Dokumen tersebut membahas tentang dua jenis alat ukur listrik yaitu alat ukur kumparan putar dan alat ukur besi putar. Alat ukur kumparan putar bekerja berdasarkan interaksi antara arus listrik yang mengalir di kumparan dengan medan magnet, sehingga kumparan akan berputar. Sedangkan alat ukur besi putar bekerja berdasarkan gaya tarik atau tolak yang dihasilkan oleh interaksi antara arus listrik den

2. DISUSUN OLEH :
AIRLANGGA GUNTUR
BUWONO
KE 1 D / 03
POLITEKNIK NEGERI
SEMARANG

3. Berdasarkan cara kerja dan susunannya, jenis alat ukur listrik
dapat digolongkan sebagai berikut:
1. Jenis Kumparan putar
2. Jenis Besi putar
3. Jenis induksi
4. Jenis kawat panas

4. ALAT UKUR
ALAT UKUR
KUMPARAN
BESI PUTAR
PUTAR
SOAL
ALAT UKUR
ALAT UKUR
THERMOCOUPL
INDUKSI
E

5. ALAT UKUR KUMPARAN PUTAR
DEFINISI
PRINSIP KERJA
KELEBIHAN DAN KEKURANGAN
KONSTRUKSI
PEREDAMAN

6. DEFINISI
Alat ukur kumparan putar adalah alat pengukur, yang bekerja
atas dasar adanya suatu kumparan listrik, yang ditempatkan
pada medan magnet, yang berasal dari suatu magnet pemanen.

7. Alat ukur jenis ini tidak terpengaruh magnet luar, karena telah
memiliki medan magnet yang kuat terbuat dari logam alniko yang
berbentuk U. Arus yang dialirkan melalui kumparan akan
menyebabakan kumparan tersebut berputar. Alat ukur kumparan
putar adalah alat ukur yang penting yang dipakai untuk
bermacam arus, yaitu arus searah, arus bolak-balik.

8. PRINSIP KERJA
Prinsip kerja alat ukur kumparan ini adalah adanya gaya pada
penghantar berarus yang diletakkan pada medan magnet
(berdasarkan percobaan Lorentz). Pada alat ukur kumparan
putar pada umumnya terdapat baterai yang memungkinkan arus
searah melalui alat ukur tersebut saat probe dihubungkan
kemudian jarum penunjuknya bergerak. Simpangan atau defleksi
jarum penunjuk terjadi karena adanya interaksi antara arus dan
medan magnet pada kumparan putar. Arus pada kumparan putar
mengakibatkan gaya elektromagnetis yang memiliki arah tertentu
sehingga jarum menyimpang sebesar θ

10. Pada gambar diperlihatkan adanya medan magnit yang permanen
(1), yang mempunyai kutub-kutub (2), dan diantara kutub tersebut
ditempatkan suatu silinder inti besi (3). Penempatan silinder inti
besi (3) tersebut diatas ini, diantara kedua kutub-kutub magnit.,
utara dan selatan, akan menyebabkan bahwa, dicelah udara
antara kutub-kutub magnit dan silinder inti besi akan terbentuk
medan magnit yang rata, yang masuk melalui kutub-kutub
tersebut ke dalam silinder, secara radial sesuai dengan arah-arah
panah.

11. Dalam celah udara ini ditempatkan kumparan putar (4/7), yang
dapat berputar melaui sumbu (5/8). Bila arus searah yang tidak
diketahui besarnya mengalir melalui kumparan tersebut, suatu
gaya elektromagnetis f yang mempunyai arah tertentu akan
dikenakan pada kumparan putar, sebagai hasil interaksi antara
arus dan medan magnit. Arah dari gaya f dapat ditentukan
menurut ketentuan tangan dari flemming.

12. Simpangan dinyatakan dengan momen gerak
Td = BnabI
Dengan
B = medan magnet di celah udara
a= panjang kumparan
b= lebar kumparan
n= banyaknya lilitan
I= arus

13. Pada setiap ujung daripada sumbu (8), ditempatkan pegas
yang salah satu ujungnya melekat padanya, sedangkan ujung
yang lain pada dasar yang tetap. Setiap pegas akan memberikan
gaya reaksinya yang berbanding lurus dengan besar sudut rotasi
dari sumbu, dan berusaha untuk menahan perputaran. Jadi
dengan kata lain, pegas memberikan pada sumbu momen Tc yang
berlawanan arahnya dengan Td

14. . Bila konstatnta pegas dinyatakan sebagai t maka besar Tc
dapat dinyatakan sebagai :
Tc = τ θ
Apabila jarum penunjuk menyimpang dengan sudut akhir θo
maka terjadi keadaan seimbang dimana Td = Tc, sehingga
terdapat persamaan sebagai :
τ θo = Bnab I
dan dari sini
θo =

15. Makin kuat arus dalam putaran, makin kuat daya tolak yang
mengenai kumparan, maka jarum penunjuk makin menyimpang
jauh. Jika arus terbalik maka arah penunjukan akan terbalik juga
Pegas-pegas alat ukur kumparan putar mempunyai arah putar
yang berlawanan dan jika yang satu menegang maka yang lain
akan mengendur,
hal ini akan mengakibatkan :
1. Pada keseimbangan pada kedudukan jarum, yang membuat
jarum kembali ke titik nol setiap kali arus kumparan lenyap
2. Gerak putar kumparan menjadi teratur (arus diukur dilewatkan
pada pegas-pegas tersebut).

16. KELEBIHAN DAN KEKURANGAN
Kelebihan:
1. Memerlukan daya rendah
2. Skala seragam dan dapat dirancang untuk melampaui 270
3. mempunyai rasio torsi / berat tinggi
4. dapat dimodifikasi dengan bantuan shunt dan tahanan seri untuk
memperbesar batas ukur arus dan tegangan
5. tidak mempunyai kehilangan hysterisis
6. Peredaman dengan arus eddy sangat efektif
7. Karena medan yang bekerja pada alat ukur sangat kuat, alat ukur
tidak banyak dipengaruhi oleh medan magnet luar.

17. Kelemahan :
1. Karena kontruksi yang bagus dan perlunya kecermatan permesinan
dan perakitan dari berbagai suku cadang, alat ukur ini lebih mahal
dibanding dengan alat ukur besi putar.
2. Beberapa kesalahan (error) terjadi karena pegas control dan magnet
permanent yang sudah tua atau lama pemakaiannya.

18. KONSTRUKSI
STRUKTUR PENYUSUN
•Kumparan putar
•Sirkuit magnitis
•Skala
•Jarum penunjuk
•Beban penyeimbang
•Pegas

19. Kumparan putar
Kawat-kawat penghantar yang halus dan berisolasi digulung
disekeliling kerangka alumunium, yang bekerja pula sebagai alat
peredam, dan bersama-sama membentuk kumparan putar.
Pada kedua ujung dari kumparan putar ini, ditempatkan sumbu-
sumbu putarnya, yang ditempatkan pada bantalan.
Kumparan diletakkan di antara magnet permanent pada suatu
inti besi yang berbentuk silinder agar arah dari medan magnet
selalu tegak lurus terhadap kumparan putar.

20. Sirkuit magnitis
Sirkuit magnitis dalam alat ukur kumparan putar dibentuk oleh
magnit permanen. Dimasa yang lalu magnit permanen tersebut
dibuat dari baja khrom atau baja tungstram, akan tetapi pada saat
sekarang kebanyakan mempergunakan logam campuran dari
Alnico (misalnya Al, Ni, co, Cu dan Fe sisanya). Keuntungan dari
logam campuran ini adalah kemampuan kerjanya yang baik
dengan bentuk kecil.

21. Skala
Skala dari alat ukur kumparan putar berbentuk serasi dan skala
demikian ini dibentuk dari pada skala yang mempunyai jarak yang
sama. Sebagai salah satu cara untuk mengiliminasikan kesalahan
paralaks pada alat ukur yang mempunyai ketelitian yang
tinggi, kaca ditempatkan sejajar dengan skala, dan penempatan
mata untuk membaca sehingga alat penunjuk dan bayangannya
pada cermin menjadi satu sama lainnya.

22. Jarum Penunjuk
Berfungsi menunjukkan angka/hasil yang tertera pada skala
Terdapat dua jenis jarum penunjuk yaitu jarum penunjuk yang tipis
untuk alat ukur dengan ketelitian tinggi dan jarum penunjuk yang
tebal untuk memudahkan pembacaan dari kejauhan dan biasanya
diletakkan pada panel listrik.

23. Beban Penyeimbang
Beban penyeimbang diletakkan di belakang jarum penunjuk
yang berfungsi sebagai penyeimbang sehingga poros penyangga
jarum penunjuk berada tepat di titik beratnya. Tujuan
diberikannya beban penyeimbang ini adalah untuk mengurangi
gesekan serta goncangan pada jarum penunjuk ketika
menyimpang atau berdefleksi.

24. Pegas
Pegas atau per yang dipasang pada alat ukur kumparan putar ini
berfungsi untuk memberikan momen perlawanan terhadap
momen gerak sehingga didapat suatu keseimbangan momen atau
gaya pada harga penunjuknya.

25. PEREDAMAN

26. Aksi peredaman yang mempergunakan prinsip-prinsip
elektromagnetis ini dikenal sebagai redaman elektromagnetis.
Kurva A menyatakan perdaman kurang sedangkan kurva B
menyatakan peredaman lebih. Waktu untuk sampai pada harga
akhir untuk kedua keadaan tersebut adalah lama. Suatu keadaan
khusus terdapat diantara keduanya, dimana alat penunjuk akan
sampai pada θo dalam waktu yang relatif singkat, seperti yang
ditunjukkan pada kurva C.keadaan ini dinyatakan sebagai
peredaman kritis.

27. Waktu yang diperlukan untuk satu periode dalam keadaan
peredaman kurang disebut periode dari osilasi. Untuk alat-alat
ukur yang biasannya kita pergunakan diperlukan untuk sampai
pada harga akhir yang hendak dibaca dalam batas-batas yang
secepat mungkin. Sehingga pengukuran yang benar dapat
diperoleh dengan cepat. Maka dari itu alat-alat ukur yang lazim
dipergunakan dibuat dengan peredaman sedikit kurang.

28. ALAT UKUR BESI PUTAR
DEFINISI
PRINSIP KERJA
KARAKTERSITIK
PEREDAMAN

29. DEFINISI
Alat ukur dengan besi putar bekerja berdasarkan pada arus
yang akan diukur melalui kumparan yang tetap dan menyebabkan
terjadinya medan magnet. Potongan besi ditempatkan di medan
magnet tersebut dan menerima gaya elektromagnetis. Kelebihan
alat ukur tipe besi putar ini sederhana tapi kuat dalam
kontrussinya,serta murah. Sehingga banyak digunakan sebagai
pengukur arus listrik dan tegangan listrik pada frekuensi-
frekuensi yang dipakai pada jarring jaring yang terdapat di kota.
Di samping itu keuntungan alat ukur ini mempunyai sudut yang
sangat besar.

30. PRINSIP KERJA
Berdasarkan cara kerjanya, alat ukur besi putar dibagi menjadi
tiga jenis, yaitu :
•Jenis tolak (repusion type)
•Jenis Tarikan (Attraction)
•Jenis gabungan tarik dan tolak (combined attraction and
repulsion type)

31. Jenis tolak (repusion type)

32. Seperti diperlihatkan dalam gambar , sepasang besi lunak
ditempatkan di dalam kumparan yang tetap, satu dari
padanya tidak dapat bergerak sedangkan yang lain
ditempatkan agar bebas bergerak melalui suatu sumbu. Besi
yang pertama dikenal sebagai besi tetap dan yang akhir
sebagai besi bergerak.

33. Kedua besi itu yang tetap mapun yang bergerak
dimagnitiser dan besarnya adalah berbanding lurus dengan
arus I dengan arah magnitisasi yang sama. Dengan demikian
akan terdapat bahwa kutub yang sama yaitu kutub utara
dengan utara dan kutub selatan dengan selatan akan lebih
berdekatan bila dibandingkan antara kutub utara dan selatan.
Akibatnya mereka saling tolak menolak dan menghasilkan
suatu momen gerak.

34. Jenis Tarikan (Attraction)
bekerja berdasarkan
pada penarikan sepotong
besi lunak terhadap medan
magnet

35. Pada gambar. terlihat bahwa
jika lempengan besi yang belum
termagnetisasi digerakkan
mendekatai sisi kumparan yang
dialiri arus, lempengan besi
akan tertarik di dalam kumparan.
Hal ini merupakan dasar dalam
pembuatan suatu pelat dari besi
lunak yang berbentuk bulat telur,
bila dipasangkan pada batang yang
berada diantara "bearings" dan
dekat pada kumparan, maka pelat
besi tersebut akan terayun ke
dalam kumparan yang dialiri arus.

36. Kuat medan terbesar berada ditengah - tengah kumparan, maka
pelat besi bulat telur harus dipasang sedemikian rupa sehingga
lebar gerakannya yang terbesar berada di tengah kumparan.
Bila sebuah jarum penunjuk dipasangkan pada batang yang
membawa pelat tadi, maka arus yang mengalir dalam kumparan
akan mengakibatkan jarum penunjuk menyimpang

37. Jenis gabungan tarik dan tolak (combined attraction and repulsion type)
Seperti dalam gambar , dua
pasang kepingan besi yang
terdiri dari besi yang tetap dan
besi yang bergerak seperti
yang terdapat pada type alat
ukur yang tolak menolak
ditempatkan pada jarak yang
tertentu

38. Bila sudut putar dari sumbu putarnya adalah kecil, maka
susunan ini bekerja seperti cara tolak menolak , akan tetapi
bila sudut putarnya menjadi lebih besar maka masing-masing
besi akan bekerja agak lain. Dalam keadaan ini gaya tarik
menarik mulai akan berpengaruh yang disebabkan oleh
adanya kutub kutub yang berlawanan arahnya, sehingga
menyebabkan pengurangan dari pada gaya tolak menolak
yang disebabkan oleh adanya kutub kutub bersamaan.

39. KARAKTERSITIK
Karakteristik alat ukur besi putar adalah sebagai berikut:
Pengaruh dari medan magnet luar :
Pengaruh frekuensi:
Pengaruh histerisis magnet:

40. Pengaruh dari medan magnet luar :
Kumparan yang tidak tetap tidak dapat membangkitkan suatu medan
magnet yang kuat. Oleh karena itu seluruh kumparan diletakkan dalam
suatu kotak besi yang berfungsi sebagai suatu tameng magnet.

41. Pengaruh frekuensi:
Alat ukur tegangan dengan prinsip besi putar ini, jika frekuensi
tegangannya tinggi, maka perubahan arus yang melalui kumparan putar
lebih penting daripada pengaruh arus-arus putar. Perubahan arus ini
disebabkan perubahan induktansi kumparan.

42. Pengaruh histerisis magnet:
Alat ukur besi putar ini dapat digunakan dalam pengukuran arus searah
mupun bolakbalik. Tetapi penggunaan pada araus searah, kesalahan
akan terjadi yang disebabkan adanya kondisi-kondisi magnetisasi yang
berbedabeda disebabkan kerugian histerisis dari besi.

43. PEREDAMAN
Peredam pada alat ukur kumparan besi putar
disebabkan oleh dua hal yaitu karena adanya tahanan
udara dan arus putar (eddy current)

44. A B

45. Peredaman yang disebabkan oleh tahanan udara terdiri dari
kepingan peredam alumunium yang ditempatkan pada poros
putarannya. Jika kepingan peeredam tersebut berputar
berbarengan dengan sumbu putarnya, maka timbullah momen
redaman yang disebabkan oleh adanya tahanan udara. Hal ini
ditunjukkan pada gambar sebelahnya.

46. Sedangkan peredaman yang dihasilkan karena adanya
arus putar terdiri dari kepinganan logam yang ditempatkan tegak
lurus terhadap sumbu putar (poros). Kepingan logam ini
ditempatkan dalam medan magnet yang dibangkitkan oleh suatu
magnet permanen. Jika sumbu berputar, maka terjadilah arus
putar (eddy current) di dalam kepingan logam tersebut. Adanya
arus putar dan medan magnet permanen akan menimbulkan
adanya momen redaman yang besarnya berbanding lurus dengan
kecepatan putar dan arahnya terbalik terhadap arah putar

47. ALAT UKUR INDUKSI
DEFINISI
PRINSIP KERJA
KELEBIHAN DAN KEKURANGAN

48. DEFINISI
Induksi adalah suatu keadaan listrik hasil akibat adanya
medan magnet yang bangkit disekitar kumparan berarus listrik.
Bila suatu konduktor ditempatkan dalam medan magnit dari arus
bolak-balik, maka arus-arus putar akan dibangkitkan didalam
konduktor tersebut. Medan-medan magnit dari arus-arus putar ini
dan dari arus bolak-balik yang menyebabkannya, akan
memberikan interaksi yang menimbulkan momen gerak pada
konduktor; dan prinsip ini akan mendasari kerja daripada alat-alat
ukur induksi.

49. PRINSIP KERJA
Prinsip kerja alat ukur induksi ini dipengaruhi adannya torsi
yang terjadi karena adanya reaksi antara fluks magnetis yang
magnitudenya tergantung pada arus atau tegangan yang diukur
serta tergantung pada arus eddy atau arus putar yang terinduksi
pada piringan atau silinder metal oleh fluks magnet yang lain.

50. KELEBIHAN DAN KEKURANGAN
Kelebihan alat ukur jenis induksi ini adalah memiliki skala
penuh pengukuran yang cukup besar yang dapat melebihi 2000,
tidak banyak dipengaruhi oleh medan dari luar, serta sangat
efisiennya peredaman.
Sedangkan kelemahan yang dimiliki oleh alat ukur ini adalah
hanya dapat digunakan untuk pengukuran listrik searah,
memerlukan daya yang cukup besar dalam penggunaannya serta
dapat menimbulkan kesalahan (error) jika tidak dikompensasi
oleh variasi frekuensi dan suhu.

51. ALAT UKUR THERMOCOUPLE
DEFINISI
PRINSIP KERJA
JENIS-JENIS THERMOCOUPLE
KELEBIHAN

52. DEFINISI
Thermocouple adalah suatu rangkaian yang tersusun dari
dua buah logam yang masing-masing mempunyai koefisien muai
panjang berbeda yang dihubungkan satu dengan yang lain pada
ujung-ujungnya. Jika pada kedua titk hubung kedua logam
tersebut mempunyai perbedaan temperature, maka timbullah
beda potensial yang memungkinkan adanya arus listrik di
dalamnya.
Pada dunia elektronika, termokopel adalah sensor suhu
yang banyak digunakan untuk mengubah perbedaan suhu dalam
benda menjadi perubahan tegangan listrik (voltase).

53. PRINSIP KERJA
Termokopel bekerja berdasarkan pembangkitan tenaga listrik
pada titik sambung dua buah logam yang tidak sama (titik
panas/titk ukur). Ujung lain dari logam tersebut sering disebut
titik referensi (titik dingin) dimana temperaturnya konstan.
Umumnya, termokopel digunakan untuk mengukur temperatur
berdasarkan perubahan temperatur menjadi sinyal listrik.

54. Terdapat sebuah kawat pemanas lurus yang dibuat dari bahan
yang mempunyai nilai tahanan yang cukup tinggi. Pada tengah-
tengah kawat pemanas tersebut dihubungkan dengan salah satu
titik hubung dari thermocouple. Kedua ujung bebas
thermocouple masing-masing dihubungkan dengan pengukur
milivolt yang akan mengukur beda tegangan yang dihasilkan oleh
kedua ujung thermocouple tersebut.

55. Jika arus I dialirkan melalui kawat pemanas maka kawat pemanas
akan membangkitkan panas dengan besar daya berbanding
dengan arus kuadratnya. Panas yang dibangkitkan ini menaikkan
panas pada tengah kawat pemanas dari T1 ke T2. Yang
sebanding dengan jumlah panas tersebut.

56. Temperatur pada salah satu titik hubung thermocouple juga naik
sehingga berlaku hubungan
T1-T2 = K1I2
dengan K1 adalah suatu tetapan. Titik hubung thermocouple yang
satunya ditempatkan kira-kira pada temperatur ruangan sehingga
thermocouple akan membangkitkan GGL thermis sebesar
E = K2(T1-T2)
Dengan K2 juga sebuah tetapan. Akhirnya hubungan antara arus dan
tegangan adalah
E = K1K2I2

57. Arus yang diukur dapat diperoleh dengan mengukur tegangan
pada kedua ujung thermocouple yang lain. Pada rangkaian bolak-
balik arus yang diukur merupakan arus efektif yang meripakan
gelombang sinus. Sehingga panas yang dibangkitkan pada kawat
pemanas adalah sebagi fungsi waktu. Dengan mengukur harga
tegangan E, maka diperoleh harga dari arus efektif dari arus
bolak balik tersebut. Pada alat ukur ini harga arus dan tegangan
yang ditunjukkan sama saja antara arus DC maupun AC sehingga
alat ukur ini termasuk alat ukur yang universal untuk arus searah
maupun bolak balik dan tidak terpengaruh oleh bentuk
gelombang dari arus yang diukur.

58. Termokopel bekerja berdasarkan efek Seebeck, mengubah
antara suhu sambungan acuan (reference junction) dengan suhu
sambungan ukur (measuring junction) menjadi tegangan listrik.
Hubungan antara harga tegangan yang terkoreksi V(tl,0) harga
tegangan sambungan acuan V(ref,0) dan harga tegangan pada
tabel standar kalibrasi V(tl,ref) adalah :
V(tl,0)=V(tl,ref)+V(ref,0)

59. Efek Seebeck timbul karena kerapatan muatan pembawa
(electron dalam logam) suatu penghantar berbeda dengan
penghantar lain dan bergantung pada temperatur. Bila dua jenis
penghantar dihubungkan sehingga membentuk dua sambungan
dan kedua sambungan itu dipertahankan pada temperatur yang
berbeda, maka difusi pembawa muatan yang terjadi pada
sambungan itu mempunyai laju yang berbeda.

60. Sambungan logam pada termokopel terdiri dari dua
sambungan, yaitu:
a. Reference Junction ( Cold Junction ) ,merupakan
sambungan acuan yang suhunya dijaga konstan dan
biasanya diberi suhu yang dingin ( ≈ 0oC ).
b. Measuring Junction ( Hot Junction ), merupakan
sambungan yang dipakai untuk mengukur suhu atau
disebut juga sambungan panas.

61. JENIS
Koofesien
Range Suhu
Tipex Material Seebeck Keterangan
( oC )
(µV/ oC)
Chromel / −200 °C hingga Termokopel untuk tujuan umum,
K 41
Alumel +1200 °C lebih murah
Tipe E memiliki output yang besar
Chromel / −200 °C hingga
E 68 (68 µV/°C) membuatnya cocok
Constantan +1000 °C
digunakan pada temperatur rendah
Rentangnya terbatas (−40 hingga
Iron / −40 °C hingga
J 53 +750 °C) membuatnya kurang
Constantan +750 °C
populer dibanding tipe K
Stabil dan tahanan yang tinggi
−200 °C hingga terhadap oksidasi membuat tipe N
N Nicrosil / Nisil 39
+1300 °C cocok untuk pengukuran suhu yang
tinggi tanpa platinum

62. Koofesien
Range Suhu
Tipex Material Seebeck Keterangan
( oC )
(µV/ oC)
Tipe B memberi output yang sama
Platinum- 0 °C hingga pada suhu 0 °C hingga 42 °C
B 3
Rhodium +1800 °C sehingga tidak dapat dipakai di
bawah suhu 50 °C.
Platinum Sensitivitas rendah (6
/Platinum 0 °C hingga µV/°C) dan biaya tinggi membuat
R 6
with 7% +1600 °C mereka tidak cocok dipakai untuk
Rhodium tujuan umum.
Platinum Karena stabilitasnya yang tinggi
/Platinum 0 °C hingga Tipe S digunakan untuk standar
S 6
with 10% +1600 °C pengukuran titik leleh emas
Rhodium (1064.43 °C).
−200 °C Sering dipakai sebagai alat
Copper /
T hingga 43 pengukur alternatif sejak penelitian
Constantan
+400 °C kawat tembaga.

63. KELEBIHAN
a. Tahan terhadap efek getaran
b. Waktu respon pendek
c. Ukurannya kecil dan harganya murah
d. Tidak memiliki efek self-heating