Download - Transformer Fisika
Tugas PresentasiTransformer
Created By :
Luthfi Fauzan AkuanMerlin Nandiani
XII IPA 1SMAN 23
Bandung
Pengertian Transformator/Tranformer
Transformator atau transformer atau trafo Merupakan komponen elektromagnet yang
dapat mengubah taraf suatu tegangan AC ke taraf yang lain.
Transformator adalah suatu alat untuk memindahkan daya listrik arus bolak-balik dari suatu rangkaian ke rangkaian lainnya secara induksi elektromagnetik
Transformator/Transformer• Bagian utama Transformator
Kumparan primer
Kumparan sekunder
Inti besi
Kumparan primer
Kumparan sekunder
Inti besi
Sumber Tegangan AC
Jenis Transformator
1. Transformator step upCiri – ciriPenaik TeganganNs > NpVs > VpIs < Ip
2. Transformator step down
Ciri – ciriPenurun TeganganNs < NpVs < VpIs > Ip
Np NsVp Vs
Np NsVp Vs
Persamaan TransformatorPada trnasformator jumlah lilitan transformator sebanding dengan tegangannya.
Vs
Vp
Ns
Np
• Np = Jumlah lilitan primer• Ns = Jumlah lilitan
sekunder• Vp = Tegangan primer• Vs = Tegangan sekunder
Transformator ideal jika energi yang masuk pada transformator sama dengan energi yang keluar dari transformator
Wp = WsVp. Ip . t = Vs . Is . t
Ip
Is
Vs
Vp
• Is = kuat arus sekunder
• Ip = kuat arus primer
Np NsVp Vs
Primer
Masukan
In Put
Hasil
Dihubungkan pada sumbertegangan
Sekunder
Keluar
Out Put
Hasil
Dihubungkan pada lampu
Lampu
Efisiensi Transformator Efisiensi Transformator adalah perbandingan
energi yang keluar dari transformator dengan energi yang masuk pada transformator
x100%Wp
Wsη
x100%Pp
Psη
x100%Ip Vp
Is Vsη
η = Efisiensi transformatorWs = energi sekunderWp = energi primerPs = daya sekunder
Pp = daya primer
Prinsip kerja
Transformator bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Tegangan masukan bolak-balik yang membentangi primer menimbulkan fluks magnet yang idealnya semua bersambung dengan lilitansekunder. Fluks bolak-balik ini menginduksikan GGL dalam lilitan sekunder. Jika efisiensi sempurna,semua daya pada lilitan primer akan dilimpahkan ke lilitan sekunder.
Prinsip kerja Pada dasarnya,suatu transformator itu terdiri
dari dua atau lebih kumparan yang dihubungkan oleh medan magnetik bersama (mutual magnetic field).Bila satu diantara kumparan inti,yang primernya dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik,akan timbul fluks bolak-balik yang amplitudonya bergantung pada tegangan primer dan jumlah lilitan.Fluks bersama akan menghubungkan kumparan yang lain, yang sekundernya akan menginduksikan tegangan di dalamnya yang nilainya bergantung pada jumlah lilitan sekunder.
PRINSIP KERJA TANSFORMATOR
Keadaaan Transformator Tanpa beban
F
E1
I0
N1 N2
E2
V1
I0
F
E1
Vektor transformator tanpa beban
Transformator tanpa beban
Keadaan Tanpa Beban
Bila kumparan primer suatu transformator dihubungkan dengan sumber tegangan V1 yang sinusoid, akan mengalirlah arus primer Io yang juga sinusoid dan dengan mengannggap belitan N1 reaktif murni, Io akan tertinggal 90o dari V1 (lihat gambar ). Arus primer Io menimbulkan fluks (f) yang sefasa dan juga berbentuk sinusoid.
f = fmaks sin wt
Keadaan Tanpa Beban
Fluks yang sinusoid ini akan menghasilkan tegangan induksi e1 (Hukum Faraday). Fluks yang berubah-ubah memotong suatu kumparan maka pada kumparan tersebut akan di induksikan suatu tegangan listrik :
dt
dNe
11
wtNdt
wtdNe maks
maks cos)sin(
111
(tertinggal 90o dari f)
maksmaks fN
fNE
1
11 44,4
2
2Harga efektifnya
Keadaan Tanpa Beban Pada rangkaian sekunder, fluks (f) bersama tadi
menimbulkan
dt
dNe
22 wtwNe m cos22 maksfNE 22 44,4
2
1
2
1
N
N
E
E
aN
N
V
V
E
E
2
1
2
1
2
1
Dalam hai ini tegangan E1 mempunyai kebesaran yang sama tetapi berlawanan arah dengan tegangan sumber V1.
Dengan mengabaikan rugi tahanan dan adanya fluks bocor,
a = perbandingan transformasi
Keadaan Tanpa BebanArus Penguat
Arus primer Io yang mengalir pada saat kumparan sekunder tidak dibebani disebut arus penguat. Dalam kenyataannya arus primer Io bukanlah merupakan arus induktif murni, hingga ia terdiri atas dua komponen:(1) Komponen arus pemagnetan IM, yang menghasilkan fluks (f). (2) Komponen arus rugi tembaga IC, menyatakan daya yang hilang akibat adanya rugi histeris dan ‘arus eddy’. IC sefasa dengan V1, dengan demikian hasil perkaliannya (IC x V1) merupakan daya (watt) yang hilang
V1 E1
F
I0
IC
IMV1
IMICRC XM
I0
Vektor hubungan fasor Io, IM dan IC
Rangkain pengganti Io, IM dan IC
Keadaaan Transformator Berbeban
Apabila kumparan sekunder dihubungkan dengan beban ZL, I2 mengalir pada kumparan sekunder, di mana I2 = V2/ZL .
V2V1 E1
I1
N1 N2
E2
I2
ZL
F2
F1
Keadaaan Transformator Berbeban
Arus beban I2 ini akan menimbulkan gaya gerak magnet (ggm) N2 I2 yang cenderung menentang fluks (f) bersama yang telah ada akibat arus pemagnetan IM. Agar fluks bersama itu tidak berubah nilainya, pada kumparan primer harus mengalir arus I’2, yang menentang fluks yang dibangkitkan oleh arus beban I2, hingga keseluruhan arus yang mengalir pada primer menjadi :
'21o
'2o1
III
II I
Keadaaan Transformator Berbeban
Bila rugi besi diabaikan (IC diabaikan) maka Io = IMI1 = IM + I’2
Untuk menjaga agar fluks tetap tidak berubah sebesar ggm yang dihasilkan oleh arus pemagnetan IM saja, berlaku hubungan :
N1IM = N1I1 – N2I2
N1IM = N 1(IM + I’2) – N2I2
Sehingga N1I’2 = N2I2
Karena nilai IM dianggap kecil maka I’2 = I1
N1I1 = N2I2 atau I1/I2 = N2/N1
Transmisi energi listrik jarak jauh
1. Dengan Arus Besar 2. Dengan Tegangan Tinggi
Bila pada PLTA gambar di atas menghasilkan daya 30 MW dan tegangan yang keluar dari generator 10.000 volt akan di transmisikan jika hambatan kawat untuk transmisi 10 Ω.
V
PI
volt10.000
watt30.000.000I
I = 3.000 A kuat arus tinggi Daya yang hilang diperjalanan karena berubah menjadi kalor adalah
Kita tentukan kuat arus transmisi
P = I2 R = 3.0002 . 10 = 90 MW daya yang hilang besar
Kita tentukan kuat arus transmisi
V
PI
volt150.000
watt30.000.000I
I = 200 A kuat arus rendah
Daya yang hilang diperjalanan karena berubah menjadi kalor adalah
P = I2 R = 2002 . 10 = 0,4 MW daya yang hilang kecil
Penggunaan transformator pada transmisi energi listrik jarak jauh
Generator PLTA
30MW 10000 V
Trafo Step Up
150 kV Trafo Step down
20 kV
Trafo Step down
220 V
Terimakasih Untuk Perhatiannya
Wasslammualaikum