MAKALAH TANG AMPERE (CLAMP METER)

TANG AMPERE (CLAMP METER)(Makalah Insturmentasi Fisika)     Oleh: Muhammad Fikri Hasan(1113022010)   
  PENDIDIKAN FISIKAFAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKANUNIVERSITAS LAMPUNG2015

KATA PENGANTAR

 

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat serta karunia-Nya kepada kami sehingga kami berhasil menyelesaikan makalah ini yang berjudul “Tang Ampere (Clamp Meter)”.Kami menyadari makalah yang kami buat ini masih banyak kekurangannya. Oleh karena itu, kami mengharapkan adanya kritik dan saran dari semua pihak agar makalah ini menjadi lebih baik dan berguna dimasa yang akan datang.Akhir kata, kami sampaikan terima kasih kepada semua pihak yang telah berperan serta dalam penyusunan makalah ini dari awal sampai akhir. Semoga Allah SWT senantiasa meridhai segala usaha kita. Amin.

Bandar Lampung, 26 April 2015

  Penyusun

DAFTAR ISI

COVER.. 1

KATA PENGANTAR.. 2

dAFTAR ISI. 3

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang. 4

1.2 Rumusan Masalah. 5

1.3 Tujuan Makalah. 5

BAB II PEMBAHASAN

2.1 Pengertian dan Fungsi Tang Ampere. 6

2.2 Bagian - Bagian Tang Ampere. 8

2.3 Prinsip Kerja Tang Ampere. 9

2.4 Cara Tang Ampere Beroperasi 13

2.5 Cara Mengklibrasi 14

2.6 Kebocoran Arus. 16

BAB III  PENUTUP

Kesimpulan. 17

DAFTAR PUSTAKA

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Pengukuran arus merupakan salah satu prosedur yang dilakukan pada perawatan berkala suatu alat. Pengukuran secara konvensional mengharuskan seseorang memotong kabel yang akan diukur arusnya. Tetapi hal ini tidak dapat dilakukan pada semua sistem, misalnya pada sebuah sistem yang harus berjalan 24 jam dalam sehari. Pemotongan kabel harus dilakukan pada saat sistem dimatikan. Sekarang pengukuran dengan metode lama itu sudah mulai digantikan dengan sistem clamp. Sistem clamp menggunakan prinsip hukum Faraday yang mengatakan bahwa perubahan fluks magnet dalam sebuah kumparan akan menimbulkan arus yang akan mengalir pada kumparan itu.

Secara umum, Faraday mengatakan bahwa perubahan fluks magnet dalam sebuah kumparan akan menimbulkan arus yang mengalir pada kumparan. Apabila jumlah lilitan semakin besar, maka semakin besar pula tegangan yang dapat diukur di kedua ujung kumparan itu. Tegangan yang terukur di kumparan itu biasanya dalam orde mili volt. Arus AC yang mengalir pada sebuah kabel akan memberikan perubahan fluks, sehingga besarnya arus tersebut dapat diukur dengan menggunakan sistem clamp. Alat ini biasa disebut clamp meter atau tang ampere. Untuk lebih mengenal alat ini, akan dibahas lebih lanjut dalam makalah ini.

 

1.2  Rumusan Masalah

1.      Apa fungsi tang ampere ?

2.      Bagaimana bentuk tang ampere, bagian-bagiannya beserta modelanya?

3.      Bagaimana prinsip kerja tang ampere ?

4.      Bagaimana tang ampere beroperasi?

5.      Bagaimana cara mengkalibrasi, cara mengukur menggunakan tang ampere, dan membaca hasil pengukuran tang ampere?

6.      Bagaimana cara mengetahui kebocoran arus?

 

1.3 Tujuan MakalahAdapun tujuan pembuatan makalah tentang tang ampere ini di antaranya :1.      Mengetahui fungsi tang ampere
2.      Mengetahui bentuk tang ampere bagian-bagiannya beserta model-modelnya
3.      Mengetahui prinsip kerja tang ampere
4.      Mengetahui cara tang ampere beroperasi
5.      Mengetahui cara pengkalibrasian, cara pengukuran menggunakan tang ampere, dan mengetahui pembacaan hasil pengukurannya
6.      Mengetahui cara pengukuran kebocoran arus

BAB II

PEMBAHASAN

2.1  Pengertian dan Fungsi Tang Ampere

Tang ampere atau tang listrik adalah sebuah alat yang digunakan untuk mengukur arus, tegangan, daya dan tahanan dalam jumlah yang besar, tanpa memutus sirkit, yang dapat digunakan sebagai penguji alat penghemat listrik. Tang ampere kini biasanya digunakan untuk membaca besarnya arus sinusoidal (seperti selalu digunakan dalam sistem tenaga listrik arus bolak-balik (AC) distribusi), tetapi dalam hubungannya dengan instrumentasi lebih maju fase dan gelombang yang tersedia. Tang ampere juga bisa digunakan untuk mengetahui tekanan refrigerant di dalam system pendingin. Nilai arus listrik yang terukur pada tang ampere bisa digunakan sebagai patokan tekanan refrigerant di dalam sistim.

Tang ampere adalah alat uji yang sangat nyaman yang memungkinkan pengukuran arus pada sebuah konduktor hidup tanpa menganggu sirkuit. Ketika melakukan pengukuran dengan multimeter biasa, kita perlu memotong kabel untuk rangkaian yang hendak diuji seperti terlihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Pengukuran menggunakan multimeter.
Akan tetapi, bila arus yang mengalir pada suatu jaringan akan diukur sedangkan tidak memungkinkan memotong jaringan tersebut untuk menghubungkan alat pengukur ampere atau melalui suatu transformator arus, maka penggunaan alat ukur ampere jaringan merupakan pemecahan yang sangat baik. Seperti diperlihatkan dalam gambar 2.a, alat ukur ampere jaringan dibuat dengan kumparan besi dalam bentuk seperti garpu atau tang yang mempunyai banyak lilitan, dan membentuk kumparan sekunder, dan satu penghantar sebagai kumparan primer dari satu lilitan, yang terdiri dari penghantar dimana arus yang diukur mengalir. Bila penghantar ditempatkan di antara inti besi seperti diperlihatkan dalam gambar, arus sekunder yang berbanding lurus dengan arus yang akan diukur didapat di layar display pada alat. Akan tetapi dengan cara pengukuran ini dimana jalan magnit tidak menutup, maka kesalahan-kesalahan yang tergantung dari posisi pemasukan dari penghatar ke dalam inti, ditambah pula kesalahan betuk gelombang dan frekuensi yang besar. Untuk mengurangi kesalahan-kesalahan tersebut maka alat ukur ampere yang digantungkan seperti diperlihatkan dalam gambar 2.b lebih baik dipergunakan. Dalam alat ukur ini jalan garis-garis magnit hanya terbuka pada saat memasukkan penghantar ke dalam inti besi, sedangkan garis-garis magnit tersebut menutup pada saat pengukuran dijalankan.

(a)                                                          (b)

Gambar 2. Pengukuran arus pada kawatpenghantar.
Dalam menggunakan Tang ampere, hanya satu konduktor yang digunakan dalam pengukuran, jika lebih dari satu konduktor yang digunakan maka akan menjadi vektor jumlah arus yang mengalir. Secara khusus, jika apitan tersebut ditutup di sekitar perpanjangan kabelnya, maka saat ini tidak akan diukur semua karena arus mengalir dalam satu arah dan akan membatalkan arus yang mengalir di arah lain. 2.2  Bagian - Bagian Tang Ampere

 Model - Model Tang ampere

 Model - model tang ampere diantaranya:

                                   

Analog Tang ampere                           Digital Tang ampere

2.3  Prinsip Kerja Tang Ampere

Sistem clamp menggunakan prinsip hukum Faraday yang mengatakan bahwa perubahan fluks magnet dalam sebuah kumparan akan menimbulkan arus yang akan mengalir pada kumparan itu.Kemagnetan dan kelistrikan merupakan dua gejala alam yang prosesnya dapat dibolak-balik. Untuk dapat menghasilkan arus listrik dari medan magnet, Faraday menggunakan peralatan seperti Gambar 3. Kumparan sebelah kiri dihubungkan dengan baterai, sedangkan kumparan sebelah kanan dihubungkan dengan galvanometer untuk mendeteksi adanya arus. Kedua kumparan itu tidak berhubungan langsung, sehingga arus di kumparan kiri tidak dapat mengalir ke kumparan kanan. Inti besi di dalam kumparan digunakan untuk memperkuat medan magnet yang terjadi.

Lilitan primer                           Lilitan sekunder

Gambar 3. Dengan menggunakan rangkaian ini, Faraday menemukan jika arus pada kumparan kiri berubah, terjadi arus induksi (imbas) pada kumparan kanan.

Faraday berharap arus listrik pada kumparan kiri menghasilkan medan magnet yang cukup kuat, sehingga dapat menimbulkan arus listrik pada kumparan kanan. Namun berapapun besar arus di kumparan kiri, Faraday mengamati tidak ada arus yang timbul pada kumparan kanan.

 

Medan magnet oleh arus listrik di kumparan kiri tidak menimbulkan arus listrik di kumparan kanan. Namun sesuatu yang aneh menarik perhatian Faraday. Jarum galvanometer bergerak justru saat sakelar sedang ditutup atau dibuka. Jadi, arus dapat terjadi pada kumparan kanan hanya jika arus (atau medan magnet) pada kumparan kiri berubah. Faraday menyimpulkan, meskipun medan magnet yang tetap tidak menghasilkan arus listrik, namun perubahan medan magnet dapat menghasilkan arus listrik. Arus listrik yang dihasilkan oleh perubahan medan magnet ini disebut arus induksi atau arus imbas. Proses timbulnya arus listrik akibat perubahan medan magnet disebut induksi elektromagnetik.

 

Peristiwa induksi dapat pula menggunakan garis gaya magnet elektromagnetik. Jika kawat konduktor memotong garis gaya magnet, maka arus induksi akan timbul pada kawat tersebut.                                                                                                                          

Gambar 4. Jika kumparan digerakkan dalam medan magnet diam, maka kumparan akan memotong garis gaya magnet. Akibatnya timbul arus induksi dalam kumparan tersebut. Besar arus induksi yang terjadi ternyata bergantung pada kecepatan menggerakkan magnet. Dengan kata lain besar arus induksi yang terjadi bergantung pada kecepatan perubahan medan magnet. Jika semakin cepat medan magnet dalam kumparan berubah, maka arus induksi yang dihasilkan juga semakin besar. Selain itu besar arus induksi juga bergantung pada jumlah lilitan kawat. Jika semakin banyak lilitan kawat, ternyata arus induksi yang timbul juga semakin besar.

Clampmeter biasa digunakan untuk mengukur arus AC bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik yang disebabkan oleh arus bolak- balik yang mengalir pada konduktor yang berbalik arah menyebabkan medan magnet berubah secara dinamis. Namun, dalam konduktor DC, arus mengalir dalam suatu polaritas tetap. Akibatnya, medan magnet di sekitar konduktor adalah tetap dan tidak berubah. Oleh karena itu, tang ampere konvensional tidak dapat membacanya.

Sebuah tang ampere DC bekerja pada prinsip Hall Efek. Hall Efek, dinamai oleh Edwin Hall yang menemukannya tahun 1879, menyatakan bahwa ketika konduktor yang membawa arus diletakkan dalam medan magnet, potensial diinduksi di konduktor, melintang ke sebuah arus listrik dalam konduktor dan medan magnet tegak lurus terhadap arus. Hal ini disebabkan sebagai pembawa muatan, elektron mengalami gaya yang dikenal sebagai gaya Lorentz dan didorong ke sisi konduktor.

Sebuah tang ampere yang bekerja pada Hall Efek memiliki sensor yang dikenal sebagai Hall elemen. Sebuah Hall elemen ditempatkan di celah yang dibuat dengan memotong bagian dari rahang transformator. Ketika terjadi aliran fluks magnet yang sebanding dengan arus AC dan arus DC utama dalam transformator rahang ini Hall elemen mendeteksi fluks magnet dan membawanya keluar sebagai tegangan output. Akan tetapi, tegangan ini cukup kecil di seluruh Hall elemen yang kemudian diperkuat dan dinyatakansebagai nilai hasil pengukuran. Jadi, Hall elemen ini adalah semikonduktor untuk menghasilkan tegangan yang proporsional terhadap arus bias dan medan magnetik pada terminal keluaran ketika arus bias masukan ke terminal.

 

 

 

Gambar 5. Diagram blok ac dan dc Tang ampere

 

2.4  Cara Tang Ampere BeroperasiSecara umum AC tang ampere beroperasi dengan prinsip arus trafo yangdigunakan untuk mengambil fluks magnet yang dihasilkan sebagai akibat dari arus yang mengalir melalui konduktor. Dengan asumsi arus mengalir melalui konduktor sebagai arus primer, Anda dapat memperoleh proporsional arus utama dengan induksi elektromagnetik dari sisi sekunder transformator yang dihubungkan ke rangkaian pengukuran instrumen. Yang kemudian besarnya arus AC dapat diketahui dengan melihat pada tampilan digital (dalam kasus tang ampere digital) seperti yang digambarkan oleh diagram blok. 

Gambar 6. Diagram blok suatu Tang ampere

 2.5 Cara MengklibrasiAlat ini sudah terkalibrasi secara otomatis, cukup dengan memutar swicth (tidak ke arah off) ini untuk tang ampere digital sedangkan untuk tang ampere analog yaitu dengan memutar kalibrator hingga jarum jam menunjukkan angka nol. 

Cara Pengukurana. Pengukuran arus1.         Menekan tombol hold (induksi)
2.         Memutar swicth ke arah A(ampere)
3.         Menekan tombol yang ada di samping untuk membuka magnit yang
       berbentuk seperti tang.
4.         Mengklemkan atau mengalungkan tang ampere pada kabel.
5.         Membaca nilai arus yang tertera pada layar display. Seperti terlihat
    Gambar 7. Cara pengukuran arus menggunakan tang ampere b.
  b. Pengukuran tegangan1.    Menekan tombol hold (induksi)
2.    Memutar swicth ke arah Vrms(volt)
3.    Menekan tombol yang ada di samping untuk membuka magnit yang berbentuk
     seperti tang.
4.    Mengklemkan atau mengalungkan tang ampere ke kabel warna kuning pada
     panel biasa.
5.    Kabel pada alat: Kabel hitam ke nol (standar) pada panel.
6.    Kabel merah ke api (RST tiga fasa) pada panel.
7.    Membaca nilai tegangan yang tertera pada layar display. Seperti terlihat pada
     Gambar 8.

Gambar 8. Cara pengukuran tegangan menggunakan tang ampere

2.6  Kebocoran Arus

Secara umum, ada dua metode pengukuran kebocoran arus. Salah satunya adalah dirancang untuk mengukur kebocoran arus dengan langsung mengklem pada konduktor pembumian dan yang lainnya dimaksudkan untuk mengukur kebocoran arus dengan klem pada dua arah kawat secara bersamaan.

Prinsip pengukuran yang melibatkan penjepit kabel dengan dua arah secara bersama-sama yang dimaksudkan untuk mengetahui perbedaan arus yang mengalir antara kawat yang masuk dengan yang keluar, dan kemudian menampilkan hasilnya. Jika tidak ada kebocoran di sisi beban, layar instrumen reads nol. Jika kebocoran terjadi di sisi beban, kebocoran arus akan mengalir kembali ke catu daya melalui bumi, sehingga perbedaan arus yang mengalir antara kabel dua arah yang kemudian akan ditampilkan pada instrumen sebagai nilai arus bocor.

Gambar 9. Cara pengukuran kebocoran arus

BAB III

PENUTUP

Kesimpulan 1.   Tang ampere adalah sebuah alat yang digunakan untuk mengukur arus, tengangan,
daya dan tahanan dalam jumlah yang besar, tanpa memutus sirkit, yang dapat digunakan sebagai penguji alat penghemat listrik. Dan tang ampere ini ada dua jenis, yaitu digital dan analog.2.    Sistem clamp menggunakan prinsip hukum Faraday yang mengatakan bahwa
perubahan fluks magnet dalam sebuah kumparan akan menimbulkan arus yang akan mengalir pada kumparan itu.3.    Secara umum, AC tang ampere beroperasi dengan prinsip arus trafo yang
digunakan untuk mengambil fluks magnet yang dihasilkan sebagai akibat dari arus yang mengalir melalui konduktor.4.    Alat ini sudah terkalibrasi secara otomatis, cukup dengan memutar swicth tidak ke
arah off ini untuk tang ampere digital sedangkan untuk tang ampere analog yaitu dengan memutar kalibrator hingga jarum jam menunjukkan angka nol.5.    Secara umum, ada dua metode pengukuran kebocoran arus. Salah satunya adalah
dirancang untuk mengukur kebocoran arus dengan langsung mengklem pada konduktor pembumian dan yang lainnya dimaksudkan untuk mengukur kebocoran arus dengan klem pada dua arah kawat secara bersamaan yang dimaksudkan untuk mengetahui perbedaan arus yang mengalir antara kawat yang masuk dengan yang keluar, dan kemudian menampilkan hasilnya.

 DAFTAR PUSTAKA  Nishino, Osamu dan Sapiie, Soedjana.1994. Pengukuran dan Alat-Alat Ukur Listrik. Jakarta: PT Pradya Paramita.http://www.kew-ltd.co.jp/en/support/mame 02.html http://www.nostek.co.kr/kproduct clamp info.htmwww.img.alibaba.com/photo/50677183/Digital_Clamp_Meterwww.ruby-electronics.com/images/mtr-dt-3348