Laporan Praktikum 4d2y2w

LAPORAN PRAKTIKUM ALAT UKUR DAN TEKNIK PENGUKURAN “Pengukuran KWH meter dan Watt meter”

Disusun Oleh: Nama

: Athanasia Elra Andjioe

NIM

: 011300330

Prodi

: Teknokimia Nuklir

Rekan kerja

: Hera Herdiyanti Kanya Zatalini

Tanggal Praktikum : 5 Oktober 2015 Asisten Praktikum : Agus Purbhadi S. ST, M. Eng

SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NUKLIR BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL YOGYAKARTA 2015

PENGUKURAN ENERGI BEBAN MENGGUNAKAN KWH METER DAN WATT METER

I.

TUJUAN 1. Menentukan energi yang dikonsumsi beban listrik terpasang. 2. Mengkalibrasi KWH meter dengan menggunakan Watt meter dan stopwatch.

II.

DASAR TEORI A. Arus Listrik (I) Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang disebabkan dari pergerakan elektron-elektron, mengalir melalui suatu titik dalam sirkuit listrik tiap satuan waktu Amperemeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrik. Umumnya alat ini dipakai oleh teknisi elektronik dalam alat multi testerlistrik yang disebut avometer. B. Tegangan Listrik Tegangan listrik adalah perbedaan potensial listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik, dan dinyatakan dalam satuan volt. Voltmeter adalah alat/perkakas

untuk

mengukur

besar tegangan listrik dalam

suatu

rangkaian listrik. C. Faktor Kerja (Cos φ) Faktor Daya / Faktor kerja menggambarkan sudut phasa antara daya aktif dan daya semu. Faktor daya yang rendah merugikan karena mengakibatkan arus beban tinggi. Perbaikan faktor daya ini menggunakan kapasitor. Kondensator (Capasitor) adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi di dalam medan listrik dengan cara mengumpulkan ketidak seimbangan internal dari muatan listrik. Kondensator memiliki satuan yang disebut Farad. D. KWH meter KWH Meter adalah alat penghitung pemakaian energi listrik dalam satuan WH (watt Jam) ataupun dalam Kwh (kilowatt Hour).

Gambar 1. KWH meter E. Cara Kerja KWH meter Torsi yang dibangkitkan sebanding dengan kuat medan kumparan tegangan dan arus pusar di dalam piringan yang berturut-turut adalah fungsi kuat medan kumparan arus. Berarti jumlah putaran piringan sebanding dengan energi yang telah dipakai oleh beban dalam selang waktu tertentu, dan diukur dalam kilowatt-jam (kWh, kilowatt jam). Poros yang menopang piringan aluminium dihubungkan melalui susunan roda gigi ke mekanisme jam di alat ukur, pembacaan kWh yang terkalibrasi dalam desimal. Redaman piringan diberikan oleh dua magnit permanen kecil yang ditempatkan saling berhadapan pada sisi piringan. Bila piringan berputar, magnit-magnit permanen menginduksi arus pusar di dalamnya. Arus-arus pusar ini bereaksi dengan medan magnit dari magnit-magnit permanen kecil dan meredam gerakan piringan. Kalibrasi alat ukur watt jam dilakukan pada kondisi beban penuh yang diijinkan dan pada kondisi 10% dari beban yang diijinkan. Pada beban penuh, kalibrasi terdiri dari pengaturan posisi maghnit-maghnit permanen kecil agar alat ukur membaca dengan tepat. Pada beban-beban yang sangat ringan, komponen tegangan dari medan menghasilkan suatu torsi yang tidak berbanding langsung dengan beban. Kompensasi kesalahan diperoleh dengan menyisipkan sebuah kumparan pelindung atau pelat diatas sebagian kumparan tegangan dengan membuat alat ukur bekerja pada 10% beban yang diijinkan. Kalibrasi alat ukur pada kedua posisi ini biasanya menghasilkan pembacaan yang

memuaskan

untuk

semua

beban-beban

lainnya.

Gambar 2. Bagian Luar KWH Meter Bagian luar terdiri atas: 1. Angka-angka baca 2. Cakra/disk 3. Plat nama meter

Gambar 3. Bagian dalam KWH Meter Bagian dalam terdiri atas: 1. 2. 3. 4. 5.

Kumparan tegangan Kumparan Arus Inti Magnet Terminal Masukan untuk fasa dan netral Terminal Keluaran unuk fasa dan netral F. Watt meter Wattmeter adalah instrumen pengukur daya listrik yang pembacaannya dalam satuan watt di mana merupakan kombinasi voltmeter dan amperemeter. Dalam pengoperasiannya harus memperhatikan petunjuk yang ada pada manual book atau tabel yang tertera pada wattmeter. Demikian juga dalam hal pembacaannya harus mengacu pada manual book yang ada. Wattmeter Eletrodinamik atau Elektrodinamometer Wattmeter. Instrumen ini cukup familiar dalam desain dan konstruksi elektrodinamometer tipe ammeter 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. Error pada Wattmeter 1. Error pada akibat hubungan berbeda. 2. Error akibat induktansi kumparan tegangan. 3. Error akibat kapasistansi pada rangkain kumparan tegangan. 4. Error karena medan liar. 5. Error karena arus Eddy. Wattmeter 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. Kelemahannya adalah timbulnya error yang kadang-kadang serius yang diakibatkan oleh pengaruh suhu sebab suhu ini berpengaruh pada tahanan lintasan arus eddy. Pengukuran daya arus searah dapat dilakukan dengan alat ukur wattmeter. Di dalam instrumen ini terdapat dua macam kumparan yaitu kumparan arus dan kumparan tegangan. Kopel yang dikalikan oleh kedua macam kumparan tersebut berbanding lurus dari hasil perkalian arus dan tegangan. Daya listrik dalam pengertiannya dapat dikelompokkan dalam dua kelompok sesuai dengan catu tenaga listriknya, yaitu daya listrik DC dan daya listrik AC. III.

ALAT PERCOBAAN 1. Sumber daya listrik (PLN) 2. Watt meter 3. KWH meter 4. Stopwatch

5. Cos ɸ meter 6. Kompor listrik 7. Motor listrik satu phase 8. Multimeter 9. Tang Amper (Sanwa DCM 400 Clamp meter) 10. Kabel-kabel penghubung IV.

LANGKAH KERJA A. Pengukuran daya dan energy dengan metoda V, A, Cos φ dan KWH Meter. 1. Dibuat rangkaian pemasangan KWH meter, outputnya dihubungkan dengan rangkaian Volt, Ampre dan cos φ. Kemudian dihubungkan dengan beban listrik berupa lampu pijar. 2. Dicatat penunjuk Volt, Ampre dan cos φ. 3. Dicatat banyaknya putaran KWH meter, dan waktu yang diperlukan dengan stopwatch beserta daya yang ditunjukkan Watt meter. 4. Percobaan 1 s/d 3 diulangi untuk beban motor listrik. B. Pengukuran daya dan energy dengan Watt meter dan KWH Meter 1. Dibuat rangkaian pemasangan KWH meter, outputnya dihubungkan dengan rangkaian Wattmeter. Dan dihubungkan ke suatu beban listrik seperti lampu pijar. 2. Dicatat penunjuk watt meter 3. Dihitung dan dicatat putaran KWH meter persatuan waktu tertentu dengan menggunakan stopwatch. 4. Percobaan 1 s/d 3 diulangi untuk beban motor listrik. 5. Dibuat analisa dan kesimpulannya berdasarkan data-data yang diperoleh dari percobaan ini.

V. No

1. 2.

VI.

DATA PENGAMATAN Beban

Kompor Listrik Motor Listrik

Cos ɸ mete r 0,997

Energi Arus Voltmeter

KWH meter Waktu Putara n

0,2

20 menit

59,4

2,81 A

225 V

20 menit

18,05

3,89 A

230 V

Watt meter Waktu Daya 20 menit 20 menit

635 Watt 210 Watt

PENGOLAHAN DATA

A. Menghitung Energi Beban Berdasarkan Putaran Piringan KWH a. Kompor listrik Dengan menggunakan V, A dan Cos φ , maka : P=V I cos φ P=225 V ×2,81 A ×0,997=630,35W

Untuk energy yang ditarik beban : E=Pt 2 t=20 menit= jam 3 Maka

E=630,35W ×

2 jam=210,1WH 3

Dengan menggunakan KWH meter : n 59,4 putaran E= = x 1000=198 WH k 300 putaran/KWH Maka

persentasi

¿ 198−210,1∨

kesalahan

¿ × 100 =5,76 210,1 ¿¿

b. Motor Listrik

Dengan menggunakan V, A dan Cos φ , maka : P=V I cos φ P=230 V ×3,89 A ×0,2=178,94 W Untuk energy yang ditarik beban : E=Pt

KWH

meter

2 t=20 menit= jam 3 Maka

E=178,94 W ×

2 jam=59,59WH 3

Dengan menggunakan KWH meter : n 18,05 putaran E= = x 1000=60,17 WH k 300 putaran/KWH Maka

persentasi

¿ 59,59−60,17∨

kesalahan

KWH

meter

KWH

meter

¿ ×100 =0,96 60,17 ¿¿

B. Menghitung Energi Beban Berdasarkan Watt meter a. Kompor listrik Dengan menggunakan Watt meter, maka : E=Pt 2 t=20 menit= jam 3 Maka

E=635W ×

2 jam=211,46 WH 3

Dengan menggunakan KWH meter : n 59,4 putaran E= = x 1000=198 WH k 300 putaran/KWH Maka

persentasi

¿ 211,46−198∨

kesalahan

¿ ×100 =6,37 211,46 ¿¿

b. Motor Listrik Dengan menggunakan Watt meter, maka : E=Pt 2 t=20 menit= jam 3 Maka

E=210W ×

2 jam=69,93WH 3

Dengan menggunakan KWH meter :

n 18,05 putaran E= = x 1000=6 0,17 WH k 300 putaran/KWH Maka

persentasi

kesalahan

KWH

meter

¿ ×100 =14 69,93 ¿¿

¿ 69,93−60,17∨

VII.

PEMBAHASAN Praktikum ini bertujuan menentukan konsumsi energi pada beban listrik yang

terpasang. Dalam praktikum ini dilakukan pengukuran dengan KWH meter dan wattmeter. Perbedaan yang medasar dari kedua alat ini adalah pada jangka waktu pengukuran dayanya. KWH meter menghitung daya yang digunakan selama pemakaian suatu alat sedangkan wattmeter mengukur daya sesaat yang dimiliki oleh suatu alat dan tidak dipengaruhi waktu. Alat yang digunakan untuk praktikum tersebut yaitu sumber daya listrik, Cosφ meter, Watt meter, Volt meter, Ampere meter dan Stop Watch. Praktikum yang pertama yaitu menghitung energi beban yang dihasilkan oleh kompor listrik, dengan menggunakan alat pengukur daya KWH meter. Dengan cara menghitung banyaknya putaran pada piringan logam KWH meter dengan batas waktu tertentu yaitu 20 menit. Berdasarkan pengolahan data yang telah dilakukan diperoleh hasil sebaga berikut: No

Beban

1. 2.

Kompor listrik Motor listrik

Energi Beban (KWH) KWH meter Watt meter 198 211,46 60,17 69,93

Berdasarkan hasil perhitungan diatas terjadi perbedaan hasil yang cukup antara pengukuran dengan KWH meter dan Wattmeter. Kesalahan ini terjadi karena naik turunya tegangan yang dialirkan dari PLN sehingga yang terbaca pada rangkaian terdapat perbedaan hal ini mempengaruhi perhitungan pada setiap rumah tegangan yang dibagikan sebesar 220 V. Selain itu adanyaa gangguan harmonic yaitu gangguan yang terjadi pada sistem distribusi tenaga listrik akibat terjadinya distorsi gelombang arus dan tegangan. Akibat yang dapat ditimbulkan oleh adanya harmonik dalam sistem tenaga listrik Harmonik dapat menimbulkan tambahan torsi pada kWh meter jenis elektromekanis yang menggunakan piringan induksi berputar. Sebagai akibatnya, putaran piringan akan lebih

cepat atau terjadi kesalahan ukur kWh meter karena piringan induksi tersebut dirancang hanya untuk beroperasi pada frekuensi dasar. Dalam percobaan ini membuktikan bahwa semakin besar nilai sudut phasa antara daya aktif dan daya semu (faktor daya/ cos Φ) sebanding dengan besarnya daya yang bisa dimanfaatkan dari sejumlah daya tampak yang sama. Faktor daya dibatasi dari 0 hingga 1, semakin tinggi faktor daya (mendekati 1) artinya semakin banyak daya tampak yang diberikan sumber yang bisa

dimanfaatkan, sebaliknya semakin rendah faktor daya

(mendekati 0) maka semakin sedikit daya yang bisa dimanfaatkan dari sejumlah daya tampak yang sama. Nilai cos Φ motor listrik adalah 0,997, sedangkan untuk motor listrik nilai cos Φ nya adalah 0,2.

VIII. KESIMPULAN 1. KWH meter adalah alat penghitung pemakaian energi listrik dalam satuan WH (watt Jam) ataupun dalam Kwh (kilowatt Hour). 2. Berdasarkan percobaan, didapatkan hasil sebagai berikut : No

Beban

1. 2.

Kompor listrik Motor listrik

Energi Beban (KWH) KWH meter Watt meter 198 211,46 60,17 69,93

3. Nilai cos Φ dan waktu sangat menentukan dalam besarnya konsumsi energi listrik. Semakin besar nilai sudut phasa antara daya aktif dan daya semu sebanding dengan besarnya nilai KWH yang didapatkan. 4. Semakin lama waktu pemakaian, energi beban listrik semakin besar. 5. Nilai cos Φ yang baik yang dikeluarkan oleh suatu peralatan listrik adalah 1 atau mendekati 1, jika <<1, maka konsumsi energi beban tidak sesuai dengan daya yang dikeluarkan alat tersebut. 6. Semakin besar angka energi listrik yang ditunjukkan watt meter maka semakin maka semakin besar energy beban yang digunakan. 7. Semakin banyak putaran pada piringan KWH meter maka semakin kecil energy beban yang digunakan begitu pula sebaliknya.

IX. DAFTAR PUSTAKA 1. Purbhadi,Agus, Praktikum alat ukur dan teknik pengukuran TKN 2015. STTN - BATAN. Yogyakarta 2. http://elektronika-dasar.web.id/konstruksi-dan-cara-kerja-watt-jam-kwhmeter/

3. http://habitat04.blogspot.co.id/2010/04/kwh-meter.html 4. http://www.elektroindonesia.com/elektro/ener25.html

Yogyakarta, 2 November 2015 Asisten,

Praktikan,

Agus Purbhadi, M.Eng

Athanasia Elra Andjioe

Gambar - gambar Praktikum Pengukuran Energi Beban Menggunakan KWH meter dan Wattmeter

Gambar 1 KWH meter

Gambar 2 Rangkaian Alat

Gambar 3 Cos φ

Gambar 4 Multimeter

Gambar 5 Wattmeter