Transformator

Transformator

Transformator adalah alat yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan bolak-balik. Alat  ini terdiri dari dua buah kumparan. Arus pada salah satu  kumparan akan menghasilkan medan magnet yang akan  menginduksi arus pada kumparan lain. Kumparan yang  pertama disebut kumparan primer, sementara kumparan  yang kedua, yaitu kumparan yang menghasilkan arus induksi disebut kumparan sekunder.

Jumlah lilitan pada kumparan primer dan sekunder  suatu transformator dapat berbeda atau sama. Perbandingan  antara kumparan sekunder dengan kumparan primer  disebut dengan perbandingan transformator, dinotasikan:

Dengan,  Np = jumlah lilitan pada kumparan primer

  Ns = jumlah lilitan pada kumparan sekunder

Pada awal pembahasan subbab induksi elektromagnetik  telah disebutkan bahwa besar tegangan induksi sebanding  dengan jumlah lilitan sehingga berlaku persamaan:

Dengan,  Vp= tegangan kumparan primer (tegangan primer)

   Vs = tegangan kumparan sekunder (tegangan sekunder)

Berdasarkan Hukum Ohm yang menyebutkan bahwa tegangan berbanding terbalik dengan arusnya, maka  perbandingan arus dapat dihitung dengan persamaan:

Dengan,   I_p = kuat arus primer

   I_s  = kuat arus sekunder

Dari ketiga perbandingan di atas, dapat diperoleh satu  persamaan, yaitu:

 

A. Jenis-Jenis Transformator

Berdasarkan fungsinya, transformator dikelompokkan menjadi dua, yaitu transformator step-up dan transformator step-down.

1) Transformator step-up

Transformator step-up adalah jenis transformator  yang berfungsi untuk menaikkan tegangan induksi. Pada  transformator ini, jumlah lilitan pada kumparan primer lebih  sedikit daripada jumlah lilitan kumparan sekunder (ingat  bahwa tegangan induksi sebanding dengan jumlah lilitan)  sehingga arus induksi yang dihasilkan pada kumparan  sekunder akan lebih besar daripada arus pada kumparan primer. Dengan demikian, tegangan induksi pun akan naik. Transformator ini digunakan pada televisi untuk menaikkan tegangan 220 V menjadi 20.000 V.

2) Transformatorstep-down

Transformator step-down adalah jenis transformator  yang berfungsi untuk menurunkan tegangan induksi.  Sesuai tujuannya, jumlah lilitan kumparan sekunder pada transformator ini dibuat lebih sedikit daripada jumlah lilitan pada kumparan primer. Transformator ini banyak digunakan pada radio, tape recorder, dan komputer.

Secara bersamaan, kedua transformator ini digunakan pada penyaluran listrik dari pembangkit listrik menuju pelanggan. Pembangkit listrik yang biasanya terletak cukup jauh dari tempat pelanggan, dapat kehilangan energi yang cukup banyak pada proses penyalurannya. Faktor utama penyebabnya adalah tegangan dan arus yang dihasilkan generator relatif kecil. Untuk itu, dalam jarak yang cukup dekat dari sumber pembangkit listrik, digunakan transformator step-up sehingga tegangan akan membesar dan energi yang hilang selama penyaluran listrik akan lebih kecil. Sebelum sampai ke pelanggan, tegangan tinggi yang berbahaya ini kemudian diturunkan lagi menggunakan transformator step-down yang biasa tersimpan pada tiang listrik di dekat rumah pelanggan. Selain dapat meminimalisir kehilangan energi, pemanfaatan transformator ini pun berfungsi untuk menjaga keamanan dan keselamatan pelanggan dari bahaya tegangan tinggi.

b. Efisiensi Transformator

Ketika kita menggunakan transformator, kita akan merasakan panas di sekitar transformator tersebut. Panas yang timbul pada transformator ini merupakan energi yang dihasilkan oleh inti besi dan kumparan yang telah mengubah sebagian energi listrik yang dihasilkan menjadi energi panas. Akibatnya, jumlah energi listrik yang dihasilkan kumparan primer ketika dipindahkan ke kumparan sekunder akan berkurang. Kondisi ini merugikan karena telah mengurangi hasil kerja transformator tersebut. Kerugian ini dapat dihitung dari selisih daya pada kumparan primer dengan kumparan sekunder. Persentase dari perbandingan daya pada kumparan sekunder dan kumparan primer disebut sebagai efisiensi transformator (η), dirumuskan:

Dengan,  η = efisiensi transformator

   P_s =  daya kumparan sekunder

   P_p =  daya kumparan primer

Contoh soal

1.       Ketika digunakan, suatu tranformator ternyata mengalami kerugian sebesar 2,5 watt. Jika daya pada kumparan primer transformator tersebut adalah 50 watt, hitunglah:

a.  daya pada kumparan sekunder

b. efisiensi transformator

Penyelesaian:

Diketahui : P_p = 50 watt, kerugian = 2,5 watt.

Ditanya  : P_s dan η

Jawab:

a.  Daya pada kumparan sekunder adalah:

 Kerugian transformator =>  P_p - P_s = 2,5 watt

          P_s = P_p - 2,5 watt

          P_s = (50 – 2,5) watt = 47,5 watt.

 Jadi, daya sekunder transformator tersebut adalah

47,5 watt.

b. Efisiensi transormator tersebut adalah:

Jadi, efisiensi dari transformator tersebut adalah 95%.