Induktansi Bersama dan Operasi Dasar

Perilaku Induktor melilit Inti Konduktif

Misalkan kita membungkus gulungan kawat berinsulasi di sekitar loop bahan feromagnetik dan memberi energi pada kumparan ini dengan sumber tegangan AC:(Gambar di bawah (a))

Gulungan berinsulasi pada loop feromagnetik memiliki reaktansi induktif, membatasi arus AC

Sebagai induktor, kita akan mengharapkan kumparan inti besi ini untuk melawan tegangan yang diberikan dengan reaktansi induktifnya, membatasi arus melalui kumparan seperti yang diprediksi oleh persamaan:

X_L =2πfL dan I=E/X (atau I=E/Z)

Namun, untuk tujuan contoh ini, kita perlu melihat lebih detail interaksi tegangan, arus, dan fluks magnet di perangkat.

Hukum tegangan Kirchhoff menjelaskan bagaimana jumlah aljabar semua tegangan dalam satu lingkaran harus sama dengan nol. Dalam contoh ini, kita dapat menerapkan hukum dasar kelistrikan ini untuk menggambarkan tegangan masing-masing sumber dan kumparan induktor.

Di sini, seperti pada rangkaian satu-sumber, satu-beban, tegangan yang dijatuhkan pada beban harus sama dengan tegangan yang disuplai oleh sumber, dengan asumsi tegangan nol turun bersama dengan hambatan dari setiap kabel penghubung.

Dengan kata lain, beban (kumparan induktor) harus menghasilkan tegangan berlawanan yang besarnya sama dengan sumber, agar dapat seimbang dengan tegangan sumber dan menghasilkan jumlah tegangan loop aljabar nol.

Dari mana tegangan berlawanan ini muncul? Jika beban adalah resistor (gambar di atas (b)), penurunan tegangan berasal dari kehilangan energi listrik, "gesekan" pembawa muatan yang mengalir melalui resistansi.

Dengan induktor yang sempurna (tidak ada hambatan pada kabel kumparan), tegangan yang berlawanan berasal dari mekanisme lain:reaksi terhadap perubahan fluks magnet dalam inti besi. Ketika arus AC berubah, fluks berubah. Mengubah fluks menginduksi counter EMF.

Hubungan Antara Tegangan, Arus, dan Fluks Magnetik

Michael Faraday menemukan hubungan matematis antara fluks magnet (Φ) dan tegangan induksi dengan persamaan ini:

Tegangan sesaat (tegangan turun setiap saat) melintasi kumparan kawat sama dengan jumlah lilitan kumparan di sekitar inti (N) dikalikan dengan laju perubahan sesaat dalam fluks magnet (dΦ/dt) yang menghubungkan dengan kumparan.

Grafik (gambar di bawah), ini menunjukkan dirinya sebagai satu set gelombang sinus (dengan asumsi sumber tegangan sinusoidal), gelombang fluks 90° tertinggal di belakang gelombang tegangan:

Fluks magnet, seperti arus, tertinggal dari tegangan yang diberikan sebesar 90°

Inilah sebabnya mengapa arus bolak-balik melalui induktor tertinggal dari bentuk gelombang tegangan yang diterapkan sebesar 90°:karena itulah yang diperlukan untuk menghasilkan fluks magnet yang berubah yang laju perubahannya menghasilkan tegangan yang berlawanan fase dengan tegangan yang diberikan.

Karena fungsinya dalam memberikan gaya magnetisasi (mmf) untuk inti, arus ini kadang-kadang disebut sebagai arus magnetisasi .

Perlu disebutkan bahwa arus yang melalui induktor inti besi tidak berbentuk sinusoidal sempurna (berbentuk gelombang sinus), karena kurva magnetisasi B/H besi yang nonlinier.

Faktanya, jika induktor dibuat dengan murah, menggunakan besi sesedikit mungkin, kerapatan fluks magnet dapat mencapai tingkat tinggi (mendekati saturasi), menghasilkan bentuk gelombang arus magnetisasi yang terlihat seperti gambar di bawah ini:

Saat kerapatan fluks mendekati saturasi, bentuk gelombang arus magnetisasi menjadi terdistorsi

Ketika bahan feromagnetik mendekati saturasi fluks magnet, tingkat gaya medan magnet (mmf) yang lebih besar secara tidak proporsional diperlukan untuk menghasilkan peningkatan fluks medan magnet (Φ) yang sama.

Karena mmf sebanding dengan arus yang melalui kumparan magnetisasi (mmf =NI, di mana "N" adalah jumlah lilitan kawat dalam kumparan dan "I" adalah arus yang melaluinya), peningkatan besar mmf yang diperlukan untuk memasok kebutuhan peningkatan fluks menghasilkan peningkatan besar pada arus koil.

Dengan demikian, arus kumparan meningkat secara dramatis di puncak untuk mempertahankan bentuk gelombang fluks yang tidak terdistorsi, memperhitungkan setengah siklus berbentuk lonceng dari bentuk gelombang arus di plot di atas.

Arus Seru dan Efeknya

Situasi ini semakin diperumit oleh kehilangan energi di dalam inti besi. Efek histeresis dan arus eddy berkonspirasi untuk lebih mendistorsi dan memperumit bentuk gelombang arus, membuatnya semakin tidak sinusoidal dan mengubah fasenya menjadi tertinggal sedikit kurang dari 90° di belakang bentuk gelombang tegangan yang diterapkan.

Arus kumparan ini yang dihasilkan dari jumlah total semua efek magnetik di inti (magnetisasi dΦ/dt ditambah rugi-rugi histeresis, rugi-rugi arus eddy, dll.) disebut arus eksitasi .

Distorsi arus eksitasi induktor inti besi dapat diminimalkan jika dirancang dan dioperasikan pada kerapatan fluks yang sangat rendah. Secara umum, ini membutuhkan inti dengan luas penampang yang besar, yang cenderung membuat induktor besar dan mahal.

Namun, demi kesederhanaan, kami akan menganggap bahwa inti contoh kami jauh dari saturasi dan bebas dari semua kerugian, menghasilkan arus eksitasi sinusoidal sempurna.

Seperti yang telah kita lihat di bab induktor, memiliki bentuk gelombang arus 90° di luar fase dengan bentuk gelombang tegangan menciptakan kondisi di mana daya secara bergantian diserap dan dikembalikan ke rangkaian oleh induktor.

Jika induktor sempurna (tidak ada hambatan kawat, tidak ada kehilangan inti magnetik, dll.), induktor akan menghilangkan daya nol.

Sekarang mari kita perhatikan perangkat induktor yang sama, kecuali kali ini dengan kumparan kedua (Gambar di bawah) yang melilit inti besi yang sama. Kumparan pertama akan diberi label primer kumparan, sedangkan yang kedua akan diberi label sekunder :

Inti feromagnetik dengan kumparan primer (digerakkan AC) dan kumparan sekunder.

Induksi Bersama

Jika kumparan sekunder ini mengalami perubahan fluks magnet yang sama dengan kumparan primer (yang seharusnya, dengan asumsi penahanan sempurna fluks magnet melalui inti bersama), dan memiliki jumlah lilitan yang sama di sekitar inti, tegangan dengan magnitudo dan fase yang sama untuk tegangan yang diberikan akan diinduksi sepanjang panjangnya.

Pada grafik berikut, (Gambar di bawah) bentuk gelombang tegangan induksi digambarkan sedikit lebih kecil dari bentuk gelombang tegangan sumber hanya untuk membedakan satu dari yang lain:

Sekunder sirkit terbuka melihat fluks yang sama dengan primer. Oleh karena itu tegangan sekunder induksi e_s besarnya dan fase yang sama dengan tegangan primer e_p .

Efek ini disebut mutual induktansi :induksi tegangan pada satu kumparan sebagai respons terhadap perubahan arus pada kumparan lainnya. Seperti induktansi normal (sendiri), ia diukur dalam satuan henries, tetapi tidak seperti induktansi normal, induktansi dilambangkan dengan huruf kapital “M” dan bukan huruf “L”:

Tidak ada arus pada kumparan sekunder karena kumparan tersebut dihubung terbuka. Namun, jika kita menghubungkan resistor beban ke resistor tersebut, arus bolak-balik akan mengalir melalui kumparan, sefasa dengan tegangan induksi (karena tegangan melintasi resistor dan arus yang melaluinya selalu sefasa satu sama lain). (Gambar di bawah)

Beban resistif pada sekunder memiliki tegangan dan arus sefasa.

Pada awalnya, orang mungkin berharap arus kumparan sekunder ini menyebabkan fluks magnet tambahan di inti. Sebenarnya tidak. Jika lebih banyak fluks yang diinduksi di inti, itu akan menyebabkan lebih banyak tegangan yang diinduksi tegangan di kumparan primer (ingat bahwa e =dΦ/dt).

Hal ini tidak dapat terjadi, karena tegangan induksi kumparan primer harus tetap pada besar dan fasa yang sama agar seimbang dengan tegangan yang diberikan, sesuai dengan hukum tegangan Kirchhoff. Akibatnya, fluks magnet di inti tidak dapat dipengaruhi oleh arus kumparan sekunder.

Namun, apa yang lakukan perubahan adalah jumlah mmf di sirkuit magnetik.

Gaya Magnetomotif

Gaya gerak magnet dihasilkan setiap kali arus mengalir melalui kawat. Biasanya, mmf ini disertai dengan fluks magnet, sesuai dengan persamaan mmf=ΦR “Hukum Ohm magnetik”.

Namun, dalam kasus ini, fluks tambahan tidak diizinkan, jadi satu-satunya cara mmf kumparan sekunder mungkin ada adalah jika mmf penangkal dihasilkan oleh kumparan primer, dengan besaran yang sama dan fase yang berlawanan.

Memang, inilah yang terjadi, arus bolak-balik terbentuk di kumparan primer—berlawanan fase 180 ° dengan arus kumparan sekunder—untuk menghasilkan mmf penangkal ini dan mencegah fluks inti tambahan.

Tanda polaritas dan panah arah arus telah ditambahkan ke ilustrasi untuk memperjelas hubungan fase:(Gambar di bawah)

Flux tetap konstan dengan penerapan beban. Namun, mmf penangkal dihasilkan oleh sekunder yang dimuat.

Jika Anda merasa proses ini agak membingungkan, jangan khawatir. Dinamika transformator adalah subjek yang kompleks. Yang penting untuk dipahami adalah:ketika tegangan AC diterapkan ke kumparan primer, itu menciptakan fluks magnet di inti, yang menginduksi tegangan AC di kumparan sekunder sefasa dengan tegangan sumber.

Setiap arus yang ditarik melalui kumparan sekunder untuk memberi daya pada beban menginduksi arus yang sesuai di kumparan primer, menarik arus dari sumbernya.

Saling Induktansi dan Transformer

Perhatikan bagaimana kumparan primer berperilaku seperti beban sehubungan dengan sumber tegangan AC, dan bagaimana kumparan sekunder berperilaku sebagai sumber sehubungan dengan resistor.

Alih-alih energi hanya secara bergantian diserap dan dikembalikan ke sirkuit kumparan primer, energi sekarang digabungkan ke kumparan sekunder di mana ia dikirim ke beban disipatif (mengkonsumsi energi). Sejauh sumbernya “tahu”, ini langsung memberi daya pada resistor.

Tentu saja, ada juga arus kumparan primer tambahan yang tertinggal dari tegangan yang diberikan sebesar 90°, cukup untuk memagnetisasi inti untuk menciptakan tegangan yang diperlukan untuk menyeimbangkan terhadap sumbernya (arus eksitasi ).

Kami menyebut perangkat jenis ini sebagai transformator , karena mengubah energi listrik menjadi energi magnet, kemudian kembali menjadi energi listrik lagi. Karena operasinya bergantung pada induksi elektromagnetik antara dua kumparan stasioner dan fluks magnet dengan besaran dan “polaritas” yang berubah, trafo harus merupakan perangkat AC.

Simbol skematiknya terlihat seperti dua induktor (kumparan) yang berbagi inti magnet yang sama:(Gambar di bawah)

Simbol skema untuk transformator terdiri dari dua simbol induktor, dipisahkan oleh garis yang menunjukkan inti feromagnetik.

Kedua kumparan induktor mudah dibedakan pada simbol di atas. Sepasang garis vertikal mewakili inti besi yang umum untuk kedua induktor. Sementara banyak transformator memiliki bahan inti feromagnetik, ada beberapa yang tidak, induktor penyusunnya dihubungkan secara magnetis melalui udara.

Foto berikut menunjukkan transformator daya dari jenis yang digunakan dalam penerangan pelepasan gas. Di sini, dua kumparan induktor dapat dilihat dengan jelas, dililitkan di sekitar inti besi. Sementara sebagian besar desain trafo membungkus kumparan dan inti dalam bingkai logam untuk perlindungan, trafo khusus ini terbuka untuk dilihat dan dengan demikian melayani tujuan ilustrasinya dengan baik (Gambar di bawah):

Contoh trafo penerangan pelepasan gas.

Gulungan Primer dan Sekunder

Kedua gulungan kawat dapat dilihat di sini dengan insulasi pernis berwarna tembaga. Kumparan atas lebih besar dari kumparan bawah, memiliki lebih banyak "putaran" di sekitar inti. Pada transformator, kumparan induktor sering disebut sebagai belitan , mengacu pada proses manufaktur di mana kawat luka di sekitar materi inti.

Seperti yang dimodelkan dalam contoh awal kami, induktor bertenaga dari sebuah transformator disebut primer berliku, sedangkan koil yang tidak diberi daya disebut sekunder berliku.

Pada foto berikutnya (gambar di bawah), sebuah transformator ditunjukkan terpotong menjadi dua, memperlihatkan penampang inti besi serta kedua belitan. Seperti transformator yang ditunjukkan sebelumnya, unit ini juga menggunakan belitan primer dan sekunder dengan jumlah putaran yang berbeda.

Pengukur kawat juga dapat dilihat berbeda antara gulungan primer dan sekunder. Alasan perbedaan dalam pengukur kawat ini akan dijelaskan di bagian selanjutnya dari bab ini.

Selain itu, inti besi dapat dilihat di foto ini terbuat dari banyak lembaran tipis (laminasi) daripada potongan padat. Alasan untuk ini juga akan dijelaskan di bagian selanjutnya dari bab ini.

Potongan penampang transformator menunjukkan inti dan belitan.

Aksi Transformer Sederhana Menggunakan SPICE

Sangat mudah untuk mendemonstrasikan tindakan transformator sederhana menggunakan SPICE, menyiapkan gulungan primer dan sekunder dari transformator yang disimulasikan sebagai sepasang induktor "bersama" (gambar di bawah).

Koefisien kopling medan magnet diberikan pada akhir garis "k" dalam deskripsi rangkaian SPICE, contoh ini ditetapkan hampir sempurna (1.000). Koefisien ini menggambarkan seberapa erat "terkait" kedua induktor bersifat magnetis. Semakin baik kedua induktor ini digabungkan secara magnetis, semakin efisien transfer energi di antara keduanya.

Sirkuit bumbu untuk induktor yang digabungkan.

transformator v1 1 0 ac 10 sin rbogus1 1 2 1e-12 rbogus2 5 0 9e12 l1 2 0 100 l2 3 5 100 ** Baris ini memberi tahu SPICE bahwa kedua induktor ** l1 dan l2 secara magnetis "terhubung" bersama k l1 l2 0,999 vi1 3 4 ac 0 rload 4 5 1k .ac lin 1 60 60 .cetak ac v(2,0) i(v1) .cetak ac v(3,5) i(vi1) .akhir

Catatan:R_palsu resistor diperlukan untuk memenuhi kebiasaan SPICE tertentu. Yang pertama memutus loop kontinu antara sumber tegangan dan L₁ yang tidak akan diizinkan oleh SPICE. Yang kedua menyediakan jalur ke ground (simpul 0) dari sirkuit sekunder, yang diperlukan karena SPICE tidak dapat berfungsi dengan sirkuit yang tidak di-ground.

frekuensi v(2) i(v1) 6.000E+01 1.000E+01 9.975E-03 Belitan primer frekuensi v(3,5) i(vi1) 6.000E+01 9.962E+00 9.962E-03 Gulungan sekunder

Perhatikan bahwa dengan induktansi yang sama untuk kedua belitan (masing-masing 100 henri), tegangan dan arus AC hampir sama untuk keduanya. Perbedaan antara arus primer dan sekunder adalah arus magnetisasi yang disebutkan sebelumnya:arus tertinggal 90° yang diperlukan untuk memagnetisasi inti.

Seperti yang terlihat di sini, biasanya sangat kecil dibandingkan dengan arus primer yang diinduksi oleh beban, sehingga arus primer dan sekunder hampir sama. Apa yang Anda lihat di sini adalah tipikal efisiensi transformator.

Efisiensi apa pun yang kurang dari 95% dianggap buruk untuk desain transformator daya modern, dan transfer daya ini terjadi tanpa bagian yang bergerak atau komponen lain yang dapat aus.

Jika kita menurunkan resistansi beban untuk menarik lebih banyak arus dengan jumlah tegangan yang sama, kita melihat bahwa arus yang melalui belitan primer meningkat sebagai respons.

Meskipun sumber daya AC tidak terhubung langsung ke resistansi beban (sebaliknya, itu "digabungkan" secara elektromagnetik), jumlah arus yang ditarik dari sumber akan hampir sama dengan jumlah arus yang akan ditarik jika beban terhubung langsung ke sumbernya.

Perhatikan dua simulasi SPICE berikutnya, yang menunjukkan apa yang terjadi dengan nilai resistor beban yang berbeda:

transformator v1 1 0 ac 10 sin rbogus1 1 2 1e-12 rbogus2 5 0 9e12 l1 2 0 100 l2 3 5 100 k l1 l2 0,999 vi1 3 4 ac 0 ** Perhatikan nilai resistansi beban 200 ohm beban 4 5 200 .ac lin 1 60 60 .cetak ac v(2,0) i(v1) .cetak ac v(3,5) i(vi1) .akhir frekuensi v(2) i(v1) 6.000E+01 1.000E+01 4.679E-02 frekuensi v(3,5) i(vi1) 6.000E+01 9.348E+00 4.674E-02

Perhatikan bagaimana arus primer mengikuti arus sekunder. Dalam simulasi pertama kami, kedua arus sekitar 10 mA, tetapi sekarang keduanya sekitar 47 mA. Pada simulasi kedua ini, kedua arus mendekati persamaan, karena arus magnetisasi tetap sama seperti sebelumnya sedangkan arus beban meningkat.

Perhatikan juga bagaimana tegangan sekunder berkurang sebagian dengan beban yang lebih berat (arus lebih besar). Mari kita coba simulasi lain dengan nilai resistansi beban yang lebih rendah (15 ):

transformator v1 1 0 ac 10 sin rbogus1 1 2 1e-12 rbogus2 5 0 9e12 l1 2 0 100 l2 3 5 100 k l1 l2 0,999 vi1 3 4 ac 0 beban 4 5 15 .ac lin 1 60 60 .cetak ac v(2,0) i(v1) .cetak ac v(3,5) i(vi1) .akhir frekuensi v(2) i(v1) 6.000E+01 1.000E+01 1.301E-01 frekuensi v(3,5) i(vi1) 6.000E+01 1.950E+00 1.300E-01

Arus beban kami sekarang 0,13 amp, atau 130 mA, yang jauh lebih tinggi dari yang terakhir kali. Arus primer hampir sama, tetapi perhatikan bagaimana tegangan sekunder turun jauh di bawah tegangan primer (1,95 volt versus 10 volt pada primer).

Alasan untuk ini adalah ketidaksempurnaan dalam desain transformator kami:karena induktansi primer dan sekunder tidak sempurna ditautkan (faktor k 0,999 bukannya 1.000) ada “nyasar” atau “kebocoran ” induktansi. Dengan kata lain, beberapa medan magnet tidak terhubung dengan kumparan sekunder, dan dengan demikian tidak dapat menggabungkan energi dengannya:(Gambar di bawah)

Induktansi kebocoran disebabkan oleh fluks magnet yang tidak memotong kedua belitan.

Akibatnya, fluks "kebocoran" ini hanya menyimpan dan mengembalikan energi ke rangkaian sumber melalui induktansi sendiri, yang secara efektif bertindak sebagai impedansi seri di rangkaian primer dan sekunder. Tegangan turun di impedansi seri ini, menghasilkan tegangan beban yang berkurang:tegangan melintasi beban "melorot" saat arus beban meningkat. (Gambar di bawah)

Model rangkaian ekivalen induktansi kebocoran sebagai induktor seri yang tidak bergantung pada "trafo ideal".

Jika kita mengubah desain transformator untuk memiliki kopling magnet yang lebih baik antara kumparan primer dan sekunder, angka tegangan antara gulungan primer dan sekunder akan jauh lebih dekat dengan kesetaraan lagi:

transformator v1 1 0 ac 10 sin rbogus1 1 2 1e-12 rbogus2 5 0 9e12 l1 2 0 100 l2 3 5 100 ** Faktor kopling =0,99999 bukannya 0,999 k l1 l2 0,99999 vi1 3 4 ac 0 beban 4 5 15 .ac lin 1 60 60 .cetak ac v(2,0) i(v1) .cetak ac v(3,5) i(vi1) .akhir frekuensi v(2) i(v1) 6.000E+01 1.000E+01 6.658E-01 frekuensi v(3,5) i(vi1) 6.000E+01 9.987E+00 6.658E-01

Di sini kita melihat bahwa tegangan sekunder kita kembali menjadi sama dengan primer, dan arus sekunder sama dengan arus primer juga. Sayangnya, membuat trafo asli dengan kopling selengkap ini sangat sulit.

Solusi kompromi adalah merancang kumparan primer dan sekunder dengan induktansi yang lebih sedikit, strateginya adalah bahwa induktansi yang lebih sedikit secara keseluruhan mengarah pada induktansi "kebocoran" yang lebih sedikit yang menyebabkan masalah, untuk tingkat inefisiensi kopling magnetik tertentu. Hal ini menghasilkan tegangan beban yang mendekati ideal dengan beban (berat arus tinggi) yang sama dan faktor kopling yang sama:

transformator v1 1 0 ac 10 sin rbogus1 1 2 1e-12 rbogus2 5 0 9e12 ** induktansi =1 henry bukannya 100 henrys l1 2 0 1 l2 3 5 1 k l1 l2 0,999 vi1 3 4 ac 0 beban 4 5 15 .ac lin 1 60 60 .cetak ac v(2,0) i(v1) .cetak ac v(3,5) i(vi1) .akhir frekuensi v(2) i(v1) 6.000E+01 1.000E+01 6.664E-01 frekuensi v(3,5) i(vi1) 6.000E+01 9.977E+00 6.652E-01

Cukup dengan menggunakan kumparan primer dan sekunder dengan induktansi yang lebih kecil, tegangan beban untuk beban berat ini (arus tinggi) telah dinaikkan kembali ke tingkat yang hampir ideal (9,977 volt). Pada titik ini, orang mungkin bertanya, “Jika hanya dibutuhkan lebih sedikit induktansi untuk mencapai kinerja yang mendekati ideal di bawah beban berat, lalu mengapa mengkhawatirkan efisiensi kopling sama sekali?

Jika tidak mungkin membuat trafo dengan kopling yang sempurna, tetapi mudah untuk merancang koil dengan induktansi rendah, lalu mengapa tidak membuat semua trafo dengan koil berinduktansi rendah dan memiliki efisiensi yang sangat baik bahkan dengan kopling magnetis yang buruk?”

Jawaban atas pertanyaan ini ditemukan dalam simulasi lain:transformator induktansi rendah yang sama, tetapi kali ini dengan beban yang lebih ringan (arus lebih kecil) dari 1 kΩ bukannya 15 :

transformator v1 1 0 ac 10 sin rbogus1 1 2 1e-12 rbogus2 5 0 9e12 l1 2 0 1 l2 3 5 1 k l1 l2 0,999 vi1 3 4 ac 0 rload 4 5 1k .ac lin 1 60 60 .cetak ac v(2,0) i(v1) .cetak ac v(3,5) i(vi1) .akhir frekuensi v(2) i(v1) 6.000E+01 1.000E+01 2.835E-02 frekuensi v(3,5) i(vi1) 6.000E+01 9.990E+00 9.990E-03

Dengan induktansi belitan yang lebih rendah, tegangan primer dan sekunder mendekati sama, tetapi arus primer dan sekunder tidak. Dalam kasus khusus ini, arus primer adalah 28,35 mA sedangkan arus sekunder hanya 9,990 mA:hampir tiga kali lebih banyak arus di primer dibandingkan sekunder.

Kenapa ini? Dengan induktansi yang lebih kecil pada belitan primer, reaktansi induktif menjadi lebih kecil, dan akibatnya arus magnetisasi jauh lebih besar. Sejumlah besar arus melalui belitan primer hanya bekerja untuk memagnetisasi inti daripada transfer energi yang berguna untuk belitan dan beban sekunder.

Transformator yang ideal dengan belitan primer dan sekunder yang identik akan menunjukkan tegangan dan arus yang sama di kedua set belitan untuk kondisi beban apa pun. Di dunia yang sempurna, transformator akan mentransfer daya listrik dari primer ke sekunder dengan lancar seolah-olah beban terhubung langsung ke sumber daya primer, tanpa transformator sama sekali.

Namun, Anda dapat melihat tujuan ideal ini hanya dapat dipenuhi jika ada yang sempurna kopling fluks magnet antara gulungan primer dan sekunder. Karena hal ini tidak mungkin dicapai, transformator harus dirancang untuk beroperasi dalam rentang tegangan dan beban tertentu yang diharapkan agar dapat bekerja sedekat mungkin dengan ideal.

Untuk saat ini, hal terpenting yang harus diingat adalah prinsip operasi dasar transformator:transfer daya dari sirkuit primer ke sekunder melalui kopling elektromagnetik.

TINJAUAN:

• Induktansi bersama adalah tempat fluks magnet dari dua atau lebih induktor "terhubung" sehingga tegangan diinduksi dalam satu kumparan sebanding dengan laju perubahan arus di kumparan lain.
• Sebuah transformator adalah perangkat yang terbuat dari dua atau lebih induktor, salah satunya ditenagai oleh AC, menginduksi tegangan AC melintasi induktor kedua. Jika induktor kedua terhubung ke beban, daya akan digabungkan secara elektromagnetik dari sumber daya induktor pertama ke beban tersebut.
• Induktor bertenaga dalam transformator disebut belitan primer . Induktor tanpa daya dalam transformator disebut belitan sekunder .
• Fluks magnet di inti (Φ) tertinggal 90° di belakang bentuk gelombang tegangan sumber. Arus yang ditarik oleh kumparan primer dari sumber untuk menghasilkan fluks ini disebut arus magnetisasi , dan juga tertinggal dari tegangan suplai sebesar 90°.
• Arus primer total dalam transformator tanpa beban disebut arus eksitasi dan terdiri dari arus magnetisasi ditambah arus tambahan yang diperlukan untuk mengatasi rugi-rugi inti. Ini tidak pernah sinusoidal sempurna dalam transformator nyata tetapi dapat dibuat lebih jika transformator dirancang dan dioperasikan sehingga kerapatan fluks magnet dijaga agar tetap minimum.
• Fluks inti menginduksi tegangan pada kumparan yang melilit inti. Tegangan induksi idealnya sefasa dengan tegangan sumber belitan primer dan memiliki bentuk gelombang yang sama.
• Setiap arus yang ditarik melalui belitan sekunder oleh beban akan "dipantulkan" ke belitan primer dan ditarik dari sumber tegangan seolah-olah sumber tersebut secara langsung memberi daya pada beban yang sama.

LEMBAR KERJA TERKAIT:

• Lembar Kerja Induktansi Bersama
• Lembar Kerja Transformer Step-up, Step-down, dan Isolasi

Ringkasan Filter Transformer Step-up dan Step-down