BAB I
PENDAHULUAN
A.
Latar
Belakang
Dalam kehidupan sehari-hari kita tidak dapat secara langsung
menggunakan listrik dari PLN hal ini dikarenakan keluaran listrik dari PLN
sangat besar sehingga kita membutuhkan alat yang mampu menurunkan daya listrik
tersebut. Alat yang mampu menurunkan atau pun menaikkan tegangan seringkali
disebut 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 sekunder adalah merupakan lilitan kawat yang tidak
berhubungan secara elektris. Kedua lilitan kawat ini dililitkan pada sebuah
inti yang dinamakan inti trafo.
B.
Tujuan
Adapun
pembuatan makalah ini adalah sebagai berikut :
1. Untuk
menambah wawasan serta pengetahuan mahasiwa(i) khususnya mahasiswa(i) Akademi
Teknik Soroako
2. Untuk
mengetahui hal-hal yang berhubungan dengan transformator khususnya
transformator step down
BAB
II
TEORI
DASAR
A.
Pengertian
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 yang tidak berhubungan
secara elektris. Kedua lilitan kawat ini dililitkan pada sebuah inti yang
dinamakan inti trafo ( Zuhal, Dasar Tenaga Listrik, ITB Bandung, 1991).
B.
Komponen
Transformator ( Trafo)
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.
C.
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 atas, 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 :
dimana,
Vp = tegangan primer (volt)
Vs = tegangan sekunder (volt)
Np = jumlah lilitan primer
Ns = jumlah lilitan sekunder
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,
D.
Jenis
Rugi-Rugi Transformator
Rugi-rugi
atau Losses pada Trafo antara Lain :
1. Kerugian
tembaga. Kerugian
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 memengaruhi 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.
E.
Jenis-Jenis
Transformator
1. 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.
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.
3. Auto
transformator
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).
4. Transformator
Center Tap (CT)
Terdapat 2 jenis
transformator yang dapat digunakan untuk menurunkan tegangan AC dan salah
satunya adalah trafo CT. Yang membedakan trafo CT ini dengan trafo biasa adalah
adanya titik center tap yang bersifat sebagai ground. Titik center tap adalah
titik tengah lilitan sekunder pada trafo CT yang dihubungkan keluar lilitan dan
bersifat sebagai sebagai ground. Jadi, semisal terdapat 10 lilitan kawat pada
bagian sekundernya maka diantara lilitan ke-5 dan ke-6 dihubungkan pada sebuah
kawat yang terhubung keluar lilitan. Aplikasi autotransformator adalah pada
speaker audio.
F. Aplikasi 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.
·
Aplikasi di dunia marine :
1.
Trafo step down untuk generator
Penggunaan trafo
pada bidang marine digunakan pada penurun tegangan hasil dari generator.
2.
Trafo pada Mesin las
Biasanya trafo
yang terpasang di mesin las sekalian dengan rectifier untuk mengubah arus AC
menjadi DC
3.
Alat navigasi kapal
4.
Lampu-lampu penerangan di kapal
5.
untuk memasok papan hubung bantu (Sub-switchboard) tegangan
rendah untuk kamar mesin dan ruang akomodasi
·
Aplikasi dalam kehidupan sehari –hari
Transformator
(trafo) digunakan pada peralatan listrik terutama yang memerlukan perubahan
atau penyesuaian besarnya tegangan bolak-balik. Contoh alat listrik yang
memerlukan transformator adalah: TV, komputer, mesin foto kopi, gardu listrik
dan sebagainya.
BAB III
PEMBAHASAN
A. Trafo Step Down
Trafo/
transformator step down merupakan transformator
yang memiliki lilitan sekunder lebih sedikit daripada lilitan primer yang
terdiri dari lilitan kawat email dengan diameter tertentu yang dilapisi oleh
kawat email agar tumpukan lilitan kumparan tidak terhubung langsung satu sama
lain yang dapat mengakibatkan terjadinya hubungan singkat baik itu pada
kumparan primernya maupun pada kumparan sekundernya, sehingga berfungsi sebagai
penurun tegangan. Transformator jenis ini sangat mudah ditemui, terutama dalam adaptor AC-DC.
Sesuai dengan fungsi kegunaannya maka trafo terbagi ke dalam beberapa
jenis :
·
Trafo
step up/down untuk menaikkan atau menurunkan tegangan.
·
Trafo
adaptor untuk mengubah tegangan dari arus AC ke arus DC
B. Fungsi
Trafo Step Down
Transformator (Trafo) Step Down dirancang untuk mengurangi tegangan listrik. Tegangan Primer
adalah lebih besar dari tegangan sekunder. Misalnya untuk menggunakan
peralatan 110V di negara dengan pasokan listrik 220v.
Tranformator
Step Down mengubah
tegangan listrik dari satu tingkat atau konfigurasi fasenya biasanya turun ke
tingkat yang lebih rendah. Aplikasi untuk isolasi listrik, distribusi
tenaga listrik, dan kontrol dan instrumentasi aplikasi.
Transformator
(Trafo) Step Down biasanya bergantung pada prinsip induksi magnetik antara
kumparan untuk mengkonversi tegangan dan / atau level arus.
Transformator (Trafo) Step Down
dibuat dari dua atau lebih kumparan kawat terisolasi di sekitar inti besi.
Ketika tegangan masuk dan diberikan ke satu kumparan (sering disebut primer
atau input) memagnetizes inti besi, yang menginduksi tegangan dalam kumparan
lain (yaitu sekunder atau output). Ternyata rasio dari dua set gulungan
menentukan jumlah transformasi tegangan.
Contoh: 100 primer ON dan 50 pada sekunder, rasio 2-1.
Transformator (Trafo) Step Down dapat dianggap tidak lebih
dari perangkat rasio tegangan.
Dengan langkah transformasi
menurunkan rasio tegangan antara primer dan sekunder akan mencerminkan
"membelokan rasio" (kecuali untuk satu fase yang lebih kecil dari 1
kva yang telah dikompensasi bagian sekunder). Sebuah contoh aplikasi praktis
rasio 2-1 dimana rasio akan men-step 480v-240v tegangan turun. Perhatikan bahwa
jika input tegangan sebesar 440 volt maka output akan 220 volt, Sedangkan rasio
antara input dan tegangan output akan tetap konstan.
Perlu diketahui bahwa ransformers
tidak boleh dioperasikan pada tegangan yang lebih tinggi dari nilai yang
tertera pada transormator tersebut, namun hanya bisa dioperasikan pada tegangan
mendekati atau lebih rendah dari dinilai tersebut. Sehubungan dengan
kemungkinan akan digunakan untuk penggunaan peralatan Non Standard pada
transformer standard.
Transformator (Trafo) Step Down Fase
tunggal 1 kva atau lebih besar dapat dibalik ke step-down atau step-up.
(Catatan: step fase tunggal atau Transformator (Trafo) Step Down nya harus
berukuran kurang dari 1 KVA tetapi tidak untuk sebaliknya karena gulungan
sekunder saat reverse memerlukan tegangan tambahan untuk mengatasi penurunan
tegangan saat beban diterapkan Jika digunakan sebaliknya, karena tegangan
output akan berkurang dari yang diinginkan.
Transformator Step Down non standard :
C.
Ukuran
Trafo Step Down
Ukuran trafo step down bervariasi tergantung arus
output yang akan dikeluarkan oleh trafo tersebut. Semakin besar arus yang dapat
dikeluarkan oleh sebuah trafo step down maka dimensi trafo akan semakin besar
pula karena selain lilitan sekunder yang lebuh besar yang berbanding lurus
dengan kemampuan arus yang dikeluarkannya, ukuran inti besi juga otomatis akan
semakin besar pula untuk dapat menopang gaya gerak listrik induksi
elektromagnetik dari kumparan primer ke kumparan sekunder.
Ketika sebuah trafo step down dialiri oleh tengan
listrik AC 22oV pada bagian primer, maka kumparan primer yang telah dikelilingi
oleh inti besi akan timbul elektromagnet, gagya elektromagnet ini akan timbul
seiring dengan perubahan garis gaya magnet yang ditimbulkan oleh arus AC.
Karena garis gaya magnet ini timbullah gaya gerak listrik pada kumparan
sekunder trafo. Jumlah gaya gerak listrik yang akan timbul pada kumparan
sekunder tergantung jumlah lilitan dan diameternya.
D.
Kegunaan
Trafo Step Down
Pada perancangan elektronika, sebuah trafo step down
harus didesain sesuai kebutuhan beban, ketika arus yang dibutuhkan beban lebih
besar dari arus output yang dikeluarkan oleh trafo step down, maka hal ini akan
berbahaya dari komponen trafo step down itu sendiri, selain dapat menimbulkan
panas yang berlebihan pada kumparan dan inti besi, hal tersebut juga dapat
menyebabkan kerusakan pada trafo.
Oleh karena itu kebanyakan sebuah adaptor AC ke DC
yang memeiliki kualitas baik biasanya dilengkapi dengan rangkaian regulator
tegangan dan proteksi arus terhadap beban lebih, selain outputnya bebas dari
gangguan ripple juga terlindung dari arus beban yang berlebih karena jika hal
itu terjadi, secara otomatis rangkaian proteksiakan bekerja dan sumber catu
terhadap beban akan terputus.
BAB
IV
PENUTUP
A.
Kesimpulan
Berdasarkan pembahasan diatas dapat
disimpulkan bahwa :
1. Transformator
atau trafo merupakan komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk mengubah
(menaikkan/menurunkan) tegangangan listrik bolak-balik (AC) dengan prinsip
kerja induksi elektromagnetik.
2. Transformator
terdiri dari lempeng besi yang terbuat dari bahan isolasi,hal inilah yang
menyebabkan jika seseorang memegang trafo,maka tidak terkena sengatan listrik.
3. Transformator
dibuat dari lempengan-lempengan besi tipis untuk mengurangi panas (sebagai
rugi-rugi besi) yang ditimbulkan oleh “Eddy Current”. Itulah alasan mengapa
trafo menggunakan lempeng besi bukan inti besi.
4. 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. Selain itu, trafo hanya bisa
mengubah arus bolak balik saja, dipengaruhi oleh cara kerja trafo dan jenisnya
yang berupa step up dan step down
5. Trafo
step down berfungsi sebagai penurun tegangan
DAFTAR PUSTAKA
Tidak ada komentar:
Posting Komentar