalian arus 1 Ampere

dan tegangan 1 Volt.

Daya dinyatakan dalam P dengan satuan Watt. Tegangan dinyatakan

dalam V dengan satuan Volt. Arus dinyatakan dalam I dengan satuan Ampere.

Besaran daya dinyatakan:

= ................................................(2.1)


2/24

Daya dibagi menjadi tiga jenis, yaitu daya aktif, daya reaktif, dan daya

nyata.

a. Daya Aktif

Daya aktif adalah daya yang terpakai untuk melakukan energi

sebenarnya. Satuan daya aktif adalah Watt. Misalnya energi panas, cahaya,

mekanik, dan lain-lain.

= . . cos .............................................(2.2) = 3 . . . cos ..........................................(2.3)

Daya ini digunakan secara umum oleh konsumen dan dikonversikan

dalam bentuk kerja.

b. Daya Reaktif

Daya reaktif (Q) adalah jumlah daya yang diperlukan untuk

pembentukan medan magnet. Dari pembentukan medan magnet maka akan

terbentukfluksmedan magnet. Contoh daya yang menimbulkan daya reaktif

adalah transformator, motor, lampu pijar, dan lain-lain. Satuan daya reaktif

adalah Var.

= . . sin .......................................(2.4) = 3 . . . sin ..................................(2.5)

c. Daya Nyata

Daya nyata adalah daya yang dihasilkan oleh perkalian antara tegangan

rms dan arus rms dalam suatu jaringan atau daya yang merupakan hasil

penjumlaham trigonometri daya aktif dan daya reaktif. Satuan daya nyata

adalah VA.

Gambar 2.1Penjumlahan Trigonometri Daya Aktif, Reaktif, dan Semu


3/24

Pada dasarnya daya yang diserap oleh suatu elemen adalah hasil

perkalian antara besar tegangan terminal-terminal elemen dan arus yang melintasi

elemen tersebut. Jika tegangan sesaat yang dikenakan terhadap elemen tersebut

adalah berbentuk sinusoidal, persamaannya sebagai berikut:

= . cos.........................................(2.6)maka arus yang mengalisr melintasi elemen tersebut adalah sebagai berikut:

= . cos( ).....................................(2.7)Dimana :

= sudut beda phase antara V dan I, dengan tanda positif untuk I lagging

terhadap V dan bertanda negatif untuk I leadingterhadap V.

maka daya sesaat (instanteneus power) yang diserap elemen adalah sebagai berikut:

= = cos()................................(2.8)dengan menerapkan identitas trigonometri maka diperoleh sebagai berikut:

= 0,5 . cos + 0,5 cos(2)...............(2.9)Harga rata-rata dan daya sesaat di atas adalah sebagai berikut:

= . . .........................................(2.10)Dimana :

= ................................................(2.11)

= .................................................(2.12)

V = nilai rms dari tegangan

I = nilai rms dari arus

Dari persamaan di atas yang merupakan harga rata-rata dari daya sesaat

yang disebut daya aktif atau nyata yang berdimensi Watt sedangkan cos disebutfaktor daya. Berdasarkan formula di atas juga dapat diturunkan berbagai metode

pengukuran daya listrik dalam percobaan ini.


4/24

II.4 Langkah Percobaan

II.4.1 Pengukuran Daya 1 Phase

II.4.1.1 Metode volt-ampere meter

Daya dapat dihitung dengan persamaan 2.1 yang tertera diatas.

Gambar 2.1 Rangkaian I Metode Volt

Ampere MeterGambar 2.2 Rangkaian II Metode

Volt Ampere Meter

1. Siapkan rangkaian percobaan seperti gambar 2.1 pada panel yang

tersedi.

2. Telitilah apakah rangakaian yang anda buat sudah benar!

3.

Siapkan beban dengan cermat minimal 10 buah yang nilainya

berbeda-beda (lakukan kombinasi dan beban yang tersedia).4. Hubungkan beban pertama, catat penunjuk voltmeter dan

amperemeter.

5. Lakukan prosedur yang sama untuk beban-beban yang lain dan jaga

V konstan. Tabulasikan hasilnya dalam tabel.

6. Buat rangkaian percobaan seperti gambar 2.2 pada panel.

7. Lakukan prosedur 1 sampai 5 diatas untuk rangkaian ini.

Tabel 2.1 Hasil Pengukuran Metode Volt-Ampere Meter

Beban

(Watt)

I II

V1 I1 P1=V1I1 V2 I2 P2=V2I2

Vs

A

V

BEBAN

+-

Vs

A

V+-

BEBAN


5/24

II.4.1.2 Metode Tiga Voltmeter

Gambar 2.3 Rangkaian Metode Tiga Voltmeter

Untuk metode ini, daya dapat dihitung dengan persamaan sebagai

berikut:

= ( ).......(2.13)

1. Buat rangkaian percobaan gambar 2.3 pada panel.

2. Pastikanlah bahwa rangkaian telah benar.

3. Siapkan beban minimal 10 buah yang nilainya berbeda-beda

(lakukan kombinasi dan beban-beban tersebut).

4.

Hubungkan beban pertama, catat harga yang ditunjukkan ketigaVoltmeter.

5. Lakukan pengukuran untuk beban-beban yang lain yang tersedia dari

catat hasilnya ke dalam tabel.

Tabel 2.2 Hasil pengukuran metode tiga Voltmeter

R = ...

Beban

(Watt)

V1

(Volt)

V2

(Volt)

V3

(Volt) = ( )

V

VV

VB

e

b

a

n

R

V

V

V2= I


6/24

II.4.1.3 Metode Tiga Amperemeter

Daya dihitung dengan persamaan sebagai berikut:

= ( )..................................(2.14)

Gambar 2.4 Metode Tiga Amperemeter

1. Buat rangkaian percobaan sesuai gamba4 2.4.

2.

Lakukan pengukuran terhadap setiap beban yang tersedia.

3. Catat hasil penunjukan ketiga ampertemeter kedalam tabel.

Tabel 2.3 Hasil Pengukuran Metode Tiga Amperemeter

R = ...

Beban

(Watt)

I1

(Ampere)

I2

(Ampere)

I3

(Ampere) = (

)

II.4.1.4 Metode Wattmeter

1. Buat rangkaian percobaan seperti gambar 2.5.

2. Siapkan beberapa beban dan berbagai kombinasi yang mungkin.

3.

Hubungkan beban satu-persatu dan catat hasil penunjukan Wattmeter

kedalam tabel.

A

A

V

B

e

b

a

n

R I3I1

A2


7/24

Gambar 2.5 Rangkaian Metode Wattmeter

Tabel 2.4 Hasil Pengukuran Metode Wattmeter

Beban (Watt) Wattmeter


II.4.2.1 Metode tiga wattmeter 1 phase1. Buatlah rangkaian percobaan seperti gambar 2.6!

2. Siapkan beberapa buah beban (lakukan kombonasi).

3. Hubungkan beban secara bertahap dan catat penunjukan ketiga

Wattmeter untuk setiap beban kedalam tabel.

Gambar 2.6 Rangkaian Metode Tiga Wattmeter 1 Fasa

VS

B

e

b

a

n

W

W1

Ptot=W1+W2+W3R

S

T

0

W2

W3


8/24

II.4.2.2 Metode dua wattmeter

Gambar 2.7Rangkaian metode dua Wattmeter

1.

Buatlah rangkaian percobaan seperti gambar 2.7.

2. Siapkan beberapa beban.

3. Hubungkan beban satu-persatu dan catat penunjukkan kedua

Wattmeter pada tabel.

Tabel 2.5 Hasil Pengukuran Metode Dua Wattmeter

Beban W1 W2 PTOT W1 W2 PTOT

W1

W1

W1

W2

W2

W2

Ptot

=W1+W

2

R

S

T


9/24

II.5 Data Hasil Percobaan

Adapun data hasil percobaan yang telah diperoleh pada praktikumpengukuran daya listrik sebagai berikut:


II.5.1.1 Metode Volt-Ampere meter

Tabel 2.6 Metode Volt-Ampere Meter

Beban

(Watt)

I II

V1 I1 P1= V1 . I1 V2 I2 P2 = V2. I2

40 220,4 V 0,168 A 37,0272 W 220,5 V 0,168 A 37,044 W80 220,2 V 0,335 A 73,767 W 220,4 V 0,335 A 73,834 W

120 220,1 V 0,513 A 112,9113 W 220,1 V 0,513 A 112,911 W


Tabel 2.7Metode Tiga Voltmeter

R = 10

Beban

(Watt) V1 V2 V3 =

(

)40 217 V 1,769 V 216,6 V 8,828 W

80 217 V 3,530 V 214,6 V 52,415 W

120 217V 5,21 V 213 V 87,357 W


Tabel 2.8 Metode Tiga Amperemeter

R = 10

Beban

(Watt)I1 I2 I3 = (

)

40 0,169 A 0,046 A 0,216 A 0,08 W

80 0,339 A 0,046 A 0,386 A 0,1598 W

120 0,507 A 0,046 A 0,553 A 0,233 W


10/24


Tabel 2.9 Metode Wattmeter

Beban

(Watt)Wattmeter

40 220,9 V x 0,169 A = 37,3321 W

80 220,8 V x 0,335 A = 73,968 W

120 220,8 V x 0,514 A = 113,4912 W


II.5.2.1 Metode Dua Wattmeter

Tabel 2.10 Metode Dua Wattmeter

Beban

(Watt)W1 W2 PTotal

40222,2 x 0,166 =

36,8852 W

227,7 x 0,169 =

38,4813 WW1+ W2= 75, 3665 W

60 222,2 x 0,246 =

54,6612 W

228,1 x 0,247 =

56,3407 WW1+ W2= 111,0019 W

100222,4 x 0,429 =

95,4096 W

227,8 x 0,435 =

99,093 WW1+ W2= 194,5026 W

Daerah 2


11/24

II.1 Analisa Data Hasil Percobaan


II.6.1.1 Metode Volt-Amperemeter

Berdasarkan hasil percobaan pada metode Volt-Ampere menggunakan

beban sebesar 40 watt, 80 watt, dan 120 watt pada rangkaian I didapatkan data

sebagai berikut :

Tabel 2.11 Data Hasil Percobaan Volt-Amperemeter Rangkaian I

Beban

(Watt)

I

V1 I1 P1= V1 . I1

40 220,4 V 0,168 A 37,0272 W

80 220,2 V 0,335 A 73,767 W

120 220,1 V 0,513 A 112,9113 W

Dari hasil data pada tabel 2.11 dapat dihitung kesalahan relatif pada

masing-masin beban menggunakan persamaan berikut :

% = |

| 100%(2.7)

Berdasarkan persamaaan 2.7 dapat dihitung presentase kesalahan relatif

pengukuran daya pada rangkaian I sebagai berikut :

a. Beban 40 Watt

% kesalahan = |4,4 |x 100%= 7,32 %

b.

Beban 80 Watt

% kesalahan = |8,68 |x 100%= 7,79 %

c. Beban 120 Watt

% kesalahan = |,9 |x 100%= 5,9 %


12/24

Tabel 2.12 Kesalahan Relatif pada Metode Volt-Ampere Rangkaian I

Beban (Watt) PPengukuran (Watt) %Kesalahan

40 37,0272 7,32 %

80 73,767 7,79 %

120 112,9113 5,9 %

Berdasarkan data pada tabel 2.12 didapatkan grafik perbandingan hasil

pengukuran dan hasil perhitungan daya metode Volt-Ampere pada rangkaian I

sebagai berikut :

Gambar 2.8 GrafikPerbandingan Daya pada Rangkaian I

Berdasarkan gambar 2.8 dapat dilihat bahwa terdapat perbedaan antara

daya secara teori dan daya hasil pengukuran saat praktikum. Hal ini disebabkan

oleh adanya rugi- rugi daya pada rangkaian. Rugi-rugi daya ini menyebabkan nilai

tegangan menjadi tidak stabil sehingga nilai tegangan tidak sesuai dengan ketetapan

tegangan normal, yakni 220 Volt dan berpengaruh terhadap nilai daya, dimana nilai

daya merupakan hasil kali dari nilai tegangan dan arus yang terukur. Selain itu,

kesalahan pengukuran juga dapat disebabkan karena terdapat kesalahan pada alat

ukur yang diakibatkan oleh perubahan nilai tahanan dalam dari alat ukur tersebut.


13/24

Peningkatan nilai tahanan dalam ini juga menyebabkan nilai besaran yang terukur

menjadi tidak tepat.

Berdasarkan dari hasil percobaan metode Volt-Amperemeter

menggunakan beban sebesar 40 Watt, 80 Watt, dan 120 Watt pada rangkaian II

didapatkan data sebagai berikut :

Tabel 2.13 Data Hasil Percobaan Volt-Amperemeter Rangkaian II

Beban

(Watt)

II

V1 I1 P1= V1 . I1

40 220,5 V 0,168 A 37,044 W

80 220,4 V 0,335 A 73,834 W

120 220,1 V 0,513 A 112,911 W


pengukuran daya pada rangkaian II sebagai berikut :

a.Beban 40 Watt

% kesalahan = |4,44

4 |x 100%= 7,39 %

b.

Beban 80 Watt

% kesalahan = |8,848 |x 100%= 7,71 %

c.Beban 120 Watt

% kesalahan = |,9

|x 100%= 5,91 %

Tabel 2.14 Kesalahan Relatif pada Metode Volt-Ampere Rangkaian II


40 37,044 7,39 %

80 73,834 7,71 %

120 112,911 5,91 %


14/24


pengukuran dan hasil perhitungan daya metode Volt-Ampere pada rangkaian II

sebagai berikut :

Gambar 2.9 Grafik Perbandingan Daya pada Rangkaian II











Pada tabel 2.1 tidak terdapat perbedaan antara nilai arus yang terukur pada

rangkaian I dan rangkaian II metode Volt-Amperemeter. Secara teori, nilai arus

pada rangkaian I seharusnya lebih besar dibandingkan dengan nilai arus pada

rangkaian II. Hal ini disebabkan karena pada rangkaian I, Amperemeter terletak

sebelum percabangan sehingga nilai arus yang terukur sama dengan nilai arus dari


15/24

sumber. Sedangkan pada rangkaian II, Amperemeter terletak setelah percabangan

sehingga nilai arus dari sumber yang terukur pada Amperemeter sudah terbagi

dengan nilai arus yang mengalir pada Voltmeter. Pada tabel 2.12 dan 2.14 dapat

dilihat kesalahan pengukuran pada rangkaian I tidak berbeda jauh berbeda dengan

kesalahan pengukuran pada rangkaian II.


Pengukuran dengan metode tiga voltmeter mengunakan acuan tegangan,

dan beban pada rangkaian untuk mendapatkan daya.

Berdasarkan hasil percobaan pada metode tiga Voltmeter menggunakan

beban sebesar 40 watt, 80 watt, dan 120 watt didapatkan data sebagai berikut :

Tabel 2.15Data Hasil Percobaan Tiga Voltmeter

R = 10

Beban

(Watt)V1 V2 V3 = (

)

40 217 V 1,769 V 216,6 V 8,828 W

80 217 V 3,530 V 214,6 V 52,415 W

120 217V 5,21 V 213 V 87,357 W


pengukuran daya pada metode tiga Voltmeter sebagai berikut :

a.

Beban 40 Watt

% kesalahan = |48,88

4 |x 100%= 77,93 %

b.Beban 80 Watt

% kesalahan = |8,48 |x 100%= 34,48 %

c.

Beban 120 Watt

% kesalahan = |8,

|x 100%


16/24

= 27,20 %

Tabel 2.16 Kesalahan Relatif pada Metode Tiga Voltmeter


40 8,828 77,93 %

80 52,415 34,48 %

120 87,357 27,20 %


pengukuran dan hasil perhitungan daya metode tiga Voltmeter sebagai berikut :

Gambar 2.10 Grafik Perbandingan Daya pada Metode Tiga Voltmeter




tegangan menjadi tidak stabil sehingga tegangan yang terukur tidak sesuai dengan

ketetapan tegangan normal. Hal ini dapat dilihat pada tabel 2.15, dimana nilai

tegangan hasil pengukuran melebihi nilai ketetapan tegangan normal yakni 220

Volt. Selain itu, kesalahan pengukuran juga dapat disebabkan karena terdapat

kesalahan pada alat ukur yang diakibatkan oleh perubahan nilai tahanan dalam dari


17/24

alat ukur tersebut. Peningkatan nilai tahanan dalam ini juga menyebabkan nilai

tegangan yang terukur menjadi tidak tepat.


Pengukuran dengan metode tiga amperemeter mengunakan acuan arus

pada rangkaian, dan beban pada rangkaian untuk mendapatkan daya.

Berdasarkan hasil percobaan pada metode tiga Amperemeter

menggunakan beban sebesar 40 watt, 80 watt, dan 120 watt didapatkan data sebagai

berikut :

Tabel 2.17 Data Hasil Pengukuran Metode Tiga Amperetmeter

R = 10

Beban

(Watt)I1 I2 I3 = (

)

40 0,169 A 0,046 A 0,216 A 0,08 W

80 0,339 A 0,046 A 0,386 A 0,1598 W

120 0,507 A 0,046 A 0,553 A 0,233 W


pengukuran daya pada metode tiga Amperemeter sebagai berikut :

a.Beban 40 Watt

% kesalahan = |4,84 |x 100%= 99,8 %

b.Beban 80 Watt

% kesalahan = |8,988 |x 100%= 99,8 %

c.Beban 120 Watt

% kesalahan = |, |x 100%= 99,8 %


18/24

Tabel 2.18 Kesalahan Relatif pada Metode Tiga Amperemeter

Beban (Watt) PPengukuran(Watt) %Kesalahan

40 0,08 99,8 %

80 0,1598 99,8 %

120 0,233 99,8 %


pengukuran dan hasil perhitungan daya metode tiga Amperemeter sebagai berikut

:

Gambar 2.11 Grafik Perbandingan Daya pada Metode Tiga Amperemeter

Berdasarkan gambar 2.11 dapat dilihat bahwa terdapat perbedaan yang

sangat besar antara daya secara teori dan daya hasil pengukuran saat praktikum. Hal

ini disebabkan oleh adanya rugi- rugi daya pada rangkaian. Rugi-rugi daya ini

menyebabkan nilai tegangan menjadi tidak stabil sehingga nilai tegangan tidak

sesuai dengan ketetapan tegangan normal, yakni 220 Volt dan berpengaruh

terhadap nilai arus yang terukur. Selain itu, kesalahan pengukuran juga dapat

disebabkan karena terdapat kesalahan pada alat ukur yang diakibatkan oleh

perubahan nilai tahanan dalam dari alat ukur tersebut. Peningkatan nilai tahanan

dalam ini juga menyebabkan nilai arus yang terukur menjadi tidak tepat.


19/24


Berdasarkan hasil percobaan pada metode Wattmeter menggunakan beban

sebesar 40 watt, 80 watt, dan 120 watt didapatkan data sebagai berikut :

Tabel 2.19 Data Hasil Pengukuran Metode Wattmeter

Beban (Watt) Wattmeter

40 220,9 x 0,169 = 37,3321 W

80 220,8x 0,335 = 73,968 W

120 220,8 x 0,514 = 113,4912 W


pengukuran daya pada metode Wattmeter sebagai berikut :

a.Beban 40 Watt

% kesalahan = |437,33214 |x 100%= 6,67 %

b.

Beban 80 Watt

% kesalahan = |8,9688 |x 100%= 7,54 %

c.Beban 120 Watt

% kesalahan = |,49 |x 100%= 5,42 %

Tabel 2.20 Kesalahan Relatif pada Pengukuran Wattmeter

Beban

(Watt)

W Pengukuran

(Watt)

%

Kesalahan

40 37,3321 6,67 %

80 73,968 7,54 %

120 113,4912 5,42%


20/24


pengukuran dan hasil perhitungan daya metode Wattmeter sebagai berikut :

Gambar 2.12 Perbandingan Daya Metode Wattmeter



oleh adanya rugi- rugi daya pada rangkaian. Rugi-rugi daya ini menyebabkan nilaitegangan menjadi tidak stabil sehingga nilai tegangan tidak sesuai dengan ketetapan







Dari tabel 2.20 dapat dilihat kesalahan relatif pada pengukuran dengan

wattmeter sekitar 5,42% sampai 6,67%. Kesalahan ini lebih besar dibandingkan

dengan kesalahan pada metode Volt-ampere.


21/24


II.6.2.1 Metode Dua Wattmeter

Berdasarkan hasil percobaan pada metode dua Wattmeter menggunakan

beban sebesar 40 watt, 60 watt, dan 100 watt didapatkan data sebagai berikut :

Tabel 2.21Data Hasil Pengukuran Metode Dua Wattmeter

Beban

(Watt)W1 W2 PTotal

40

222,2 x 0,166 =

36,8852 W

227,7 x 0,169 =

38,4813 W W1+ W2= 75,3665 W

60222,2 x 0,246 =

54,6612 W

228,1 x 0,247 =

56,3407 WW1+ W2= 111,0019 W

100222,4 x 0,429 =

95,4096 W

227,8 x 0,435 =

99,093 WW1+ W2= 194,5026 W

Daerah 2


pengukuran daya pada metode dua Wattmeter sebagai berikut :

a.Beban 40 Watt

% kesalahan = |8,664 |x 100%= 7,32 %

b.

Beban 60 Watt

% kesalahan = |,9

|x 100%= 7,79 %

c.Beban 100 Watt

% kesalahan = |94,6 |x 100%= 5,9 %


22/24

Tabel 2.22 Perbandingan Presentasi Kesalahan Metode Dua Wattmeter

Beban

(Watt)PPengukuran(Watt) %Kesalahan Relatif

40 75,3665 7,32 %

60 111,0019 7,79 %

100 194,5026 5,9 %


pengukuran dan hasil perhitungan daya metode dua Wattmeter sebagai berikut

Gambar 2.23 Grafik pengukuran Metode Dua Wattmeter












23/24

Terdapat perbedaan pada hasil pengukuran Wattmeter I dan Wattmeter II,

perbedaan ini dapat disebabkan adanya perbedaan sudut fasa pada masing - masing

fasa sebesar 120. Dimana wattmeter I dipasang pada phase R rangkaian dan

Wattmeter II pada phase S rangkaian. Untuk mendapatkan daya total dilakukan

dengan penjumlahan daya pada wattmeter I dan wattmeter II.


24/24

II.8 Kesimpulan

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan dapat ditarik kesimpulan

adalah sebagai berikut:

1.

Pada pengukuran daya listrik menggunakan voltmeter, alat ukur

dirangkai secara paralel terhadap beban.

2. Pada pengukuran daya listrik menggunakan amperemeter, alat ukur

dirangkai secara seri terhadap beban.

3. Pada metode Volt-Amperemeter, nilai daya merupakan hasil kali dari

nilai arus dan tegangan yang terukur.

4.

Pada metode tiga Voltmeter dan tiga Amperemeter daya yang

diperoleh pada pengukuran ini berbanding lurus dengan beban, arus,

dan tegangan.

5.

Pengukuran menggunakan metode Wattmeter menghasilkan nilai

daya listrik yang mendekati nilai daya secara teori karena memiliki

persentase kesalahan yang terkecil dibandingkan dengan metode

lainnya untuk pengukuran daya satuphase.

6.

Pengukuran wattmeter dilakukan dengan menghubungkan Wattmeter

secara paralel ke fasa N dan ke salah satu fasa R atau S atau T.

7.

Pada metode dua Wattmeter, Wattmeter I dihubungkan secara paralel

ke fasa R dan N, serta Wattmeter kedua dihubungkan secara paralel

ke fasa S dan N. Daya total pada pengukuran dua Wattmeter

didapatkan dari menjumlahkan daya wattmeter I dan wattmeter II.

percobaan ii fix

Documents