Pernahkah Sedulur melihat ada tabung atau kotak besar yang terpasang di atas tiang listrik. Yup, alat tersebut biasa kita sebut dengan trafo. Tapi bila ditelaah lebih dalam lagi, ternyata nama sebenarnya alat tersebut adalah transformator.
Tranformator sendiri memiliki fungsi yang sangat penting dimana tegangan listrik bolak balik atau AC akan diubah menjadi tegangan listrik searah atau DC. Perubahan ini perlu dilakukan agar listrik yang dibagikan kepada masyarakat lebih aman.
Lalu, seperti apa sih cara kerja dan jenis-jenis transformator? Mari kita ulas bersama secara lengkap di bawah ini.
BACA JUGA: Rangkaian Listrik: Pengertian, Komponen, Jenis & Rumusnya
Transformator
Transformator atau yang kita kenal dengan sebutan trafo adalah alat listrik yang mampu mengubah dari taraf tegangan AC ke taraf yang lain. Maksud dari pengubahan taraf ini adalah seperti contoh ketika kita ingin menurunkan Tegangan AC dari 220VAC ke 12 VAC atau juga ingin menaikkan Tegangan dari 110VAC ke 220 VAC.
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.
Kemudian transformator lainnya menurunkan tegangan listrik tersebut ke tegangan yang diperlukan oleh setiap rumah tangga maupun perkantoran yang pada umumnya menggunakan tegangan AC 220 Volt.
Jadi bila disimpulkan transformator adalah suatu alat yang membantu untuk mengatur kekuatan tegangan listrik yang dilepaskan sumber energi, sebelum dialirkan atau didistribusikan ke tempat lain.
Prinsip kerja trafo
Prinsip kerja transformator adalah induksi elektromagnetik yang dikenal dengan hukum Faraday. Kumparan primer pada trafo dihubungkan dengan tegangan AC yang disebut dengan tegangan primer (Vp).
Tegangan primer memunculkan fluks magnetik yang dinyatakan dengan garis-garis gaya magnetik. Garis-garis gaya magnetik ini memotong lilitan kumparan sekunder, sehingga menghasilkan GGL induksi atau tegangan sekunder (Vs).
Perbandingan antara tegangan primer dan tegangan sekunder yang terjadi pada trafo berbanding lurus dengan perbandingan jumlah lilitan primer dan lilitan sekunder.
Pada trafo yang ideal, jumlah daya listrik pada kumparan primer sama dengan jumlah daya listrik pada kumparan sekunder.
Dengan demikian, maka akan terjadi sebuah pengubahan pada taraf tegangan listrik baik dari tegangan rendah menjadi tegangan yang tinggi, atau juga bisa dari tegangan tinggi menjadi tegangan rendah. Sedangkan Inti besi pada Transformator (Trafo) umunya adalah berisi kumpulan lempengan besi yang tipis serta sudah terisolasi dan ditempel dengan berlapis-lapis.
Untuk kegunaanya sendiri adalah mempermudah jalannya pada Fluks Magnet yang ditimbulkan karena adanya arus listrik kumparan serta untuk mengurangi suhu panas.
BACA JUGA: Penemu Listrik & Sejarah Penemuan Listriknya
Fungsi trafo
Usai memahami tentang pengertian tranformator. Selanjutnya kita perlu mengetahui tentang transformator berfungsi untuk apa. Dalam penerapannya di lapangan, ada beberapa fungsi transformator seperti berikut ini.
1. Distribusi dan Transmisi Listrik
Seperti yang kita ketahui bahwa jarak antara pembangkit listrik dengan beban listrik yang digunakan oleh pelanggan relatif terlalu jauh. Sehingga akan terjadi drop tegangan selama proses penyebaran listrik ke berbagai daerah.
Untuk itu kita harus menaikkan tegangan sebelum distribusi dan transmisi listrik jarak jauh agar drop tegangan tidak terlalu besar serta lebih murah karena kabel yang digunakan lebih kecil. Konsep tersebut sesuai dengan Hukum Kekekalan Energi dimana semakin besar tegangan besar maka arus semakin kecil.
Contoh fungsi transformator semacam ini bisa dilihat pada kasus di Perusahaan Listrik Negara (PLN), Tegangan yang di hasilkan oleh pembangkit sebesar 13,8 KV lalu di naikkan menjadi 150 KV lalu diturunkan ke 380 V untuk di distribusikan ke rumah-rumah.
2. Rangkaian Kontrol
Penurunan yang terjadi di trafo ternyata cukup berhubungan kepada fungsi selanjutnya. Dimana trafo bisa untuk menjaga agar tidak ada tegangan yang terlalu besar yang masuk ke dalam barang elektronik milik masyarakat.
Fungsi ini sering disebut sebagai rangkaian kontrol. Contoh dari fungsi ini seperti peralatan elektronik komputer, charger, dan radio tidak meledak karena ada lonjakan tegangan yang besar. Transformator biasanya lebih sering digunakan untuk menurunkan tegangan. Dengan maksud agar dapat digunakan pada tegangan kontrol (5 Volt, 12 Volt, 15 Volt dan sebagainya).
Begitu juga dengan rangkaian kontrol motor, Trafo pada motor umumnya dipakai untuk energize dan dienergize atau guna untuk menghidupkan dan mematikan motor induksi.
3. Rangkaian Pengatur Frekuensi
Dalam dunia radio frekuensi, transformator juga sering kali digunakan untuk mengatur besaran frekuensi yang dihasilkan. Hanya saja bentuk dan dimensinya jauh lebih kecil di bandingkan trafo yang sering kali digunakan pada rangkaian kontrol apalagi transformator atau trafo transmisi listrik.
Arus pusar transformator
Pada trafo, terdapat arus pusar yang masuk dan keluar dari inti besi. Arus pusar ini bisa merugikan, karena menyebabkan trafo kehilangan energi, daya, dan memunculkan panas. Hal itu menyebabkan perangkat elektronik bisa terbakar.
Supaya kerugian tersebut bisa dihindari, maka trafo dibuat dari pelat-pelat logam yang berlapis dan di antara lapisan tersebut diberi isolasi. Hal ini akan mencegah arus pusar untuk tidak menembus pelat logam.
Tidak semua arus pusar di trafo merugikan. Ada beberapa arus pusar yang menguntungkan, seperti setrika listrik, rem magnetik, dan tungku listrik.
BACA JUGA: 15 Jenis Kabel Listrik untuk Rumah & Sistem Instalasinya
Jenis transformator
Ada banyak sekali jenis transformator yang pada kali ini akan saya jelaskan secara rinci. Adapun untuk jenis-jenis transformator adalah sebagai berikut ini.
- Transformator Step Up
Trafo ini mempunyai lilitan sekunder yang banyak jika di bandingkan dengan lilitan pada primer, trafo ini dapat menaikkan tegangan, biasanya trafo ini dapat untuk pembangkit listrik untuk menaikan tegangan.
- Transformator Step Down
Trafo ini hanya mempunyai julah lilitan sekunder yang sedikit dari jumlah lilitan primernya, dan mempunyai fungsi untuk penurun pada tegangan. Transformator step down berfungsi untuk menurunkan tegangan listrik.
- Transformator AutoTransformator
Jenis trafo ini hanya memiliki satu jumlah lilitan, dalam trafo ini sebagian lilitan primer di sebut juga sebagai lilitan sekunder. Dalam lilitan arus sekunder selalu menghadap ke arus primer. Menggunakan trafo ini mempunyai keuntungan karna mempunyai bentuk yang kecil dan performa yang dihasilkan lebih bagus dari pada yang mempunyai jumlah dua lilitan.
- Transformator Autotransformator Variabel
Trafo jenis ini pada bagian tengahnya dapat diubah yang memungkinkan perubahan pada bagian lilitan primer dan sekundernya.
- Transformator Isolasi
Pada Trafo ini jumlah lilitan primer dan sekunder mempunyai jumlah yang sama, dan mempunyai tegangan primer dan sekunder yang sama pula,
- Trasnformator Pulsa
Trafo ini sebenanya dirancang untuk menghasilkan gelombang atau getaran pulsa, trafo ini biasa menggunakan bahan yang cepat naik sehingga ketika pada titik tertentu arus primer yang di trafo ini akan menghasilkan fluks magnet.
- Transformator Tiga Fase
Trafo jenis biasa pada elektonika dihubungkan secara bersamaan untuk bekerja dengan arus primer dan sekundernya, biasanya lambang pada arus primer adalah (Y) dan arus pada sekundernya ( Δ ).
BACA JUGA: Suhu adalah: Pengertian, Alat Ukur, Skala, Satuan & Rumusnya
Rangkaian ekivalen transformator
Dalam transformator terdapat sebuah rangkaian yang perlu diketahui. Rangkaian kumparan ini biasanya disebut dengan rangkaian ekivalen transformator.
Rumus yang digunakan
Terdapat rumus untuk menghitung efisiensi transformator tidak ideal. Berikut ini adalah rumus transformator:
η = (Ps/Pp) x 100%
Di mana, η adalah efisiensi, Ps adalah daya listrik sekunder, dan Pp adalah daya listrik primer.
Efisiensi transformator merupakan perbandingan antara daya primer (masukan) dengan daya sekunder (keluaran). Simbol efisiensi trafo disebut “eta“. Ketika trafo sedang bekerja maka akan menimbulkan panas.
Jika terjadi panas, maka ada energi yang hilang kemudian menjadi energi kalor atau panas. Dalam kehidupan sehari-hari, mungkin sangat jarang bahkan tidak ada trafo yang memiliki efisiensi 100%.
Dalam beberapa kejadian, Sedulur mungkin saja menemui kondisi dimana transformator memiliki nilai efisiensi rendah. Transformator dengan efisiensi rendah artinya daya listrik yang masuk lebih kecil dari daya listrik yang keluar.
Penggunaan rumus seperti ini biasanya dipakai dalam beberapa soal Fisika di sekolah. Berikut ini contoh soal tentang trafo yang cukup sering keluar.
- Suatu trafo step up memiliki jumlah kumparan primer dan sekundernya yang masing yang masing-masing 100 lilitan dan 200 lilitan. Jika trafo tersebut dihubungkan dengan tegangan listrik PLN sebesar 220 volt. Maka berapakah tegangan pada lilitan sekundernya?
Jawaban :
Np = 100 : Ns = 200 : Vp = 220 volt
- Sebuah transformator step down mempunyai tegangan primer yakni 300 volt dan tegangan sekunder 100 volt. Jika kuat arus pada lilitan primer 1 A, maka seberapa kuat arus pada lilitan sekundernya?
Jawaban :
Vp = 300 Volt : Vs = 100 Volt : Ip = 1 A
- Sebuah trafo dihubungkan dengan tegangan arus listrik sebesar 220 volt. Jika tegangan yang keluar hanya 110 volt dan kuat arus pada lilitan sekundernya 4 A. Maka berapakah kuat arus pada lilitan primernya tersebut?
Jawaban :
tegangan masukan = Vp = 220 volt ;
tegangan keluaran = Vs = 110 volt ; Is = 4 A
BACA JUGA: Cara Cek Tagihan Listrik PLN Lewat HP – Mudah Ga Ribet!
Bagian trafo
Selain memiliki bentuk dan simbol yang berbeda-beda jenis transformator juga memiliki beberapa bagian yang berbeda dan memiliki funggsi lain. Adapun penjelasanya adalah sebagai berikut ini:
- Inti Besi
Inti besi berfungsi untuk mempermudah jalan fluksi, dan hal ini timbul karena adanya arus listrik yang melalui kumparan. Serta inti besi terbuat dari lempengan besi tipis yang berisolasi, guna untuk mengurangi panas pada inti besi tersebut.
- Kumparan Trafo
Kumparan trafo adalah sebuah lilitan kawat berisolasi yang membentuk kumparan. Kumparan tersebut terdiri atas kumparan primer dan sekunder yang sudah diisolasi dengan baik, dan kumparan tersebut nantinya menjadi alat transformasi tegangan dan arus.
- Minyak Trafo
Minyak trafo berfungsi sebagai bahan isolasi dan media pendingin dari transformator itu sendiri.
- Bushing
Hubungan antara kumparan trafo ke jaringan luar melalui sebuah bushing yaitu sebuah konduktor yang diselubungi oleh isolator, yang sekaligus berfungsi sebagai penyekat antara konduktor tersebut dengan tangki trafo.
- Tangki Konservator
Berfungsi untuk menampung minyak cadangan dan uap/udara yang di sebabkan oleh pemanasan trafo karena arus beban. Oleh sabab itulah dipasang silica gel, guna untuk menyerap kelembapan udara.
- Komponen Pendukung
Ada beberapa komponen pendukung yang ada pada transformator seperti relay buchol, pressure relief valve untuk pengaman, juga ada komponen indikasi seperti thermometer untuk temperature gauge trafo, juga level sensor untuk ketinggian oli.
Ada juga Tap Changer yang kedudukanya sebagai perubah perbandingan transformator dalam mencari /(mendapatkan) tegangan operasi sekunder sesuai dengan keinginan atau kebutuhan dari tegangan jaringan/primer yang berubah-ubah.
Demikian tadi penjelasan lengkap tentang Transformator atau trafo. Mengetahui kinerja trafo memang tidak berpengaruh langsung pada orang-orang yang tidak bekerja pada bidang kelistrikan. Namun informasi di atas bisa memberikan informasi baru sehingga bermanfaat untuk Sedulur di masa depan.
