Tugas

ELEKRTONIKA

“ INDUKTOR”

Dosen :

ILham , S.Pd,M.T

Disusun Oleh :

  Nama   : Saifon  Hasajak

                                         NIM     : 60200113081

                                         Kelas    : TI/D

JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI ALAUDDIN

MAKASSAR

2015

                                                                    

                                                                     BAB I

                                                            PENDAHULUAN
1 Pengertian Induktor

        Induktor adalah komponen yang tersusun dari lilitan kawat. Induktor termasuk juga komponen yang dapat menyimpan muatan listrik. Bersama kapasitor induktor dapat berfungsi sebagai rangkaian resonator yang dapat beresonansi pada frekuensi tertentu.

2 Fungsi Induktor

Fungsi Induktor:
-           Penyimpan arus listrik dalam bentuk medan magnet
-           Menahan arus bolak-balik/ac
-           Meneruskan/meloloskan arus searah/dc
-           Sebagai penapis (filter)
-           Sebagai penalaan (tuning)
-           Kumparan/coil ada yang memiliki inti udara, inti besi, atau inti ferit.
-           Nilai/harga dari inductor disebut sebagai induktansi dengan satuan dasar henry.


Simbol Induktor :

Nilai Induktansi sebuah Induktor (Coil) tergantung pada 4 faktor, diantaranya adalah :

• Jumlah Lilitan, semakin banyak lilitannya semakin tinggi Induktasinya
• Diameter Induktor, Semakin besar diameternya semakin tinggi pula induktansinya
• Permeabilitas Inti, yaitu bahan Inti yang digunakan seperti Udara, Besi ataupun Ferit.
• Ukuran Panjang Induktor, semakin pendek inductor (Koil) tersebut semakin tinggi induktansinya

3 Jenis induktor :
  
    a) Fixed coil, yaitu inductor yang memiliki harga yang sudah pasti. Biasanya dinyatakan dalam kode warna seperti yang diterapkan pada resistor. Harganya dinyatakan dalam satuan mikrohenry (μH).

    b) Variable coil, yaitu inductor yang harganya dapat diubah-ubah atau disetel. Contohnya adalah coil yang digunakan dalam radio.

   c) Choke coil (kumparan redam), yaitu coil yang digunakan dalam teknik sinyal frekuensi tinggi.


4 Konstruksi induktor

     Sebuah induktor biasanya dikonstruksi sebagai sebuah lilitan dari bahan penghantar, biasanya kawat tembaga, digulung pada inti magnet berupa udara atau bahan feromagnetik. Bahan inti yang mempunyai permeabilitas magnet yang lebih tinggi dari udara meningkatkan medan magnet dan menjaganya tetap dekat pada induktor, sehingga meningkatkan induktansi induktor. Induktor frekuensi rendah dibuat dengan menggunakan baja laminasi untuk menekan arus eddy. Ferit lunak biasanya digunakan sebagai inti pada induktor frekuensi tingi, dikarenakan ferit tidak menyebabkan kerugian daya pada frekuensi tinggi seperti pada inti besi. Ini dikarenakan ferit mempunyai lengkung histeresis yang sempit dan resistivitasnya yang tinggi mencegah arus eddy.

     Induktor dibuat dengan berbagai bentuk. Sebagian besar dikonstruksi dengan menggulung kawat tembaga email disekitar bahan inti dengan kaki-kali kawat terlukts keluar. Beberapa jenis menutup penuh gulungan kawat didalam material inti, dinamakan induktor terselubungi. Beberapa induktor mempunyai inti yang dapat diubah letaknya, yang memungkinkan pengubahan induktansi. Induktor yang digunakan untuk menahan frekuensi sangat tinggi biasanya dibuat dengan melilitkan tabung atau manik-manik ferit pada kabel transmisi.

     Induktor kecil dapat dicetak langsung pada papan rangkaian cetak dengan membuat jalur tembaga berbentuk spiral. Beberapa induktor dapat dibentuk pada rangkaian terintegrasi menhan menggunakan inti planar. Tetapi bentuknya yang kecil membatasi induktansi. Dan girator dapat menjadi pilihan alternatif.

5. Induktor sering disebut juga Choke.

 

Gambar 2 macam-macam simbol induktor

Induktor terbuat dari lilitan kawat pada sebuah inti. Konstruksi induktor dapat dilihat seperti pada gambar berikut ini.

Gambar 3 konstruksi sebuah induktor sederhana

       Arus yang melewati sebuah induktor akan menghasilkan medan magnet yang besarnya berbanding lurus dengan arus listrik yang mengalir. Tidak seperti kapasitor yang terjadi perubahan kenaikan tegangan pada kedua lempeng konduktor ketika sedang diisi muatan listrik, pada konduktor justru timbul perubahan kenaikkan arus listrik ketika diberi tegangan listrik, perubahan kenaikan arus listrik ini menciptakan induksi energi di dalam medan magnet. Dengan kata lain induktor mengatur perubahan arus listrik dan dengan tidak mengubah tegangan listrik. Kemampuan induktor ini disebut induktansi induktor dengan satuan Henry (H) dan diberi simbol L. Untuk ukuran yang lebih kecil biasanya dinyatakan dalam satuan miliHenry (mH), mikroHenry (µH), nanoHenry (nH) dan picoHenry (pH).
       Sebuah induktor mempunyai inti dengan luas penampang inti (A), Jumlah lilitan kawat per satuan panjang (l) . Jadi jika sebuah induktor dengan N lilitan kawat dihubungkan dengan sejumlah fluk magnetik (Φ) maka induktor akan mempunyai fluk magnetik total sebesar N.Φ. dan arus sebesar i yang mengalir melewatinya akan menghasilkan induksi fluk magnetik yang arahnya berlawanan dengan arah aliran arus listrik. Menurut hukum Faraday, semua perubahan fluk magnetik akan menghasilkan tegangan induksi yang besarnya :

Di mana : N adalah banyaknya lilitan, A adalah luas penampang inti (m²), Φ adalah fluks magnetik (Wb), µ adalah permeabilitas material inti, l adalah panjang induktor (m) dan  (di/dt) adalah laju perubahan arus dalam satuan A/s.
Laju perubahan medan magnetik (dΦ/dt) yang menginduksi tegangan besarnya proporsional dengan laju perubahan arus listrik  (di/dt) . atau dapat ditulis:

atau

dimana L adalah induktansi induktor yang besarnya :

                           Maka tegangan induksi sebuah induktor dapat ditulis

Gambar 4 tegangan induksi induktor

   Dari persamaan ini dapat dikatakan emf induksi = induktansi x laju perubahan arus listrik. Sebuah rangkaian yang memiliki induktasi 1 Henry dengan tegangan induksi 1 Volt akan menghasilkan laju perubahan arus listrik sebesar 1 Ampere/detik.
Dari persamaan ini terlihat yang berubah hanya arus listrik, sedangkan tegangan induksi tidak berubah. Maka bila tegangan induksi = 0, perubahan arus listrik juga akan menjadi 0. Bila induktor dihubungkan dengan sumber arus DC arus listriknya konstan terhadap waktu, maka tidak akan timbul tegangan induksi pada induktor dan induktor hanya berfungsi sebagai sebuah penghantar saja.
Pada konduktor arus listrik tidak dapat berubah secara mendadak karena jika hal ini terjadi, maka akan dibutuhkan tegangan dan daya yang tidak terhingga besarnya (di/dt = ∼). Sebuah induktor dengan induktansi 1 H dengan arus maksimum 1 A , bila perubahan arus dari 0 hingga maksimum dalam waktu 1 detik, maka tegangan yg dibutuhkan akan sebesar 1 V dapat digambar seperti pada gambar berikut ini.

Gambar 5 hubungan tegangan dan kuat arus pada induktor dengan dt=1 s dan di = 1 A

Pada induktor yg sama , jika kita mengurangi dt hingga 1/10 nya atau perubahan arus sebesar 1 A dalam waktu 0,1 detik, maka tegangan yang dibutuhkan akan menjadi 10 kali lipat besarnya yaitu 10 V, dapat dilihat pada gambar berikut ini.

Gambar 6 hubungan i dengan V bila dt diubah menjadi 0,1 detik

Pada induktor yang sama, jika perubahan arus terjadi mendadak atau sangat cepat (dt=0) maka tegangan yang dibutuhkan menjadi tidak terhingga besarnya atau dapat digambar seperti pada gambar berikut ini.

Gambar 7 bila dt=0 maka V akan menjadi tidak terhingga besarnya

6. Daya di dalam induktor
Daya listrik secara matematis dapat ditulis :

P = V.i

Di mana P : daya listrik (Watt), V : tegangan listrik (V) dan i adalah arus listrik (A)
Pada induktor berlaku persamaan :

Maka daya induktor dapat ditulis :

Sebuah induktor ideal tidak mempunyai hambatan (R=0) sehingga tidak ada rugi-rugi daya di dalam induktor, jadi dapat dikatakan induktor ideal tidak terjadi rugi-rugi daya.
Ketika ada daya yang mengalir melalui sebuah induktor, maka energi listrik disimpan di dalam induktor dalam bentuk medan magnetik. Ketka arus listrik meningkat dalam selang waktu (dt) yang mendekati nol, maka daya sesaat di dalam rangkaian juga akan meningkat dan energi disimpan di dalam induktor. Sebaliknya jika arus yang mengalir melewati induktor berkurang maka daya sesaat juga akan turun (menjadi negatif). Ini berarti induktor akan membuang sejumlah energi dari rangkaian.
Energi disimpan dalam bentuk medan magnet yang timbul disekitar induktor. Pada induktor ideal, tidak terdapat hambatan atau kapasitansi, sehingga arus yang naik ketika melewati induktor akan disimpan dalam bentuk medan listrik tanpa ada rugi-rugi. Medan listrik ini tidak berkurang besarnya.
Bila induktor dilewatkan arus AC, maka induktor akan secara berkala menyimpan dan membuang energi dalam bentuk siklus. Pada arus DC arus yang melewati induktor besarnya konstan, maka tidak terjadi proses penyimpanan dan pembuangan energi secara berulang-ulang seperti pada arus AC.
Melihat cara kerja induktor, dapat disimpulkan bahwa induktor adalah komponen pasif elektronika yang dapat menyimpan dan menyalurkan energi listrik ke rangkaian listrik. Tetapi induktor tidak dapat membangkitkan energi listrik.
Pada induktor real terdapat kerugian daya listrik akibat adanya hambatan di dalam kawat penghantar induktor. Besar kerugian daya ini dapat dihitung dengan persamaan :

P =i²R

Di mana i adalah arus listrik (A), R hambatan dalam induktor (Ohm) dan P adalah kerugian daya listrik (W).
Fungsi utama induktor di dalam rangkaian listrik adalah sebagai filter, rangkaian resonansi dan sebagai pembatas arus listrik. Sebuah induktor dapat digunakan untuk memblock arus AC atau memblok frekuensi tertentu dari arus AC. Oleh sebab itu induktor dapat digunakan untuk menyaring frekuensi radio atau memfilter frekuensi yang melewatinya. Induktor juga dapat digunakan untuk menjaga perangkat elektronika dari kenaikan tegangan dan arus listrik yang mendadak.
 Induksi antara 2 induktor

Gambar 8 dua buah induktor yang saling berdekatan

Gambar 8 menunjukan 2 buah induktor yang saling berdekatan. Induktor 1 dihubungkan dengan arus listrik AC maka pada induktor 1 akan timbul fluks medan magnet. Akibatnya pada induktor 2 akan terinduksi oleh medan magnet sehingga timbul tegangan dan arus listrik. Prinsip ini disebut mutual induksi. Besar Mutual induksi ini dapat dihitung dengan persamaan :

Di mana µ₀ adalah permeabilitas udara yang memisahkan kedua induktor, µ_r permeabilitas bahan inti induktor, N₁ dan N₂ adalah jumlah lilitan induktor 1 dan induktor 2, A luas penampang induktor dalam hal ini kedua induktor memiliki luas penampang yang sama dan l adalah panjang induktor.

Gambar 9 dua buah induktor yang dipasang pada satu buah inti besi

Mutual induksi untuk induktor 2 terhadap induktor 1 yang dipasang pada satu inti seperti pada gambar 9 adalah

Di mana l₁ adalah panjang induktor 1, N₂ adalah banyaknya lilitan pada induktor 2
Sebaliknya mutal induksi untuk induktor 1 terhadap induktor 2 adalah :

Besar kedua mutual induksi ini sama sehingga dapat ditulis M₁₂ = M₂₁ = M
Induktansi kedua induktor adalah :

Dengan perkalian silang didapat :

Persamaan ini menyatakan tidak ada kebocoran / kehilangan fluks magnetik. Namun dalam kenyataannya fluk magnetik pasti ada yang hilang. Sehingga persamaan mutual induksi yang sebenarnya dengan mempertimbangkan kerugiaan fluk magnetik dapat ditulis :

Di mana k adalah koefisien penghubung (coupling coefficient) . jika k = 1 maka tidak ada kerugian fluk magnetik, pada kenyataannya k selalu < 1.