Teknik Tenaga Listrik

1. PENGANTAR MEDAN MAGNET DAN MEDAN LISTRIK

Medan magnet terbentuk dari gerak elektron. Mengingat arus listrik yang melalui suatu hantaran merupakan aliran elektron, maka pada sekitar kawat hantaran listrik tersebut akan ditimbulkan suatu medan magnet. Medan magnet memiliki arah, kecepatan, dan intensitas yang digambarkan sebagai “garis-garis fluks” dan dinyatakan dengan gambar simbol
ΦΔ fluks dalam besaran weber
Besaran kerapatan medan magnet dinyatakan dengan banyaknya garis-garis fluks yang menembus suatu luas bidang tertentu dan mempunyai simbol
BΔ kerapatan fluksi dalam weber/m² (WB/m²)
Intensitas medan magnet disebut sebagai kuat medan dan menyatakan dengan besarnya fluksi sepanjang jarak tertentu, mepunyai simbol
HΔ kuat medan dalam ampere/m (A/m)
Kerapatan medan B maupun kuat medan H merupakan besaran vektoris yang mempunyai besaran dan arah. Yang besarnya
B = µH
Di mana
µΔ permeabilitas dalam henry/meter (H/M)
Permeabilitas pada ruang bebas (udara), µ0, mempunyai nilai 4¶ X 10-7 H/m. Material seperti besi dan nikel mempunyai permeabilitas yang relative lebih tinggi dan biasanya disebut sebagai material yang mempunyai karakteristik feromagnet. Besaran fluks dapat juga dinyatakan dengan
Φ = ∫ B d A
Di mana d A adalah unsur luas.
Hubungan antara arus listrik dan medan magnet dinyatakan oleh Hukum Ampere, dan untuk rangkaian sederhana persamannya adalah
Ni = Hl ampere-turn
Di mana
N = jumlah lilitan
i = arus listrik (A)
H = kuat medan (A/m)
l = panjang jalur (m)

2. KONSEP RANGKAIAN MAGNET

Arus listrik (i) yang dialirkan melalui penghantar yang dibelitkan pada inti besi yang berbentuk cincin toroidal, akan menghasilkan medan magnet yang sebanding dengan jumlah lilitan (N) dikalikan dengan besaran arus listrik (i). Ampere-turn Ni ini dikenal sebagai gaya gerak magnet (ggm) dan dinyatakan dengan notasi I
I =N I ampere-turn
Gaya gerak magnet (ggm) adalah perbedaan potensial magnet yang cenderung menggerakkan fluks di sekitar cincin toroidal. Gerak fluks di sekitar cincin, selain ditentukan oleh besaran ggm, juga merupakan fungsi dari tahanan inti besi yang membawa fluks tersebut. Tahanan inti besi itu disebut reluktansi R dari rangkaian magnet.
Φ = I / R weber
Seperti juga tahanan dalam rangkaian listrik, reluktansi berbanding lurus dengan panjang (l), berbanding berbalik dengan penampang luas bidang (A), dan bergantung pada bahan magnetic rangkaian magnet tersebut, di mana besaran l dalam meter dan A dalam meter persegi.


3. INTENSITAS MEDAN MAGNET MAGNET-HUKUM AMPERE

Hukum Ampere bersama dengan beberapa persaman lain membentuk persamaan Maxwell; menyatakan bahwa integral keliling kuat medan magnet berbanding lurus dengan besar arus listrik yang terkurung oleh integral keliling itu.
∫H dl = ∫ I d A
Di mana d A adalah unsur luas.
Dalam proses konversi energi yang menyangkut mesin dengan elemen bergerak (berputar) seperti tranduser atau motor, pada inti besinya (core) akan terdapat celah udara. Melalui celah udara ini dapat berlangsung proses konversi dari energi listrik ke energi mekanik atau sebalikya.


Sumber:
Zuhal, Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya, Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, 1993.