TRANSFORMATOR

BY: RICKY EKO HP

TRANSFORMATOR

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 sambil tetap melakukan atau mengalirkan arus bolak-balik antara rangkaian. Berdasarkan frekuensi, transformator dapat dikelompokkan sebagai berikut :

(1) frekuensi daya, 50 – 60 c/s;
(2) frekuensi pendengaran, 50 c/s – 20 kc/s;
(3) frekuensi radio, diatas 30 kc/s.

Dalam bidang tenaga listrik pemakaian transformator dikelompokkan menjadi :

(1) transformatror daya;
(2) transformatror distribusi;
(3) transformatror pengukuran, yang terdiri dari atas transformator arus dan transformator tegangan.

Kerja transformator yang berdasarkan induksi-elektromagnetik, menghendaki adanya gandengan magnet antara rangkaian primer dan sekunder. Gandengan magnet ini berupa inti besi tempat melakukan fluks bersama.

Berdasarkan cara melilitkan kumparan pada inti, dikenal dua macam transformator, yaitu tipe inti dan tipe cangkang.

KEADAAN TRANSFORMATOR TANPA BEBAN

Bila kumparan primer suatu transformator dihubungkan dengansumber tegangan V₁ yang sinusoid, akan mengalirlah arus primer Io yang juga sinusoid dan dengan mengannggap belitan N₁ reaktif murni, Io akan tertinggal 90^o dari V1 (Gambar 4.2b). Arus primer Io menimbulkan fluks (f) yang sefasa dan juga berbentuk sinusoid.

f = f_maks sin wt

Fluks yang sinusoid ini akan menghasilkan tegangan induksi e₁ (Hukum Faraday).

(tertinggal 90^o dari f)

Harga efektifnya

Pada rangkaian sekunder, fluks (f) bersama tadi menimbulkan

sehingga

Dengan mengabaikan rugi tahanan dan adanya fluks bocor,

a = perbandingan transformasi

Dalam hai ini tegangan E₁ mempunyai kebesaran yang sama tetapi berlawanan arah dengan tegangan sumber V₁.

ARUS 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 (Gambar 4.3):

(1) Komponen arus pemagnetan I_M, yang menghasilkan fluks (f). Karena sifat besi yang non linier (ingat kurva B-H), maka arus pemagnetan I_M dan juga fluks (f) dalam kenyataannya tidak berbentuk sinusoid (gambar 4.4).

(2) Komponen arus rugi tembaga I_C, menyatakan daya yang hilang akibat adanya rugi histeris dan ‘arus eddy’. I_C sefasa dengan V₁, dnegan demikian hasil perkaliannya (I_C x V₁) merupakan daya (watt) yang hilang.

KEADAAN BERBEBAN

Apabila kumparan sekunder dihubungkan dengan beban Z_L, I₂ mengalir pada kumparan sekunder, di mana I₂ = V₂/Z_L dengan q₂ = faktor kerja beban.

Arus beban I₂ ini akan menimbulkan gaya gerak magnet (ggm) N₂I₂ yang cenderung menentang fluks (f) bersama yang telah ada akibat arus pemagnetan I_M. 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 :

I₁ = Io + I’₂

Bila rugi besi diabaikan (IC diabaikan) maka Io = I_M

I₁ = I_M + I’₂

Untuk menjaga agar fluks tetap tidak berubah sebesar ggm yang dihasilkan oleh arus pemagnetan I_M saja, berlaku hubungan :

N₁I_M = N₁I₁ – N₂I₂

N₁I_M = N­₁(I_M + I’₂) – N₂I₂

Sehingga

N₁I’₂ = N₂I₂

Karena nilai I_M dianggap kecil maka I’₂ = I₁

Jadi,

N₁I₁ = N₂I₂ atau I₁/I₂ = N₂/N₁