//hack

Prinsip kerja

Transformator bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Tegangan masukan bolak-balik yang membentangi primer menimbulkan fluks magnet yang idealnya semua bersambung dengan lilitan sekunder. Fluks bolak-balik ini menginduksikan GGL dalam lilitan sekunder. Jika efisiensi sempurna, semua daya pada lilitan primer akan dilimpahkan ke lilitan sekunder.
[sunting] Hubungan Primer-Sekunder

transformator_scheme_ru.svg
Fluks pada transformator

Rumus untuk fluks magnet yang ditimbulkan lilitan primer adalah \delta\phi=\epsilon\times\delta\,t dan rumus untuk GGL induksi yang terjadi di lilitan sekunder adalah \epsilon=N\frac{\delta\phi}{\delta\,t}.

Karena kedua kumparan dihubungkan dengan fluks yang sama, maka \frac{\delta\phi}{\delta\,t}=\frac{V_p}{N_p}=\frac{V_s}{N_s} dimana dengan menyusun ulang persamaan akan didapat \frac{V_p}{V_s}=\frac{N_p}{N_s} sedemikian hingga V_p\,I_p=V_s\,I_s. Dengan kata lain, hubungan antara tegangan primer dengan tegangan sekunder ditentukan oleh perbandingan jumlah lilitan primer dengan lilitan sekunder.
[sunting] Kerugian dalam transformator

Perhitungan diatas hanya berlaku apabila kopling primer-sekunder sempurna dan tidak ada kerugian, tetapi dalam praktek terjadi beberapa kerugian yaitu:

1. kerugian tembaga. Kerugian I^2\,R dalam lilitan tembaga yang disebabkan oleh resistansi tembaga dan arus listrik yang mengalirinya.
2. Kerugian kopling. Kerugian yang terjadi karena kopling primer-sekunder tidak sempurna, sehingga tidak semua fluks magnet yang diinduksikan primer memotong lilitan sekunder. Kerugian ini dapat dikurangi dengan menggulung lilitan secara berlapis-lapis antara primer dan sekunder.
3. Kerugian kapasitas liar. Kerugian yang disebabkan oleh kapasitas liar yang terdapat pada lilitan-lilitan transformator. Kerugian ini sangat mempengaruhi efisiensi transformator untuk frekuensi tinggi. Kerugian ini dapat dikurangi dengan menggulung lilitan primer dan sekunder secara semi-acak (bank winding)
4. Kerugian histeresis. Kerugian yang terjadi ketika arus primer AC berbalik arah. Disebabkan karena inti transformator tidak dapat mengubah arah fluks magnetnya dengan seketika. Kerugian ini dapat dikurangi dengan menggunakan material inti reluktansi rendah.
5. Kerugian efek kulit. Sebagaimana konduktor lain yang dialiri arus bolak-balik, arus cenderung untuk mengalir pada permukaan konduktor. Hal ini memperbesar kerugian kapasitas dan juga menambah resistansi relatif lilitan. Kerugian ini dapat dikurang dengan menggunakan kawat Litz, yaitu kawat yang terdiri dari beberapa kawat kecil yang saling terisolasi. Untuk frekuensi radio digunakan kawat geronggong atau lembaran tipis tembaga sebagai ganti kawat biasa.
6. Kerugian arus eddy (arus olak). Kerugian yang disebabkan oleh GGL masukan yang menimbulkan arus dalam inti magnet yang melawan perubahan fluks magnet yang membangkitkan GGL. Karena adanya fluks magnet yang berubah-ubah, terjadi olakan fluks magnet pada material inti. Kerugian ini berkurang kalau digunakan inti berlapis-lapisan.

[sunting] Efisiensi

Efisiensi transformator dapat diketahui dengan rumus \eta=\frac{P_o}{P_i}\,100% Karena adanya kerugian pada transformator. Maka efisiensi transformator tidak dapat mencapai 100%. Untuk transformator daya frekuensi rendah, efisiensi bisa mencapai 98%.
[sunting] Jenis-jenis transformator
[sunting] Step-Up
lambang transformator step-up

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.
[sunting] Step-Down
skema transformator 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.
[sunting] Autotransformator
skema 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.

Selain itu, autotransformator tidak dapat digunakan sebagai penaik tegangan lebih dari beberapa kali lipat (biasanya tidak lebih dari 1,5 kali).
[sunting] Autotransformator variabel
skema autotransformator variabel

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

Transformator
Transformator atau sering juga disebut trafo adalah komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk mengubah (menaikkan/menurunkan) tegangangan listrik bolak-balik (AC). Bentuk dasar transformator adalah sepasang ujung pada bagian primer dan sepasang ujung pada
bagian sekunder. Bagian primer dan skunder adalah merupakan lilitan kawat email yang tidak berhubungan secara elektris. Kedua lilitan kawat ini dililitkan pada sebuah inti yang dinamakan inti trafo. Untuk trafo yang digunakan pada tegangan AC frekuensi rendah biasanya inti trafo terbuat dari lempengan2 besi yang disusun menjadi satu membentuk teras besi. Sedangkan untuk trafo frekuensi tinggi (digunakan pada rangkaian2 Radio Frequency/RF) menggunakan inti ferit (serbuk besi yang dipadatkan).
Pada penggunaannya trafo juga digunakan untuk mengubah impedansi.Untuk trafo frekuensi rendah contohnya adalah trafo penurun tegangan (Step Down Trafo) yang digunakan pada peralatan2 elektronik tegangan rendah, adaptor, pengisi battery dsb. Trafo jenis ini jika pada bagian primernya kita hubungkan dengan tegangan AC misalnya 220 volt maka pada bagian skundernya akan mengeluarkan tegangan yang lebih rendah. Pada rangkaian tersebut trafo berfungsi untuk menurunkan tegangan AC dari jala-jala PLN yang 220 volt menjadi sebesar tegangan yang dibutuhkan peralatan tersebut agar dapat bekerja normal, misalnya 3 volt, 6 volt atau 12 volt dsb.
Sementara itu trafo penaik tegangan (Step Up Trafo) adalah kebalikan dari step down trafo yaitu untuk menaikkan tegangan listrik AC. Sebuah trafo penurun tegangan bisa juga kita gunakan untuk menaikkan tegangan dengan membalik bagian primernya menjadi skunder dan bagian skunder menjadi primer, tentu dengan memperhatikan tegangan kerja trafo tersebut. Contoh penggunaan trafo penaik tegangan adalah pada rangkaian emergency light/lampu darurat yang menyala saat PLN padam dan UPS pada PC. Prinsip kerjanyanya adalah tegangan DC (searah) yang berasal dari battery diubah menjadi tegangan AC (bolak-balik) lalu dinaikan menjadi 220 volt oleh trafo sehingga mampu menyalakan lampu atau PC di saat PLN padam.
Prinsip trafo penurun tegangan adalah jumlah lilitan primernya lebih banyak dari pada jumlah lilitan skundernya. Sedangkan trafo penaik tegangan memiliki jumlah lilitan primer lebih sedikit dari pada jumlah lilitan skundernya. Jika dilihat dari besarnya ukuran kawat email yang digunakan, trafo penurun tegangan memiliki ukuran kawat yang lebih kecil pada lilitan primernya. Sebaliknya trafo penaik tegangan memiliki ukuran kawat yang lebih besar pada lilitan primernya. Hal ini dikarenakan pada trafo penurun tegangan out put (keluaran) arus listriknya lebih besar, sedangkan trafo penaik tegangan memiliki out put arus yang lebih kecil. Sementara itu frekuensi tegangan pada in put dan out putnya tetap (tidak ada perubahan). Parameter lain adalah efisiensi daya trafo. Dalam kinerjanya trafo yang bagus memiliki efisiensi daya yang besar (sekitar 70-80%). Daya yang hilang biasanya keluar menjadi kalor/panas yang timbul pada saat trafo bekerja. Trafo yang memiliki efisiensi tinggi dibuat dengan teknik tertentu dengan memperhatikan bahan inti trafo, kerapatan lilitannya serta faktor2 lainnya.
Untuk mengetahui sebuah trafo masih bagus atau sudah rusak adalah dengan menggunakan AVO meter. Caranya posisikan AVO meter pada posisi Ohm meter, lalu cek lilitan primernya harus terhubung. Demikian juga lilitan sekundernya juga harus terhubung. Sedangkan antara lilitan primer dan skunder tidak boleh terhubung, jika terhubung maka trafo tersebut konslet (kecuali untuk jenis trafo tertentu yang memang didesain khusus untuk pemakaian tertentu). Begitu juga antara inti trafo dan lilitan primer/skunder tidak boleh terhubung, jika terhubung maka trafo tersebut akan mengalami kebocoran arus jika digunakan. Secara fisik trafo yang bagus adalah trafo yang memiliki inti trafo yang rata dan rapat serta jika digunakan tidak bergetar, sehingga efisiensi dayanya bagus. Dalam penggunaannya perhatikan baik2 tegangan kerja trafo, tiap tep-nya biasanya ditulis tegangan kerjanya misalnya pada primernya 0V - 110V - 220V, untuk tegangan 220 volt gunakan tep 0V dan 220V, sedangkan untuk tegangan 110 volt gunakan 0V dan 110V, jangan sampai salah atau trafo kita bakal hangus! Dan pada skundernya misalnya 0V - 3V - 6V - 12V dsb, gunakan 0V dan tegangan yang diperlukan. Ada juga jenis trafo yang menggunakan CT (Center Tep) yang artinya adalah titik tengah. Contoh misalnya 12V - CT - 12V, artinya jika kita gunakan tep CT dan 12V maka besarnya tegangan adalah 12 volt, tapi jika kita gunakan 12V dan 12V besarnya tegangan adalah 24 volt.
Besarnya arus listrik yang bisa di supply oleh sebuah trafo biasanya juga dicantumkan misalnya 0.5 Amp, 1 Amp, 5 Amp dsb. Sesuaikan dengan kebutuhan jika membeli atau menggunakannya agar bisa berfungsi normal dan efisien.
Jenis2 trafo yang lain adalah trafo OT(Output Trafo) dan IT(Input Trafo). Trafo jenis ini banyak digunakan pada peralatan audio. Untuk trafo frekuensi tinggi mungkin nanti akan kita bahas pada bagian Radio Frekuensi (RF) karena penggunaannya lebih banyak dalam rangkaian2 RF.

Dikutip dari http://elektronik4.blogspot.com dengan perubahan