Pengertian Transformator atau sering disebut juga hanya disebut trafo adalah suatu komponen listrik elektronika yang terdiri dari inti, coil atau kumparan lilitan primer dan sekunder yang fungsinya untuk mengubah tegangan dinaikkan maupun diturunkan sesuai keperluan.
Pengertian Transformator
Secara pengertian bahasa sesuai dengan namanya transformator adalah alat yang berfungsi untuk mentransformasikan atau memindahkan, dalam hal ini tentu saja arus dan tegangan. Contohnya yaitu untuk mengubah tegangan dari 220 VAC ke tegangan yang lebih kecil menjadi 12 VAC.
Kenapa tegangan perlu diturunkan ? untuk peralatan listrik rumahan seperti kulkas, mesin cuci, setrika tegangan kerjanya adalah 220 VAC sehingga sudah sesuai dengan PLN.
Tetapi untuk peralatan kecil seperti charger handphone, tablet atau Ipod memiliki tegangan kerja yang kecil misalnya 12 Volt – 24 volt sehingga perlu diturunkan dengan trafo.
Fungsi transformator sangat penting apalagi untuk arus kuat misalnya pada proses distribusi listrik oleh PLN yang bersumber dari pembangkit listrik disalurkan ke gardu listrik sampai akhirnya sampai ke rumah pengguna listrik.
Pada artikel kali ini akan dibahas secara sederhana mengenai :
Prinsip Kerja Transformator
Sebuah transformator bekerja dengan memanfaatkan induksi elektromagnetik sesuai hukum faraday dan hukum lorenzt :
Hukum Faraday
Gaya listrik yang melalui garis lengkung tertutup berbanding lurus dengan perubahan arus induksi persatuan waktu pada garis lengkung tersebut, sehingga apabila ada suatu arus yang melalui sebuah kumparan maka akan timbul medan magnet pada kumparan tersebut
Hukum Lorenzt
Arus bolak-balik (AC) yang beredar mengelilingi inti besi mengakibatkan inti besi tersebut berubah menjadi magnet, apabila magnet tersebut dikelilingi oleh suatu lilitan maka lilitan tersebut akan memiliki perbedaan tegangan pada kedua ujung lilitannya
Sesuai hukum lorenzt maka pada saat kumparan primer diberi arus tegangan AC maka akan menimbulkan medan magnet pada inti trafo yang besarnya tergantung dari besar arus listrik yang diberikan.
Medan magnet yang terbentuk ini menjadi semakin kuat dengan adanya core inti besi dan menghantarkan medan magnet ke bagian kumparan sekunder sehingga pada bagian sekunder akan timbul induksi gaya gerak listrik yang sebenarnya merupakan pelimpahan daya dari sisi primer trafo.
Hukum Lorenzt ini juga yang menjelaskan bagaimana prinsip kerja trafo step up dan step down. Untuk pemahaman yang lebih mudah bisa memperhatikan gambar di bawah ini :
Cara kerja transformator seperti ini tidak beda jauh dengan motor listrik, perbedaanya adalah pada motor listrik terjadi perubahan tenaga listrik menjadi medan magnet lalu diubah ke energi kinetik/ gerak.
Inti besi trafo yang biasa disebut core jika diperhatikan adalah berupa lempengan logam yang disusun berbentuk E dan I berlapis lapis yang membentuk seperti inti trafo, fungsinya yaitu supaya mempermudah jalannya medan magnet serta untuk menyalurkan suhu panas dari kabel tembaga ke bagian inti logam
Fungsi Transformator
Fungsi transformator adalah sebagai pengubah tegangan dan arus listrik dari level tertentu ke level lainnya sesuai kebutuhan, sehingga fungsi trafo bisa sebagai penaik tegangan (step up) atau penurun tegangan (step down)
Transformator sangat banyak digunakan baik di teknik listrik (arus kuat) dan teknik elektronika (arus lemah), tentunya jenis jenis trafo yang digunakan berbeda.
Pada teknik listrik arus kuat bentuk trafo bisa sangat besar yang berfungsi salah satunya yaitu untuk menaikkan tegangan, sedangkan pada teknik elektronika arus lemah biasanya banyak digunakan pada blok power supply sebagai penurun tegangan sebagai supply rangkaian.
Salah satu fungsi transformator yang dipergunakan di rumah adalah sebagai trafo step down/ penurun tegangan misalnya pada perangkat audio atau alat listrik lainnya yang terdapat trafo, saat ini tidak semua perangkat elektronika menggunakan trafo karena sudah banyak yang menggunakan power supply switching.
Sedangkan penggunaan transformator pada arus kuat misalnya penggunaan oleh PLN yang menggunakan trafo di gardu milik PLN, bisa di gardu induk berupa trafo daya (Power Transformer) maupun di gardu distribusi berupa trafo distribusi (Distribution Transformer).
Jaringan listrik pada gardu distribusi bisa dibilang adalah ujung tombak dari PLN karena paling dekat dengan pelanggan. Trafo PLN yang digunakan untuk jaringan distribusi primer memiliki tegangan menengah hingga 20kV sedangkan pada distribusi sekunder adalah jaringan tegangan yang langsung terkoneksi dengan pelanggan dengan tegangan 220V/380V.
Simbol Transformator
Karena jenis jenis transformator sangat banyak maka sebenarnya simbol transformator atau lambang di circuit juga sangat bervariasi, namun di bawah ini ditampilkan yang paling sering digunakan khususnya berdasarkan jenis inti yang digunakan
Jenis Jenis Transformator
Sangat banyak sekali jenis dan macam tranformator dengan berbagai fungsi, namun jika dibedakan berdasarkan penggunaan secara umum maka bisa dibedakan sebagai berikut :
a. Trafo Daya
Trafo Daya atau transformator daya adalah jenis trafo yang fungsinya untuk mengalirkan daya listrik dari tegangan rendah ke tinggi atau sebaliknya untuk keperluan mendistribusikan listrik ke konsumen, trafo daya biasanya digunakan oleh perusahaan listrik seperti misalnya PLN untuk bisa mengalirkan listriknya ke rumah rumah.
Prinsip kerja trafo daya adalah menaikkan atau menurunkan suatu tegangan, kenapa perlu dinaikkan ? pada jarak yang jauh tidak efisien mengalirkan arus listrik yang besar karena akan terjadi rugi daya.
Solusinya adalah dengan menaikkan tegangan terlebih dahulu untuk kemudian diturunkan lagi sehingga rugi daya bisa diminimalisir. Kurang lebih cara kerjanya seperti gambar dibawah ini :
Arus listrik (dengan tegangan rendah) yang sangat besar maka berarti kabel tembaga yang diperlukan juga harus dengan ukuran besar dan ini berarti biaya yang lebih besar apalagi untuk distribusi listrik yang jauh
Sedangkan jika arus listrik yang kecil (dengan tegangan tinggi) tidak memerlukan kabel dengan ukuran besar sehingga lebih hemat
Dengan demikian maka fungsi transformator penaik tegangan pada proses penyaluran energi listrik adalah untuk menaikkan tegangan yang akan didistribusikan ke jaringan distribusi primer lainnya sehingga penggunaan kabel bisa lebih efisien.
b. Trafo IF
Trafo IF atau trafo Intermediate Frequency, sesuai namanya penggunaan trafo ini adalah untuk penguat frekuensi menengah yaitu 10,7 MHz yang biasanya digunakan pada radio penerima baik AM atau FM, sobat teknisi bisa menemukan jenis trafo IF di radio konvensional.
c. Trafo Adaptor / Power Supply
Trafo adaptor atau power supply yaitu berfungsi untuk mengubah tegangan dari arus AC ke arus DC, jenis ini sangat banyak digunakan dengan pilihan tegangan dan arus yang bervariasi. Trafo yang digunakan pada adaptor termasuk jenis step down yaitu yang berfungsi untuk menurunkan tegangan dari jala listrik PLN ke perangkat elektronik sesuai kebutuhan.
d. Trafo OT
Trafo OT digunakan pada rangkaian penguat di perangkat audio misalnya sepaker TOA, receiver dll
Sedangkan jika dibedakan berdasarkan jumlah lilitan antara primer dan sekundernya maka bisa dibedakan menjadi 2 yaitu :
a. Transformator Step down
Trafo step down adalah trafo yang fungsinya untuk menurunkan tegangan dari primer ke sekunder. Sehingga tegangan di sekunder lebih kecil, yang berarti jumlah lilitan di primer lebih banyak (Np > Ns). Salah satu contoh nya adalah trafo yang berfungsi menurunkan tegangan dari 220 VAC menjadi 110 VAC, kenapa perlu diturunkan ?
Pada beberapa peralatan listrik khususnya yang bukan berasal dari Indonesia mungkin saja tegangan kerjanya berkisar antara 110 – 120 VAC. Sedangkan jika langsung dihubungkan ke stop kontak PLN rumah bisa merusak karena perbedaan tegangan yang cukup besar.
b. Transformator Step Up
Trafo step up adalah trafo yang fungsinya menaikkan tegangan dari tegangan primer ke sekundernya sehingga jumlah lilitan di bagian primer lebih sedikit (Ns > Np).
Transformator step up banyak dan hampir digunakan di semua jenis UPS yang merupakan sebuah backup / cadangan ketika listrik PLN mati yaitu dengan memanfaatkan baterai aki kering yang dikombinasikan dengan osilator tak stabil sehingga bisa mengkonversi dari DC ke AC.
Silahkan kunjungi juga link pengertian dan cara kerja inverter untuk lebih jelasnya.
Konstruksi Transformator
Sebuah transformator biasanya terdiri dari bagian bagian sebagai berikut :
a. Inti Trafo
Inti pada trafo bisa terbuat dari beberapa jenis bahan, bahkan udara pun bisa dijadikan sebagai inti trafo, namun umumnya yang dijadikan inti adalah berupa besi.
Fungsi inti besi ini sendiri yaitu untuk mempermudah jalannya flux / medan magnet yang timbul saat coil/ kumparan diberi arus listrik. Yang paling banyak digunakan adalah terbuat dari lempeng besi biasa disebut juga kern yang disusun sedemikian rupa.
Penggunaan besi sebagai inti trafo juga memberi keuntungan yaitu supaya panas dari lilitan tembaga bisa terbakar dan trafo tidak terbakar karena overheat.
b. Kumparan Trafo / Coil / Lilitan
Lilitan pada trafo berarti bagian primer dan sekunder yang secara terpisah, biasanya digunakan kabel tembaga yang terisolasi bisa dengan pertinax atau bahan lainnya.
Ukuran kawat bagian primer biasanya selalu lebih kecil dengan jumlah lilitan yang lebih banyak, sedangkan bagian sekunder memiliki ukuran diameter kawat lebih besar dengan jumlah lilitan yang lebih sedikit. Kapasitas dari sebuah trafo sangat ditentukan dari ukuran kawat diamerer lilitannya.
Sebagai informasi pada trafo daya dengan kapasitas besar, bagian lilitan atau kumparan direndam dalam sejenis minyak/ oli fungsinya yaitu untuk mempermudah pemindahan panas dari kawat tembaga.
Rumus Transformator
Seperti disampaikan sebelumnya bahwa kapasitas trafo sangat ditentukan dari ukuran diameter kawat transformator, begitu pun juga dengan tegangan pada primer dan sekunder trafo terdapat rumus tersendiri, secara teori semakin banyak jumlah lilitan maka semakin besar juga tegangan dan kuat arus yang bisa dialirkan. Dengan konsep perbandingan senilai maka berikut ini rumus cara menghitung jumlah lilitan pada transformator :
- Vp = Tegangan bagian primer dalam satuanVolt
- Vs = Tegangan bagian sekunder dalam satuan Volt
- Np = Jumlah lilitan primer
- Ns = Jumlah lilitan sekunder
- Ip = Besaran arus bagian primer/ input dalam Ampere
- Is = Besaran arus bagian sekunder/ output dalam Ampere
Demikian artikel ini tentang Pengertian Transformator semoga bisa bermanfaat
