BAB II LANDASAN TEORI A. Pengertian Transformator (Trafo) Transformator atau sering disingkat dengan istilah Trafo adalah suatu alat listrik yang dapat mengubah taraf suatu tegangan AC ke taraf yang lain. Maksud dari pengubahan taraf tersebut diantaranya seperti menurunkan Tegangan AC dari 220VAC ke 12 VAC ataupun menaikkan Tegangan dari 110VAC ke 220 VAC. Transformator atau Trafo ini bekerja berdasarkan prinsip Induksi Elektromagnet dan hanya dapat bekerja pada tegangan yang berarus bolak balik (AC).Transformator (Trafo) memegang peranan yang sangat penting dalam pendistribusian tenaga listrik. Transformator menaikan listrik yang berasal dari pembangkit listrik PLN hingga ratusan kilo Volt untuk di distribusikan, dan kemudian Transformator lainnya menurunkan tegangan listrik tersebut ke tegangan yang diperlukan oleh setiap rumah tangga maupun perkantoran yang pada umumnya menggunakan Tegangan AC 220Volt. Berikut ini adalah gambar bentuk dan simbol Transformator :
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
BAB II
LANDASAN TEORI
A. Pengertian Transformator (Trafo)
Transformator atau sering disingkat dengan istilah Trafo adalah suatu alat
listrik yang dapat mengubah taraf suatu tegangan AC ke taraf yang lain.
Maksud dari pengubahan taraf tersebut diantaranya seperti menurunkan
Tegangan AC dari 220VAC ke 12 VAC ataupun menaikkan Tegangan dari
110VAC ke 220 VAC. Transformator atau Trafo ini bekerja berdasarkan
prinsip Induksi Elektromagnet dan hanya dapat bekerja pada tegangan yang
berarus bolak balik (AC).Transformator (Trafo) memegang peranan yang
sangat penting dalam pendistribusian tenaga listrik. Transformator menaikan
listrik yang berasal dari pembangkit listrik PLN hingga ratusan kilo Volt
untuk di distribusikan, dan kemudian Transformator lainnya menurunkan
tegangan listrik tersebut ke tegangan yang diperlukan oleh setiap rumah
tangga maupun perkantoran yang pada umumnya menggunakan Tegangan AC
220Volt.
Berikut ini adalah gambar bentuk dan simbol Transformator :
B. Prinsip Kerja Transformator (Trafo)
Sebuah Transformator yang sederhana pada dasarnya terdiri dari 2 lilitan
atau kumparan kawat yang terisolasi yaitu kumparan primer dan kumparan
sekunder. Pada kebanyakan Transformator, kumparan kawat terisolasi ini
dililitkan pada sebuah besi yang dinamakan dengan Inti Besi (Core). Ketika
kumparan primer dialiri arus AC (bolak-balik) maka akan menimbulkan
medan magnet atau fluks magnetik disekitarnya. Kekuatan Medan magnet
(densitas Fluks Magnet) tersebut dipengaruhi oleh besarnya arus listrik yang
dialirinya. Semakin besar arus listriknya semakin besar pula medan
magnetnya. Fluktuasi medan magnet yang terjadi di sekitar kumparan pertama
(primer) akan menginduksi GGL (Gaya Gerak Listrik) dalam kumparan kedua
(sekunder) dan akan terjadi pelimpahan daya dari kumparan primer ke
kumparan sekunder. Dengan demikian, terjadilah pengubahan taraf tegangan
listrik baik dari tegangan rendah menjadi tegangan yang lebih tinggi maupun
dari tegangan tinggi menjadi tegangan yang rendah.
Sedangkan Inti besi pada Transformator atau Trafo pada umumnya adalah
kumpulan lempengan-lempengan besi tipis yang terisolasi dan ditempel
berlapis-lapis dengan kegunaanya untuk mempermudah jalannya Fluks
Magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik kumparan serta untuk mengurangi
suhu panas yang ditimbulkan. Beberapa bentuk lempengan besi yang
membentuk Inti Transformator tersebut diantaranya seperti :
E – I Lamination
E – E Lamination
L – L Lamination
U – I Lamination
Dibawah ini adalah Fluks pada Transformator :
Rasio lilitan pada kumparan sekunder terhadap kumparan primer menentukan
rasio tegangan pada kedua kumparan tersebut. Sebagai contoh, 1 lilitan pada
kumparan primer dan 10 lilitan pada kumparan sekunder akan menghasilkan
tegangan 10 kali lipat dari tegangan input pada kumparan primer. Jenis
Transformator ini biasanya disebut dengan Transformator Step Up.
Sebaliknya, jika terdapat 10 lilitan pada kumparan primer dan 1 lilitan pada
kumparan sekunder, maka tegangan yang dihasilkan oleh Kumparan Sekunder
adalah 1/10 dari tegangan input pada Kumparan Primer. Transformator jenis
ini disebut dengan Transformator Step Down.
C. Cara Kerja Transformator
Cara Kerja Transformator mungkin menjadi sebuah pertanyaan yang
cukup umum bagi orang awam yang kurang menguasai ilmu di bidang
teknologi. Sudah umum untuk diketahui bahwa transformator adalah suatu
perantara atau media untuk menyalurkan tenaga listrik dari tegangan rendah
ke tegangan yang lebih tinggi bisa juga terjadi sebaliknya dan bekerja
berdasarkan prinsip induksi elektromagnet. Transformator diibaratkan sebagai
sebuah jantung dalam transisi tegangan listrik. Penggunaan dari transformator
pun sudah sering kita rasakan dalam berbagai aktivitas sehari-hari yang kita
lakukan. Namun mungkin hanya sebagian diantara kita yang mengerti tentang
cara transformator bekerja. Tidakah kalian tahu bahwa dalam sebuah
transformator terdapat dua hukum yang bekerja yaitu hukum induksi faraday
dan hukum Lorenz dalam menyalurkan daya. Kedua hukum ini bekerja
bersamaan dalam sebuah transformator.
Secara sederhana cara kerja transformator adalah seperti perputaran
tegangan arus bolak balik (AC). Lebih detailnya tentang cara kerja ini
adalah ketika lilitan primer dihubungkan dengan tegangan arus bolak balik
maka menimbulkan perubahan arus listrik pada lilitan primer yang
mempengaruhi medan magnet. Medan magnet yang telah berubah ini
semakin diperkuat dengan adanya inti besi dan inti besi tersebut
menghantarkannya ke lilitan sekunder. Hal ini akan mengakibatkan
timbulnya ggl induksi pada masing-masing ujung lilitan sekunder. Efek
dari peristiwa ini dinamakan induktansi timbal balik (mutual inductance).
Prinsip kerja ini sama dengan induksi elektromagnetik dimana kesamaan
ini adalah terdapat penghubung magnetik diantara sisi primer dan sisi
sekunder.
Seperti yang telah diungkapkan pada paragraf pertama bahwa
terdapat dua prinsip hukum dalam sebuah cara kerja transformator yaitu
hukum induksi faraday dan hukum Lorenz. Dalam hukum induksi faraday
menjelaskan bahwa gaya listrik melalui garis lengkung yang tertutup
berbanding lurus dengan perubahan persatuan waktu dimana arus induksi
dilingkari oleh lengkungan itu. Sedangkan hukum Lorentz menjelaskan
bahwasanya arus bolak balik yang beredar mengelilingi inti besi berakibat
pada berubahnya inti besi tersebut menjadi magnet. Kemudian apabila
magnet tersebut dikelilingi oleh suatu lilitan, maka lilitan tersebut akan
mempunyai perbedaan tegangan pada kedua ujung lilitannya. Dari kedua
hukum ini dapat disimpulkan bahwa baik hukum induksi faraday maupun
hukum Lorenz diterapkan dalam bagaimana transformator bekerja.
D. Jenis dan Fungsi Trafo ( Transformator )
Berkaitan dengan topic yang dikaji yakni kegunaan transformator adalah
alat untuk mengubah tegangan arus bolak balik menjadi lebih tinggi atau
rendah. Transformator terdiri dari pasangan kumparan primer dan sekunder
yang diisolasi (terpisah) secara listrik dan dililitkan pada inti besi lunak. Inti
besi lunak dibuat dari pelat yang berlapis-lapis untuk mengurangi daya yang
hilang karena arus pusar. Kumparan primer dan sekunder dililitkan pada kaki
inti besi yang terpisah. Bagian fluks magnetic bocor tampak bahwa pada
pasangan kumparan terdapat fluks magnetic bocor disisi primer dan sekunder.
Hasil diatas untuk mengurangi fluks magnet bocor pada pasangan
kumparan digunakan pasangan kumparan seperti gambar diatas.
Kumparan sekunder dililitkan pada kaki inti besi yang sama (kaki yang
tengah), dengan lilitan kumparan sekunder terletak diatas lilitan kumparan
primer, ditunjukkan pada fluks magnet bocornya, maka dapat dicermati
pada gambar dibawah ini.
Rumus untuk fluks magnet yang ditimbulkan lilitan primer adalah:
δΦ = Є x δt
Dan untuk rumus GGL induksi yang terjadi dililitan sekunder adalah
Є = N δΦ/δt
Karena kedua kumparan dihubungkan dengan fluks yang sama, maka
δΦ/δt = Vp/Np = Vs/Ns (3)
Dimana dengan menyusun ulang persamaan akan didapat
Vp/Np = Vs/Ns (4)
Sedemikian sehingga
Vp.Ip = Vs.Is (5)
Dengan kata lain, hubungan antara tegangan primer dengan
tegangan sekunder ditentukan oleh perbandingan jumlah lilitan primer
dengan lilitan sekunder.
E. Jenis Transformator
1. Trafo step Up
Transformator Step Up untuk sebagian orang yang mendalami
bidang elektro bukanlah hal baru. Transformator atau biasa disebut dengan
trafo merupakan salah satu komponen penyusun perangkat elektronik yang
membutuhkan listrik sebagai tenaganya. Fungsi digunakannya trafo pada
peralatan tertentu bertujuan sebagai pengendali tegangan untuk mencapai
taraf tertentu. Sebenarnya, trafo ini terdiri dari banyak jenisnya, tidak
hanya terbatas pada trafo jenis step up dan step down. Terdapat pula trafo
jenis lainnya seperti trafo autotransformator, trafo pulsa, trafo tiga fase dan
jenis-jenis lainnya. Tapi, dua trafo yang sangat populer di masyarakat kini
adalah jenis step up dan step down. Dimana keduanya memiliki fungsi
yang berbeda. Pada trasformator jenis step up berfungsi untuk menaikkan
tegangan dari tegangan rendah menuju tegangan tinggi, sedangkan trafo
step down berfungsi untuk menurunkan tegangan dari tinggi menuju
rendah.
Dalam penyusunan dari transformator ini selalu memiliki tiga komponen
utama dengan sifat semikonduktornya. Yakni terdiri dari sejumah lilitan
sekunder dan primer yang melilit sebuat inti yang biasanya terbuat dari besi.
Biasanya, dalam inti besi teesbut terdapat cairan yang mampu mendinginkan
suhu. Pada transformator step up memiliki jumlah kumparan primer lebih
sedikit dibandingkan jumlah kumparan sekundernya. Karena tujuan dari trafo
jenis step up adalah untuk menaikkan tegangan, maka jumlah lilitan sekunder
menjadi lebih banyak agar tegangan yang dihasilkan menjadi lebih tinggi.
Dengan menggunakan jumlah lilitan primer yang lebih sedikit, arus yang
masuk menuju lilitan primer akan diputarkan menuju lilitan sekunder. Dengan
jumlah yang lebih banyak pada sisi sekundernya, arus listrik ini akan keluar
dari lilitan sekunder dengan tegangan yang lebih tinggi. Contoh dari
penggunaan dari trafo step up ini bisa anda temui dalam penggunaan lampu
jenset ketika lampu rumah padam dari pusat PLN. Penggunaan jenset pada
saat padam ini akan menaikkan tegangan yang ada agar tercipta cahaya yang
cukup untuk penerangan.
Selain pada mesin seperti jenset, penggunaan trafo step up juga telah
digunakan dalam berbagai rangkaian elektronika. Dengan mengatahui
bagaimana cara kerja dari transfo jenis step up ini bekerja, tentu akan lebih
memudahkan anda dalam menggunakannya. Tapi, mengetahui fungsi dan ciri-
ciri dari trafo jenis step up yang terdapat dalam kehidupan sehari-hari juga
tidak salah. Karena dengan memahami cara kerja transformator step up, anda
bisa lebih mengatahui bagaimana suatu perangkat elektronik dapat bekerja dan
berguna untuk manusia.
2. Trafo Step Down
Transformator (Trafo) Step Down dirancang untuk mengurangi
tegangan listrik. Tegangan Primer adalah lebih besar dari tegangan
sekunder. Misalnya untuk menggunakan peralatan 110V di negara
dengan pasokan listrik 220v.
Tranformator Step Down mengubah tegangan listrik dari satu tingkat atau
konfigurasi fasenya biasanya turun ke tingkat yang lebih rendah. Aplikasi
untuk isolasi listrik, distribusi tenaga listrik, dan kontrol dan instrumentasi
aplikasi. Transformator (Trafo) Step Down biasanya bergantung pada
prinsip induksi magnetik antara kumparan untuk mengkonversi tegangan
dan / atau level arus.
Transformator (Trafo) Step Down dibuat dari dua atau lebih kumparan
kawat terisolasi di sekitar inti besi. Ketika tegangan masuk dan diberikan
ke satu kumparan (sering disebut primer atau input) memagnetizes inti
besi, yang menginduksi tegangan dalam kumparan lain (yaitu sekunder
atau output). Ternyata rasio dari dua set gulungan menentukan jumlah
transformasi tegangan.
Transformator (Trafo) Step Down dapat dianggap tidak lebih dari
perangkat "rasio tegangan".
Dengan langkah transformasi menurunkan rasio tegangan antara primer
dan sekunder akan mencerminkan "membelokan rasio" (kecuali untuk satu
fase yang lebih kecil dari 1 kva yang telah dikompensasi bagian sekunder).
Sebuah contoh aplikasi praktis rasio 2-1 dimana rasio akan men-step 480v-
240v tegangan turun. Perhatikan bahwa jika input tegangan sebesar 440
volt maka output akan 220 volt, Sedangkan rasio antara input dan
tegangan output akan tetap konstan.
Perlu diketahui bahwa ransformers tidak boleh dioperasikan pada
tegangan yang lebih tinggi dari nilai yang tertera pada transormator
tersebut, namun hanya bisa dioperasikan pada tegangan mendekati atau
lebih rendah dari dinilai tersebut. Sehubungan dengan kemungkinan akan
digunakan untuk penggunaan peralatan Non Standard pada transformer
standard. Transformator (Trafo) Step Down Fase tunggal 1 kva atau lebih
besar dapat dibalik ke step-down atau step-up. (Catatan: step fase tunggal
atau Transformator (Trafo) Step Down nya harus berukuran kurang dari 1
KVA tetapi tidak untuk sebaliknya karena gulungan sekunder saat reverse
memerlukan tegangan tambahan untuk mengatasi penurunan tegangan saat
beban diterapkan Jika digunakan sebaliknya, karena tegangan output akan
berkurang dari yang diinginkan.
Transformator Step Down non standard :
a. Prinsip Kerja Trafo :
1) GGL Induksi Primer :
Sebagai contoh kumpatan primer kita hubungkan dengan sumber
tegangan arus bolak balik (AC), maka arus I1 akan mengalir pada
kumparan primer, dan menimbulkan flux magnet yang berubah- ubah