Definisi Transformator
Transformator adalah komponen yang memiliki bagian kumparan primer dan kumparan sekunder berupa lilitan kawat yang dapat mentransfer energi listrik dengan cara menginduksi. Dalam sebuah transformator yang berinti besi, terdapat lempeng lempeng berbentuk E, U,L dan I yang dipasangkan diantara lilitan primer dan sekunder.
Gambar 1. Berbagai Macam Transformator
Simbol Transformator
Secara umum simbol dari transformator adalah terdiri dari kumparan primer, kumparan sekunder dan inti transformator. Pada transformator dengan spesifikasi tertentu, maka simbolnya akan ada perubahan, misalnya pada transformator step down, transformator step up, trafo inti besi, trafo inti udara dan lain sebagainya. Berikut ini sombol secara umum dari transformator
Gambar 2. Simbol Transformator
Pada simbol di atas pada prinsipnya sama, yang membedakan dari masing masing transformator adalah pada jumlah lilitan pada bagian primer dan sekundernya. Jumlah lilitan berbanding lurus dengan tegangan yang dihasilkan, sehingga semakin banyak lilitan pada bagian primer atau sekunder, maka akan semakin tinggi tegangannya.
Bagian Bagian Transformator
Pada prinsipnya sebuah transformator terdiri dari bagian bagian utama yaitu
- Bagian Primer, terdiri dari lilitan primer dengan jumlah tertentu yang dililitkan pada sebuah inti besi
- Bagian sekunder, terdiri dari lilitan sekunder dengan jumlah tertentu yang dililitkan pada sebuah inti besi.
- Bagian Inti, terdiri dari plat plat besi yang berbentuk huruf E dan huruf I yang disusun secara selang seling sehingga membentuk sebuah penampang yang digunakan untuk tempat lilitan, baik itu lilitan primer ataupun lilitan sekunder.
Gambar 3. Kontruksi Transformator
Jenis Jenis Transformator
Transformator dapat dibagi menjadi beberapa jenis tergantung dari fungsi dan penggunaannya.
Transformator Step Down
Transformator step down merupakan trafo yang memiliki input tegangan pada bagian primer, dan akan diturunkan pada bagian sekunder menjadi tegangan yang lebih kecil dari pada tegangan pada bagian primer. Baik pada bagian primer ataupun sekunder, tegangannya adalah tegangan AC (VAC). Transformator jenis
ini biasa digunakan pada rangkaian catu daya.
Gambar 4. Transformator Step Down
Transformator step Up
Transformator step up adalah trafo yang berfungsi menaikkan tegangan AC dari bagian primer, ke bagian sekunder trafo menjadi tegangan AC yang lebih besar. Penggunaan jenis transformator ini adalah pada gardu gardu induk PLN dan rangkaian inverter pada pembangkit listrik tenaga surya. Penggunaan Transformator Step up pada gardu induk PLN, mampu menaikkan tegangan listrik 220 Volt menjadi 70 K Volt yang akan di salurkan di jaringan transmisi. Penggunaan trafo steu Up pada inverter pembangkit listrik tenaga surya berfungsi menaikkan tegangan output dari rangkaian inverter sehingga mencapai tegangan 220 volt AC. Input rangkaian inverter adalah tegangan dari Accumulator yang besarnya 12 Volt DC.
Gambar 5. Transformator Step Up
Transformator Isolasi
Transformator isolasi adalah transformator yang memiliki jumlah lilitan yang sama antara bagian primer dan bagian sekunder. Fungsi utama dari trafo isolasi adalah membatasi hubungan secara langsung tegangan pada bagian primer dan tegangan pada bagian sekunder tanpa merubah besarnya tegangan dan arus. Penggunaan trafo isolator adalah untuk melindungi perangkat elektronika yang sensitif terhadap adanya over voltage dan distorsi.
Gambar 6. Transformator isolasi
Sumber gambar : tokopedia.com
Prinsip Kerja Transformator
Pada prinsipnya sebuah transformator terdiri dari dari bahan kawat yang terisolasi yang dililitkan pada bagian primer dan kawat terisolasi yang dililitkan pada bagian sekunder. Kawat kawat tersebut dililitkan pada sebuah inti besi (core) , sehingga pada saat kumparan primer dialiri arus listrik bolak balik, maka akan menghasilkan flug magnetik disekitarnya. Density Flug Magnetik atau kekuatan medan magnit dipengaruhi oleh besarnya arus listrik yang mengalir, semakin besar arus yang mengalir maka akan semakin besar pula medan magnitnya. Fluktuasi medan magnit pada bagian primer akan menginduksi Gaya Gerak Listrik (GGL) pada kumparan bagian sekunder , sehingga terjadilah pelimpahan daya dari bagian primer ke bagian sekunder. Besarnya tegangan pada bagian sekunder, tergantung dari jumlah lilitannya.
- Trafo step down memiliki jumlah lilitan yang lebih sedikit di bagian sekunder dari pada bagian primer, sehingga tegangan yang dihasilkan pada bagian sekunder lebih rendah dari pada bagian primer.
- Trafo step up memiliki jumlah lilitan yang lebih banyak di bagian sekunder dari pada bagian primer, sehingga tegangan yang dihasilkan pada bagian sekunder lebih besar dari pada bagian primer
inti dari sebuah transformator terbuat dari lempengan plat besi yang berlapis lapis. Lapisan lapisan plat ini akan memudahkan jalannya flug magnetik yang ditimbulkan dari adanya aliran arus listrik. Bentuk inti besi ada beberapa macam, yaitu:
- E-E lamination
- E-I lamination
- U-I lamination dan
- L-L lamonation
Perhitungan dan Analisis Transformator
Perhitungan dan analisis dari sebuah transformator berkaitan erat dengan jumlah lilitan pada transformator tersebut.Semakin banyak lilitannya maka akan semakin besar tegangannya. Semakin besar penampang kawat lilitan, maka akan berpengaruh pula pada semakin besar arus yang dihasilkan. Transformator dikatakan ideal jika : transformator memiliki energi masuk ke kumparan primer setara dengan energi yang keluar dari kumparan sekunder, dengan demikian tidak ada energi yang terbuang. Transformator ideal memiliki tingkat effisiensi 100%.
Rumus Perhitungan Arus, Tegangan dan Lilitan Transformator
Berikut ini adalah rumus yang digunakan untuk menghitung besarnya tegangan primer , tegangan sekunder , lilitan primer, lilitan sekunder, arus prmer dan arus sekunder.
Gambar 7 . Rumus Perhitungan Transformator
Keterangan :Vp : Primary Voltage = Tegangan pada Bagian Primer : Volt
- Vs : secondary Voltage= tegangan pada bagian sekunder: Volt
- Np : Jumlah lilitan pada bagian Primer
- Ns : Jumlah Lilitan pada bagian sekunder
- Ip : Arus pada bagian primer
- Is : Arus pada bagian sekunder
Contoh perhitungan
Sebuah transformator memiliki arus 10 Ampere pada bagian sekunder kumparan. Transformator ini memiliki 500 lilitan pada bagian primer dan 1000 lilitan pada bagian sekunder. Tentukan arus pada bagian primer, dan termasuk dalam jenis transformator apa?
- Diketahui : Is = 10 A ; Np = 500 lilit ; Ns = 1000 lilit
- Tentukan : Ip ; jenis transformator
- Penyelesaian :
- Ip/Is = Np/Ns
- Ip/10 = 500/1000
- Ip = (10 x 1000)/500 = 20 Ampere
Jadi arus pada bagian Primer adalah 20 Ampere. termasuk dalam jenis transformator step up=== lilitan sekunder lebih banyak dari lilitan primer transformator
Rumus Effisiensi transformator
Effisiensi transformator adalah rasio perbandingan daya primer dan daya sekunder. dalam praktiknya, transformator yang ideal jarang ditemui. Pada saat transformator digunakan akan ada energi panas yang menyebabkan energi listrik di bagian primer lebih besar dari energi listrik yang keluar di bagian sekunder. berkurangnya daya listrik pada sebuah transformator sangat dipengaruhi oleh besar kecilnya effisiensi dari transformator tersebut. Tingkat efisiensi penting untuk diketahui, karena menentukan kualitas dari sebuah transformator. simbol effisiensi adalah Eta
Gambar 7. Rumus Perhitungan Effisiensi Transformator
Keterangan :- ษณ : Nilai efisiensi dari trafo
- Po : Daya output yang dihasilkan transformator
- Pi : Daya Input dari transformatotr
- Vs : Tegangan pada bagian sekunder
- Is : Arus pada bagian sekunder
- Vp : Tegangan pada bagian primer
- Ip : Arus pada bagian Primer
- Ns : Lilitan pada bagian sekunder
- Np : Lilitan pada bagian primer
