Transformator: Gambar, Fungsi, Prinsip Kerja, Jenis Rumus

Setiap petugas kelistrikan pasti tahu apa itu trafo atau transformator. Trafo berfungsi untuk mengubah tinggi-rendahnya tegangan listrik bolak balik (AC / alternating current).

Lalu untuk mengetahui besaran tegangan listrik yang masuk atau keluar, kita perlu menghitungnya menggunakan rumus transformator.

Nah seperti apa rumus menghitung besar tegangan trafo? Untuk mengetahui beragam pembahasan detailnya, mari kita simak mulai dari pengertian, fungsi, bagian-bagian trafo, prinsip kerja, rumus, dan jenis-jenis transformator di bawah ini.

Pengertian Transformator

Gambar Transformator
Gambar Transformator

Jelaskan apa yang dimaksud dengan transformator?

Transformator adalah perangkat listrik pasif yang berfungsi untuk mentransfer energi listrik dari satu rangkaian listrik ke rangkaian listrik lain, bahkan untuk beberapa rangkaian listrik melalui induksi elektromagnetik.

Dalam dunia kelistrikan transformator sering disebut dengan istilah trafo, mungkin biar lebih mudah kali ya hehe.

Arus yang bervariasi dalam setiap kumparan transformator menghasilkan fluks magnet yang bervariasi dalam inti transformator, yang menginduksi gaya gerak listrik yang bervariasi pada kumparan lain yang melilit pada inti yang sama.

Energi listrik dapat ditransfer antara kumparan yang terpisah tanpa koneksi logam (konduktif) antara kedua sirkuit. Hukum induksi Faraday, ditemukan pada tahun 1831, menjelaskan efek tegangan yang diinduksi dalam setiap kumparan karena perubahan fluks magnet yang dikelilingi oleh kumparan.

Fungsi Transformator

fungsi transformator
apa fungsi transformator?

Fungsi transformator adalah sebagai perangkat yang dapat mengubah besaran listrik (tegangan) pada sebuah rangkaian. Terdapat 2 fungsi dari transformator yang dapat Anda ketahui dibawah ini.

2 fungsi transformator adalah:

  1. Transformator berfungsi untuk menaikkan tegangan listrik disebut dengan trafo step-up.
  2. Transformator berfungsi untuk menurunkan tegangan listrik disebut dengan trafo step-down.

Bagian-Bagian Transformator

Sebelum memahami lebih jauh tentang trafo dan cara menghitungnya, alangkah lebih baik jika mengenal bagian-bagian dari transformator terlebih dahulu.

Setidaknya, ini akan membantu kita lebih memahami cara kerja dari setiap komponen yang terdapat pada sebuah Trafo.

Bagian-bagian transformator adalah:

  • Kumparan primer (Np)
  • Kumparan sekunder (Ns)
  • Inti besi (inti magnetik)

Bagaimana, belum cukup mempunyai gambaran mengenai bagian-bagian trafo? Agar lebih mudah dalam memahaminya, mari kita perhatikan gambar transformator berikut ini!

Bagian-bagian Transformator
Gambar bagian-bagian Transformator

Cara Kerja Transformator

Adapun cara kerja transformator adalah sebagai berikut:

  • Proses awal yakni terjadi saat tegangan awal akan masuk melalui kumparan primer.
  • Lalu setelah itu kemudian hasilnya akan mengalir melalui kumparan sekunder.
  • Sementara itu, inti besi akan membuahkan medan magnet saat terjadi perubahan tegangan arus listrik.

Prinsip Kerja Transformator

Prinsip kerja transformator
Gambar prinsip kerja transformator

Prinsip kerja transformator adalah sebagai perangkat listrik yang berfungsi untuk memulai proses perpindahan arus listrik melalui induksi elektromagnetik.

Prinsip kerja transformator adalah:

  • Tegangan yang dialirkan melaui kumparan primer ini nantinya akan menimbulkan medan magnet.
  • Sementara itu medan magnet seperti (fluks magnet) pada inti besi juga akan mengalami perubahan. Hal tersebut dipicu karena adanya arus AC yang masuk.
  • Selanjutnya, fluks magnet tersebut akan bergerak melewati kumparan sekunder. Hasil akhirnya tentu saja akan terjadi induksi gaya gerak listrik (GGL).

Rumus Transformator

Anda kini sudah mengetahui apa itu trafo dan bagaimana cara kerja dari transformator, bukan?

Lalu bagaimana rumus matematika yang bisa digunakan untuk menghitung trafo?

Secara umum persamaan matematis atau rumus untuk menghitung trafo dituliskan sebagai berikut ini.

rumus transformator
Gambar rumus transformator

Keterangan:

Vp        = tegangan pada lilitan primer (V)

Vs        = tegangan pada lilitan sekunder (V)

Np        = jumlah lilitan primer

Ns        = jumlah lilitan sekunder

Dengan rumus transformator di atas kita bisa mengetahui tegangan yang masuk maupun yang keluar.

Tidak hanya itu saja, menggunakan rumus trafo ini juga bisa digunakan untuk menentukan jumlah lilitan yang terpasang pada inti besi.

Jenis Transformator Berdasarkan Level Tegangan

Transformator Step-Up dan Step-Down
Gambar transformator Step-Up dan Step-Down

Trafo adalah alat yang berfungsi untuk mengubah tegangan baik menaikkan atau menurunkan tegangan listrik.

Jenis-jenis transformator berdasarkan level tegangannya adalah Trafo Step-Up dan Step-Down.

Untuk mengetahui lebih lanjut mengenai setiap jenis tranformator berdasarkan level tegangannya, simak penjelasannya dibawah ini.

1. Transformator Step-Up

Trafo step-up adalah jenis transformator yang berfungsi untuk menaikkan tegangan arus listrik bolak-balik. Untuk mengenalinya, Anda bisa mempelajari beberapa karakteristik transformator step-up berikut ini:

  • Besaran tegangan yang terdapat di kumparan sekunder umumnya nilainya jauh lebih tinggi. Terutama jika dibandingkan dengan besar tegangan pada kumparan primer (Vs > Vp).
  • Besaran arus listrik yang berjalan memasuki kumparan primer akan mempunyai nilai yang lebih tinggi dibandingkan kumparan sekunder (Ip > Is).

2. Transformator Step-Down

Trafo step-down adalah jenis transformator yang berfungsi untuk menurunkan besar tegangan arus listrik. Kita bisa mengetahui ciri-ciri transformator step-down melalui beberapa poin di bawah ini.

  • Besaran tegangan pada kumparan primer umumnya mempunyai nilai yang lebih tinggi dibandingkan kumparan sekunder (Vp > Vs).
  • Lilitan yang terdapat pada kumparan primer lebih banyak dibandingkan kumparan primer (Np > Ns).
  • Arus listrik yang memasuki kumparan primer lebih kecil dibandingkan kumparan sekunder (Ip < Is).

Rumus Transformator Step-Up dan Step-Down

Rumus trafo step up dan step-down biasanya memakai persamaan matematis yang sudah disebutkan sebelumnya. Sementara itu, rumus transformator lain yang perlu Anda ketahui yaitu rumus efisiensi transformator.

Lalu apa pentingnya kita harus mengetahui rumus transformator tersebut?

Nah jawabannya yakni hanya melalui rumus tersebutlah kita bisa mengetahui seberapa efisien daya yang dipakai pada sebuah trafo.

Cara yang digunakan untuk mengetahuinya yakni dengan membandingkan antara daya masuk (Pin) dengan daya yang dikeluarkan (Pout).

Mudahnya, kita bisa mencari nilai efisiensi trafo dengan memakai rumus efisiensi transformator berikut ini.

Rumus efisiensi transformator
Gambar rumus efisiensi transformator

Keterangan:

η  = efisiensi transformator (%)

Ps = daya kumparan sekunder (W)

Pp = daya kumparan primer (W)

Is = kuat arus kumparan sekunder (A)

Ip = kuat arus kumparan primer (A)

Berdasarkan hasil perhitungan dari rumus efisiensi transformator, apabila menghasilkan nilai 100%, artinya besaran daya kumparan primer sama dengan kumparan sekunder. Kondisi ini disebut juga sebagai transformator ideal, ya?

Nah untuk rumus matematis dari trafo ideal ini tidaklah sama. Sebagai contoh, kita bisa menuliskan rumus transformator ideal sebagai berikut.

Rumus Transformator Ideal
Gambar rumus Transformator Ideal

Namun, bagaimana apabila nilai yang diperoleh justru kurang dari 100%? Ini berarti telah terjadi kehilangan daya atau disebut trafo tidak ideal. Untuk menghitungnya Anda perlu menggunakan rumus trafo tidak ideal.

Adapun rumus transformator tidak ideal dapat dituliskan sebagai berikut.

Rumus Transformator Tidak Ideal
Gambar Rumus Transformator Tidak Ideal

Keterangan:

Ph = daya listrik yang hilang (W)

Mengenal Jenis -jenis Transformator

Jenis-jenis Transformator
Gambar Jenis-jenis Transformator

Sebenarnya, jenis transformator tidak hanya trafo jenis step-up dan step-down saja, ada beberapa jenis transformator lainnya yang bisa dijadikan opsi.

Jenis-jenis transformator adalah:

  1. Intermediate Frequency (IP).
  2. Transformator Pulsa.
  3. Transformator Adaptor.
  4. Autotransformator.
  5. Transformator Isolasi.
  6. Autotransformator Variable.
  7. Trafo Toroid atau Donat.

Simak penjelasan selengkapnya dari setiap jenis transformator yang ada dibawah ini.

1. Intermediate Frequency (IP)

Intermediate frequency atau trafo IP adalah jenis transformator yang berfungsi untuk memperkuat frekuensi menengah.

Umumnya yaitu dengan besaran 10,7 MHz. Kita akan mudah menemukan trafo jenis ini di radio AM atau FM.

2. Transformator Pulsa

Transformator pulsa adalah jenis transformator yang didesain khusus untuk memberikan keluaran gelombang pulsa. Untuk medianya, jenis transformator pulsa ini umumnya menggunakan inti besi.

Dimana cara kerja transformator pulsa adalah:

  • Arus utama nantinya akan mengalir hingga titik tertentu dan menyebabkan fluks magnet terhenti (jenuh).
  • Akibatnya, pada kumparan sekunder tidak menghasilkan GGL induksi.
  • Dengan begitu, keluaran dapat dihasilkan dimana pada saat yang bersamaan arus yang mengalir pada kumparan primer berbalik arah.

3. Transformator Adaptor

Jenis trafo adaptor ini juga disebut dengan istilah power supply (catu daya). Dimana fungsi utama dari transformator adptor adalah untuk mengubah tegangan arus AC menjadi DC.

Power supply ini sendiri umumnya banyak digunakan untuk kebutuhan rumah tangga. Misalnya saja yaitu untuk menurunkan tegangan dari listrik PLN menuju alat-alat elektronik. Jenis transformator ini memungkinkan untuk digunakan pada kebutuhan industri skala menengah.

4. Autotransformator

Jenis transformator yang berfungsi untuk menaikkan tegangan yaitu autotransformator. Namun, alat ini tidak mampu melakukannya berkali-kali lipat. Uniknya, jenis trafo yang satu ini hanya tersusun atas satu lilitan saja.

Jadi, ummnya lilitan primer dan sekundernya nantinya akan disusun menjadi satu bagian saja.

Kelebihan menggunakan autotransformator yaitu ukurannya lebih kecil dibandingkan jenis trafo lainnya. Dan yang paling dipertimbangkan yakni resiko kerugian pemakaiannya tergolong lebih rendah.

Tentu saja pertimbangan ini dinilai lebih menguntungkan jika dibandingan dengan trafo dua kumparan lainnya.

5. Transformator Isolasi

Transformator isolasi adalah jenis trafo yang dimanfaatkan untuk pemasangan isolasi dua kalang. Dimana keduanya nantinya akan mempunyai nilai besaran tegangan listrik yang sama atau sebanding.

Hal ini disebabkan karena ada kesamaan jumlah antara lilitan sekunder dan lilitan primer yang digunakan.

6. Autotransformator Variable

Autotransformator variable merupakan salah satu jenis trafo yang bisa diubah pada bagian sadapan tengahnya. Kondisi ini tentu memungkinkan terjadinya perubahan pada jumlah lilitan primer maupun sekunder itu sendiri.

7. Trafo Toroid atau Donat

Trafo toroid adalah jenis transformator yang memiliki bagian inti berbentuk lingkaran. Dimana pada inti tersebut dililit dengan batang ferit sekunder dan kawat tembaga.

Trafo toroid ini juga dikenal sebagai trafo donat atau trafo cincin. Komponen jenis ini umumnya juga mudah ditemukan di beragam barang yang ada di sekitar.

Misalnya saja produksi alat-alat elektronik seperti kulkas, air conditioner, dan televisi. Selain itu, jenis trafo ini juga ditemukan pada perangkat radio yang memasang trafo toroid di dalamnya.

Yang tidak kalah menarik, ternyata Anda bisa merangkai trafo donat sendiri. Untuk melakukannya, Anda perlu memahami rumus trafo toroid yang terdiri dari beberapa rumus. Langkah awalnya yakni melakukan perhitungan pada jumlah lilitan, diameter primer lalu menuju tahapan selanjutnya.

8. Transformator Tiga Fasa

Trafo tiga fasa adalah gabungan dari tiga jenis transformator, dimana lilitan primernya menghubung satu sama lain. Hal ini termasuk juga pada lilitan sekunder dalam konfigurasi tetap.

Jenis trafo tiga fasa biasanya digunakan untuk pemasangan instalasi listrik bertegangan besar. Contohnya saja seperti untuk keperluan industri yang nilai produksinya dilakukan dengan skala besar.

Kesimpulan

Dari penjelasan di atas, kita bisa menyimpulkan bahwa transformator adalah komponen elektronik yang berfungsi dalam menurunkan atau menaikkan tegangan listrik bolak balik (AC).

Demikian penjelasan tentang trafo mulai dari pengertian, gambar, fungsi, bagian, prinsip kerja, rumus, dan berbagai macam jenis transformator.

Semoga penjelasan di atas cukup membantu Anda memahami apa itu trafo dan bisa menerapkan transformator sesuai dengan fungsinya.

Tinggalkan komentar