slide bab iii
TRANSCRIPT
![Page 1: Slide Bab III](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050723/5571f31349795947648d73bf/html5/thumbnails/1.jpg)
Bab IIIRangkaian dan Kopling Magnetik
3.1. Sumber Magnetik dan Peranannya DalamKonversi Energi
3.2. Asumsi Dalam Analisa Rangkaianmagnetik
3.3. Rumus Dasar Rangkaian Magnetik3.4. Induksi Elektromagnetik3.5. Gandengan Fluks (Flux Linkage),
Induktansi, Dan Energi.3.6. Energi Dalam Medan Magnet.3.7. Sifat-Sifat Bahan Magnetik3.8. Peneralan Dengan Arus Bolak-Balik
![Page 2: Slide Bab III](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050723/5571f31349795947648d73bf/html5/thumbnails/2.jpg)
3.1. Sumber Magnetik danPeranannya Dalam Konversi
Energi• magnet permanen• konduktor yang dialiri arus listrik
φ
φ
φ
Sumber medan magnet; (a) Magnet permaanen (b)Megnet listrik
(a)
(b)
![Page 3: Slide Bab III](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050723/5571f31349795947648d73bf/html5/thumbnails/3.jpg)
Sifat2 medan magnet
• Fluks medan magnet (φ) atau sering disebut garis-garisgaya magnet selalu cenderung untuk melalui/melintasilintasan yang paling rendah hambatan magnetnya ( reluktansi R).
• Kutub-kutub magnetik, yakni; kutub utara dan kutubselatan pada lintasan fluks medan magnet, akanterbentuk pada titik dimana terdapat perubahanreluktansi lintasan
• Gaya tarik-menarik magnetik yang timbul antara duakutub berbeda dalam celah udara akan selalu memilikiarah sesuai dengan garis-garis fluks dalam celah udaratersebut
![Page 4: Slide Bab III](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050723/5571f31349795947648d73bf/html5/thumbnails/4.jpg)
Arah fluks medan magnet di sekitarkonduktor berarus
![Page 5: Slide Bab III](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050723/5571f31349795947648d73bf/html5/thumbnails/5.jpg)
3.2. Asumsi Dalam Analisa Rangkaianmagnetik
• Asumsi pertama adalah, bahwa untuk jenismesin listrik dan trans-formator yang frekuensidan ukurannya adalah se-demikian hingga sukuarus-pergeseran (displacement current) dalamper-samaan Maxwell dapat diabaikan
• penyederhanaan yang kedua menyangkutkonsep rangkaian magnetik
![Page 6: Slide Bab III](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050723/5571f31349795947648d73bf/html5/thumbnails/6.jpg)
3.3. Rumus DasarRangkaian Magnetik
Rangkian Listrik Simbol Analog Rangkaian magnetik Simbol Gaya gerak listrik (ggl) E ⇔ Gaya gerak magnetik (gmm) F Arus listrik I ⇔ Fluks magnetik φ Resistansi R ⇔ Reluktansi R Kerapatan arus I/A ⇔ Kerapatan fluks B Intensitas medan listrik ε ⇔ Kuat medan H Konduktivitas σ ⇔ Permeabilitas μ
Analogi rangkaian listrikdan magnetik
![Page 7: Slide Bab III](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050723/5571f31349795947648d73bf/html5/thumbnails/7.jpg)
Rangkaian magnetik
(a)
Rangkaian magnetik sederhanan; (a) rangkaian ril(b) rangkain ekivalen magnetik
F RF
(b)
![Page 8: Slide Bab III](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050723/5571f31349795947648d73bf/html5/thumbnails/8.jpg)
• hubungan antara agm (mmf) dan in tensitas medan magnetik dapat dituliskandalam istilah rangkaian magnetik sebagai
• Hubungan antana intensitas medanmagnetik H dan rapat fluks magne-tik B
μ = μr μo μo. = 4π x 10-7dan
![Page 9: Slide Bab III](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050723/5571f31349795947648d73bf/html5/thumbnails/9.jpg)
• Bila fluks di luar inti diabaikan
![Page 10: Slide Bab III](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050723/5571f31349795947648d73bf/html5/thumbnails/10.jpg)
Rangkaian magnetik dengan celah udara
F Rc Rg
Rangkaian magnetik dengan celah udara; (a) rangkaian ril (b) rangkain ekivalenmagnetik
(a)
(b)
![Page 11: Slide Bab III](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050723/5571f31349795947648d73bf/html5/thumbnails/11.jpg)
• Di dalani inti rapat fluks adalah serbasama, luaspenampang melintangnya sama dengan Ac, jadi, didalam inti
• dan dalam celah udara
• pengaruh dan medan-pinggir diabaikan sehinggaAg = Ac dan
![Page 12: Slide Bab III](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050723/5571f31349795947648d73bf/html5/thumbnails/12.jpg)
goc
c
Ag
Al
μφ
μφ +=F
![Page 13: Slide Bab III](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050723/5571f31349795947648d73bf/html5/thumbnails/13.jpg)
Reluktansi
Sehingga
![Page 14: Slide Bab III](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050723/5571f31349795947648d73bf/html5/thumbnails/14.jpg)
• Untuk kondisi
makagco maka RR, <<>> μμ
![Page 15: Slide Bab III](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050723/5571f31349795947648d73bf/html5/thumbnails/15.jpg)
![Page 16: Slide Bab III](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050723/5571f31349795947648d73bf/html5/thumbnails/16.jpg)
CONTOH 1.2
Rangkaian magnetik suatumesin serempak (synchronous machine) diperlihatkan secaraskematis dalam Gambar disamping Dengan anggapanbahwa besi rotor dan stator mempunyai permeabilitas takterhingga (μ → ∞) tentukanlahfluks celah udara φ dan rapatfluksnya Bg,. Untuk contoh iniI = 10 A; N= 1.000liitan; g= 1 cm dan A, = 2.000 cm2
![Page 17: Slide Bab III](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050723/5571f31349795947648d73bf/html5/thumbnails/17.jpg)
Penyelesaian:
• Perhatikanlah bahwa ada dua celah udarasimetri, rapat fluks dalam tiap-tiap celahsama.
• Karena permeabilitas besi di sini dianggaptak terhingga, maka reluktansinya dapatdiabaikan, sehingga:
![Page 18: Slide Bab III](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050723/5571f31349795947648d73bf/html5/thumbnails/18.jpg)
![Page 19: Slide Bab III](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050723/5571f31349795947648d73bf/html5/thumbnails/19.jpg)
3.4. Induksi Elektromagnetik
• Medan magnet yang berubah-rubah terhadapwaktu yang dilingkupi oleh sebuah sebuahkonduktor yang membentuk N lingkaran, akanmenyebabkan terbangkitnya “gaya gerak listrik(ggl)” atau sering disebut “tegangan induksi”pada ujung-ujung konduktor tersebut. Besar gglyang terbangkit dirumuskan oleh Faraday:
dtd
dtdNe λ
−=−=φ
![Page 20: Slide Bab III](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050723/5571f31349795947648d73bf/html5/thumbnails/20.jpg)
Perubahan fluks pada persamaan dapat terjadikarena
• Secara langsung medan magnetnyaberubah terhadap waktu
• Secara tidak langsung akibat ada gerak(perubahan posisi) yang menyebabkanadanya perubahan fluks yang dilingkupilingkaran konduktor
![Page 21: Slide Bab III](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050723/5571f31349795947648d73bf/html5/thumbnails/21.jpg)
Dengan demikian e dapatdinyatakan dalam 2 peubah
•
),λ( tdtde θ−=
sitransformarotasi eeedtd
dtd
dtde
+=
−=λ-λ θ
![Page 22: Slide Bab III](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050723/5571f31349795947648d73bf/html5/thumbnails/22.jpg)
3.5. Gandengan Fluks (Flux Linkage), Induktansi, Dan Energi.• Bagi suatu rangkaian magnetik yang mempunyai
hubungan linear antara B dan H, karena bahannyaberpermeabilitas konstan atau karena celah udarayang dominan, kita dapat mendefinisikan hubunganλ - i dengan induktansi L sebagai
di mana λ =Nφ
Sehingga
![Page 23: Slide Bab III](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050723/5571f31349795947648d73bf/html5/thumbnails/23.jpg)
Rangkaian magnetik dengan dua kumparan.
![Page 24: Slide Bab III](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050723/5571f31349795947648d73bf/html5/thumbnails/24.jpg)
![Page 25: Slide Bab III](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050723/5571f31349795947648d73bf/html5/thumbnails/25.jpg)
![Page 26: Slide Bab III](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050723/5571f31349795947648d73bf/html5/thumbnails/26.jpg)
Pers. ggl dalam bentuk induktansi dan arus dapatdituliskan
Untuk rangkaian magnetik statis, L konstan
Untuk rangkaian magnetik dengan L berubah
![Page 27: Slide Bab III](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050723/5571f31349795947648d73bf/html5/thumbnails/27.jpg)
3.6. Energi Dalam Medan Magnet.
• Daya pada ujungsuatu kumparan padarangkaian magnetikadalah ukur-an bagilaju arus energi kedalam rangkaianmelalui kumparantertentu itu. Dayaditentukan dariperkalian tegangandan arus
![Page 28: Slide Bab III](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050723/5571f31349795947648d73bf/html5/thumbnails/28.jpg)
Jadi perubahan pada energi tersimpan magnetik (magnetic stored energy) W dalam rangkaian magnetik tersebut dalain selang waktut1 hingga t2 adalah
Untuk kumparan tunggal dengan L konstan, maka:
Total energi magnetik yang tersimpan pada suatu nilai λ tertentudapat di-tentukan dengan mengambil λ1 sama dengan nol, sehingga
![Page 29: Slide Bab III](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050723/5571f31349795947648d73bf/html5/thumbnails/29.jpg)
3.7. Sifat-Sifat Bahan Magnetik
Lingkar B-H (kerapatan fluk vs kuat medan) untuk baja elektrik yang grain-oriented M-5 tebalnya 0.012 in
![Page 30: Slide Bab III](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050723/5571f31349795947648d73bf/html5/thumbnails/30.jpg)
Kurva magnetisasi arus searah dc untukbaja listrik yang grain oriented M-5 dengan
tebal 0.012 in