BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Pengukuran adalah suatu teknik untuk menyatakan suatu sifat fisis dalam

bilangan sebagai hasil untuk membandingkan dengan suatu besaran baku

yang diterima sebagai satuan.

Dalam pengukuran dibutuhkan instrumen untuk membantu

keterampilanmanusia dalam menentukan nilai dari suatu besaran yang tidak

diketahui. Dengan demikian sebuah instrumen dapat didefinisikan sebagai

sebuah alat yang digunakan untuk menentukan besaran dari suatu kuantitas

dan variabel.Telah disadari bahwa besaran listrik seperti arus, tegangan daya,

dan yang lainnya tidak dapat secara langsung kita tanggapi dengan panca

indra kita. Untuk memungkinkan pengukuran, maka besaran listrik ini

ditransformasikan melalui suatu phenomena fisis ke dalam besaran yang

memungkinkan untuk diamati oleh panca indrakita.

Dengan demikian kegiatan yang dilakukan untuk merubah besaran listrik

ke dalam suatu phenomena fisis yang dapat diamati oleh panca indra kita

dikenal sebagai pengukuran besaran listrik. Listrik merupakan kebutuhan

hidup yang tidak bisa dipisahkan dengan kehidupan kita. Listrik mempunyai

ukuran sehingga dapat diketahui keberadaannya juga besar nilainya. Daya

merupakan besar kekuatan listrik Adapun ukuran dari daya menurut satuan

internasional adalah watt. Watt disini biasa digunakan untuk mengukur daya

yang digunakan atau yang terpakai dari suatu beban listrik. Adapun alat yang

digunakan untuk mengukur daya adalah Watt meter.

1

1.2. Tujuan

1. Untuk mengetahui pengertian dari Wattmeter.

2. Untuk mengetahui fungsi dari Wattmeter.

3. Untuk mengetahui komponen-komponen dalam Wattmeter.

4. Untuk mengetahui fungsi setiap komponen dalm Wattmeter.

5. Untuk mengetahui prinsip kerja dari Wattmeter.

6. Untuk mengetahui cara menggunakan Wattmeter.

7. Untuk megetahui macam-macam Wattmeter.

2

BAB II

PEMBAHASAN

2.1. Pengertian Wattmeter

Wattmeter pada dasarnya merupakan penggabungan dari dua alat

ukur yaitu Amperemeter dan Voltmeter, untuk itu pada Wattmeter terdiri dari

kumparan arus (kumparan tetap) dan kumparan tegangan (kumparan putar),

sehingga pemasangannya juga sama yaitu kumparan arus dipasang seri

dengan beban dan kumparan tegangan dipasang paralel dengan sumber

tegangan.

Wattmeter merupakan alat ukur yang digunakan untuk mengukur daya

listrik secara langsung. Wattmeter dapat digunakan untuk pengukuran pada

arus searah maupun arus bolak balik. Untuk arus searah, maka daya yang

dipakai dalam beban tahanan R dinyatakan sebagai

P=V I=I 2 R=V 2

R

Dengan V adalah tegangan beban dan I adalah arus beban Pada arus

bolak balik, daya yang dipakai pada beban pada saat tegangan beban v dan

arus beban i dinyatakan sebagai p = v i dengan v dan i adalah tegangan dan

arus sebagai fungsi waktu yang memenuhi persamaan sinusoida. Terdapat

beberapa jenis Wattmeter yaitu diantaranya wattmeter elektrodinamis

wattmeter Induksi, wattmeter elektrostatis, wattmeter digital dan sebagainya.

Paling banyak digunakan adalah Wattmeter elekrodinamis.

2.2. Fungsi Alat

Fungsi wattmeter adalah alat ukur yang digunakan untuk mengukur daya

listrik secara langsung. Wattmeter dapat digunakan untuk pengukuran pada

arus searah (DC) maupun arus bolak balik (AC).

3

2.3. Komponen Alat

Gambar 1. Wattmeter analog

Wattmeter analog yang paling sederhana adalah wattmeter jenis

elektrodinamis, dimana terdiri dari sepasang kumparan tetap yang disebut

kumparan arus dan kumparan bergerak yang disebut kumparan tegangan

(potensial). Kumparan arus dihubungkan dengan rangkaian secara seri,

sedangkan kumparan potensial dihubungkan secara paralel dengan rangkaian

alat ukurnya. Selain itu pada wattmeter ini, kumparan potensial membawa

jarum yang bergerak di atas skala untuk menunjukkan pengukuran. Sebuah

arus yang mengalir melalui arus kumparan menghasilkan medan

elektromagnetik di sekitar kumparan. Kuat medan ini sebanding dan sefase

dengan arus. Sebuah resistor bernilai tinggi dihubungkan secara seri dengan

alat ini untuk mengurangi arus yang mengalir melewatinya. Kumparan

potensial pada wattmeter umumnya memiliki resistansi yang tinggi. Pada

rangkaian arus searah, simpangan jarum penunjuk sebanding dengan arus dan

tegangan, dan memenuhi persamaan P = VI.

4

Di bawah ini merupakan gambar komponen alat beserta keterangannya.

Ke t e r angan :

1 Jarum penunjuk

2 Kaca

3 Pengatur Nol (Zero)

4 Skala : terdiri dari 120 bagian

(linear)

5 Terminal tegangan

6 Terminal arus

7 Tabel Perkalian

Gambar 2. Komponen Alat

2.4. Fungsi Setiap Komponen

2.4.1. Jarum penunjuk berfungsi sebagai penunjuk besaran yang di ukur.

2.4.2.Kaca berfungsikan untuk mengeliminir kesalahan parallax dalam

pembacaan.

2.4.3.Pengatur Nol (Zero) berfungsi untuk mengatur posisi nol dari

penunjukan jarum.

2.4.4.Skala berfungsi untuk membaca dari hasil pengukuran.

2.4.5.Terminal tegangan digunakan untuk menyambungkan tegangan.

Terminal common tegangan diberi tanda (±), dan terminal tegangan

yang lain mengindikasikan ukuran tegangan terukur.

5

21

3

6

4

7

5

2.4.6.Terminal arus : Salah satu terminal diberi tanda (±) untuk menunjukkan

bahwa terminal ini dihubungkan dengan terminal common tegangan,

dan terminal arus yang lain mengindikasikan ukuran arus terukur.

2.4.7.Tabel Perkalian : letak tabel perkalian di sisi samping alat ukur, tabel

ini digunakan untuk menentukan besarnya daya nyata dari nilai

penunjukan.

2.5. Prinsip Kerja Wattmeter

Wattmeter bekerja berdasarkan prinsip kerja gaya lorentz. Gaya dimana

gerak partikel akan menyimpang searah dengan gaya lorentz yang

mempengaruhi. Arah gaya lorentz pada muatan yang bergerak dapat juga

ditentukan dengan kaidah tangan kanan dari gaya lorentz (F) akibat dari arus

listrik, I dalam suatu medan magnet B.

Ibu jari menunjukkan arah arus listrik (I). Jari telunjuk menunjukkan arah

medan magnet (B). Jari tengah menunjukkan arah gaya lorentz. Untuk

muatan positif arah gerak searah dengan arah arus, sedangkan untuk muatan

negatif arah gerak berlawanan dengan arah arus.

Keterangan :

F = Gaya Lorentz

I = Arus

B = Kuat Medan Magnet F

Gambar 3. Kaidah tangan kanan

6

I

B

2.6. Cara Menggunakan

1. Cara menggunakan wattmeter pertama-tama telitilah kedudukan jarum.

Penunjuknya, jika kedudukannya sudah tepat pada angka 0 berarti

wattmeter sudah siap untuk digunakan. Apabila kedudukan jarum

penunjuk belum tepat pada angka 0, maka harus diatur dengan memutar

sekrup pengatur kedudukan jarum.

2. Hasil pengukuran wattmeter didapatkan dengan mengalikan angka

penunjukkan jarum penunjuk dengan faktor pengali sesuai dengan batas

ukurnya.

Gambar 4. Cara menggunakan Wattmeter

7

Diagram hubungan wattmeter dapat diperlihatkan seperti pada gambar  di bawah.

Gambar 5. Diagram hubungan Wattmeter

Dari gambar  diagram hubungan wattmeter diatas terlihat bahwa terminal

tegangan yaitu terminal 240 V dan terminal ± dihubungkan secara paralel,

sedangkan terminal arus A dan terminal ± dihubungkan secara seri.  Gambar a

terlihat bahwa terminal-terminal hubungan disambung  antara terminal atas dan

terminal bawah, ini disebut hubungan seri. Sedangkan pada gambar  b terminal

samping kanan disambung dengan terminal samping kiri, ini disebut hubungan

paralel.

Hasil pengukuran wattmeter didapatkan dengan mengalikan angka

penunjukkan jarum penunjuk dengan faktor pengali sesuai dengan batas ukur dan

jenis hubungannya seperti terlihat pada tabel di bawah ini.

8

Tabel . Diagram Hubungan Wattmeter

M u l t I p l e

                            Volt

Ampere60 V 120 V 240 V

Seri 0.5 A 0.25 o.5 1

Paralel 1 A o.5 1 2

Tabel di atas dapat dijelaskan sebagai berikut :

Dalam hubungan seri, batas ukur arus listriknya 0.5 ampere, jika

digunakan batas ukur tegangan berturut-turut 60 V; 120 V; 240 V, maka

hasil pengukuran dayanya adalah angka penunjukkan jarum dikalikan

dengan 0.25; 0.5; 1.

Dalam hubungan parallel, batas ukur arus listriknya 1 ampere, jika

digunakan batas ukur tegangan berturut-turut 60 V; 120 V; 240 V, maka

hasil pengukuran dayanya adalah angka penunjukkan jarum dikalikan

dengan  0.5; 1; 2.

Dalam hubungan seri, batas ukur dayanya sebesar 120 X 1 (Watt) = 120

Watt.

Dalam hubungan parallel, batas ukur dayanya sebesar 120 X 2 (Watt) =

240 Watt.

2.7. Macam - macam Wattmeter

Wattmeter dapat dibedakan menjadi 2, yaitu Wattmeter Analog dan

Wattmeter Digital.

2.7.1. Wattmeter Analog

Wattmeter analog terdiri dari 2 tipe yaitu : wattmeter tipe

elektrodinamometer, wattmeter tipe induksi.

9

2.7.1.1. Wattmeter tipe elektrodinamometer

Instrumen ini cukup familiar dalam desain dan konstruksi elektro

dinamometer tipe ampermeter dan voltmeter analog. Kedua koilnya

dihubungkan dengan sirkuit yang berbeda dalam pengukuran power. Koil

yang tetap atau field coil dihubungkan secara seri dengan rangkaian, koil

bergerak dihubungkan paralel dengan tegangan dan membawa arus yang

proporsional dengan tegangan. Sebuah tahanan non-induktif dihubungkan

secara seri dengan koil bergerak supaya dapat membatasi arus menuju

nilai yang kecil. Karena koil bergerak membawa arus proposional dengan

tegangan maka disebut  pressure coil atau voltage coil dari wattmeter.

Gambar 6. Konstruksi wattmeter elektrodinamometer

2.7.1.2 Wattmeter tipe Induksi

Prinsip kerja wattmeter induksi sama dengan prinsip kerja

amperemeter dan voltmeter induksi. Perbedaan dengan wattmeter jenis

dinamometer adalah wattmeter induksi hanya dapat dipakai dengan suplai

listrik bolak balik sedangkan wattmeter  jenis dinamometer dapat dipakai

baik dengan suplai listrik bolak balik atau searah. Kelebihan dan

keterbatasan wattmeter induksi yaitu wattmeter induksi mempunyai skala

lebar, bebas pengaruh medan liar, serta mempunyai peredaman bagus.

Selain itu, alat ukur ini juga bebas dari error akibat frekuensi.

10

Kelemahannya adalah timbulnya error yang kadang-kadang serius yang

diakibatkan oleh pengaruh suhu, sebab suhu ini berpengaruh pada tahanan

lintasan arus eddy.

2.7.1.3. Wattmeter tipe thermokopel

Alat pengukur wattmeter tipethermokopel merupakan contoh dari

suatu alat pengukur yang dilengkapi dengan sirkuit perkalian yang khusus.

Bila arus-arus berbanding lurus terhadap tegangannya, sehingga

memenuhi persamaan:

Gambar 7 Prinsip wattmeter jenis thermokopel

Prinsip kerja wattmeter thermokopel bekerja berdasarkan pada adanya gaya

listrik termos. Wattmeter jenis thermocouple ini biasanya digunakan untuk

mengukur daya yang kecil yaitu pada frekuensi audio.

Jika ditinjau dari fasanya, Wattmeter ada 2 yaitu : wattmeter satu fasa dan

wattmeter tiga fasa.

Wattmeter satu fasa

11

Secara luas dalam pengukuran daya, wattmeter tipe Elektrodinamometer

dapat dipakai untuk mengukur daya searah (DC) maupun daya bolak-balik (AC)

untuk setiap bentuk gelombang tegangan dan arus dan tidak terbatas pada

gelombang sinus saja. Wattmeter tipe elektrodinamometer terdiri dari satu pasang

kumparan yaitu kumparan tetap yang disebut kumparan arus dan kumparan

berputar yang disebut dengan kumparan tegangan, sedangkan alat penunjuknya

akan berputar melalui suatu sudut, yang berbanding lurus dengan hasil perkalian

dari arus-arus yang melalui kumparan-kumparan tersebut. Gambar 8

menunjukkan susunan wattmeter satu fasa

Gambar 8. Diagram Rangkaian Wattmeter satu fasa

Wattmeter tiga fasa

Sistem fasa banyak, memerlukan pemakaian dua atau lebih wattmeter.

Kemudian daya nyata total diperoleh dengan menjumlahkan pembacaan

masing-masing wattmeter secara aljabar. Teorema Blondel menyatakan bahwa

“daya nyata dapat diukur dengan mengurangi satu elemen wattmeter dan

sejumlah kawat-kawat dalam setiap fasa banyak, dengan persyaratan bahwa

satu kawat dapat dibuat common terhadap semua rangkaian potensial”.

Gambar 9 menunjukkan sambungan dua wattmeter untuk pengukuran

konsumsi daya oleh sebuah beban tiga fasa yang setimbang yang dihubungkan

secara delta. Kumparan arus wattmeter 1 dihubungkan dalam jaringan A, dan

12

kumparan tegangan dihubungkan antara (jala-jala, line) A dan C. Kumparan

arus wattmeter 2 dihubungkan dalam jaringan B , dan kumparan tegangannya

antara jaringan B dan C. Daya total yang dipakai oleh beban setimbang tiga

fasa sama dengan penjumlahan aljabar dari kedua pembacaan wattmeter.

Diagram fasor gambar 4-5 menunjukkan tegangan tiga fasa VAC, VCB, VBA

dan arus tiga fasa IAC, ICB dan IBA. Beban yang dihubungkan secara delta

dan dihubungkan secara induktif dan arus fasa ketinggalan dari tegangan fasa

sebesar sudut.

L1

L2

L3

Gambar 9. Diagram Rangkaian Wattmeter 3 fasa

13

Gambar10. Wattmeter 1 fasa dan 3 fasa

2.7.2 Wattmeter Digital

Wattmeter elektronik digital modern/energy meter menghasilkan sampel

tegangan dan arus ribuan kali dalam sedetik. Nilai rata-rata tegangan instan

yang dikalikan dengan arus adalah true power (daya murni). Daya murni yang

dibagi oleh volt-ampere (VA) nyata adalah power factor. Rangkaian

komputer menggunakan nilai sampel untuk menghitung tegangan RMS, arus

RMS, VA, power (watt), power factor, dan kilowatt-hours (kwh). Model yang

sederhana menampilkan informasi tersebut pada layar display LCD. Model

yang lebih canggih menyimpan informasi tersebut dalam beberapa waktu

lamanya, serta dapat mengirimkannya ke peralatan lapangan atau lokasi

pusat.

Gambar 11. Wattmeter Digital

BAB III

14

PENUTUP

3.1 KESIMPULAN

Dari pembahasan diatas maka dapat diambil beberapa kesimpulan, yaitu:

Wattmeter merupakan alat untuk mengukur daya listrik secara langsung.

Prinsip kerja wattmeter induksi sama dengan prinsip kerja amperemeter

dan voltmeter induksi. Perbedaan dengan wattmeter jenis dinamometer

adalah wattmeter induksi hanya dapat dipakai dengan suplai listrik bolak

balik sedangkan wattmeter  jenis dinamometer dapat dipakai baik dengan

suplai listrik bolak balik (AC) atau searah (DC).

Berdasarkan dari fasanya, jenis-jenis Wattmeter ada 2 yaitu : wattmeter

satu fasa dan wattmeter tiga fasa.

Prinsip kerja wattmeter sama dengan prinsip kerja amperemeter dan

voltmeter, dimana alat tersebut menggunakan prinsip kerja gaya lorentz.

Pada rangkaian arus searah, simpangan jarum penunjuk sebanding dengan

arus dan tegangan, dan memenuhi persamaan P = VI, dimana persamaan

tersebut merupakan persamaan daya listrik.

3.2 SARAN

Wattmeter merupakan alat ukur listrik yang sering digunakan, maka dari

itu sebelum menggunakan wattmeter kita harus mengerti dulu tentang cara

memakai wattmeter dengan benar serta dalam pengoperasiaannya harus

memperhatikan manual book yang ada, jangan menggunakan alat dengan

sembarangan,, gunakanlah dengan benar sesuai dengan fungsinya

DAFTAR PUSTAKA

15

http://id.wikipedia.org/wiki/watt-meter

http://melidapolban.blogspot.com/2006/07/wattmeter.html

ilmuwan-elektromekanik-daya-listrik.html

http://egipriyantono.blogspot.com/2012/12/cara-menggunakan-wattmeter-posted-

by.html

http://elektronika-dasar.web.id/instrument/konstruksi-dan-tipe-wattmeter/

Sapiie S., Nishino O., 1979, Pengukuran dan Alat-alat Ukur Listrik., Jakarta :

Pradnya Paramita.

Sears, Zemansky: fisika untuk universitas 2 Listrik Magnet. Bina Cipta: Bandung,

1992.

Suryatmo S, 1999, Teknik Pengukuran Listrik dan Elektronika, Bumi aksara:

Jakarta

Wahyuni,A & Susanna. (2012). Alat ukur dan pengukuran. Banda Aceh: FKIP

UNSYIAH

16