BAB VI

BAB VINDUKTOR DAN TRANSFORMATOR

5.1 Transformator

Transformator (lazim disebut trafo) adalah suatu alat pengubah arus atau tegangan yang terdiri atas dua buah lilitan atau lebih dan dikopelkan secara induktif. Bila suatu tegangan bolak balik diberikan pada salah satu lilitannya (primer), maka akan muncul tegangan bolak balik pada lilitan yang lain (sekunder). Besar tegangan yang muncul pada sisi sekunder tergantung pada jumlah lilitannya. Jika kedua lilitan dapat dikopel secara magnetis, maka besar tegangan dinyatakan dalam:

Dengan kata lain, tegangan lilitan berbanding lurus dengan jumlah lilitannya. Prinsip ini digunakan pada seluruh transformator dengan mengabaikan frekuensi kerjanya. Gambar 5.1 memperlihatkan bentuk trafo dan prinsipnya.

Gambar 5.1 Bentuk, prinsip dan simbol trafo5.2 Karakteristik Transformator

5.2.1 Hubungan Dasar

Jika jatuh tegangan dan seluruh rugi-rugi diabaikan (trafo ideal), maka besar daya yang diterima oleh trafo akan sama besarnya dengan daya yang diberikan pada beban.

atau

sehingga,

Dengan kata lain, besar arus lilitan berbanding terbalik dengan jumlah lilitannya.

Jika impedansi primer = Z1, dan impedansi sekunder = Z2, maka

dan

dengan demikian,

dan

Note:

N1:Lilitan primer

N2:Lilitan sekunder

V1:Tegangan primer

V2:Tegangan sekunder

I1:Arus primer

I2:Arus sekunder

Z1:Impedansi primer

Z2:Impedansi sekunder (Impedansi beban)

5.2.2 Polaritas

Gambar 5.2 menunjukkan gambar skema dengan polaritas transformator. Tanda (+) dan (-) menunjukkan polaritas sesaat, yaitu saat V1 dan V2 mencapai ayunan positif maksimum yang sama. Bintik bulat menunjukkan suatu terminal dengan polaritas yang sama. Ini berarti bahwa arus yang mengalir pada terminal primer dan keluar dari terminal sekunder mempunyai polaritas yang sama.

Gambar 5.2 Polaritas Transformator

5.2.3 Regulasi Tegangan

Regulasi tegangan transformator adalah perbandingan perbedaan tegangan sekunder (saat tanpa beban dan beban penuh) terhadap tegangan saat berbeban penuh. Biasanya perbandingan ini dinyatakan dalam persen (%).Persen Regulasi =

5.2.4 Faktor Daya

Faktor daya adalah perbandingan daya input transformator dengan volt-ampere input.

Faktor Daya =

5.2.5 Efisiensi

Dalam suatu transformator ideal, daya input sama dengan daya output. Asumsi ini diperlihatkan pada gambar 5.3.

Gambar 5.3 Transformator IdealDalam Prakteknya, transformator selalu kehilangan energi yang didisipasikan dalam bentuk panas. Rugi-rugi (Loss) dalam transformator yang utama ada dua, yaitu:1. Loss dalam tembaga

Loss dalam tembaga diakibatkan oleh adanya resistansi lilitan. Loss ini akan semakin besar bila arus membesar.2. Loss dalam inti

Loss dalam inti menujukkan energi yang dibutuhkan untuk magnetisasi dan demagnetisasi dalam inti besi. Loss ini disebut Hysterisis Loss dan besarnya bergantung pada bahan inti dan frekuensi kerjanya.Efisiensi adalah perbandingan antara daya output transformator dengan daya inputnya. Daya input ini termasuk loss pada trafo.

5.3 Konstruksi Transformator

Dalam merancang suatu transformator, harus memperhatikan:

1. Bahan yang digunakan sebagai inti

2. Konstruksi berbagai konfigurasi transformator

3. Keuntungan dan kerugian masing konfigurasi yang digunakanPada gambar 5.4 diperlihatkan berbagai macam konfigurasi dari transformator dan induktor

Gambar 5.4 Konfigurasi transformatorNote

a. Sederhana (satu fasa)

b. Shell (satu fasa)

c. Inti (satu fasa)

d. Tiga Fasa

e. Toroidal

f. Cup core

g. Solenoid satu lapis

h. Pie

5.3.1 Inti Transformator

Komponen transformator dan inductor yang perlu diperhatikan dari segi bentuk, ukuran, dan beratnya adalah bagian intinya, kecuali untuk trafo dengan inti udara. Inti trafo ini pada dasarnya terbuat dari besi, ada juga yang dicampur dengan nikel atau kobal menurut perbandingan tertentu.Transformasi daya audio dan pulsa biasanya dibuat dengan inti berupa lembaran laminasi tipis. Laminasi ini harus diisolir satu sama lain untuk mencegah arus eddy yang akan menimbulkan kerugian. Tebal dari lembaran ini merupakan fungsi dari frekuensi kerja transformator bersangkutan.Inti transformator dibuat dalam berbagai bentuk seperti diperlihatkan pada gambar 5.5.

a. Potongan tape-wound, inti C (pemakaian satu fasa)

b. Potongan tape-wound, inti E (pemakaian tiga fasa)

c. Tape wound

d. Cup core (digunakan berpasangan)

e. Laminasi E-I

f. Laminasi F (digunakan berpasangan)

g. Laminasi V-I

h. Laminasi L (digunakan berpasangan)

Gambar 5.5 Inti transformator

5.4 InduktorInduktor adalah elemen rangkaian dengan induktansi terkumpul. Induktor ini didesain sedemikian rupa sehingga impedansinya pada frekuensi yang telah ditentukan. Induktor dianggap sama dengan transformator sebab teori, metode, dan bahan yang sama digunakan dalam merancang induktor. Gambar 5.6 dan 5.7 memperlihatkan induktor dan intinya.

Gambar 5.6 Induktor dengan inti besi

Gambar 5.7 Induktor dengan inti non konduktor5.4.1 Pemakaian InduktorPemakaian yang paling umum dari induktor dalam elektronika adalah sebagai:

Filter gelombang, untuk membatasi arus dan rangkaian penala

Menyimpan energi, untuk differensiator dan integrator, dan untuk pembentuk pulsaPada penggunaannya sebagai filter, pemasangan L pada LC power supply berguna untuk memperkecil tegangan ripple yang timbul pada output DC power supply.

Induktor pembatas arus bisa berinti udara atau berinti bahan magnetis. Hal ini bergantung pada kebutuhan linieritasnya. Lilitan dari induktor ini harus cukup memadai untuk mengalirkan arus tanpa menimbulkan panas yang berlebihan. Lilitan ini juga harus diisolasi guna mencegah tegangan induksi.

Gambar 5.8 Induktor yang bisa diatur dengan inti ferrite

5.5 Karakeristik Induktor5.5.1 InduktansiSuatu induktor/coil mempunyai besar induktansi tertentu. Suatu arus yang berubah-ubah dalam suatu coil akan menghasilkan medan magnet yang berubah-ubah pula dan akan menghasilkan kembali emf dengan arah yang berlawanan pada coil yang sama (hukum Lenz). Gejala ini disebut induksi diri (self-induction).

Besar induktansi bergantung pada besar fisik, banyaknya lilitan, dan jenis bahan inti induktor yang bersangkutan.5.5.2 KerugianKerugian induktor dibagi dalam dua jenis yaitu:

a. Kerugian dalam lilitan yang besarnya bergantung pada besarnya resistansi dari kawat dan besar arus yang mengalirb. Kerugian dalam inti yang besarnya bergantung pada bahan inti dan frekuensi kerjanya

5.5.3 Faktor Kualitas (Q factor)Kerugian induktor dapat ditunjukkan dengan sebuah resistor yang dipasang seri dengan induktor seperti diperlihatkan pada gambar 5.9.

Gambar 5.9 Rangkaian Ekivalen dan diagram vektor induktorFaktor kualitas atau Q factor didefinisikan sebagai:

Faktor Q sangat penting dalam rangkaian penala dan filter sebab factor Q yang menentukan lebar band-nya (bandwidth).Sebuah inductor/coil dikatakan mempunyai induktansi sebesar satu henry bila arus yang mengalir dalam coil tersebut berubah dengan laju 1A/dt dan menghasilkan tegangan balik sebesar 1 volt

38

_1257714198.unknown

_1257714200.unknown

_1257714202.unknown

_1257714204.unknown

_1257714206.unknown

_1257714203.unknown

_1257714201.unknown

_1257714199.unknown

_1257714196.unknown

_1257714197.unknown

_1257714195.unknown