Fluks
Magnetik dalam Berbagai Macam Bahan
Dalam penerapannya, fluks
magnetik harus melewati berbagai macam bahan, umpamanya udara dan besi.
Sebagai
contoh marilah kita tinjau magnet-angkat yang diilustrasikan dalam Gambar 26.
Kumparan eksitasi dipegang oleh gandar.
Kedua buah kaki menghantarkan fluks magnetik ke celah udara yang panjangnya
tergantung dari jarak yang akan ditempuh oleh jangkar.
Gaya yang menarik
jangkar ke kaki tergantung dari induksi magnet B dalam celah udara.
Tugas
perancang ialah menentukan arus di dalam kumparan eksitasi dan menetapkan
banyaknya gulungan pada kumparan eksitasi untuk membuat induksi magnet B yang
diperlukan untuk gaya-angkat yang diinginkan.
Oleh sebab itu fluks magnetik
harus lewat melalui bagian-bagian berikut ini dari rangkaian magnet:
Gandar, Kaki kanan, Celah udara,
Jangkar, Celah udara, Kaki kiri.
Rangkaian
Magnet pada Magnet-Angkat
Magnet-angkat merupakan contoh
yang baik dari rangkaian magnet yang terdiri dari beberapa bagian;
bagian-bagian itu memberikan jejak fluks
magnetik melalui besi atau udara.
Gambar 27 memperlihatkan ilustrasi
skematis dari rangkaian magnet semacam ini.
Fluks magnetik yang sama dalam
contoh ini harus lewat melalui ketiga buah seksi. Setiap seksi diasosiasikan
dengan beda potensial tertentu.
Seksi
1 V1 = H1•ℓ1
Seksi
2 V2 = H2•ℓ2
Seksi
3 V3 = H3•ℓ3
GGM total yang dibutuhkan akan
merupakan jumlah beda potensial magnetik sepanjang jejak fluks.
Θ = Σ V
Θ
= V1 + V2 + V3
Θ
= H1•ℓ1 + H2•ℓ2 + H3•ℓ3
Bagian-bagian
Magnet-Angkat
Kita dapat menganggap di setiap
bagian rangkaian magnet, berlaku keadaan sebagai berikut:
a) Permeabilitas
μ yang sama, yaitu bahan yang sama.
b) Induksi
magnet yang sama B = Φ/A, yaitu bidang penampang-lintang yang sama untuk suatu
nilai Φ yang diketahui.
Marilah kita pergunakan
magnet-angkat dari pembahasan yang lalu sebagai contoh.
Pada Gambar 28 di
perlihatkan strukturnya yang disederhanakan.
Dengan menerapkan kondisi
tersebut di atas, kita tetapkan karakteristik utama dari berbagai seksi.
Bagian
|
Bahan
|
Fluks
Magnetik Φ
(Weber)
|
Bidang
Penampang-lintang A (m2)
|
Induksi
Magnet B
(Tesla)
|
Gandar
|
Baja Trafo
|
2,6•10-4
|
4 • 10-4
|
0,65
|
Kaki
|
Baja Trafo
|
2,6•10-4
|
4 • 10-4
|
0,65
|
Celah udara
|
Udara
|
2,6•10-4
|
4 • 10-4
|
0,65
|
Jangkar
|
Besi tuang
|
2,6•10-4
|
5,2 • 10-4
|
0,5
|
Gandar dan Kaki terbuat dari
bahan yang sama, memiliki bidang penampang-lintang yang sama besar dan
mempunyai induksi magnet B yang sama pula; oleh sebab itu keduanya dapat
dikelompokkan sebagai satu seksi jejak magnet.
Dengan demikian kita memiliki
seksi-seksi sebagai berikut:
1. Gandar dan Kaki; 2. Jangkar; 3. Celah udara
Perhitungan
dengan Menggunakan Magnet-Angkat sebagi Contoh
Sekarang kita akan menggunakan
magnet-angkat sebagai contoh untuk menghitung GGM yang dibutuhkan untuk
menghasilkan fluks magnetik sebesar 2,6•10-4 Weber dalam setiap
seksi.
Dari gambar kita peroleh panjang jejak sebagai berikut:
1. Gandar + 2 kaki (B = 0,65 Tesla) ℓ1 = 0,27 m
2. Jangkar (B = 0,5 Tesla) ℓ2
= 0,15 m
3. Celah udara + celah udara (B = 0,65 Tesla) ℓ3 = 0,012 m
Perhitungan
kuat medan magnet:
Untuk seksi-seksi besi kita
peroleh dari kurva pemagnetan
Seksi 1: B = 0,65 Tesla, baja
transformator H1 =
150 AT/m
Seksi 2: B = 0,5 Tesla, besi tuang H2 = 1600 AT/m
Untuk celah-celah udara
Seksi 3: B = 0,65 Tesla = 0,65 Wb/m2
H3 = 517000 AT/m
Perhitungan GGM total
Θ = H1•ℓ1
+ H2•ℓ2 + H3•ℓ3
Θ = (150
• 0,27) + (1600 • 0,15) + (517000 • 0,012)
Θ = 40,5
+ 240 + 6204 AT/m
Θ =
6484,5 AT/m
Jejak
sebenarnya Fluks Magnetik dalam Magnet-Angkat
Hingga sekarang kita menganggap
bahwa fluks magnetik sebenarnya akan mengikuti jejak seperti yang direncanakan.
Akan tetapi dalam praktek tidak demikian yang terjadi. Untuk mengambarkannya,
marilah kita perhatikan kembali magnet-angkat.
Pada Gambar 29 diperlihatkan beberapa garis yang umum terjadi pada fluks magnetik.
Pada Gambar 29 diperlihatkan beberapa garis yang umum terjadi pada fluks magnetik.
Setiap garis fluks magnetik harus
membentuk suatu jejak tertutup di luar kumparan eksitasi. Terdapat dua buah
jejak untuk fluks magnetik tersebut.
Pertama ialah jejak yang didesain melalui
celah udara dan jangkar dengan reluktansi magnet yang relatif rendah.
Kedua
terdapat jejak yang melalui udara antara kedua buah kaki dengan reluktansi yang
relatif tinggi. Fluks magnetik terbagi pada kedua jejak ini sesuai dengan
reluktansinya.
Bagian fluks magnetik tersebar
akan lewat sepanjang jejak yang didesain melalui celah udara.
Bagian ini
dinamakan fluks magnetik yang bermanfaat
atau yang efektif.
Sebagian kecil
lewat melalui udara di antara kedua kaki; bagian ini dinamakan fluks magnetik bocor; garis fluksnya
dinamakan garis-sebar fluks magnetik.
Garis-sebar
fluks magnetik ialah garis dari fluks magnetik yang tidak mengikuti jejak yang
didesain dan tidak memberikan kontribusi fluks magnetik dalam lingkungan
operasi rangkaian magnet.
Secara matematis problem fluks
magnetik bocor itu sangat rumit,
Pada umumnya bocoran itu berkisar antara 10 %
sampai 30 % dari fluks magnetik total dan harus diperhitungkan dengan penambahan
kapasitas ketika menentukan gulungan ampere kumparan eksitasi.
|
Tabel Satuan
Parameter Magnet
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
TAMAT
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
