PengertianTransformator

Lebih lazim di sebut trafo karena kata ini sudah akrab di telinga masyarakat umum sertamudah dalam pengucapannya. Trafo ini berbentuk empat persegi panjang, di dalamnya terdapat susunan pelat baja berbentuk huruf E, selain itu juga terdapat kawat tembaga berukuran kecil yang melilit pelat tersebut dan di sebut lilitan Primer dan lilitan Sekunder. Jadi bias diambil kesimpulan bahwa pengertian Transformator (trafo) adalah alat yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan bolak-balik (AC).KomponenTransformator (trafo)

Transformator terdiri dari 3 komponen pokok yaitu: kumparan pertama (primer) yang bertindak sebagai input, kumparan kedua (skunder) yang bertindak sebagai output, dan intibesi yang berfungsi untuk memperkuat medan magnet yang dihasilkan. Bagian-BagianTransformator :

ContohTransformator

LambangTransformator

http://ilmuelektronic.blogspot.com/2012/10/pengertian-transformator-dan-jenisnya.htmlBAGIAN-BAGIAN TRANSFORMATOR

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.

1

2 3 Gambar . Bagian-bagian Transformator, 2. Contoh tranformator, 3. Lambang transformator

Kumparan Trafokumparan trafo terdiri dari beberapa lilitan kawat tembaga yang dilapisi dengan bahan isolasi (karton, pertinax, dll) untuk mengisolasi baik terhadap inti besi maupun kumparan lain. . Untuk trafo dengan daya besar lilitan dimasukkan dalam minyak trafo sebagai media pendingin. Banyaknya lilitan akan menentukan besar tegangan dan arus yang ada pada sisi sekunder.

1. Kumparan skunder berfungsi menangkap fluks magnetik dari inti besi. 2. Kumparan primer berfungsi menerima arus primer yang akan diturunkan tegangannya. Inti Besidibuat dari lempengan-lempengan feromagnetik tipis yang berguna untuk mempermudah jalan fluksi yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melalui kumparan. Inti besi ini juga diberi isolasi untuk mengurangi panas (sebagai rugi-rugi besi) yang ditimbulkan oleh arus eddy Eddy Current.

PRINSIP KERJA TRANSFORMATOR

Prinsip kerja dari sebuah transformator adalah sebagai berikut, arus bolak balik (AC) yang mengalir pada kumparan primer yang menyebabkan timbulnya medan magnet untuk melakukan induksi, induksi yang dihasilkan oleh kumparan primer diperkuat oleh inti besi lalu dialirkan ke kumparan sekunder dan akan timbul gaya geral listrik (GGL) pada ujung ujung kumparan sekunder. Efek tersebut dinamakan induktansi timbal balik (mutual inductance)Pada skema transformator di bawah ini, 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.

Gambar .Prinsip Kerja

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

Gambar. Skema lilitan Primer dan Skunder

Vp = tegangan primer (volt) Vs = tegangan sekunder (volt) Np = jumlah lilitan primer Ns = jumlah lilitan sekunder

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 : Hukum Faraday

HukumFaradaymenyatakan hubungan antara jumlah listrik yang digunakan dengan massa zat yang dihasilkan baik di katoda maupun anoda pada proses elektrolisis.

A. BunyiHukum Faraday 1"Massa zat yang terbentuk pada masing-masing elektroda sebanding dengan kuat arus listrik yang mengalir pada elektrolisis tersebut"m = e . i . t / 96.500q = i . t

Dimana:

m = massa zat yang dihasilkan (gram)

e = berat ekivalen = Ar/ Valensi = Mr/Valensi

i = kuat arus listrik (amper)

t = waktu (detik)

q = muatan listrik (coulomb)

B. BunyiHukum faraday 2"Massa dari macam-macam zat yang diendapkan pada masing-masing elektroda oleh sejumlah arus listrik yang sama banyaknya akan sebanding dengan berat ekivalen masing-masing zat tersebut"m1: m2= e1: e2

Dimana:

m = massa zat (gram)

e = beret ekivalen = Ar/Valensi = Mr/Valensi

Gambar. Ilustrasi percobaan hokum faradayMenurut Faraday: Jumlah berat (massa) zat yang dihasilkan (diendapkan) pada elektroda sebanding dengan jumlah muatan listrik(Coulumb)yang dialirkan melalui larutan elektrolit tersebut. Massa zat yang dibebaskan atau diendapkan oleh arus listrik sebanding dengan bobot ekivalen zat-zat tersebut. Dari dua pernyataan diatas, disederhanakan menjadi persamaan:

M = e.i.t / FDimana:

M = massa zat dalam gram

e = berat ekivalen dalam gram = berat atom : valensi

i = kuat arus dalamAmpere

t = waktu dalam detik

F = Faraday

Hubungan prinsip kerja dengan hukum faraday adalah medan magnet konstan tidak dapat menghasilkan arus, namun perubahan medan magnet dapat menghasilkan arus listrik. Arus yang dihasilkan disebut arus induksi. Pada saat medan magnet berubah, terjadi arus seolah-olah pada rangkaian terdapat sumber ggl. Dengan demikian ggl induksi dihasilkan oleh medan magnet yang berubah. Hukum lenz

Hukum Lens berbunyi :Arus induksi mengalir pada penghantar atau kumparan dengan arah berlawanan dengan gerakan yang menghasilkannya atau medan magnet yang ditimbulkannya melawan perubahan fluks magnet yang menimbulkannya.

A. Jika kutub U magnet batang di dekatkan kumparan AB, maka akan terjadi pertambahan garis gaya magnet arah BA yang dilingkupi kumparan.

B. Sesuai dengan hukum Lens, maka akan timbul garis gaya magnet baru arah AB untuk menentang pertambahan garis gaya magnet tersebut.

C. Garis gaya magnet baru arah AB ditimbulkan oleh arus induksi pada kumparan.

D. Jika kutub U magnet batang dijauhkan, maka akan terjadi kebalikannya.

Gambar .Ilustrasi Hukum LenzSehingga rumus yang didapapatkan :

Gambar. Aturan tangan kiri hokum lenzJENIS-JENIS TRANSFORMATOR Transformator Step-Up

Trafo step upTransformator step-up adalah transformator yang memiliki lilitan sekunder lebih banyak daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penaik tegangan. Transformator ini biasa digunakan pada pembangkit tenaga listrik sebagai penaik tegangan yang digunakan dalam proses transmisi listrik tegangan tinggi jarak jauh.

Transformator Step-Down

Trafo step-downTransformator 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. Auto-TransformatorIni merupakan jenis trafo yang hanya memiliki 1 kumparan listrik. Uniknya, sebagai lilitan pada kumparan berfungsi sebagai lilitan primer dan sebagian lagi berfungsi sebagai lilitan sekunder. Trafo ini biasanya digunakan untuk meningkatkan tegangan listrik sebanyak (maksimal) 1,5 kali lipat. Jenis trafo ini banyak dipilih karena bentuknya lebih kecil dan ringkas. Namun bentuk kecil dan kumparan yang berjumlah 1 ini membawa kerugian tersendiri bagi penggunaan trafo jenis ini, yakni tidak adanya kemampuan untuk mengisolasi listrik antara lilitan kumparan primer dan sekunder.

Gambar Autotransformator Trafo ( Transformator ) Adaptor

Trafo ini berguna untuk mengubah arus AC menjadi DC melalui lilitan gulungan primer dan sekunder. Biasanya digunakan untuk rangkaian catu daya. trafo jenis ini memiliki gulungan yang dapat mengubah tegangan listrik 110 volt sampai 220 volt. Gulungan tersebut ( lilitan ) dinamakan lilitan primer. Sebelum di ubah menjadi arus DC, tegangan listrik dialirkan melalui ribuan penghantar ( lilitan ) yang berakhir pada lilitan sekunder.Komponen ini banyak dijual di pasar dengan ukuran dan keperluan tertentu. sedangkan sifat-sifatnya adalah sebagai berikut :

Bentuk fisiknya empat persegi panjang dengan dilapisi pelat tipis dan gulungan ditutup kertas. terdapat beberapa kaki, pada gulungan primer terdapaat tiga kaki sedangkan sekunder tidak kurang dari sembilan kaki

Gulungan primer menerima arus AC PLN antara 110 - 240 Volt

Gulungan sekunder menhasilkan arus DC setelah arus AC di proses pada kedua lilitan ini. tegangan yang di keluarkan mulai dari 4 sampai 12 volt

Gambar .Trafo adaptor Trafo IF ( Frekuensi menengah )

Trafo ini digunakan untuk penguat frekunsi menengah, biasanya terdapat pada radio penerima jaman dulu. saat ini sudah jarang alat elektronika memakai trafo jenis ini. cara keja trafo ini adalah menangkap gelombang suara yang dipancarkan oleh radio pemancar kemudian di olah melalui komponen lainnya. selanjutnya dikeluarkan dalam bentuk suara ( bunyi ). Trafo IF ini memiliki bentuk fisik bujur sangkar, pada permukaanya tepat ditengah terdapat celah untuk memutar ketika membetulkan pancaran bunyi dari radio pemancar.Kelebihan dari trafo IF ini adalah : Dapat diubah-ubah ketika mencari sasaran pancaransecara tepat menggunakan obeng

Bentuknya kecil sehingga memudahkan pemulaketika memasangnya

Tetap memiliki lilitan primer dan sekunder

Gambar. trafo IF

Transformator IsolasiTransformator 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 kapasitor

Perbandingan jumlah lilitan pada trafo step up,step down dan isolasiMacam Macam Daya

Daya listrik didefinisikan sebagai laju hantaran energi listrik dalam sirkuit listrik. Satuan SI daya listrik adalah watt yang menyatakan banyaknya tenaga listrik yang mengalir per satuan waktu (joule/detik).

Seperti yang telah diketahui daya listrik dibagi dalam tiga macam daya sebagai berikut : Daya nyata

Merupakan daya listrik yang digunakan untuk keperluan menggerakkan mesin-mesin listrik atau peralatan lainnya, yang mana dapat ditulis dalam rumusnya yaitu :

Satu fasa : P = V x I x Cos Tiga fasa : P = x V x I x Cos Keterangan :

P = Daya Nyata (Watt) V = Tegangan (Volt)

I = Arus yang mengalir pada penghantar (Amper)

Cos = Faktor Daya Daya SemuDaya semu merupakan daya listrik yang melalui suatu penghantar transmisi atau distribusi. Daya ini merupakan hasil perkalian antara tegangan dan arus yang melalui penghantar, dimana dapat dilihat rumusnya berikut ini :

Satu fasa : S = V x ITiga fasa : S = x V x IKeterangan :

S = Daya semu (VA) , V = Tegangan (Volt)

I = Arus yang mengalir pada penghantar (Ampere) Daya ReaktifDaya reaktif merupakan selisih antara daya semu yang masuk pada penghantar dengan daya aktif pada penghantar itu sendiri, dimana daya ini terpakai untuk daya mekanik dan panas. Daya reaktif ini adalah hasil kali antara besarnya arus dan tegangan yang dipengaruhi oleh faktor daya.

Satu fasa : Q = V x I x Sin

Tiga fasa : Q = 1.732 x V x I x Sin

Ket : Q = Daya reaktif (VAR) , V = Tegangan (Volt)

Keterangan:

Q = Daya reaktif (VAR)

V = Tegangan (Volt)

I = Arus (Amper)

Sin = Faktor DayaRugi Rugi Transformator

Rugi-rugi transformator terdiri dari beberapa macam yaitu :

1. Rugi Tembaga (Pcu)

Rugi tembaga terdiri dari rugi-rugi tahanan murni yang disebabkan oleh arus beban yang mengalir pada belitan primer maupun sekunder pada transformator. Semakin besar arus yang mengalir maka kerugian akan semakin besar pula. Arus beban tidak selalu konstan, maka rugi tembaga juga tidak konstan sehingga rugi tembaga ini tergantung pada arus bebannya. Rugi tembaga dapat diketahui dengan persamaan sebagai berikut

Pcu=(I2)2 . R2Dimana, Pcu= Rugi tembaga (watt)

I2= Arus pada kumparan sekunder (A)

R= Tahanan kumparan di sisi sekunder (ohm)

2. Rugi Pada Inti (Besi)

Rugi pada inti besi ini terbagi menjadi 2 yaitu:

Rugi Arus Eddy

Merupakan rugi yang disebabkan oleh arus pusar pada inti besi yang disebabkan oleh arus induksi yang mengalir pada transformator yang dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut :

Pe=Ke (f . Bmax)2Dimana, Pe= Rugi Arus eddy (watt)

f= Frekuensi (Hz)

B= Kerapatan fluks (Wb)

Ke= Konstanta Arus Eddy3. Rugi hysterisis

Merupakan rugi yang disebabkan oleh adanya gesekan-gesekan partikel pada inti transformator akibat dari perubahan fliks magnet. Rugi ini dapat dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut

Ph=Kh . f . (Bmax)1,6

Dimana, Ph= Rugi hysterisis

f= Frekuensi (Hz)

B= Kerapatan fluks (Wb)

Kh= Konstanta hysterisis

4 Rugi Kopling

Kerugian yang terjadi karena 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

5 Rugi 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 tidak beraturan (bank winding)6. Rugi 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.Transformator Ideal Dan Rangkaian Ekuivalen Sebuah transformator dikatakan ideal apabila tahanan lilitannya adalah nol, tidak ada kebocoran induksi dan tidak ada kehilangan akibat arus eddy yang menjadi panas. Fluks magnet yang dibangkitkan menginduksi tegangan di kedua lilitan.

Berdasarkan persamaan (2) besarnya tegangan pada lilitan primer dapat dinyatakan sebagai:

Sedangkan pada lilitan sekunder,

Harga efektifnya adalah

Pada beban nol, tidak ada arus pada lilitan sekunder akan tetapi arus pada lilitan primer tetap ada. Akan tetapi secara keseluruhan daya tidak dikonsumsi pada lilitan primer karena rangkaian seperti pada rangkaian induktor murni dimana daya yang dihasilkan akan dikembalikan lagi (diserap) oleh sumber tegangan. Oleh karena itu pada umumnya transformator dinyatakan dalam VA dan bukan dalam Watt. Pada beban nol (hanya induktor) tidak ada daya yang didisipasi akan tetapi tegangan dan arus tetap ada. Diagram phasor pada transformator tanpa beban dengan menganggap induktor murni maka dapat dilihat pada gambar dibawah ini,

Pada kenyataannya inti tidak sempurna yaitu ada kerugian (loss) yang disebabkan oleh eddy current yang direpresentasikan dalam tahanan inti (Rm) dan arus yang melaluinya menjadi if. Medan magnet yang dibangkitkan sebagian akan menginduksi arus yang bersirkulasi pada inti yang disebut sebagai Eddy current. Untuk mengurangi efek arus ini, inti biasanya dikonstruksi menggunakan laminasi, sehingga medan magnet sebagian besar akan menginduksi arus pada rangkaian sekunder. Rangkaian ekuivalen dari transformator sebagai akibat adanya tahanan inti tersebut diluksikan pada gambar berikut:

APLIKASI PENGGUNAAN TRANSFORMATOR

MARINE

Semua penerangan akomodasi dan ruang kamar mesin

Pemakaian perlengkapan dapur

Alat perlengkapan pengering

Katalog untuk pelayanan darurat (Emergency Service) adalah untuk penerangan tertentu atau penerangan gang/ruangan

Peralatan Navigasi Peralatan komunikasi dalam kapalNON MARINE

Adaptor (Penyearah Arus)

Adaptor terdiri atas trafo step down dan rangkaian penyearah arus listrik yang berupa diode. Adaptor merupakan catu daya yang ditambah dengan penyearah arus. Fungsi penyearah arus yakni mengubah tegangan AC menjadi DC.

Gambar . Adaptor

Transmisi Daya Listrik Jarak Jauh

Pembangkit listrik biasanya dibangun jauh dari pemukiman penduduk. Proses pengiriman daya listrik kepada pelanggan listrik (konsumen) yang jaraknya jauh disebut transmisi daya listrik jarak jauh. Untuk menyalurkan energi listrik ke konsumen yang jauh, tegangan yang dihasilkan generator pembangkit perlu dinaikkan mencapai ratusan ribu Volt. Untuk itu, diperlukan trafo Step Up. Tegangan tinggi ditransmisikan melalui kabel jaringan listrik yang panjang menuju konsumen. Sebelum masuk ke rumah-rumah penduduk tegangan diturunkan menggunakan trafo Step Down hingga menghasilkan 220V. Transmisi daya listrik jarak jauh dapat dilakukan dengan menggunakan tegangan besar dan arus kecil. Dengan cara itu akan diperoleh beberapa keuntungan, yaitu energi yang hilang dalam perjalanan dapat dikurangi dan kawat penghantar yang diperlukan dapat lebih kecil serta harganya lebih murah.

Peralatan elektronika rumah tangga

Peralatan elektronika sangat erat hubungannya dalam penggunaan transformator contohnya pada pemakaiannya sebagai inverter monitor LCD,monitor TV yang menggunakan trafo step up untuk menaikkan tegangan dan penggunaan trafo step down sebagai penurun tegangan pada adaptor

DAFTAR PUSTAKA

http://jonpurba.files.wordpress.com/2010/02/proses-perubahan-energi.jpg?w=283&h=272http://soerya.surabaya.go.id/AuP/eDU.KONTEN/edukasi.net/SMP/Fisika/Transformator/materi4.htmlhttp://kategoriadaptor.blogspot.com/Anonym.hukum faraday.http://www.tugasku4u.com/2013/05/hukum-faraday.htmlAnonym.Hukum Faraday .http://www.pustakasekolah.com/hukum-faraday.htmlAnonym.Hukum Lenz.http://hukum-fisika.blogspot.com/Sutari,tri aisyah. Hukum Lenz.http://komputerdalampembelajaran.blogspot.com/2013/05/normal-0-false-false-false-en-us-x-none.htmlhttp://soerya.surabaya.go.id/AuP/eDU.KONTEN/edukasi.net/SMP/Fisika/Transformator/materi4.html)

http://staff.ui.ac.id/internal/040603019/material/transformerpaper.pdfhttp://web.ipb.ac.id/~tepfteta/elearning/media/Energi dan Listrik Pertanian/MATERI WEB ELP/Bab IX

Gambar. Sudut fasa impedansi

Gambar .Transformator jarak jauh

Gambar. Inverter monitor LCD