TRAFO/TRASPORMATOR

Pengertian Transformator dan Prinsip kerja Transformator / Trafo

Pengertian Transformator atau Trafo
Transformator atau trafo adalah suatu alat listrik yang memindahkan energi listrik dari satu rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain melalui suatu gandengan magnet berdasarkan prinsip induksi elektromagnet/alat yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan bolak-balik (AC).. Trafo digunakan secara luas baik dalam bidang tenaga listrik maupun elektronika. Penggunanya dalam sistem tenaga yaitu dengan dipilihnya tegangan yang sesuai dan ekonomis Untuk tiap tiap keperluan, misalnya kebutuhan akan tegangan tinggi dalam pengiriman daya listrik jarak jauh.

Jenis-jenis transformator

1. Step-Up

DC.Transformator step-up adalah transformator yang memiliki lilitan sekunder lebih banyak daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penaik tegangan. Transformator ini biasa ditemui pada pembangkit tenaga listrik sebagai penaik tegangan yang dihasilkan generator menjadi tegangan tinggi yang digunakan dalam transmisi jarak jauh.

Simbol transformator step-up

2. Step-Down

Transformator step-down memiliki lilitan sekunder lebih sedikit daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penurun tegangan. Transformator jenis ini sangat mudah ditemui, terutama dalam adaptor AC-DC.

Simbol transformator step-down

3. Autotransformator

Transformator jenis ini hanya terdiri dari satu lilitan yang berlanjut secara listrik, dengan sadapan tengah. Dalam transformator ini, sebagian lilitan primer juga merupakan lilitan sekunder. Fasa arus dalam lilitan sekunder selalu berlawanan dengan arus primer, sehingga untuk tarif daya yang sama lilitan sekunder bisa dibuat dengan kawat yang lebih tipis dibandingkan transformator biasa. Keuntungan dari autotransformator adalah ukuran fisiknya yang kecil dan kerugian yang lebih rendah daripada jenis dua lilitan. Tetapi transformator jenis ini tidak dapat memberikan isolasi secara listrik antara lilitan primer dengan lilitan sekunder.

Simbol autotransformator

Selain itu, autotransformator tidak dapat digunakan sebagai penaik tegangan lebih dari beberapa kali lipat (biasanya tidak lebih dari 1,5 kali).

4. Autotransformator variabel

Autotransformator variabel sebenarnya adalah autotransformator biasa yang sadapan tengahnya bisa diubah-ubah, memberikan perbandingan lilitan primer-sekunder yang berubah-ubah

Simbol autotransformator variabel

5. Transformator isolasi

Transformator isolasi memiliki lilitan sekunder yang berjumlah sama dengan lilitan primer, sehingga tegangan sekunder sama dengan tegangan primer. Tetapi pada beberapa desain, gulungan sekunder dibuat sedikit lebih banyak untuk mengkompensasi kerugian. Transformator seperti ini berfungsi sebagai isolasi antara dua kalang. Untuk penerapan audio, transformator jenis ini telah banyak digantikan oleh kopling kapasitor.

6. Transformator pulsa

Transformator pulsa adalah transformator yang didesain khusus untuk memberikan keluaran gelombang pulsa. Transformator jenis ini menggunakan material inti yang cepat jenuh sehingga setelah arus primer mencapai titik tertentu, fluks magnet berhenti berubah. Karena GGL induksi pada lilitan sekunder hanya terbentuk jika terjadi perubahan fluks magnet, transformator hanya memberikan keluaran saat inti tidak jenuh, yaitu saat arus pada lilitan primer berbalik arah.

7. Transformator tiga fasa

Transformator tiga fasa sebenarnya adalah tiga transformator yang dihubungkan secara khusus satu sama lain. Lilitan primer biasanya dihubungkan secara bintang (Y) dan lilitan sekunder dihubungkan secara delta (Δ).

8. Trafo penyesuai frekuensi

9. Trafo penyaring frekuensi

10. Trafo penyesuai impedansi

Prinsip Kerja Transformator
Prinsip kerja transformator adalah berdasarkan hukum faraday yaitu arus listrik dapat menimbulkan medan magnet dan sebaliknya medan magnet dapat menimbulkan arus listrik. Bila pada salah satu kumparan pada transformator diberi arus listrik bolak balik maka jumlah garis gaya magnet berubah ubah akibatnya pada kumparan primer terjadi induksi. Kumparan sekunder menerima garis gaya magnet dari kumparan primer terjadi yang jumlahnya juga berubah ubah. Maka pada kumparan sekunder juga timbul induksi dan akibatnya antara dua ujung kumparan terdapat beda tegangan. 

  Transformator terdiri dari 3 komponen pokok yaitu: kumparan pertama (primer) yang bertindak sebagai input, kumparan kedua (skunder) yang bertindak sebagai output, dan inti besi yang berfungsi untuk memperkuat medan magnet yang dihasilkan.

Bagian-Bagian Transformator

Contoh Transformator                    Lambang Transformator

Prinsip Kerja Transformator

Prinsip kerja dari sebuah transformator adalah sebagai berikut. Ketika Kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, perubahan arus listrik pada kumparan primer menimbulkan medan magnet yang berubah. Medan magnet yang berubah diperkuat oleh adanya inti besi dan dihantarkan inti besi ke kumparan sekunder, sehingga pada ujung-ujung kumparan sekunder akan timbul ggl induksi. Efek ini dinamakan induktansi timbal-balik (mutual inductance).

Pada skema transformator di samping, ketika arus listrik dari sumber tegangan yang mengalir pada kumparan primer berbalik arah (berubah polaritasnya) medan magnet yang dihasilkan akan berubah arah sehingga arus listrik yang dihasilkan pada kumparan sekunder akan berubah polaritasnya.

Hubungan antara tegangan primer, jumlah lilitan primer, tegangan sekunder, dan jumlah lilitan sekunder, dapat dinyatakan dalam persamaan:

Vp = tegangan primer (volt)
Vs = tegangan sekunder (volt)
Np = jumlah lilitan primer
Ns = jumlah lilitan sekunder
Simbol Transformator

Berdasarkan perbandingan antara jumlah lilitan primer dan jumlah lilitan skunder transformator ada dua jenis yaitu:

1. Transformator step up yaitu transformator yang mengubah tegangan bolak-balik rendah menjadi tinggi, transformator ini mempunyai jumlah lilitan kumparan sekunder lebih banyak daripada jumlah lilitan primer (Ns > Np).
2. Transformator step down yaitu transformator yang mengubah tegangan bolak-balik tinggi menjadi rendah, transformator ini mempunyai jumlah lilitan kumparan primer lebih banyak daripada jumlah lilitan sekunder (Np > Ns).

Pada transformator (trafo) besarnya tegangan yang dikeluarkan oleh kumparan sekunder adalah:

1. Sebanding dengan banyaknya lilitan sekunder (Vs ~ Ns).
2. Sebanding dengan besarnya tegangan primer ( VS ~ VP).
3. Berbanding terbalik dengan banyaknya lilitan primer,

Sehingga dapat dituliskan:

Penggunaan Transformator

Transformator (trafo) digunakan pada peralatan listrik terutama yang memerlukan perubahan atau penyesuaian besarnya tegangan bolak-balik. Misal radio memerlukan tegangan 12 volt padahal listrik dari PLN 220 volt, maka diperlukan transformator untuk mengubah tegangan listrik bolak-balik 220 volt menjadi tegangan listrik bolak-balik 12 volt. Contoh alat listrik yang memerlukan transformator adalah: TV, komputer, mesin foto kopi, gardu listrik dan sebagainya.

Contoh cara menghitung jumlah lilitan sekunder:

Untuk menyalakan lampu 10 volt dengan tegangan listrik dari PLN 220 volt digunakan transformator step down. Jika jumlah lilitan primer transformator 1.100 lilitan, berapakah jumlah lilitan pada kumparan sekundernya ?

Penyelesaian:
Diketahui:   Vp = 220 V
                  Vs = 10 V
                  N_p = 1100 lilitan

Ditanyakan: Ns = ........... ?

Jawab:
              

Jadi, banyaknya lilitan sekunder adalah 50 lilitan 

Transformator saat kita beli harus dan wajib untuk kita check apakah masih baik dan berfungsi. Karena untuk trafo biasanya tidak diberi garansi apabila rusak setelah dibeli. Hal ini dimungkinkan adanya pemutusan hubungan di gulungan/lilitan sekunder atau primer.

Langkah-langkah:

1.      Putar multimeter saklar pada posisi Ohm 1x.

2.      Kalibrasi.

3.      Hubungkan colok (-) dengan salah satu kaki di gulungan primer, colok (+) pada kaki yang lain di gulungan primer. Bila jarum bergerak maka trafo dalam keadaan baik.

4.      Pada gulungan sekunder lakukan hal yang sama. Apabila jarum multimeter bergerak-gerak maka trafo dalam keadaan baik. Selisih nilai sama dengan selisih tegangan yang tertera pada trafo.

5.      Letakkan colok (-) atau colok (+) ke salah satu kaki di gulungan primer kemudian colok yang lain ke gulungan sekunder. Apabila jarum tidak bergerak maka trafo dalam keadaan baik, menandakan tidak adanya korsleting gulungan primer dengan sekunder dengan body trafo. Lakukan hal sebaliknya.

6.      Langkah terakhir, letakkan colok (-) atau colok (+) ke salah satu kaki di gulungan primer atau sekunder kemudian colok yang lain ke plat pengikat gulungan yang berada di tengah. Apabila jarum tidak bergerak maka trafo dalam keadaan baik, menandakan tidak adanya korsleting gulungan dengan body trafo.

Gambar. Transformator

Catatan : Langkah pengukuran tranformator ini berlaku untuk semua jenis transformator yang digunakan pada catu daya, maupun penguat audio/radio.

Gambar. Mengukur Transformator

 

CARA MENGGULUNG TRAFO

PERENCANAAN PENGGULUNGAN

TRANSFORMATOR

Transformator adalah suatu alat untuk memindahkan daya listrik arus bolak – balik dari suatu rangkaian ke rangkaian lain secara induksi electromagnet.

Suatu transformator terdiri dari 2 buah kumparan (gulungan) kawat email. Kumparan pertama disebut gulungan primer dan kumparan yang kedua disebut sekunder.

Bahan – bahan yang diperlakukan untuk menggulung suatu transformator antara lain :

a. Kern

Kern atau teras besi lunak yang terbentuk dari kumparan besi lunak yang mengandung silicon yang berbentuk seperti huruf E dan I

b. Koker

Koker atau rumah atau tempat mengulung kumparan primer dan sekunder

c. Kawat email

Kawat email yang terbuat dari tembaga yang dilapiskan bahan isolasi yang tahan panas.

Penentuan Gulungan atau volt

Pada system penggulungan trafo biasa terjadi penyimpangan kerugian Seperti kerugian kawat email dan kurang panas tidak diperhitungkan. Kerugian seperti ini sekitar 20% sampai 30% dari tembaga gulungan Primer.

Apabila kita ingin merencanakan gulungan sekunder 100 watt,maka Tenaga primer harus lebih 20% sampai 25% dari tenaga sukunder. Yang harus selalu diingat bahwa setiap kali tegangan gulungan Sekunder diberi beban tegangannya akan turun.

Keterangan :

I2 =arus yang mengalir ke beban

E1=tegangan gulungan primer dari PLN

E2=tegangan gulungan sekunder

Dinegara kita tegangan listrik berfrekuensi sekitar 50 sampai 60 Circle/second oleh sebab itu untuk menghitung gulungan pervolt kita.

Dapat memakai rumus:

Circle per second x 1 gulungan

Keliling besi kern untuk koker

Untuk menghindarkan panasnya transformator tenaga kita dapat memakai standar 56 circle/second sebagai dasar perhitungan

Jadi rumus perhitungan jumlah gulungan per volt:

56 x 1 gulungan

Keliling besi kern untuk koker

GULUNG PER VOLT

Yang dimaksud dengan gulungan per volt yaitu sejumlah gulungan kawat yang disesuaikan untuk tegangan sebesar 1 Volt.

Untuk menetapkan besar jumlah gulung per volt dipakai ketentuan :

Rumus : gpv = f / O

Dimana

Gpv = jumlah gulang per volt

f = frekuensi listrik (50 Hz)

O = luas irisan teras diukur dengan cm. (hasil kali dari lebar dan tinggi tempat gulungan

Contoh 1 :

Sebuah tempat gulung kawat transformator mempunyai ukuran lebar 2,5 Cm dan tinggi 2 cm. Besar jumlah gulungan per volt :

Jawab :

gpv = f / O

f = 50 Hz

O = 2,5 x 2 = 5 Cm²

gpv = 50 / 5

= 10 gulung / volt

(setiap 10 lilitan kawat berlaku untuk tegangan sebesar 1 volt)

Contoh 2 :

Dibutuhkan sebuah transformator dengan tegangan 220 V untuk gulung primer dan tegangan 6 V digulungan sekundernya, lebar tempat gulungan kawat 2,5 cm dan tinggi 2 cm. Berapa jumlah gulungan atau banyaknya lilitan untuk kawat primer dan sekunder.

Jawab :

O = 2,5 x 2 = 5 cm²

gpv = 50 / 5 = 10

Jadi untuk gulung primer dibutuhkan sejumlah 220 x 10 = 2200 lilitan. Untuk gulungan sekunder dibutuhkan 6 x 10 = 60 lilitan. Mengingat selalu adanya tenaga hilang di tansformator jumlah lilitan digulungan sekunder ditambahkan 10% = 60 +6 = 66 lilitan.

Dengan jumlah lilitan tersebut diatas maka bila gulung primer dihubungkan kepada tegangan listrik jala – jala sebesar 220 V, gulungan sekundernya menghasilkan tegangan sebesar 6 volt.

GARIS TENGAH KAWAT

Garis tengah atau tebal kawat tembaga menentukan kemampuan kawat dilalui arus listrik. Bila listrik yang mengalir didalam kawat melebihi kemapuan dari kawat akan mengakibatkan kawat menjadi panas dan jika arus yang melalluinya jauh lebih besar dari kemampuan kawat , kawat akan terbakar dan putus.

Tabel garis tengah kawat

Garis tengah atau tebal kawat (mm)	Kemampuan dilalui arus ( A )
0,1	0,016 – 0,024
0,15	0,035 – 0,053
0,2	0,063 – 0,094
0,25	0,098 – 0,147
0,3	0,141 – 0,212
0,35	0,190 – 0,289
0,4	0,251 – 0,377
0,45	0,318 – 0,477
0,5	0,390 – 0,588
0,6	0,566 – 0,849
0,7	0,770 – 1,16
0,8	1,01 – 1,51
0,9	1,27 – 1,91
1	1,57 – 2,36
1,5	3,53 – 5,3
2	6,28 – 9,42
2,5	9,82 – 14,73
3	14,14 – 21,20
3,5	19,24 – 28,86
4	25,14 – 37,71

Contoh 3:

Suatu alat memakai alat tenaga listrik 400 Watt dipasang pada tegangan 20 V. Untuk menghubungkan alat tersebut ke sumber aliran dibutuhkan kawat yang bergaris tengah :

W = 400 Watt

E = 200 Volt

I = W/E I = 400/200 I = 2 Ampere

Agar mampu dilewati arus sebesar 2 A dipakai kawat dengan ukuran garis tengah 1 mm. Transformator jala-jala umumnya mempunyai gulungan yang bercabang guna menyesuaikan

tegangan.

Contoh perencanaan mengulung trafo :

Perencanakan sebuah transformator jala-jala dengan data-data sebagai berikut:

Teras besi yang dipergunakan mempunyai lebar 2,5 Cm dan tinggi 2 Cm. Dikehendaki gulung primer untuk dipasang pada tegangan 110 V atau 220 V dan gulung sekunder yang menghasilkan tegangan 6 V dan 9 V, yang menghasilkan arus 500 mA.

Tentukan berapa jumlah gulung primer dan gulung sekunder beserta cabang - cabangnya. Berapa ukuran tebal kawat yang dibutuhkan.

Pemecahannya:

0 = 2,5 x 2 = 5 Cm².

gpv = 50/5 = 10.

Jumlah gulungan primer untuk 110 V: 110 X 10 = 1100 lilitan
Jumlah gulung primer untuk 220 V: 220 X 10 = 2200 lilitan.
Jumlah gulungan sekunder untuk 6 V: 6 X 10 = 60 lilitan + 10% = 66 lilitan.
Jumlah gulungan sekunder untuk 9 V: 9 X 10 = 90 lilitan + 10% = 99 lilitan.

Cara menggulung kawatnya untuk tegangan 110 V dan 220 V tidak digulung sendiri-sendiri, tetapi cukup mencabang sebagai berikut: digulung dulu sebanyak 1100 lilitan untuk 110 V, kemudian ujung dari akhir gulungan disalurkan keluar sebagai cabang untuk kemudian digulung lagi sebanyak 1100 lilitan lagi untuk tegangan 2200 V.

Demikian halnya digulung sekunder: kawat digulung dulu sebesar 66 lilitan untuk tegangan 6 V kemudian di cabang, untuk kemudian ditambah gulungan lagi sebesar 33 lilitan buat tegangan 9 V.

Selanjutnya untuk menentukan tebal atau diameter kawat digulung primer dan digulung sekunder dilakukan sebagai berikut:

Tebal kawat sekunder:

Karena gulung sekunder telah ditentukan mempunyai besar arus 500 mA diperlukan kawat yang mempunyai diameter 0,5 mm (dilihat di daftar tebal kawat)

Tebal kawat primer:

Untuk menentukan tebal kawat untuk kawat gulungan primer harus diketahui besar arus primer.

Besar arus primer: II = WL/EI

II = besar arus primer.
WL = tenaga digulung primer.
EI = tegangan primer.

Karena besar tegangan primer juga belum diketahui, maka dapat ditentukan dengan memakai

RUMUS : W1 = 1,25 X W2 (rendemen dianggap 80%)

W1 = besar tegang digulung primer
W2 = besar tegangan digulung sekunder.

Besar tegangan sekunder W2 = E2 X 12.

W2 = tegangan sekunder.
E2 = tegangan sekunder.

Besar arus dan tegangan sekunder telah diketahui yaitu: 9 V, 0,5 A. (500mA)

Besar tegangan sekunder : W2 = 0 X 0,5 = 4,5 Watt.

Besar tegangan primer : W1 = 1,25 X W2

= 1,25 X 4,5

= 5,625 Watt dibutuhkan 5,6 Watt.

Besar arus primer : I1 = W1/E1

I1 = 5,6/220

= 0,025 A = 25 mA.

Menurut daftar tebal kawat primer untuk untuk 25 mA berukuran: 0,15 mm. Dari keterangan di atas transformator yang direncanakan mempunyai ukuran-ukuran seperti dibawah ini:

Jumlah gulung primer untuk 110 V: 1100 lilitan, diberi cabang kemudian digulung lagi sebanyak 1100 lilitan, untuk 220 V.

Gulung sekunder untuk 6 V: 66 lilitan, diberi cabang dan ditambah 33 lilitan untuk 9 V. Tebal kawat 0,15 mm. Tebal kawat sekunder 0,5 mm.

Cara menggulung kawat trafo

dipraktek dilkukan dengan melilitkan kawat secara merata syaf demi syaf. Antara syaf satu dengan yang lainnya diberi isolasi kertas tipis. Pembuatan cabang dari lilitan dilakukan dengan membengkokkan kawat diluar lilitan, untuk kemudian dilanjutkan manggulung lagi kawat sampai selesai.

Guna melakukan itu semua pada lobang tempat gulungan dimasukkan sepotong kayu ukuran yang sesuai yang pada kedua belah ujungintinya dimasukkan as dari logam yang berhubungan dengan alat pemutar. (lihat gambar)

Apakah bagian primer atau sekunder yang digulung terlebih dulu tidak menjadi soal karena kedua akan memberi hasil yang sama.

 Didik Siswanto, SPd.MM.

http://sulihan.blogspot.com/2012/06/cara-menggulung-trafo.html

http://cnt121.wordpress.com/2010/02/08/transformator/