Selamat datang di Network Notes!

Ikuti

Pokok bahasan :
Ø  Pengertian transformator
Ø  Penggunaan transformator
Tujuan belajar :
Ø  Mengenal komponen elektronika                                 (transformator )
Ø  Mengenal jenis-jenis lilitan pada transformator
Dasar teori :
Transformator (trafo) adalah alat yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan bolak-balik (AC). Transformator terdiri dari 3 komponen pokok yaitu: kumparan pertama (primer) yang bertindak sebagai input, kumparan kedua (skunder) yang bertindak sebagai output, dan inti besi yang berfungsi untuk memperkuat medan magnet yang dihasilkan.

Bagian-Bagian Transformator

Contoh Transformator                    Lambang Transformator

Prinsip Kerja Transformator
Prinsip kerja dari sebuah transformator adalah sebagai berikut. Ketika Kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, perubahan arus listrik pada kumparan primer menimbulkan medan magnet yang berubah. Medan magnet yang berubah diperkuat oleh adanya inti besi dan dihantarkan inti besi ke kumparan sekunder, sehingga pada ujung-ujung kumparan sekunder akan timbul ggl induksi. Efek ini dinamakan induktansi timbal-balik (mutual inductance).
Pada skema transformator di samping, ketika arus listrik dari sumber tegangan yang mengalir pada kumparan primer berbalik arah (berubah polaritasnya) medan magnet yang dihasilkan akan berubah arah sehingga arus listrik yang dihasilkan pada kumparan sekunder akan berubah polaritasnya.






Hubungan antara tegangan primer, jumlah lilitan primer, tegangan sekunder, dan jumlah lilitan sekunder, dapat dinyatakan dalam persamaan:




Vp = tegangan primer (volt)
Vs = tegangan sekunder (volt)
Np = jumlah lilitan primer
Ns = jumlah lilitan sekunder

Berdasarkan perbandingan antara jumlah lilitan primer dan jumlah lilitan skunder transformator ada dua jenis yaitu:
  1. Transformator step up yaitu transformator yang mengubah tegangan bolak-balik rendah menjadi tinggi, transformator ini mempunyai jumlah lilitan kumparan sekunder lebih banyak daripada jumlah lilitan primer (Ns > Np).
  2. Transformator step down yaitu transformator yang mengubah tegangan bolak-balik tinggi menjadi rendah, transformator ini mempunyai jumlah lilitan kumparan primer lebih banyak daripada jumlah lilitan sekunder (Np > Ns).
Pada transformator (trafo) besarnya tegangan yang dikeluarkan oleh kumparan sekunder adalah:
  1. Sebanding dengan banyaknya lilitan sekunder (Vs ~ Ns).
  2. Sebanding dengan besarnya tegangan primer ( VS ~ VP).
  3. Berbanding terbalik dengan banyaknya lilitan primer,
Sehingga dapat dituliskan:
Penggunaan Transformator
Transformator (trafo) digunakan pada peralatan listrik terutama yang memerlukan perubahan atau penyesuaian besarnya tegangan bolak-balik. Misal radio memerlukan tegangan 12 volt padahal listrik dari PLN 220 volt, maka diperlukan transformator untuk mengubah tegangan listrik bolak-balik 220 volt menjadi tegangan listrik bolak-balik 12 volt. Contoh alat listrik yang memerlukan transformator adalah: TV, komputer, mesin foto kopi, gardu listrik dan sebagainya.
Contoh cara menghitung jumlah lilitan sekunder:
Untuk menyalakan lampu 10 volt dengan tegangan listrik dari PLN 220 volt digunakan transformator step down. Jika jumlah lilitan primer transformator 1.100 lilitan, berapakah jumlah lilitan pada kumparan sekundernya ?
Penyelesaian:
Diketahui:   Vp = 220 V
                  Vs = 10 V
                  Np = 1100 lilitan

Ditanyakan: Ns = ........... ?
Jawab:
               
Jadi, banyaknya lilitan sekunder adalah 50 lilitan
Kerugian dalam transformator
Perhitungan diatas hanya berlaku apabila kopling primer-sekunder sempurna dan tidak ada kerugian, tetapi dalam praktek terjadi beberapa kerugian yaitu:
1.         kerugian tembaga. Kerugian   dalam lilitan tembaga yang disebabkan oleh resistansi tembaga dan arus listrik yang mengalirinya.
2.         Kerugian kopling. Kerugian yang terjadi karena kopling primer-sekunder tidak sempurna, sehingga tidak semua fluks magnet yang diinduksikan primer memotong lilitan sekunder. Kerugian ini dapat dikurangi dengan menggulung lilitan secara berlapis-lapis antara primer dan sekunder.
3.         Kerugian kapasitas liar. Kerugian yang disebabkan oleh kapasitas liar yang terdapat pada lilitan-lilitan transformator. Kerugian ini sangat memengaruhi efisiensi transformator untuk frekuensi tinggi. Kerugian ini dapat dikurangi dengan menggulung lilitan primer dan sekunder secara semi-acak (bank winding)
4.         Kerugian histeresis. Kerugian yang terjadi ketika arus primer AC berbalik arah. Disebabkan karena inti transformator tidak dapat mengubah arah fluks magnetnya dengan seketika. Kerugian ini dapat dikurangi dengan menggunakan material inti reluktansi rendah.
5.         Kerugian efek kulit. Sebagaimana konduktor lain yang dialiri arus bolak-balik, arus cenderung untuk mengalir pada permukaan konduktor. Hal ini memperbesar kerugian kapasitas dan juga menambah resistansi relatif lilitan. Kerugian ini dapat dikurang dengan menggunakan kawat Litz, yaitu kawat yang terdiri dari beberapa kawat kecil yang saling terisolasi. Untuk frekuensi radio digunakan kawat geronggong atau lembaran tipis tembaga sebagai ganti kawat biasa.
6.         Kerugian arus eddy (arus olak). Kerugian yang disebabkan oleh GGL masukan yang menimbulkan arus dalam inti magnet yang melawan perubahan fluks magnet yang membangkitkan GGL. Karena adanya fluks magnet yang berubah-ubah, terjadi olakan fluks magnet pada material inti. Kerugian ini berkurang kalau digunakan inti berlapis-lapisan.

Hubungan Primer-Sekunder

Fluks pada transformator
Rumus untuk fluks magnet yang ditimbulkan lilitan primer adalah   dan rumus untuk GGL induksi yang terjadi di lilitan sekunder adalah  .
Karena kedua kumparan dihubungkan dengan fluks yang sama, maka   dimana dengan menyusun ulang persamaan akan didapat   sedemikian hingga  . Dengan kata lain, hubungan antara tegangan primer dengan tegangan sekunder ditentukan oleh perbandingan jumlah lilitan primer dengan lilitan sekunder.
Jenis-jenis transformator
Step-Up

lambang transformator step-up
Transformator step-up adalah transformator yang memiliki lilitan sekunder lebih banyak daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penaik tegangan. Transformator ini biasa ditemui pada pembangkit tenaga listrik sebagai penaik tegangan yang dihasilkan generator menjadi tegangan tinggi yang digunakan dalam transmisi jarak jauh.
Step-Down

skema transformator step-down
Transformator step-down memiliki lilitan sekunder lebih sedikit daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penurun tegangan. Transformator jenis ini sangat mudah ditemui, terutama dalam adaptor AC-DC.
Autotransformator

skema autotransformator
Transformator jenis ini hanya terdiri dari satu lilitan yang berlanjut secara listrik, dengan sadapan tengah. Dalam transformator ini, sebagian lilitan primer juga merupakan lilitan sekunder. Fasa arus dalam lilitan sekunder selalu berlawanan dengan arus primer, sehingga untuk tarif daya yang sama lilitan sekunder bisa dibuat dengan kawat yang lebih tipis dibandingkan transformator biasa. Keuntungan dari autotransformator adalah ukuran fisiknya yang kecil dan kerugian yang lebih rendah daripada jenis dua lilitan. Tetapi transformator jenis ini tidak dapat memberikan isolasi secara listrik antara lilitan primer dengan lilitan sekunder.
Selain itu, autotransformator tidak dapat digunakan sebagai penaik tegangan lebih dari beberapa kali lipat (biasanya tidak lebih dari 1,5 kali).
Autotransformator variabel

skema autotransformator variabel
Autotransformator variabel sebenarnya adalah autotransformator biasa yang sadapan tengahnya bisa diubah-ubah, memberikan perbandingan lilitan primer-sekunder yang berubah-ubah.
Transformator isolasi
Transformator isolasi memiliki lilitan sekunder yang berjumlah sama dengan lilitan primer, sehingga tegangan sekunder sama dengan tegangan primer. Tetapi pada beberapa desain, gulungan sekunder dibuat sedikit lebih banyak untuk mengkompensasi kerugian. Transformator seperti ini berfungsi sebagai isolasi antara dua kalang. Untuk penerapan audio, transformator jenis ini telah banyak digantikan oleh kopling kapasitor.
Transformator pulsa
Transformator pulsa adalah transformator yang didesain khusus untuk memberikan keluaran gelombang pulsa. Transformator jenis ini menggunakan material inti yang cepat jenuh sehingga setelah arus primer mencapai titik tertentu, fluks magnet berhenti berubah. Karena GGL induksi pada lilitan sekunder hanya terbentuk jika terjadi perubahan fluks magnet, transformator hanya memberikan keluaran saat inti tidak jenuh, yaitu saat arus pada lilitan primer berbalik arah.
Transformator tiga fase
Transformator tiga fase sebenarnya adalah tiga transformator yang dihubungkan secara khusus satu sama lain. Lilitan primer biasanya dihubungkan secara bintang (Y) dan lilitan sekunder dihubungkan secara delta ( ).
Transformator Satu Fasa
Transformator banyak digunakan dalam teknik elektro. Dalam sistem komunikasi, transformator digunakan pada rentang frekuensi audio sampai frekuensi radio dan video, untuk berbagai keperluan. Kita mengenal misalnya input transformers, interstage transformers, output transformers pada rangkaian radio dan televisi. Transformator juga dimanfaatkan dalam sistem komunikasi untuk penyesuaian impedansi agar tercapai transfer daya maksimum. Dalam penyaluran daya listrik banyak digunakan transformator berkapasitas besar dan juga bertegangan tinggi. Dengan transformator tegangan tinggi ini penyaluran daya listrik dapat dilakukan dalam jarak jauh dan susut daya pada jaringan dapat ditekan. Di jaringan distribusi listrik banyak digunakan transformator penurun tegangan, dari tegangan menengah 20 kV menjadi 380 V untuk distribusi ke rumah-rumah dan kantor-kantor pada tegangan 220 V. Transformator daya tersebut pada umumnya merupakan transformator tiga fasa. Dalam pembahasan ini kita akan melihat transformator satu fasa lebih dulu. Kita telah mempelajari transformator ideal pada waktu membahas rangkaian listrik. Berikut ini kita akan melihat transformator tidak ideal sebagai piranti pemroses daya. Akan tetapi kita hanya akan membahas hal-hal yang fundamental saja, karena transformator akan dipelajari secara lebih mendalam pada pelajaran mengenai mesinmesin listrik. Mempelajari perilaku transformator juga merupakan langkah awal untuk mempelajari konversi energi elektromekanik. Walaupunkonversi energi elektromekanik membahas konversi energi antara sistem mekanik dan sistem listrik, sedangkan transformator merupakan piranti konversi energi listrik ke listrik, akan tetapi kopling antar sistem dalam kedua hal tersebut pada dasarnya sama yaitu kopling magnetik.




Latihan :
Pilihlah salah satu jawaban yang tepat!
1. Arus induksi yang timbul pada selenoide disebabkan oleh adanya …..
a. beda potensial antara ujung kumparan
b. kuat arus listrik
c. kecepatan gerak magnet
d. sumber tegangan
2. Berikut ini adalah cara untuk menimbulkan arus induksi, kecuali…..
a. magnet diam di dalam kumparan
b. kumparan berputar di dekat magnet
c. magnet berputar di dekat magnet
d. magnet bergerak keluar masuk kumparan
3. Beda potensial listrik yang ditimbulkan oleh perubahan medan magnet adalah….
a.   ggl sumber                              c.  ggl reduksi
b.   ggl induksi                               d.  induktansi
4. Pada dynamo arus searah, bagian yang berfungsi mengubah arus keluaran menjadi arus searah (DC) adalah….
a.   stator                                        c.  rotor
b.   komutator                                d.  konduktor
5. Pada generator terjadi perubahan anergi ……
a. kimia menjadi energi listrik                             c.  kalor menjadi listrik
b. kinetik menjadi energi listrik                            d.  listrik menjadi gerak
6. Alat-alat dibawah ini menerapakn induksi elektromagnetik, kecuali….
a.   transformator b.  Stator        c.  generator   d.  dynamo
7. Fungsi utama dari trafo adalah untuk….
a.   mengubah tegangan dan daya           c.  pengatur tegangan arus searah
b.   mengubah tegangan arus bolak-balik            d. mengubah arus DC mjd AC
8. Transformator tidak dapat dipakai untuk….
a.   memperbesar tegangan listrik           c.  memperbesar daya listrik
b.   memperbesar arus listrik                   d.  memperkecil tegangan listrik
9. Untuk mengurangi hilangnya energi listrik yang berubah menjadi kalor, pada tranmisi daya listrik jarak jauh, dapat ditempuh dengan cara …
a.   tegangan tinggi           c.  tegangan rendah
b.  arus kuat                      d.  arus lemah
10. Berikut ini merupakan keuntungan tranmisi daya listrik jarak jauh dengan tegangan tinggi, kecuali….
a.   energi yang hilang kecil                      c.  kuat arus yang mengalir kecil
b.   penghantar yang digunakan kecil       d.  hambatan penghantar kecil
II. Jawablah soal-soal di bawah ini dengan tepat
1. Sebutkan 4 faktor yang mempengaruhi besarnya ggl induksi pada kumparan?
2. Apa fungsi dari transformator step up dan Sebutkan 3 ciri transformator step up?
3. Mengapa efisiensi transformator selalu kurang dari 100 %?
4. Tegangan skunder sebuah trafo 300 volt dan jumlah lilitan primernya 2000 lilitan. Jika    jumlah lilitan skunder trafo 6000 lilitan, tentukanlah tegangan primer dari trafo?
5. Sebuah trafo memiliki efisiensi 60 %. Jika besarnya daya yang keluar dari trafo 300 watt, hitunglah besar daya yang masuk pada trafo?

III. Essai :
1.      Ada berapakah komponen pada Transformator? Sebutkan!
2.      Jelaskan tentang prinsip kerja dari Transformator?
3.      Ada berapakah jenis lilitan berdasarkan perbandingan antara jumlah lilitan primer dan jumlah lilitan skunder? Jelaskan!
4.      Hitunglah :
Untuk menyalakan lampu 20 volt dengan tegangan listrik dari PLN 200 volt digunakan transformator step down. Jika jumlah lilitan sekunder transformator 1.300 lilitan, berapakah jumlah lilitan pada kumparan primernya ?
5.      Sebutkan jenis-jenis Transformator ?













Kesimpulan :
Transformator terdiri dari 3 komponen pokok yaitu: kumparan pertama (primer) yang bertindak sebagai input, kumparan kedua (skunder) yang bertindak sebagai output, dan inti besi yang berfungsi untuk memperkuat medan magnet yang dihasilkan.

Rizky Muhammad Fauzi ©. Diberdayakan oleh Blogger.

Formulir Kontak

Nama

Email *

Pesan *

Translate