TRANSFORMATOR (trafo)

apa itu Transformator (Trafo)?

indonetwork.co.id

Transformator (Trafo) adalah sebuah komponen atau alat listrik yang berfungsi untuk mengubah (menaikkan atau menurunkan) tegangan arus bolak-balik. Terdapat 3 komponen penting pada transformator, yaitu Lilitan atau Kumparan Primer (Np), Inti Besi (core) dan Lilitan Sekunder (Ns). Lilitan primer berfungsi sebagai penerima tegangan (Pp) dan lilitan sekunder yang nantinya akan mengeluarkan (Ps) sedangkan inti besi berfungsi untuk mengalirkan medan magnet pada trafo.

Pada umumnya trafo tebagi menjadi jenis trafo Step Up dan Step Down.

• Trafo Step Up

yonix26.blogspot.com

Trafo Step Up adalah trafo yang berfungsi untuk menaikkan tegangan, sehingga Vp < Vp. Trafo Step Up memilki Lilitan Primer (Np) yang lebih sedikit dari pada Lilitan Sekunder (Ns). Pada umumnya Trafo jenis Step Up digunakan pembangkit listrik bertegangan tinggi dan alat-alat elekto lainnya yang mebutuhkan tegangan yang lebih tinggi.

• Trafo Step Down

yonix26.blogspot.com

Trafo Step Down adalah trafo yang berfungsi untuk menurunkan tegangan, sehingga sehingga Vp > Vs. Trafo Step Down memiliki Lilitan Primer (Np) yang lebih banyak dibandingkan dengan Lilitan Sekunder (Ns). Trafo jenis Step Down pada umumnya digunakan pada alat-alat elektronika seperti Radio, Televisi, Laptop, Komputer dll yang membutuhkan tegangan yang lebih rendah.

tetapi dalam beberapa blog dikatakan ada beberapa jenis lain, yaitu :

• Autotransformator 

  

  skema autotransformator variabel

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

• 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.

• 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.

• Transformator tiga fase

Transformator tiga fase sebenarnya adalah tiga transformator yang dihubungkan secara khusus satu sama lain. Lilitan primer biasanya dihubungkan secara bintang (Y) dan lilitan sekunder dihubungkan secara delta.

Bagaimana Prinsip kerja Trafo?

Trafo bekerja sesuai dengan prinsip induksi elektromagnetik. Sebuah transformator memiliki dua kumparan dimana kumparan ini terpisah secara elektris tetapi bergandengan secara magnetik karena dihubungkan melalui inti besi pada trafo, kedua kumparan tersebut memiliki induktansi yang sangat tinggi.

Jika sumber tegangan (Vp) dihubungkan dengan Lilitan Primer (Np) maka akan timbul arus (Ip), maka arus primer (Ip) akan mengalir dan menimbulkan Fluks Magnetik (φ). Fluks ini sendiri akan mengalir melalui bagian tegangan sekunder, kemudian Fluks tersebut akan menginduksi Lilitan Sekunder sehingga Lilitan Sekunder akan menghasilkan Gaya Gerak Listrik (GGL).

Pada trafo terdapat rumus efisiensi (η), dimana :

 η = Pp/Ps x 100 %

             

P = V x I

·         Jika η = 100% maka trafo tersebut adalah Trafo Ideal, dengan rumus :

Np/Ns = Vp/Vs = Ip/Is

·         Jika η < 100 % maka trafo tersebut adalah Trafo Tidak Ideal, dengan rumus :

Np/Ns = Vp/Vs ≠ Ip/Is

Dimana :

η       = efisiensi transformator ( % )

Pp     = daya pada Lilitan Primer (Watt)

Ps     = daya pada Lilitan sekunder (Watt)

Np    = jumlah Lilitan Primer

Ns     = jumlah Lilitan Sekunder

Ip      = arus pada Lilitan Primer (Ampere)

Is       = arus pada Lilitan Sekunder (Ampere)

Bagian apa saja  yang ada pada Transformator? dan apa fungsinya?

ada 6 bagian yang terdapat pada Transformator :

- Inti Besi 


Inti besi berfungsi untuk mempermudah jalan fluksi, yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melalui kumparan. Dibuat dari lempengan-lempengan besi tipis yang berisolasi, untuk mengurangi panas (sebagai rugi-rugi besi) yang ditimbulkan oleh “Eddy Current”.

Apa arus eddy? Arus Eddy atau yang lebih trend disebut arus pusar, dari kalimatnya saja jelas arus pusar yaitu arus yang 
terpusar pada satu titik biasnya terjadi pada seluruh mesin listrik yang menggunakan kumparan dan inti besi seperti trafo, motor listrik dan generator.Sebenarnya terjadinya arus pusar akibat dari induksi magnet yang menimbulkan fluks dan menimbulkan arus,dalam hal menimbulkan fluks magnet maka jelas butuh inti besi, nah jika inti besi yang terbuat dari besi yang utuh maka jelas akan terjadi penumpukan arus yang selanjutnya disebut arus pusar atau arus eddy makanya para ahli dalam pembuatan trafo 
menggunakan inti besi yang berlapis lapis untuk mengidari arus pusar ini karena arus pusar ini bakal menimbulkan panas dimna hal ini tidk diinginkan bukan.



- Kumparan trafo

Beberapa lilitan kawat berisolasi membentuk suatu kumparan. Kumparan tersebut diisolasi baik terhadap inti besi maupun terhadap kumparan lain dengan isolasi padat seperti karton, pertinax dan lain-lain.
Umumnya pada trafo terdapat kumparan primer dan sekunder. Bila kumparan primer dihubungkan dengan tegangan/arus bolak-balik maka pada kumparan tersebut timbul fluksi yang menginduksikan tegangan, bila pada rangkaian sekunder ditutup (rangkaian beban) maka akan mengalir arus pada
kumparan ini. Jadi kumparan sebagai alat transformasi tegangan dan arus.

- Kumparan Tersier

Selain kedua kumparan ( primer dan sekunder ) ada beberapa trafo yang dilengkapi dengan kumparan ketiga atau kumparan tersier ( tertiary winding ). Kumparan tersier diperlukan untuk memperoleh tegangan tersier atau untuk kebutuhan lain. Untuk kedua keperluan tersebut, kumparan tersier selalu dihubungkan delta. Kumparan tersier sering dipergunakan juga untuk penyambungan peralatan bantu seperti kondensator synchrone, kapasitor shunt dan reactor shunt, namun demikian tidak semua trafo daya mempunyai kumparan tersier.


- Minyak Trafo

Sebagian besar trafo tenaga kumparan-kumparan dan intinya
direndam dalam minyak-trafo, terutama trafo-trafo tenaga yang berkapasitas besar, karena minyak trafo mempunyai sifat sebagai media pemindah panas (disirkulasi) dan bersifat pula sebagai isolasi (daya tegangan tembus tinggi) sehingga
berfungsi sebagai media pendingin dan isolasi.




- Bushing  

Hubungan antara kumparan trafo ke jaringan luar melalui sebuah busing yaitu sebuah konduktor yang diselubungi oleh isolator, yang sekaligus berfungsi sebagai penyekat antara konduktor tersebut denga tangki trafo.




- Tangki dan Konservator

Khusus jenis trafo tenaga tipe basah, kumparan-kumparan dan intinya direndam dalam minyak - trafo, terutama trafo - trafo tenaga yang berkapasitas besar, karena minyak trafo mempunyai sifat sebagai media pemindah panas dan bersifat pula sebagai isolasi (tegangan tembus tinggi) sehingga berfungsi sebagai media pendingin dan isolasi. 





Untuk itu minyak trafo harus memenuhi persyaratan sbb. :
1.      ketahanan isolasi harus tinggi ( >10 kV/mm )
2.      Berat jenis harus kecil, sehingga partikel-partikel inert di dalam minyak dapat mengendap dengan cepat.
3.      Viskositas yang rendah agar lebih mudah bersirkulasi dan kemampuan pendinginan   menjadi lebih baik.
4.      Titik nyala yang tinggi, tidak mudah menguap yang dapat membahayakan.
5.      Tidak merusak bahan isolasi padat ( sifat kimia )

Apa saja rugi-rugi 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  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-lapis.

oh ya gaees ini buat yang mau jadi tukang buat travo , ane ada tips buat gulung lilitanya:

Suatu transformator terdiri dari 2 buah kumparan (gulungan) kawat email. Kumparan pertama disebut gulungan primer dan kumparan yang kedua disebut sekunder.

Bahan – bahan yang diperlakukan untuk menggulung suatu transformator antara lain :

a. Kern

Kern atau teras besi lunak yang terbentuk dari kumparan besi lunak yang mengandung silicon yang berbentuk seperti huruf E dan I

b. Koker

Koker atau rumah atau tempat mengulung kumparan primer dan sekunder

c. Kawat email

Kawat email yang terbuat dari tembaga yang dilapiskan bahan isolasi yang tahan panas.

Penentuan Gulungan atau volt

Pada system penggulungan trafo biasa terjadi penyimpangan kerugian Seperti kerugian kawat email dan kurang panas tidak diperhitungkan. Kerugian seperti ini sekitar 20% sampai 30% dari tembaga gulungan Primer.

Apabila kita ingin merencanakan gulungan sekunder 100 watt,maka Tenaga primer harus lebih 20% sampai 25% dari tenaga sukunder. Yang harus selalu diingat bahwa setiap kali tegangan gulungan Sekunder diberi beban tegangannya akan turun.

Keterangan :

I2 =arus yang mengalir ke beban

E1=tegangan gulungan primer dari PLN

E2=tegangan gulungan sekunder

Dinegara kita tegangan listrik berfrekuensi sekitar 50 sampai 60 Circle/second oleh sebab itu untuk menghitung gulungan pervolt kita.

Dapat memakai rumus:

Circle per second x 1 gulungan

Keliling besi kern untuk koker

Untuk menghindarkan panasnya transformator tenaga kita dapat memakai standar 56 circle/second sebagai dasar perhitungan

Jadi rumus perhitungan jumlah gulungan per volt:

56 x 1 gulungan

Keliling besi kern untuk koker

GULUNG PER VOLT

Yang dimaksud dengan gulungan per volt yaitu sejumlah gulungan kawat yang disesuaikan untuk tegangan sebesar 1 Volt.

Untuk menetapkan besar jumlah gulung per volt dipakai ketentuan :

Rumus : gpv = f / O

Dimana

Gpv = jumlah gulang per volt

f = frekuensi listrik (50 Hz)

O = luas irisan teras diukur dengan cm. (hasil kali dari lebar dan tinggi tempat gulungan

Contoh 1 :

Sebuah tempat gulung kawat transformator mempunyai ukuran lebar 2,5 Cm dan tinggi 2 cm. Besar jumlah gulungan per volt :

Jawab :

gpv = f / O

f = 50 Hz

O = 2,5 x 2 = 5 Cm²

gpv = 50 / 5

= 10 gulung / volt

(setiap 10 lilitan kawat berlaku untuk tegangan sebesar 1 volt)

Contoh 2 :

Dibutuhkan sebuah transformator dengan tegangan 220 V untuk gulung primer dan tegangan 6 V digulungan sekundernya, lebar tempat gulungan kawat 2,5 cm dan tinggi 2 cm. Berapa jumlah gulungan atau banyaknya lilitan untuk kawat primer dan sekunder.

Jawab :

O = 2,5 x 2 = 5 cm²

gpv = 50 / 5 = 10

Jadi untuk gulung primer dibutuhkan sejumlah 220 x 10 = 2200 lilitan. Untuk gulungan sekunder dibutuhkan 6 x 10 = 60 lilitan. Mengingat selalu adanya tenaga hilang di tansformator jumlah lilitan digulungan sekunder ditambahkan 10% = 60 +6 = 66 lilitan.

Dengan jumlah lilitan tersebut diatas maka bila gulung primer dihubungkan kepada tegangan listrik jala – jala sebesar 220 V, gulungan sekundernya menghasilkan tegangan sebesar 6 volt.

GARIS TENGAH KAWAT

Garis tengah atau tebal kawat tembaga menentukan kemampuan kawat dilalui arus listrik. Bila listrik yang mengalir didalam kawat melebihi kemapuan dari kawat akan mengakibatkan kawat menjadi panas dan jika arus yang melalluinya jauh lebih besar dari kemampuan kawat , kawat akan terbakar dan putus.

Tabel garis tengah kawat

Garis tengah atau tebal kawat (mm)	Kemampuan dilalui arus ( A )
0,1	0,016 – 0,024
0,15	0,035 – 0,053
0,2	0,063 – 0,094
0,25	0,098 – 0,147
0,3	0,141 – 0,212
0,35	0,190 – 0,289
0,4	0,251 – 0,377
0,45	0,318 – 0,477
0,5	0,390 – 0,588
0,6	0,566 – 0,849
0,7	0,770 – 1,16
0,8	1,01 – 1,51
0,9	1,27 – 1,91
1	1,57 – 2,36
1,5	3,53 – 5,3
2	6,28 – 9,42
2,5	9,82 – 14,73
3	14,14 – 21,20
3,5	19,24 – 28,86
4	25,14 – 37,71

Contoh 3:

Suatu alat memakai alat tenaga listrik 400 Watt dipasang pada tegangan 20 V. Untuk menghubungkan alat tersebut ke sumber aliran dibutuhkan kawat yang bergaris tengah :

W = 400 Watt

E = 200 Volt

I = W/E I = 400/200 I = 2 Ampere

Agar mampu dilewati arus sebesar 2 A dipakai kawat dengan ukuran garis tengah 1 mm. Transformator jala-jala umumnya mempunyai gulungan yang bercabang guna menyesuaikan

tegangan.

Contoh perencanaan mengulung trafo :

Perencanakan sebuah transformator jala-jala dengan data-data sebagai berikut:

Teras besi yang dipergunakan mempunyai lebar 2,5 Cm dan tinggi 2 Cm. Dikehendaki gulung primer untuk dipasang pada tegangan 110 V atau 220 V dan gulung sekunder yang menghasilkan tegangan 6 V dan 9 V, yang menghasilkan arus 500 mA.

Tentukan berapa jumlah gulung primer dan gulung sekunder beserta cabang - cabangnya. Berapa ukuran tebal kawat yang dibutuhkan.

Pemecahannya:

0 = 2,5 x 2 = 5 Cm².

gpv = 50/5 = 10.

Jumlah gulungan primer untuk 110 V: 110 X 10 = 1100 lilitan
Jumlah gulung primer untuk 220 V: 220 X 10 = 2200 lilitan.
Jumlah gulungan sekunder untuk 6 V: 6 X 10 = 60 lilitan + 10% = 66 lilitan.
Jumlah gulungan sekunder untuk 9 V: 9 X 10 = 90 lilitan + 10% = 99 lilitan.

Cara menggulung kawatnya untuk tegangan 110 V dan 220 V tidak digulung sendiri-sendiri, tetapi cukup mencabang sebagai berikut: digulung dulu sebanyak 1100 lilitan untuk 110 V, kemudian ujung dari akhir gulungan disalurkan keluar sebagai cabang untuk kemudian digulung lagi sebanyak 1100 lilitan lagi untuk tegangan 2200 V.

Demikian halnya digulung sekunder: kawat digulung dulu sebesar 66 lilitan untuk tegangan 6 V kemudian di cabang, untuk kemudian ditambah gulungan lagi sebesar 33 lilitan buat tegangan 9 V.

Selanjutnya untuk menentukan tebal atau diameter kawat digulung primer dan digulung sekunder dilakukan sebagai berikut:

Tebal kawat sekunder:

Karena gulung sekunder telah ditentukan mempunyai besar arus 500 mA diperlukan kawat yang mempunyai diameter 0,5 mm (dilihat di daftar tebal kawat)

Tebal kawat primer:

Untuk menentukan tebal kawat untuk kawat gulungan primer harus diketahui besar arus primer.

Besar arus primer: II = WL/EI

II = besar arus primer.
WL = tenaga digulung primer.
EI = tegangan primer.

Karena besar tegangan primer juga belum diketahui, maka dapat ditentukan dengan memakai

RUMUS : W1 = 1,25 X W2 (rendemen dianggap 80%)

W1 = besar tegang digulung primer
W2 = besar tegangan digulung sekunder.

Besar tegangan sekunder W2 = E2 X 12.

W2 = tegangan sekunder.
E2 = tegangan sekunder.

Besar arus dan tegangan sekunder telah diketahui yaitu: 9 V, 0,5 A. (500mA)

Besar tegangan sekunder : W2 = 0 X 0,5 = 4,5 Watt.

Besar tegangan primer : W1 = 1,25 X W2

= 1,25 X 4,5

= 5,625 Watt dibutuhkan 5,6 Watt.

Besar arus primer : I1 = W1/E1

I1 = 5,6/220

= 0,025 A = 25 mA.

Menurut daftar tebal kawat primer untuk untuk 25 mA berukuran: 0,15 mm. Dari keterangan di atas transformator yang direncanakan mempunyai ukuran-ukuran seperti dibawah ini:

Jumlah gulung primer untuk 110 V: 1100 lilitan, diberi cabang kemudian digulung lagi sebanyak 1100 lilitan, untuk 220 V.

Gulung sekunder untuk 6 V: 66 lilitan, diberi cabang dan ditambah 33 lilitan untuk 9 V. Tebal kawat 0,15 mm. Tebal kawat sekunder 0,5 mm.

Cara menggulung kawat trafo

dipraktek dilkukan dengan melilitkan kawat secara merata syaf demi syaf. Antara syaf satu dengan yang lainnya diberi isolasi kertas tipis. Pembuatan cabang dari lilitan dilakukan dengan membengkokkan kawat diluar lilitan, untuk kemudian dilanjutkan manggulung lagi kawat sampai selesai.

Guna melakukan itu semua pada lobang tempat gulungan dimasukkan sepotong kayu ukuran yang sesuai yang pada kedua belah ujungintinya dimasukkan as dari logam yang berhubungan dengan alat pemutar. (lihat gambar)

Apakah bagian primer atau sekunder yang digulung terlebih dulu tidak menjadi soal karena kedua akan memberi hasil yang sama.