Alat Ukur Elektrodinamis

Pada alat ukur yang bekerja berdasarkan prinsip elektrodinamis, maka magnet permanen seperti pada alat ukur kumparan putar diganti dengan kumparan yang tetap dan arus dimungkinkan dapat dialirkan melalui kumparan tetap dan kumparan putar. Monen gerak yang dihasilkan dari system tersebut merupakan interaksi antara medan magnet yang dibuat oleh kumparan tetap dan medan magnet yang dibuat oleh kumparan putar. Alat ukur elektrodinamis ini dapat digunakan untuk mengukur besaran listrik pada arus searah maupun arus bolak balik.

1. Prinsip Kerja

Kumparan putar (M) dari alat ukur elektrodinamis ini ditempatkan di antara kumparan tetap (F1 dan F2). Ketika terdapat arus (i1) yang melalui kumparan tetap dan juga terdapat arus (i2) yang melalui kumparan putar, maka akan dihasilkan gaya elektromagnetis yang dikenakan pada kumparan putar. Apabila kumparan telah mengalami perputaran dengan sudut tertentu yaitu sebesar 𝜭 dari posisi nolnya, maka momen gerak yang dihasilkan adalah

k1 i1 i2 cos(α -𝜭 )

dengan k1 adalah tetapan. Pegas yang terpasang pada alat ukur akan memberikan momen kontrol dan terjadi keseimbangan antara momen gaya simpangan dan momen gaya kontrol yang memenuhi persamaan

𝝉 𝜭= k1 i1 i2 cos(α-𝜭 )

Dengan k 1 adalah tetapan pegas. Hasil pengukuran akan ditunjukkan oleh jarum

penunjuk yang tergantung pada hasil kali dua arus yang berbeda yaitu i1 dan i2.

Gambar 5. Prinsip kerja Alat ukur elektrodinamis

2. Ammeter Elektrodinamis

Untuk membuat Ammeter elektrodinamis, maka kumparan tetap dan kumparan putar dihubungkan secara seri. Besar sudut putaran pada Ammeter ini adalah 𝛳 = 𝒌𝟏𝒊𝟏𝒊𝟐 𝝉 𝒄𝒐𝒔 (𝜶 − 𝜭)

Karena kumparan putar dan kumparan tetap dihubungkan seri maka i1 = i dan i2 = k2i maka besar sudut putaran menjadi 𝛳 = 𝒌𝟏𝒌𝟐 𝝉 𝒊𝟐𝒄𝒐𝒔 (𝜶 − 𝜭)

Hasil pengukuran arus oleh alat ukur elektrodinamis ini merupakan harga efektif dari arus yang diukur.

3. Voltmeter Elektrodinamis

Untuk membuat Voltmeter elektrodinamis, diperlukan tahanan seri yang dihubungkan pada rangkaian dan mengalirkan arus sekitar 100mA melalui kumparan putarnya.

Gambar 6. Prinsip voltmeter elektrodinamis

4. Var Meter

Var meter merupakan alat untuk mengukur daya reaktif (semu).

Q= E I sin 𝜭

Untuk mendapatkan harga sinus dari beda fasanya dilakukan dengan menambahkan penggeser fasa sebesar 90º yaitu dengan menambahkan komponen reaktif seperti L atau C.

Penggunaan L atau C tergantung dari sifat beban. Bila beban bersifat induktif, maka komponen yang dipakai adalah L. sedangkan beban kapasitif, komponen yang dipakai adalah C.

5. Frekuensi Meter

Frekuensi meter elektrodinamis mempunyai dua kumparan tetap. Masing – masing kumparan tetapnya dibuat suatu rangkaian resonansi seri R, L, C. Rangkaian pertama mempunyai frekuensi resonansi dibawah suatu harga frekuensi tertentu dan rangkaian lain beresonansi pada frekuensi di atas frekuensi yang ditetapkan tersebut. Misalnya untuk frekuensi 50 Hz, rankaian I beresonansi pada frekuensi 40 Hz dan rangkaian II beresonansi pada 60 Hz. Pada frekuensi antara 40 -50 Hz, kumparan medan yang pertama dengan rangkaiannya bekerja lebih dominan sehingga menghasilkan torsi yang arahnya berlawanan dengan jarum jam. Pada frekuensi antara 50 – 60Hz, kumparan medan kedua dengan rangkaiannya bekerja lebih dominan sehingga menghasilkan torsi yang searah jarum jam.

6. Kelebihan dan kelemahan

Kelebihan alat ukur elektrodinamis ini dapat digunakan untuk arus searah maupun arus bolak balik serta dapat dibuat dengan presisi yang baik, sedangkan kelemahannya adalah pemakaian dayanya yang tinggi sehingga kurang dipakai sebagai alat ukur arus maupun tegangan.