TRAFO

Pengertian Transformator (Trafo) dan Prinsip
Kerjanya
(Gambar : Macam-macam bentuk TRAFO)
Pengertian Transformator (Trafo) dan Prinsip kerjanya – Hampir setiap rumah di Kota maupun Desa dialiri
listrik yang berarus 220V di Indonesia. Dengan adanya arus 220V ini, kita dapat menikmati serunya drama
Televisi, terangnya Cahaya Lampu Pijar maupun Lampu Neon, mengisi ulang handphone dan juga
menggunakan peralatan dapur lainnya seperti Kulkas, Rice Cooker, Mesin Cuci dan Microwave Oven. Arus
listrik 220V ini merupakan jenis arus bolak-balik (AC atau Alternating Current) yang berasal dari Perusahaan
Listrik yaitu PLN. Tegangan listrik yang dihasilkan oleh PLN pada umumnya dapat mencapai puluhan hingga
ratusan kilo Volt dan kemudian diturunkan menjadi 220V seperti yang kita gunakan sekarang dengan
menggunakan sebuah alat yang dinamakan Transformator. Transformator disebut juga dengan Transformer.
Pengertian Transformator (Trafo)
Transformator atau sering disingkat dengan istilah Trafo adalah suatu alat listrik yang dapat mengubah taraf
suatu tegangan AC ke taraf yang lain. Maksud dari pengubahan taraf tersebut diantaranya seperti menurunkan
Tegangan AC dari 220VAC ke 12 VAC ataupun menaikkan Tegangan dari 110VAC ke 220
VAC. Transformator atau Trafo ini bekerja berdasarkan prinsip Induksi Elektromagnet dan hanya dapat bekerja
pada tegangan yang berarus bolak balik (AC).Transformator (Trafo) memegang peranan yang sangat penting
dalam pendistribusian tenaga listrik. Transformator menaikan listrik yang berasal dari pembangkit listrik PLN
hingga ratusan kilo Volt untuk di distribusikan, dan kemudian Transformator lainnya menurunkan tegangan
listrik tersebut ke tegangan yang diperlukan oleh setiap rumah tangga maupun perkantoran yang pada umumnya
menggunakan Tegangan AC 220Volt.
Bentuk dan Simbol Transformator (Trafo)
Berikut ini adalah gambar bentuk dan simbol Transformator :
Prinsip Kerja Transformator (Trafo)
Sebuah Transformator yang sederhana pada dasarnya terdiri dari 2 lilitan atau kumparan kawat yang terisolasi
yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder. Pada kebanyakan Transformator, kumparan kawat terisolasi ini
dililitkan pada sebuah besi yang dinamakan dengan Inti Besi (Core). Ketika kumparan primer dialiri arus AC
(bolak-balik) maka akan menimbulkan medan magnet atau fluks magnetik disekitarnya. Kekuatan Medan
magnet (densitas Fluks Magnet) tersebut dipengaruhi oleh besarnya arus listrik yang dialirinya. Semakin besar
arus listriknya semakin besar pula medan magnetnya. Fluktuasi medan magnet yang terjadi di sekitar kumparan
pertama (primer) akan menginduksi GGL (Gaya Gerak Listrik) dalam kumparan kedua (sekunder) dan akan
terjadi pelimpahan daya dari kumparan primer ke kumparan sekunder. Dengan demikian, terjadilah pengubahan
taraf tegangan listrik baik dari tegangan rendah menjadi tegangan yang lebih tinggi maupun dari tegangan tinggi
menjadi tegangan yang rendah.
Sedangkan Inti besi pada Transformator atau Trafo pada umumnya adalah kumpulan lempengan-lempengan
besi tipis yang terisolasi dan ditempel berlapis-lapis dengan kegunaanya untuk mempermudah jalannya Fluks
Magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik kumparan serta untuk mengurangi suhu panas yang ditimbulkan.
Dibawah ini adalah Fluks pada Transformator :
Rasio lilitan pada kumparan sekunder terhadap kumparan primer menentukan rasio tegangan pada
kedua kumparan tersebut.
Secara matematik dituliskan :
Keterangan :
•
•
•
•
Vp = tegangan di dalam kumparan primer.
Vs = tegangan di dalam kumparan sekunder.
Np = banyaknya lilitan di dalam kumparan primer.
Ns = banyaknya lilitan di dalam kumparan sekunder.
Sebagai contoh, 1 lilitan pada kumparan primer dan 10 lilitan pada kumparan sekunder akan menghasilkan
tegangan 10 kali lipat dari tegangan input pada kumparan primer. Jenis Transformator ini biasanya disebut
dengan Transformator Step Up. Sebaliknya, jika terdapat 10 lilitan pada kumparan primer dan 1 lilitan pada
kumparan sekunder, maka tegangan yang dihasilkan oleh Kumparan Sekunder adalah 1/10 dari tegangan input
pada Kumparan Primer. Transformator jenis ini disebut dengan Transformator Step Down.
Jenis – Jenis Transformator
Dilihat dari pengubahan tegangan yang dikerjakan, transformator dibagi menjadi 2 jenis yang
berbeda, diantaranya yaitu:
1. Transformator Step – Up
Memiliki fungsi untuk menaikkan ataupun memperbesar tegangan bolak – balik pada suatu
sumber.
Trafo step – up memiliki ciri – ciri sebagai berikut ini:
•
•
•
Tegangan di dalam kumparan sekunder lebih besar daripada tegangan di dalam
kumparan primer (Vs > Vp).
Jumlah lilitan yang ada pada kumparan sekunder lebih banyak daripada kumparan primer
(Ns > Np).
Arus di dalam kumparan primer lebih besar daripada arus listrik di dalam kumparan
sekunder (Ip > Is).
2. Transformator Step – Down
Berfungsi untuk memperkecil atau menurunkan tegangan bolak – balik dari sebuah sumber.
Trafo step – down memiliki ciri – ciri sebagai berikut ini:
•
•
•
Vp > Vs.
NP > Ns.
Ip < Is.
Pengertian Efisiensi Trafo (Transformator) dan Cara
Menghitungnya
Pengertian Efisiensi Trafo (Transformator) dan Cara Menghitungnya
Trafo (Transformator) yang ideal adalah Trafo yang memiliki 100% efisiensi yaitu trafo yang tidak terjadi
kehilangan daya sama sekali. Namun Trafo yang ideal atau yang sempurna ini hampir dapat dikatakan tidak
mungkin akan tercapai, hal ini dikarenakan adanya beberapa faktor yang menyebabkan terjadi kerugian atau
kehilangan daya. Faktor-faktor tersebut diantaranya adalah faktor yang disebabkan oleh Inti Besi yang biasanya
disebut dengan Core Loss atau Iron Loss dan faktor yang disebabkan oleh Kumparan atau lilitan pada Trafo itu
sendiri yang biasanya disebut dengan Copper loss.
Kerugian Daya atau Kehilangan Daya pada Trafo (Tranformator)
Seperti yang disebutkan sebelumnya, Kerugian atau kehilangan daya pada Trafo ini disebabkan oleh dua faktor
utama yaitu Faktor Core Loss (Inti Besi) dan Faktor Copper Loss (Kumparan). Kerugian Daya atau Kehilangan
Daya pada Trafo ini sering disebut juga dengan Rugi Daya atau dalam bahasa Inggris disebut dengan Power
Loss.
Core Losses atau Iron Losses
Core Losses atau Iron Losses adalah kehilangan daya pada Tranformator yang dikarenakan oleh Inti Besi
Transformator itu sendiri. Terdapat dua faktor yang menyebabkan terjadinya Core Loss yaitu kerugian arus
Eddy (Eddy Current) dan kerugian histeresis (Hysteresis loss). Kedua Kerugian ini pada dasarnya tergantung
pada sifat magnetik bahan yang digunakan untuk konstruksi inti transformator (trafo).
▪
▪
Kerugian Arus Eddy (Eddy Current Loss) – pada Transformator atau Trafo, arus listrik AC yang
dipasok ke kumparan primer akan membentuk fluks medan magnet yang bergantian. Apabila fluks
medan magnet tersebut terhubung ke kumparan sekunder maka akan menyebabkan induksi gaya gerak
listrik atau biasanya dikenal dengan induksi GGL. Tetapi terdapat pula beberapa bagian fluks magnet
yang menginduksi ke bagian konduktor lainnya yaitu ke Inti besinya Trafo (Tranformer Core) tersebut
yang kemudian akan menyebabkan sirkulasi arus kecil didalamnya. Arus tersebut disebut dengan Arus
Eddy (Eddy Current). Karena Arus Eddy inilah beberapa energi akan terdisipasi dalam bentuk panas.
Kerugian Histerisis (Hysterisit Losses) – Kerugian Histeris pada trafo ini disebabkan oleh pembalikan
magnetisasi pada inti transformator. Kehilangan atau kerugian ini tergantung pada volume dan kadar
besi yang digunakan untuk konstruksi inti besi trafo, frekuensi pembalikan magnetik dan nilai kerapatan
fluks.
Copper Losses
Copper losses adalah kehilangan daya pada Trafo yang diakibatkan oleh resistansi pada kumparan atau lilitan
pada trafo itu sendiri. Copper Loss pada Kumparan Primer adalah I12R1 dan Copper Loss pada Kumparan
Sekunder adalah I22R2. Dimana I1 dan I2 adalah arus pada masing-masing kumparan primer dan kumparan
sekunder sedangakn R1 dan R2. adalah resistansi pada masing-masing kumparan primer dan kumparan sekunder.
Kehilangan Daya yang diakibatkan oleh Copper Loss ini adalah sebanding dengan kuadrat arus dan arus ini
tergantung pada beban. Oleh karena itu kehilangan Copper loss pada Trafo ini juga akan bervariasi tergantung
pada beban yang diberikan pada trafo.
(Kerugian Daya yang sering dibahas adl kerugian ARUS EDDY)
Efisiensi Trafo (Transformator)
Efisiensi Trafo dapat didefinisikan sebagai Perbandingan antara daya listrik keluaran (Pout) dengan daya listrik
masukan (Pin). Efisiensi Trafo dapat dirumuskan dengan Rumus berikut ini :
ɳ = (Pout / Pin) x 100%
Dimana :
ɳ = Efisiensi Trafo
Pout : Daya listrik Keluaran (Output) atau Daya pada Kumparan Sekunder
Pin : Daya listrik Masukan (Input) atau Daya pada Kumparan Primer
Rumus-rumus turunan untuk Efisiensi Trafo lainnya :
ɳ = (Vs x Is / Vp x Ip) x 100%
atau
ɳ = (Pout / (Pout + Copper loss + Core loss) x 100%
atau
ɳ = (Pin – Losses) / (Pin) x 100%
atau
ɳ = (Ns x Is / Np x Ip) x 100%
Dimana :
ɳ : Efisiensi Trafo
Vs : Tegangan Sekunder
Vp : Tegangan Primer
Is : Arus Sekunder
Ip : Arus Primer
Ns : Lilitan sekunder
Np : Lilitan primer
Contoh Soal Perhitungan Efisiensi Trafo (1)
Sebuah Trafo memiliki daya listrik 20W di bagian Primer (Daya Input), sedangkan dibagian sekundernya
hanya 18W (Daya Output). Berapakah Efisiensi Trafo tersebut ?
ɳ = (Pout / Pin) x 100%
ɳ = (18W / 20W) x 100%
ɳ = 90%
Efisiensi Trafo tersebut adalah 90%
Contoh Soal Perhitungan Efisiensi Trafo (2)
Sebuah Transformator dengan tegangan Input (tegangan primer) adalah 220V dan tegangan Output (tegangan
sekunder) adalah 110V sedangkan arus inputnya adalah 1A dan arus outpunya adalah 1,5A. Berapakah
efisiensi Trafo tersebut?
Diketahui :
Vp = 220V
Ip = 1A
Vs = 110V
Is = 1,5A
ɳ=?
Jawaban :
ɳ = (Vs x Is / Vp x Ip) x 100%
ɳ = (110V x 1,5A / 220V x 1A) x 100%
ɳ = 165 / 220 x 100%
ɳ = 75%
Efisiensi Trafo tersebut adalah 75%
Contoh Soal Perhitungan Efisiensi Trafo (3)
Arus Primer sebuah trafo adalah 1A sedangkan arus Sekundernya adalah 0,5A. Jika lilitan di Primer Trafo
tersebut adalah 200 lilitan dan 500 lilitan di kumparan sekundernya. Berapakah Efisiensi Trafo tersebut?
Diketahui :
Ip = 1A
Is = 0,25A
Np = 200 lilitan
Ns = 500 lilitan
ɳ = (Ns x Is / Np x Ip) x 100%
ɳ = (500 x 0,25 / 200 x 1) x 100%
ɳ = (125 / 200) x 100%
ɳ = 62,5%
Efisiensi Trafo tersebut adalah 62,5%