Laman

Selasa, 22 Januari 2013

RANGKAIAN MAGNET (Tamat)



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)               1 = 0,27  m

2. Jangkar                                  (B = 0,5   Tesla)               2 = 0,15   m

3. Celah udara + celah udara       (B = 0,65 Tesla)               3 = 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.


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


Parameter

Simbol

Rumus

Satuan SI
Satuan dalam Sistem Praktis
Satuan dalam Sistem Elektromagnet

Bilangan Konversi

Gaya gerak
Magnet

Θ
Θ =  I • N

Θ = Φ • RM
A (ampere)
A (ampere)

AT (ampere-turn)
A (ampere)

AT (ampere-turn)


Fluks magnetik

Φ
Φ =  B • A

Φ = Θ/RM
Wb (Weber)

Vs (Volt-detik)
Vs (Volt-detik)

Wb (Weber)
M (Maxwell)
1Wb = 1 Vs = 108M

Induksi magnet

B
B =  Θ/A

B = μ • H
T (Tesla)

Wb/m2
Vs/cm2

Wb/cm2
M/cm2

G (Gauss)
1T =1Wb/m2 =1Vs/m2 =104M/cm2 =104G

1Vs/cm2= 1Wb/cm2 = 108M/cm2 = 108G

Reluktansi magnet

RM
RM  = ℓ /μ • A

RM = Θ/Φ
1/H (1/Henry)

A/Vs
A/Vs (ampere/Volt-detik)

1/H
A/G .cm2
1A/Vs = 1 (1/H) = 108 A/G.cm2

Permeabilitas

μ

μ  =  B / H

H/m(Henry/meter)
Vs/A.cm

Vs/A.cm
H/cm

G.cm/A

1 H/m =1 Vs/Am =106 G.cm2/A
1 A/m =1 AT/cm = 108 G.cm/A

Kuat medan magnet

H
H  =  B/μ

H  = Θ/
A/m (ampere/meter)
A/cm

AT/cm

Oe (Oersted)
1 A/m = 10-2 A/cm = 1,256.10-2 Oe

1 A/cm = 1 AT/cm = 1,256 Oe

Beda potensial magnet

V

V = H • ℓ

A (ampere)

A (ampere)

Gb (Gibert)

1 A = 1,256 Gb








TAMAT

















































1 komentar:

  1. Bagus mas materinya, mohon ijin ambil ilmunya mas dan mohon ijin referensi/daftar pustakanya mas agar saya bisa lebih mempelajarinya, terima kasih

    BalasHapus