Jambura Journal of Electrical and Electronics Engineering

## Implementasi Pengukuran Beban Resistif Pada Lampu Pijar
Syahrir Abdussamad Program Studi Teknik Elektro Universitas Negeri Gorontalo Gorontalo, Indonesia
syahrirabdussamad@ung.ac.id Diterima : November 2021 Disetujui : Januari 2022 Dipublikasi : Januari 2022
Abstrak—Penelitian yang dilakukan adalah pengukuran beban resistif  terhadap  lampu  pijar.      Beban  resistif  dihasilkan  oleh perangkat  listrik  dan  memiliki  sifat  tahanan  (resistor)  yang banyak  digunakan  pada  peralatan  listrik  seperti  rice  cooker, solder,  komponen  pemanas  dan  lampu  pijar.  Resistor memblokir  arah  elektron  yang  melewatinya,  sehingga membawa perubahan energi listrik menjadi panas. Dengan sifat seperti itu, resistor tidak akan mengubah sifat listrik AC yang melewatinya.  Beban  resistif  tidak  mempengaruhi  gelombang tegangan  dan  arus  sehingga  posisi  gelombang  tegangan  dan arus  tetap  sefase.  Pengukuran  yang  dilakukan  dengan menggunakan  alat  peraga  yang  dibuat  sedemikian  rupa sehingga  objek  penelitiannya  dapat  dimaksimalkan.    Tujuan dari  penelitian  ini  adalah  mengukur  arus  dan  tegangan  pada lampu  pijar  kemudian  menganalisa  hasil  pengukurannya. Pengujian  ini  dilakukan  untuk  mencari  daya  aktif  yang dihasilkan  oleh  tegangan  rms  dan  arus  rms  dalam  suatu rangkaian  tertutup.  Metode  yang  digunakan  dalam  penelitian ini adalah perancangan dan eksperimen serta menganalisanya menggunakan metode pendekatan secara linier. Hasil penelitian ini  dapat  dilihat  pada  tabel  2  dan  tabel  3  merupakan  hasil pengukuran  dan  perhitungan.  Nilai  yang  ditampilkan  naik sedikit demi sedikit berdasarkan pemakaian beban lampu pijar dari 100 watt sampai 875 watt. Pengukuran arus rms terrendah yakni 0,3 A sedangkan yang tertinggi 3,3 A. Hal ini juga berlaku pada  pengukuran  nilai  tegangan  dc  keluaran  sensor  arus terendah  0,9  V dc dan  tertinggi  4,08  V dc .  Sehingga  nilai  x i dan nilai y i mengalami kenaikan yang signifikan, begitu juga dengan P(xi).

## Kata kunci: Beban Resistif; Arus; Tegangan; Daya
Abstract— The research conducted is the measurement of resistive load on incandescent lamps. Resistive loads generated by electrical devices and have resistance properties (resistors) are widely used in  electrical  equipment  such  as  rice  cookers,  soldering  irons, heating  components,  and  incandescent  lamps.  The  resistor becomes  a  barrier  to  the  direction  of  the  electrons  that  pass through it, thereby bringing about a change in thermal electrical energy.  With  such  properties,  the  resistor  will  not  change  the electrical  properties  of  the  AC  passing  through  it.  The  resistive load  does  not  affect  the  voltage  and  current  waves  so  that  the voltage and current positions remain voltage. Measurements are carried out using teaching aids that are made in such a way that
the object of research can be maximized. The purpose of this study was to measure the current and voltage in incandescent lamps and then analyze the measurement results. This test is carried out to find  the  active  power  generated  by  the  RMS  voltage  and  RMS current in a closing circuit. The method used in this research is design  and  experimentation  and  the  analysis  uses  a  linear approach. The results of this study can be seen in table 2 and table 3  are  the  results  of  measurements  and  calculations.  Values  are shown  bit  by  bit  based  on  the  incandescent  lamp  load  from  100 watts to 875 watts. The lowest RMS current measurement is 0.3 A while the highest is 3.3 A. This also applies to the measurement of the dc voltage value of the current sensor output, the lowest is 0.9 Vdc and the highest is 4.08 Vdc. So that the value of xi and the value of yi experienced a significant increase, as well as P(xi).
Keywords: Resistive Load; Current; connection; power

## I. P ENDAHULUAN
Pemanfaatan listrik AC ( Alternating Current ) baik untuk 1 phase maupun 3 phase di dunia industri ataupun rumahan sangat  bermanfaat  sekali.  Hal  ini  dibuktikan  dengan banyaknya dunia industri yang memanfaatkan sumber listrik untuk  kebutuhan  usahanya  sehingga  produksinya  lebih banyak jika dibandingkan dengan mengerjakan produksinya secara  manual.  Ini  juga  berlaku  untuk  rumahan  dimana pemanfaatan  listrik  sangat  membatu  dalam  hal  pekerjaan dirumah.  Penggunaan  beban  listrik  ini  biasanya  memiliki  3 jenis  beban  yakni  beban  resistif,  beban  induktif  dan  beban kapasitif.  Dalam  penelitian  ini  hanya  mengambil  beban resistif  sebagai  bahan  kajian  yang  banyak  terdapat  pada solder,  setrika,  penanak  nasi  dan  lampu  pijar.  Maka  dalam penelitian  ini  lebih  fokus  pada  lampu  pijar  sebagai  objek penelitian.  Adapun  tujuan  dari  penelitian  ini  adalah mengukur  arus  dan  tegangan  pada  lampu  pijar  dan mengetahui  tegangan  rms  dan  arus  rms  dalam  suatu rangkaian percobaan.
Penelitian  mengenai  pengukuran  beban  listrik  sudah banyak  dilakukan  oleh  beberapa  peneliti  sebelumnya,  dari kajian  penelitian  membahas  tentang  beban  listrik  dan pengukurannya  misalnya  dengan  pengukuran  beban  listrik
tapi  belum  ada  mencari  dengan  pendekatan  regresi  linier sederhana  untuk  beban  arus  rms  dan  tegangan  rms.  Beban listrik  dalam  sistem  pengukuran  seperti  arus  dan  tegangan yang  bersifat  induktif  menyebabkan  rendahnya  kualitas faktor daya.  Pengukuran intensitas cahaya secara langsung serta alat ukur arus listrik [1]–[4]. Penggunaan beban listrik banyak digunakan dalam penerangan dan industri. Sehingga timbulnya  arus  listrik  adalah  beban,  menurut  hukum  Ohm beban  berbanding  lurus  dengan  arus,  hal  ini  menerangkan bahwa semakin besar beban yang digunakan maka semakin besar pula arus yang akan muncul, semakin banyak arus yang melewati  kabel  maka  akan  mengancam  keselamatan peralatan  dan  pengguna  energi  listrik  itu  sendiri  [5]–[9]. Persamaan dari penelitian ini adalah sama-sama melakukan pengukuran  terhadap  beban  listrik  dan  perbedaan  terletak pada cara menganalisa beban listrik tersebut dengan metode regresi linier sederhana untuk arus rms dan tegangan rms.

## II. METODE
Metode  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah perancangan  dan  eksperimen  sejalan  dengan  [10]–[14]  dan menggunakan  metode  pendekatan  secara  linier.  Adapun langkah-langkah  yang  harus  dilakukan  dalam  penelitian  ini adalah  pemilihan  alat  dan  bahan.  Kemudian  membuat gambar  rangkaian  instalasi  seperti  pada  Gambar  1 berdasarkan pemilihan alat dan bahan yang sudah dipilih.
Beban  resistif  (R)  yaitu  beban  yang  terdiri  dari komponen tahanan ohm ( resistance ), seperti elemen pemanas ( heating  element )  dan  lampu  pijar.  Beban  jenis  ini  hanya mengkonsumsi beban aktif saja dan mempunyai faktor daya sama  dengan  satu    [15],  [16].  Tegangan  dan  arus  sefasa. Persamaan dayanya adalah sebagai berikut :
P = VI …………………………………………..      (1) Dengan :
P = daya aktif yang diserap beban (watt)
V = tegangan yang mencatu beban (volt)
I  = arus yang mengalir pada beban (A)
Untuk  memperoleh  grafik  yang  linier  atau  mendekati linier  maka  diperlukan  suatu  metode  yakni  metode  “ least square”. Dengan pendekatan persamaan garis, yaitu a 1 x i + a o artinya dengan melakukan pendekatan secara linier, dimana fungsi pendekatannya adalah:
P(x i ) = a 1 x i + a o …………………………………    (2)
Nilai konstanta a 1 dan a 0 seperti pada persamaan 2 harus dicari  terlebih  dahulu,  sehingga  posisi  garis  tersebut mendekati  atau bahkan melalui  titik-titik  data  yang  telah di plot. Dengan kata lain, sebisa mungkin y i sama dengan P(x i ) . Sehingga a 0 dan a 1 dapat dicari dengan persamaan berikut:
2 1 1 2 1 1 1 1 2 0       −       − =
      = = = = = = m i i m i i m i m i i i i m i m i i i x x m x y x y x a dan 2 1 1 2 1 1 1 1       −       − =      = = = = = m i i m i i m i m i i m i i i i x x m y x y x m a
Berdasarkan  Gambar  1  dan  2,  proses  pengujian  dilakukan dengan  menyiapkan  lampu  pijar  sebagai  objek  penelitian. Adapun daya yang digunakan adalah 8 buah daya 100 Watt dan 1 buah daya 75 Watt.

## Gambar 1. Diagram rangkaian instalasi lampu pijar

## Gambar 2. Bentuk fisik rangkaian
Untuk mengukur arus dan tegangan pada saat pengujian adalah tang ampere dan multimeter digital/analog. Pengujian dilakukan  dengan  megatur  nyala  lampu  satu  per  satu kemudian mengukurnya dari pengujian 1 sampai 8.

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian  ini  dilakukan  untuk  mencari  daya  nyata  dimana daya yang  dihasilkan  oleh perkalian  tegangan  rms  dan  arus rms dalam suatu jaringan. Pengujian tegangan rms dan arus rms menggunakan alat ukur analog dan digital. Selain itu juga alat  bantu  pendukung  lain  adalah  sensor  arus  dan  sensor tegangan. Penggunaan  tegangan dc  yang sudah disearahkan dari  keluaran  dari  sensor  arus  dan  sensor  tegangan  adalah sebanding dengan arus dan tegangan adalah berbanding lurus dengan tegangan rms seperti yang diperlihatkan pada Gambar 3.
Langkah  awal  pengujian  dengan  beban  lampu  pijar dimulai dari 100 watt, untuk mencari tegangan rms dan arus rms  maka  dilakukan  dengan  menggunakan  alat  ukur multimeter analog maupun digital. Penunjukan angka dalam alat ukur khususnya keluaran sensor menunjukkan tegangan efektif dan arus efektif yang sebanding dengan tegangan rms dan  arus  rms.  Pengukuran  tegangan  rms  yang  terukur  oleh multimeter berfluktuasi yakni dari 220 volt sampai 229 volt sehingga  tegangan  yang  diambil  dalam  analisa  adalah tegangan rata-ratanya yakni 225 volt. Pengukuran arus pada beban  100  watt  ini  menghasilkan  arus  0,3  ampere. Berdasarkan  hasil  pengukuran  beban  100  watt  dapat  dicari daya aktif yang diserap beban adalah 76,5 VA.
Pembacaan tegangan dc oleh sensor arus untuk beban 100 watt adalah 0,9 Vdc. Pembacaan tegangan dc dihasilkan oleh sensor  tegangan  ( trafo  step  down )  berfluktuasi  maka, tegangan  dc  yang  terukur  oleh  multimeter  antara  6,9  Vdc sampai 8 Vdc. Dari pembacaan yang berfluktuasi ini diambil nilai rata-ratanya yakni  7,4 Vdc. Keluaran sensor arus yang sudah  disearahkan  diberi  simbol  V 1 dan  keluaran  sensor tegangan yang sudah disearahkan diberi simbol V 2 . Perkalian Nilai V 1 dan V 2 pada beban 100 watt adalah 6,66 Vdc.
Pengujian dan analisa, sama dengan pengujian dan analisa beban 100 watt  dan hasil kalkulasinya ditampilkan pada tabel 1.  Pengukuran  arus  rms  pada  beban  100  watt  adalah  0,3  A dan  pembacaan  tegangan  dc  keluaran  sensor  arus  0,9  V dc . Untuk  pengujian  2  sampai  9,  mengikuti  langkah-langkah pengukuran/pengujian  pada  beban  100  watt,  sehingga  dari pengujian  beban  200  watt  sampai  875  watt  mengalami kenaikan arus rms dan tegangan dc pada keluaran sensor arus.
Tabel 1. Pengujian beban lampu  pijar,  Vrms = 225 VA dan V2 = 7,4 Vdc
Pengujian Daya I rms V rms X I rms Sensor Arus V 1 X V 2 (watt) (A) (VA) (Vdc) V1 (Vdc) 1 100 0.3 76.5 0.9 6.66 2 200 0.6 153 1.77 13.10 3 300 1 255 2.34 17.32 4 400 1.4 357 2.76 20.42 5 500 1.8 459 3.11 23.01 6 600 2.2 561 3.41 25.23 7 700 2.6 663 3.67 27.16 8 800 3 765 3.91 28.93 9 875 3.3 841.5 4.08 30.19
Data xi dan yi diperlihatkan pada tabel 2 diambil dari tabel 1, dimana hasil perkalian  Vrms x Irms disimbolkan dengan x i dan perkalian V 1 dan V 2 disimbolkan dengan y i .
Tabel 2. Data xi dan yi beban lampu pijar
Pengujian
V rms X I rms
V 1 X V 2 Xi Yi
1 76.5 6.66 2 153 13.10 3 255 17.32 4 357 20.42 5 459 23.01 6 561 25.23
Pengujian V rms X I rms V 1 X V 2 Xi Yi 7 663 27.16 8 765 28.93 9 841.5 30.19 Gambar 4. Grafik beban lampu pijar
Gambar  4  merupakan  grafik  lampu  pijar,  ketika  pengujian pertama  dilakukan x i mulai  pada  nilai  76,5  VA  sedangkan nilai y i dimulai pada 6,66.
Terbentuknya grafik ini dimulai dari y i = 6,66 dan x i = 76,5 kemudian dilanjutkan nilai ke dua y i 13,10 dan nilai xi mencapai  153,  begitu  seterusnya  sampai  ke  pengujian  ke sembilan  dimana y i =  30,19  dan x i mencapai  nilai  841,5. Disini terlihat jelas bahwa hubungan antara nilai x i dan nilai y i sangat jauh berbeda terutama untuk angka-angka dari x i itu sendiri.
Untuk  memperoleh  grafik  yang  linier  atau  mendekati linier  maka  diperlukan  suatu  metode  yakni  metode  “ least square”. Dengan pendekatan persamaan garis, yaitu a 1 x i + a o artinya dengan melakukan pendekatan secara linier, dimana fungsi pendekatannya adalah P(x i ) = a 1 x i + a o .
Dari  rumus  ini,  harus  dicari  nilai  konstanta a 1 dan a 0 , sehingga posisi garis tersebut paling mendekati atau bahkan melalui  titik-titik  data  yang  telah  di  plot  pada  Gambar  4, dengan kata lain, sebisa mungkin y i sama dengan P(x i ) . Berdasarkan  data  pengukuran  seperti  tabel  2  beban  lampu pijar  maka  di  dapat a 0 =  8,488 dan a 1 =  0,028  jadi  fungsi pendekatannya adalah P(x i ) = 0,028 x i + 8,488 Solusi least  square dengan  pendekatan  persamaan  garis seperti  ini  juga  dikenal  dengan  nama  lain  regresi  linier. Sedangkan nilai a 0 dan a 1 disebut koefisien regresi. Tabel 3 dan Gambar 5  ini menampilkan solusi regresi linier.
Gambar 5 Grafik beban lampu pijar dengan metode least square
Dari  Gambar  5  ini,  terlihat  jelas  setelah  menggunakan metode  pendekatan  secara  linier  bahwa  nilai P(x i ) = 10,63
sudah  mendekati  nilai  dari y i =  6,66.  Begitu  halnya  dengan nilai P(x i ) untuk  pengujian  ke  dua  sampai  ke  pengujian  ke sembilan  bahwa  nilai P(x i ) sudah  mendekati  nilai y i . Walaupun  selisihnya  tidak  terlalu  besar  jika  dibandingkan dengan Gambar 4.
Tabel 3. data P(xi) dan yi hasil metode least square .
Pengujian V rms X I rms V 1 X V 2 P(xi) Yi 1 10.63 6.66 2 12.77 13.10 3 15.63 17.32 4 18.48 20.42 5 21.34 23.01 6 24.20 25.23 7 27.05 27.16 8 29.91 28.93 9 32.05 30.19
Secara garis besar terlihat bahwa kenaikan arus rms dan tegangan  keluaran  sensor  arus  ditampilkan  pada  tabel  1-3 merupakan kenaikan yang diakibatkan oleh pengujian beban resistif dari pengujian 100 watt sampai pengujian 875 watt.

## IV. K ESIMPULAN
Berdasarkan pengujian dan analisa terhadap beban resistif yang  dibuat  dalam  9  langkah  pengujian  dari  pengujian  100 watt  sampai  dengan  875  watt.  Kenaikan  nilai  arus  rms  dan tegangan  dc  keluaran  sensor  arus  merupakan  hasil  yang diperoleh  dari  pengukuran  beban  resistif  dalam  sebuah rangkaian tertutup. Pengujian arus rms terrendah yakni 0,3 A sedangkan  yang  tertinggi  3,3  A.  Hal  ini  juga  berlaku  pada pengukuran nilai tegangan dc keluaran sensor arus terendah 0,9 V dc dan tertinggi 4,08 V dc .

## R EFFERENSI
[1]  Lisiani,  A.  Razikin,  and  Syaifurrahman,  “Identifikasi dan  Analisis  Jenis  Beban  Listrik  Rumah  Tangga Terhadap Faktor Daya ( Cos Phi ),” J. Untan , vol. 1, no. 3, pp. 1–9, 2020.
[2]  Y.  Daud,  F.  E.  P.  Surusa,  and  S.  Humena,  “Analisis Intensitas Cahaya pada Gedung Central Medical Unit di Rumah  Sakit  Umum  Daerah  Prof.DR.H.  Aloe  Saboe Kota  Gorontalo,” Jambura  J.  Electr.  Electron.  Eng. , vol. 2, no. 1, pp. 19–23, 2020, doi: 10.37905/jjeee.v2i1.4402.
[3]  T. P. Satya, F. Puspasari, H. Prisyanti, and E. R. Meilani Saragih, “Perancangan Dan Analisis Sistem Alat Ukur Arus  Listrik  Menggunakan  Sensor  Acs712  Berbasis
Arduino Uno Dengan Standard Clampmeter,” Simetris J. Tek. Mesin, Elektro dan Ilmu Komput. , vol. 11, no. 1, pp. 39–44, 2020, doi: 10.24176/simet.v11i1.3548.
[4]  Jumadi, “Analisis pengaruh jenis beban listrik terhadap kinerja pemutus daya listrik di gedung cyber jakarta,” J. Energi Kelistrikan , vol. 7, no. 2, pp. 108–117, 2015.
[5]  I.  Beban et  al. ,  “Implementation  of  Resistive  and Inductive Loads,” vol. 3, no. 1, pp. 30–41, 2019.
[6]  B.  G.  Melipurbowo,  “Pengukuran  Daya  Listrik  Real Time  Dengan  Menggunakan  Sensor  Arus  Acs.712,” Pengukuran Daya List. Real Time Dengan Menggunakan Sens. , vol. 12, no. 1, pp. 17–23, 2016.
[7]  T. Akhir, “Pengukuran Arus dan Tegangan pada Sistem Penganalisis  Komponen  Frekuensi  Harmonisa  Arus Beban  Peralatan  Listrik  Current  and  Voltage Measurement  of  Load  Current  Harmonic  Frequency Component Analyzer of Electrical Device,” 2009.
[8]  A. Bagus, “Pengukuran tegangan, arus dan daya listrik menggunakan
perangkat telepon pintar,” Eprints.Ums.Ac.Id , vol. 20, no. 2, pp. 4–7, 2019.
[9]  E. M. Leny, “Sistem Current Limitter Dan Monitoring Arus  Serta  Tegangan  Menggunakan  Sms  Untuk Proteksi  Pada  Penggunaan  Beban  Rumah  Tangga,” J. Tek. Elektro , vol. 08, no. 1, p. 8, 2019.
[10]  S.  Abdussamad,  “Rancang  Bangun  Inverter  Mini  1.5 Vdc to 220 Vac Untuk Lampu Darurat,” J. Tek. , vol. 18, no. 1, pp. 7–16, 2020, doi: 10.37031/jt.v18i1.65.
[11]  Y.  H.  Kanoi,  S.  Abdussamad,  and  S.  W.  Dali, “Perancangan Jam Digital Waktu Sholat Menggunakan Arduino Uno,” Jambura J. Electr. Electron. Eng. , vol. 1, no. 2, pp. 32–39, 2019, doi: 10.37905/jjeee.v1i2.2880.
[12]  M.  R.  Wirajaya,  S.  Abdussamad,  and  I.  Z.  Nasibu, “Rancang  Bangun  Mesin  Penetas  Telur  Otomatis Menggunakan Mikrokontroler Arduino Uno,” Jambura J. Electr. Electron. Eng. , vol. 2, no. 1, pp. 24–29, 2020, doi: 10.37905/jjeee.v2i1.4579.
[13]  M.  Ismail,  R.  K.  Abdullah,  and  S.  Abdussamad, “Tempat  Sampah  Pintar  Berbasis  Internet  of  Things (IoT) Dengan Sistem Teknologi Informasi,” Jambura J. Electr. Electron. Eng. , vol. 3, no. 1, pp. 7–12, 2021, doi: 10.37905/jjeee.v3i1.8099.
[14]  A.  W.  A.  Antu,  S.  Abdussamad,  and  I.  Z.  Nasibu, “Rancang  Bangun  Running  Text  pada  Dot  Matrix 16X160  Berbasis  Arduino  Uno  Dengan  Update  Data System Menggunakan Perangkat Android Via Bluetooth,” Jambura  J.  Electr.  Electron.  Eng. ,  vol.  2, no. 1, pp. 8–13, 2020, doi: 10.37905/jjeee.v2i1.4321.
[15]  “Beban  Listrik,”  [Online].  Available:  http://ilmu- listrik.weebly.com/beban-listrik.html.
[16]  “mengenal-beban-resistif-induktif-dan-kapasitif-serta- contohnya,” 2017.