Induktansi Timbal-Balik - Induktansi (Mutual/Bersama/Silang)
Induktansi Timbal-balik adalah interaksi satu medan magnet coil pada coil/kumparan lain karena menginduksi tegangan dalam coil yang berdekatan. Induktansi Timbal-balik juga disebut dengan Mutual Induktansi, Induktansi Bersama, Induktansi Silang.
Dalam tutorial sebelumnya kita melihat bahwa induktor menghasilkan ggl yang diinduksi di dalam dirinya sebagai akibat dari perubahan medan magnet di sekitar belokannya sendiri. Ketika ggl ini diinduksi dalam rangkaian yang sama di mana arus mengubah efek ini disebut Induksi-diri, (L).
Namun, ketika ggl diinduksi ke dalam coil yang berdekatan yang terletak di dalam medan magnet yang sama, ggl tersebut dikatakan diinduksi secara magnetis, secara induktif atau dengan Induksi Timbal-balik atau Mutual Inductance, dengan simbol (M).
Kemudian ketika dua atau lebih coil secara magnetis dihubungkan bersama oleh fluks magnet umum mereka dikatakan memiliki sifat Mutual Induktansi atau Induktansi Timbal-balik.
Induktansi Timbal-balik adalah prinsip operasi dasar transformator, motor, generator dan komponen listrik lainnya yang berinteraksi dengan medan magnet lain. Kemudian kita dapat mendefinisikan induksi timbal-balik sebagai arus yang mengalir dalam satu coil yang menginduksi tegangan dalam coil yang berdekatan.
Tetapi induksi timbal-balik atau bersama ini juga bisa menjadi hal yang buruk karena induktansi "nyasar" atau "bocor" dari coil dapat mengganggu pengoperasian komponen lain yang berdekatan dengan cara induksi elektromagnetik, sehingga beberapa bentuk penyaringan listrik ke potensial ground mungkin diperlukan.
Jumlah induktansi timbal balik yang menghubungkan satu coil ke coil lain sangat tergantung pada posisi relatif kedua coil. Jika satu coil diposisikan di sebelah coil lainnya sehingga jarak fisiknya terpisah, maka hampir semua fluks magnet yang dihasilkan oleh coil pertama akan berinteraksi dengan putaran coil dari coil kedua yang menginduksi ggl yang relatif besar dan karenanya menghasilkan nilai induksi timbal balik yang besar.
Demikian juga, jika kedua coil lebih jauh terpisah satu sama lain atau pada sudut yang berbeda, jumlah fluks magnet yang diinduksi dari coil pertama ke coil kedua akan lebih lemah menghasilkan ggl induksi yang jauh lebih kecil dan oleh karena itu nilai induktansi timbal balik yang jauh lebih kecil.
Jadi efek induktansi timbal balik sangat tergantung pada posisi relatif atau jarak, (S) dari dua coil atau kumparan dan ini ditunjukkan di bawah ini.
Induktansi timbal balik atau mutual yang ada di antara dua coil dapat sangat ditingkatkan dengan memposisikannya pada inti besi lunak yang sama atau dengan meningkatkan jumlah belitan dari kedua kumparan seperti yang ditemukan dalam transformator.
Jika kedua coil dililit erat satu di atas yang lain di atas kopling kesatuan inti besi lunak yang umum dikatakan ada di antara mereka karena setiap kerugian akibat kebocoran fluks akan sangat kecil.
Kemudian dengan mengasumsikan hubungan fluks yang sempurna antara dua coil induktansi timbal balik yang ada di antara mereka dapat diberikan sebagai.
Dimana:
µo adalah permeabilitas ruang bebas (4.π.10-7 )
μr adalah permeabilitas relatif dari inti besi lunak
N ada dalam jumlah putaran coil
A berada di area penampang dalam m2
l adalah panjang gulungan dalam meter
Di sini arus yang mengalir dalam coil satu, L1 mengatur medan magnet di sekitarnya dengan beberapa garis medan magnet melewati coil dua, L2 memberi kita induktansi timbal balik. Coil satu memiliki arus I1 dan N1 belok sementara, coil dua memiliki N2 belokan.
Oleh karena itu, induktansi timbal balik, M12 dari coil dua yang ada sehubungan dengan coil satu tergantung pada posisi mereka terhadap satu sama lain dan diberikan sebagai:
Demikian juga, fluks yang menghubungkan coil satu, L1 ketika arus mengalir di sekitar coil dua, L2 persis sama dengan coil penghubung fluks dua ketika arus yang sama mengalir di sekitar coil satu di atas, maka induktansi timbal balik coil satu terhadap coil dua didefinisikan sebagai M21.
Induktansi timbal balik ini benar terlepas dari ukuran, jumlah belokan, posisi relatif atau orientasi kedua coil. Karena itu, kita dapat menulis induktansi timbal balik antara dua coil sebagai: M12 = M21 = M.
Kemudian kita dapat melihat bahwa induktansi diri mencirikan induktor sebagai elemen rangkaian tunggal, sementara induktansi timbal balik menandakan beberapa bentuk kopling magnetik antara dua induktor atau coil, tergantung pada jarak dan pengaturannya, mudah-mudahan kita ingat dari tutorial kami tentang Elektromagnet bahwa induktansi diri setiap coil individu diberikan sebagai:
Dengan mengalikan dua persamaan di atas, induktansi timbal balik, M yang ada di antara dua coil atau kumparan dapat dinyatakan dalam induktansi diri masing-masing coil.
memberi kami ekspresi terakhir dan lebih umum untuk induktansi timbal balik atau mutual antara dua kumparan coil:
Namun, persamaan di atas mengasumsikan nol fluks kebocoran dan 100% kopling magnet antara dua coil, L1 dan L2. Pada kenyataannya akan selalu ada beberapa kerugian karena kebocoran dan posisi, sehingga kopling magnetik antara dua coil tidak pernah dapat mencapai atau melebihi 100%, tetapi dapat menjadi sangat dekat dengan nilai ini dalam beberapa coil induktif khusus.
Jika beberapa link fluks magnetik total dengan dua coil, jumlah hubungan fluks ini dapat didefinisikan sebagai sebagian kecil dari total kemungkinan hubungan fluks antara coil. Nilai fraksional ini disebut koefisien kopling dan diberi huruf k.
Dengan kata lain, jika k = 1 kedua coil sempurna digabungkan, jika k> 0.5 kedua coil dikatakan erat dan jika k <0.5 kedua coil dikatakan longgar digabungkan.
Maka persamaan di atas yang mengasumsikan kopling sempurna dapat dimodifikasi untuk memperhitungkan koefisien kopling ini, k dan diberikan sebagai:
Ketika koefisien kopling, k sama dengan 1, (kesatuan) sedemikian rupa sehingga semua garis fluks satu coil memotong semua belitan coil kedua, yaitu dua coil yang dipasangkan dengan rapat, induktansi timbal balik yang dihasilkan akan sama dengan rata-rata geometrik dari dua induktansi individual coil.
Juga ketika induktansi dari dua coil yang sama dan setara, L1 adalah sama dengan L2, induktansi timbal balik yang ada antara dua coil akan sama dengan nilai satu coil tunggal sebagai akar kuadrat dari dua nilai yang sama adalah sama sebagai satu nilai tunggal seperti yang ditunjukkan.
Dalam tutorial berikutnya tentang Induktor, kita akan melihat menghubungkan bersama Induktor dalam Seri dan pengaruh kombinasi ini terhadap induktansi timbal balik, induktansi total dan tegangan terinduksinya.
Dalam tutorial sebelumnya kita melihat bahwa induktor menghasilkan ggl yang diinduksi di dalam dirinya sebagai akibat dari perubahan medan magnet di sekitar belokannya sendiri. Ketika ggl ini diinduksi dalam rangkaian yang sama di mana arus mengubah efek ini disebut Induksi-diri, (L).
Namun, ketika ggl diinduksi ke dalam coil yang berdekatan yang terletak di dalam medan magnet yang sama, ggl tersebut dikatakan diinduksi secara magnetis, secara induktif atau dengan Induksi Timbal-balik atau Mutual Inductance, dengan simbol (M).
Kemudian ketika dua atau lebih coil secara magnetis dihubungkan bersama oleh fluks magnet umum mereka dikatakan memiliki sifat Mutual Induktansi atau Induktansi Timbal-balik.
Induktansi Timbal-balik adalah prinsip operasi dasar transformator, motor, generator dan komponen listrik lainnya yang berinteraksi dengan medan magnet lain. Kemudian kita dapat mendefinisikan induksi timbal-balik sebagai arus yang mengalir dalam satu coil yang menginduksi tegangan dalam coil yang berdekatan.
Tetapi induksi timbal-balik atau bersama ini juga bisa menjadi hal yang buruk karena induktansi "nyasar" atau "bocor" dari coil dapat mengganggu pengoperasian komponen lain yang berdekatan dengan cara induksi elektromagnetik, sehingga beberapa bentuk penyaringan listrik ke potensial ground mungkin diperlukan.
Jumlah induktansi timbal balik yang menghubungkan satu coil ke coil lain sangat tergantung pada posisi relatif kedua coil. Jika satu coil diposisikan di sebelah coil lainnya sehingga jarak fisiknya terpisah, maka hampir semua fluks magnet yang dihasilkan oleh coil pertama akan berinteraksi dengan putaran coil dari coil kedua yang menginduksi ggl yang relatif besar dan karenanya menghasilkan nilai induksi timbal balik yang besar.
Demikian juga, jika kedua coil lebih jauh terpisah satu sama lain atau pada sudut yang berbeda, jumlah fluks magnet yang diinduksi dari coil pertama ke coil kedua akan lebih lemah menghasilkan ggl induksi yang jauh lebih kecil dan oleh karena itu nilai induktansi timbal balik yang jauh lebih kecil.
Jadi efek induktansi timbal balik sangat tergantung pada posisi relatif atau jarak, (S) dari dua coil atau kumparan dan ini ditunjukkan di bawah ini.
Induktansi Timbal-balik Antara Coil (Kumparan)
Induktansi timbal balik atau mutual yang ada di antara dua coil dapat sangat ditingkatkan dengan memposisikannya pada inti besi lunak yang sama atau dengan meningkatkan jumlah belitan dari kedua kumparan seperti yang ditemukan dalam transformator.
Jika kedua coil dililit erat satu di atas yang lain di atas kopling kesatuan inti besi lunak yang umum dikatakan ada di antara mereka karena setiap kerugian akibat kebocoran fluks akan sangat kecil.
Kemudian dengan mengasumsikan hubungan fluks yang sempurna antara dua coil induktansi timbal balik yang ada di antara mereka dapat diberikan sebagai.
Dimana:
µo adalah permeabilitas ruang bebas (4.π.10-7 )
μr adalah permeabilitas relatif dari inti besi lunak
N ada dalam jumlah putaran coil
A berada di area penampang dalam m2
l adalah panjang gulungan dalam meter
Induksi Timbal-balik
Di sini arus yang mengalir dalam coil satu, L1 mengatur medan magnet di sekitarnya dengan beberapa garis medan magnet melewati coil dua, L2 memberi kita induktansi timbal balik. Coil satu memiliki arus I1 dan N1 belok sementara, coil dua memiliki N2 belokan.
Oleh karena itu, induktansi timbal balik, M12 dari coil dua yang ada sehubungan dengan coil satu tergantung pada posisi mereka terhadap satu sama lain dan diberikan sebagai:
Demikian juga, fluks yang menghubungkan coil satu, L1 ketika arus mengalir di sekitar coil dua, L2 persis sama dengan coil penghubung fluks dua ketika arus yang sama mengalir di sekitar coil satu di atas, maka induktansi timbal balik coil satu terhadap coil dua didefinisikan sebagai M21.
Induktansi timbal balik ini benar terlepas dari ukuran, jumlah belokan, posisi relatif atau orientasi kedua coil. Karena itu, kita dapat menulis induktansi timbal balik antara dua coil sebagai: M12 = M21 = M.
Kemudian kita dapat melihat bahwa induktansi diri mencirikan induktor sebagai elemen rangkaian tunggal, sementara induktansi timbal balik menandakan beberapa bentuk kopling magnetik antara dua induktor atau coil, tergantung pada jarak dan pengaturannya, mudah-mudahan kita ingat dari tutorial kami tentang Elektromagnet bahwa induktansi diri setiap coil individu diberikan sebagai:
Dengan mengalikan dua persamaan di atas, induktansi timbal balik, M yang ada di antara dua coil atau kumparan dapat dinyatakan dalam induktansi diri masing-masing coil.
M2= L1 L2
memberi kami ekspresi terakhir dan lebih umum untuk induktansi timbal balik atau mutual antara dua kumparan coil:
Induktansi Timbal-balik Antara Coil yang Berbeda
Namun, persamaan di atas mengasumsikan nol fluks kebocoran dan 100% kopling magnet antara dua coil, L1 dan L2. Pada kenyataannya akan selalu ada beberapa kerugian karena kebocoran dan posisi, sehingga kopling magnetik antara dua coil tidak pernah dapat mencapai atau melebihi 100%, tetapi dapat menjadi sangat dekat dengan nilai ini dalam beberapa coil induktif khusus.
Jika beberapa link fluks magnetik total dengan dua coil, jumlah hubungan fluks ini dapat didefinisikan sebagai sebagian kecil dari total kemungkinan hubungan fluks antara coil. Nilai fraksional ini disebut koefisien kopling dan diberi huruf k.
Koefisien Kopling
Secara umum, jumlah kopling induktif yang ada antara dua coil dinyatakan sebagai bilangan pecahan antara 0 dan 1, bukan nilai persentase ( % ), di mana 0 menunjukkan nol atau tidak ada kopling induktif, dan 1 menunjukkan kopling induktif penuh atau maksimal.Dengan kata lain, jika k = 1 kedua coil sempurna digabungkan, jika k> 0.5 kedua coil dikatakan erat dan jika k <0.5 kedua coil dikatakan longgar digabungkan.
Maka persamaan di atas yang mengasumsikan kopling sempurna dapat dimodifikasi untuk memperhitungkan koefisien kopling ini, k dan diberikan sebagai:
Faktor Kopling Antar Kumparan Coil
Ketika koefisien kopling, k sama dengan 1, (kesatuan) sedemikian rupa sehingga semua garis fluks satu coil memotong semua belitan coil kedua, yaitu dua coil yang dipasangkan dengan rapat, induktansi timbal balik yang dihasilkan akan sama dengan rata-rata geometrik dari dua induktansi individual coil.
Juga ketika induktansi dari dua coil yang sama dan setara, L1 adalah sama dengan L2, induktansi timbal balik yang ada antara dua coil akan sama dengan nilai satu coil tunggal sebagai akar kuadrat dari dua nilai yang sama adalah sama sebagai satu nilai tunggal seperti yang ditunjukkan.
Contoh Induktansi Timbal-balik No.1
Dua induktor yang induktansi diri masing-masing diberikan sebagai 75mH dan 55mH, diposisikan bersebelahan pada inti magnetik yang sama sehingga 75% garis fluks dari coil pertama memotong coil kedua. Hitung total induktansi timbal balik yang ada antara kedua coil.Contoh Induktansi Timbal-balik No.2
Ketika dua coil atau kumparan yang memiliki induktansi 5H dan 4H masing-masing gulungan secara seragam ke inti non-magnetis, ditemukan bahwa induktansi timbal balik mereka adalah 1.5H. Hitung koefisien kopling yang ada di antara.Dalam tutorial berikutnya tentang Induktor, kita akan melihat menghubungkan bersama Induktor dalam Seri dan pengaruh kombinasi ini terhadap induktansi timbal balik, induktansi total dan tegangan terinduksinya.