Tranformator

Transformator atau yang sering kita kenal dengan sebutan trafo ini merupakan salah komponen elektronika yang dipakai dalam rangkaian peralatan elektronika. Hampir semua rumah di perkotaan atau pedesaan di aliri arus listrik sebesar 220V di Indonesia.

Karena adanya arus sebesar 220V ini, maka kita bisa menikmati berbagai kemudahan melakukan aktivitas di dunia ini, seperti adanya lampu pijar, mesin cuci dan lain-lain.

Tegangan listrik sebesar 220V ini termasuk jenis arus AC (bolak-balik atau Alternating Current) yang berasal dari Perusahaan Listrik berupa PLN.

Tegangan yang diberikan oleh PLN pada umumnya bisa mencapai puluhan hingga ratusan kilo Volt dan kemudian diturunkan menjadi 220V seperti yang kita rasakan setiap hari. Nah, untuk menurunkan daya listrik ini maka dibutuhkan alat berupa transformator.

Lantas apa sih sebenarnya transformator itu? Untuk menjawab berbagai pertanyaan Anda, silahkan simak saja penjelasan dibawah ini.

Pengertian Transformator

Gambar sebuah trafo pembangkit listrik

Komponen elektronika berupa transformator atau yang biasa disebut dengan trafo merupakan sebuah alat yang berguna untuk memindahkan tenaga listrik antar 2 buah rangkaian atau lebih melalui induksi elektromagentik.

Misalnya, ketika menurunkan tegangan AC dari yang sebelumnya 220 VAC menjadi 12 VAC ataupun menaikan tegangan dari 110 VAc ke 220 VAC.

Dalam hal ini trafo atau transformator memiliki cara kerja atau berupa prinsip induksi Elektromagnet dan hanya bisa bekerja pada tegangan yang berarus bolak-balik (AC). Transformator juga memegang peran yang sangat penting untuk penyaluran tenaga listrik.

Trafo akan menaikkan arus listrik yang berasal dari pembangkit listrik oleh PLN hingga ratusan kilo Volt untuk disalurkan.

Selanjutnya, trafo lainnya akan menurunkan tegangan listrik tersebut ke tegangan yang dibutuhkan untuk setiap rumah atau perkantoran yang umumnya menggunakan tegangan AC sebesar 220 Volt.

Bagian-Bagian Transformator

Gambar bagian-bagian dari trafo

Terdapat beberapa bagian yang ada di dalam tranformator, antara lain adalah:

  1. Gulungan Primer, adalah sebuah kumparan di dalam trafo yang dihubungkan ke sumber tegangan.
  2. Gulungan Sekunder, adalah sebuah kumparan di dalam trafo yang dihubungkan ke beban.
  3. Inti Besi, biasanya terbuat dari lapisan plat dinamo yang disusun secara berlapis.

Fungsi Transformator

Gambar fungsi dari sebuah trafo

Tidak sedikit juga yang masih bertanya-tanya tentang apa sih fungsi transformator itu? Pada dasarnya banyak sekali fungsi dari komponen elektronik satu ini, antara lain sebagai berikut:

1. Rangkaian Kontrol

Alat elektronik seperti komputer, charger dan berbagai peralatan lainnya akan menggunakan tranformator sebagai penurun tegangan. Yakni yang biasanya dari listrik rumah-rumah sebesar 220 V diperkecil menjadi tegangan kontrol (5 Volt, 12 Volt dan sebagainya).

2. Rangkaian Pengatur Frekuensi

Di dalam soal radio frekuensi, komponen transformator kerap digunakan untuk mengatur besaran frekuensi yang dihasilkan. Hanya saja bentuk dan dimensinya jauh lebih kecil jika dibandingkan dengan trafo yang sering digunakan dalam rangkaian kontrol, apalagi trafo transmisi listrik.

3. Distribusi dan Transimisi Listrik

Coba deh perhatikan jarak antara pembangkit listrik dengan beban listrik yang digunakan oleh pelanggan relatif jauh. Maka memungkinkan akan terjadi drop tegangan.

Oleh karena itu, Anda harus menaikkan tegangan sebelum distribusi dan transmisi listrik jarah jauh supaya drop tegangan tidak terlalu besar.

Keuntungan dari segi biaya juga lebih murah, sebab kabel yang digunakan lebih kecil (semakin besar tegangan, maka arus semakin kecil sesuai dengan Hukum Kekekalan Energi).

Layaknya Perusahan Listrik Negara (PLN), tegangan yang dihasilkan oleh pembangkit sebesar 13,8 KV dan akan dinaikkan menjadi 150 KV, serta diturunkan ke 380 V untuk disalurkan ke rumah-rumah masyarakat.

Jenis-Jenis Transformator

Gambar berbagai jenis trafo

Jenis tranformator sendiri sangat beragam dan mungkin banyak jenis yang masih belum Anda ketahui. Berikut ini adalah jenis trafo yang ada di dunia ini:

1. Transformator Step Up

Jenis transformator Step Up ini berfungsi untuk menaikkan level dari tegangan listrik yang bertipe AC. Dengan menggunakan trafo jenis ini, maka Anda bisa menaikkan tegangan listrik dari arus yang rendah menjadi tinggi atau besar.

Untuk komponen tegangan sekunder akan dijadikan output yang lebih tinggi dengan cara memperbanyak lilitan dikumparannya, maka dari itu, aliran primer akan lebih sedikit.

Biasanya trafo jenis ini banyak digunakan sebagai penghubung generator ke grid di dalam tegangan listrik.

2. Transformator  Step Down

Jenis tranformator Step Down ini berfungsi untuk menurunkan level dari tegangan listrik yang bertipe AC. Dengan menggunakan trafo Step Down, Anda bisa menurunkan tegangan listrik dari arus tinggi menjadi arus rendah.

Untuk kumparannya sendiri kebalikan dari trafo Step Up, yakni lilitan tegangan primer lebih banyak, maka aliran sekunder akan lebih sedikit.

Biasanya trafo jenis ini banyak digunakan oleh PLN sebagai penyesuai daya listrik supaya bisa dikonsumsi peralatan elektronik di setiap rumah.

3. Transformator IF

Jenis trafo IF atau trafo Intermediate Frequency berfungsi untuk penguat frekunesi menengah, yakni sekitar 10,7 yang biasanya digunakan pada radio penerima baik AM ataupun FM. Anda bisa menemukan trafo jenis ini pada radio Konvensional.

4. Transformator Adaptor / Power Suplay

Jenis trafo adaptor atau power suplay banyak digunakan untuk mengubah tegangan dari arus AC ke DC. Trafo ini banyak sekali digunakan dengan banyak pilihan tegangan dan arus yang sangat bervariasi.

Trafo yang digunakan pada adaptor termasuk jenis Step Down yakni berguna untuk menurunkan tegangan dari jarak listrik PLN ke perangkat elektronik sesuai kebutuhan.

5. Transformator Pulsa

Trafo jenis ini merupakan tranformator yang didesain secara khusus untuk memberikan keluaran gelombang pulsa. Trafo pulsa ini menggunakan material inti yang cepat jenuh, jadi setelah arus primer mencapai sebuah titik tertentu, fluks magnet akan berhenti berubah.

Hal ini disebabkan oleh GGL induksi pada lilitan sekunder hanya terbuka, jika terjadi perubahan fluks magnet, maka tranformator hanya memberikan keluaran saat ini tidak jenuh, yakni ketika arusan pada lilitan primer berbalik arah.

6. Transformator Isolasi

Jenis trafo isolasi ini memiliki lilitan sekunder yang berjumlah sama dengan lilitan primernya, jadi tegangan sekunder sama dengan tegangan primer.

Namun pada beberapa desain lain, gulungan sekunder akan dibuat sedikit lebih banyak untuk mengkompensasi jumlah kerugian. Trafo ini berfungsi untuk isolasi antara dua kalang.

Sedangkan untuk penerapannya sendiri di dalam sebuah audio, tranformator jenis ini sudah banyak digantikan oleh kopling.

7. Transformator Autotransfromator

Jenis trafo ini hanya memiliki satu lilitan saja, berbeda dengan jenis-jenis sebelumnya. Untuk trafo autotranformator sebagian lilitan primernya adalah milik sekunder juga.

Oleh karena itu, lilitan pada trafo ini bisa dibuat dengan kawat yang lebih tipis jika dibandingkan dengan jenis lainnya. Namun keuntungan dari trafo ini adalah ukurannya lebih kecil dan mempunyai resiko kerugian yang lebih rendah apabila dibandingkan jenis lainnya.

Akan tetapi, trafo ini tidak mampu digunakan untuk menaikkan tegangan listrik menjadi berkali-kali lipat.

8. Transformator Autotransfromator Variabel

Trafo autotranformator variabel sebenarnya merupakan autotranformator biasanya yang sadapan tegangannya dapat diubah-ubah, memberikan perbandingan lilitan primer dan sekunder juga bisa berubah-ubah.

9. Transformator Tiga Fase

Jenis trafo yang terakhir ini terdiri dari tiga trafo yang saling berhubungan secara khusus. Untuk lilitannya sendiri pada kumparan primer biasanya akan dihubungkan secara bintang (Y) dan lilitan sekunder disambungkan pada delta.

Bentuk dan Simbol Transformator

Gambar bentuk dan simbol dari sebuah trafo

Agar lebih paham lagi tentang fungsi dari transformator, maka Anda harus mengetahui juga bentuk dan simbolnya.

Coba perhatikan contoh gambar bentuk dan simbol trafo yang saya berikan diatas, maka jika dijelaskan bentuk dari transformator adalah kotak dan sebagian ditunjukkan nilai kapasitasnya.

Namun pada dasarnya, tarfo sendiri memiliki bentuk yang berbeda-beda sesuai dengan fungsinya. Contohnya pada trafo transmisi listrik yang ukurannya lebih besar jika dibandingkan jenis lainnya.

Untuk simbol trafo juga bisa Anda lihat pada contoh gambar diatas, sebab sudah menjelaskan bentuk dan simbolnya. Simbol tersebut adalah skema yang terdapat pada trafo untuk membatasi medan magnet.

Prinsip Kerja Transformator

Gambar cara kerja dari trafo

Komponen tranformator dalam melakukan pekerjaannya adalah berdasarkan prinsip induksi elektromagentik. Untuk tegangan masuk berupa AC atau bolak-balik yang membentangi primer menimbulkan sebuah fluks magnet yang idealnya semua bersambung dengan lilitan sekunder.

Fluks bolak-balik inilah yang menginduksi Gaya Gerak Listrik (GGL) dalam lilitan sekunder. Jika efesiensinya sempurna, maka semua daya pada lilitan primer akan dilimpahkan ke lilitan sekunder.

Trafo yang sederhana biasanya akan tersusun dari 2 lilitan atau kumparan kawat yang terisolasi, yakni kumparan primer dan sekunder. Sedangkan inti besi pada trafo adalah kumpulan lempengan-lempengan besi tipis yang terisolasi dan ditempel berlapis-lapis.

Fungsinya adalah untuk memudahkan jalanya fluks magnet yang hasilkan dari sebuah arus listrik kumparan dan mengurangi suhu panas yang sudah ditimbulkan.

Berikut ini adalah beberapa bentuk lempengan besi yang membentuk ini dari transformator, antara lain:

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

Untuk sekam Fluks trafo bisa Anda lihat dibawah ini:

Gambar skema fluks trafo

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

Rumus Transformator

Gambar rumus dari trafo

Sebuah trafo atau tranformator bisa dibuat persamaan atau rumus matematik, dengan menggunakan rumus sebagai berikut:

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

Keterangan:

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

Trafo atau tranformator juga memiliki rumus efesiensinya, antara lain:

η = Po / Pi 100%

Sebagai bentuk akibat kerugian pada transformator, maka efesiensi trafo tidak mampu mencapai 100%. Untuk trafo daya frekuensi rendah, maka efesiensinya mencapai 98%.

Kerugian Pada Transformator

Gambar kerugian dari sebuah trafo

Terdapat banyak sekali kerugian yang ada pada trafo atau transformator, antara lain sebagai berikut:

1. Kerugian Kopling

Kerugian yang ditimbulkan akibat kopling primer dan sekunder tidak sempurna, hingga tidak semua fluks magnet diindukasikan primer memotong lilitan sekunder.

Namun kerugian ini sebenarnya bisa dikurangi dengan menggulung lilitan secara berlapis antara primer dan sekunder.

2. Kerugian Tembaga

Selain itu, kerugian l 2 R pada lilitan tembaga yang disebabkan oleh resistansi tembaga dan arus listrik yang mengalirinya.

3. Kerugian Histeresis

Kerugian ini terjadi ketika arus primer AC berbalik arah yang disebabkan karena inti tranformer tidak bisa mengubah arus fluks magnet dengan seketika.

Namun kerugian ini juga bisa dikurangi dengan menggunakan material inti reluktansi rendah.

4. Kerugian Arus Eddy

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

Sebab adanya fluks magnet yang berubah, maka terjadi tolakan fluks magnet di material intil. Sebenarnya kerugian ini bisa berkurang jika menggunakan inti berlapis-lapis.

5. Kerugian Kapasitas Liar

Kerugian ini disebabkan oleh adanya kapasitas liar yang terdapat pada lilitan-lilitan trafo. Kerugian kapasitas liar dapat mempengaruhi efesiensi trafo pada frekuensi tinggi.

Namun kerugian ini juga bisa dikurangi dengan cara menggulung lilitan primer dan sekunder secara semi -acak.

6. Kerugian Efek Kulit

Konduktor lainnya yang selalu dilewati arus bolak-balik, namun arus ini cenderung untuk mengalir pada permukaan kondukttor. Hal inilah yang bisa memperbesar kerugian kapasitas dan menambah resistansi relatif lilitan.

Sebenarnya kerugian ini juga bisa dikurangi dengan cara menggunakan kawat Litz, yakni kawat yang terdiri dari beberapa kawat kecil yang saling terisolasi.

Untuk frekuensi radio, maka cobalah gunakan kawat geronggongan atau lembaran tipis tembaga sebagai pengganti kawat biasa.

Contoh Soal Menghitung Transformator

Gambar contoh soal menghitung trafo

1. Terdapat sebuah transistor yang memiliki kumparan primer dan sekunder dengan jumlah setiap lilitan 500 dan 5000, dihubungkan dengan jaringan bertegangan AC 220 V. Maka hitunglah 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

Maka, tegangan sekunder yang dihasilkan sebesar 2.200 volt.

2. Sebuah trafo memiliki kumparan primer yang terdiri dari 1200 lilitan dan kumparan sekunder 1000 lilitan. Jika arus primer 4A, maka berapakah 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

Maka, kuat arus sekunder yang dihasilkan sebesar 4,8 Ampere.

3. Ada sebuah tranformeter dengan arus primer dan sekundernya masing-masing 0,8 A dan 0,5 A. Jika jumlah lilitan primer dan sekundernya masing-masing 100 dan 800, maka berapa efesiensi trafo tersebut?

Jawaban:

Diketahui:

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

Ditanya berapakah efisiensi trafo (η)?

Jawab:

  • η = (Is x Ns/ Ip x Np) 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%

Maka, efisiensi pada sebuah trasformattr tersebut ialah sebesar 50%.

4. Efesiensi pada sebuah trafo sebesar 60%. Jika energi listrik yang dikeluarkan sebesar 300 J, maka berapakah energi listrik yang masuk ke trafo?

Jawaban:

Diketahui:

  • η = 60%
  • Ws = 300 J

Ditanya energi listrik yang masuk ke trafo (Wp)?

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

Maka, energi listrik yang masuk kedalam sebuah trafo tersebut ialah sebesar 500 J.

Akhir Kata

Nah, mungkin hanya itu saja penjelasan yang bisa saya berikan untuk Anda seputar tranformator. Semoga dengan adanya penjelasan di dalam artikel ini bisa membantu dan menambah lagi pengetahuan Anda dalam bidang elektronika.

Tinggalkan komentar