Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat mengubah taraf dari suatu tegangan AC ke taraf yang lain.
Hal ini dimaksudkan adanya penurunan tegangan AC dari 220 VAC ke 12 VAC atau sebaliknya, menaikkan tegangan dari 110 VAC menuju 220 VAC.
Trafo bekerja pada suatu prinsip induksi elektromagnet serta hanya dapat bekerja pada tegangan yang berarus bolak-balik (AC).
Perlu Kamu ketahui, transformator mempunyai peranan yang sangat penting dalam pendistribusian tenaga listrik.
Pada distribusi listrik terdapat transformator yang dapat menaikkan arus listrik yang berasal dari pembangkit listrik PLN hingga dalam ratusan kilo volt yang dapat didistribusikan secara menyeluruh.
Lalu ada juga transformator yang berfungsi untuk menurunkan tegangan listrik tersebut menuju pada tegangan yang diperlukan oleh setiap rumah tangga hingga perkantoran. Pada umumnya, rumah dan perkantoran tersebut menggunakan tegangan AC 220 volt.
Komponen Transformator
Sebelum mengetahui cara kerja transformator , penting untuk Kita mengetahui komponen atau bagian – bagian dari transformator terlebih dahulu.
Dengan begitu, Kita dapat memahami cara kerja dari masing – masing komponen yang tersedia pada sebuah trafo.
Komponen utama trafo terdiri dari tiga bagian penting, yaitu:
- Kumparan primer (Np)
- Kumparan sekunder (Ns)
- Inti besi (inti magnetik)
Bagian-bagian tersebut sangat penting untuk kerja transformator. Dan semua transformator memiliki tiga bagian dasar tersebut.
Lalu muncul pertanyaan, Apa itu kumparan primer, sekunder dan inti besi. Untuk itu simak penjelasanya dibawah ini.
Kumparan Primer
Kumparan primer transformator adalah kumparan atau belitan trafo yang dihubungkan ke input power supply.
Pada transformator step-down, kumparan primer memiliki lebih banyak kumparan daripada kumparan sekunder trafo, tetapi ketebalannya lebih kecil dari kumparan sekunder.
Dalam transformator step-up, kumparan primer memiliki lebih sedikit kumparan daripada kumparan sekunder tetapi ketebalannya lebih dari kumparan sekunder.
Kumparan sekunder
Kumparan sekunder trafo adalah kumparan yang akan dihubungkan ke beban. Pada trafo step-down, kumparan sekunder memiliki belitan yang lebih sedikit daripada kumparan primer tetapi memiliki ketebalan yang lebih banyak.
Di sisi lain, pada trafo step-up, belitan sekunder memiliki lebih banyak belitan daripada belitan primer tetapi memiliki ketebalan yang lebih sedikit.
Inti Besi
Inti besi trafo adalah tempat di mana kumparan primer dan sekunder trafo terluka (wounded). Fungsi trafo adalah untuk untuk menghantarkan fluks magnet dari kumparan primer ke kumparan sekunder.
Sifat inti transformator adalah keengganan rendah (low reluctance) dan resistansi tinggi (high resistance). Umumnya, semua inti trafo dibuat dengan laminasi untuk menghilangkan rugi arus eddy.
Prinsip Kerja Transformator
Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya, pada dasarnya trafo terdiri dari dua kumparan atau lilitan kawat yang telah terisolasi. Kumparan kawat tersebut dinamakan dengan kumparan sekunder dan primer.
Pada umumnya, kumparan kawat terisolasi ini selanjutnya dililitkan pada sebuah besi yang dinamakan dengan core atau inti besi.
Prinsip kerja trafo ini pada saat kumparan primer telah dialiri arus bolak-balik (AC), maka akan menimbulkan medan magnet atau yang disebut dengan fluks magnetik yang ada di sekitarnya.
Kekuatan medan magnet atau disebut dengan densitas fluks magnet akan dipengaruhi oleh besarnya arus listrik yang telah dialirinya.
Dalam hal ini, semakin besar arus listrik yang dihasilkan, maka semakin besar pula medan magnetnya.
Flukstuasi medan magnet yang terjadi di sekitar kumparan primer akan menginduksi Gaya Gerak Listrik (GGL) yang berada di dalam kumparan sekunder.
Selanjutnya, akan terjadi pelimpahan daya dari kumparan primer menuju kumparan sekunder. Dalam hal ini, maka akan terjadi pengubahan taraf tegangan listrik, baik dari tegangan rendah menuju tegangan lebih tinggi atau sebaliknya, dari tegangan tinggi menuju tegangan yang lebih rendah.
Sedangkan inti besi yang terdapat pada transformator pada umumnya merupakan kumpulan lempengan-lempengan besi tipis yang terisolasi.
Lempengan-lempengan besi ini berfungsi untuk mempermudah jalannya fluks magnet yang telah ditimbulkan oleh arus listrik kumparan. Selain itu, juga digunakan untuk mengurangi arus panas yang telah ditimbulkan.
Karakteristik Transformator
Semua transformator memiliki beberapa fitur umum apa pun jenisnya, seperti:
- Frekuensi daya input dan output adalah sama
- Semua trafo menggunakan hukum induksi elektromagnetik
- Kumparan primer dan sekunder tidak memiliki sambungan listrik (kecuali untuk trafo otomatis). Perpindahan daya terjadi melalui fluks magnet.
- Tidak ada bagian yang bergerak diperlukan untuk mentransfer energi, sehingga tidak ada gesekan atau kerugian seperti perangkat listrik lainnya.
Kebanyakan transformator sangat efisien, menghasilkan antara 94% hingga 96% energi pada beban penuh. Trafo berkapasitas sangat tinggi dapat menghasilkan hingga 98%, terutama jika beroperasi dengan tegangan dan frekuensi konstan.
Fungsi Transformator
Fungsi transformator adalah untuk menaikkan atau menurunkan tegangan listrik, Adapun fungsi lain dari transformator berdasarkan pengetahuan Kami adalah sebagai berikut:
- Mengubah Tegangan (Voltage): Transformator digunakan untuk mengubah tegangan AC (Arus Bolak-Balik) dari satu tingkat ke tingkat lain. Ini memungkinkan pengiriman listrik melalui jarak yang lebih jauh dengan menggunakan tegangan yang lebih tinggi, yang pada gilirannya mengurangi kerugian daya di dalam kabel.
- Menyediakan Isolasi Galvanik: Trafo juga dapat digunakan sebagai isolasi galvanik antara sumber daya dan muatan. Ini membantu melindungi peralatan dari gangguan listrik seperti lonjakan dan gelombang transien.
- Membangkitkan Tegangan Tinggi: Transformator digunakan dalam pembangkit listrik untuk meningkatkan tegangan listrik yang dihasilkan oleh generator sehingga listrik dapat dihantar ke jarak yang lebih jauh dengan lebih sedikit kerugian daya.
- Menstabilkan Tegangan: Trafo juga digunakan dalam regulator tegangan yang membantu menjaga tegangan listrik stabil di sistem distribusi.
- Mengurangi Arus: Trafo digunakan dalam aplikasi industri di mana aliran arus yang sangat besar diperlukan untuk memutar mesin atau peralatan. Transformator dapat digunakan untuk mengurangi arus yang masuk ke peralatan tersebut sehingga mengurangi tekanan pada sistem.
- Mengubah Frekuensi: Transformator dapat digunakan untuk mengubah frekuensi AC dari satu tingkat ke tingkat lain. Ini berguna dalam aplikasi di mana peralatan membutuhkan frekuensi yang berbeda untuk beroperasi.
- Pengelasan: Dalam industri pengelasan, transformator digunakan untuk menyediakan arus listrik yang besar untuk pengelasan.
Kegunaan Transformator
Seperti yang dijelasakan sebelumnya, Trafo berfungsi untuk mengubah tegangan listrik AC dari satu level ke level yang lain, baik untuk menaikkan (step-up) maupun menurunkan (step-down) tegangan.
Berikut adalah beberapa kegunaan trafo dalam kehidupan sehari-hari berdasarkan pengamatan Kami:
- Sumber daya listrik rumah tangga: Hampir semua peralatan listrik di rumah tangga, seperti televisi, kulkas, AC, lampu, dan sebagainya menggunakan trafo. Trafo digunakan untuk menurunkan tegangan listrik dari level tinggi (misalnya 220 Volt) menjadi level yang lebih rendah (misalnya 12 Volt) yang diperlukan oleh peralatan elektronik.
- Sistem tenaga listrik: Trafos digunakan dalam pembangkit listrik untuk menaikkan tegangan listrik dari generator (biasanya 13,8 kV) ke tegangan yang lebih tinggi (misalnya 500 kV) sehingga listrik dapat ditransmisikan melalui jaringan transmisi.
- Industri: Trafo digunakan dalam industri untuk menyediakan tegangan yang dibutuhkan oleh mesin dan peralatan listrik. Trafo juga digunakan untuk mengendalikan arus listrik dalam sistem kontrol dan monitoring.
- Transportasi: Trafo digunakan pada sistem transportasi listrik di kereta api dan sistem listrik pada mobil listrik untuk menurunkan atau menaikkan tegangan listrik pada baterai.
- Komunikasi: Trafo digunakan dalam perangkat komunikasi seperti pemancar radio dan televisi untuk mengubah tegangan listrik yang diperlukan dalam sistem penguatan sinyal.
Contoh peralatan yang menggunakan trafo antara lain: charger ponsel, televisi, monitor, lampu LED, set top box, speaker, kulkas, microwave, dan sebagainya.
Dalam dunia industri, contoh peralatan yang menggunakan trafo antara lain: motor listrik, peralatan mesin, sistem kontrol dan pemantauan, serta sistem listrik pada gedung dan bangunan komersial.
Klasifikasi Transformator
Transformator digunakan di berbagai bidang seperti jaringan pembangkit listrik, sektor distribusi, transmisi dan konsumsi energi listrik.
Ada berbagai jenis transformator yang diklasifikasikan berdasarkan faktor-faktor berikut ini:
- Range tegangan operasi
- Media yang digunakan dalam inti.
- Susunan gulungan.
- Lokasi pemasangan.
Berdasarkan Level Tegangan
Jenis trafo listrik yang umum digunakan, tergantung pada tegangannya, diklasifikasikan sebagai:
- Trafo step-up
- Trafo step-down
Berdasarkan Media Inti yang Digunakan
Dalam sebuah transformator, kita akan menemukan berbagai jenis inti yang digunakan, seperti:
- Transformator inti udara
- Transformator inti besi
Berdasarkan Susunan Gulungan
Jenis trapo listrik berdasarkan susunan gulungannya, diklasifikasikan sebagai:
- Autotransformer atau Transformator otomatis
Berdasarkan Lokasi Pemasangan
Jenis transformator listrik berdasarkan lokasi instalasinya, diklasifikasikan sebagai:
- Transformator Daya
- Transformator Distribusi
- Transformator Pengukuran
- Transformator Proteksi
Penjelasan dari masing – masing jenis trafo listrik ini akan Kita bahas dibawah ini.
Jenis Jenis Transformator
Jenis jenis transformator ini memiliki fungsi dan kegunaanya masing – masing. Untuk itulah, berikut penjelasan lengkap mengenai macam macam transformator.
Transformator Step Down
Gambar Transformator Step Down
Jenis transformator yang berfungsi untuk menurunkan tegangan listrik adalah transformator step down. Dengan kata lain trafo step down memiliki fungsi untuk menurunkan taraf level tegangan AC dari tinggi ke rendah.Trafo jenis ini, rasio mengenai jumlah lilitan pada kumparan primer lebih banyak dibandingkan dengan jumlah lilitan pada kumparan sekunder.
Trafo step down seringkali digunakan untuk mengubah tegangan grid yang lebih tinggi menuju ke rendah. Hal ini dapat digunakan pada peralatan rumah tangga.
Sebagai contoh, dalam menurunkan taraf tegangan listrik dari PLN yang sebesar 220V menjadi taraf tegangan yang dapat disesuaikan dengan peralatan elektronik yang ada di rumah-rumah penduduk.
Transformator Step Up
Gambar Transformator Step Up Transformator step up berfungsi untuk menaikkan level tegangan AC atau menaikkan dari taraf rendah menuju ke taraf yang lebih tinggi.
Pada trafo step up, komponen tegangan sekunder dijadikan sebagai tegangan output yang lebih tinggi. Tegangan ini dapat ditingkatkan dengan cara memperbanyak lilitan pada kumparan sekundernya sehingga jumlah lilitan kumparan sekunder lebih sedikit.
Transformator step up ini digunakan sebagai penghubung trafo generator menuju grid yang ada di dalam tegangan listrik.
Transformator Satu Fasa
Gambar Trafo Satu Fasa Transformator satu fasa adalah jenis transformator daya yang menggunakan arus bolak-balik satu fasa, yang artinya bergantung pada siklus tegangan yang beroperasi dalam satu fasa waktu yang terintegrasi.
Pada variasi frekuensi dan level tegangan yang konstan, transformator mentransfer daya AC dari satu rangkaian ke rangkaian lainnya.
Trafo satu fasa memiliki dua jenis kumparan, kumparan primer yang diberikan suplai AC dan kumparan sekunder yang dihubungkan dengan beban. Trafo lisrtik digunakan untuk inverter domestik dan untuk power supply di daerah non-perkotaan.
Transformator Tiga Fasa
Gambar Trafo Tiga Fasa Transformator tiga fasa digunakan untuk mengubah tegangan sistem elektronik dengan arus listrik tiga fasa.
Transformator listrik ini tersedia dalam berbagai konfigurasi, seperti start-start, delta-delta, start-delta, dan delta-start.
Trafo tiga fasa digunakan untuk membangkitkan listrik dan mendistribusikannya sesuai dengan penggunaan daya.
Jenis trafo ini adalah transformator yang terdiri dari tiga set kumparan primer dan sekunder, masing-masing kumparan di sekitar rakitan inti besi.
Karena trafo tiga fasa memiliki tiga set kumparan, kumparan primer dan sekunder akan digabungkan untuk membentuk satu unit lengkap dalam konfigurasi start atau delta.
Transformator Daya
Gambar Trafo Daya Transformator daya digunakan untuk mengubah daya dari satu rangkaian ke rangkaian lain tanpa mengubah frekuensinya.
Trafo daya biasanya berukuran besar dan tidak memiliki bagian yang berputar atau bergerak. Trafo bekerja berdasarkan prinsip induksi timbal balik dan membutuhkan suplai AC. Rating transformator daya adalah sekitar 400kv, 200kv, 110kv, 66kv, 33kv.
Trafo daya mengubah tegangan untuk arus dalam rangkaian, sementara tidak mempengaruhi daya listrik total.
Sehingga dibutuhkan listrik tegangan tinggi dengan arus yang kecil dan mengubahnya menjadi listrik tegangan rendah dengan arus yang besar.
Trafo daya terlihat di jaringan listrik umum dan umumnya digunakan untuk tujuan transmisi beban berat.
Transformator Distribusi
Gambar Trafo Distribusi Trafo distribusi menyediakan perubahan tegangan terakhir dalam sistem distribusi tenaga listrik. Trafo distribusi seperti trafo step down, yang mengubah tegangan jaringan tinggi menjadi tegangan yang dibutuhkan oleh pelanggan.
Trafo ini memiliki rating yang rendah seperti 11 kV, 6,6 kV, 3,3 kV, 440 V, dan 230 V. Trafo listrik ini berukuran kecil serta besar dan memiliki rating kurang dari 200 MVA. Trafo distribusi biasanya terletak di drop layanan, di mana kabel mengalir dari tiang listrik ke tempat pelanggan.
Transformator Pengukuran atau Instrumen
Trafo instrumen adalah perangkat yang memiliki akurasi yang cukup tinggi yang digunakan untuk mengubah level tegangan atau arus.
Jenis trafo ini digunakan untuk mengukur besaran listrik seperti arus, tegangan, daya, frekuensi, dan faktor daya. Trafo instrumen memiliki relay untuk melindungi sistem tenaga listriki.
Transformator Arus
Trafo arus biasanya digunakan untuk mengurangi atau mengalikan arus bolak-balik (AC). Trafo ini menghasilkan arus pada kumparan sekundernya sementara itu sebanding dengan arus pada kumparan primernya. Selain itu, transformator arus juga digunakan untuk mengukur dan melindungi listrik.
Ketika arus terlalu tinggi dan diterapkan langsung ke alat pengukur, trafo arus membantu mengubah arus tinggi dalam rangkaian ke nilai yang diperlukan.
Trafo arus adalah unit pendeteksi arus dari sistem tenaga dan digunakan di stasiun distribusi, gardu listrik, dan produksi industri.
Transformator Isolasi
Transformator isolasi ini digunakan untuk mentransfer daya listrik dari arus bolak-balik sambil mengisolasi perangkat bertenaga untuk alasan keamanan.
Trafo isolasi dapat memberikan isolasi galvanik yang berarti tidak ada jalur konduktif antara sumber dan beban.
Trafo isolasi dapat beroperasi sebagai transformator step-up atau transformator step-down dan memiliki rasio putaran 1:1, yang berarti bahwa tegangan primer dan sekunder adalah sama.
Isolasi pada trafo digunakan untuk melindungi terhadap sengatan listrik dan untuk menekan noise listrik di peralatan sensitif. Trafo isolasi digunakan di komputer, alat instrumen, atau perangkat elektronik daya.
Transformator Potensial
Trafo potensial atau trafo tegangan biasanya digunakan untuk menurunkan level tegangan. Transformator ini tidak dapat digunakan untuk memasok daya alami ke beban dan digunakan dengan voltmeter, wattmeter, pengukur frekuensi, pemutus sirkuit, dll.
Dalam hal ini, kumparan primer terhubung ke rangkaian tegangan tinggi dan kumparan sekunder terhubung ke peralatan atau rangkaian lainnya.
Transformator Inti Udara
Pada transformator ini, baik kumparan primer dan sekunder diatur pada strip non-magnetik. Tarfo ini memiliki hubungan fluks di kedua kumparan melalui udara.
Induktansi timbal balik di inti udara rendah, yang berarti keengganan untuk diberikan pada fluks yang dihasilkan tinggi di media udara.
Perangkat elektronik yang lebih kecil menggunakan transformator inti udara yang didasarkan pada kumparan antena.
Trafo inti udara biasanya digunakan pada perangkat komunikasi karena tidak memiliki inti, yang membuatnya ideal untuk perangkat portabel. Ini biasanya terletak di sistem transmisi radio.
Transformator Inti Besi
Pada trafo inti besi, kumparan primer dan sekunder dipasang pada beberapa pelat besi lunak yang menyediakan koneksi ideal ke fluks.
Dibandingkan dengan trafo inti udara, ia menawarkan lebih sedikit keengganan terhadap fluks penghubung karena sifat konduktif dan magnetik besi.
Karena memiliki kemampuan permeabilitas magnetik yang tinggi, Trafo inti besi digunakan untuk membatasi dan mengarahkan perangkat magnetik seperti motor listrik, generator, induktor, dll.
Berbagai jenis pelat inti tersedia di pasaran tergantung pada ukuran dan bentuk inti. Ini adalah jenis trafo yang banyak digunakan serta berat dan ukurannya.
Transformator Inti Ferit
Trafo jenis ini menggunakan inti magnet yang terbuat dari ferit di mana kumparan transformator daya dan bagian lainnya dibuat.
Inti ferit memiliki permeabilitas magnetik yang tinggi, sehingga digunakan dalam aplikasi frekuensi tinggi seperti power supply switching.
Alasannya adalah bahwa ia memberikan kerugian rendah pada frekuensi tinggi, sehingga mereka digunakan secara luas di inti transformator RF.
Transformator inti ferit juga tersedia dalam berbagai ukuran, bentuk tergantung pada kebutuhan aplikasi.
Transformator Inti Toroidal
Trafo inti toroidal menggunakan inti magnet yang bentuknya hampir menyerupai cincin atau donat yang disebut toroidal.
Transformator adalah komponen elektronik pasif, yang terdiri dari inti magnet berbentuk cincin melingkar dari bahan feromagnetik di mana kawat dililitkan.
Karena desain bawaannya, kebocoran induktansi sangat rendah dan memberikan induktansi yang sangat tinggi.
Trafo ini digunakan dalam berbagai rangkaian elektronika seperti power supply, inverter, dan amplifier.
Transformator otomatis
Jenis transformator ini menggunakan kumpuran umum untuk belitan primer dan sekunder. Kumpuran autotransformer memiliki tiga tap di mana sambungan listrik dibuat.
Autotransformator memiliki kelebihan seperti ukurannya lebih kecil, lebih ringan, dan lebih murah daripada transformator biasa.
Tetapi juga memiliki kekurangan yaitu tidak dapat memberikan isolasi listrik antara rangkaian primer dan sekunder.
Selain itu, mereka menawarkan respons kebocoran yang lebih rendah, kerugian yang lebih rendah, arus eksitasi yang lebih rendah, dan peningkatan rating VA untuk ukuran dan massa tertentu.
Transformer grounding
Transformator grounding adalah adalah jenis trafo sistem terhubung delta yang digunakan untuk menyediakan jalur ground atau netral dalam sistem tenaga listrik tiga fasa. Ini dapat membantu mengurangi transien tegangan ketika terjadi gangguan ground.
Trafo grounding adalah bagian dari sistem pembumian jaringan, yang memungkinkan sistem tiga fasa untuk menyesuaikan beban fasa-ke-netral dengan menyediakan jalur balik untuk arus ke netral. Trafo ini biasanya mencakup trafo kumparan tunggal dengan desain belitan zigzag.
Kesimpulan
Dari penjelasan diatas Kita dapat menyimpulkan bahwa transformator adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menaikan dan menurunkan tegangan listrik dan banyak digunakan dalam berbagai perangkat elektronik.
Demikian informasi terkait Pengertian transformator dan prisnip kerjanya
Social Plugin