Transformator atau trafo merupakan perangkat untuk mengubah tegangan. Fungsinya bisa untuk menurunkan tegangan maupun menaikkan tegangan sesuai kebutuhan.
Perhitungan Efisiensi pada trafo diperlukan supaya bisa meminimalisir rugi daya yang terjadi.
Pengertian Efisiensi Trafo
Efisiensi trafo adalah tingkat efisiensi sebuah transformator ketika mengkonversi daya dari primer ke sekunder, efisiensi daya 100% berarti sempurna sehingga tidak kehilangan daya sama sekali.
Baca juga : Pengertian trafo Step Down
Namun, tingkat efisiensi hingga 100%, bisa dikatakan sangat sulit dan dapat dikatakan tidak mungkin tercapai karena sebagian daya akan diubah menjadi bentuk panas yang dialirkan ke inti besi trafo itu sendiri.
Umumnya semua produk trafo yang ada di pasaran sudah disesuaikan dengan kebutuhan dan tentunya tidak semuanya memiliki efisiensi yang bagus. Untuk menilai tingkat efisiensinya, Anda bisa menggunakan rumus sederhana berikut:
Efisiensi = (input – loss)/input = 1 – (loss/input)
Setidaknya sebuah trafo bisa dikatakan bagus walaupun angka efisiensi hanya memiliki nilai 90%.
Terdapat 2 jenis trafo jika dilihat dari bentuknya, yaitu :
- Trafo konvensional, trafo ini disebut juga trafo EI karena dibuat dengan menggunakan inti besi lunak yang berbentuk huruf E dan I. Efisiensi transformator jenis ini termasuk rendah karena dibawah 90%
- Trafo Toroidal, trafo ini sering disebut juga trafo donat karena bentuknya yang bulat. Trafo ini memiliki banyak kelebihan dibandingkan dengan trafo konvensional. Salah satunya yaitu efisiensi yang mencapai 90-95%
Rumus Efisiensi Trafo
Rumus efisiensi transformator yang biasa digunakan adalah sebagai berikut:
Keterangan:
- N = Efisiensi transformator
- Vs = Tegangan sekunder (volt)
- Vp = Arus pada kumparan sekunder (ampere)
- Ip = Arus pada kumparan primer (ampere)
Perbandingan antara daya primer dan sekunder, yang kemudian dinyatakan dengan persen disebut sebagai efisiensi transformator. Atau, hasil bagi antara energi primer dengan sekunder bisa juga dinyatakan sebagai efisiensinya.
N menunjukkan efisiensi perangkat transformator. Sedangkan untuk mengetahui besaran efisiensinya, bisa menggunakan rumus berikut:
N = (Ws/Wp x 100%)
Atau
N = (Ps/Pp x 100%)
Atau
N = Vs.Is/Vp.Ip x 100%)
Atau
N = (Ns.Is/Np/Ip x 100%)
Keterangan:
- N = Efisiensi transformator
- Ws = Energi sekunder (output)
- Wp = Energi Primer (input)
- Is = Arus sekunder
- Ip = Arus primer
- Ns = Lilitan sekunder
- Np = Lilitan primer
Contoh Soal Efisiensi Transformator
Berikut beberapa contoh soal dari pengembangan rumus di atas.
Contoh Soal 1
Jika sebuah transformator memiliki efisiensi senilai 75%, output tegangan 110 V, dan input 220 V. Jika kuat arus primer yang mengalir sebesar 2 A, maka berapakah kuat arus sekunder trafo tersebut:
Diketahui:
N = 75%
Vs = 110 V
Vp = 220 V
Ip = 2 A
Ditanya: Berapa kuat arus Is (sekunder)?
Jawab:
N = (1s x Vs/Ip x Vp) x 100%
75% = (Is x 110 V/2 A x 220) x 100%
75 = 11.000 Is/440 A
Is = 75 x 440 A / 11.000
Is = 3 A
Jadi, kuat Is atau sekundernya adalah sebesar 3 A.
Contoh Soal 2
Sebuah alat transformator memiliki arus sekunder dan primer masing-masing 0,5 A dan 0,8 A. Jika jumlah lilitan pada sekunder dan primer masing-masing 800 dan 100, maka berapakah efisiensi transformator tersebut?
Diketahui:
Is = 0,5 A
Ip = 0,8 A
Ns = 800
Np = 1000
Ditanya: Berapakah efisiensi transformator (N)?
Jawab:
N = (Is x Ns/Ip x Np) x 100%
N = (0,5 A x 800/ 0,8 A x 1000) x 100%
N = (400/ 800) x 100%
N = 0,5 x 100%
N = 50%
Jadi, besar efisiensi transformator yang dihasilkan yaitu sebesar 50%.
Bagian-Bagian Transformator
Umumnya transformator adalah perangkat yang terdiri dari 3 bagian utama. Adapun bagian-bagian tersebut adalah:
- Kumparan primer atau Np. Bagian ini merupakan perangkat kumparan tempat masuknya tegangan awal atau mula-mula.
- Kumparan sekunder atau Ns. Bagian ini merupakan perangkat tempat dialirkannya tegangan hasil.
- Inti besi atau magnetik ( pada trafo EI / inti besi)
Faktor yang Mempengaruhi Efisiensi Trafo
Dari penjelasan di atas, kita juga bisa menilai faktor yang mempengaruhi, adapun faktor-faktornya adalah sebagai berikut.
- Perbandingan arus kuat sekunder dengan primer
- Perbandingan jumlah lilitan sekunder terhadap primer
- Perbandingan antara tegangan sekunder dengan primer
Faktor yang mempengaruhi efisiensi sangat penting untuk diperhatikan. Tujuannya agar bisa merancang sebuah alat transformator dengan nilai persentase efisiensi yang baik.
Apakah Efisiensi Transformator Bisa Ditingkatkan?
Semakin tinggi efisiensi sebuah trafo, maka semakin bagus kualitasnya. Namun, apakah sebuah transformator bisa kita tingkatkan efisiensinya? Tentu saja bisa. Agar lebih efisien, Anda harus meningkatkan material kawat dan material inti besi di dalamnya.
Agar transformator bisa bekerja secara maksimal, Anda juga bisa melebihkan perbandingan power supply input jadi output.
Menurut perhitungan, hal di atas bisa membuat efisiensi transformator terbaca menurun, akan tetapi secara keseluruhan output transformatornya akan maksimal. Sederhananya, trik ini lebih maksimal dibandingkan dengan merancang sebuah transformator dengan perbandingan output dan input seimbang.
Nilai efisiensi transformator secara produksi mungkin saja bisa lebih baik di mata produsen. Akan tetapi, untuk pengguna, rancangan yang tidak efisien justru malah menguntungkan.
Contohnya, jika bagian output dirancang dengan daya 450 watt, lalu input-nya 500 watt, maka ketika beban dengan daya sebesar 450 watt, transformator ini akan jauh lebih stabil.
Untuk penggunaan perangkat elektronik yang sensitif lebih disarankan menggunakan trafo toroidal / trafo donat karena memiliki banyak kelebihan yaitu :
- Efisiensi trafo donat lebih baik
- Low noise, karena tidak menggunakan inti besi maka interferensi magnetik yang terjadi lebih kecil
- Lebih mudah dipasang karena hanya terdapat 1 baut saja di bagian tengah
- Suhu trafo lebih rendah
- Trafo lebih ringan, karena menggunakan material pembuatan yang lebih sedikit dibanding trafo inti besi
Kesimpulan
Efisiensi transformator merupakan salah satu tolok ukur kualitas sebuah transformator. Dengan efisiensi yang bagus, trafo yang digunakan akan jauh lebih efektif untuk berbagai kebutuhan, termasuk kebutuhan rumahan.
Demikian informasi seputar penjelasan beserta rumus dan contoh soal efisiensi trafo. Semoga informasi di atas dapat menambah wawasan Anda seputar dunia elektronik maupun kelistrikan.
