Megaohmmeter (Megger)

{0 Comments}

Kebanyakan ohmmeter pada pembahasan-pembahasan sebelumnya (ohmmeter yang biasanya terintegrasi pada multimeter) menggunakan sumber tegangan dari baterai yang memiliki tegangan rendah, sekitar sembilan volt atau bahkan kurang dari itu. Ohmmeter seperti ini mungkin mampu mengukur resistansi yang nilainya di bawah beberapa mega-ohm (MΩ) dengan baik, tetapi saat digunakan untuk mengukur resistansi yang memiliki resistansi sangat besar sekali, baterai sembilan volt yang digunakan ini tidak akan mampu menghasilkan arus yang cukup untuk menggerakkan jarum/alat penunjuk elektromekanisnya.

Selain itu, seperti dijelaskan sebelumnya, nilai resistansi tidaklah stabil (linier). Khususnya untuk bahan-bahan non-logam. Berikut grafik yang menunjukkan hubungan antara arus dan tegangan pada suatu celah udara yang sempit (kurang dari satu inci).

Gambar 1 Hubungan antara arus dengan tegangan pada suatu celah udara (kurang dari satu inci)
Gambar 1 Hubungan antara arus dengan tegangan pada suatu celah udara (kurang dari satu inci)

Ini adalah contoh konduktifitas yang sangat-sangat tidak linier. Beberapa bahan lain juga menunjukkan sifat konduktifitas yang seperti ini saat dihubungkan pada tegangan tinggi. Tak pelak lagi, suatu ohmmeter yang menggunakan baterai tegangan rendah sebagai sumbernya tidak akan bisa mengukur resistansi pada potensial ionisasi suatu gas, atau mengukur resistansi suatu bahan insulator pada level tegangan break down – nya. Bila resistansi bahan-bahan seperti ini ingin diukur, satu-satunya cara adalah dengan menggunakan ohmmeter bertegangan tinggi.

Cara langsung yang sangat sederhana adalah sama seperti konsep pengukuran ohmmeter biasa, tetapi menggunakan sumber bertegangan tinggi.

Gambar 2 Konstruksi ohmmeter sederhana terdiri dari probe, sumber tegangan, dan jarum penunjuk
Gambar 2 Konstruksi ohmmeter sederhana terdiri dari probe, sumber tegangan, dan jarum penunjuk

Namun seperti kita ketahui, bahwa nilai resistansi beberapa bahan cenderung berubah dalam berbagai nilai tegangan, akan menjadi keuntungan tersendiri apabila kita mampu menyetel nilai tegangan dari ohmmeter ini sehingga nilai resistansi bahan yang diukur dapat dilakukan dalam berbagai nilai tegangan yang berbeda-beda.

Gambar 3 Ohmmeter dilengkapi dengan sumber tegangan variabel
Gambar 3 Ohmmeter dilengkapi dengan sumber tegangan variabel

Sayangnya, hal ini akan menimbulkan masalah kalibrasi pada alat ukur tersebut. Apabila jarum penunjuk dari alat ukur tersebut menyimpang dalam skala penuh saat dialiri nilai arus tertentu, range skala penuh dari alat ukur tersebut akan berubah-ubah juga apabila nilai tegangan sumbernya diubah-ubah. Bayangkan anda menghubungkan suatu nilai resistansi yang stabil pada kedua probe dari ohmmeter tersebut dan nilai sumber tegangannya diubah-ubah : bila tegangan sumbernya dinaikkan, arus yang mengaliri jarum penunjuk ohmmeter itu akan naik juga, sehingga simpangannya juga bertambah besar. Apa yang kita butuhkan adalah suatu alat ukur yang mampu menghasilkan arus yang konstan, dan simpangan yang stabil saat digunakan untuk mengukur resistansi, walaupun nilai tegangan sumbernya diubah-ubah.

Salah satu alat khusus yang memiliki spesifikasi seperti ini adalah megaohmmeter atau disingkat megger.

Gambar 4 Jarum penunjuk mega ohm meter (megger)
Gambar 4 Jarum penunjuk mega ohm meter (megger)

Kotak-kotak yang ditulisi angka pada ilustrasi di atas merepresentasikan sekat-sekat dari kumparan-kumparan kawat. Ketiga kumparan ini kesemuanya akan ikut bergerak bersama mekanisme jarum penunjukknya. Tidak ada sistem mekanik pegas yang digunakan untuk menarik jarum penunjuk pada kondisi semula. Begitu alat ukur ini tidak dialiri listrik, maka jarum penunjukkan berada dalam posisi acak (mengambang/tidak tertentu posisinya).Rangkaian listriknya adalah seperti ini:

Gambar 5 Rangkaian mega ohm meter
Gambar 5 Rangkaian mega ohm meter

Saat nilai resistansi yang sangat besar sekali (tak hingga) pada kedua probe dari megger (kondisi open circuit), maka tidak akan ada arus yang mengaliri kumparan 1, tetapi arus hanya mengaliri kumparan 2 dan 3. Ketika dialiri listrik, kedua kumparan ini berusaha untuk menyenterkan/menengahkan posisinya sendiri pada celah diantara dua kutub magnet, sehingga jarus penunjuknya bergerak penuh ke kanan dari skala (titik “tak hingga”).

Gambar 6 Arus mengalir melalui kumparan/koil 2 dan 3, tidak ada arus mengalir pada koil 1
Gambar 6 Arus mengalir melalui kumparan/koil 2 dan 3, tidak ada arus mengalir pada koil 1

Bila ada arus yang mengalir pada kumparan 1 (ada suatu resistansi yang diukur pada kedua probe dari megger) cenderung akan menggerakkan jarum penunjuk ke arah kiri dari skala (yaitu menuju angka nol). Nilai resistor internal dari alat ukur ini dikalibrasikan sehingga ketika kedua probe saling ditempelkan, jarum penunjuknya berada pada posisi 0 Ω.

Karena variasi dari nilai tegangan baterai akan mempengaruhi torsi yang dibangkitkan oleh kedua set kumparan (kumparan 2 dan 3 menggerakkan jarum ke kanan, kumparan 1 menggerakkan jarum ke kiri), variasi nilai tegangan tidak akan mempengaruhi pergerakan jarum saat dikalibrasi. Dengan kata lain, keakuratan dari alat ohmmeter ini tidak dipengaruhi oleh tegangan baterai : berapapun nilai resistansi yang akan diukur, akan dihasilkan simpangan jarum dengan besar tertentu, tidak terpengaruh dengan besar kecilnya nilai sumber tegangan baterai.

Satu-satunya pengaruh dari variasi nilai tegangan ini pada hasil pembacaan alat ukur ini adalah derajat perubahan resistansi yang terukur  terhadap suatu nilai tegangan. Jadi, saat kita menggunakan sebuah megger untuk mengukur resistansi dari gas-discharge suatu lampu, ia akan membaca nilai resistansi yang sangat tinggi (jarumnya bergerak jauh ke arah kanan dari skala) untuk tegangan yang rendah dan resistansinya rendah (jarum bergerak ke arah kiri dari skala) untuk tegangan yang tinggi. Ini sesuai dengan apa yang kita harapkan, yaitu mendapatkan ohmmeter tegangan tinggi yang ideal : untuk menghasilkan pembacaan nilai resistansi yang akurat dalam beberapa kondisi yang berbeda.

Untuk keamanan yang maksimum, kebanyakan megger dilengkapi dengan generator engkol-tangan untuk menghasilkan tegangan tinggi DC (hingga 1000 volt). Apabila pengguna megger menerima sengatan listrik dari tegangan tinggi tersebut, maka secara alamiah ia akan berhenti untuk mengengkol generator itu. Terkadang sebuah “slip-kopling” digunakan untuk menyetabilkan kecepatan generator dalam kondisi kecepatan engkol yang berbeda-beda, sehingga tegangan yang dihasilkan stabil walaupun engkolnya diputar cepat atau lambat. Generator itu menghasilkan Multi level tegangan output yaitu dengan mengeset tombol selektornya.

Megger dengan engkol-tangan yang sederhana ditunjukkan pada gambar di bawah ini:

Gambar 7 Bentuk megger yang selektornya dilengkapi engkol gagang tangan
Gambar 7 Bentuk megger yang selektornya dilengkapi engkol gagang tangan

Beberapa megger menggunakan baterai untuk mengahasilkan tegangan output yang lebih presisi. Untuk alasan keamanan, megger-megger ini diaktifkan oleh saklar tombol tekan sementara, sehingga saklarnya tidak bisa bertahan dalam kondisi “on” dan mengurangi resiko pengguna megger itu kesetrum.

Megger yang sebenarnya dilengkapi dengan terminal tiga koneksi, yang diberi nama Line, Earth, dan Guard. Skematiknya hampir sama seperti rangkaian megger sederhana yang sebelumnya:

Gambar 8 Rangkaian megger dengan tiga terminalnya
Gambar 8 Rangkaian megger dengan tiga terminalnya

Resistansi diukur melalui terminal Line dan Earth, dimana arus akan melewati kumparan 1. Terminal “Guard” dipakai untuk menguji situasi khusus dimana resistansi yang akan diukur harus diisolasi dari bagian yang lainnya. Misal kita akan menghitung resistansi insulasi dari kabel dua kawat berikut ini:

Gambar 9 Penampang kabel yang akan diukur resistansi pada bahan isolasinya
Gambar 9 Penampang kabel yang akan diukur resistansi pada bahan isolasinya

Untuk mengukur resistansi insulasi dari sebuah konduktor dengan bagian luar dari kabel, kita harus menghubungkan probe terminal Line dari megger  pada salah satu konduktor dan menghubungkan terminal Earth dengan sarung/pembungkus dari kebel secara melingkar (dililitkan):

Gambar 10 Mengukur resistansi pada bahan isolasi kabel dengan cara melilitkan kabel dari terminal Line megger ke kabel yang akan diukur resistansi pada isolasinya
Gambar 10 Mengukur resistansi pada bahan isolasi kabel dengan cara melilitkan kabel dari terminal Line megger ke kabel yang akan diukur resistansi pada isolasinya

Pada susunan ini, seharusnya megger membaca nilai resistansi antara konduktor dengan pembungkus kabel bagian luar. Benarkah? Bila kita menggambar diagram skematik yang menampilkan semua resistansi insulasi disimbolkan sebagai resistor, maka kita akan melihatnya seperti ini:

Gambar 11 Rangkaian ekivalen saat kita menggunakan megger seperti pada gambar 10
Gambar 11 Rangkaian ekivalen saat kita menggunakan megger seperti pada gambar 10

Maksud hati kita ingin mengukur resistansi dari salah satu konduktor dengan bagian pembungkusnya, tetapi yang kita ukur sebenarnya adalah resistansi paralel yang dibentuk antara : kombinasi seri dari resistansi konduktor-dengan-konduktor (Rc1-c2) dan konduktor dengan pembungkus (Rc1-s). Bila kita tidak memperhatikan fakta ini, maka apa yang kita ukur adalah seperti yang ditampilkan skematik di atas. Tetapi, apabila kita ingin mengukur  resistansi hanya antara konduktor yang kedua dengan pembungkusnya saja (Rc2-s), maka kita harus memakai terminal “Guard” dari megger seperti ini:

Gambar 12 Mengukur resistansi di antara dua kawat konduktor di dalam kabel. Kita membutuhkan terminal Guard dari megger
Gambar 12 Mengukur resistansi di antara dua kawat konduktor di dalam kabel. Kita membutuhkan terminal Guard dari megger

Sekarang skematinya tampak seperti ini:

Gambar 13 Rangkaian ekivalen saat kita menggunakan megger seperti pada gambar 12
Gambar 13 Rangkaian ekivalen saat kita menggunakan megger seperti pada gambar 12

Dengan menghubungkan terminal ‘Guard’ dengan konduktor yang pertama membuat kedua konduktor tersebut berada dalam potensial yang hampir ekivalen. Dengan drop teganagn yang sangat kecil (dianggap nol) diantara keduanya, nila resistansi insulasi sangatlah besar sekali, sehingga tidak akan ada arus diantara kedua konduktor itu. Akibatnya, resistansi yang diukur megger tersebut hanyalah berdasarkan nilai arus yang melewati insulasi konduktor yang kedua, melewati pembungkus kabel, dan melewati kawat yang dililitkan, tidak akan ada arus bocor yang melewat insulasi konduktor yang pertama.

Megger adalah instrumentasi lapangan : sehingga megger biasanya didisain portable. Alat ini berguna untuk mengecek “short” atau hubung singkat yang terjadi pada resistansi-bernilai tinggi diantara kawat-kawat yang disebabkan oleh kelembapan (basah) atau melemahnya insulasi.

Untuk mengukur insulasi pada kawat, ohmmeter bertegangan tinggi yang lainnya disebut hi-pot tester. Alat khusus ini menghasilkan tegangan hingga lebih dari 1kV, dan banyak dipakai untuk mengukur keefektifan insulasi dari minyak, insulator keramik, atau insulasi pada sistem tegangan tinggi lainnya. Karena alat ini mampu mengasilkan tegangan yang sangat tinggi, maka memakainya harus berhati-hati.

Yang perlu diperhatikan bahwasannya hi-pot tester maupun megger (dalam kondisi tertentu) mampu merusak insulasi dari suatu kabel/kawat apabila digunakan secara tidak benar. Sekali saja bahan insulasi yang akan diukur itu menjadi “break down” akibat tegangan tinggi yang dihasilkan alat ukur tersebut, maka kemampuan bahan itu untuk menahan listrik (meng-insulasi) akan bermasalah. Oleh karena itu, alat ini hanya digunakan oleh orang yang terlatih.

Leave a Comment

Your email address will not be published.

Current day month ye@r *