RANGKAIAN ELEKTRIK

TRANSFORMATOR

PAPER

(Disusun untuk memenuhi syarat kelulusan Mata Rangkaian Elektrik)

Disusun oleh

Nama : Mochammad Ridhwan Y

NIM : 1127070049

Smt/Kls : III/B

Jurusan : Teknik Elektro

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI

SUNAN GUNUNG DJATI

BANDUNG

2013

1

ABSTRAK

Transformator adalah suatu peralatan listrik elektromagnetik statis yang memiliki fungsi

untuk memindahkan dan mengubah daya listrik dari suatu rangkaian listrik ke rangkaian

listrik lainnya. Cara kerja dari sebuah transformator adalah sebagai berikut. Ketika Kumparan

primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, perubahan arus listrik pada

kumparan primer menimbulkan medan magnet yang berubah. Medan magnet yang berubah

diperkuat oleh adanya inti besi dan dihantarkan inti besi ke kumparan sekunder, sehingga

pada ujung-ujung kumparan sekunder akan timbul ggl induksi.

Pada tugas ini akan membahas mengenai transformator dalam cakupan lebihnya seperti

hubungan dengan tegangan, arus . serta efisiensi dan regulasi tegangan pada tranformator

2

TRANSFORMATOR

DEFINISI

Transformator adalah suatu peralatan listrik elektromagnetik statis yang memiliki

fungsi untuk memindahkan dan mengubah daya listrik dari suatu rangkaian listrik ke

rangkaian listrik lainnya,dengan frekuensi yang sama dan perbandingan transformasi tertentu

melalui suatu gandengan magnet dan bekerja berdasarkan prinsip induksi

elektromagnetis,dimana perbandingan tegangan antara sisi primer dan sisi sekunder

berbanding lurus dengan perbandingan jumlah lilitan dan berbanding terbalik dengan

perbandingan arusnya.

CARA KERJA TRANSFORMATOR

Cara kerja dari sebuah transformator adalah sebagai berikut. Ketika Kumparan primer

dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, perubahan arus listrik pada kumparan

primer menimbulkan medan magnet yang berubah. Medan magnet yang berubah diperkuat

oleh adanya inti besi dan dihantarkan inti besi ke kumparan sekunder, sehingga pada ujung-

ujung kumparan sekunder akan timbul ggl induksi. Efek ini dinamakan induktansi timbal-

balik (mutual inductance).

Pada skema transformator di atas, ketika arus listrik dari sumber tegangan yang mengalir

pada kumparan primer berbalik arah (berubah polaritasnya) medan magnet yang dihasilkan

akan berubah arah sehingga arus listrik yang dihasilkan pada kumparan sekunder akan

berubah polaritasnya.

KONSTRUKSI

Konstruksi Transformator Gambar dibawah memperlihatkan bentuk fisik dari

transformator, dimana tegangan masukan (V1) berbentuk sinusioda dihubungan pada

3

gulungan primer (N1). Arus arus masukan (I1) mengakibatkan aliran fluk (φ) pada gulungan

(N1) maupun gulungan (N2). Fluk pada gulungan sekunder (N2) menyebabkan aliran arus

(I2) dan tegangan (V2).

HUBUNGAN – HUBUNGAN TEGANGAN

Hubungan tegangan pada trafo pada transformator sangat erat hubungannya dengan trafo itu

sendiri dan hubungan antara tegangan-tegangan nya saling berkaitan membuat trafo itu

bekerja. trafo tegangan adalah trafo satu fasa step-down yang mentransformasi tegangan

tinggi atau tegangan menengah ke suatu tegangan rendah yang layak untuk perlengkapan

indikator, alatukur, relay, dan alat sinkronisasi serta berfungsi untuk merubah tegangan

tinggi menjadi tegangan rendah sehingga dapat diukur dengan Volt meter.. Hal ini dilakukan

atas pertimbangan harga dan bahaya yang dapat ditimbulkan tegangan tinggi. Tegangan

perlengkapan seperti indikator, meter, dan relay dirancang sama dengan tegangan terminal

sekunder trafo tegangan.

ARUS PEMBANGKIT

Beda potensial keluaran dari pembangkit yakni sebesar 11,5 KV. Jika beda potensial yang

hanya sebesar 11,5 KV langsung ditransmisikan, daya yang dihasilkan pembangkit akan

berkurang bahkan hilang di sepanjang jaringan transmisi. Supaya tidak kehilangan daya,

maka voltase pada jaringan transmisi harus jauh lebih besar dari voltase keluaran

pembangkit. Hal ini dapat ditinjau menggunakan 2 persamaan :

Dimana : P adalah daya dalam watt

V adalah beda potensial dalam volt

I adalah kuat arus dalam ampere dan

4

R adalah hambatan dalam ohm

Dari persamaan I = V / R terlihat bahwa nilai V akan berbanding lurus dengan nilai I, dengan

kata lain semakin besar tegangan transmisi, akan semakin besar arus yang mengalir dalam

jaringan transmisi. Dan jika ditinjau dari persamaan P = V . I jika arus dan tegangan semakin

besar, semakin besar pula daya yang dihasilkan (tidak terjadi penurunan daya).

Dengan tegangan yang lebih tinggi akan dihasilkan arus yang lebih rendah, jika arus yang

mengalir rendah maka hanya dibutuhkan konduktor (kabel) yang lebih kecil untuk

mengalirkan arus, kabel yang lebih kecil, relatif lebih murah.

Dengan berbagai pertimbangan di atas, maka tegangan di pembangkit terlebih dahulu

dinaikkan menggunakan transformator (trafo step up). Transformator atau lebih dikenal trafo

merupakan alat untuk merubah tegangan. Untuk menaikkan tegangan digunakan trafo step

up, sedangkan untuk menurunkan tegangan digunakan trafo step down. Tegangan keluaran

pembangkit yang semula sebesar 11,5 KV dinaikkan menggunakan trafo step up secara

bertahap menjadi 500 KV.

HUBUNGAN ARUS

Hubungan arus ada kaitannya dengan kerja trafo itu sendiri. Ketika trafo itu ingin

dihidupkan, hubungan dari arus-arus yang dibutuhkan akan menimbulkan medan magnet

yang dapat menimbulkan arus listrik yang akan menjalankan trafo.

trafo arus digunakan untuk pengukuran arus yang besarnya ratusan amper dari arus

yang mengalir dalam jaringan tegangan tinggi. Disamping untuk penguran arus, trafo arus

jugadigunakan untuk pengukuran daya dan energi, pengukuran jarak jauh dan relay proteksi.

Kumparan primer trafo arus dihubungkan seri dengan jaringan atau peralatan yang akan

diukur arusnya, sedang kumparan sekunder dihubungkan dengan meter atau relay proteksi.

Pada umumnya peralatan ukur dan relay membutuhkan arus 1 atau 5

TRANSFORMATOR DENGAN DUA GULUNGAN (Dua Sisi)

Arus listrik dapat menimbulkan medan magnet dan sebaliknya medan magnet dapat

menimbulkan arus listrik. Jika pada salah satu kumparan pada transformator diberi arus

bolak-balik (AC) maka jumlah garis gaya magnet akan berubah-ubah. Akibatnya pada sisi

5

primer terjadi induksi. Sisi sekunder menerima garis gaya magnet dari sisi primer yang

jumlahnya berubah-ubah pula. Maka di sisi sekunder juga timbul induksi, akibatnya antara

dua ujung kumparan (lilitan) terdapat beda tegangan

Pengertian Lilitan Primer Dan Sekunder adalah definisi dari lilitan pada transformator, baik

itu transformator step-up maupun transformator step-down.

Yang dimaksud lilitan primer adalah lilitan utama pada trafo/ transformator yang terhubung

ke tegangan listrik AC, nilai dari lilitan primer pada semua trafo adalah sama.

Sedangkan pengertian lilitan sekunder adalah kebalikannya, yaitu lilitan yang berfungsi

mengubah tegangan AC 220 volt menjadi tegangan AC yang lebih tinggi ataupun lebih

rendah, tergantung dari jenis trafo itu sendiri, apakah trafo step-up atau trafo step-down.

Demikianlah sekilas mengenai pengertian lilitan primer dan sekunder pada transformator.

MODEL-MODEL UNTUK TRANSFORMATOR PADA KOMUNIKASI

Step-Up

Transformator step-up adalah transformator yang memiliki lilitan sekunder lebih banyak

daripada lilitan primer, 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.

Step-Down

Transformator step-down memiliki lilitan sekunder lebih sedikit daripada lilitan primer,

sehingga berfungsi sebagai penurun tegangan. Transformator jenis ini sangat mudah ditemui,

terutama dalam adaptor AC-DC.

Autotransformator

Transformator jenis ini hanya terdiri dari satu lilitan yang berlanjut secara listrik, dengan

sadapan tengah. 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.

6

Selain itu, autotransformator tidak dapat digunakan sebagai penaik tegangan lebih dari

beberapa kali lipat (biasanya tidak lebih dari 1,5 kali).

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 ( ).

Transformator Satu Fasa

Transformator banyak digunakan dalam teknik elektro. Dalam sistem komunikasi,

transformator digunakan pada rentang frekuensi audio sampai frekuensi radio dan video,

untuk berbagai keperluan. Kita mengenal misalnya input transformers, interstage

transformers, output transformers pada rangkaian radio dan televisi. Transformator juga

dimanfaatkan dalam sistem komunikasi untuk penyesuaian impedansi agar tercapai transfer

daya maksimum. Dalam penyaluran daya listrik banyak digunakan transformator berkapasitas

besar dan juga bertegangan tinggi. Dengan transformator tegangan tinggi ini penyaluran daya

listrik dapat dilakukan dalam jarak jauh dan susut daya pada jaringan dapat ditekan. Di

jaringan distribusi listrik banyak digunakan transformator penurun tegangan, dari tegangan

menengah 20 kV menjadi 380 V untuk distribusi ke rumah-rumah dan kantor-kantor pada

7

tegangan 220 V. Transformator daya tersebut pada umumnya merupakan transformator tiga

fasa. Dalam pembahasan ini kita akan melihat transformator satu fasa lebih dulu. Kita telah

mempelajari transformator ideal pada waktu membahas rangkaian listrik. Berikut ini kita

akan melihat transformator tidak ideal sebagai piranti pemroses daya. Akan tetapi kita hanya

akan membahas hal-hal yang fundamental saja, karena transformator akan dipelajari secara

lebih mendalam pada pelajaran mengenai mesinmesin listrik. Mempelajari perilaku

transformator juga merupakan langkah awal untuk mempelajari konversi energi

elektromekanik. Walaupunkonversi energi elektromekanik membahas konversi energi antara

sistem mekanik dan sistem listrik, sedangkan transformator merupakan piranti konversi

energi listrik ke listrik, akan tetapi kopling antar sistem dalam kedua hal tersebut pada

dasarnya sama yaitu kopling magnetik.

EFISIENSI DAN REGULASI TEGANGAN

Efisiensi Tegangan

Efisiensi transformator didefinisikan sebagai perbandingan antara daya listrik keluaran

dengan daya listrik yang masuk pada transformator. Pada transformator ideal efisiensinya 100

%, tetapi pada kenyataannya efisiensi tranformator selalu kurang dari 100 %.hal ini karena

sebagian energi terbuang menjadi panas atau energi bunyi.Efisiensi transformator dapat

dihitung dengan:

Regulasi Tegangan

Pengaturan tegangan suatu transformator adalah perubahan tegangan sekunder antara beban

nol dan beban penuh pada suatu faktor kerja tertentu, dengan tegangan primer konstan.

Pengaturan=V 2 tan pa beban−V 2 beban penuh

V 2 beban penuh

Dengan mengingat model rangkaian yang telah ada (dalam hal ini harga sekunder

ditransformasikan ke harga primer):

8

Dari rangkaian di atas ternyata:V2 tanpa beban = V1

aV2 beban penuh = harga tegangan nominal (dalam hal ini tegangan nominal primer)

Sehingga :

Pengaturan = V1 - a V2(nominal)

a V2(nominal)

9

DAFTAR PUSTAKA

- http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/definisi-konstruksi-dan-prinsip-kerja-transformator/ 25 Desember 2013 Pkl : 15.20 WIB

- http://www.sisilain.net/2011/03/pengertian-lilitan-primer-dan-sekunder.html25 Desember 2013 Pkl : 15.25

- http://rizkymuhammadfauzi.blogspot.com/2012/12/transformator_1.html25 Desember 2013 Pkl : 15.40 WIB

10