INDUKTAN

7/29/2019 INDUKTAN

1/16

KURSUS / TRADE TEKNOLOGI ELEKTRONIK

TAHAP / LEVEL TAHUN 1 SEMESTER 1

MODUL PRINCIPLES OF ELECTRICAL ENGINEERING

CONTENT STANDARD MENGUJI KOMPONEN PASIF

CODE EEN 104

CREDIT UNIT 3.0

CONTACT HOUR 5.0 HOUR/WEEK

LEARNING STANDARD 1.1 Mengenalpasti perintang, pearuh dan pemuat

1.2 Menerangkan label nilai komponen

1.3 Mengira sambungan komponen siri, selari dan siri-selari

1.4 Menguji kebolehfungsian komponen

NAMA PELAJAR

TAJUK : PEARUH

TUJUAN : KERTAS PENERANGAN INI MENERANGKAN TENTANG

a. Jenis-jenis komponen pasifb. Penggunaan komponen pasifc. Faham data komponen merujuk buku datad. Faham ciri-ciri komponen pasife. Faham kaedah pengujianf. Faham kod

PENERANGAN :

Kertas penerangan ini memberikan penerangan yang lebih lanjut untuk memahamipekerjaan pemuat/capacitor/kapasitor

1

KOLEJ VOKASIONAL ARAU PERLIS

KERTAS PENERANGAN

7/29/2019 INDUKTAN

2/16

No. & TAJUKPENGALAMANPEMBELAJARAN

Uji Komponen Pasif

No. & TAJUKTUGASAN

Test Of Passive Components

Code No. : EEN 104 Muka : 1 drp. 15

TAJUK :PENGENALAN KEPADA GEGELUNG (INDUCTOR) DAN TRANSFORMER

TUJUAN :

Inductor merupakan komponen yang banyak penggunaannya dalam litar elektrik dan elektronik. Belitangegelung dawai berpenebat merupakan inductor yang umum. Apabila gegelung ini diberikan bekalan iaakan menghasilkan medan magnet dan seterusnya mengaruhkan voltan sekiranya medan magnet yangdihasilkannya mengalami pengembangan dan penguncupan. Sebarang pengalir yang bergerak dalammedan magnet boleh dianggap inductor kerana keupayaannya menjanakan voltan aruhan.

PENERANGAN :

Inductor ialah komponen yang dibuat daripada gegelung dawai jenis bertebat. Lilitan dawainya pada satubekas berbentuk silinder kosong atau berteraskan logam.

Simbol kearuhan ialah L. Kearuhan diukur dalam unit Henry (H). 1 Henry bermakna 1 volt yang diaruhkanoleh perubahan arus dengan kadar 1 amp sesaat. Inductor digunakan untuk antena, litar penalaan, litar

pembentuk gelombang, pembesar suara, geganti dan transformer (transformer).

a. Bentuk Inductor b. Simbol Inductor

c. Teras Udara d. Teras Besi e. Variable Inductor Rajah 1 : Bentuk Inductor dan simbol

2

7/29/2019 INDUKTAN

3/16

Code No.Muka : 2 drp. 15

KEARUHAN (INDUCTANCE)

Kearuhan dikatakan kebolehan sesuatu pengalir menghasilkan voltan teraruh bila arusnya berubah-ubah.Bahan konduktor akan menghasilkan voltan teraruh merentasinya apabila dilalukan arus AU. Konduktor

menghasilkan medan magnet di sekelilingnya apabila arus melaluinya. Arus AU yang berubah-rubahmembuatkan medan magnet mengembang dan mengecil, yang mana akan memotong konduktor itusendiri. Kesan daripada pemotongan medan magnet akan menghasilkan voltan teraruh merentasinya.

Kearuhan terbahagi kepada dua iaitu :-a) Kearuhan diri (Self Inductance)b) Kearuhan saling (Mutual Inductance)

a) Kearuhan Diri (Self Inductance)

Apabila arus elektrik mengalir dalam seutas wayar, medan elektrik akan terbentuk disekeliling wayartersebut. Kekuatan medan elektrik bergantung berapa banyak arus yang mengalir. Kearuhan (inductance)ialah kebolehan sesuatu pengalir menggunakan medan magnet untuk mengaruh voltan pada dirinya

sendiri (self induced voltage).Voltan aruhan diri (self-induced) dikenali juga sebagai back EMF (Electro-Motive-Force), di manadigunakan untuk menerangkan voltan. Kekuatan atau jumlah voltan aruhan-diri, back EMF, dipastikandengan jumlah arus mengalir dan saiz inductance. Saiz sesuatu inductance' bergantung kepadabeberapa faktor yang terpenting ialah bilangan lilitan dalam satu gelung dan teras bahan (core material).

Rajah 2 : Kearuhan diri

Formula mengira kearuhan :-

L = VL di mana ; VL ialah voltan aruhandi / dt di/dt ialah perubahan arus (Amp / saat)

3

7/29/2019 INDUKTAN

4/16

Code No. Muka : 3 drp. 15

b) Kearuhan Saling (Mutual Inductance)

Kearuhan saling (Lm) ditakrifkan sebagai kebolehan AU pada satu konduktor mengaruh voltan pada satukonduktor lain berhampiran tanpa sentuhan.

Rajah 3 : Kearuhan saling M di antara L1 dan L2 oleh fluks magnet

Formula mengira kearuhan saling :-

Lm = k (L1L2) di mana ; L1 dan L2 - nilai aruhan diri pada kedua-dua gelung

k - penjodoh angkaliLm - aruhan saling gabungan antara L1 dan L2

Contoh 1 :

Dua gelung L1 dan L2 ialah 400mH mempunyai angkali jodoh sama dengan 0.2, kirakan Lm.

Lm = k (L1L2) = 0.2 (400mH x 400mH)

= 80mH

4

7/29/2019 INDUKTAN

5/16

Code No. Muka : 4 drp.15

FAKTORFAKTOR YANG MEMPENGARUHI KEARUHAN (INDUCTANCE)

Rajah 4 : Binaan gegelung mempengaruhi kearuhan

Faktor-faktor yang mempengaruhi kearuhan

a. Bilangan lilitan - N

Semakin banyak bilangan lilitan, kearuhan bertambah kerana lebih banyak voltan teraruh. Di mana Lberkadar terus dengan N2.

b. Luas gelung lilitan - ALebih luas gelung lilitan lebih tinggi nilai kearuhan (inductance) di mana L berkadar terus dengan A.

c. Panjang gelung - lKearuhan (inductance) berkurangan bila panjang bertambah.

d. Permeability(ketelapan)Kearuhan (inductance) bertambah dengan permeability pada satu teras.

Oleh itu formula untuk nilai kearuhan :-

L = r x o x N2 x A Di mana ; r - relative permeabilityl o - absolute permeability (1.26 x 10-6)

A - luas dalam meter persegil - panjang dalam meter N - jumlah lilitan

Contoh 1 :-Cari nilai kearuhan jika diberi l = 15 cm, N = 100 lilitan, A = 2cm2, r = 5 dan o = 1.26 x 10-6.

L = r x o x N2 x Al

= 5 x 1.26x10-6 x (100)2 x (2x102)4

5x 10-2

= 84 H

5

7/29/2019 INDUKTAN

6/16


ANGKALI JODOH (k)

Ia adalah kebolehan satu-satu litar di mana had daya magnet yang terjadi pada sesuatu litarmemindahkan tenaga elektrik kepada lilitan yang berhampiran dengannya. Dalam rajah di bawah semua

flux pada L1 bergabung (links) dengan L2, oleh itu k sama dengan 1 atau dipanggil unity coupling.

Rajah 5 : Angkali Jodoh

Formula untuk angkali jodoh :

k = flux gabungan antara L1 dan L2flux dihasilkan oleh L1

Contoh 1 :

Satu gelung L1 menghasilkan flux magnet sebanyak 80wb dan 60wb dipindahkan ke gelung L2, kirakan

nilai angkali jodoh, k.

k = 60wb = 0.75

80wb

LITAR INDUCTOR

Terdapat 2 jenis sambungan inductor iaitu :-a. Inductor disambung secara sirib. Litar selari dengan aruhan saling

a. Inductor disambung secara siriJika inductor disambung secara siri dan tidak ada kesan kearuhan saling, jumlah kearuhannya samaseperti rintangan sesiri iaitu hasil tambah kesemuanya maka :

LT = L1 + L2 + L3 + LN (Anggapkan tiada aruhan saling)

Rajah 6 : Inductor sesiri

6

7/29/2019 INDUKTAN

7/16


Jika dua inductor disambung secara siri dan medannya bergabung, kearuhannya dirumuskan seperti yangberikut :

LT = L1 + L2 + 2Lm

Rajah 7 : Inductor sesiri medan bergabung

Jika dua inductor disambung secara siri dan medannya bertentangan, kearuhannya dirumuskan seperti yangberikut :

LT = L1 + L2 - 2Lm

Rajah 8 : Inductor sesiri bertentangan medan

b. Litar Selari dengan aruhan salingJika kesan kearuhan saling tidak berlaku, kearuhan sambungan selari iaitu :-

1 = 1 + 1 + 1 + .. LNLT = L1 L2 L3

Rajah 9: Inductor selari

- Terbahagi kepada 2 iaitu :-i) Selari membantu

LT = L1 L2 Lm

2L1+L2 2Lm

7

Lm

7/29/2019 INDUKTAN

8/16

Code No Muka : 7 drp. 15

ii) Selari menentang

LT = L1L2 - Lm

2L1+L2 + 2Lm

Contoh 1 :-Diberi gelung L1 = 20 mH dan L2 = 40mH dan angkali jodohnya ialah 0.4. Cari nilai jumlah kearuhan jika :-

a. Disambung secara siri.

b. Disambung secara selari membantu.c. Disambung secara selari menentang.

a. LT = L1 + L2

= 20mH + 40mH

= 60mH

b. LT = L1 L2 Lm2 Lm = k (L1 L2)

1/2

L1+L2 2Lm

= 0.4 (20mH x 40mH) 1/2

= 20m (40m) (0.01) 220m + 40m -2(0.01) = 0.01

= 0.0175H

= 17.5mH

c. LT = L1L2 - Lm2

L1+L2 + 2Lm

= 20m (40m) (0.01) 2

20m + 40m +2(0.01)

= 8.75mH

8

Lm

7/29/2019 INDUKTAN

9/16

Code No. B05-01-03-LE1-IS1e Muka : 8 drp. 15

TRANSFORMER (PENGUBAH)

Transformer ialah satu komponen yang bertugas untuk menyalurkan voltan dan arus secara

elektromagnetik dari satu litar ke satu litar yang lain. Ia digunakan untuk menaikkan atau merendahkanvoltan bekalan AC mengikut berkurangan atau bertambahnya arus.

SIMBOL TRANSFOMER

a. Teras Udara b. Teras Besi c. Variable TransformerRajah 10 : Simbol Transformer

BINAAN TRANSFORMER

a) Transformer terdiri daripada cantuman kepingan besi dan mengandungi dua bahagian iaitu gelungprimary dan gelung secondary dan dipisahkan oleh teras yang diperbuat dari logam, udara atausebagainya.

b) Kedua-dua gelung ini mempunyai aruhan saling yang tinggi, dan jika gelung utama (primary coil)disambungkan kepada bekalan AC, arus akan mengalir mewujudkan fluks ulangalik di dalam teras

(core).

c) Kebanyakan fluks ini akan merangkal (berpindah) ke gelung kedua (secondary coil).

JENIS-JENIS TRANSFORMER

Pada dasarnya transformer dibahagikan kepada 3 jenis iaitu transformer kuasa, transformer audio dantransformer RF. Ketigatiga transformer tersebut mempunyai kegunaan masingmasing. Di antarakegunaannya ialah :-

a. Transformer KuasaDireka untuk menangani masalah pengeluaran kuasa. Ia digunakan di dalam sistem

penjanakuasaan dan pengagihan kuasa sama ada untuk meninggi atau merendahkan voltan.

b. Transformer AudioTransformer audio digunakan di dalam penguat audio sama ada di radio atau di dalam peralatan-peralatan lain yang menggunakan sistem suara.

c. Transformer RFDigunakan di dalam bahagian penghantaran dan penerimaan frekuensi radio.

9

7/29/2019 INDUKTAN

10/16


a. Transformer KuasaTerbahagi kepada 4 iaitu :-i. Transformer peninggi / penaik (Step-Up Transformer)

Mempunyai voltan keluaran yang lebih tinggi daripada voltan masukan. Voltan secondary lebih

tinggi dari voltan primary.

ii. Transformer perendah / penurun (Step-Down Transformer)Mengurangkan kemasukan voltan ke nilai yang lebih rendah. Voltan secondary lebih rendah darivoltan primary.

iii. Transformer pengasingan (Isolation transformer)Nilai voltan masukan di gelung primary adalah sama dengan voltan keluaran di gelung secondary.

iv.AutotransformerMempunyai ciri-ciri yang berbeza dari transformer lain, di mana gelung primary dan gelungsecondary tidak diasingkan sebaliknya menggunakan gelung yang sama.

Iron Core Transformer (Teras Besi Transformer)

Rajah 11 : Step-Up Transformer

Merujuk Rajah 11 : Step-Up Transformer ialah voltan yang dikeluarkan itu lebih besar daripada voltanyang dibekalkan

Rajah 12 : Step-Down Transformer

Merujuk Rajah 12 : Step-Down Transformerialah mengeluarkan voltan yang paling kecil daripada voltanmasukan.

10

7/29/2019 INDUKTAN

11/16


Autotransformer

Rajah 13 : Step-Up Autotransformer Rajah 14 : Step-Down Autotransformer

Merujuk Rajah 13 : Step-Up Autotransformer, voltan primary Vp disambung merentasi sebahagian

gegelung dari tamatan 1 dan tamatan 2. Manakala voltan teraruh diambil merentasi gegelung dari tamatan1 dan 3. Voltan Vs lebih tinggi daripada voltan Vp.

Merujuk Rajah 14 : Step-Down Autotransformer, voltan primary Vp disambung merentasi sebahagiangegelung dari tamatan 1 dan tamatan 3. Manakala voltan teraruh Vs merentasi sebahagian gegelung padatamatan 1 dan 2. Voltan Vs lebih rendah daripada voltan Vp

Center Tapped Transformer

Pada secondary terdapat satu nilai yang ditetapkan (tapped) ditengahya.

Merujuk Rajah 6, Centre Tapped Transfomer, jika jumlah voltan pada secondary yang hendak digunakan24 VAC, maka gunakan terminal 12 V dengan 12 V. Jika hendak 12 V sahaja, guna terminal 0 V dan 12 V.

Rajah 15 : Center Tapped Transformer

KEHILANGAN KESAN TERAS TRANSFORMER

Kebanyakan teras kegunaan kemagnetan akan menjadi panas. Sebahagian daripada tenaga yangdibekalkan ke gegelung diguna sebagai haba di teras. Dua kesan teras ialah kehilangan arus Eddy dankehilangan Histerisis.

a. Kesan Arus Eddy

Arus wujud di teras akibat voltan teraruh pada konduktor. Arus ini berpusar merentasi teras yang manadianggap membazir kuasa yang terlesap sebagai haba. Kesan arus pusar yang besar berlaku jika kearuhanAC berfrekuensi tinggi. Arus pusar ini berlaku jika menggunakan teras besi tebal seperti di Rajah 17.

11

7/29/2019 INDUKTAN

12/16


Ia boleh dikurangkan dengan beberapa cara :-1. Terasnya mesti dilapiskan atau dipisah-pisahkan. Setiap plat disalut dengan penebat yang dinamakan

Iron Oxide atau Varnish. Bila plat disatukan ia dinamakan Laminated Iron Core2. Didekatkan dengan logam yang lain supaya arus pusar dapat diserapkan pada logam tersebut. Ia

digunakan untuk mengelakkan gangguan gelombang di dalam atau di luar.

Rajah 17 : Arus Eddy di teras transformer

b. Kesan HisterisisKesan ini berlaku pada frekuensi radio. Ini berlaku disebabkan keperluan kuasa tambahan bagi

membalikkan medan magnet oleh arus AC frekuensi radio di dalam bahan kemagnetan.

Untuk mengurangkannya ialah dengan cara memasang kaki komponen pada papan bercetak dengankeadaan yang rapat atau rendah supaya kurang kearuhannya.

PENYEJUKAN TRANSFORMER

Penyejukan transformer dilakukan bagi mengelakkan transformer menjadi terlalu panas akibat kehilangankuasa dan seterusnya merosakkan penebatan belitan. Terdapat pelbagai cara penyejukan transformerantaranya :-

a. Memancarkan keluar haba yang terhasil melalui badan transformer yang diperbuat daripada besi(transformer kecil)

b. Merendamkan pengubah dalam minyak khas di samping dapat meningkatkan penebatan belitan.c. Mengalirkan minyak melalui paip di sekeliling transformer.d. Menggunakan air sebagai ejen penyebar haba. Air dialirkan dalam salur di sekeliling transformer.e. Menghembuskan angin dengan berterusan kepada transformer.

Kaedah b, c, d dan e digunakan untuk penyejukan transformer yang besar.

Rajah 17 : Penyejukan dengan cara Rajah 18 : Penyejukkan dengan carapemancaran terus minyak khas dan air

12

7/29/2019 INDUKTAN

13/16

Code No Muka : 12 drp. 15

TRANSFORMER RATIO (NISBAH PENGUBAH)

Transformer mempunyai lilitan primary (Np) yang disambung pada voltan punca AC dan lilitan secondary(Ns) yang disambung kepada beban RL .Pada litar buka (iaitu tiada beban) Ep hampir-hampir sama

kepada voltan primary (Vp) dan Es hampir sama dengan voltan terminal secondary (Vs).

Rajah : Nisbah Transformer

Formula untuk nisbah transformer :-

K = Es = Vs = NsEp Vp Np

Di mana :- Ep = d.g.e teraruh utama (primary emf induced)Es = d.g.e teraruh pendua (secondary emf induced)

Vp = voltan terminal utama (voltan bekalan)Vs = voltan terminal pendua (secondary terminal voltage)Ip = arus primary

Is = arus secondaryNp = bilangan lilitan gegelung primaryNs = bilangan lilitan gegelung secondary = fluks magnetic ulang-alik yang terhasil pada teras Vp

* Ns/Np = K ialah nisbah transformer (transformer ratio)

a. Nisbah lilitanNisbah bilangan lilitan di primary kepada bilangan lilitan di secondary adalah nisbah lilitan transformer.

NpNs

b. Nisbah Voltan

Nisbah voltan berkadaran kepada voltan teraruh di lilitan primary kepada lilitan secondary.

Vp = NpVs Ns

Apabila lilitan secondary (Ns) lebih banyak daripada lilitan primary (Np), voltan primary (Vp) akandinaikkan. Oleh itu voltan secondary (Vs) akan lebih tinggi daripada voltan primary (Vp).

Contoh :- Nisbah transformer menaik ialah 1:10

13

7/29/2019 INDUKTAN

14/16

Code No. Muka : 13 drp15

Apabila lilitan secondary (Ns) sedikit daripada lilitan primary (Np), voltan di secondary (Vs) lebih rendahdan voltan di primary (Vp) diturunkan.

Contoh :- Nisbah transformer menurun ialah 10:1

Contoh1 :- Cari Np jika Vp = 60 V, Vs = 15 V dan Ns = 2.

Vp = Np Np = Vp x NsVs Ns Vs

= 60 x 215

= 8

c. Arus secondaryAmaun arus secondary adalah voltan secondary dibahagi dengan rintangan di litar secondary.

Is = VsRL

d.Kuasa di secondaryKuasa yang terlesap oleh RL di secondary adalah :-

PRL = Is2 x RL atau PRL = Vs x Is

e. Kecekapan transformerJika transformer dianggap 100% cekap, kuasa yang dibekalkan ke primary adalah sama dengan kuasayang terdapat pada secondary. Dengan kata lain :-

Pin = Pout iaitu (eta) = 100% (ideal)

Atau kuasa pada lilitan primary sama dengan kuasa pada lilitan secondary. Iaitu :-VpIp = VsIs

f. Nisbah ArusFormula untuk mencari nisbah arus :-

Is = Vp atau Ip = Vs = Ns = kIp Vs Is Vp Np

14

7/29/2019 INDUKTAN

15/16


Contoh 1 :-Satu transformer dengan nisbah lilitan 1:5 mempunyai 120 V merentasi 2400 di secondary.

i. Berapakah arus secondary, Is

ii. Kirakan nilai arus primary , Ip

Penyelesaian :-i. Is = Vs ii. Np : Ns = 1 : 5

RLNp = Is

= 120 Ns Ip1200

Ip = Is x Ns= 0.1A Np

= 0.1 x 5

1= 0.5

15

7/29/2019 INDUKTAN

16/16


SOALAN :

1. Tugas pearuh ialah membenarkan arus terus mengalir dan menghalang __________________.

2. __________________ adalah kebolehan satu-satu litar di mana had daya magnet yang terjadipada sesuatu litar memindahkan tenaga elektrik kepada lilitan yang berhampiran dengannya.

3. Berikan tiga jenis pearuh yang biasa digunakan dalam litar elektronik.i. _________________________

ii. _________________________

iii. _________________________

4. Diberi gelung L1 = 50mH, L2 = 100mH dan angkali jodoh = 0.6. Cari nilai kearuhan, LTjika :-i. Disambung secara siri

ii. Di sambung secara selari membantuiii. Disambung secara selari menentang

5. Nyatakan definasi bagi pengubah (transformer).__________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________.

RUJUKAN :1. GLECEO McGRAW-HILL, BASIC ELECTRONICS (EIGHTH EDITION) 1997 BERNARD GROB

MUKA SURAT 540 577

16

INDUKTAN

Documents