2. PENGUKURAN LISTRIK SISTEM 1 FASA
I. Latar belakang
Pengukuran merupakan hal yang penting dalam dunia ilmu pengetahuan. Umumnya, untuk
melakukan pengukuran dibutuhkan sebuah instrumen. Sebuah instrumen dapat berupa sebuah
alat yang konstruksinya sederhana dan relatif tidak rumit seperti halnya sebuah alat ukur
dasar. Tetapi dengan berkembangnya teknologi, tuntutan akan kebutuhan instrumen-
instrumen yang lebih terpercaya dan lebih teliti semakin meningkat yang kemudian
menghasilkan perkembangan perkembangan baru dalam perencanaan dan pemakaian.
II. Tujuan Pengukuran
1. Mengetahui nilai pengukuran tegangan, arus, dan daya.
2. Menerapkan materi yang di dapat dari perkuliahan
3. Dapat melakukan pengukuran menggunakan alat ukur.
4. Menganalisa hasil pengukuran menggunakan alat ukur.
III. Dasar Teori
1. Sistem Listrik 1 Phasa
Listrik 1 phasa adalah instalasi listrik yang menggunakan dua kawat penghantar yaitu
1 kawat phasa dan 1 kawat 0 (netral). Pengertian sederhananya adalah listrik 1 phasa
terdiri dari dua kabel yaitu 1 bertegangan dan 1 netral. Umumnya listrik 1 phasa
bertegangan 220 volt yang digunakan banyak orang. Biasanya listrik 1 phasa
digunakan untuk listrik perumahan, namun listrik PLN di jalanan itu memiliki 3
phasa, tetapi yang masuk ke rumah kita hanya 1 phasa karena kita tidak memerlukan
daya besar. Misalnya yang ke rumah kita adalah Phase R, tetangga kita mungkin
Phase S, dan tetangga yang lain Phase T.
a. Kekurangan sistem 1 fasa:
Hanya terdiri dari 2 penghanatar saja yaitu Fasa R dan Netral
Beban yang besar di tampung oleh 1 penghantar saja
Pada generator 1 fasa ,generator menjadi lebih besar.
b. Kelebihan sistem 1 fasa:
Lebih simpel karena terdiri hanya 2 Penghantar saja dalam jaringan
Ekonomis
2. Tegangan listrik (Voltase) adalah perbedaan potensial listrik antara dua titik dalam
rangkaian listrik, dan dinyatakan dalam satuan volt.
3. Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang disebabkan dari pergerakan
elektron-elektron, mengalir melalui suatu titik dalam sirkuit listrik tiap satuan waktu.
4. Daya listrik didefinisikan sebagai laju hantaran energi listrik dalam sirkuit listrik.
Satuan SI daya listrik adalah watt yang menyatakan banyaknya tenaga listrik yang
mengalir per satuan waktu (joule/detik).
Daya aktif (Active Power) adalah daya yang terpakai untuk melakukan energi
sebenarnya. Satuan daya aktif adalah Watt.
3. Daya reaktif adalah jumlah daya yang diperlukan untuk pembentukan medan
magnet. Dari pembentukan medan magnet maka akan terbentuk fluks medan magnet.
Satuan daya reaktif adalah VAR.
Daya nyata (Apparent Power) adalah daya yang dihasilkan oleh perkalian antara
tegangan rms dan arus rms dalam suatu jaringan atau daya yang merupakan hasil
penjumlahan trigonometri daya aktif dan daya reaktif. Satuan daya nyata adalah VA.
5. Dalam fisika dan teknik, pengukuran merupakan aktivitas yang membandingkan
kuantitas fisik dari objek dan kejadian dunia-nyata. Alat ukur adalah alat yang
digunakan untuk mengukur benda atau kejadian tersebut.
IV. Besaran-besaran yang Diukur
Besaran-besaran listrik yang banyak dijumpai dalam bidang industri, perbengkelan ataupun
keperluan-keperluan yang lain adalah arus listrik, tegangan, tahanan, daya, dsb. Dalam
pemakaian besaran listrik diukur dalam satuan praktis dan harga efektif. Untuk memudahkan
dalam memahaminya dibuat ringkasan seperti pada tabel di bawah ini:
Besaran Simbol Satuan
Singkatan
satuan
Rumus
Kuat Arus 𝑖, 𝐼 𝐴𝑚𝑝𝑒𝑟𝑒 𝐴 𝐼 =
𝐸
𝑅
Tegangan 𝑒, 𝐸 𝑉𝑜𝑙𝑡 𝑉 𝐸 = 𝐼 × 𝑅
Daya Listrik 𝑊 𝑊𝑎𝑡𝑡 𝑊
𝑊 = 𝐸 × 𝐼
𝑊 = 𝐼2
× 𝑅 ×
(Tabel 4.1 Besaran-besaran yang diukur)
V. Waktu dan Tempat pengukuran
a. Pengukuran I (Penggunaan minimum): Hari Senin, 5 Mei 2014 di Jalan G. Tangkuban
Perahu no.132.
b. Pengukuran II (Beban puncak): Hari Senin, 5 Mei 2014 di Jalan G. Tangkuban Perahu
no.132.
(Gambar 5.1 Rumah dinas PLN)
4. VI. Alat dan Bahan percobaan
1. Tang Ampere atau Clamp Meter
Tang Ampere atau Clamp Meter adalah
alat ukur listrik dua rahang yang terbuka
untuk memungkinkan menjepit sekitar
sebuah konduktor listrik. Hal ini
memungkinkan sifat arus listrik dalam
konduktor yang akan diukur, tanpa harus
melakukan kontak fisik dengan konduktor,
atau putuskan aliranlistrik dulu baru di
masukkan dengan tang ampere.
Untuk mengukur arus listrik caranya cukup
masukkan salah satu kabel (positif atau
negative) ke dalam mulut tang ampere.
Lihat hasil yang terukur pada skala tang
ampere.
(Gambar 6.1 Kyoritsu Digital Clamp Meter)
2. MCB (Miniature Circuit Breaker) 1 Fasa
MCB merupakan kependekan dari Miniature Circuit Breaker (bahasa Inggris).
Biasanya MCB digunakan oleh pihak PLN untuk membatasi arus sekaligus sebagai
pengaman dalam suatu instalasi listrik. MCB berfungsi sebagai pengaman hubung
singkat (konsleting) dan juga berfungsi sebagai pengaman beban lebih. MCB akan
secara otomatis dengan segera memutuskan arus apabila arus yang melewatinya
melebihi dari arus nominal yang telah ditentukan pada MCB tersebut.
(Gambar 6.2.a MCB 1 Fasa rumah (Gambar 6.2.b MCB 1 Fasa rumah
tampak luar) tampak dalam)
5. 3. KWH Meter Digital (Prabayar)
Kwh meter adalah alat yang digunakan oleh pihak PLN untuk menghitung besar
pemakaian daya konsumen. Alat ini sangat umum dijumpai di masyarakat.
Kwh meter prabayar ini dirancang denngan menggunakan kwh meter elektrik yang
baru. Sistem pembayaran atau pengisian rekening listrk adalah dengan menggunakan
aplikasi chip card. Aplikasi ini sangat memudahkan masyarakat dan PLN dalam hal
proses pengisian rekening listrik yang efektif. Chip card adalah suatu jenis kartu alat
pembayaran yang semakin populer seiring dengan kemajuan teknologi
mikroelektronika serta semakin meningkatnya tuntutan masyarakat terhadap alat
pembayaran yang praktis. Kehadiran chip card tidak dapat dihindari dimana
penggunaannya semakin luas baik volume maupun lingkup aplikasinya. Salah satu
kemungkinan aplikasi chip card adalah sebagai alat bayar konsumsi energi listrik.
(KWH Meter Digital Prabayar rumah)
6. VII. Hasil Percobaan
A. Percobaan I (Penggunaan minimum)
i. Menghitung Kuat Arus
(Proses pengukuran kuat Arus dengan (Hasil pengukuran kuat Arus dengan
Clam meter) Clam meter)
AC-A: 0.1 Ampere
ii. Menghitung Tegangan
(Proses pengukuran kuat Tegangan dengan (Hasil pengukuran kuat Tegangan
Clam meter) dengan Clam meter)
AC-V: 229.1 Volt
7. B. Percobaan II (Beban Puncak)
i. Menghitung Kuat Arus
(Proses pengukuran kuat Arus dengan (Hasil pengukuran kuat Arus dengan
Clam meter) Clam meter)
AC-A: 1.3 Ampere
ii. Menghitung Tegangan
(Proses pengukuran kuat Tegangan dengan (Hasil pengukuran kuat Tegangan
Clam meter) dengan Clam meter)
AC-V: 224.4 Volt
8. VIII. Menghitung Daya
𝑆 = 𝑃 + 𝑗𝑄
𝑆 = 𝑉. 𝐼
𝑃 = 𝑉. 𝐼 𝐶𝑜𝑠 ∅
𝑄 = 𝑉. 𝐼 𝑆𝑖𝑛 ∅
(Gambar 8.1 Penjumlahan trigonometri daya aktif, reaktif dan semu)
A. Percobaan I (Penggunaan minimum)
i. Daya Semu
𝑆 = 𝑉. 𝐼
𝑆 = 229.1 × 0.1
𝑆 = 22.91 𝑉𝐴
ii. Daya Aktif
𝑃 = 𝑉. 𝐼 𝐶𝑜𝑠 ∅
𝑃 = 229.1 × 0.1 × 0.85
𝑃 = 22.91 × 0.85
𝑃 = 19.473 𝑊𝑎𝑡𝑡
iii.Daya Reaktif
𝑆 = 𝑃 + 𝑗𝑄
𝑄 = 𝑃 − 𝑆
𝑄 = 19.473 − 22.91
𝑄 = 3.437 𝑉𝐴𝑅
B. Percobaan II (Beban Puncak)
i. Daya Semu
𝑆 = 𝑉. 𝐼
𝑆 = 224.4 × 1.3
𝑆 = 291.72 𝑉𝐴
9. ii. Daya Aktif
𝑃 = 𝑉. 𝐼 𝐶𝑜𝑠 ∅
𝑃 = 224.4 × 1.3 × 0.85
𝑃 = 291.72 × 0.85
𝑃 = 247.96 𝑊𝑎𝑡𝑡
iii. Daya Reaktif
𝑆 = 𝑃 + 𝑗𝑄
𝑄 = 𝑃 − 𝑆
𝑄 = 247.96 − 291.72
𝑄 = 43.76 𝑉𝐴𝑅
IX. Tarif Penggunaan
Biaya per KWH adalah 1000 rupiah/kWH
A. Percobaaan I
𝐷𝑎𝑦𝑎 𝐴𝑘𝑡𝑖𝑓 (𝑃) = 19,473 𝑊𝑎𝑡𝑡
𝑃 =
19.473 × 1
1000
𝑃 = 0.019 𝑘𝑊𝐻
𝐵𝑖𝑎𝑦𝑎 = 𝑃 × 1000
𝐵𝑖𝑎𝑦𝑎 = 0.019 × 1000
𝐵𝑖𝑎𝑦𝑎 = 19 𝑟𝑢𝑝𝑖𝑎ℎ/𝑘𝑊𝐻
B. Percobaaan II
𝐷𝑎𝑦𝑎 𝐴𝑘𝑡𝑖𝑓 (𝑃) = 247.96 𝑊𝑎𝑡𝑡
𝑃 =
247.96 × 1
1000
𝑃 = 0.247 𝑘𝑊𝐻
𝐵𝑖𝑎𝑦𝑎 = 𝑃 × 1000
𝐵𝑖𝑎𝑦𝑎 = 0.247 × 1000
𝐵𝑖𝑎𝑦𝑎 = 247 𝑟𝑢𝑝𝑖𝑎ℎ/𝑘𝑊𝐻
11. XI. Kesimpulan
Dari hasil pengukuran saat penggunaan minimum dan beban puncak memberikan
hasil daya yang berbeda. Dimana hasil pengukuran pada saat beban puncak lebih
besar dari saat penggunaa minimum. Hal ini disebabkan penggunaaan alat elektronik
semakin banyak di saat malam hari atau beban puncak.
Hasil pengukuran manual menggunakan alat ukur memberikan hasil yang berbeda
dengan yang terterah pada struk pembelian token listrik dikarenakan pengukuran
manual hanya dilakukan sesaat tidak selama penggunaan dari awal sampai habis.
