RANGKUMAN GENERATOR DAN TRANSFORMATOR

A. PENGERTIAN TENTANG GENERATOR DAN TRANSFORMATOR Transformator atau yang biasa kita kenal dengan trafo adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menaikkan atau menurunkan tegangan listrik arus bolak-balik(AC). Transformator juga digunakan untuk merubah dari voltase satu ke voltase lain. Transformator berperan dalam menyalurkan tenaga atau daya listrik dari tegangan tinggi ketegangan yang rendah atau sebaliknya, namun dengan frekuensi yang sama. Fungsi ini juga dikenal pula sebagai istilah step up dan step down, yang dimana pada transformator step up ini memiliki lilitar sekunder yang lebih banyak dibandingkan dengan lilitan primer sehingga fungsinya sebagai penaik tegangan arus listrik, sedangkan pada transformator step down jumlah lilitannya berbalik dengan transformator step up, pada transformator step down ini lilitan yang terbanyak adalah lilitan primernya dibanding dengan lilitan sekunder. Gambar 1. IlustrasiTransformator B. PRINSIP KERJA Transformator bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Dimana ketika lilitan primer dihubungkan dengan tegangan arus bolak-balik (AC), sehingga arus AC mengalir bolak-balik dan menimbulkan fluks magnetik pada kumparan primer. Medan magnet yang telah berubah ini semakin diperkuat dengan adanya inti besi dan inti besi tersebut yang kemudian akan di teruskan kekumparan sekunder dan menghasilkan suatu gaya gerak listrik (ggl) induksi dan arus induksi. Jika efisiensi sempurna, semua daya pada lilitan primer akan dilimpahkan kelilitan sekunder. Gambar 2. PrinsipKerjaTransformator C. JENIS TRANSFORMATOR Di dalam perkembangannya terdapat bermacam-macam jenis transformator atau trafo dan mempunyai berbagai fungsi, diantaranya : 1. Step-Up Transformator step-up adalah transformator yang memiliki lilitan sekunder lebih banyak daripada lilitan primernya, 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. Gambar 3. Lambang transformator step-up 2. Step-down Transformator step-down memiliki lilitan sekunder lebih sedikit daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penurun tegangan. Transformator jenis ini sangat banyak ditemui, terutama dalam adaptor AC-DC. Gambar 4. Skema transformator step-down 3. Autotransformator Transformator jenis ini hanya terdiri dari satu lilitan yang berlanjut secara listrik. 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). Gambar 5. Skema Autotransformator 4. Autotransformator Variabel Autotransformator variabel sebenarnya adalah autotransformator biasa yang sadapan tengahnya bisa diubah-ubah, memberikan perbandingan lilitan primer-sekunder yang berubah-ubah. Gambar 6. Skema Autotransformator Variabel 5. 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. 6. 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. 7. Transformator Tiga Fasa Transformator tiga fasa sebenarnya adalah tiga transformator yang dihubungkan secara khusus satu sama lain. Transformator 3 fasa pada dasarnya merupakan Transformator 1 fase yang disusun menjadi 3 buah dan mempunyai 2 belitan, yaitu belitan primer dan belitan sekunder. Ada dua metode utama untuk menghubungkan belitan primer yaitu hubungan secara delta (Δ) dan bintang (Y). Sedangkan pada belitan sekundernya dapat dihubungkan secara segitiga, bintang dan zig-zag (Delta, Wye dan Zig-zag). Ada juga hubungan dalam bentuk khusus yaitu hubungan open-delta (VV connection). Sebuah transformator 3 fasa dapat diperoleh dari 3 buah transformator satu fasa atau unit 3 fasa. Jika suplai 3 fasa yang digunakan adalah V1,V2, dan V3 dan masing-masing menghasilkan fluks (φ1,φ2, dan φ3) yang masing-masing fluks beda fasa 120º, maka berdasarkan hukum faraday pada lilitan primer dan lilitan sekunder masing-masing akan menghasilkan ggl induksi dan masing-masing fasa juga berjarak 120º. 1. Perbandingan lilitan primer dengan lilitan sekunder sebuah transformator adalah 4:10. Jika kuat arus primer 5 ampere, berapakah kuat arus sekunder? Penyelesaian: Diketahui: NP : NS = 4 : 10, IP= 5 A. Ditanyakan: IS = ? Jawab: IS = (NP / NS) x IP IS = (4/10) x 5 IS = 2 A Jadi kuat arus sekundernya 1 Ampere. 2. Sebuah trafo digunakan untuk menaikkan tegangan AC dari 12 V menjadi 120 V. Hitunglah kuat arus primer, jika kuat arus sekunder 0,6 A dan hitunglah jumlah lilitan sekunder, jika jumlah lilitan primer 300. Penyelesaian: Diketahui: Vp = 12 V Is = 0,6 A Vs = 120 V Np = 300 Ditanya: IP = ... ? dan Ns= ... ? Jawab: Vp/Vs = Is/Ip Ip = (Vs/Vp) x Is Ip = (120 V/12 V) x 0,6 A Ip = 6 A Vp/Vs = Np/Ns Ns = (Vs/Vp) x Ns Ns = (120 V/12 V) x 300 Ns = 3000 Jadi, kuat arus primernya 0,6 A dan kumparan sekunder terdiri atas 3.000 lilitan. 3. Sebuah transformator dihubungkan dengan PLN pada tegangan 100 V menyebabkan kuat arus pada kumparan primer 10 A. Jika perbandingan jumlah lilitan primer dan sekunder 1 : 25, hitunglah tegangan pada kumparan sekunder dan kuat arus pada kumparan sekunder. Penyelesaian: Diketahui: Vp = 100 V Ip = 10 A Np : Ns = 1 : 25 Ditanya: Vs = ... ? dan Is= ... ? Jawab: Vp/Vs = Np/Ns Vs = (Ns/Np) x Vp Vs = (25/1) x 100 V Vs = 2.500 V Np/Ns = Is/Ip Is = (Np/Ns) x Ip Is = (1/25) x 10 A Is = 0,4 A Jadi, tegangan sekundernya 2.500 V dan kuat arus sekundernya 0,4 A. 4. Sebuah trafo arus primer dan sekundernya masing-masing 0,8 A dan 0,5 A. Jika jumlah lilitan primer dan sekunder masing-masing 100 dan 800, berapakah efisiensi trafo? Jawab: Diketahui: Ip = 0,8 A Np = 1.000 Is = 0,5 A Ns = 800 Ditanya: η = ... ? Penyelesaian: η = (Is x Ns/ Ip x Np) x 100% η = (0,5 A x 800/ 0,8 A x 1000) x 100% η = (400/ 800) x 100% η = 0,5 x 100% η = 50% Jadi, efisiensi trafo sebesar 50%. 5. Sebuah trafo tegangan primer dan sekundernya 220 V dan 55 V. Jika kuat arus primer 0,5 A dan kuat arus sekunder 1,5, berapakah efisiensi trafo? Jawab: Diketahui: Ip = 0,5 A Vp = 220 V Is = 1,5 A Vs = 55 V Ditanya: η = ... ? Penyelesaian: η = (Is x Vs/ Ip x Vp) x 100% η = (1,5 A x 55 V/0,5 A x 220 V) x 100% η = (82,5 W/ 110 W) x 100% η = 0,75 x 100% η = 75% Jadi, efisiensi trafo sebesar 75%.