Panduan Praktis untuk Induktor dan Induktansi

Induktor adalah komponen listrik dua terminal pasif yang terdiri dari gulungan kawat. Itu dibangun seperti resistor yang memiliki panjang kawat sederhana yang digulung. Ini menyimpan energi dalam medan magnet ketika arus listrik mengalir melaluinya. Induktor biasanya terdiri dari kawat berinsulasi yang dililitkan ke dalam kumparan di sekitar inti yang dirancang untuk memanfaatkan magnet dan listrik. Induktor berubah setiap kali arus mengalir melaluinya.

Medan magnet yang berubah terhadap waktu menginduksi gaya gerak listrik dalam konduktor yang dijelaskan oleh hukum induksi Faraday. Namun, hukum Lenz menyatakan bahwa tegangan induksi memiliki polaritas yang menentang perubahan arus yang menciptakannya. Oleh karena itu, induktor menentang setiap perubahan arus yang melaluinya.

Induktor mampu menyimpan energi dalam bentuk medan magnet. Saat listrik mengalir ke kumparan dari kiri ke kanan, itu menghasilkan medan magnet searah jarum jam.

PENGGUNAAN UMUM INDUKTOR

Penggunaan induktor tergantung pada persyaratan transmisi listrik. Ini dapat digunakan sebagai berikut:

Tersedak

Ketika AC mengalir melalui induktor, itu menciptakan aliran arus dalam arah yang berlawanan. Kemudian, induktor tersedak aliran AC dan melewati DC. Ini digunakan dalam sumber daya di mana pasokan AC diubah menjadi DC.

Dalam rangkaian penyetelan

Melalui penggunaan induktor, rangkaian tuning dapat memilih frekuensi yang diinginkan. Perangkat elektronik seperti sirkuit penyetelan radio dan televisi menggunakan kapasitor bersama dengan induktor. Ini memodifikasi frekuensi dan membantu untuk memilih dalam beberapa saluran frekuensi.

Untuk menyimpan energi dalam perangkat

Induktor dapat menyimpan energi. Energi disimpan sebagai medan magnet dan akan hilang ketika catu daya dilepas. Anda dapat melihat ini di sirkuit komputer di mana catu daya dapat diaktifkan.

Sebagai sensor

Sensor jarak induktif sangat andal dalam pengoperasian dan tanpa kontak. Prinsip utama dibaliknya adalah induktansi, yaitu medan magnet pada kumparan yang melawan aliran arus listrik. Mekanisme sensor jarak digunakan pada lampu lalu lintas untuk mendeteksi kepadatan lalu lintas.

Sebagai relay

Relay berperilaku sebagai saklar listrik. Penggunaan kumparan induktor pada saklar yang bersentuhan dengan aliran AC menghasilkan medan magnet.

Pada motor induksi

Pada motor induksi, induktor mengontrol kecepatan motor. Poros pada motor akan berputar karena adanya medan magnet yang dihasilkan oleh arus bolak-balik. Anda dapat mengatur kecepatan motor sesuai dengan frekuensi catu daya dari sumbernya.

Sebagai transformer

Anda dapat merancang transformator menggunakan kombinasi induktor dengan medan magnet bersama. Sistem transmisi daya menggambarkan salah satu penggunaan utama transformator. Mereka digunakan untuk mengurangi atau meningkatkan transmisi daya sebagai transformator step-down atau step-up.

Sebagai filter

Anda dapat menggunakan kombinasi induktor dan kapasitor sebagai filter. Frekuensi sinyal input saat memasuki rangkaian dibatasi dengan penggunaan filter ini. Ketika frekuensi suplai meningkat, impedansi induktor juga meningkat.

Baca Juga : Bagaimana Koil Elektromagnetik Bekerja

HUKUM INDUKSI FARADAY

Seperti yang telah dibahas pada artikel sebelumnya tentang elektromagnetisme, Michael Faraday bereksperimen pada arus yang mengalir melalui kumparan kawat untuk menghasilkan medan magnet. Dia mengamati untuk melihat apakah medan magnet akan menginduksi arus pada kumparan kedua kawat tetapi sayangnya, itu tidak menghasilkan medan magnet. Kemudian, ia menyadari bahwa medan magnet yang berubah menyebabkan arus listrik dalam lingkaran kawat. Gagasan inilah yang sekarang kita sebut Hukum Induksi Faraday.

Hukum Induksi Faraday menyatakan bahwa medan magnet yang berubah akan menginduksi gaya gerak listrik (ggl) pada kawat loop. Gaya gerak listrik menyebabkan elektron bergerak dan membentuk arus. Mengubah luas loop kawat dan mengubah sudut antara loop dan medan magnet menginduksi arus. Ini karena sifat yang paling langsung menginduksi ggl yang dikenal sebagai fluks magnet. Fluks magnet adalah medan magnet total yang mengalir melalui loop kawat, dan ketika medan ini berubah, ia menginduksi gaya gerak listrik.

Persamaan Fluks Magnetik diberikan oleh:

BERBEDA JENIS INDUKTOR

Ada berbagai jenis induktor tergantung pada jenis bahannya.

INDUKTOR INTI UDARA

Induktor inti udara juga dikenal sebagai induktor inti keramik karena keramik adalah bahan yang paling umum digunakan untuk inti induktor. Tujuan utamanya adalah untuk memberikan bentuk untuk kumparan. Ini memiliki kerugian inti yang sangat rendah dan faktor kualitas tinggi, sehingga ideal untuk aplikasi frekuensi tinggi di mana nilai induktansi rendah diperlukan. Juga, keramik memiliki koefisien ekspansi termal yang sangat rendah. Bahkan untuk berbagai suhu operasi, stabilitas induktansi induktor tinggi. Tidak akan ada peningkatan nilai permeabilitas karena bahan inti karena keramik tidak memiliki sifat magnetik. Membangun kumparan tuning RF, sirkuit filter, dan sirkuit snubber menggunakan induktor inti udara untuk memastikan induktansi puncak yang lebih rendah dan dalam aplikasi frekuensi tinggi seperti penerima TV dan radio. Mereka juga digunakan dalam jaringan Theil dari beberapa amplifier audio.

Fitur Sampel:

• Toleransi: ± 2%
• Induktansi: 0,85 mH
• Pengukur kawat: 18 AWG
• Resistansi DC: 0,44 Ohm
• Penanganan daya: 30 Watt RMS

INDUKTOR INTI BESI

Induktor inti besi adalah pilihan terbaik saat Anda membutuhkan induktor kecil. Mereka memiliki daya tinggi dan nilai induktansi tinggi. Namun, mereka terbatas dalam kapasitas frekuensi tinggi. Ini berlaku dalam peralatan audio, tetapi tidak seperti induktor inti lainnya, ia memiliki aplikasi terbatas.

INDUKTOR INTI FERRIT

Ini juga disebut sebagai bahan feromagnetik. Ini memiliki sifat magnetik dan terdiri dari oksida logam campuran besi dan elemen lain untuk membuat struktur kristal.

Ada dua jenis ferit - ferit lunak dan ferit keras. Mereka diklasifikasikan menurut koersivitas magnetik, yang merupakan intensitas medan magnet yang diperlukan untuk mendemagnetisasi bahan feromagnetik dari keadaan saturasi lengkap ke nol. Sebuah ferit terdiri dari XFe204, di mana X mewakili bahan transisi. Kombinasi bahan magnet yang paling banyak digunakan adalah mangan dan seng (MnZn), atau seng dan nikel (NiZn). Ada banyak aplikasi inti ferit. Ini dapat digunakan pada frekuensi tinggi dan menengah, di sirkuit switching dan Filter Pi.

Fitur Sampel:

• Bahan ferit 5H dan 10H eksklusif dan yang setara
• Cocok untuk rentang 150 kHz
• Suhu pengoperasian berkisar dari 25 °C hingga +120 °C
• UL 94 V–0 tahan api dinilai ke dasar dan gelendong

MENGHITUNG TEGANGAN SELURUH INDUKTOR

Dalam menghitung tegangan melintasi induktor, kami menggunakan rumus:

Untuk menghitung tegangan melintasi induktor, kita perlu mencari L terlebih dahulu. L adalah induktansi yang dinyatakan dalam Henry dan turunan arus yang melalui induktor.

Contoh: Jika arus yang melalui induktor adalah 60sin (2000t) dan induktansinya adalah 70μH, berapakah tegangan yang melintasi induktor?

MENGHITUNG ARUS MELALUI INDUKTOR

Dalam menghitung tegangan melintasi induktor, kami menggunakan rumus:

Untuk menghitung arus yang melalui induktor, kita perlu mencari L terlebih dahulu. L adalah induktansi yang dinyatakan dalam Henry dan integral tegangan melintasi induktor.

Catatan: Io adalah arus awal yang melalui induktor, jika ada.

Contoh: Jika tegangan pada induktor adalah 6cos (3000t) V dan induktansi induktor adalah 6μH, berapa arus yang melalui induktor? (Kondisi Awal: Io = 0A)

MENGHITUNG INDUKTANSI KAWAT GULUNGAN

Dalam menghitung induktansi kumparan kawat, kami menggunakan rumus:

Fluks magnet di sekitar kumparan menyebabkan induktansinya. Semakin kuat fluks magnet untuk nilai arus tertentu, semakin besar induktansinya. Ini berarti bahwa Anda akan memiliki induktansi yang lebih tinggi dengan lebih banyak lilitan kumparan dan induktansi yang lebih rendah dengan lebih sedikit lilitan. Oleh karena itu, rumus di atas menunjukkan bahwa induktansi sebanding dengan jumlah lilitan kuadrat.

BAGAIMANA MEMBANGUN INDUKTOR WIRE COIL

Untuk menghitung induktansi spesifik dalam Henry, kita dapat menggunakan rumus:

Di mana:

L = induktansi dalam Mikro Henries [µH]

d = diameter kumparan dari satu pusat kawat ke pusat kawat lainnya. Itu harus ditentukan dalam inci.

l = adalah panjang kumparan yang ditentukan dalam inci

n = jumlah putaran

Namun dalam melakukannya, ingatlah hal berikut:

Panjang kumparan yang digunakan pada induktor harus sama dengan atau 0,4 kali diameter kumparan.

Seperti yang ditunjukkan pada rumus di atas, induktansi induktor inti udara bervariasi sebagai kuadrat dari jumlah putaran. Jadi, nilai panjang dikalikan empat kali jika jumlah lilitannya digandakan. Nilai panjang dikalikan dua jika jumlah belokan ditingkatkan hingga 40%.

Gunakan kawat magnet berlapis enamel untuk membuat koil.

BAGAIMANA MENGGUNAKAN GULUNGAN?

Pertama, kumparan harus dililitkan pada cetakan plastik dengan diameter yang sesuai dan harus sama dengan diameter inti yang dibutuhkan.

Belitan harus kencang dan belokan yang berdekatan harus sedekat mungkin.

Setelah lilitan selesai, tarik perlahan inti tanpa mengganggu kumparan.

Oleskan lapisan tipis epoksi di atas permukaan koil untuk dukungan mekanis.

Terakhir, lepaskan insulasi dari ujung koil.

Contoh: Katakanlah Anda perlu membuat induktor yang menghasilkan induktansi 20 H. Diameter kumparan adalah 2 inci dan panjang kumparan adalah 2,25 inci. Anda perlu menemukan jumlah lilitan kumparan.

Mengganti nilai-nilai dalam rumus di atas di mana:

• L = 20 inci
• d = 2 inci
• l = 2,25 inci

KARAKTERISTIK WIRE COIL YANG MEMPENGARUHI INDUKtansi

1. Jumlah lilitan atau lilitan kawat dalam kumparan

Semakin banyak lilitan kawat dalam kumparan, semakin besar jumlah medan magnet yang dihasilkan yang diukur dalam Amp-turns. Ini berarti bahwa semakin banyak lilitan kawat dalam kumparan menghasilkan induktansi yang lebih besar, dan semakin sedikit lilitan kawat menghasilkan induktansi yang lebih kecil.

2. Area kumparan

Area koil diukur memanjang melalui koil, pada penampang inti. Area kumparan yang lebih besar memberikan sedikit perlawanan terhadap pembentukan fluks medan magnet yang diberikan sejumlah gaya medan. Artinya luas kumparan yang lebih besar menghasilkan induktansi yang lebih besar dan luas kumparan yang lebih kecil menghasilkan induktansi yang lebih kecil.

3. Panjang kumparan

Semakin panjang kumparan, semakin kecil induktansi, dan sebaliknya, semakin pendek panjang kumparan, semakin besar induktansi. Kumparan dengan jarak yang lebar menghasilkan kumparan yang relatif panjang. Jenis kumparan ini memiliki hubungan fluks yang lebih sedikit karena jarak yang lebih jauh antara setiap belokan. Oleh karena itu, ia memiliki induktansi yang relatif rendah. Di sisi lain, kumparan yang memiliki jarak belitan yang dekat membuat kumparan yang relatif pendek. Jarak dekat ini meningkatkan hubungan fluks, meningkatkan induktansi koil. Menggandakan panjang kumparan sambil mempertahankan jumlah lilitan yang sama memotong nilai induktansi menjadi dua.

4. Bahan inti

Semakin besar permeabilitas magnetik inti, semakin besar induktansi. Inti magnetik dari inti besi lunak adalah jalur yang lebih baik untuk garis gaya magnet daripada inti nonmagnetik. Permeabilitas tinggi inti magnet besi lunak memiliki keengganan yang lebih kecil terhadap fluks magnet, menghasilkan lebih banyak garis gaya magnet. Peningkatan garis gaya magnet ini meningkatkan garis gaya, memotong setiap loop kumparan. Ini kemudian meningkatkan induktansi kumparan.

Terima kasih telah membaca dan jika ada kesalahan informasi jangan ragu untuk meninggalkan komentar