Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain, melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi-elektromagnet. Transformator digunakan secara luas, baik dalam bidang tenaga listrik maupun elektronika.
Penggunaan transformator dalam sistem tenaga memungkinkan terpilihnya tegangan yang sesuai, dan ekonomis untuk tiap-tiap keperluan misalnya kebutuhan akan tegangan tinggi dalam pengiriman daya listrik jarak jauh.
Dalam bidang elektronika, transformator digunakan antara lain sebagai gandengan impedansi antara sumber dan beban; untuk memisahkan satu rangkain dari rangkaian yang lain; dan untuk menghambat arus searah melalukan atau mengalirkan arus bolak-balik. Berdasarkan frekuensi, transformator dapat dikelompokkan menjadi:
Frekuensi daya, 50 sampai 60Hz
Frekuensi pendengaran, 50Hz sampai 20kHz
Frekuensi radio, diatas 30kHz.
Dalam bidang tenaga listrik pemakaian transformator dikelompokkan menjadi:
Transformator daya
Transformator distribusi
Transformator pengukuran, yang terdiri dari atas transformator arus dan
Transformator tegangan.
- Konstruksi Transformator
Pada dasarnya transformator terdiri dari kumparan primer dan sekunder yang dibelitkan pada inti
ferromagnetik. Berdasarkan letak kumparan terhadap inti, transformator terdiri dari dua macam
konstruksi, yaitu tipe inti (core type) dan tipe cangkang (shell type). Kedua tipe ini menggunakan
inti berlaminasi yang terisolasi satu sama lainnya dengan tujuan untuk mengurangi rugi-rugi eddy
current.
- Core Form (Tipe Inti)
Tipe inti ini dibentuk dari lapisan besi berisolasi berbentuk persegi dan kumparan transformatornya dibelitkan pada dua sisi persegi. Pada konstruksi tipe inti, lilitan mengelilingi inti besi yang disebut dengan kumparan, seperti yang ditunjukkan gambar di bawah ini:
Konstruksi Trafo tipe inti
Sedangkan konstruksi intinya pada umumnya berbentuk huruf L atau huruf U, dapat kita lihat pada gambar berikut ini:
Konstruksi inti transformator tipe core form
2. Shell Form (Tipe Cangkang)
Jenis konstruksi transformator yang kedua yaitu tipe cangkang yang dibentuk dari lapisan inti berisolasi dan kumparannya dibelitkan di pusat inti, dapat dilihat pada gambar berikut:
Konstruksi trafo tipe cangkang
Pada transformator ini, kumparan atau belitan transformator dikelilingi oleh inti. Sedangkan konstruksi intinya pada umumnya berbentuk huruf E, huruf I atau huruf F seperti terlihat pada gambar berikut:
Gambar dibawah memperlihatkan bentuk fisik dari transformator, dimana tegangan masukan (V1) berbentuk sinusioda dihubungan pada 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).
Prinsip Kerja dan Terminologi Transformator
Prinsip kerja transformator dapat dijelaskan berdasarkan induksi elektromagnetik, dimana antara sisi primer dan sisi sekunder terdapat penghubung magnetik. Gandengan magnet ini berupa inti besi tempat melakukan fluks bersama. Medan magnet berperan sangat penting sebagai rangkaian proses konversi energi. Melalui medium medan magnet, bentuk energi mekanik dapat diubah menjadi energi listrik, alat konversi ini disebut generator atau sebaliknya dari bentuk energi listrik menjadi energi mekanik, sebagai alat konversi disebut motor. Pada transformator, gandengan medan magnet berfungsi untuk memindahkan dan mengubah energi listrik dari rangkaian primer ke sekunder melalui prinsip induksi elektromagnetik. Dari sisi pandangan elektris , medan magnet mampu untuk menginduksikan tegangan pada konduktor sedangkan dari sisi pandangan mekanis medan magnet sanggup untuk menghasilkan gaya dan kopel (penggandeng).
Kelebihan medan magnet sebagai perangkai proses konversi energi disebabkan terjadinya bahan-bahan magnetik yang memungkinkan diperolehnya kerapatan energi yang tinggi; kerapatan energi yang tinggi ini akan menghasilkan kapasitas tenaga per unit volume mesin yang tinggi pula. Jelaslah bahwa pengertian kuantitatif tentang medan magnet dan rangkaian magnet merupakan bagian penting untuk memahami proses konversi energi listrik.
Induktansi, tegangan pada kumparan didefinisikan sebagai perubahan arus terhadap waktu yang melewati kumparan tersebut:
,atau ketika terjadi perubahan arus pada kumparan maka terjadi perubahan fluk magnetik yang :menyebabkan tejadinya perubahan induksi tegangan:
dimana:
N = jumlah lilitan kumparan
φ = fluk magnet
Tidak ada komentar:
Posting Komentar