Pengertian Transformator Adalah

Transformator Adalah: Pengertian, Fungsi, Jenis, Bagian, Prinsip Kerja

Jenis dan Fungsi Transformator – Transformator atau trafo merupakan komponen yang digunakan pada rangkaian peralatan elektronika untuk menaikkan atau menurunkan tegangan. Transformator adalah salah satu alat elektro terpenting yang digunakan oleh pihak PLN untuk menurunkan tegangan menjadi 220 V.

Tegangan yang berasal dari gardu induk mencapai puluhan hingga ratusan kilo Volt diturunkan menjadi lebih rendah ketika disalurkan ke konsumen. Peran trafo sangat penting karena memungkinkan konsumen menggunakan peralatan elektronika seperti isi ulang daya laptop, menggunakan komputer dan lainnya.

Arus listrik yang dialirkan oleh PLN ke konsumen memiliki tegangan 220 V dalam bentuk arus listrik bolak-balik atau AC, tegangan ini tentu jauh lebih rendah dibandingkan tegangan asli yang berasal dari PLN. Transformator sendiri terdiri dari berbagai jenis dengan fungsi yang berbeda-beda.

Apa itu Trafo (Transformator)?

Transformator (Trafo)

Apa yang dimaksud dengan transformator? Pengertian trafo atau transformator adalah komponen dalam bidang elektronika (kelistrikan) yang berfungsi untuk memindahkan energi listrik di antara 2 buah rangkaian listrik maupun lebih melalui proses induksi elektromagnetik. Umumnya, transformator digunakan sebagai pengganti taraf tegangan arus listrik AC ke taraf tegangan lainnya.

Transformator bekerja dengan menaikkan tegangan seperti tegangan 110 V arus listrik AC menjadi 220 V AC dan juga menurunkan tegangan dari 220 V arus listrik AC menjadi 110 V AC. Komponen transformator hanya bisa digunakan untuk tegangan dengan jenis arus bolak-balik atau tegangan AC.

Transformator memiliki peran fundamental dalam proses distribusi tenaga listrik dari pembangkit listrik menuju PLN dan ke konsumen, transformator yang digunakan meliputi transformator penaik tegangan dan trafo penurun tegangan yakni mencapai tegangan 220 V yang dibutuhkan rumah tangga dan perkantoran.

Transformator berbentuk kumparan dari kawat yang dililitkan pada suatu inti besi. Terdapat dua jenis kumparan, kumparan primer dan kumparan sekunder.

Kumparan primer adalah lilitan pada satu sisi inti besi dan menjadi tempat masuknya arus listrik, sedangkan kumparan sekunder adalah lilitan sisi lainnya dari inti besi dan menjadi tempat keluarnya arus listrik.

Simbol Transformator (Trafo)

Simbol Trafo (Transformator)

Simbol-simbol transformator yang digunakan sebenarnya tidak hanya satu, hal ini disebabkan jenis-jenis trafo yang sangat banyak dengan fungsi berbeda sehingga simbolnya pun beragam.

Meski begitu, simbol trafo secara umum yang paling banyak digunakan adalah rangkaian yang terdiri dari dua lilitan kawat berupa lilitan kawat primer dan lilitan kawat sekunder. Simbol trafo ini pula yang digunakan saat mempelajari Fisika.

Baca juga: Fungsi Resistor

Prinsip Kerja Transformator

Prinsip Kerja Transformator

Transformator sederhana terdiri dari dua buah lilitan atau kumparan kawat yang sudah diisolasi, lilitan kawat disebut sebagai kumparan primer dan kumparan sekunder. Biasanya, kumparan kawat yang sudah terisolasi ini akan dililitkan ke suatu besi yang disebut inti besi atau core.

Inti besi pada trafo berupa kumpulan lempengan besi berukuran tipis yang diisolasi. Fungsi lempengan besi adalah untuk memudahkan jalannya fluks magnet yang sudah dihasilkan oleh arus listrik kumparan, keberadaan lempengan besi tipis juga untuk menurunkan arus panas yang timbul.

Ketika kumparan primer dialiri oleh arus bolak-balik (AC) maka akan timbul medan magnet atau disebut sebagai fluks magnetik di sekitar kumparan, besar arus listrik yang mengaliri kumparan primer menentukan kekuatan medan magnet atau disebut sebagai densitas fluks magnet.

Sehingga semakin besar arus listrik yang dihasilkan maka semakin tinggi pula medan magnetnya, fluktuasi medan magnet yang ada di sekitar kumparan primer menimbulkan induksi Gaya Gerak Listrik (GGL) yang ada di dalam kumparan sekunder.

Pelimpahan daya kemudian terjadi dari kumparan primer ke kumparan sekunder. Sehingga terjadi perubahan taraf tegangan listrik, baik perubahan terjadi dari tegangan rendah ke tinggi atau dari tegangan tinggi ke rendah.

Beberapa bentuk lempengan besi yang membentuk Inti Transformator tersebut diantaranya seperti berikut ;

  • L – L Lamination
  • U – I Lamination
  • E – I Lamination
  • E – E Lamination
Baca juga: Fungsi Resistor

Fungsi Transformator (Trafo)

Fungsi Transformator (Trafo)

Transformator daya memiliki berbagai fungsi yang sangat dibutuhkan pada rangkaian listrik, trafo dapat memindahkan energi listrik dengan cara mengubah tegangannya dari satu rangkaian listrik ke rangkaian lain lewat proses induksi elektromagnetik. Berikut adalah beberapa fungsi transformator :

  • Transformator dapat digunakan untuk menaikkan serta menurunkan level tegangan pada sistem transmisi daya contohnya pada sistem transmisi dan distribusi.
  • Transformator juga sebagai regulator tegangan, Menstabilkan tegangan dan sebagai catu daya.
  • Transformator berguna juga dalam mengisolasi sirkuit tegangan rendah dari sirkuit tegangan tinggi pada gardu induk, juga sirkuit-sirkuit kontrol di industri, dll.
  • Trafo juga banyak digunakan dalam bidang sistem komunikasi pada rentang frekuensi audio sampai frekuensi radio dan video. 
  • Transformator juga digunakan dalam melakukan pencocokan impedansi
  • Transformator instrumen contohnya seperti transformator potensial dan transforator arus dapat digunakan dalam sistem proteksi (relay pelindung) dan meter indikasi (voltmeter, ammeter)
  • Transformator juga dapat berfungsi sebagai rectifier (Penyearah)

1. Rangkaian Kontrol

Salah satu fungsi utama trafo adalah sebagai penurun tegangan dari tegangan AC PLN 220 V menjadi tegangan kontrol 5V, 12 V dan lainnya yang ada pada perlengkapan elektronik seperti komputer, charger serta peralatan elektronik lainnya.

Trafo juga banyak digunakan untuk mematikan serta menghidupkan motor induksi.

2. Pengendali Motor

Fungsi transformator adalah sebagai pengendali motor. Kendali motor yang ada di pabrik-pabrik juga memanfaatkan kerja transformator untuk energize kontraktor, trafo akan bekerja untuk mematikan dan menyalakan motor di pabrik dari proses induksi.

3. Transmisi dan Distribusi Listrik

Hal yang harus pahami pada pembangkitan hingga pendistribusian energi listrik ke konsumen harus melalui jarak yang umumnya sangat jauh, jarak yang jauh tersebut dapat menimbulkan drop tegangan dan juga tidak efisien apabila tegangan listrik yang mengalir rendah.

Sehingga sebelum dilakukan transmisi dan distribusi jarak jauh, tegangan listrik akan dinaikkan agar arusnya menurun. Hal ini dilakukan agar drop tegangan tidak besar serta dapat menggunakan kabel yang tidak terlalu besar, trafo di sini berfungsi sebagai penaik dan penurun tegangan saat distribusi listrik.

4. Menaikkan Tegangan

Salah satu manfaat trafo adalah untuk menaikkan tegangan. Dengan dilakukannya proses penaikan tegangan pada trafo, maka risiko drop tegangan tidak menghabiskan biaya yang sangat besar. Drop tegangan dapat diminimalisir sehingga tidak harus menggunakan kabel yang berukuran besar dan mahal.

Fungsi menaikkan tegangan dari trafo dimanfaatkan saat distribusi dan transmisi listrik oleh PLN yang mana tegangan dari pusat pembangkit listrik adalah 13,8 kV akan dinaikkan menjadi 150 kV untuk mengurangi drop tegangan karena arus listrik akan menurun.   

5. Rangkaian Pengatur Frekuensi

Trafo juga banyak dimanfaatkan di bidang radio frekuensi. Di bidang ini, trafo digunakan sebagai pengatur output frekuensi. Hanya saja, berbeda dengan trafo yang digunakan pada transmisi dan distribusi listrik maupun rangkaian kontrol, trafo pengatur frekuensi memiliki ukuran lebih kecil.

Jenis-Jenis Transformator (Trafo)

Jenis-jenis Transformator (Trafo)
Jenis-jenis Transformator (Trafo)

Transformator terdiri dari beberapa jenis yang dibedakan berdasarkan fungsinya dan juga komponen penyusunnya. Secara umum, transformator yang umum dikenal adalah transformator step up dan trafo step down. Namun, masih ada banyak jenis-jenis transformator yang memiliki fungsi tersendiri seperti berikut:

1. Transformator Step Up

Transformator step up adalah salah satu jenis trafo yang digunakan untuk meningkatkan level tegangan listrik arus bolak-balik (AC). Pada transformator step up, tegangan output lebih tinggi akan dihasilkan oleh komponen tegangan sekunder.

Tegangan output yang dihasilkan bisa lebih besar lagi dengan cara menambah banyak lilitan pada kumparan sekunder, hal ini membuat jumlah lilitan kumparan di kumparan sekunder lebih banyak. Trafo step up umumnya dipakai sebagai penghubung trafo generator ke bagian grid di tegangan listrik.

2. Transformator Step Down

Transformator step down memiliki fungsi yang berkebalikan dari transformator step up. Trafo step down berfungsi untuk menurunkan tingkat level tegangan arus bolak-balik AC dari tinggi ke rendah.

Pada transformator step down, rasio jumlah lilitan di kumparan primernya lebih banyak dibandingkan jumlah lilitan di kumparan sekunder. Trafo step down banyak digunakan pada peralatan rumah tangga untuk mengkonversi tegangan grid yang lebih tinggi menjadi tegangan grid lebih rendah.

Trafo step down akan menurunkan tegangan AC dari PLN sebesar 220 V menjadi tingkat tegangan yang sesuai dengan persyaratan perlengkapan elektronik di rumah ataupun perkantoran.

3. Transformator Autotransformator

Keunikan trafo autotransformator dibandingkan trafo lainnya adalah hanya mempunyai satu lilitan saja. Pada trafo autotransformator, kumparan primernya sebagian merupakan kumparan sekunder juga dan lilitannya dibuat dari bahan kawat yang lebih tipis dibandingkan jenis trafo lain.

Kelebihan trafo autotransformator adalah memiliki ukuran lebih kecil serta risiko kerugian yang rendah dibandingkan jenis trafo yang lain. Namun, kekurangan trafo autotransformator adalah tidak cocok dimanfaatkan untuk menaikkan tegangan listrik hingga berkali-kali lipat.

4. Transformator Autotransformator Variabel

Trafo autotransformator variabel sebenarnya merupakan pengembangan dari jenis trafo autotransformator di atas, trafo ini memiliki kelebihan berupa sadapan inti yang bisa diubah sehingga membuat perbandingan kumparan primer dengan kumparan sekunder ikut berubah.  

5. Transformator Isolasi

Trafo isolasi adalah perangkat yang digunakan dalam transmisi listrik, untuk mengubah daya arus bolak-balik menjadi daya arus searah melalui medan magnet. Pada peralatan audio, trafo isolasi sudah banyak diganti oleh perangkat kopling. Trafo isolasi mempunyai lilitan sekunder yang jumlahnya sama dengan kumparan primer.

Hanya saja, jumlah lilitan sekunder dan lilitan primer pada transformator isolasi tidak selalu sama. Pada desain lainnya, kumparan sekunder dibuat dengan jumlah lilitan sedikit lebih banyak agar jumlah kerugian bisa dikompensasi.  

6. Transformator Pulsa

Trafo pulsa didesain secara khusus dengan material inti cepat jenuh, material inti yang cepat jenuh memungkinkan fluks magnetic berhenti berubah ketika arus primer sudah mencapai titik tertentu. Fungsi transformator pulsa adalah agar dapat memberikan output berupa gelombang pulsa.

Pada trafo pulsa, GGL induksi di kumparan sekunder hanya akan terbuka apabila fluks magnet terjadi perubahan. Sehingga trafo hanya memberikan output ketika materi inti tidak jenuh. Materi inti tidak jenuh saat arus di kumparan primer berbalik arah.

7. Transformator Tiga Fase

Trafo tiga fase adalah jenis trafo yang terdiri dari tiga buah trafo saling terhubung secara khusus. Pada bagian lilitan, kumparan primer umumnya akan dihubungkan dengan bentuk bintang (Y) sementara kumparan sekundernya dihubungkan pada delta.

8. Transformator CT

Trafo CT atau trafo Center Tap merupakan trafo yang mempunyai dua buah lilitan sekunder dengan jumlah yang sama serta terhubung dengan cara seri. Trafo CT juga diartikan sebagai transformator dengan lilitan sekunder terbuat dari terminal sambungan tepat di titik tengah gulungan.

Fungsi trafo CT adalah untuk membentuk rangkaian power supply simetris gelombang penuh.

9. Transformator Non CT

Trafo Non CT merupakan kebalikan dari transformator CT. Trafo Non CT biasanya dimanfaatkan sebagai power supply berjenis non simetris. Output dari trafo Non CT hanya menggunakan 2 kutub saja yaitu kutub negatif dan kutub positif.

Kamu bisa dengan mudah membedakan trafo CT dan Non CT hanya dengan melihat ada tidaknya tulisan CT di terminal, akrena Trafo Non CT tidak memiliki tulisan CT di terminal.

10. Transformator Daya

Trafo daya merupakan jenis trafo yang berfungsi mendistribusikan daya listrik dari sumber bertegangan rendah ke tegangan tinggi maupun sebaliknya, trafo daya digunakan oleh PLN untuk mengalirkan listrik ke konsumen.

Tegangan listrik harus dinaikkan dari sumber pembangkit listrik ke tempat distribusi dikarenakan jarak yang jauh membuat distribusi listrik dengan arus besar sangat tidak efisien. Hal ini bisa menyebabkan rugi daya, oleh karena itu tegangan harus dinaikkan terlebih dahulu.

Tegangan listrik nantinya akan diturunkan lagi saat akan dialirkan ke konsumen.

11. Transformator Distribusi

Trafo distribusi dipasang pada komponen distributor energi listrik yang berasal dari pembangkit energi listrik ke konsumen.

12. Transformator Arus

Fungsi trafo arus adalah untuk mengkonversi arus primer dengan nilai yang lebih besar, nilai pada arus primer antara puluhan sampai ribuan Ampere. Ketika arus primer diubah menjadi arus sekunder, maka nilai arusnya sangat rendah yakni 1 A atau 5 A sesuai kebutuhan.

Baca juga: Pengertian dan Fungsi Kapasitor

Bagian-Bagian Transformator

Bagian-bagian Transformator (Trafo)

Transformator terbentuk dari beberapa komponen penting yang memungkinkan trafo dapat bekerja dengan fungsi tertentu. Apa pun jenis trafonya, umumnya trafo terdiri dari bagian-bagian seperti inti besi, kumparan trafo hingga komponen pendukung lainnya. Berikut penjelasan bagian-bagian trafo:

1. Inti Besi

Komponen trafo yang pertama adalah inti trafo yang terbuat dari besi. Meski begitu, inti trafo sebenarnya bisa dibuat dari berbagai material lainnya termasuk udara. Hanya saja lempeng besi yang disusun dengan cara tertentu adalah material yang paling banyak digunakan

Inti besi memiliki fungsi untuk memudahkan jalannya medan magnet atau flux yang muncul ketika kumparan atau coil dialiri arus listrik. Keunggulan penggunaan inti besi adalah agar transformator tidak terbakar akibat overheat.

2. Kumparan Trafo

Kumparan trafo dibagi menjadi dua yakni kumparan sekunder dan kumparan primer yang saling terpisah. Kumparan umumnya dibuat menggunakan kabel tembaga yang diisolasi menggunakan pertinax maupun material lainnya.

Umumnya kawat di kumparan primer berukuran lebih kecil dengan jumlah lilitan lebih banyak, sementara kumparan sekunder memiliki jumlah lilitan lebih sedikit dengan diameter kawat berukuran lebih besar. Kapasitas transformator dipengaruhi oleh ukuran kawat dari diameter kumparannya.

3. Minyak Trafo

Fungsi minyak trafo adalah sebagai media pendingin transformator dan juga bahan isolasi.

4. Bushing

Bushing berfungsi untuk menghubungkan kumparan trafo ke jaringan luar. Bushing berupa konduktor yang diselubungi oleh isolator berperan sebagai penyekat konduktor dengan tangki trafo.

5. Tangki Konservator

Tangki konservator adalah tempat penampungan minyak cadangan serta udara atau uap yang berasal dari pemanasan trafo akibat arus beban.

6. Komponen Pendukung

Transformator juga didukung beberapa komponen pendukung seperti pengaman dari pressure relief valve, relay buchol, thermometer sebagai peralatan indikasi dan juga sensor level untuk mengetahui ketinggian oli.

Rumus Trafo (Transformator)

Rumus Trafo (Transformator)
Rumus Trafo (Transformator)

Perbandingan dari lilitan sekunder dengan lilitan primer menggunakan rumus berikut:

n = Ns : Np

Keterangan:

  • Ns = input kumparan primer
  • Np = output kumparan sekunder

Berdasarkan konsep teori elektronika, banyaknya jumlah lilitan pada kumparan sekunder dan primer menentukan besar kuat arus dan juga tegangan yang dihasilkan. Jika lilitan semakin banyak, maka kuat arus yang dialirkan dan tegangan juga semakin besar.

Rumus menghitung hubungan antara jumlah lilitan, tegangan dan arus adalah:

Vp / Vs = Is / Ip = Np / Ns

Keterangan:

  • Ip = besar arus di bagian primer atau input (Ampere)
  • Is = besar arus di bagian sekunder atau output (Ampere)
  • Vp = tegangan di bagian primer (Volt)
  • Vs = tegangan di bagian sekunder (Volt)
Baca Juga : Pengertian dan Fungsi Kapasitor

Gambar Trafo (Transformator)

Berikut ini adalah gambar transformator atau trafo.

Gambar Trafo

Kesimpulannya, Pengertian trafo atau transformator adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk memindahkan energi listrik yang ada di antara dua rangkaian listrik atau lebih lewat proses induksi elektromagnetik.

Semua rumah ataupun perkantoran baik di kota dan di desa tentu membutuhkan trafo agar dapat menggunakan aliran listrik dari PLN. PLN menggunakan trafo untuk menaikkan tegangan serta menurunkan tegangan tersebut sebelum dialirkan ke konsumen.

Referensi:

  • https://id.wikipedia.org/wiki/Transformator
  • https://wikielektronika.com/transformator-adalah/
  • https://teknikelektronika.com/pengertian-transformator-prinsip-kerja-trafo/
  • https://www.pinhome.id/blog/pengertian-transformator/
  • https://panduanteknisi.com/pengertian-transformator-dan-cara-kerjanya.html
  • https://www.kelasplc.com/pengertian-transformator-dan-prinsip-kerjanya/
  • https://riverspace.org/tranformator/
  • https://teknikece.com/transformator/