Transformator : Pengertian, Bagian, Prinsip Kerja, Rumus, Jenis

Setiap petugas kelistrikan pasti tahu apa itu trafo atau transformator. Alat ini berfungsi untuk mengubah tinggi-rendah tegangan listrik bolak balik (AC / alternating current). Lalu untuk mengetahui besaran tegangan 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, bagian-bagian trafo, prinsip kerja, rumus, dan jenis-jenis transformator di bawah ini.

Pengertian Transformator

Transformator adalah perangkat listrik pasif yang berfungsi untuk mentransfer energi listrik dari satu rangkaian listrik ke rangkaian listrik, bahkan untuk beberapa rangkaian listrik. Dalam dunia kelistrikan orang-orang 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.

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 transformator yaitu tersusun atas tiga komponen berikut ini:

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

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

Bagian-bagian Transformator
Bagian-bagian Transformator

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
Prinsip kerja transformator

Cara kerja transformator yakni sebagai perangkat listrik yang berfungsi untuk memulai proses perpindahan arus listrik melalui induksi elektromagnetik. 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 cara kerjanya, bukan? Lalu bagaimana rumus matematika yang bisa digunakan untuk menghitung trafo? Secara umum persamaan matematis untuk menghitung trafo dituliskan sebagai berikut ini.

rumus transformator
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 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
Transformator Step-Up dan Step-Down

Jenis trafo ini merupakan komponen yang memiliki fungsi untuk menaikkan atau menurunkan tegangan listrik. Untuk jenis trafo yang paling umum digunakan ada dua jenis yaitu Trafo Step-Up dan Step-Down.

Untuk mengetahui lebih lanjut mengenai masing-masing jenis trafo, mari simak penjelasannya berikut ini.

1. Transformator Step-Up

Transformator step up berfungsi untuk menaikkan tegangan arus listrik bolak-balik. Untuk mengenalinya, Anda bisa mempelajari beberapa karakteristik 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 berfungsi sebaliknya dari trafo step-up, yaitu untuk menurunkan besar tegangan arus listrik. Kita bisa mengetahui ciri-ciri trafo 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 tersebut 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
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, 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
Rumus Transformator Ideal

Namun, bagaimana apabila nilai yang diperoleh justru kurang dari 100%? Ini berati 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
Rumus Transformator Tidak Ideal

Keterangan:

Ph = daya listrik yang hilang (W)

Mengenal Jenis -jenis Transformator

Jenis-jenis Transformator
Jenis-jenis Transformator

Sebenarnya jenis trafo ini tidak hanya ada dua macam saja. Selain trafo jenis step-up dan step-down, ada beberapa jenis lainnya yang bisa dijadikan opsi. Berikut ini daftar dari jenis trafo dan penjelasan lengkapnya.

1. Intermediate Frequency (IP)

Intermediate frequency atau trafo IP ini 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 transformator yang didesain khusus untuk memberikan keluaran gelombang pulsa. Untuk medianya, trafo transformator pulsa ini umumnya menggunakan inti besi. Dimana cara kerjanya yakni 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

Trafo jenis adaptor ini juga disebut dengan istilah power supply (catu daya). Dimana fungsi utama dari komponen yang satu ini adalah 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. Memungkinkan juga jenis trafo ini juga digunakan pada kebutuhan industri skala menengah.

4. Autotransformator

Jenis trafo yang bisa untuk menaikkan tegangan yaitu autotransformator. Namun, alat ini tidak mampu melakukannya berkali-kali lipat. Uniknya, trafo 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 komponen jenis 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

Trafo jenis ini umumnya 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 ini 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 sebuah transformator dengan 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 sendiri trafo donat ini. 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 transformator, dimana lilitan primernya menghubung satu sama lain. Hal ini termasuk juga pada lilitan sekunder dalam konfigurasi tetap.

Trafo ini biasanya dipakai dalam pemasangan instalasi listrik bertegangan besar. Contohnya saja seperti untuk keperluan industri yang nilai produksinya dilakukan dengan skala besar.

Kesimpulan

Demikian penjelasan tentang rumus trafo dan beragam jenisnya. Dari penjelasan di atas, kita bisa menyimpulkan bahwa trafo merupakan komponen elektronik yang berfungsi dalam menurunkan atau menaikkan tegangan listrik bolak balik (AC).

Semoga penjelasan di atas cukup membantu Anda memahami apa itu rumus trafo dan penerapannya, ya?

Leave a Comment