Induktor merupakan sebuah komponen elektronika pasif yang dapat menyimpan energi pada medan magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melintasinya. 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. Kemampuan induktor untuk menyimpan energi magnet ditentukan oleh induktansinya, dalam satuan Henry. Induktor merupakan salah satu komponen dasar yang digunakan dalam rangkaian yang arus dan tegangannya berubah-ubah dikarenakan kemampuan induktor untuk memproses arus bolak-balik. Induktor (lilitan) atau disebut juga reaktor bukanlah merupakan komponen yang sangat umum dalam rangkaian elektronika, namun ketika mereka digunakan, dibutuhkan pemahaman.
Induktor banyak ditemui dalam rangkaian osilator, penerima radio, pemancar dan perangkat sejenis yang mengandung rangkaian-rangkaian osilasi. Dalam perangkat amatir, gulungan dapat dibuat oleh lilitan satu atau lebih lapisan kawat tembaga terisolasi ke mantan seperti PVC, kardus, dll. Induktor dibuat dalam berbagai bentuk dan ukuran, tetapi fitur umum untuk semua adalah tubuh terisolasi dengan berubah dari kawat tembaga.
Induktor banyak ditemui dalam rangkaian osilator, penerima radio, pemancar dan perangkat sejenis yang mengandung rangkaian-rangkaian osilasi. Dalam perangkat amatir, gulungan dapat dibuat oleh lilitan satu atau lebih lapisan kawat tembaga terisolasi ke mantan seperti PVC, kardus, dll. Induktor dibuat dalam berbagai bentuk dan ukuran, tetapi fitur umum untuk semua adalah tubuh terisolasi dengan berubah dari kawat tembaga.
Sebuah induktor ideal memiliki induktansi, tetapi tidak memiliki resistansi atau kapasitansi, dan tidak memboroskan daya. Pada kenyataanya sebuah induktor 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.
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.
Fungsi Induktor
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. Induktor yang memiliki induktansi sangat tinggi dapat disimulasikan dengan menggunakan girator.
Jenis-jenis lilitan
1. 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.
2. 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.
Karakteristik Induktor (Lilitan)
Karakteristik dasar dari Induktor (Lilitan) adalah induktansi. Induktansi (L) (yang diukur dalam Henry) adalah efek dari medan magnet yang terbentuk disekitar konduktor 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.
Besarnya induktansi (L) diukur dalam Henry (H), akan tetapi lebih banyak dalam millihenry (mH) dan microhenry (µH). 1 Henri merupakan nilai Induktansi yang sangat tinggi. seperti yang terdapat pada persamaan dibawah ini :
1H = 1000mH = 106 µH.
Induktansi Lilitan di tandai dengan simbol XL dan bisa dihitung melalui persamaan seperti di bawah ini :
Dimana f merupakan besarnya frekuensi untuk tegangan dalam Hz dan L adalah besarnya induktasi Lilitan dalam H.
Sebagai contoh, Jika besarnya f = 684 kHz dan L = 0,6 mH, maka besarnya impedansi Lilitan adalah :
Kumparan yang sama akan memiliki impedansi tiga kali lebih tinggi pada frekuensi tiga kali lebih tinggi. Seperti dapat dilihat dari rumus di atas, impedansi kumparan dalam proporsi langsung dengan frekuensi, sehingga kumparan, serta kapasitor, yang digunakan di sirkuit untuk menyaring pada frekuensi tertentu. Perhatikan bahwa impedansi kumparan sama dengan nol untuk DC (f = 0).
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.
Nilai Induktansi
1. Induktor disusun secara seri
Jika dua induktor ditempatkan secara seri, setiap arus yang melewati gabungan induktor ganda harus melewati kedua bagian tersebut. Jadi dengan definisi induktansi, besarnya induktansi dua kali lipat juga. Secara umum, jumlah induktansi total dalam rangkaian seri adalah penjumlahan dari penjumlahan dari nilai induktansi dari tiap tiap-tiap lilitan, seperti halnya resistensi. Besarnya Arus yang mengalir dalam rangkaian adalah tetap, tetapi tegangan yang membentangi setiap induktor bisa berbeda. Penjumlahan dari beda potensial dari beberapa induktor seri sama dengan tegangan jumlah tegangan total.
Berikut rumus untuk menentukan jumlah induktansi total :
Leq = L1 + L2 + ...... + Ln
2. Induktor disusun secara Pararel
Sebaliknya jika induktor dirangkai secara Paralel, Besarnya tegangan yang mengalir dalam rangkaian adalah tetap. sedangkan Jumlah arus total yang melewati induktor adalah penjumlahan dari jumlah arus yang melewati tiap tiap induktor.
Berikut rumus untuk menentukan induktansi ekivalen total (Leq) :
3. Energi yang tersimpan
Besarnya Energi yang tersimpan di induktor ekivalen yang dibutuhkan untuk mengalirkan arus melalui induktor, dan juga medan magnet adalah:
Dimana L adalah induktansi dan I adalah arus yang melalui induktor.
Berikut beberapa rumus untuk menentukan nilai induktansi untuk beberapa jens kawat dan model lilitannya :
Konstruksi | Rumus | Besaran (SI, kecuali disebutkan khusus) |
Lilitan silinder |
| |
Kawat lurus |
| |
Lilitan silinder pendek berinti udara |
| |
Lilitan berlapis-lapis berinti udara |
| |
Lilitan spiral datar berinti udara |
| |
Inti toroid |
|
Sekian dulu, Semoga bermanfaat.
Reff :
- http://id.wikipedia.org/wiki/Induktor
- http://www.mikroe.com/old/books/keu/03.htm
- http://www.lightandmatter.com/html_books/lm/ch25/ch25.html
Tuesday, 8 November 2011
0 comments