LITAR ELEKTRIK II EET 1024 SILIBUS LITAR ELEKTRIK

LITAR ELEKTRIK II EET 102/4

SILIBUS LITAR ELEKTRIK II Induktans Saling l Pengenalan Jelmaan Laplace l Kaedah Jelmaan Laplace Dlm Analisis Litar l Sambutan Frekuensi Litar AC l Siri Fourier l Jelmaan Fourier l Litar Dua Pengkalan l

INDUKTANS SALING/ MUTUAL INDUCTANCE l l l Induktans kendiri Konsep induktans saling Kekutuban voltan teraruh saling (konvensyen dot) Pengiraan tenaga Transformer linear dan ideal Litar setara terganding magnet

INDUKTANS SALING PENGENALAN l ‘terganding magnet’/magnetically coupled Apabila dua gelung dengan atau tanpa bersentuh antara satu sama lain akan mempengaruhi kedua-duanya menerusi medan magnet yang terhasil oleh salah satu gelung.

Transformer l l l Menggunakan konsep gelung terganding magnet / “magnetically coupled” Digunakan di dalam sistem kuasa untuk menaikkan atau menurunkan voltan/arus AC Digunakan juga dalam litar elektronik

Induktans kendiri l Induktans yang terhasil dari voltan teraruh di dalam satu gelung oleh arus yang berubah dgn masa di dalam gelung yang sama

Fluks magnetik yang terhasil gegelung tunggal

Hukum Faraday l Voltan, v yang teraruh di dalam gegelung adalah berkadaran dengan bilangan lilitan, N dan kadar masa perubahan fluks magnetik, .

l Fluks terhasil dari arus, i, maka sebarang perubahan arus akan menyebabkan perubahan fluks.

l Maka induktans, L bagi induktor diperolehi Induktans Kendiri

Induktans Saling l Fenomena di mana apabila 2 induktor/gelung yang berdekatan antara satu sama lain, fluks magnetik yang disebabkan oleh arus dalam satu gelung berhubung dgn gelung yang satu lagi akan menyebabkan voltan teraruh.

Induktans saling

l l Fluks magnetik 1 emanating dari gegelung 1 mempunyai 2 komponen: Oleh kerana keseluruhan fluks 1 berhubung dgn gegelung 1, voltan teraruh dalam gegelung 1:

l l Hanya fluks 12 berhubung gelung 2, maka voltan teraruh dalam gelung 2: Fluks yg disebabkan oleh arus i 1 mengalir dlm gelung 1, maka persamaan v 1 boleh ditulis sebagai: Induktans kendiri untuk gelung 1

l Begitu juga untuk v 2: Induktans saling bagi gelung 2 terhadap gelung 1

Gegelung kedua

l Sama seperti gelung 1, fluks magnetik 2 mempunyai 2 komponen: kerana keseluruhan fluks 1 berhubung dgn gelung 2, voltan teraruh dalam gelung 2: l Oleh

l Oleh kerana hanya fluks 21 yg berhubung dgn gelung 1, maka voltan teraruh dalam gelung 1: Induktans saling bagi gelung 1 terhadap gelung 2

l Maka didapati: Induktans saling antara dua gelung

Konvensyen Dot l Satu titik diletakkan di satu hujung pada magnetically coupled untuk menunjukkan arah fluks magnetik jika arus masuk pada terminal dot.

Konvensyen dot menyatakan: l l Jika arus memasuki terminal dot pada satu gelung, polariti rujukan bagi voltan saling pada gelung kedua adalah positif pada terminal dot gelung kedua. Jika arus keluar terminal dot pada satu gelung, polariti rujukan bagi voltan saling pada gelung kedua adalah negatif pada terminal dot gelung kedua.

Untuk gegelung sesiri

Contoh 1

Penyelesaian Gegelung 1: Gegelung 2:

Dlm domain frekuensi

Contoh 2

Penyelesaian

Contoh 3

Penyelesaian l Utk gegelung 1, gunakan KVL:

l Utk gegelung 2, l Susun semula dlm sebutan I 1,

l Masukkan pers. (2) dlm pers. (1):

l Seterusnya: gantikan I 2 untuk dptkan I 1:

Pengiraan tenaga bagi litar terganding magnet l Tenaga yg disimpan didlm induktor: l Bagaimana pula dgn tenaga yang tersimpan dlm gegelung terganding magnet?

Pertimbangkan:

l Kuasa bagi gegelung 1: l Tenaga yang disimpan dlm gegelung 1:

l Tetapkan i 1 dan naikkan i 2 kpd I 2. Maka kuasa dlm gegelung 2 adalah:

l Tenaga yg tersimpan:

l Jumlah tenaga yang tersimpan dalam kedua-dua gegelung:

l Oleh kerana M 12=M 21=M, maka

l Secara umumnya, tenaga yang tersimpan dalam litar terganding magnet adalah:

Pemalar gandingan, k l Pengukuran gandingan magnetik antara dua gegelung; 0 ≤ k ≤ 1

Transformer Linear l Transformer adalah satu peranti empat terminal yang mempunyai dua atau lebih gegelung terganding magnet

Litar Transformer Linear Gegelung utama Gegelung sekunder

l Gunakan l Dari KVL: pers. (2);

l Ganti (3) dlm (1):

l Galangan masukan (Input impedance), Zin:

Litar setara gegelung terganding magnet (litar transformer linear)

Kenapa perlu litar setara? l l Litar terganding magnet mempunyai analisis yang agak rumit yang perlu mengambilkira polariti mutual voltage. Litar setara memudahkan analisis yang mana polariti mutual voltage boleh diabaikan semasa melakukan pengiraan.

Litar setara T (atau Y)

Litar setara ∏ (pie)

Hubungan voltan-arus untuk gegelung utama dan sekunder dlm matriks: Parameter litar terganding magnet

l Songsangan matriks:

Untuk litar setara T:

l Jika litar T dan litar transformer linear adalah setara, maka:

Untuk Litar setara ∏:

l Jika litar π dan litar transformer linear adalah setara, maka:

TRANSFORMER IDEAL

Ciri-ciri transformer ideal: l l l Gegelung mempunyai regangan (reactance) yang sgt besar (L 1, L 2, M→∞) Pemalar gandingan adalah sama dgn unity (k=1) Gegelung utama dan sekunder adalah longgar (R 1=0=R 2)

Nisbah pengubahan (transformation ratio) l Diketahui: l Nisbah kedua-duanya:

l Tenaga yg dibekalkan pada gegelung utama adalah sama dgn tenaga yang diserap oleh gegelung kedua. Oleh itu, l Nisbah pengubahan voltan dan arus:

l Maka, nisbah pengubahan dinyatakan spt berikut: l Umumnya, nisbah pengubahan arus:

Jenis transformer: l Step-down transformer Voltan sekunder adlh lebih rendah daripada voltan utama l Step-up transformer voltan sekunder adlh lebih tinggi daripada voltan utama

Polariti voltan dan arah aliran arus bagi transformer: l Kedua-dua V 1 dan V 2 adalah positif, atau kedua-duanya adalah negatif, pada terminal dot: Guna nisbah voltan (+n), jika sebaliknya maka guna nisbah voltan negatif (-n) l Kedua-dua I 1 dan I 2 mengalir masuk, atau kedua-duanya keluar, pada terminal dot: Guna nisbah arus negatif (-n), jika sebaliknya maka guna nisbah arus positif (+n)