Induktansi Dan Rangkaian Rl
Post on 11-Jul-2016
88 Views
Preview:
DESCRIPTION
Transcript
PERCOBAAN 8
INDUKTANSI DAN RANGKAIAN RL
I. Tujuan
Mempelajari sifat- sifat komponen dari induktor yang merupakan salah satu
elemen pasif yang paling penting dalam rangkaian AC.
II. Pendahuluan
Induktansi adalah kemampuan dari sebuah konduktor untuk menginduksi
tegangan pada dirinya saat arus berubah sesuai fungsi waktu. Huruf L digunakan
sebagai simbol dari induktansi. Satuan dari induktansi adalah Henry atau H. Satu
henry induktansi menginduksi tegangan 1 volt pada saat arus berubah 1 Amper per
sekon.
Transformator merupakan salah satu contoh dari gabungan beberapa induktor
yang digabungkan bersama- sama. Pada transformator, saat seluruh kumparan
sekunder dilepaskan maka seluruh kumparan primernya hanyalah sebagai induktor
biasa. Rektansi induktif XL adalah sifat dari induktor untuk bertindak sebagai resistor
akan tetapi hanya pada sinyal AC. XL merupakan hasil dari rumus berikut :
XL = ω.L = 2πfL……….. dimana f = frekuensi dalam Hertz
Dimana L = Induktansi dalam H
Induktor dapat diklasifikasi ke dalam 2 tipe aplikasi yang berbeda :
Gulungan RF …………… puluhan KHz untuk beberapa ratus MHz.
Gulungan LF …………… puluhan Hz untuk beberapa ratus KHz.
L pada gulungan LF didapatkan dari formula berikut :
L=0.4 π N2
Ig…………… Henry
Dimana
N = Jumlah lilitan dan ditentukan oleh
N= E x104
4,44Bmf A c
Catatan : lihat gambar 8.1
Celah udara adalah kesenjangan yang disediakan dalam bentuk seri dengan
jalur magnetik fluks. Tujuan dari celah udara adalah untuk mencegah inti dari
kejenuhan ketika kekuatan medan magnet yang berlebihan diterapkan pada inti.
Sebagai contoh, arus AC naik diatas arus DC, atau besar arus AC puncak ke puncak
dapat menyebabkan kejenuhan inti.
Gambar 8.1 Lilitan dan celah udara pada inti
Induktansi dari sebuah induktor inti udara dapat dihitung dengan persamaan berikut :
L=0,04 μ N2 r210−6
l.H
Dimana
N = Jumlah lilitan
r = jari – jari lilitan (Cm)
l = Panjang dari lilitan (Cm)
µ = Permeabilitas (air = 1)
Kumparan dapat menyimpan energi di dalam medan magnet. Namun,
kumparan itu sendiri dapat menghilangkan energi pada saat yang sama disebabkan
oleh resistansi (R) DC dari kumparan. Rasio antara energi yang tersimpan dan hilang
dalam kumparan didefinisikan sebagai faktor kualitas Q.
Q sebuah kumparan = energi yang tersimpan / energi dihamburkan
Q = 2πfLR =
X LR
Dalam sebuah induktor, tegangan dan arus memiliki pergeseran fasa 90 derajat.
Tegangan mendahului arus. Namun, ketika resistansi DC dipertimbangkan seperti
yang ditunjukkan di bawah ini, total resistansi terhadap sinyal AC disebut sebagai
impedansi Z.
Z2 = R2 + XLZ=√R2+X ؞ 2 L
2
Hubungan fase antara Z, XL dan R ditunjukkan pada Gambar 8-2
ER = tegangan R EL = tegangan L
Gambar 8-2 Hubungan fasa dalam rangkaian seri R-L
Ketika R dan Xl berada di paralel, impedansi dan hubungan fase didefinisikan
sebagai berikut.
Hubungan fase dalam rangkaian paralel R-XL seperti yang ditunjukkan pada gambar
8-3
IR = arus melalui R IL = arus melalui L
Gambar 8-3 Hubungan fasa dalam rangkaian paralel R-L
III. Peralatan yang dibutuhkan :
Papan mount BR-3
Papan no-06 (induktor dan induktansi)
Generator Fungsi
Multimeter Digital
LCR Meter Digital
Osiloskop (20 Mhz Dual Trace)
Kabel Koneksi
IV. Langkah- langkah
1. Menginstal papan NO-06 ke papan-mount.
Percobaan reaktansi induktif :
2. Mengatur output generator fungsi (FG) menjadi gelombang sinus, 100 KHz, 20Vp-p
dan hubungkan output ke tempat yang ditandai dengan "f" di sisi kiri dari papan.
Lihat gambar 8-4. Hubungkan CH-1 dan CH-2 dari sebuah osiloskop seperti yang
ditunjukkan pada gambar 8-5.
3. Menyetel basis waktu dari osiloskop untuk mendapatkan dua siklus sinyal 100
KHz pada layar. Ukur tegangan puncak pada "a" dan "b" yang direferensikan ke
GND.
Gambar 8-4 Papan rancangan NO.06
Dimana
N = rasio gulungan dari L1, L2
XL= reaktansi induktif
Gambar 8-5 Osciloskop dihubungkan ke papan
4. Nilai resistor pengindera arus Rd adalah 10 ohm. Ukur tegangan yang melalui
Rd dan hitung arus yang melewati Rd.
5. Dari tegangan yang diukur pada CH-2 dan arus yang diperoleh dari langkah 4.
Hitung impedansi z dan juga besarnya xL.
Catatan :
Diketahui input tegangan E dan arus I. Impedansi z dihitung sebagai E/I. Z
diperoleh, dan xL dapat dihitung dengan :
Z = √R2+X L2 , XL = √Z2+Rd
2
Cara lain menentukan xL adalah dengan menggunakan hubungan E2 = ER2 +
EL2 untuk menentukan EL
Jika EL sudah diketahui, XL dihitung dari XL = EL / I. Lihat gambar 8-6
Gambar 8-6 hubungan phase pada rangkaian RL seri
6. Atur Tegangan puncak CH-1 dan CH-2 menjadi sama besar dan ukur beda
phase antara 2 bentuk gelombang. Bandingkan hasil pengukuran dengan nilai
yang didapat menggunakan rumus berikut :
∅=tan−1 xLR
7. Lepaskan generator fungsi. Menggunakan LCR meter, Ukur induktansi L1 (a-
c), L2 (c-b) dan L (a-b) pada gambar 8-5. Jika L1 = L2, L harus empat kali dari
L1 atau L2. Lihat pendahuluan, jika L1 danL2 tidak sama, L hanya jadi dua kali
lipat.
8. Hubungkan kembali generator fungsi kerangkaian dan ubah frekuensi dari 100
KHz ke 200 KHz. Jangan mengubah amplitudonya. Cari arus I dari Tegangan
Rd
9. Ulangi langkah 5 dengan frekuensi diatur pada 200 KHz. Bagaimana XL
berubah ketika frekuensi dua kali lipat?
Karakteristik frequensi rangkaian RL
10. Lihat gambar 8-7. Hubungkan 10 mH ke 1 KOhm secara seri. Ukur tegangan
EL pada cuplikan frekuensi berikut dan cari grafik karakteristik f vs. Eo.
Cuplikan frekuensi : 1,2,3,4,5,7,10,20,30,40,50,70,100 Khz
Gambar 8-7 Setup untuk pengukuran frekuensi karakteristik
11. Lepaskan 10 mH dan 1 KΩ dari rangkaian. Hubungkan 1 mH dan 100 Ω seri
seperti yang ditunjukkan oleh garis putus-putus. Ulangi langkah 10. Apa
perbedaan dari hasilnya?
Catatan:
Nilai XL dari 1mH induktor adalah 10 waktu lebih besar (63Ω-6.3Ω) dari nilai XL
1 mH inductor (6.3Ω-630Ω) untuk diberikan rentang frekuensi yaitu 1KHz-
100KHz. Dengan kata lain, output impedansi lebih kecil dari 1mH inductor.
12. Untuk rangkaian seri 10mH dan 1KΩ, hitung nilai C pada 1 KHz, 10KHZ, dan
100KHz dengan menggunakan rumus Q= XL/R =2πfL/R.
Catatan:
Eksternal resistor digunakan dalam percobaan ini untuk mewakili komponen
kumparan DC. Biasanya, resistansi internal pada kumparan DC digunakan untuk
menetapkan nilai Q pada kumparan.
V. Ringkasan
1. Induktansi pada kumparan sebanding untuk perkalian bergantian. Untuk
meningkatkan nilai Q pada kumparan, resistansi DC harus diminimalkan. Ketika
inti material superior digunakan, seperti permeabilitas tinggi dan kehilangan inti
rendah, putaran akan dikurangi untuk jumlah induktansi yang sama dan oleh
karena itu nilai Q akan ditingkatkan.
2. Pada reaktansi induktif, tegangan tertentu ditingkatkan 90 derajat. Impedansi
rangkaian R-L seri yaitu √R2+X L2 impedansi memiliki sudut phasa yaitu tan
ɸ = XL/R
3. Reactansi induktif XL sangat proposional untuk melewati palung inductor. Oleh
karena itu pada inductor perlu digunakan elemen penyaring
top related