Transformator adalah alat yang memindahkan atau mentransformasikan energi listrik melalui media induksi elektromagnetik. Transformator mengubah taraf nilai tegangan AC ke taraf nilai yang lain. Perubahan taraf nilai tersebut bisa menurunkan atau Step Down dan bisa juga menaikkan atau Step Up. Seperti misalnya pada rangkaian adaptor 12v berarti transformator step down yang menurunkan tegangan 220VAC menjadi 12 Volt. Dalam sebutan sehari-hari, transformator sering disebut juga dengan istilah Trafo.
Transformator yang sering kita jumpai disekitar kita adalah transformator daya, yaitu transformator yang berfungsi sebagai penyedia energi listrik. Contoh transformator daya adalah transformator pada jaringan distribuasi listrik PLN yang banyak kita lihat pada tiang-tiang listrik di pinggir jalan.
Transformator daya juga digunakan pada sirkuit power supply perangkat elektronik seperti Radio, Amplifier, Televisi, Charger HP dan sebagainya. Selain transformator daya ada juga jenis transformator yang lain seperti transformator RF dan IF yang ada pada penerima radio dan televisi.
Dalam bekerja, transformator hanya dapat memindahkan energi listrik dengan arus bolak-balik (AC) dan tidak bisa memindahkan energi listrik dengan arus searah (DC).
Daftar isi artikel:
- Pengertian Transformator
- Simbol Transformator
- Bentuk Fisik Transformator
- Prinsip Kerja Transformator
- Fungsi Transformator
- Frekuensi Transformator
- Rumus Transformator
- Jenis Transformator
Pengertian Transformator
Transformator adalah suatu alat yang dapat mengubah taraf suatu tegangan AC ke taraf yang lain melalui induksi elektromagnetik. Untuk mempersingkat pengucapan, istilah transformator juga sering disebut dengan Trafo. Ada dua jenis trafo yang lazim ditemui yaitu Transformator Step Down dan Transformator Step Up.
Transformator Step Down adalah transformator yang berfungsi menurunkan tegangan, misalnya dari tegangan AC 220V menjadi 12 V. Sedangkan Transformator Step Up adalah transformator yang berfungsi menaikkan tegangan, misalnya dari 110VC menjadi 220VAC.
Kedua jenis transformator ini termasuk jenis transformator daya, karena dipakai dalam menyuplai tegangan listrik sehari hari. Selain transformator daya sebetulnya ada berbagai jenis transformator yang lain seperti Trafo Impedansi pada rangkaian audio dan Trafo filter.
Cara Kerja Transformator ini mengikuti prinsip perpindahan energi melalui Induksi Elektromagnet. Jadi transformator hanya dapat memindahkan atau mentransformasikan sinyal AC. Saat ini transformator banyak dijumpai pada rangkaian power supply baik itu yang konvensional maupun jenis SMPS.
Simbol Transformator
Simbol transformator secara umum digambarkan dengan dua buah kumparan primer dan sekunder. Simbol transformator dengan jenis dan aplikasi tertentu bisa saja berubah menyesuaikan dari banyaknya kumparan, jenis inti yang digunakan dan frekuensi kerja transformator.
Berikut ini contoh simbol transformator yang umum dipakai :
Bentuk Fisik Transformator
Ada banyak sekali bentuk fisik transformator yang sering kita jumpai baik dalam praktek maupun kehidupan sehari-hari. Bentuk-bentuk transformator yang berbeda-beda ini biasanya mengacu pada jenis dan model kemasan dari pabrik pembuat trafo.
Misalnya bentuk dari transformator daya tentu sangan berbeda dari transformator IF. Kemudian bentuk transformator 1 ampere tentu lebih kecil dari transformator 5 ampere.
Berikut ini contoh beberapa bentuk fisik dari transformator:
Ciri fisik dari transformator daya yang umum ditemui adalah adanya keterangan nilai tegangan pada terminalnya. Meskipun ini tidak semua dikarenakan beberapa transformator built-in pada perangkat elektronika manufaktur tidak memiliki keterangan tersebut.
Selain transformator daya, ada juga transformator impedansi seperti yang dipakai pada pengeras suara seperti pada merk TOA yang umum dipakai di masjid. Cirinya adalah yang tertulis pada bodi transformator bukannya tegangan melainkan impedansi dalam satuan Ohm.
Berikut ini bentuk fisik transformator impedansi pengeras suara:
Kemudian ada juga transformator yang memiliki bentuk fisik yang besar seperti pada gardu induk PLN. Transformator ini dipakai untuk menurunkan tegangan tinggi dari pembangkit ke level tegangan menengah untuk disalurkan ke trafo yang dipasang pada tiang-tiang listrik.
Berikut ini bentuk fisik transformator pada gardu induk PLN:
Prinsip Kerja Transformator
Seperti disebutkan diatas bahwa transformator hanya bisa memindahkan enegri listrik dengan arus bolak-balik. Cara kerja transformator adalah memanfaatkan induksi elektromagnetik yang dihasilkan oleh arus listrik yang mengalir pada sebuah induktor dan disalurkan ke induktor yang lain.
Oleh karena itu pada transformator dasar terdapat setidaknya dua buah induktor yaitu kumparan primer dan sekunder.
Kumparan primer adalah induktor yang dialiri arus listrik dan kumparan sekunder adalah induktor yang menghasilkan energi listrik dari induksi elektromagnetik yang dihasilkan oleh kumparan primer.
Melalui perbandingan jumlah lilitan kumparan primer dan sekunder dapat ditentukan besarnya tegangan output pada kumparan sekunder sebuah transformator.
Fungsi Transformator
Fungsi transformator yang paling banyak kita lihat adalah sebagai distribusi dan transmisi jaringan listrik PLN. Disini transformator yang dipakai adalah jenis Step Down yang menurunkan tegangan untuk di distribusikan ke setiap wilayah. Berikut ini fungsi-fungsi transformator pada kehidupan sehari hari
1. Distribusi dan Transmisi Listrik
Transformator berfungsi mendistribusikan energi listrik dari pembangkit sampai ke tingkat pengguna rumah tangga. Penggunaan transformator untuk mengatasi kerugian akibat transmisi yang cukup jauh dari pembangkit ke konsumen.
Disini ada dua jenis transformator yang umum dijumpai pada jaringan distribusi listrik PLN yaitu transformator tegangan menengah dan transformator tegangan rumah tangga.
Transformator dengan output tegangan menengan atau disingkat TM adalah yang dipasang pada gardu induk PLN. Input dari transformator ini adalah tegangan tinggi ratusan ribu volt langsung dari pembangkit.
Selanjutnya keluaran dari trafo TM ini akan masuk ke transformator tegangan rumah tangga atau TR dengan tegangan keluaran sebesar 220V. Tegangan inilah yang siap disalurkan ke rumah-rumah untuk kebutuhan listrik sehari-hari.
2. Perangkat Power Supply
Transformator jenis ini dipakai pada perangkat elektronika seperti audio/video atau charger HP. Fungsi transformator disini adalah menurunkan tegangan 220VAC menjadi tegangan yang lebih kecil dan aman untuk pemakaian.
Misalnya untuk charger HP membutuhkan tegangan sebesar 5V, charger laptop sebesar 20V dan untuk rangkaian kontrol kita membutuhkan tegangan sebesar 12V atau 24V.
3. Radio Frekuensi
Ini adalah fungsi transformator yang jarang diperhatikan oleh orang karena memang bentuknya kecil dan tidak terlihat dari luar. Pada perangkat radio frekuensi seperti handy talky atau mobile phone, transformator berfungsi sebagai penghasil frekuensi dan rangkaian resonansi pemancar gelombang.
Ada beberapa jenis transformator radio frekuensi seperti tranfo RF dan trafo IF. Trafo RF dipakai pada unit penerima atau tuner sedangkan trafo IF dipakai pada rangkaian pengolah frekuensi menengah intermediate frequency (IF).
Frekuensi Transformator
Karena bekerja pada listrik dengan arus bolak-balik (AC), maka setiap transformator memiliki frekuensi kerja tertentu. Transformator tidak akan bisa bekerja dengan optimal pada frekuensi selain dari fekuensi kerjanya.
Seperti misalnya transformator daya yang dipakai pada jaringan PLN dan pada rangkaian power supply alat elektronika (adaptor) bekerja pada frekuensi 50Hz sesuai dengan frekuensi pembangkit listrik dari PLN.
Frekuensi kerja dari transformator juga dimanfaatkan untuk aplikasi komunikasi dengan frekuensi tinggi seperti pada radio, televisi dan handy talky (HT). Pada apikasi ini, frekuensi kerja transformator disesuaikan dengan frekuensi kerja perangkat.
Misalnya pada penerima radio terdapat tiga buah transformator yang bekerja pada frekuensi berbeda yaitu transformator RF, Oscilator dan IF. Masing masing transformator ini bekerja pada frekuensi tertentu misalnya transformator IF radio AM diset sebesar 455KHz.
Rumus Transformator
Perhitungan tegangan dan arus pada transformator dapat dihitung melalui rumus perbandingan besarnya jumlah kumparan pada transformator. Jadi kita bisa menggunakan rumus perbandingan tersebut untuk menghitung besarnya keluaran tegangan dan arus pada sebuah transformator.
Rumus Transformator :
Dimana :
- Np = jumlah lilitan kumparan primer
- Ns = jumlah lilitan kumparan sekunder
- Vp = besarnya tegangan input pada kumparan primer
- Vs = besarnya tegangan output pada kumparan sekunder
- Ip = besarnya arus input pada kumparan primer
- Is =besarnya arus output pada kumparan primer
Jenis Transformator
Menurut penggunaan dan perbandingan kumparannya, transformator bisa dibedakan menjadi beberapa jenis. Hal ini sebetulnya hanya bertujuan untuk pengelompokan dan memudahkan penyebutan karena memang banyak sekali jenis dan model transformator yang ada disekitar kita.
Berikut ini beberapa jenis transformator yang umum dipakai pada perangkat elektronika:
- Transformator Step Down
- Transformator Step Up
- Transformator Isolasi
- Transformator Tiga Phasa
- Transformator SMPS
- Transformator RF
- Transformator IF
- Transformator Oscilator
Dan berikut ini penjelasan untuk tiap-tiap jenis transformator.
1. Transformator Step Down
Transformator Step Down adalah transformator yang berfungsi menurunkan tegangan. Transformator jenis ini memiliki perbandingan jumlah lilitan sekunder yang lebih kecil dari jumlah lilitan primer.
Trafo step down banyak dipakai para perangkat elektronika yang menggunakan tegangan rendah seperti rangkaian adaptor 12V. Kemudian misalnya juga pada charger HP yang membutuhkan tegangan 5V maka diperlukan trafo step down dari 220V ke 5V.
Sekarang ini penggunaan trafo step down sudah berkurang dan digantikan dengan trafo smps. Meskipun karakternya sama-sama menurunkan tegangan namun trafo smps memiliki aturan induksi yang berbeda dari trafo step down konvensional.
2. Transformator Step Up
Transformator Step Up adalah transformator yang berfungsi menaikkan tegangan. Transformator jenis ini memiliki perbandingan jumlah lilitan sekunder yang lebih besar dari jumlah lilitan primer.
Untuk membuat tegangan output yang lebih tinggi bisa dilakukan dengan menaikkan jumlah lilitan pada kumparan sekunder atau mengurangi lilitan pada kumparan sekunder. Trafo step up banyak dipakai pada rangkaian tabung sinar katoda untuk meng-emisi grid.
3. Transformator Isolasi
Transformator Isolasi adalah transformator yang berfungsi memisahkan jalur tegangan listrik. Transformator ini memiliki tegangan output yang sama dengan tegangan output.
Oleh karena itu transformator jenis ini memiliki perbandingan jumlah lilitan sekunder yang sama dengan jumlah lilitan primer.
Transformator seperti ini berfungsi sebagai isolasi antara dua area misalnya area nyetrum dan tidak. Untuk penerapan pada perangkat audio, transformator jenis ini telah banyak digantikan oleh kapasitor kecuali pada beberapa model power amplifier seperti TOA.
4. Transformator Tiga Phasa
Transformator Tiga Phasa adalah transformator yang khusus dipakai pada jaringan tiga phasa. Bisa berupa transformator step down maupun step up. Penggunaan transformator ini misalnya pada rangkaian inverter pengatur kecepatan motor tiga phasa yang dipakai pada conveyor industri manufaktur.
Kaki transformator tiga phasa ada tiga terminal primer dan tiga terminal sekunder. Masing masing terminal diberi identitas R, S dan T seperti notasi pada terminal listrik tiga phasa. Lilitan primer pada trafo tiga phasa biasanya dihubungkan secara bintang dan lilitan pada sekunder dihubungkan secara delta.
5. Transformator SMPS
Transformator SMPS adalah transformator yang digunakan pada rangkaian power supply dengan sistem switching. SMPS sendiri merupakan singkatan dari Switching Mode Power Supply.
Transformator ini bekerja berdasarkan induksi dari sinyal pulsa yang dihasilkan oleh rangkaian switching. Transformator jenis ini bisa menghasilkan efisiensii yang lebih besar dari transformator biasa yaitu hampir mendekati 100%.
6. Transformator RF
Transformator RF adalah transformator yang bekerja pada frekuensi tinggi (Radio Frequency) seperti pemancar radio dan televisi.
7. Transformator IF
Transformator IF adalah transformator yang bekerja pada frekuensi menengah (Intermediate Frequency) penerima radio dan televisi.
8. Transformator Oscilator
Transformator Oscilator adalah transformator yang digunakan untuk keperluan pembangkit frekuensi pada rangkaian oscilator.
Demikian pembahasan lengkap tentang transformator mulai dari pengertian, fungsi, cara kerja sampai jenis transformator step up dan step down. Selanjutnya kita akan membahas tentang efisiensi dan kerugian transformator.
