Pengukuran Daya

Pengukuran daya di sirkuit AC bisa menjadi sedikit lebih rumit dibandingkan dengan sirkuit DC karena alasan sederhana bahwa pergeseran fasa memperumit masalah selain mengalikan tegangan dengan angka arus yang diperoleh dengan meter.

Yang dibutuhkan adalah alat yang dapat menentukan hasil kali (perkalian) dari seketika tegangan dan arus. Untungnya, gerakan elektrodinamometer umum dengan kumparan stasioner dan bergeraknya melakukan pekerjaan dengan baik.

Pengukuran daya tiga fasa dapat dilakukan dengan menggunakan dua gerakan dinamometer dengan poros umum yang menghubungkan dua kumparan yang bergerak bersama-sama sehingga satu penunjuk mencatat daya pada skala gerakan meter. Ini, jelas, membuat mekanisme pergerakan yang agak mahal dan rumit, tetapi ini adalah solusi yang bisa diterapkan.

Efek Hall

Metode yang cerdik untuk menurunkan pengukur daya elektronik (yang menghasilkan sinyal listrik yang mewakili daya dalam sistem daripada hanya menggerakkan penunjuk) didasarkan pada efek Hall.

Efek Hall adalah efek yang tidak biasa yang pertama kali diperhatikan oleh E. H. Hall pada tahun 1879, di mana tegangan dihasilkan sepanjang lebar konduktor pembawa arus yang terpapar pada medan magnet tegak lurus:

Efek hall:Tegangan sebanding dengan arus dan kekuatan medan magnet tegak lurus.

Tegangan yang dihasilkan melintasi lebar konduktor segi empat yang datar berbanding lurus dengan besaran arus yang melaluinya dan kekuatan medan magnet.

Secara matematis, itu adalah produk (perkalian) dari dua variabel ini. Jumlah "Tegangan Hall" yang dihasilkan untuk setiap rangkaian kondisi tertentu juga bergantung pada jenis bahan yang digunakan untuk konduktor segi empat datar.

Telah ditemukan bahwa bahan "semikonduktor" yang disiapkan secara khusus menghasilkan tegangan Hall yang lebih besar daripada logam, sehingga perangkat Efek Hall modern dibuat dari bahan ini.

Masuk akal jika kita membangun perangkat menggunakan sensor efek Hall di mana arus melalui konduktor didorong oleh tegangan AC dari sirkuit eksternal dan medan magnet diatur oleh sepasang kumparan kawat yang diberi energi oleh arus. dari rangkaian daya AC, tegangan Hall akan berbanding lurus dengan kelipatan arus dan tegangan rangkaian.

Tidak memiliki massa untuk dipindahkan (tidak seperti gerakan elektromekanis), perangkat ini mampu memberikan seketika pengukuran daya:

Sensor daya efek hall mengukur daya seketika.

Tegangan keluaran perangkat efek Hall tidak hanya akan menjadi representasi daya sesaat pada setiap titik waktu, tetapi juga akan menjadi sinyal DC! Ini karena polaritas tegangan Hall bergantung pada keduanya polaritas medan magnet dan arah arus yang melalui konduktor.

Jika arah arus dan polaritas medan magnet terbalik—seperti yang terjadi pada setengah siklus daya AC—polaritas tegangan keluaran akan tetap sama.

Jika tegangan dan arus dalam rangkaian daya tidak sefase 90° (faktor daya nol, artinya tidak daya nyata dikirim ke beban), puncak alternatif arus perangkat Hall dan medan magnet tidak akan pernah bertepatan satu sama lain:ketika satu berada di puncaknya, yang lain akan menjadi nol.

Pada titik waktu tersebut, tegangan output Hall juga akan menjadi nol, menjadi produk (perkalian) dari arus dan kekuatan medan magnet.

Di antara titik waktu tersebut, tegangan output Hall akan berfluktuasi secara merata antara positif dan negatif, menghasilkan sinyal yang sesuai dengan penyerapan dan pelepasan daya seketika melalui beban reaktif.

Tegangan keluaran DC bersih akan menjadi nol, menunjukkan nol daya sebenarnya di sirkuit.

Setiap pergeseran fasa antara tegangan dan arus dalam rangkaian daya kurang dari 90° akan menghasilkan tegangan keluaran Hall yang berosilasi antara positif dan negatif tetapi menghabiskan lebih banyak waktu positif daripada negatif. Akibatnya, akan ada tegangan keluaran DC bersih.

Dikondisikan melalui rangkaian filter low-pass, tegangan DC bersih ini dapat dipisahkan dari AC yang dicampur dengannya, sinyal keluaran akhir terdaftar pada gerakan meteran DC yang sensitif.

Seringkali berguna untuk memiliki meteran untuk menjumlahkan penggunaan daya selama periode waktu daripada secara instan. Output dari meteran tersebut dapat diatur dalam satuan Joule, atau energi total yang dikonsumsi sejak daya adalah ukuran pekerjaan yang dilakukan per satuan waktu.

Atau, yang lebih umum, keluaran meteran dapat diatur dalam satuan Watt-Jam.

LEMBAR KERJA TERKAIT:

• Lembar Kerja Transduser DC