Pengertian Transformator Step Up, Cara Kerja dan Fungsinya

Pengertian transformator step up adalah trafo yang berfungsi untuk menaikkan tegangan dari tegangan primer ke sekunder nya, walaupun tegangannya dinaikkan tetapi daya listrik dan frekuensinya tetap sama.

Trafo step up adalah salah satu jenis dari trafo yang paling banyak digunakan selain tentunya trafo step down (penurun tegangan) yang justru memiliki fungsi kebalikan dari step up.

Pengertian secara bahasa sendiri yaitu step up sendiri bisa diartikan sebagai menaikkan/ memperbesar sehingga dari namanya saja sudah bisa ditebak fungsi dari jenis trafo ini.

Secara sederhana, untuk lebih jelasnya perbedaan trafo step up dan step down bisa dilihat pada gambar dibawah ini, perhatikan juga level tegangan pada lilitan primer dan sekunder masing masing trafo :

Prinsip Kerja Transformator Step Up

Prinsip kerja trafo step up bekerja dengan memanfaatkan induksi elektromagnet sesuai hukum lorenzt dan faraday yang secara lengkap bisa dilihat pada artikel prinsip kerja transformator.

Cara kerja transformator berdasarkan pada induksi elektromagnetik yang terjadi saat pada lilitan primer diberikan tegangan AC/ listrik bolak balik yang selanjutnya akan timbul flux magnet pada inti trafo yang juga menginduksikan gaya gerak listrik/ GGL pada lilitan sekunder, idealnya daya yang diberikan ke coil primer akan sepenuhnya diteruskan ke coil sekunder.

Cara kerja trafo seperti ini sama saja antara trafo step down maupun trafo step up, berikut animasi induksi magnet yang terjadi pada sebuah trafo :

Tegangan yang dihasilkan pada sekunder sangat bergantung pada besaran tegangan dan arus primer dan tentunya jumlah lilitan pada primer-sekunder, terdapat rumus untuk menghitung tegangan transformator yang bisa dilihat juga pada artikel berikut tentang rumus menghitung tegangan trafo :

Dimana :

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

Dengan mengetahui rumus diatas maka, cara kerja trafo step up adalah dengan memperbesar rasio lilitan yang ada pada primer dan sekundernya sehingga lilitan sekunder menjadi terdiri lebih banyak lilitan dibandingkan sisi primernya, dalam bentuk gambarnya sebagai berikut :

Jika E1 dan E2 pada gambar adalah tegangan, sedangkan T1 dan T2 melambangkan jumlah lilitan, bisa kita lihat bahwa T2 > T1 yang menyebabkan rasio tegangan antara E1 : E2 menjadi 1 : 2 yang artinya tegangan sekunder adalah 2 kali lipat dari tegangan primer, ini persis seperti fungsi transformator penaik tegangan yang mengubah tegangan 110 volt menjadi 220 volt.

Ciri Ciri Transformator Step Up

Secara fisik sangat sulit untuk membedakan trafo step up dan trafo step down karena bentuknya memang sama dan tidak bisa dibedakan kecuali dengan melihat spesifikasi trafo tersebut, secara umum ciri ciri trafo step up adalah sebagai berikut :

Jumlah lilitan pada bagian primer trafo lebih sedikit jika dibandingkan dengan bagian sekundernya yang berarti Np < Ns
Karena fungsinya sebagai step up maka tegangan primer selalu lebih kecil dibandingkan dengan tegangan sekunder, yang berarti Vp < Vs
Besarnya kuat arus primer lebih besar lebih besar daripada sekunder, yang berarti Ip > Is

Fungsi Transformator Step Up

Pada dasarnya fungsi transformator adalah untuk mengubah tegangan dari level tertentu ke level yang diinginkan, dalam hal ini fungsinya adalah untuk merubah tegangan menjadi lebih tinggi.

Fungsi Trafo Step Up Pada Transmisi Listrik

Dalam kelistrikan, transformator step up berfungsi untuk mendistribusikan/ mentransmisikan listrik PLN ke lokasi yang jauh. Secara teori, untuk mengalirkan daya listrik yang besar bahkan hingga hitungan Megawatt (jutaan watt) maka diperlukan juga penghantar yaitu berupa kabel tembaga yang berukuran sangat besar juga.

Makin besar ukuran penampang kabel maka makin besar juga biaya yang diperlukan untuk mengalirkan listrik tersebut.

Untuk itulah digunakan jenis arus AC (alternating current) karena dengan menggunakan transformator maka pendistribusian arus listrik menjadi lebih efisien, makin kecil arus listrik maka makin kecil juga penampang kabel tembaga yang diperlukan, tetapi resikonya adalah tegangan harus dinaikkan. Hal ini sesuai dengan rumus daya listrik yaitu :

P = V x I
Dimana P adalah daya (satuan watt), V adalah tegangan (satuan volt) sedangkan I adalah arus listrik (satuan Ampere)

Daya listrik juga merupakan energi dan seperti yang diketahui bahwa energi bersifat kekal, dengan mengesampingkan nilai power loss / kehilangan daya maka energi listik yang masuk pada coil primer akan sama dengan energi listrik yang keluar dari coil sekunder, dalam bentuk gambar animasi bisa dianalogikan sebagai berikut :

Jika sobat belum memahami keterkaitan rumus diatas dengan fungsi trafo step up maka mari lakukan sedikit perhitungan matematika :

Misalnya kita memiliki daya listrik sebesar 10000 Watt yang akan dialirkan ke penghantar tertentu, untuk mudahnya dalam bentuk rumus misalnya kita masukkan tegangan 200 volt, maka nilai arus listrik yang dihantarkan sesuai rumus daya listrik diatas adalah :

1000 Watt = 200 Volt . X
Maka nilai X adalah 1000 dibagi dengan 200 yaitu 50, sehingga arus listrik adalah 5 Ampere

Untuk mentransmisikan arus yang besar hingga 50 Ampere tentunya diperlukan kabel tembaga yang besar bukan ? solusi yang lebih efisien adalah dengan menurunkan arus listrik tersebut misalnya kita ingin menyesuaikan supaya ukuran kabel tembaga bisa dialirkan dengan kapasitas arus 5 Ampere saja, jika dimasukkan ke rumus yang tadi maka :

10000 Watt = X . 5
Dimana angka 5 merepresentasikan nilai ampere yang ingin dicapai, untuk mendapatkan nilai X yang merupakan tegangan maka nilai X adalah 10000 dibagi dengan 5 sehingga X adalah 2000 Volt

Bisa dilihat pada perbedaan perhitungan diatas bahwa kita tetap bisa mendistribusikan listrik dengan daya yang sangat besar tetapi dengan arus yang kecil, resikonya yaitu dengan menaikkan tegangan menjadi lebih tinggi.

Itulah juga alasan kenapa diperlukan SUTET / Saluran udara tegangan extra tinggi untuk mentransmisikan daya listrik dari PLN untuk jarak jauh yang tegangannya bisa hingga ratusan kilo volt seperti contoh dibawah ini :

Fungsi trafo step up tidak hanya digunakan pada transmisi listrik jarak jauh saja, namun kita juga bisa menemukan aplikasi transformator jenis ini pada banyak alat alat elektronik lainnya yang dipergunakan sehari hari misalnya :

Fungsi Trafo Step Up pada Microwave

Pada Microwave, terdapat part yang dinamakan Magnetron untuk mengubah energi listrik menjadi gelombang mikro frekuensi tinggi. Untuk bisa berfungsi magnetron memerlukan tegangan yang tinggi dangan arus yang cukup besar juga, berikut gambar cara kerja microwave :

Fungsi Trafo Step Up pada UPS

Pada UPS juga terdapat sebuah trafo step up yang biasanya disebut juga trafo inverter. Fungsi Trafo yang ada pada UPS bisa difungsikan sebagai step up maupun step down, karena pada saat listrik dalam keadaan normal tentunya diperlukan proses charging pada baterai kering di dalam UPS, berikut bentuk trafo inverter step up pada unit UPS :