MESIN LISTRIK

“TRANSFORMATOR”

KELAS : KE-2A

DISUSUN OLEH :

M. ADHI FATWA RAMADHAN (13) MARTINUS DIMAS RUSDIANTO (14) MUHAMMAD ALI MA’RUF (15) MUHAMMAD RIZKI PRATAMA (16) NADYA FITRIE PERMATASARI (17) ODIK PRANOTO (18)

PROGRAM STUDI TEKNIK KONVERSI ENERGI

JURUSAN TEKNIK MESINPOLITEKNIK NEGERI SEMARANG

DAFTAR PUSTAKA

http://www.electronics-tutorials.ws/index.htmlhttp://anak-elektro-ustj.blogspot.com/2012/08/transformator-distribusi.htmlhttp://ilmulistrik.com/rangkaian-ekivalen-trafo.htmlhttp://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.htmlhttp://garslandi.wordpress.com/2014/01/09/mendapatkan-rangkaian-ekivalen-trafo/http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/19821/3/Chapter%20II.pdfhttp://web.ipb.ac.id/~tepfteta/elearning/media/Energi%20dan%20Listrik%20Pertanian/MATERI%20WEB%20ELP/Bab%20IX%20TRANSFORMATOR%20DAN%20MESIN%20LISTRIK/indexTRANSFORMATOR.htmhttp://id.wikipedia.org/wiki/Transformatorhttp://www.academia.edu/5617807/Komponen_elektronika_besrta_fungsi_dan_gambarnyahttp://riza-electrical.blogspot.com/2013/01/transformator.htmlhttp://elektronika-dasar.web.id/instrument/wattmeter-3-tiga-fasa/http://unungdiadi.blogspot.com/2012/07/pengertian-trafo-atau-transformer-atau.html[1] Chapman, Stephen J. 1991. Second Edition Electric Machinery Fundamentals. Singapore: McGraw-Hill Book Co.[2] http://content.answers.com/main/content/wp/en-commons/thumb/e/e4/750px-Transformer_equivalent_circuit.svg.png[3] Adinda Ihsani Putri, Mendapatkan Rangkaian Ekivalen Trafo.Konversi.wordpress.com

Konstruksi Transformator

Transformator (trafo) adalah alat yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan bolak-balik (AC). Transformator terdiri dari 3 komponen pokok yaitu: kumparan pertama (primer) yang bertindak sebagai input, kumparan kedua (skunder) yang bertindak sebagai output, dan inti besi yang berfungsi untuk memperkuat medan magnet yang dihasilkan. Transformator sering juga disebut trafo memiliki konstruksi dan simbol seperti pada gambar 1 berikut ini.

Gambar 1 konstruksi dan simbol transformatorKeterangan dari gambar 1 :NP : jumlah lilitan primerNS : jumlah lilitan sekunderVP : tegangan primerVS : tegangan sekunder

Konstruksi trafo secara umum terdiri dari: 1. Inti yang terbuat dari lembaran-lembaran plat besi lunak atau baja silikon yang diklem jadi satu. 2. Belitan dibuat dari tembaga yang cara membelitkan pada inti dapat konsentris maupun spiral. 3. Sistem pendingan pada trafo-trafo dengan daya yang cukup besar.

Sebuah trafo terdiri dari kumparan dan inti besi. Biasanya terdapat 2 buah kumparan yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder. Kedua kumparan ini tidak berhubungan secara fisik tetapi dihubungkan oleh medan magnet. Untuk meningkatkan induksi magnetik antara 2 kumparan maka ditambahkan inti besi seperti pada gambar 1.

Inti besi pada trafo dibedanya menjadi 2 macam yaitu :   1. Inti besi tipe Shell (Shell Core Transformator)   2. Inti besi tipe tertutup (Closed Core Transformator)Kedua jenis inti besi ini dapat dilihat seperti pada gambar 2 berikut ini.

Gambar 2 : inti trafo

Pada trafo dengan inti besi berbentuk shell, kumparan dikelilingi oleh inti besi. Fluks magnetik pada inti besi tipe shell akan terbelah dua (lihat gambar 2). Sementara kumparan primer dan kumparan sekunder digulung bersamaan. Untuk trafo yang memiliki inti besi tipe tertutup.  Tidak ada pembagian fluk magnetik. Kumparan primer dan kumparan sekunder terpisah dan dihubungkan dengan inti besi.Inti besi trafo tidak dibuat berbentuk besi tunggal, tetapi dibuat dari pelat besi yang berlapis – lapis. Bentuk lapisan pelat besi pada inti trafo dapat dilihat seperti pada gambar 3 berikut ini.

Gambar 3 : inti besi berlapis pada trafoCara menghubungkan lapisan inti besi juga bermacam-macam. Beberapa cara yang umum digunakan dapat dilihat seperti pada gambar 4 berikut ini.

Gambar 4 cara menghubungkan lapisan inti besi pada trafo

Mengapa inti besi sebuah trafo harus dibuat berlapis-lapis?.Untuk menjawab pertanyaan ini , kita terlebih dahulu harus mempelajari rugi-rugi yang terjadi pada inti besi. Rugi – rugi yang terjadi pada inti besi disebut “iron losses “ (rugi-rugi besi). Kerugian pada inti besi terdiri dari :1. Hysterisis losses (rugi-rugi histerisis)Kerugian histerisis disebabkan oleh gesekan molekul yang melawan aliran gaya magnet di dalam inti besi. Gesekan molekul dalam inti besi ini menimbulkan panas. Panas yang timbul ini menunjukan kerugian energi, karena sebagian kecil energi listrik tidak dipindahkan , tetapi diubah bentuk menjadi energi panas. Panas yang tinggi juga dapat merusak trafo ,sehingga pada trafo – trafo transmisi daya listrik ukuran besar, harus didinginkan dengan media pendingin. Umumnya digunakan minyak khusus untuk mendinginkan trafo ini.Sebuah trafo didesain untuk bekerja pada rentang frekuensi tertentu. Menurunnya frekuensi arus listrik dapat menyebabkan meningkatnya rugi-rugi histerisis dan menurunkan kapasitas (VA) trafo.

2. Kerugian karena Eddy current (eddy current losses)Kerugian karena Eddy current disebabkan oleh aliran sirkulasi arus yang menginduksi logam. Ini disebabkan oleh aliran fluk magnetik disekitar inti besi. Karena inti besi trafo terbuat dari konduktor (umumnya besi lunak), maka arus Eddy yang menginduksi inti besi akan semakin besar. Eddy current dapat menyebabkan kerugian daya pada sebuah trafo karena pada saat terjadi induksi arus listrik pada inti besi, maka sejumlah energi listrik akan diubah menjadi panas. Ini merupakan kerugian. Untuk mengurangi arus Eddy, maka inti besi trafo dibuat berlapis-lapis, tujuannya untuk memecah induksi arus Eddy yang terbentuk di dalam inti besi. Perbedaan induksi arus Eddy di dalam inti besi tunggal dengan inti besi berlapis dapat dilihat pada gambar 5 berikut ini.

Gambar 5 Inti besi utuh dan inti besi berlapis

3. Rugi-rugi tembaga (copper losses)Rugi – rugi yang ketiga adalah rugi-rugi tembaga (copper losses). Rugi-rugi tembag terjadi di kedua kumparan. Kumparan primer atau sekunder dibuat dari gulungan kawat tembaga yang dilapisi oleh isolator tipis yang disebut enamel. Umumnya kumparan dibuat dari gulungan kawat yang cukup panjang. Gulungan kawat yang panjang ini akan meningkatkan hambatan dalam kumparan. Pada saat trafo dialiri arus listrik maka hambatan kumparan ini akan mengubah sejumlah kecil arus listrik menjadi panas yaitu sebesar (i2R). Semakin besar harga R maka semakin besar pula energi panas yang timbul di dalam kumparan. Mutu kawat yang bagus dengan nilai hambatan jenis yang kecil dapat mengurangi rugi – rugi tembaga.Sebuah trafo yang ideal diasumsikan:1. Tidak terjadi rugi-rugi hysterisis2. Tidak terjadi induksi arus Eddy3. Hambatan dalam kumparan = 0, akibatnya tidak ada rugi-rugi tembaga

Fungsi Tiap-Tiap Bagian Transformer

Suatu transformer terdiri atas beberapa bagian yang mempunyai fungsi masing-masing:1. Bagian utama Inti besi

Inti besi berfungsi untuk mempermudah jalan fluksi, yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melalui kumparan. Dibuat

dari lempengan-lempengan besi tipis yang berisolasi, untuk mengurangi panas (sebagai rugi-rugi besi) yang ditimbulkan oleh “Eddy Current”.

Kumparan trafoBeberapa lilitan kawat berisolasi membentuk suatu kumparan. Kumparan tersebut diisolasi baik terhadap inti besi maupun terhadap kumparan lain dengan isolasi padat seperti karton, pertinax dan lain-lain.Umumnya pada trafo terdapat kumparan primer dan sekunder. Bila kumparan primer dihubungkan dengan

tegangan/arus bolak-balik maka pada kumparan tersebut timbul fluksi yang menginduksikan tegangan, bila pada rangkaian sekunder ditutup (rangkaian beban) maka akan mengalir arus pada kumparan ini. Jadi kumparan sebagai alat transformasi tegangan dan arus.

Kumparan tersier

Selain kedua kumparan ( primer dan sekunder ) ada beberapa trafo yang dilengkapi dengan kumparan ketiga atau kumparan tersier ( tertiary winding ). Kumparan tersier diperlukan untuk memperoleh tegangan tersier atau untuk kebutuhan lain. Untuk kedua keperluan tersebut, kumparan tersier selalu dihubungkan delta. Kumparan tersier sering dipergunakan juga untuk

penyambungan peralatan bantu seperti kondensator synchrone, kapasitor shunt dan reactor shunt, namun demikian tidak semua trafo daya mempunyai kumparan tersier.

BushingHubungan antara kumparan trafo ke jaringan luar melalui sebuah busing yaitu sebuah konduktor yang diselubungi oleh isolator, yang sekaligus berfungsi sebagai penyekat antara konduktor tersebut dengan tangki trafo.

Tangki dan KonservatorPada umumnya bagian-bagian dari trafo yang terendam minyak trafo berada (ditempatkan) dalam tangki. Untuk menampung pemuaian minyak trafo, tangki dilengkapi dengan konservator. Tabung Silicagel / N2 ( Nitrogen kering ) Alat

pernapasanPrinsip kerja dari  Silicagel / N2 ( Nitrogen kering ) sama,yang berfungsi sebagai pengering / menghisap

butiran-butiran uap air yang dihasilkan oleh kerja transformer, sehingga tangki trafo tetap kering dan terhindar dari karat bahkan kerusakan lebih luas.Karena pengaruh naik turunnya beban trafo maupun suhu udara luar, maka suhu minyakpun akan berubah-ubah mengikuti keadaan tersebut. Bila suhu minyak tinggi, minyak akan memuai dan mendesak udara di atas permukaan minyak keluar dari dalam tangki, sebaliknya bila suhu minyak turun, minyak menyusut maka udara luar akan masuk ke dalam tangki.Kedua proses di atas disebut pernapasan trafo. Permukaan minyak trafo akan selalu bersinggungan dengan udara luar yang menurunkan nilai tegangan tembus minyak trafo, maka untuk mencegah hal tersebut, pada ujung pipa penghubung udara luar dilengkapi tabung berisi Silicagel Blue

Tap Changer (perubah tap)Tap Changer adalah perubah perbandingan transformer untuk mendapatkan tegangan operasi sekunder sesuai yang diinginkan dari tegangan jaringan/primer yang berubah-ubah. Tap changer dapat dilakukan baik dalam keadaan berbeban (on-load) atau dalam keadaan tak berbeban (off load), tergantung jenisnya.

IndikatorUntuk mengawasi selama trafo beroperasi, maka perlu adanya indicator pada trafo sebagai berikut: indikator suhu / temperatur minyak indikator Gas indikator Pressure / tekanan

2.  Peralatan Proteksi Rele Bucholz 

Rele Bucholz adalah rele alat/rele untuk mendeteksi dan mengamankan terhadap gangguan di dalam trafo yang menimbulkan gas.Gas yang timbul diakibatkan oleh: Hubung singkat antar lilitan pada/dalam phasa Hubung singkat antar phasa Hubung singkat antar phasa ke tanah Busur api listrik antar laminasi

Thermocontrol Untuk mendeteksi panas / suhu pada Transformer dan dilengkapi dengan relay untuk melindungi trafo pada pemakaian lebih atau sirkulasi udara ruangan kurang maksimal.  Pengaman tekanan lebih / Over Pressure

 Alat ini berupa membran yang dibuat dari kaca, plastik, tembaga atau katup berpegas, berfungsi sebagai pengaman tangki trafo terhadap kenaikan tekan gas atau desakan oli yang timbul di dalam tangki yang akan pecah pada tekanan tertentu dan kekuatannya lebih rendah dari kekuatan tangki trafo. Rele ini berfungsi hampir sama seperti rele Bucholz atau rele thermocouple, yakni mengamankan terhadap gangguan di dalam trafo. Bedanya rele ini hanya bekerja oleh kenaikan tekanan gas atau desakan oli.Sesuai perkembangan jaman alat proteksi tersebut diefektifan menjadi satu bagian dengan fungsi yang sama yaitu : Proteksi DGPT 2, RIS dsb  Minyak trafo

 Sebagian besar trafo tenaga kumparan-kumparan dan intinya direndam dalam minyak-trafo, terutama trafo-trafo tenaga yang berkapasitas besar, karena minyak trafo mempunyai sifat sebagai media pemindah panas (disirkulasi) dan bersifat pula sebagai isolasi (daya tegangan tembus tinggi) sehingga

berfungsi sebagai media pendingin dan isolasi. Untuk itu minyak trafo harus memenuhi persyaratan sebagai berikut :

kekuatan isolasi tinggi penyalur panas yang baik berat jenis yang kecil, sehingga partikel-

partikel dalam minyak dapat mengendap dengan cepat viskositas yang rendah agar lebih mudah bersirkulasi dan kemampuan

pendinginan menjadi lebih baik

titik nyala yang tinggi, tidak mudah menguap yang dapat membahayakan

tidak merusak bahan isolasi padat sifat kimia yang stabil. Pengujian tegangan tembus oli

Pengujian tegangan tembus oli dimaksudkan untuk mengetahui kemampuan dielektrik oli. Hal ini dilakukan karena selain berfungsi sebagai pendingin dari trafo, oli juga berfungsi sebagai isolasi.Persyaratan yang ditentukan adalah sesuai dengan standard SPLN 49 - 1 : 1982, IEC 158 dan IEC 296 yaitu:

- > = 30 KV/2,5 mm sebelum purifying- > = 50 KV/2,5 mm setelah purifying

Peralatan yang dapat digunakan misalnya merk Hipotronics type OC60D, Kato, Hihg Voltage, Biddle / Megger dsb.Untuk mengetahui specifikasi minyak trafo pakai lebih luas, dapat dilakukan pengujian Analisa Gas terlarut dan test parameter dengan pengambilan sample minyak trafo pakai kurang lebih 1 liter,  hanya bisa dilakukan di LAB LMK PLN atau instansi lain.

Prinsip Kerja Transformator

Prinsip kerja dari sebuah transformator adalah sebagai berikut :Ketika Kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, perubahan arus listrik pada kumparan primer menimbulkan medan magnet yang berubah. Medan magnet yang berubah diperkuat oleh adanya inti besi dan dihantarkan inti besi ke kumparan sekunder, sehingga pada ujung-ujung kumparan sekunder akan timbul ggl induksi. Efek ini dinamakan induktansi timbal-balik

(mutual inductance). Pada skema transformator di samping, ketika arus listrik dari sumber tegangan yang mengalir pada kumparan primer berbalik arah (berubah polaritasnya) medan magnet yang dihasilkan akan berubah arah sehingga arus listrik yang dihasilkan pada kumparan sekunder akan berubah polaritasnya.

Hubungan antara tegangan primer, jumlah lilitan primer, tegangan sekunder, dan jumlah lilitan sekunder, dapat dinyatakan dalam persamaan:

Berdasarkan perbandingan antara jumlah lilitan primer dan jumlah lilitan sekunder transformator ada dua jenis yaitu:

1. Transformator step up yaitu transformator yang mengubah tegangan bolak-balik rendah menjadi tinggi, transformator ini mempunyai jumlah lilitan kumparan sekunder lebih banyak daripada jumlah lilitan primer (Ns > Np).

2. Transformator step down yaitu transformator yang mengubah tegangan bolak-balik tinggi menjadi rendah, transformator ini mempunyai jumlah lilitan kumparan primer lebih banyak daripada jumlah lilitan sekunder (Np > Ns).

Pada transformator (trafo) besarnya tegangan yang dikeluarkan oleh kumparan sekunder adalah:

1. Sebanding dengan banyaknya lilitan sekunder (Vs ~ Ns).2. Sebanding dengan besarnya tegangan primer ( VS ~ VP).3. Berbanding terbalik dengan banyaknya lilitan primer, Sehingga dapat

dituliskan:Dari sisi pandangan elektris , medan magnet mampu untuk menginduksikan tegangan pada konduktor sedangkan dari sisi pandangan mekanis medan magnet sanggup untuk menghasilkan gaya dan kopel (penggandeng). Kelebihan medan magnet sebagai perangkai proses konversi energi disebabkan terjadinya bahan-bahan magnetik yang memungkinkan diperolehnya kerapatan energi yang tinggi. kerapatan energi yang tinggi ini akan menghasilkan kapasitas tenaga per unit volume mesin yang tinggi pula. Jelaslah bahwa pengertian kuantitatif tentang medan magnet dan rangkaian magnet merupakan bagian penting untuk memahami proses konversi energi listrik. Ketika terjadi perubahan arus pada kumparan maka terjadi perubahan fluk magnetik yang menyebabkan tejadinya perubahan induksi tegangan.

VL=N dɸdt

dimana: N = jumlah lilitan kumparan φ = fluk magnet

Rangkaian Ekivalen Trafo

Transformator merupakan suatu peralatan listrik yang digunakan untuk mengubah energi listrik bolak-balik dari satu level tegangan ke level tegangan yang lain. Dapat menaikkan, menurunkan atau hanya untuk mengisolasi sistem satu dengan yang lainnya. Transformator terdiri atas sisi primer dan sisi sekunder. Keduanya terhubung dengan inti besi. Dalam kondisi ideal, tanpa rugi-rugi, perbandingan lilitan antara keduanya merupakan perbandingan tegangan antara kedua sisinya.Namun pada kenyataannya, daya masukkan tidak pernah sama dengan daya keluaran. Terdapat rugi-rugi yang terjadi di inti besi dan lilitan. Rugi-rugi tersebut terjadi akibat histerisis, arus eddy, resistansi belitan dan fluks bocor. Dari pengetahuan tersebut, transformator dapat dimodelkan dengan rangkaian elektrik seperti di bawah ini:

Disimplisikafi menjadi,

Dimana,

Req = Rp + (Np/Ns)^2 . Rs

Xeq = Xp + (Np/Ns)^2 . Xs

Setelah kita memahami, rangkaian pengganti ini, kita dapat menentukan nilai Req,

Xeq, Rc dan Xm dengan pengujian rangkaian tanpa beban dan hubung singkat.

Yang diukur adalah daya (Watt), tegangan (V) dan arus (I) di sisi primer.

___________________________________________

Uji Rangkaian Terbuka l Uji Hubung Singkat

___________________________________________

Voc l Vsc

Ioc l Isc

Poc l Psc

• Uji Rangkaian Tanpa Beban

Dari pengujian ini, kita mendapatkan nilai Rc dan Xm. Nilai Rc dan Xm jauh lebih

besar dibandingkan Req dan Xeq. Karena drop tegangan lebih signifikan terjadi di

Rc dan Xm. Sehingga didapat rangkaian untuk tanpa beban,

Yang pertama kali kita hitung adalah lYcml dan Power Factor dari data yang

diambil.

lYcml = Ioc / Voc

PF = cos(pi) = Poc / (Voc . Ioc)

Dimana,

Ycm = (1 / Rc) + j (1 / Xm)

= lYcml cos(pi) + j lYcml sin (pi)

Sehingga didapat,

Rc = 1 / ( lYcml cos(pi) )

Xm = 1 / ( lYcml sin(pi) )

• Uji Hubung Singkat

Tegangan di sisi sekunder pada hubung singkat relatif kecil. Sehingga drop

tegangan di Rc dan atau Xm sangatlah kecil, dapat diabaikan. Oleh karenanya,

tegangan yang didapat merupakan tegangan di Zeq. Dapat dijelaskan melalui

rangkaian saat hubung singkat sebagai berikut,

Pertama-tama kita hitung terlebih dahulu lZeql dan PF.

Zeq = Vsc / Isc

PF = cos(pi) = Psc / (Vsc . Isc)

Dimana,

Zeq = Req + j Xeq

= lZeql cos(pi) + j lZeql sin(pi)

Sehingga didapat,

Req = lZeql cos(pi)

Xeq = lZeql sin(pi)

Pada transformator ideal, tidak ada energi yang diubah menjadi bentuk energi lain

di dalam transformator sehingga daya listrik pada kumparan skunder sama dengan

daya listrik pada kumparan primer. Pada transformator Ideal perbandingan antara

tegangan sebanding dengan perbandingan jumlah lilitannya. Dengan demikian

dapat dituliskan dengan persamaan berikut:

Namun, pada kenyataannya tidak ada transformator yang ideal. Hal ini karena pada

transformator selalu ada rugi-rugi.

Dalam membuat rangkaian ekivalen transformator, kita harus memperhitungkan

semua ketidaksempurnaan (cacat) yang ada pada transformator yang sebenarnya.

Setiap cacat utama diperhitungkan dan pengaruhnya dimasukkan dalam membuat

model transformator. Effect yang paling mudah untuk dimodelkan adalah rugi-rugi

tembaga. Rugi-rugi tembaga dimodelkan dengan dengan resistor Rp di sisi primer

transformator dan resistor Rs di sisi sekunder transformator.

Fluks bocor pada kumparan primer Φlp menghasilkan tegangan elp yang diberikan

oleh persamaan:

Sedangkan Fluks bocor pada kumparan sekunder Φls menghasilkan tegangan els

yang diberikan oleh persamaan:

Karena fluks bocor banyak yang melalui udara, kontanta reluktansi udara lebih

besar daripada reluktansi inti besi, maka fluks bocor primer Φlp proporsional

dengan arus primer Ip dan fluks bocor sekunder Φls proportional dengan arus

sekunder Is. Sehingga didapatkan:

Dengan Lp induktansi diri lilitan primer dan Ls induktansi diri lilitan sekunder.

Dengan demikian fluks bocor pada rangkaian ekivalen transformator akan

dimodelkan sebagai induktor primer dan sekunder.

Kemudian yang terakhir adalah memodelkan pengaruh dari eksitasi inti

transformator, yaitu dengan memperhitungkan arus magnetisasi Im, rugi-rugi arus

eddy, dan rugi-rugi hysteresis. Arus magnetisasi Im adalah arus yang sebanding

dengan tegangan pada inti transformator dan lagging (tertinggal) 90° dengan

tegangan supplai, sehingga dapat dimodelkan sebagai reaktansi Xm yang dipasang

paralel dengan sumber tegangan primer. Arus rugi inti (arus eddy dan hysteresis)

merupakan arus yang sebanding dengan tegangan pada inti transformator dan satu

phase dengan tegangan supplai, sehingga dapat dimodelkan dengan hambatan Rc

yang dipasang paralel dengan sumber tegangan primer. Dengan demikian maka

dihasilkan model untuk real transformator sebagai berikut.

Kemudian rangkaian ekivalen diatas dapat disederhanakan dengan melihat pada

sisi primer atau pada sisi sekunder. Seperti terlihat pada gambar dibawah ini:

Gulungan Kawat Pada Kumparan Trafo

Menggulung kawat pada kumparan trafo tidak dilakukan dengan sembarangan, tetapi mengikuti aturan tertentu. Pada trafo fase tunggal, terdapat 2 gulungan kumparan, yaitu gulungan pada kumparan primer yang terhubung langsung ke sumber arus listrik dan gulungan kumparan sekunder yang terhubung langsung ke beban. Perbandingan jumlah gulungan antara kumparan primer dan kumparan sekunder akan menentukan jenis trafo, apakah jenis step-up atau step-down. Bila gulungan kawat pada kumparan primer lebih banyak dibandingkan dengan gulungan kawat pada kumparan sekunder maka trafo akan berfungsi sebagai penurun tegangan atau step-down trafo. Sebaliknya jika gulungan kawat pada kumparan sekunder lebih banyak dari pada gulungan kawat pada kumparan primer, maka trafo akan berfungsi untuk menaikan tegangan atau step-up trafo. Jenis material kawat yang banyak digunakan untuk membuat kumparan adalah kawat

tembaga. Kawat tembaga memiliki konduktivitas listrik yang bagus, tetapi memiliki berat yang besar. Untuk mengurangi berat transformator, sering juga digunakan jenis kawat aluminium. Kawat dengan bahan dasar aluminium memiliki berat jenis yang kecil, tetapi kawat ini tidak tahan terhadap panas dan konduktivitasnya masih lebih kecil dibandingkan dengan tembaga. Satu hal yang penting dalam menggulung kumparan trafo adalah arah gulungan (orientasi titik). Kumparan primer dan kumparan sekunder dapat digulung searah, tetapi dapat juga digulung berlawanan arah. Hal ini akan berpengaruh ke fasa arus listrik. Apabila kumparan primer dan kumparan sekunder digulung searah, maka fasa arus listrik pada kumparan primer akan sama dengan fasa arus listrik pada kumparan sekunder. Gambar 6 : gulungan searah dan gulungan berlawanan

Trafo dapat digunakan untuk menaikan atau menurunkan tegangan. Trafo yang digunakan untuk menaikan tegangan disebut trafo step – up sedangkan trafo yang digunakan untuk menurunkan tegangan disebut trafo step-down. Pada trafo step – up tegangan pada sisi sekunder akan lebih tinggi dari tegangan pada sisi primer sebaliknya pada trafo step down tegangan sisi sekunder akan lebih rendah dari tegangan pada sisi primer. Selain trafo step-up dan trafo step –down juga ada trafo impedansi. Trafo impedansi tidak menaikan atau menurunkan tegangan, tetapi digunakan untuk menyesuaikan impedansi suatu rangkaian listrik atau dapat juga digunakan sebagai beban dan filter terhadap medan magnet.Tegangan pada sisi primer (Vp) dan tegangan sekunder (Vs) ditentukan oleh jumlah lilitan kawat pada kumparan primer dan sekunder. Perbandingan antara lilitan kawat pada kumparan primer (Np) dan lilitan kawat pada kumparan sekunder (Ns) disebut rasio lilitan (n). Sedangkan perbandingan antara tegangan primer (Vp)

dengan tegangan sekunder (Vs) disebut rasio tegangan. Besar rasio tegangan dengan rasio lilitan harus sama. Sehingga secara matematis dapat ditulis :

Persamaan 1 berlaku bila fluks medan magnet primerdan fluks medan magnet sekunder sama. Rasio lilitan merupakan salah satu faktor penting dalam mendesain dan membuat trafo.Contoh 1Sebuah trafo memiliki jumlah lilitan kumparan primer 1500 dan jumlah lilitan pada kumparan sekunder 500 hitunglah berapa rasio lilitan trafo tersebut. Bila pada sisi primer diberi tegangan listrik AC 300 V, hitunglah tegangan pada sisi sekunder bila fluks magnet primer dan sekunder sama.JawabBila fluks medan magnet pada sisi primer dan sekunder sama, maka berlaku:

Diagram Fasor Transformator

Diagram vektor adalah penggambaran hubungan antara fluks magnet, tegangan dan arus yang mengalir dalam bentuk vektor. Hubungan yang terdapat di antara harga-harga tersebut akan tergantung pada sifat beban, impedansi lilitan primer dan sekunder serta rugi-rugi transformator.

 

Penggunaan Transformator

Transformator (trafo) digunakan pada peralatan listrik terutama yang memerlukan perubahan atau penyesuaian besarnya tegangan bolak-balik. Misal radio memerlukan tegangan 12 volt padahal listrik dari PLN 220 volt, maka diperlukan transformator untuk mengubah tegangan listrik bolak-balik 220 volt menjadi tegangan listrik bolak-balik 12 volt. Contoh alat listrik yang memerlukan transformator adalah: TV, komputer, mesin foto kopi, gardu listrik dan sebagainya.

Contoh cara menghitung jumlah lilitan sekunder:Untuk menyalakan lampu 10 volt dengan tegangan listrik dari PLN 220 volt digunakan transformator step down. Jika jumlah lilitan primer transformator 1.100 lilitan, berapakah jumlah lilitan pada kumparan sekundernya ?Penyelesaian: Diketahui:   Vp = 220 V                  Vs = 10 V                  Np = 1100 lilitan

Ditanyakan: Ns = ........... ?Jawab:

             Jadi, banyaknya lilitan sekunder adalah 50 lilitan