Komponen Pasif

Transformator (Trafo)

Simbol Trafo

1. Pengertian

Transformator (trafo) ialah alat listrik elektronika yang dapat memindahkan tenaga (daya listrik) dari input ke output atau dari sisi primer ke sisi sekunder. Gulungan primer itu adalah suatu gulungan yang menerima listrik dari luar dan gulungan sekunder adalah suatu gulungan yang harus mengeluarkan tenaga listrik yang aliran dan tegangannta atau dayanya telah dirubah harganya. Pemindahan daya listrik primer ke sekunder disertai dengan perubahan tegangan baik naik maupun turun.

Ada dua jenis trafo yaitu trafo penaik tegangan (step up transformator) dan trafo penurun tegangan (step down transformator). Jika tegangan primer lebih kecil dari tegangan sekunder maka dinamakan trafo step up. Tetapi jika tegangan primer lebih besar dari tegangan sekunder maka dinamakan trafo step down.

Bagan Trafo yang dialiri arus listrik

2. Prinsip Kerja

Bila pada lilitan primer diberi arus bolak balik (AC), maka gulungan primer akan menjadi magnet yang arah medan magnetnya juga bolak balik. Medan magnet ini akan menginduksi gulungan sekunder dan mengakibatkan pada gulungan sekunder mengalir arus bolak-balik (AC). Dimisalkan pada gulungan primer mengalir arus berfasa positif (+), maka pada gulungan sekundernya mengalir arus berfasa negatif (-). Karena arus yang mengalir di gulungan primer bolak balik, maka pada gulungan sekunder pun mengalir arus bolak balik. Besarnya daya pada lilitan primer sama dengan daya yang diberikan pada lilitan sekunder.

Jadi Pp = Ps atau Up . Ip = Us . Is

Dimana Pp = daya primer (Watt)

Ps = daya sekunder (Watt)

Up = tegangan primer (Volt)

Us = tegangan sekunder (Volt)

Ip = arus primer (Ampere)

Is = arus sekunder (Ampere)

Simbol trafo step up

Simbol trafo step down

Simbol autotrasformator

3. Jenis-jenis

1) Step up

Transformator step-up adalah transformator yang memiliki lilitan sekunder lebih banyak dari 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.

2) 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.

3) 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).

4) Autotransformator variabel

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

5) 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.

6) 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.

7) Transformator tiga phase

Transformator tiga fase (3-phase) sebenarnya adalah tiga transformator yang dihubungkan secara khusus satu sama lain. Lilitan primer biasanya dihubungkan secara bintang (Y) dan lilitan sekunder dihubungkan secara delta (Δ).

4. Kerugian-kerugian dalam Transformator

Besarnya hambatan listrik dari gulungan kawat transformator ditentukan oleh panjang, tebal kawat dan perlawanan jenis dari kawat tersebut. Cara menghitung besarnya hambatan dari kawat-kawat tembaga adalah dengan menggunakan rumus :

Dimana R = hambatan (Ω)

ρ = hambatan jenis tembaga (0,0175)

P = panjang kawat (meter)

D = diameter tebal kawat (mm)

Dalam praktiknya, terjadi beberapa kerugian yaitu :

a. Kerugian tembaga. Kerugian I2 R dalam lilitan tembaga yang disebabkan oleh resistansi tembaha dan arus listrik yang mengalirinya.

b. Kerugian kopling. Kerugian yang terjadi antara 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.

c. 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).

d. Kerugian histeris. 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.

e. 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.

f. Kerugian arus Eddy. 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 tolakan fluks magnet pada material inti. Kerugian ini berkurang kalau digunakan inti berlapis-lapis.

5. Fungsi dan Kegunaan Transformator

Dalam perkembangan dunia kelistrikan, transformator atau trafo banyak sekali digunakan dalam berbagai bidang, seperti:

1) Distribusi dan Transmisi Listrik

Seperti kita ketahui bahwa jarak antara pembangkit listrik dengan beban listrik yang digunakan oleh pelanggan relatif jauh. Sehingga akan terjadi drop tegangan. Untuk itu kita perlu untuk menaikkan tegangan sebelum distribusi dan transmisi listrik jarak jauh agar drop tegangan tidak terlalu besar serta lebih murah karena kabel yang digunakan lebih kecil (semakin besar tegangan besar maka arus semakin kecil sesuai dengan Hukum kekekalan energi).

2) Rangkaian Kontrol Pada peralatan seperti komputer, charger dan berbagai macam peralatan lainnya, transformator digunakan untuk menurunkan tegangan agar dapat digunakan pada tegangan kontrol (5 Volt, 12 Volt,dsb). Begitu juga pada rangkaian kontrol motor pada pabrik, Trafo digunakan untuk mengenergize dan meng dienergize kontaktor yang digunakan untuk menghidupkan dan mematikan motor induksi.

3) Rangkaian Pengatur Frekuensi Dalam dunia radio frekuensi, transformator juga digunakan untuk mengatur besaran frekuensi yang dihasilkan. Hanya saja bentuk dan dimensinya jauh lebih kecil dibandingkan trafo yang digunakan pada rangkaian kontrol apalagi transformator / trafo transmisi listrik.

Tugas Akhir Skripsi

Pendidikan Teknik Elektronika

Universitas Negeri Yogyakarta

Page updated

Report abuse