TEORI DASAR PENGUKURAN LISTRIK

A. Pengertian Dasar

  Proses pengukuran dalam system tenaga listrik merupakan
salah satu prosedur standar yang harus dilakukan. Karena melalui pengukuran akan diperoleh besaran-besaran yang diperlukan, baik untuk pengambilan keputusan dan instrumen kontrol maupun hasil yang diinginkan oleh seorang user. Kepentingan alat-alat ukur dalam kehidupan kita tidak dapat disangkal lagi.  Hampir semua alat ukur berdasarkan energi elektrik, karena setiap kuantitas fisis mudah dapat diubah kedalam kuantitas elektrik, seperti tegangan, arus, frekuensi, perputaran dan lain-lainnya.  Misalnya : temperatur yang dulu diukur dengan sebuah termometer air- raksa sekarang dapat diukur dengan thermocople.

Sifat dari pengukuran itu dibagi dalam :

1. Indication, menyatakan, menunjukkan, alat semacam ini tidak tergantung pada waktu;
2. Recording, mencatat,   menyimpan,   merekam,   alat   ini   dipergunakan   bila pengukuran berubah dengan perubahan waktu;
3. Integrating, menjumlahkan,  alat  ini  dipakai  bila  konsumsi  energi  elektrik selama beberapa waktu waktu diperlukan.

Pekerjaan  mengukur  itu  pada  dasarnya  adalah  usaha  menyatakan  sifat  sesuatu  zat/ benda ke dalam bentuk angka atau herga yang lazim disebut sebagai hasil pengukuran. Pemberian angka-angka tersebut dalam praktek dapat dicapai dengan :

1. Membandingkan dengan alat tertentu yang dianggap sebagai standar. 
2. Membandingkan besaran yang akan diukur  dengan suatu sekala yang telah ditera atau dikalibrasikan. 

Jelaslah bahwa pengukuran sebagai suatu proses yang hasilnya sangat tergantung dari unsur-unsurnya.  Unsur-unsur terpenting dalam proses pengukuran itu antara lain :

1. Alat yang dipergunakan sebagai pembanding/ penunjuk.
2. Orang yang melaksanakan pengukuran.
3. Cara melaksanakan pengukuran.

Jika ada salah satu unsur yang tidak memenuhi syarat, maka hasilnya tidak mungkin baik.  Penjelasan di atas merupakan pengertian pengukuran yang ditinjau secara umum. Pengukuran listrik mempunyai tujuan yang lebih luas lagi, yaitu : untuk mengetahui, menilai dan atau menguji besaran listrik.  Alat yang dipergunakan sebagai pembanding/ penunjuk disebut instrumen pengukur.  Instrumen ini berfungsi sebagai penunjuk nilai besaran Listrik yang diukurnya.   Banyak sekali macam jenis pengukuran ini sesuai dengan banyak besaran yang akan diukur. Hasil pengukuran pada umumnya merupakan penunjukkan yang langsung dapat dibaca/ diketahui, ada yang dengan sistim tercatat dan ada yang tidak. Dari hasil penunjukkan ini selanjutnya dapat dianalisa atau dibuat data untuk suatu bahan studi/ analisa lebih lanjut.   Oleh sebab itu hasil pengukuran diharapkan  mencapai hasil yang optimal.

B. Macam-Macam Alat Ukur Elektrik

Macam- macam alat ukur elektrik itu dapat dikelompokkan berdasarkan pada :

(1). kuantitas yang diukur :

1. untuk mengukur besaran arus dipakai Ampere meter
2. untuk mengukur besaran tegangan dipakai Volt meter,
3. untuk  mengukur  besaran  resistans  dipakai :  ohm  meter  atau  Jembatan resistans,
4. untuk mengukur besaran daya dipakai Watt meter
5. untuk mengukur besaran energi dipakai Watt-jam meter
6. untuk mengukur besaran frekuensi dipakai Frekuensi meter
7. untuk mengukur besaran faktor kerja dipakai cos   . meter

(2). Macamnya arus :

1. Alat-alat dibagi dalam alat ukur Arus Searah, alat ukur Arus Bolak Balik, alat ukur Arus Searah/ Arus Bolak Balik.

3). Ketelitian :

Batas ketelitian dari alat ukur merupakan disini dasar pengelompokkannya : batas ketelitian itu dibagi menurut VDE dalam 7 kelas : (dinyatakan dalam % dari skala penuh)

• Ketelitian yang tinggi yang diperlukan untuk penelitian, yaitu kelas : 0,1; 0,2;0,5;
• Alat ukur untuk industri : 1; 1,5; 2,5; 5.

Kegunaan instrumen pengukur listrik sangat luas, meliputi bidang penyelidikan, produksi, pemeliharaan, pengawasan dan sebagainya.   Oleh sebab itu instrumen pengukur dibuat dengan kepekaan dan ketelitian penunjukan yang disesuaikan dengan kebutuhan   masing- masing. Misalnya   instrumen   untuk   kebutuhan   laboratorium diperlukan ketelitian dan kepekaan yang tinggi, sedang yang dipakai untuk keperluan industri, tidaklah demikian, lebih mengutamakan kepraktisannya.

Pemilihan  instrumen  pengukur  pada  umumnya  mempertimbangkan  hal-hal  sebagai berikut :

1. Dapat dipercaya – mudah penggunaannya – kecermatannya. 
2. Pemakaian tenaga – ukuran – bentuk – berat - harga

Dalam bidang penyelidikan dibutuhkan hasil pengukuran yang seteliti-telitinya , oleh karena itu diperlukan instrumen pengukur presisi. Karena mengutamakan ketelitian dan kecermatan kadang- kadang bentuknya besar, memakan banyak tempat dan sukar dipindah-pindahkan. Kegunaan instrumen pengukur dalam bidang produksi ialah untuk menjamin kelancaran proses produksi yang meliputi pencegahan dan pengawasan.

C. Besaran-Besaran Listrik

Besaran-besaran listrik yang banyak dijumpai dalam bidang industri, perbengkelan ataupun keperluan- keperluan yang lain ialah :

• arus listrik – tegangan – tahanan – daya – dan sebagainya.  Dalam pemakaian besaran listrik diukur dalam satuan praktis dan harga efektif.   Untuk memudahkan dalam memahaminya dibuat ringkasan seperti daftar-daftar di bawah .

 Daftar Untuk Arus Searah

Besaran	Simbol	Satuan	Singk.	R u m u s
Kuat arus	i : I	Ampere	A	I = E/R
Tegangan	e : E	Volt	V	E = I . R
Tahanan	r : R	Ohm		R = E/ I
Daya listrik	W	Watt	W	W = E . I atau W = I 2 . R
Usaha/ kerja	A	Watt jam	Wh	A = E . I . t; t – dalam jam

Untuk keperluan pengukuran arus bolak balik rumus-rumus di atas dapat dipakai arus tegangannya sefasa atau Cos    = 1

Daftar Untuk Arus Bolak Balik

Besaran	Simbol	Satuan	Singk.	R u m u s/ Keterangan
Frekuensi	f	Hertz	Hz	f      = I/T ; T = periode/ dt
Daya (nyata)	W	Watt	W	W    = E . I Cos
Daya buta	Wb	Watt	W	Wb = E . I Sin
Daya semu	Ws	Volt Ampere	VA	Ws   = E . I
Faktor kerja	Cos	-	-	-

Daftar Besaran-Besaran yang lain

Besaran	Simbol	Satuan	Singk.	Keterangan
Kapasitans	C	Farad	F	1 Farad  = Coul.per Volt
Induktans	L	Henry	H	Henry = Weber/ Amp.

D. Model-Model Alat Ukur

a.   Mekanisme kumparan berputar atau moving coil mechanism :

Alat  terdiri  dari  suatu  magnit  permanen  dan  satu  atau  lebih  kumparan  yang berputar apabila dilalui arus.  Hanya dipakai untuk arus searah, contoh : meteran A, V, ohm.

b.    Mekanisme magnit bergerak, moving magnet mechanism :

Alat terdiri dari satu atau lebih mahnit yang dapat bergerak bila arus lalu dalam kumparan tetap yang menimbulkan medan dan mempengaruhi magnit tadi.  Alat macam ini dipakai hanya untuk arus searah, contoh : Meteran A, V, ohm.

c.   Mekanisme besi bergerak, moving mechanism :

Alat terdiri dari elemen besi yang bergerak secara elektromagnetik dalam suatu kumparan tetap yang dilalui arus.   Alat ini berguna untuk arus searah dan arus bolak balik, contoh : Meteran A dan V.

d.   Mekanisme elektrodinamik,

Alat terdiri dari kumparan tetap yang menghasilkan medan magnit di udara, dan satu atau lebih kumparan yang bergerak secara elektrodinamik bila ia dilalui arus. Ada dua macam : Alat tanpa besi dan yang pakai besi, (ferrodynamic).  Alat ini dapat dipakai untuk arus searah dan arus bolak balik, contoh : meteran Watt.

e.   Mekanisme imbas,

Alat terdiri dari kumparan tetap yang dialiri arus dengan konduktor yang berbentuk piring atau silinder yang dapat bergerak karena arus imbas secara elektromaknetik. Alat ini hanya dipakai untuk arus bolak balik, contohnya : meteran elektrik yang berdasarkan pada imbas.

f.   Mekanisme elektrostatik :

alat terdiri dari beberapa elektroda yang tetap dan satu atau lebih elektroda lawan yang dapat bergerak secara elektrostatik apabila tegangan dipasang; contoh : meteran arus searah dan arus bolak balik.

g.   Mekanisme dua logam bimetallic mechanism

Alat mempunyai elemen dua logam yang menjadi panas bila dilalui arus sehingga elemen itu melengkung dan menunjukkan nilai arus.  Alat dipakai untuk arus searah dan arus bolak balik, contoh : meteran A.

   

h.   mekanisme tongkat bergetar, vibrating reed me chanism,

alat terdiri dari tongkat- tongkat yang bergetar disebabkan resonansi karena cara elektromaknetik  atau  eletrostatik.    Alat  dipakai  hanya  untuk  arus  bolak  balik, contoh : meteran frekuensi.

i.   Mekanisme pengarah arus, rectifier instruments,

alat menggunakan kumparan yang bergerak yang dihubung seri dengan pengarah (pengubah) arus yang mengubah arus balok balik yang diukur menjadi arus searah, contoh : meteran A dan V arus bolak balik.

j.   mekanisme astatik,

alat mempunyai dua bagian sistem astatik yang dihubungkan sedemikian rupa, sehingga ia membantu satu sama lain apabila dilalui arus.  Hal ini mengimbangi akibat dari medan maknetik dari luar.   Alat dipakai untuk arus searah dan arus bolak balik, contoh : meteran Watt yang elektodinamik.

k.   mekanisme di filter :

alat mempunyai sistem penapis, filter, dan dipakai untuk mengamankan alat dari akibat medan elektrik dan medan magnetik.