Induktor

Induktor
Author : lilik gunarta
Publish : 29-08-2011 08:52:49
Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas
Induktor
Beberapa jenis induktor harga rendah.
Simbol
Tipe
Pasif
Pembuatan pertama
Michael Faraday(1831)
Sebuah induktor atau reaktor adalah sebuah komponen elektronika pasif (kebanyakan berbentuk torus) yang
dapat menyimpan energi pada medan magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melintasinya.
Kemampuan induktor untuk menyimpan energi magnet ditentukan oleh induktansinya, dalam satuan Henry.
Biasanya sebuah induktor adalah sebuah kawat penghantar yang dibentuk menjadi kumparan, lilitan
membantu membuat medan magnet yang kuat di dalam kumparan dikarenakan hukum induksi Faraday.
Induktor adalah salah satu komponen elektronik dasar yang digunakan dalam rangkaian yang arus dan
tegangannya berubah-ubah dikarenakan kemampuan induktor untuk memproses arus bolak-balik.
Sebuah induktor ideal memiliki induktansi, tetapi tanpa resistansi atau kapasitansi, dan tidak memboroskan
daya. Sebuah induktor pada kenyataanya merupakan gabungan dari induktansi, beberapa resistansi karena
resistivitas kawat, dan beberapa kapasitansi. Pada suatu frekuensi, induktor dapat menjadi sirkuit resonansi
karena kapasitas parasitnya. Selain memboroskan daya pada resistansi kawat, induktor berinti magnet juga
memboroskan daya di dalam inti karena efek histeresis, dan pada arus tinggi mungkin mengalami
nonlinearitas karena penjenuhan.
Fisika
Induktansi (L) (diukur dalam Henry) adalah efek dari medan magnet yang terbentuk disekitar konduktor
Page 1
Induktor
pembawa arus yang bersifat menahan perubahan arus. Arus listrik yang melewati konduktor membuat medan
magnet sebanding dengan besar arus. Perubahan dalam arus menyebabkan perubahan medan magnet yang
mengakibatkan gaya elektromotif lawan melalui GGL induksi yang bersifat menentang perubahan arus.
Induktansi diukur berdasarkan jumlah gaya elektromotif yang ditimbulkan untuk setiap perubahan arus
terhadap waktu. Sebagai contoh, sebuah induktor dengan induktansi 1 Henry menimbulkan gaya elektromotif
sebesar 1 volt saat arus dalam indukutor berubah dengan kecepatan 1 ampere setiap sekon. Jumlah lilitan,
ukuran lilitan, dan material inti menentukan induktansi.
Faktor Q
Sebuah induktor ideal tidak menimbulkan kerugian terhadap arus yang melewati lilitan. Tetapi, induktor pada
umumnya memiliki resistansi lilitan dari kawat yang digunakan untuk lilitan. Karena resistansi lilitan terlihat
berderet dengan induktor, ini sering disebut resistansi deret. Resistansi deret induktor mengubah arus listrik
menjad bahang, yang menyebabkan pengurangan kualitas induktif. Faktor kualitas atau "Q" dari sebuah
induktor adalah perbandingan reaktansi induktif dan resistansi deret pada frekuensi tertentu, dan ini
merupakan efisiensi induktor. Semakin tinggi faktor Q dari induktor, induktor tersebut semakin mendekati
induktor ideal tanpa kerugian.
Faktor Q dari sebuah induktor dapat diketahui dari rumus berikut, dimana R merupakan resistansi internal dan
ωL adalah resistansi kapasitif atau induktif pada resonansi:
Dengan menggunakan inti feromagnetik, induktansi dapat ditingkatkan untuk jumlah tembaga yang sama,
sehingga meningkatkan faktor Q. Inti juga memberikan kerugian pada frekuensi tinggi. Bahan inti khusus
dipilih untuk hasil terbaik untuk jalur frekuensi tersebut. Pada VHF atau frekuensi yang lebih tinggi, inti
udara sebaiknya digunakan.
Lilitan induktor pada inti feromagnetik mungkin jenuh pada arus tinggi, menyebabkan pengurangan
induktansi dan faktor Q yang sangat signifikan. Hal ini dapat dihindari dengan menggunakan induktor inti
udara. Sebuah induktor inti udara yang didesain dengan baik dapat memiliki faktor Q hingga beberapa ratus.
Sebuah kondensator nyaris ideal (faktor Q mendekati tak terhingga) dapat dibuat dengan membuat lilitan dari
kawat superkonduktor pada helium atau nitrogen cair. Ini membuat resistansi kawat menjadi nol. Karena
induktor superkonduktor hampir tanpa kerugian, ini dapat menyimpan sejumlah besar energi listrik dalam
lilitannya.
Penggunaan
Induktor dengan dua lilitan 47mH, sering dijumpai pada pencatu daya.
Induktor sering digunakan pada sirkuit analog dan pemroses sinyal. Induktor berpasangan dengan
kondensator dan komponen lain membentuk sirkuit tertala. Penggunaan induktor bervariasi dari penggunaan
induktor besar pada pencatu daya untuk menghilangkan dengung pencatu daya, hingga induktor kecil yang
terpasang pada kabel untuk mencegah interferensi frekuensi radio untuk dprd melalui kabel. Kombinasi
induktor-kondensator menjadi rangkaian tala dalam pemancar dan penerima radio. Dua induktor atau lebih
yang terkopel secara magnetik membentuk transformator.
Induktor digunakan sebagai penyimpan energi pada beberapa pencatu daya moda sakelar. Induktor
dienergikan selama waktu tertentu, dan dikuras pada sisa siklus. Perbandingan transfer energi ini menentukan
tegangan keluaran. Reaktansi induktif XL ini digunakan bersama semikonduktor aktif untuk menjaga
tegangan dengan akurat. Induktor juga digunakan dalam sistem transmisi listrik, yang digunakan untuk
mengikangkan paku-paku tegangan yang berasal dari petir, dan juga membatasi arus pensakelaran dan arus
kesalahan. Dalam bidang ini, indukutor sering disebut dengan reaktor.
Page 2
Induktor
Induktor yang memiliki induktansi sangat tinggi dapat disimulasikan dengan menggunakan girator.
Konstruksi induktor
Induktor, skala dalam sentimeter.
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 di dalam 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.
Jenis-jenis lilitan
Lilitan ferit sarang madu
Lilitan sarang madu dililit dengan cara bersilangan untuk mengurangi efek kapasitansi terdistribusi. Ini sering
digunakan pada rangkaian tala pada penerima radio dalam jangkah gelombang menengah dan gelombang
panjang. Karena konstruksinya, induktansi tinggi dapat dicapai dengan bentuk yang kecil.
Lilitan inti toroid
Sebuah lilitan sederhana yang dililit dengan bentuk silinder menciptakan medan magnet eksternal dengan
kutub utara-selatan. Sebuah lilitan toroid dapat dibuat dari lilitan silinder dengan menghubungkannya
menjadi berbentuk donat, sehingga menyatukan kutub utara dan selatan. Pada lilitan toroid, medan magnet
ditahan pada lilitan. Ini menyebabkan lebih sedikit radiasi magnetik dari lilitan, dan kekebalan dari medan
magnet eksternal.
Rumus induktansi
Konstruksi Rumus Besaran (SI, kecuali disebutkan khusus)
Lilitan silinder
L = induktansi
μ0 = permeabilitas vakum
Page 3
Induktor
K = koefisien Nagaoka
N = jumlah lilitan
r = jari-jari lilitan
l = panjang lilitan
Kawat lurus
L = induktansi
l = panjang kawat
d = diameter kawat
Lilitan silinder pendek berinti udara
L = induktansi (µH)
r = jari-jari lilitan (in)
l = panjang lilitan (in)
N = jumlah lilitan
Lilitan berlapis-lapis berinti udara
L = induktansi (µH)
r = rerata jari-jari lilitan (in)
l = panjang lilitan (in)
N = jumlah lilitan
d = tebal lilitan (in)
Lilitan spiral datar berinti udara
L = induktansi
Page 4
Induktor
r = rerata jari-jari spiral
N = jumlah lilitan
d = tebal lilitan
Inti toroid
L = induktansi
μ0 = permeabilitas vakum
μr = permeabilitas relatif bahan inti
N = jumlah lilitan
r = jari-jari gulungan
D = diameter keseluruhan
Dalam sirkuit elektrik
Sebuah induktor menolak perubahan arus. Sebuah induktor ideal tidak menunjukkan resistansi kepada arus
rata, tetapi hanya induktor superkonduktor yang benar-benar memiliki resistansi nol. Pada umumnya,
hubungan antara perubahan tegangan, induktansi, dan perubahan arus pada induktor ditentukan oleh rumus
diferensial:
Jika ada arus bolak-balik sinusoida melalui sebuah induktor, tegangan sinusoida diinduksikan. Amplitudo
tegangan sebanding dengan amplitudo arus dan frekuensi arus.
Pada situasi ini, fasa dari gelombang arus tertinggal 90 dari fasa gelombang tegangan.
Jika sebuah induktor disambungkan ke sumber arus searah, dengan harga "I" melalui sebuah resistansi "R"
dan sumber arus berimpedansi nol, persamaan diferensial diatas menunjukkan bahwa arus yang melalui
induktor akan dibuang secara eksponensial:
Analisis sirkuit Laplace (s-domain)
Ketika menggunakan analisis sirkuit transformasi Laplace, impedansi pemindahan dari induktor ideal tanpa
arus sebelumnya ditunjukkan dalam domain s oleh:
dimana L adalah induktansis adalah frekuensi kompleks
Jika induktor telah memiliki arus awal, ini dapat ditunjukkan dengan:
menambahkan sumber tegangan berderet dengan induktor dengan harga:
(Pegiatikan bahwa sumber tegangan harus berlawanan kutub dengan arus awal)
atau dengan menambahkan sumber arus berjajar dengan induktor, dengan harga:
Page 5
Induktor
dimana L adalah induktansiI0 adalah arus awal
Jejaring induktor
Induktor dalam konfigurasi kakap memiliki beda potensial yang sama. Untuk menemukan induktansi ekivalen
total (Leq):
Arus dalam induktor deret adalah sama, tetapi tegangan yang membentangi setiap induktor bisa berbeda.
Penjumlahan dari beda potensial dari beberapa induktor seri sama dengan tegangan total. Untuk menentukan
todu total digunakan rumus:
Hubungan tersebut hanya benar jika tidak ada kopling magnetis antar kumparan.
Energi yang tersimpan
Energi yang tersimpan di induktor ekivalen dengan usaha yang dibutuhkan untuk mengalirkan arus melalui
induktor, dan juga medan magnet:
Dimana L adalah induktansi dan I adalah arus yang melalui induktor.
Page 6