bahan-bahan magnetik

BAHAN-BAHAN MAGNETIK

TUGAS BAHAN LISTRIK

PUTU RUSDI ARIAWANNIM. 0804405050

JURUSAN TEKNIK ELEKTROFAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA

JIMBARAN-BALI

2010

PUTU RUSDI ARIAWAN ii

ABSTRAK

Menurut sifatnya terhadap adanya pengaruh kemagnetan, bahan dapat

digolongkan menjadi 5 yaitu diamagnetik, paramagnetik, feromagnetik, anti

ferromagnetik, dan ferrimagnetik (ferri). Parameter–parameter dari bahan

magnetik tersebut adalah permeabilitas dan susceptibilitas magneti, momen

magnetik, dan magnetasi.

Ada beberapa cara untuk mengubah bahan magnetik lunak untuk menjadi

baja kelistrikan, namun cara yang paling praktis adalah dengan menambah silikon

ke dalam komposisinya. Cara ini akan mengurangi rugi histeris dan arus pusar

dengan tajam karena relativitasnya bertambah. Bahan magnetik lunak lain yang

banyak digunakan adalah paduan anatara besi dan nikel. Pada saat sebuah bahan

ferromagnetik diamagnetisasi, umumnya secara fisik akan terjadi perubahan

dimensi. Hal atau gejala seperti ini disebut magnetostriksi. Namun pengaruh dari

magnetostriksi sangatlah terbatas yaitu pada penggunaan bahan-bahan yang

relatif tinggi magnetotriksinya harus rendah.

PUTU RUSDI ARIAWAN iii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa, karena

atas berkat rahmat dan petunjuk-Nyalah Paper Bahan-bahan Magnetik ini dapat

diselesaikan. Dengan karunia kesehatan dan kesempatan dari-Nya pula, laporan

ini pun dapat rampung tepat pada waktunya.

Ucapan terima kasih kami berikan kepada semua pihak yang telah

banyak membantu kami dalam penyusunan laporan ini. Khususnya kepada Bapak

Ir. Ketut Wijaya selaku dosen Mata Kuliah Bahan Listrik Jurusan Teknik Elektro

dan juga berbagai pihak yang tidak dapat kami sebutkan satu persatu.

Laporan ini bertujuan untuk memenuhi tugas mata kuliah Bahan

Listrik. Disamping itu juga untuk memberikan informasi kepada para pembaca

mengenai materi Bahan-bahan Magnetik.

Kami menyadari sepenuhnya laporan ini masih jauh dari sempurna,

sehingga kami sebagai penyusun mengharapkan berbagai saran dan kritik yang

bersifat membangun, agar nantinya dapat dijadikan pedoman bagi kami dalam

penyusunan laporan berikutnya.

Denpasar, Juli 2010

Penyusun

PUTU RUSDI ARIAWAN iv

DAFTAR ISI

JUDUL ....................................................................................................... i

ABSTRAK .................................................................................................. ii

KATA PENGANTAR ................................................................................ iii

DAFTAR ISI .............................................................................................. iv

DAFTAR GAMBAR .................................................................................. vi

DAFTAR TABEL ...................................................................................... vii

BAB I. PENDAHULUAN .......................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ................................................................................ 1

1.2 Rumusan Masalah ........................................................................... 1

1.3 Tujuan Penulisan ............................................................................. 2

1.4 Manfaat Penulisan ........................................................................... 2

1.5 Batasan Masalah ............................................................................. 2

1.6 Sistematika Pembahasan .................................................................. 3

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ............................................................... 4

2.1 Bahan Magnetik .............................................................................. 4

2.2 Bahan-bahan Ferromagnetik............................................................ 5

BAB III. METODELOGI .......................................................................... 6

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ........................................................ 6

3.2 Data .............................................................................................. 6

3.2.1 Sumber data ....................................................................... 6

3.2.2 Jenis data ............................................................................ 6

3.2.3 Metode pengumpulan data ................................................. 6

3.3 Tahap-tahap Pengolahan Data ....................................................... 7

3.4 Aspek-Aspek yang Dikaji .............................................................. 7

BAB IV PEMBAHASAN............................................................................ 8

4.1 Penggolongan Bahan-bahan Magnetik...............................................8

4.1.1 Parameter-parameter Magnetik................................................. 10

4.1.2 Laminasi Baja Kelistrikan ........................................................ 12

4.2 Bahan Magnetik lunak Lain ........................................................... 14

PUTU RUSDI ARIAWAN v

4.3 Bahan Magnet Permanen................................................................ 18

4.3 Magnetotriksi ................................................................................. 19

BAB V PENUTUP

5.1 Simpulan........................................................................................... 22

5.2 Saran-saran ....................................................................................... 22

DAFTAR PUSTAKA.................................................................................. 23

PUTU RUSDI ARIAWAN vi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Dwikutub bahan-bahan magnetik.............................................. 5

Gambar 4.1 Susunan dwikutub bahan-bahan magnetik................................. 9

Gambar 4.2 Jerat histeris bahan ferro ........................................................... 11

Gambar 4.3 Kurva B-H baja transformator ...................................................... 13

Gambar 4.4 = f (f) pada permaolly ........................................................ 14

Gambar 4.5 Jerat histeris ferrit ..................................................................... 17

Gambar 4.6 = f (T) beberapa ferrit ........................................................ 18

Gambar 4.4 Magnetotriksi joule sebagai fungsi dari medan magnet ............. 20

PUTU RUSDI ARIAWAN vii

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Campuran Si pengaruhnya thdp resistivitas & massa jenis Baja........ 12

Tabel 4.2 Bahan-bahan magnetik lunak....................................................... .....16

Tabel 4.2 Beberapa bahan magnet keras...................................................... .....19

PUTU RUSDI ARIAWAN 1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Magnet tentu saja bukan merupakan suatu kata yang baru untuk kita dengar,

melainkan suatu kata yang sangat lumrah dan tak asing di telinga kita. Magnet

bahkan telah sangat banyak berperan di dalam kehidupan manusia. Sebagai contoh

penggunaan bahan magnetik adalah inti transformator, magnet pada pengeras suara

dan masih banyak lagi contoh penggunaan ahan magnetik yang lain.

Bahan listrik khususnya bahan magnetik sudah sering digunakan oleh

masyarakat luas untuk berbagai macam aplikasi peralatan listrik seperti yang telah

disebutkan di ats. Dan tentunya peralatan tersebut didukung oleh keamanan peralatan

serta keamanan konsumen atau pengguna. Untuk itu pengguna harus mengetahui

bahan magnetik yang ada dan diperhatikan dalam ketepatan pemilihan bahan oleh

para pengguna.

Bahan-bahan dibagi menjadi 5 berdasarkan sifatnya terhadap kemagnetannya,

yaitu diamagnetik, paramagnetik, feromagnetik, anti ferromagnetik, dan

ferrimagnetik (ferri).

Untuk itu diperlukan suatu informasi bagi pengguna agar dapat

menentukan bahan-bahan magnetik yang dapat digunakan pada peralatan listrik

khususnya mengenai bahan-bahan magnetik.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas dapat dirumuskan beberapa permasalahan

yaitu:

1 Bagaimana penggolongan bahan-bahan magnetik dan parameter-parameter

magnetik tersebut?


2 Apa saja bahan-bahan magnetik lunak yang lain dan bahan magnet permanen?

3 Bagaimana pengertian dan jenis-jenis magnetostriksi?

1.3 Tujuan Penulisan

Adapun tujuan dari penulisan laporan ini adalah :

1. Mengetahui penggolongan bahan-bahan magnetik dan parameter-parameter

magnetik.

2. Mengetahui bahan-bahan magnetik lunak yang lain dan bahan magnet

permanen.

3. Mengetahui pengertian dan jenis-jenis magnetostriksi

1.4 Manfaat Penulisan

Manfaat dari pembuatan laporan ini adalah:.

1. Sebagai referensi dalam pengembangan lebih lanjut mengenai bahan

magnetik.

2. Sebagai acuan ataupun menjadi pertimbangan bagi industri kelistrikan di dalam

merencanakan pemakaian bahan magnetik sebagai bahan listrik atau bahan lain.

3. Menambah pengetahuan mengenai bahan magnetik sebagai bahan listrik baik

bagi mahasiswa atau mahasiswi maupun bagi masyarakat umum.

1.5 Ruang lingkup dan Batasan Masalah

Melihat luasnya permasalahan dalam penyusunan laporan ini, maka perlu

dibatasi permasalahannya pada masalah penggolongan bahan berdasarkan sifat

kemagnetan, parametet-parameternya,serta bahan-bahan magnet lunak lain.


1.6 Sistematika Pembahasan

Adapun sistematika pembahasan yang digunakan dalam penulisan laporan ini

adalah :

BAB I : PENDAHULUAN

Berisikan secara lengkap gambaran umum isi tulisan, mulai latar

belakang, rumusan masalah, tujuan, manfaat, batasan masalah yang akan

dibahas dan sistematika penulisan mengenai bahan magnetik.

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

Dalam bab ini memaparkan kepustakaan yang berisikan tentang konsep

dan penggunaan bahan magnetik secara umum dan karakteristik bahan

magnetik dalam bidang keteknikan.

BAB III : METODE

Dalam bab ini diuraikan tempat dan waktu penelitian, sumber data dan

jenis data.

BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN

Dalam bab ini membahas hasil penelitian yang telah dilakukan guna

mengetahui penggolongan bahan magnetik parametet-parameternya, serta

mengetahui bahan-bahan magnet lunak lain.

BAB V : PENUTUP

Merupakan bab yang berisikan kesimpulan dari uraian pembahasan dan

saran-saran yang menghubungkan dengan pembahasan sebelumnya.


BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Bahan Magnetik

Bahan magnetik adalah suatu bahan yang memiliki sifat kemagnetan dalam

komponen pembentuknya. Menurut sifatnya terhadap adanya pengaruh kemagnetan,

bahan dapat digolongkan menjadi 5 yaitu diamagnetik, paramagnetik, feromagnetik,

anti ferromagnetik, dan ferrimagnetik (ferri). Bahan diamagnetik adalah bahan yang

sulit menyalurkan garis gaya magnet (ggm). Bahan paramagnetik adalah bahan yang

dapat menyalurkan ggm tetapi tidak banyak. Permeabilitasnya sedikit lebih besar dari

1, susunan dwikutubnya tidak beraturan. Bahan ferromagnetik mudah menyalurkan

ggm. Permeabilitasnya jauh di atas 1. Bahan anti ferromagnetik mempunyai

suscepbilitas positif yang kecil pada segala suhu, tetapi perubahan suscepbilitas

karena suhu adalah keadaan yang sangat khusus. Susunan dwikutubnya adalah sejajar

tetapi berlawanan arah. Bahan ferrimagnetik memiliki resisitivitas yang jauh lebih

tinggi dibanding bahan ferromagnet.

Resisitivitas bahan ferromagnet adalah rendah. Hal ini yang menyebabkan

pemakaian ferromagnet terbatas pada frekuensi rendah. Sedangkan pada bahan

ferrimagnetik resisitivitasnya jauh lebih tinggi dibanding bahan ferromagnet. Karena

itu ferrimagnet (ferrit) layak digunakan pada peralatan yang menggunakan frekuensi

tinggi disamping arus-eddy yang terjadi padanya kecil.

Gambaran dwikutub bahan-bahan magnet seperti gambar 2.1.

(a) (b)


(c) (d)

Gambar 2.1. Susunan dwikutub bahan-bahan magnetik

a. paramagnetik b. ferromagnetik

c. antiferromagnetik d. ferrimagnetik

2.2 Bahan-bahan Ferromagnetik

Bahan-bahan ferromagnetik dapat dikategorikan menjadi dua yaitu:

1. Bahan yang mudah dijadikan magnet yang lazim disebut bahan magnetik lunak.

Bahan ini banyak digunakan untuk inti transformator, inti motor atau generator,

rele, peralatan sonar atau radar.

2. Bahan ferromagnetik yang sulit dijadikan magnet tetapi setelah menjadi magnet

tidak mudah kembali seperti semula disebut bahan magnetik keras, bahan ini

digunakan untuk pabrikasi magnet permanen.

Sifat-sifat bahan magnetik adalah mirip dengan sifat-sifat bahan dielektrik.

Momen atom dan molekul-molekul yang menyebabkan adanya dwikutub adalah sama

dengan momen dwikutub pada bahan dielektrik. Magnetisasi pada bahan magnet

seperti halnya polarisasi pada bahan dielektrik.

Setiap bahan magnetik memiliki parameter-parameter magnetik di antaranya

Permeabilitas dan susceptibilitas magnetik, momen magnetik, magnetisasi.

Berdasarkan susceptibilitasnya dapat dibedakan sifat kemagnetan suatu bahan yaitu

untuk Xm negatif 10-5 adalah diamagnetik, untuk Xm kecil dan positif 10-3 pada suhu

kamar (karena Xm berbanding terbalik dengan suhu) adalah paramagnetik , untuk

Xm yang besar adalah ferromagnetik .


BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Pencarian Data

Pencarian data dalam penyusunan laporan ini dilakukan di Kampus Bukit

Jimbaran, pada bulan juli 2007.

3.2 Data

3.2.1 Sumber data

Data yang digunakan pada proses penyusunan laporan Bahan-bahan Magnetik

ini diperoleh dari literatur-literatur yang berupa konsep dan aplikasi dari bahan

magnetik serta sumber online (internet).

3.2.2 Jenis data

Data yang digunakan dalam menganalisis adalah data sekunder yang berasal

dari kajian pustaka dengan data-data sebagai berikut :

1. Bahan-bahan listrik untuk Politeknik

Oleh : Drs.Muhaimin

2. Media internet

- www.elektroindonesia.com

- Http://www.ugm.ac.id/index.php?page=rilis&artikel=120

- Http;//www. wikipedia.org/wiki.com

3.2.3 Metode pengumpulan data

Metode yang digunakan dalam pengumpulan data laporan ini adalah metode

studi literatur, yaitu mengumpulkan data dari buku-buku referensi, modul-modul

yang relevan dengan objek permasalahan.


3.3 Tahap-Tahap Pengolahan Data

Adapun tahap-tahap pengolahan data adalah sebagai berikut:

1 Mencari hal-hal penting yang berhubungan dengan penulisan dari buku-buku

atau literatur lainnya.

2 Menentukan rumusan masalah yang akan dibahas.

3 Menyusun data yang diperoleh menurut sistematika laporan.

4 Menarik kesimpulan yang bisa menjawab rumusan masalah.

3.4 Aspek-Aspek yang Dikaji

Adapun aspek-aspek ysng dikaji adalah sebagai berikut:

1. Penggolongan bahan berdasarkan sifat kemagnetannya dan parameter-

parameternya.

2. Bahan magnetic lunak dan bahan permanent lain.

3. Magnetotriksi.

3.5 Teknik Mengambil Kesimpulan

Berbagai pertimbangan penulis dalam menarik kesimpulan adalah sebagai

berikut.

1. Kesimpulan langsung berhubungan dengan rumusan masalah yang

dibuat.

2. Kesimpulan diperoleh dari hasil pertimbangan yang tidak sepihak, tetapi

berdasarkan berbagai referensi.

3. Kesimpulan merupakan jawaban dari masalah dan tujuan penulisan


BAB IV

PEMBAHASAN

Penggolongan Bahan-bahan Magnetik

Menurut sifatnya terhadap adanya pengaruh kemagnetan, bahan dapat

digolongkan menjadi 5 yaitu diamagnetik, paramagnetik, feromagnetik, anti

ferromagnetik, dan ferrimagnetik (ferri).

1. Bahan diamagnetik adalah bahan yang sulit menyalurkan garis gaya magnet

(ggm). Permeabilitasnya sedikit lebih kecil dari 1 dan tidak mempunyai

dwikutub yang permanen. Bahan-bahan diamagnetik antara lain: Bi, Cu, Au,

Al2O3, Ni SO4.

2. Bahan paramagnetik adalah bahan yang dapat menyalurkan ggm tetapi tidak

banyak. Permeabilitasnya sedikit lebih besar dari 1, susunan dwikutubnya tidak

beraturan. Bahan-bahan paramagnetik antara lain: Al, Pb, Fe2SO4, FeSO4,

FeCl2, Mo, W, Ta, Pt, dan Ag.

3. Bahan ferromagnetik mudah menyalurkan ggm. Permeabilitasnya jauh di atas 1.

Bahan ferromagnetik antara lain: Fe, Co, Ni, Gd, Dy. Resisitivitas bahan

ferromagnet adalah rendah. Hal ini yang menyebabkan pemakaian ferromagnet

terbatas pada frekuensi rendah.

4. Teori anti ferromagnetik dikembangkan oleh Neel seorang ilmuwan Perancis.

Bahan anti ferromagnetik mempunyai suscepbilitas positif yang kecil pada

segala suhu, tetapi perubahan suscepbilitas karena suhu adalah keadaan yang

sangat khusus. Susunan dwikutubnya adalah sejajar tetapi berlawanan arah.

Bahan anti ferromagnetik antara lain: MnO2, MnO, FeO, dan CoO.

5. Bahan ferrimagnetik memiliki resisitivitas yang jauh lebih tinggi dibanding

bahan ferromagnet. Karena itu ferrimagnet (ferrit) layak digunakan pada

peralatan yang menggunakan frekuensi tinggi disamping arus-eddy yang terjadi


padanya kecil. Rumus bahan ferrimagnetik adalah MO. Fe2O3 (M adalah logam

bervalensi 2 yaitu Mn, Mg, Ni, Cu, Co, Zn, Cd). Contoh: ferrit, seng, nikel

rumusnya adalah αNiO, βZnO, Fe2O3 dimana α+β =1. Gambaran dwikutub

bahan-bahan magnet seperti gambar 4.1.

(a) (b)

(c) (d)

Gambar 4.1. Susunan dwikutub bahan-bahan magnetik

a. paramagnetik b. ferromagnetik

c. antiferromagnetik d. ferrimagnetik

Istilah bahan magnetik untuk umum yang digunakan hanyalah bahan

ferromagnetik. Bahan-bahan ferromagnetik dapat dikategorikan menjadi dua yaitu:

3. Bahan yang mudah dijadikan magnet yang lazim disebut bahan magnetik lunak.

Bahan ini banyak digunakan untuk inti transformator, inti motor atau generator,

rele, peralatan sonar atau radar.

4. Bahan ferromagnetik yang sulit dijadikan magnet tetapi setelah menjadi magnet

tidak mudah kembali seperti semula disebut bahan magnetik keras, bahan ini

digunakan untuk pabrikasi magnet permanen.

Sifat-sifat bahan magnetik adalah mirip dengan sifat-sifat bahan dielektrik.

Momen atom dan molekul-molekul yang menyebabkan adanya dwikutub adalah sama

dengan momen dwikutub pada bahan dielektrik. Magnetisasi pada bahan magnet

seperti halnya polarisasi pada bahan dielektrik.


4.1.1 Parameter – Parameter Magnetik

1. Permeabilitas dan susceptibilitas magnetik

Pada perhitungan – perhitungan tentang magnet, terdapat hubungan antara

fluxi (B) dengan satuan Wb/m2 atau tesla dengan kuat medan (H) dengan satuan A

lilit/ m sebagai berikut :

B = μ H

μ = μr . μo

sehingga :

B = μr . μo . H

μ adalah permeabilitas bahan yang merupakan hasil perkalian permeabilitas

absolut (μo) dengan permeabilitas relatif (μr) . Besarnya μo = 4. π . 10-7 H/m.

Kuantitas yang diekspresikan (μr – 1) disebut magnetisasi per unit dari intensitas

maka demikian pula dengan μr- 1. Besarnya μ untuk bahan ferromagnetik adalah

tidak konstan. Jika arus I dialirkan melalui kumparan dengan inti adalah bertambah

dari nol bertahap sehingga medan magnet dan rapat fluksi bertambah. Pada gambar

4.2 kurva OP mula – mula naik dengan tajam , kemudian setelah mencapai tahapan

tertentu kurvanya mendatar, hal ini karena B telah mencapai kejenuhan (saturasi).

Pada gambar 4.2 setelah titik P dicapai , kemudian I diturunkan secara bertahap,

maka diperoleh kurva PQ yaitu pada saat I sama dengan nol, masih terdapat sisa

kemagnetan (Br) . Daya Koersip (coersive force) yaitu apabila besar H akan

bertambah sehingga B menjadi nol dititik R dan diperoleh Hc . Selanjutnya prosedur

diatas diulang maka didapat kurva PQRSCTP yang disebut Jerat Histerisis magnetik

yang luasnya sebanding dengan volume bahan magnetic yang dimagnetisasi , dan

kalau inti diberi arus bolak – balik akan menimbulkan eddy current yang disebut arus

pusar atau arus focoult.


+H-H

+B

-B

T0

R

Q

C

He

Br

P

qS

Gambar.4.2 Jerat histerisis bahan ferro

2. Momen magnetik

Jika sebuah yang dilewati arus (I) diletakan pada rapat fluksi yang merata

akan menimbulkan torsi , besar torsi akan tergantung pada : Luas kumparan , arus dan

rapat fluksi yang terpotong bidang kumparan.

Momen dwikutub magnetik hubungan dengan torsi adalah :

pm = I . A kumparan

Pm dengan satuan A/m2 adalah merupakan vektor yang arahnya tegak lurus

terhadap kumparan. Apabila batang magnet permanen diletakan didalam medan yang

merata akan menyebabkan torsi . Jika magnet mendapatkan kutub – kutub bebas yang

berlawanan, dikatakan sebagai momen dwikutub sebagai produk dari kuat kutub dan

jarak antara kutub-kutub.

3 Magnetisasi

Semua bahan adalah memungkinkan menghasilkan medan magnetik , dari itu

secara eksperimental untuk menimbulkan momem magnetik. Besar momen ini per

unit volume disebut magnetisasi dari madium (M) dengan satuan C/m.dt atau A/m .


Induksi magnetik (rapat fluksi) adalah penjumlahan dari effek pada keadaan fakem

suatu bahan, besar rapat fluksi (B) menjadi :

B = μo . H + μo . M

M =( μ – 1) . H

= Xm . H

Xm adalah susceptifitas magnetik . Magnetisasi (M) dari bahan dapat diekspresikan

sebagai momen dwikutub magnetik (pm) dengan satuan C. m2 / dt atau A/m2 dimana

:

M = N . pm

N adalah jumlah dwikutub magnetic per unit volume.

Berdasarkan susceptibilitasnya dapat dibedakan sifat kemagnetan suatu bahan

yaitu untuk Xm negatif 10-5 adalah diamagnetik, untuk Xm kecil dan positif 10-3 pada

suhu kamar (karena Xm berbanding terbalik dengan suhu) adalah paramagnetik ,

untuk Xm yang besar adalah ferromagnetik .

4.1.2 Laminasi Baja Kelistrikan

Cara yang paling praktis untuk mengubah bahan magnetik lunak untuk

menjadi baja kelistrikan adalah dengan menambah silikon ke dalam komposisinya.

Cara ini akan mengurangi rugi histeris dan arus pusar dengan tajam karena

relativitasnya bertambah. Paduan baja dengan tambahan silikon sekarang ini

merupakan bahan yang sangat penting untuk bahan megnetik lunak pada teknik

listrik. Namun perlu diingat bahwa penambahan silikon akan menyebabkan bahan

menjadi rapuh.

Tabel 4.1 memberikan data campuran silikon pada baja sehubungan dengan

relativitas dan massa jenisnya.


B (tesla)

H (A/m)

Tabel 4.1 Campuran Si pengaruhnya terhadap relativitas & masa jenis Baja.

Kandungan Si (%) Resistivitas ohm.mm2/m Masa Jenis g/cm3

0,8 – 1,8 1,25 7,8

1,8 – 2,8 0,4 7,75

2,8 – 4,0 0,5 7,65

4,0 – 4,8 0,75 7,75

Laminasi untuk transformator umumnya mengandung Si sekitar 4%,

sedangkan untuk jangkar motor listrik kandungan Si-nya 1 – 2 %. Namun hal ini

dapat diubah-ubah berdasarkan standar masing-masing negara penghasil mesin-mesin

tersebut. Selanjutnya periksa Tabel 10.2. Ketebalan laminasi baja transformator untuk

inti peralatan listrik adalah 0,1 hingga 1 mm dan yang bisa dipasarkan adalah 0,35

mm dan 0,5 mm dalam bentuk lembaran 2 x 1 m; 1,5 x 0,75 m.

Kurva magnetisasi baja transformator seperti ditunjukan pada Gambar. 4.3.

00.20.40.60.8

11.21.41.61.8

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

Gambar. 4.3 Kurva B – H baja transformator

Baja listrik jenis lain adalah baja listrik dengan proses dingin. Kemampuan

baja listrik sangat tinggi terutama jika fluksi magnetiknya searah dengan panjang

laminasi. Karena kristal baja ini dibuat searah dengan proses dingin dan aniling pada

ruang yang diisi hidrogen. Baja ini digunakan pada pembuatan inti


transformatordengan lilitan jenis ribbon (misalnya : transformator arus). Baja ini

memungkinkan mengurangi berat dan dimensi transformator 20 hingga 25% dan

untuk transformator radio, hal tersebut dapat mencapai 40%.

4.2. Bahan Magnetik Lunak Lain

Bahan magnetik lunak yang banyak digunakan adalah paduan besi-nikel.

Kurva pada Gambar.4.4 menunjukkan hubungan permeabilitas dengan komposisi

antara besi dan nikel. Pada komposisi nikel 20% paduan menjadi non-magnetis dan

permeabilitas maksimum dicapai pada komposisi nikel 21,5% . Paduan yang terdiri

dari besi-nikel dengan tambahan molybdenum, chromium atau tembaga dinamakan

permalloy.

Permalloy dibedakan berdasarkan kandungan nikelnya, permalloy nikel

rendah yaitu permalloy yang mengandung nikel 40-50% dan permalloy nikel tinggi

yaitu permalloy yang mengandung nikel 72-80 %. Permalloy nikel rendah

mempunyai permeabilitas yang lebih rendah dibanding permalloy nikel tinggi,

namun induksinya lebih tinggi pada keadaan jenuh.

Permeabillitas permalloy berbanding terbalik dengan frekuensinya, seperti

yang ditunjukkan Gambar.4.4. Permalloy yang mengandung Ni sangat tinggi akan

mempunyai permeabilitas yang tinggi (hingga 800.000) setelah diadakan tritmen

termal. Daya koersipnya rendah yaitu 0,32 hingga 0,4 ampere lilit/m. Permalloy

difabrikasi pada lembaran tipis hingga sampai 3 mikron. Permalloy sensitif terhadap

benturan dan kemagnetannya sangat dipengaruhi tekanan.


frekuensi

µo

Hz

µ

0

5000

10000

15000

20000

10 1001000

10000

100000

1E+06

Gambar.4.4 µo = f (f) pada permalloy

Permeabilitas absolut dari paduan alfiser yang komposisinya 9.5% Si, 5,6%

Al dan sisanya besi, berkisar antara 10.000 hingga 35.000, daya koersip 1,59 Ampere

lilit/m dan resitivitasnya 0,81 Ohm mm2/m Alfiser sangat regas, sehingga sangat

mudah dijadikan bubuk untuk dibuat bahan dielektrikmagnet. Harganya lebih murah

daripada permalloy karena kompsisinya tidak tergantung Ni.

Camalloy termasuk bahan magnetik lunak yang komposisinya 66,5% Ni, 30%

Cu, 3,5% Fe. Yang menarik dari bahan ini adalah bahan akan kehilangan sifat

ferromagntiknya (titik Curie) pada suhu yang relative rendah yaitu 100 C (titik Curie

untuk Fe adalah 768 C).

Bahan-bahan ferromagnetik yang berubah ukurannya pada medan magnet

diantaranya Ni, beberapa paduan antara Fe, Cr, Co dengan Al. Gejala perubahan

ukuran tersebut dinamakan magnetostriksi. Dielektrikmagnet digunakan untuk inti

peralatan rangkaian rangkaian magnetik yang bekerja pada frekuensi yang sangat

tinggi dengan kerugian arus pusar yang rendah.

Sekarang banyak digunakan Ferrit pada peralatan yang bekerja pada frekuensi

tinggi. Bahan ini adalah kompon keramik yang mempunyai rumus umum MOFeO3.

M adalah logam diantara Fe, Cu, Mn, Zn, danNi. Ferrit dibuat dengan campuran


senyawa-senyawa Oksidanya dengan perbandingan yang tepat dalam bentuk bubuk,

dengan tambahan sebikit bahan-bahan organik untuk mengikat atau merekatkan,

ditekan dan dipanasi 1100 – 1400o C di ruang yang berisi oksida.

Ferrit adalah semikonduktor yang mempunyai resitifitas antara 102 hingga 107

Ω cm. Karena Resitivitas yang tinggi tersebut, maka sangat tepat digunakan pada

frekuensi tinggi karena rugi daya yang disebabkan arus pusar adalah kecil. Ferrit

mempunyai massa jenis 3 - 5 g/cm3 kapasitas termal 0,17 kalori/g oC, konduktivitas

panas 5.10 W/cm oC, muai panjang 105 / oC.

Tabel 4.2 Bahan-bahan magnetik lunak

Klasifikasi Komposisi

(sisanya % Fe)

Hc

Ampere lilit/m

Br

Wb/m^2

1 2 3 4

I. Besi murni untuk baja

listrik

II. Besi tuang

III. Dinamo dan Transformator

Baja trafo I

Baja trafo II

Baja trafo III

Baja trafo IV

IV. Bahan-bahan yang

mengandung Ni

Permenorm 3601K1 (it)

Nikkel murni

Hyperm

Memetal

Supermalloy

V Bahan-bahan yang

mengandung Al

Sendust

Vacadur

0,01 % C

2 – 3,5 %C

0,7 % Si

1% Si

1,7 - 2,7 % Si

3,4 - 4,3 % Si

36 %Si

99% Ni; 0,2 % Cu

50% Ni

76 % Ni; 5 % Cu

79 % Ni; 55 Mo; 0,5%

Mn

5.4 %Al; 9,6 % Si

6,32 - 31,6

126,4

158

252,8

63,2 - 79

23,7 - 47,7

7,9

1,2

4,74 - 1,9

1,2

0,47

1,74

2,1 - 2,15

>1,5

2,1

2

1,95

1,9

1,3

0,6

1,5

0,8

0,78

1,1


-B

+B

+H-H

VI Bahan-bahan yang

mengandung Co

Vacaflux 50

Cobal murni

VII.Paduan Termo

Termofluks 65/1000

16 Al

49% C0; 1,8 V

99 % Co

3,95

110,6

790

0,9

2,35

7,8

t = 0o C

B = 0,41

t = 20o C

B = 0,3

t = 60o C

B = 0,065

Keterangan : it adalah inti toroida

1 A lilit /m = 0,0126 Oersted

1Wb/m2 = 104 Gauss

Bahan-bahan yang mempunyai jerat histerisis persegi seperti yang

ditunjukkan pada gambar digunakkan pada komputer sebagai perangkat memory atau

komponen opersi logic, sebagai alat switching dan penyimpan informasi.

Gambar 4.5 Jerat histerisis ferrit.

30 Ni induksinya sangat tergantung pada suku, misalnya : H = 7900 Ampere lilit/m


3000

2000

1000

0 50 100 150 200

μ0

4000

4.3 Bahan Magnet Permanen

Magnet permanen digunakan pada instrumen pengindraan, rele, mesin-mesin

listrik yang kecil dan banyak lagi. Baja karbon yaitu baja dengan komposisikarbon

0,4 hingga 1,7 % merupakan bahan dasar pembuatan magnet permanen. Walaupun

bahan ini tergolong harganya murah tetapi kualitas kemagnetannya tidak terlalu

tinggi. Kemagnetan bahan ini relatif lebih mudah untuk hilang terutama disebabkan

oleh pukulan atau vibrasi. Untuk menaikkan mutu kemagnetannya, mka baja karbon

ditambah wolfram, kromium atau kobal.

Magnet yang dibuat dari karbon murni, wolfram, kromium, dan baja kobal

harus dikeraskan di dalam air atau minyak mineral sebelum dimagnetisasi.

Bahan paduan alni terdiri dari aluminium, nikel dan besi . Jika bahan tersebut

ditambah lagi dengan Si, maka paduan disebut alnisi. Sedangkan alnico adalah bahan

paduan yang terdiri dari aluminium, nikel dan kobal. Bahan-bahan tersebut

mempunyai sifat kemagnetan yang tinggi dan lebih murah dibanding baja kobal

kualitas tinggi.

T(0C)

Gambar 4.6 μ0 = f(T) beberapa ferrit


Vectolit adalah bahan paduan yang terdiri dari besi, kobal oksida sedangkan

ferroxdure adalah bahan paduan yang terdiri dari besi oksida dan barium, bahan ini

juga disebut barium ferrit dan di pasaran dengan nama arnox, indox atau ferroba,

pembuatannya adalah dari bubuk bahan yang akan dipadukan pada suhu yang tinggi.

Penggunaanya antara lain : magnet pada pengeras suara,perangkat

penggandeng magnetik. Beberapa sifat kemagnetan dari bahan magnet permanen

paduan seperti terlihat pada tabel berikut:

Tabel 4.3 Beberapa Bahan Magnet Keras

4.4 Magnetostriksi

Pada saat sebuah bahan ferromagnetik diamagnetisasi, umumnya secara fisik

akan terjadi perubahan dimensi. Hal atau gejala seperti ini disebut magnetostriksi.

Terdapat tiga jenis magnetostriksi, yaitu :

a. Magnetostriksi longitudinal, yaitu perubahan panjang searah dengan

magnetisasi. Perubahan ini dapat bertambah panjang atau berkurang.

Nama Komposisi HcA-lilit/m

BrWb/m2

(BH)MaksJ/m3

Baja wolfram 93,3% Fe, 0,7%C, 6%W 4.800 1,05 2.400Baja chrom 96%Fe, 1%C, 3%Cr 4.800 0,9 2.200Baja kobal 59%Fe, 1%C, 5%Cr,

5%W, 30%Co17.500 0,9 7.440

Alni 57%Fe, 4%Cu, 25%Ni, 14%Al

43.800 0,55 4.400

Alnisi 51%Fe, 1%Si, 34%Ni, 14%Al

63.700 0,4 11.200

Alnico II 55%Fe, 17%Ni, 12%Co, 10%Al

50.000 0,7 17.000

Alnico V 51%Fe, 24%Co, 14%Ni, 8%Al

50.000 1,2 45.000

Vektolit 44%Fe3O4, 30%Fe2O3, 26%Co2O3

70.000 0,6 4.000

Platina kobal 77%Pt, 23%Co 200.000 0,45 16.000


36% Ni + 64% Fe

H

Fe

Co

Ni

0

+Ve

-Ve

b. Magnetostriksi transversal, yaitu perubahan dimensi tegak lurus dengan arah

magnetisasi.

c. Magnetostriksi volume, yaitu perubahan volume sebagai akibat dari kedua

efek diatas.

Perubahan panjang atau ( ∆ℓl) searah induksi magnetisasi disebut Efek joule.

Magnetostriksi joule (τ ) adalah perbandingan antara perubahan panjang (∆ℓ) dengan

panjang semula (ℓ). Umumnya harga tidak lebih dari 30.10-6. magnetostriksi beberapa

bahan ditunjukan pada gambar.4.7

Gambar.4.7 Magnetostriksi joule sebagai fungsi dari medan magnet (H)

Perubahan searah panjang juga menyebabkan perubahan permeabilitas kearah

perubahan panjang tersebut. Hal ini disebut Efek Villari. Secara umum dapat

dikatakan bahwa permeabilitas akan naik karena penurunan perubahan atau kenaikan

tegangan tarik. Sebaliknya untuk bahan dengan τ negatif, tekanan yang digunakan

akan mengurangi permeabilitas.


Secara praktis pengaruh dari penggunaan magnetostriksi adalah sangat

terbatas. Beberapa pemakaian yang memperhatikan magnetostriksi antara lain :

Oscilator frekuensi tinggi dan Generator super sound, Proyektor suara bawah air,

Detektor-detektor suara. Karena permeabilitas adalah berhubungan dengan

magnetostriksi, maka untuk penggunaan bahan-bahan yang permeabilitasnya tinggi

harus diusahakan megnetostriksinya serendah mungkin.


BAB VSIMPULAN

5.1 Simpulan

Dari pemabahasan materi bahan-bahan magnetik di atas dapat ditarik

kesimpulan antara lain:

1. Bahan magnetik dapat digolongkan menjadi 5 yaitu diamagnetik,

paramagnetik, feromagnetik, anti ferromagnetik, dan ferrimagnetik (ferri).

2. Parameter – Parameter magnetik antara lain : Permeabilitas dan susceptibilitas

magnetik, momen magnetik, magnetisasi

3. Bahan magnetik lunak yang banyak digunakan adalah paduan besi-nikel yang

digunakan dibidang kelistrikan misalnya ferrit digunakan sebagai bahan

semikonduktor.

4. Magnetostriksi adalah gejala perubahan ukuran secara fisik dari bahan-bahan

magetik. Ada 3 jenis magnetostriksi yaitu : magnetostriksi longitudinal,

magnetostriksi transversal, magnetostriksi volume.

5.2 Saran

Bahan magnetik merupakan salah satu bahan listrik yang sering digunakan

oleh masyarakat. Yang perlu dilakukan oleh pemerintah dan masyarakat mulai

sekarang ini adalah meningkatkan pengetahuan mengenai bahan magnetik dan

melestarikan bahan-bahan anorganik maupun organik sebagai bahan dasar

pembuat bahan magnetik ini.


DAFTAR PUSTAKA

Muhaimin. 1993. Bahan-Bahan Listrik Untuk Politeknik. Jakarta : PT Pradnya

Paramita.

Sumanto, MA.Drs. 1944. Pengetahuan Bahan Untuk Mesin Dan Listrik.

Yogyakarta: Andi Offset.

_ _ _ . 2007. Http;//www. wikipedia.org/wiki.com


BIODATA PENULIS

Nama : Putu Rusdi Ariawan

TTL : Denpasar. 19 April 1990

Agama : Hindu

Mahasiswa Teknik Elektro Unv. Udayana

Email : [email protected]

www.facebook.com/turusdi

bahan-bahan magnetik

Documents