Yuk mari belajar mengenai apa yang dimaksud Transformator/Trafo tersebut. Simak pembahasannya berikut ini!

Pengertian Transformator

Transformator atau biasa disebut trafo yaitu sebuah alat yang memindahkan tenaga listrik antar 2 buah rangkaian atau lebih melalui induksi elektromagnetik.

Contohnya, seperti menurunkan Tegangan AC dari 220 VAC ke 12 VAC ataupun menaikkan Tegangan dari 110 VAC ke 220 VAC.

Transformator atau Trafo ini bekerja mengikuti prinsip Induksi Elektromagnet dan cuma bisa bekerja pada tegangan yang berarus bolak balik (AC).

Trafo memegang peranan yang sangat penting buat pendistribusian tenaga listrik.

Trafo menaikkan listrik yang berasal dari pembangkit listrik oleh PLN sampai ratusan kilo Volt buat di distribusikan.

Kemudian, Trafo lainnya menurunkan tegangan listrik tersebut ke tegangan yang diperlukan buat setiap rumah tangga atau perkantoran yang pada umumnya pakai Tegangan AC 220 Volt.

Bagian – Bagian dari Transformator

Ada beberapa bagian – bagian yang terdapat di Transformator, diantaranya yaitu:

• Kumparan Primer merupakan sebuah kumparan trafo yang dihubungkan ke sumber tegangan.
• Kumparan Sekunder merupakan suatu kumparan trafo yang dihubungkan dengan beban.
• Inti Besi yang terbuat dari lapisan plat dinamo disusun berlapis – lapis.

Fungsi Transformator

Sebenarnya, transformator/trafo ini fungsinya sih buat apa? Banyak sekali fungsi dari Transformator, yaitu:

1. Rangkaian Kontrol

Peralatan elektronik seperti komputer, charger dan berbagai macam peralatan lainnya. Transformator sering dipakai buat menurunkan tegangan supaya bisa dipakai pada tegangan kontrol (5 Volt, 12 Volt, dan sebagainya).

Begitu juga rangkaian kontrol motor pada pabrik, Trafo dipakai buat mengenergize dan meng dienergize kontaktor yang dipakai buat menghidupkan dan mematikan motor induksi.

2. Rangkaian Pengatur Frekuensi

Dalam dunia radio frekuensi, transformator sering sekali dipakai buat mengatur besaran frekuensi yang dihasilkan.

Cuma aja bentuk dan dimensinya jauh lebih kecil di bandingkan trafo yang sering dipakai pada rangkaian kontrol apalagi transformator atau trafo transmisi listrik.

3. Distribusi dan Transmisi Listrik

Seperti yang kamu tahu, kalo jarak antara pembangkit listrik dengan beban listrik yang dipakai oleh pelanggan relatif terlalu jauh. Jadi, akan terjadinya drop tegangan.

Makanya, kamu harus menaikkan tegangan sebelum distribusi dan transmisi listrik jarak jauh supaya drop tegangan gak terlalu besar.

Serta lebih murah karena kabel yang dipakai lebih kecil (semakin besar tegangan besar maka arus semakin kecil sesuai dengan Hukum kekekalan energi).

Seperti Perusahaan Listrik Negara (PLN), tegangan yang di hasilkan oleh pembangkit sebesar 13,8 KV dan di naikkan jadi 150 KV juga diturunkan ke 380 V buat di distribusikan ke rumah – rumah.

Jenis – Jenis Transformator

Ternyata ada jenis – jenis trafo lainnya yang mungkin belum kamu ketahui. Berikut ini penjelasan jenis – jenis trafo, yaitu:

1. Transformator Step UP

Transformator Step UP fungsinya buat menaikkan level dari tegangan listrik yang bertipe AC.

Dengan jenis trafo ini, kamu bisa menaikkan tegangan listrik dari arus yang rendah menjadi tinggi atau besar.

Komponen tegangan sekunder dijadikan output yang lebih tinggi dengan memperbanyak lilitan dikumparannya, jadi aliran primer lebih sedikit.

Trafo jenis ini, biasa dipakai sebagai penghubung generator ke grid didalam tegangan listrik.

2. Transformator Step Down

Transformator Step Down fungsinya buat menurunkan level dari tegangan listrik yang bertipe AC.

Dengan trafo jenis ini, kamu bisa menurunkan tegangan listrik dari arus tinggi menjadi rendah.

Komponen tegangan primer punya lebih banyak lilitan dikumparannya, jadi aliran sekunder lebih sedikit.

Trafo jenis ini biasa dipakai PLN sebagai penyesuai daya listrik agar bisa dikonsumsi peralatan elektronik disetiap rumah.

3. Transformator IF

Trafo IF atau trafo Intermediate Frequency, fungsinya buat penguat frekuensi menengah yaitu 10,7 MHz yang biasanya dipakai pada radio penerima baik AM atau FM.

Kamu bisa menemukan trafo jenis ini di radio Konvensional.

4. Transformator Adaptor / Power Supply

Trafo adaptor atau power supply fungsinya buat mengubah tegangan dari arus AC ke arus DC.

Trafo jenis ini sangat banyak sekali dipakai dengan pilihan tegangan dan arus yang bervariasi.

Trafo yang dipakai pada adaptor termasuk jenis step down yaitu berfungsi buat menurunkan tegangan dari jarak listrik PLN ke perangkat elektronika sesuai kebutuhan.

5. Transformator Pulsa

Transformator jenis ini adalah transformator yang didesain khusus buat memberikan keluaran gelombang pulsa.

Transformator jenis ini memakai material inti yang cepat jenuh, jadi setelah arus primer mencapai sebuah titik tertentu, fluks magnet akan berhenti berubah.

Sebab, GGL induksi pada lilitan sekunder cuma terbentuk, kalo terjadi perubahan fluks magnet, transformator cuma memberikan keluaran saat inti gak jenuh yaitu saat arus pada lilitan primer berbalik arah.

6. Transformator Isolasi

Transformator isolasi punya lilitan sekunder yang berjumlah sama dengan lilitan primernya, jadi tegangan sekunder sama dengan tegangan primer.

Tapi, pada beberapa desain yang lain, gulungan sekunder dibuat sedikit lebih banyak buat mengkompensasi jumlah kerugian.

Transformator ini fungsinya buat isolasi antara dua kalang. Buat penerapan sebuah audio, transformator jenis ini udah banyak digantikan oleh kopling.

7. Transformator Autotransformator

Transformator jenis ini cuma punya satu lilitan aja. Pada Autoransformator, sebagian lilitan primer merupakan milik sekunder juga.

Lilitan pada trafo jenis ini mampu dibuat dengan kawat yang lebih tipis dibandingkan jenis lainnya.

Keuntungannya, ukuran lebih kecil dan memiliki risiko kerugian yang lebih rendah dibandingkan trafo yang menggunakan dua lilitan.

Tapi, trafo ini gak mampu dipakai buat menaikkan tegangan listrik menjadi berkali – kali lipat.

8. Transformator Autotransformator Variabel

Autotransformator variabel jenis ini sebenarnya adalah autotransformator biasa yang sadapan tengahnya bisa diubah – ubah, memberikan perbandingan lilitan primer – sekunder yang juga berubah – ubah.

9. Transformator Tiga Fase

Transformator jenis ini terdiri dari tiga trafo yang saling terhubung secara khusus loh!

Buat lilitannya, pada kumparan primer biasanya dihubungkan secara bintang (Y) dan lilitan sekunder disambungkan dengan delta.

Bentuk dan Simbol Transformator

Supaya bisa lebih tahu lagi tentang kegunaan dari transformator, maka kamu harus mengetahui bentuk dan simbolnya.

Sesuai pada gambar diatas, dijelaskan kalo bentuk dari transformator berupa kotak dan sebagian ditunjukkan nilai kapasitasnya.

Trafo punya bentuk yang beda – beda sesuai fungsinya, contohnya pada trafo transmisi listrik ukurannya lebih besar dibanding yang lainnya.

Buat simbol dari trafo, kamu juga bisa melihatnya pada gambar diatas. Simbol tersebut menjelaskan kalo trafo dipakai buat membatasi medan magnet.

Prinsip Kerja Transformator

Transformator dalam melakukan kerjanya berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik.

Tegangan masukan bolak – balik yang membentangi primer menimbulkan sebuah fluks magnet yang idealnya semua bersambung dengan lilitan sekunder.

Fluks bolak – balik ini menginduksikan Gaya Gerak Listrik (GGL) dalam sebuah lilitan sekunder.

Apabila efisiensinya sempurna, maka semua daya pada lilitan primer akan dilimpahkan ke lilitan sekunder.

Sebuah Transformator yang sederhana umumnya tersusun atas 2 lilitan atau kumparan kawat yang terisolasi yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder.

Inti besi yang ada pada sebuah Transformator atau Trafo pada yaitu kumpulan lempengan – lempengan besi tipis yang terisolasi dan ditempel berlapis – lapis.

Kegunaanya buat mempermudah jalannya Fluks Magnet yang ditimbulkan oleh sebuah arus listrik kumparan dan mengurangi suhu panas yang udah ditimbulkan.

Dibawah ini, beberapa bentuk lempengan besi yang membentuk Inti Transformator tersebut, yaitu:

• E – I Lamination
• E – E Lamination
• L – L Lamination
• U – I Lamination

Berikut ini merupakan dari skema Fluks pada Transformator:

Rasio lilitan pada kumparan sekunder terhadap kumparan primer tersebut menentukan rasio tegangan pada kedua kumparan tersebut.

Rumus pada Transformator

Transformator bisa di buat sebuah persamaan atau rumus matematik, dengan rumus sebagai berikut.

Rumusnya: (Vp/Vs) = (Is/Ip) = (Np/Ns)

Keterangan:

• Vp = Tegangan pada kumparan primer (input) (volt)
• Vs = Tegangan pada kumparan sekunder (output) (volt)
• Is = Besaran arus bagian sekunder/output dalam Ampere
• Ip = Besaran arus bagian primer/input dalam Ampere
• Np = Banyaknya lilitan pada kumparan sekunder (output)
• Ns = Banyaknya lilitan pada kumparan primer (input)

Transformator juga terdapat rumus efisiensinya, yaitu:

η = Po / Pi 100%

Sebagai akibat kerugian pada transformator. Maka efisiensi transformator gak mampu mencapai 100%. Buat transformator daya frekuensi rendah, efisiensi mencapai 98%.

Kerugian pada Transformator

Ada banyak sekali kerugian yang terdapat pad Transformator/trafo, diantaranya sebagai berikut:

1. Kerugian Kopling

Kerugian yang terjadi karena kopling primer – sekunder gak sempurna, sampai gak semua fluks magnet diinduksikan primer memotong lilitan sekunder.

Kerugian ini, bisa dikurangi dengan menggulung lilitan secara berlapis antara primer dan sekunder.

2. Kerugian Tembaga

Kerugian I 2 R pada lilitan tembaga yang disebabkan karena resistansi tembaga dan arus listrik yang mengalirinya.

3. Kerugian Histeresis

Kerugian yang terjadi saat arus primer AC berbalik arah. Disebabkan karena inti transformator gak bisa mengubah arah fluks magnetnya dengan seketika.

Kerugian ini, bisa dikurangi dengan memakai material inti reluktansi rendah.

4. Kerugian Arus Eddy

Kerugian yang disebabkan GGL masukkan, yang menimbulkan arus pada inti magnet yang melawan perubahan fluks magnet dan membangkitkan GGL.

Karena adanya fluks magnet yang berubah, terjadi tolakan fluks magnet di material inti. Kerugian ini berkurang kalo dipakai inti berlapis – lapis.

5. Kerugian Kapasitas Liar

Kerugian yang disebabkan karena kapasitas liar yang ada pada lilitan – lilitan transformator.

Kerugian ini memengaruhi efisiensi transformator pada frekuensi tinggi. Kerugian ini bisa dikurangi dengan menggulung lilitan primer dan sekunder secara semi – acak.

6. Kerugian Efek Kulit

Konduktor lain yang selalu dialiri arus bolak – balik, tapi arus ini cenderung buat mengalir pada permukaan konduktor.

Hal ini memperbesar kerugian kapasitas dan menambah resistansi relatif lilitan.

Kerugian ini bisa dikurangi dengan memakai kawat Litz, yaitu kawat yang terdiri dari beberapa kawat kecil yang saling terisolasi.

Buat frekuensi radio, coba pakai kawat geronggong atau lembaran tipis tembaga sebagai ganti kawat biasa.

Contoh Soal Transformator

1. Sebuah transformator mempunyai kumparan primer dan sekunder dengan jumlah lilitan masing – masing 500 dan 5000, dihubungkan dengan jaringan bertegangan arus bolak-balik 220 V. Berapakah tegangan keluarannya?

Jawaban:

Diketahui:

• Np = 500 lilitan
• Ns = 5.000 lilitan
• Vp = 220 volt

Ditanya: Tegangan sekunder (Vs)?

Jawab:

• Vs/Ns = Vp/Np
• Vs/5.000 = 220/500
• Vs/5.000 = 0,44
• Vs = (0,44)(5.000)
• Vs = 2.200 Volt

Jadi, tegangan sekunder yang dihasilkan adalah 2.200 volt

2. Pada sebuah transformator terdapat kumparan primer yang mempunyai 1200 lilitan dan kumparan sekunder yang mempunyai 1000 lilitan. Kalo arus primer 4 A, maka kuat arus sekunder tersebut?

Jawaban:

Diketahui:

• Np = 1200 lilitan
• Ns = 1000 lilitan
• Ip = 4 Ampere

Ditanya: Kuat arus sekunder (Is)?

Jawab:

• Is/Ip = Np/Ns
• Is/4 = 1200/1000
• Is/4 = 1,2
• Is = 1,2 (4)
• Is = 4,8 Ampere

Jadi, kuat arus sekunder yang dihasilkan adalah 4,8 Ampere

3. Sebuah trafo arus primer dan sekundernya masing – masing 0,8 A dan 0,5 A. Kalo jumlah lilitan primer dan sekunder masing – masing 100 dan 800, berapakah efisiensi trafo?

Jawaban:

Diketahui:

• Ip = 0,8 A
• Np = 1000
• Is = o,5 A
• Ns = 800

Ditanya: Berapakah efisiensi trafo (η)?

Jawab:

• η = (I_s x N_s/ I_p x N_p) x 100%
• η = (0,5 A x 800/ 0,8 A x 1000) x 100%
• η = (400/ 800) x 100%η = 0,5 x 100%
• η = 50%

Jadi, efisiensi pada sebuah trafo adalah sebesar 50%.

4. Efisiensi sebuah trafo 60%. Kalo energi listrik yang dikeluarkan 300 J, berapakah energi listrik yang masuk trafo?

Jawaban:

Diketahui:

• η = 60%
• W_s = 300 J

Ditanya: Energi listrik yang masuk ke trafo (W_p)?

Jawab:

• η = (Ws/Wp) x 100%
• 60% = (300 J/Wp) x 100%
• 60% = (300 J/Wp) x 100%
• 6 = 3000 J/Wp
• Wp = 3000 J/6
• Wp = 3000 J/6
• Wp = 500 J

Jadi, energi listrik yang masuk kedalam sebuah trafo adalah sebesar 500 J.