Pengertian Transformator Beserta Fungsi dan Jenis Transformator - Transformator atau biasa disebut dengan istilah trafo adalah suatu alat listrik yang terdiri dari inti, coil atau kumparan lilitan primer dan sekunder yang fungsinya untuk mengubah taraf suatu tegangan AC ke taraf yang lain.
Pengertian secara bahasa sesuai dengan namanya transformator adalah suatu alat listrik yang befungsi mentransformasikan atau memindahkan, dalam hal ini tentu saja arus dan tegangan. Contohnya seperti menurunkan tegangan AC dari 220VAC ke 12 VAC ataupun menikkan tegangan dari 110 VAC ke 220 VAC.
Trafo berkerja berdasarkan prinsip induksi Elektromagnet dan hanya dapat bekerja pada tegangan yang berarus bolak-balik (AC). Peranan Transformator dalam pendistribusian tenaga listrik sangatlah penting.
Trafo akan menaikan tegangan listrik yang berasal dari pembangkit listrik PLN hingga ratusan kilo Volt untuk didistribusikan dan kemudian trafo lainnya akan menurunkan tegangan listrik tersebut ke tegangan yang diperlukan oleh setiap rumah maupun pabrik atau perkantoran yang pada umumnya menggunakan tegangan 220Volt.
Bentuk dan Simbol Transformator (trafo)
Berikut di bawah ini adalah gambar bentuk dan simbol transformator (trafo) :
Fungsi Transformator
Berikut adalah beberapa fungsi dari trafo :
Distribusi dan Transmisi Listrik - Seperti yang kita tahu, jarak antara pembangkit listrik dengan beban listrik yang digunakan oleh pelanggan relatif jauh sehingga akan menyebabkan terjadinya drop tegangan. Maka dari itu kita harus menaikkan tegangan sebelum distribusi dan transmisi listrik jarak jauh agar drop tegangan yang terjadi tidak terlalu besar. Seperti pada Perusahaan Listrik Negara (PLN), tegangan yang dihasilkan oleh pembangkit listrik sebesar 13,8 KV lalu dinaikkan menjadi 150 KV lalu diturunkan lagi ke 380 V untuk di distribusikan ke rumah - rumah.
Rangkaian Kontrol - Pada peralatan elektronik seperti charge, komputer dan berbagai macam peralatan elektronik lainnya, transformator sering digunakan untuk menurunkan tegangan agar dapat digunakan pada tegangan kontrol (5V, 12V,dsb). Begitu juga pada rangkaian kontrol motor pada pabrik, transformator (trafo) digunakan untuk mengenergize dan meng dienergize kontaktor yang dipakai untuk menghidupkan dan mematikan motor induksi.
Rangkaian Pengatur Frekuensi - Di dalam dunia radio frekuensi, trafo sering digunakan untuk mengatur besaran frekuensi yang dihasilkan. Hanya saja bentuk dan dimensi trafo yang digunakan jauh lebih kecil dibandingkan dengan trafo yang digunakan pada rangkaian kontrol apalagi dengan trafo transmisi listrik.
Bagian-Bagian Transformator
Sebelum kita membahas lebih jauh lagi mengenai trafo dan rumus perhitungannya, ada baiknya jika kita mengenal bagian-bagian dari transformator terlebih dahulu.
Setidaknya, hal ini akan memudahkan kita dalam memahami cara kerja dari setiap komponen yang terdapat pada sebuah Trafo.
Bagian-bagian transformator adalah:
- Kumparan primer (Np).
- Kumparan sekunder (Ns).
- Inti besi (inti magnetik).
Apabila kalian masih belum memiliki gambaran yang jelas mengenai bagian-bagian dari trafo. Coba perhatikan gambar transformator di bawah ini, dengan adanya gambar transformator tersebut diharapkan akan memudahkan kalian dalam memahaminya.
Cara Kerja Transformator
Adapun cara kerja dari transformator yang perlu kalian pahami adalah sebagai berikut:
- Proses awal yakni terjadi pada saat tegangan awal mulai masuk melalui kumparan primer.
- Kemudian hasilnya akan mengalir melalui kumparan sekunder.
- Sementara itu, inti besi akan membuahkan medan magnet saat terjadi perubahan tegangan arus listrik.
Prinsip Kerja Transformator
Sebuah transformator pada dasarnya terdiri dari 2 lilitan atau kumparan kawat yang terisolasi yakni kumparan primer dan kumparan sekunder. Pada kebanyakan trafo, kumparan yang terisolasi ini dililitkan pada sebuah besi yang diberi nama Inti Besi (Core).
Pada saat kumparan primer dialiri arus bolak-balik (AC) maka akan menyebabkan medan magnet atau fluks magnetik disekitarnya. Besarnya arus listrik yang mengalir akan mempengaruhi kekuatan medan magnet (densitas Fluks Magnet).
Semakin besar arus listriknya maka akan semakin besar pula medan magnetnya. Fluktuasi medan magnet yang terjadi pada kumparan primer akan menginduksi GGL (Gaya Gerak Listrik) dalam kumparan sekunder dan akan terjadi pelimpahan daya pada kumparan primer ke kumparan sekunder.
Dengan demikian, maka terjadilah pengubahan taraf tegangan listrik baik dari tegangang yang rendah menjadi tegangan yang lebih tinggi maupun dari tegangan yang tinggi menjadi tegangan yang lebih rendah.
Sedangkan Inti besi pada Trafo pada umumnya terdiri dari kumpulan lempengan-lempengan besi tipis yang terisolasi dan ditempel secara berlapis dengan tujuan untuk mempermudah jalannya Fluks Magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik pada kumparan serta untuk mengurangi suhu panas yang ditimbulkan.
Berikut adalah beberapa bentuk lempengan besi yang membentuk Inti transformator :
- E - I Lamination
- E - E Lamination
- L - L Lamination
- U - I Lamination
Dibawah ini adalah Fluks pada trafo :
Rasio lilitan pada kumparan sekunder terhadap kumparan primer akan menentukan rasio tegangan pada kedua kumparan tersebut.
Contohnya, jika terdapat 10 lilitan pada kumparan primer dan 1 lilitan pada kumparan sekunder, maka tegangan yang dihasilkan oleh sekunder adalah 1/10 dari tegangan input pada kumparan primer. Jenis trafo ini biasanya disebut dengan transformator step down.
Sebaliknya, jika terdapat 1 lilitan kumparan primer dan 10 lilitan pada kumparan sekunder, maka akan menghasilkan tegangan 10 kali lipat dari tegangan input pada kumparan primer. Jenis transformator ini biasa disebut dengan transformator step up.
Rumus Transformator
Setelah mengetahui apa itu trafo dan cara kerja dari transformator, sekarang kita akan mempelajari bagaimana rumus perhitungan pada trafo. Secara umum rumus untuk menghitung transformator dituliskan sebagai berikut.
Keterangan:
Dengan menggunakan rumus perhitungan transformator di atas, kita dapat mengetahui tegangan yang masuk maupun yang keluar. Tidak hanya itu saja, dengan menggunakan rumus tersebut juga bisa digunakan untuk menentukan jumlah lilitan yang terpasang pada inti besi.
Jenis Transformator Berdasarkan Level Tegangan
Transformator ini merupakan tipe transformator yang paling umum digunakan untuk semua aplikasi. Bergantung pada rasio tegangan dari belitan primer ke belitan sekunder, transformator diklasifikasikan sebagai transformator step-up dan sebuah transformator step down.
1. Transformator Step up
Jenis transformator step up berfungsi untuk menaikkan tegangan arus listrik bolak-balik. Agar bisa memahami jenis trafo ini, kalian bisa coba mempelajari beberapa karakteristik transformator step-up, diantaranya adalah sebagai berikut:
- Besaran tegangan yang terdapat pada kumparan sekunder umumnya nilainya jauh lebih tinggi. Terutama jika dibandingkan dengan besar tegangan pada kumparan primer (Vs > Vp).
- Besaran arus listrik yang memasuki kumparan primer memiliki nilai yang lebih tinggi dibandingkan kumparan sekunder (Ip > Is).
2. Transformator Step down
Jenis trafo step-down berfungsi untuk menurunkan besar tegangan arus listrik. Kita dapat mengetahui ciri-ciri dan karakteristik dari transformator step-down melalui beberapa poin di bawah ini.
- Besaran tegangan pada kumparan primer umumnya memiliki nilai yang lebih tinggi dibandingkan kumparan sekunder (Vp > Vs).
- Jumlah lilitan yang terdapat pada kumparan primer lebih banyak dibandingkan kumparan sekunder (Np > Ns).
- Arus listrik yang memasuki kumparan primer lebih kecil dibandingkan kumparan sekunder (Ip < Is).
Rumus Transformator Step-Up dan Step-Down
Sebenarnya untuk melakukan perhitungan pada trafo step-up dan step-down kita bisa menggunakan rumus yang sudah disebutkan sebelumnya. Namun, kita juga perlu mengetahui rumus transformator lainnya, yaitu rumus efisiensi transformator.
Seberapa penting sih kita harus mengetahui rumus transformator tersebut. Rumus tersebut cukup penting untuk diketahui, karena kita bisa mengetahui seberapa efisien daya yang digunakan pada sebuah trafo.
Cara yang digunakan untuk mengetahuinya yaitu dengan membandingkan antara daya masuk (Pin) dengan daya yang dikeluarkan (Pout). Agar lebih mudah dalam perhitungannya, kita bisa mencari nilai efisiensi trafo dengan menggunakan rumus efisiensi transformator berikut ini.
Keterangan:
η = Efisiensi transformator (%)
Ps = Daya Kumparan sekunder (W)
Pp = Daya kumparan primer (W)
Is = Kuat arus kumparan sekunder (A)
Ip = Kuat arus kumparan primer (A)
Berdasarkan hasil perhitungan dari rumus efisiensi trafo, apabila menghasilkan nilai 100%, artinya besaran daya kumparan primer sama dengan kumparan sekunder. Kondisi ini disebut sebagai transformator ideal.
Nah, untuk rumus perhitungan dari trafo ideal ini tidaklah sama. Sebagai contoh, kita bisa menuliskan rumus transformator ideal sebagai berikut.
Lalu, bagaimana jika hasil yang diperoleh justru nilainya kurang dari 100%. Hal ini berarti telah terjadi kehilangan daya atau disebut trafo tidak ideal. Untuk menghitungnya kalian bisa menggunakan rumus trafo tidak ideal.
Berikut rumus transformator tidak ideal yang perlu kalian ketahui.
Keterangan:
Ph = daya listrik yang hilang (W)
Mengenal Jenis-Jenis Transformator
Sebenarnya, jenis transformator tidak hanya trafo jenis step up dan step down saja, melainkan ada beberapa jenis transformator lainnya yang bisa dijadikan opsi.
Adapun jenis-jenis transformator, diantaranya adalah:
- Intermediate Frequency (IP).
- Transformator Pulsa.
- Transformator Adaptor.
- Autotransformator.
- Transformator Isolasi.
- Autotransformator Variabel.
- Trafo Toroid atau Donat.
Simak penjelasan dari masing-masing jenis transformator di bawah in.
1. Intermediate Frequency (IP)
Intermediate frequency atau transformator IP adalah jenis transformator yang digunakan untuk memperkuat frekuensi menengah.
Umumnya yaitu dengan besaran 10,7 MHz. Transformator jenis ini dapat dengan mudah kita temui pada radio AM atau FM
2. Transformator Pulsa
Trafo pulsa adalah jenis transformator yang didesain khusus untuk memberikan keluaran gelombang pulsa. Untuk medianya, jenis trafo ini umumnya menggunakan inti besi.
Adapun cara kerja dari transfomator pulsa adalah sebagai berikut:
- Arus utama nantinya akan mengalir hingga titik tertentu dan menyebabkan fluks magnet terhenti (jenuh).
- Akibatnya, pada kumparan sekunder tidak menghasilkan GGL induksi.
- Dengan begitu, keluaran dapat dihasilkan dimana pada saat yang bersamaan arus yang mengalir pada kumparan primer berbalik arah.
3. Transformator Adaptor
Jenis transformator adaptor juga sering disebut dengan istilah power supply (catu daya). Fungsi utama dari trafo adaptor adalah untuk mengubah tegangan arus AC menjadi DC.
Power supply umumnya banyak digunakan untuk kebutuhan rumah tangga. Contohnya yaitu untuk menurunkan tegangan dari listrik PLN menuju alat-alat elektronik. Jenis trafo ini memungkinkan untuk digunakan pada kebutuhan industri skala menengah.
4. Autotransformator
Autotransformator adalah jenis trafo yang berfungsi untuk menaikkan tegangan. Namun, alat ini tidak mampu melakukannya hingga berkali-kali lipat. Yang lebih uniknya lagi, trafo ini hanya tersusun atas satu lilitan saja. Jadi, lilitan primer dan sekundernya akan disusun menjadi satu bagian saja.
Kelebihan dari transformator jenis ini yakni ukurannya yang lebih kecil dibandingkan jenis trafo lainnya. Dan yang paling dipertimbangkan adalah resiko kerugian pemakaiannya tergolong lebih rendah.
Tentu saja pertimbangan ini dinilai lebih menguntungkan jika dibandingkan dengan trafo dua kumparan lainnya.
5. Transformator Isolasi
Transformator isolasi adalah jenis transformator yang dimanfaatkan untuk pemasangan isolasi dua kalang. Dimana keduanya nantinya akan memiliki nilai besaran tegangan listrik yang sama atau sebanding.
Hal ini disebabkan karena ada kesamaan jumlah antara lilitan sekunder dan lilitan primer yang digunakan.
6. Autotransformator Variable
Autotransformator variable adalah salah satu jenis trafo yang dapat diubah pada bagian sadapan tengahnya. Kondisi ini tentu memungkinkan terjadinya perubahan pada jumlah lilitan primer maupun sekunder itu sendiri.
7. Trafo Toroid atau Donat
Trafo toroid merupakan jenis transformator yang memiliki bagian inti dengan bentuk lingkaran. Dimana pada inti tersebut dililit dengan batang ferit sekunder dan kawat tembaga.
Trafo toroid ini lebih dikenal sebagai trafo donat atau trafo cincin. Komponen jenis ini umumnya juga mudah ditemukan di berbagai macam barang yang ada di sekitar.
Misalnya saja pada alat-alat elektronik seperti kulkas, AC (air conditioner) dan televisi. Selain itu, trafo ini juga dapat ditemui pada perangkat yang radio yang memasang trafo toroid di dalamnya.
8. Transformator Tiga Fasa
Trafo tiga fasa merupakan gabungan dari tiga jenis transformator, dimana lilitan primernya saling terhubung satu sama lain. Hal ini termasuk juga pada lilitan sekunder dalam konfigurasi tetap.
Jenis trafo tiga fasa ini sering digunakan untuk pemasangan instalasi listrik bertegangan besar. Contohnya saja seperti untuk keperluan industri yang nilai produksinya dilakukan dengan skala besar.
Aplikasi Transformator
Aplikasi dari berbagai jenis transformator meliputi yang berikut ini.
- Trafo daya digunakan untuk meningkatkan jika tidak menurunkan tegangan dalam jaringan distribusi daya.
- Trafo distribusi terutama digunakan untuk menurunkan tegangan untuk distribusi ke pengguna komersial dan residensial.
- Trafo instrumen digunakan untuk menurunkan tegangan tinggi serta arus dan setelah itu dapat diukur dan digunakan dengan hati-hati melalui perangkat konvensional.
- Trafo satu fase sering digunakan untuk menyediakan daya untuk stopkontak, penerangan perumahan, AC dan persyaratan pemanas.
- Trafo tiga fase digunakan untuk mencapai distribusi daya yang hemat biaya.
- Autotransformers dan Two-winding biasanya digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan dari jaringan seperti transmisi ke distribusi.
- Trafo berpendingin oli digunakan di gardu listrik atau distribusi daya
- Trafo berpendingin udara menyediakan teknik murah untuk mengoreksi peringkat tegangan yang lebih rendah atau lebih tinggi untuk mengoperasikan peralatan listrik secara efisien.
Demikianlah pembahasan mengenai pengertian transformator, fungsi, jenis dan prinsip kerja. Semoga tulisan di atas dapat bermanfaat bagi kita semua. Sekian dan terimakasih.