nianur37.files.wordpress.com  · Web viewDalam bab ini berisi pembahasan mengenai pengertian Transformator, jenis - jenis, prinsip kerja, kekurangan dan kelebihan serta perhitungan

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Seiring meningkatnya tuntutan manusia akan kemudahan dalam proses

penyaluran energi listrik, maka berbagai usaha akan di tempuh dengan

penerapan ilmu dan teknologi, usaha tersebut semakin mudah dilakukan

ketika manusia mampu mengembangkan ilmu dan teknologi. Berbagai

masalah yang dapat dijadikan implementasi adalah dari ilmu dan teknologi,

salah satunya dalam hal mengubah daya listrik AC dari satu level ke level

yang lain dalam suatu instalasi kelistrikan.

Proses kerja transformator telah menjadi tinjauan yang penting dalam

suatu instalasi listrik, pemakaian transformator dalam suatu instalasi listrik

menjadi hal pokok yang sangat berpengaruh pada kelangsungan dan kemajuan

proses penyaluran energi listrik, beberapa hal yang nampak mencolok dari

hasil penggunaan transformator adalah beragam jenis perangkat elektronik

yang dapat digunakan pada instalasi listrik dengan tegangan yang cukup

tinggi.

B. Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah dalam makalah ini yaitu :

1. Apa yang disebut dengan teori induktor itu ?

2. Apa yang dimaksud dengan teori percobaan cincin faraday itu ?

3. Apa yang disebut dengan teori transformator ?

4. Bagaimana penjelasan mengenai teori transformator tegangan listrik dan

jenis-jenisnya ?

5. Apa yang dimaksud dengan teori transformator arus listrik dan

aplikasinya ?

1

C. Tujuan

Karya tulis ini memuat tentang Transformator yang mana berisikan

mengenai pengertian, prisip kerja, jenis–jenis, serta bagian-bagian dari

Transformator itu sendiri.

Dengan membaca karya tulis ini, para pembaca diharapkan dapat

mengerti tentang apa yang dimaksud dengan Transformator, serta kekurangan

dan kelebihan dari Transformator.

D. Cara Memperoleh Data

a. Metode Study Lapangan (Observasi Langsung)

Cara ini berupa melakukan pengamatan langsung terhadap Transformator

diberbagai tempat.

b. Metode Study pustaka

Dengan menggunakan referensi-referensi buku terkait dan internet ataupun

dari hasil pembelajaran teori yang telah diberikan oleh instruktur.

E. Sistematika Penulisan

Secara umum karya tulis (Laporan) dalam pembuatan roda gigi ini terdiri

atas 3 (tiga) bab, antara lain :

a. Bab I Pendahuluan

Bab ini Berisi Pembahasan mengenai latar belakang masalah, rumusan

masalah, tujuan penulisan, cara memperoleh data, dan sistematika

penulisan.

b. Bab II Pembahasan

Dalam bab ini berisi pembahasan mengenai pengertian Transformator,

jenis - jenis, prinsip kerja, kekurangan dan kelebihan serta perhitungan

dalam Transformator, yang merupakan isi dari laporan.

2

c. Bab III Penutup

Dalam bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran yang mencakup

mengenai isi dari suatu makalah (karya tulis).

3

BAB II

PEMBAHASAN

A. TEORI INDUKTOR

Induktor adalah komponen elektronika yang digunakan sebagai beban

induktif, atau elemen elektrik yang menyimpan tenaga dalam bentuk medan

magnet. Induktor dibuat dengan melilitkan gelungan pengalir dalam bentuk

gegelung, induktor juga dipanggil gegelung (coil).

Pada induktor terdapat unsur resistansi dan induktif jika digunakan

sebagai beban sumber tegangan AC. Sedangkan jika digunakan sebagai

sumber  tegangan DC maka terdapat unsur R saja. Kapasitas induktor

dinyatakan dalam satuan H (Henry). Kapasitar induktor diberi lambang

dengan hurup ( L ), sedangkan reaktansi induktif diberi lambang (XL).

1. Fungsi Induktor

Fungsi dari induktor aadalah sebagai berikut :

a. Penyimpan arus listrik dalam bentuk medan magnet

b. Menahan arus bolak-balik/ac

c. Meneruskan/meloloskan arus searah/dc

d. Sebagai penapis (filter)

4

e. Sebagai penalaan (tuning)

Berdasarkan prinsip kerja dan fungsi induktor, banyak perangkat dan

komponen elektronika yang dibuat dengan mengunakan kumparan induktor

seperti relay, speaker, trafo, buzzer , dan komponen lain yang terkait dengan

frekuensi dan medan magnet.

2. Medan Magnet dan Induktansi

Apabila elektron mengalir pada suatu konduktor, medan magnet akan

dihasilkan disekitar konduktor tersebut. Efek ini disebut dengan

elektromagnetik. Medan magnet akan mempengaruhi kesejajaran letak dari

elektron pada atom, dan dapat menimbulkan gaya fisik yang dihasilkan

diantara atom-atom di ruang bebas seperti gaya yang ditimbulkan oleh medan

listrik diantara partikel yang bermuatan. Seperti medan listrik, medan magnet

dapat menempati ruang hampa,dan mempengaruhi suatu benda dalam jarak

tertentu.

Medan diukur dengan dua cara yaitu : gaya medan dan fluks medan. Gaya

medan adalah jumlah “tekanan”  yang dilakukan medan dalam jarak tertentu.

Sedangkan fluks medan adalah jumlah total, atau efek, dari medan yang ada di

ruang bebas. Gaya dan fluks medan (secara berturut-turut) adalah mirip

dengan tegangan (“tekanan”) dan arus (aliran) pada suatu konduktor, hanya

saja fluks medan bisa eksis di ruang hampa (tanpa ada gerakan partikel seperti

elektron) sedangkan arus hanya bisa eksis apabila ada elektron yang bergerak

pada suatu konduktor. Fluks medan yang ada di ruang bebas dapat dihambat,

bagaikan arus listrik yang bisa dihambat oleh resistansi. Nilai fluks medan

yang dihasilkan di ruang bebas adalah berbanding lurus dengan nilai gaya

medan, dan berbanding terbalik dengan “penghambat” fluks. Sama seperti

bahan konduktor yang memiliki spesifikasi nilai resistansi tertentu dalam

menghambat arus listrik, nilai penghambat fluks medan magnet (reluktansi)

5

ditentukan oleh jenis bahan yang ditempatkan pada suatu ruang yang

mengandung gaya medan magnet.

Fluks medan listrik yang ada diantara dua konduktor menyebabkan

terkumpulnya elektron bebas yang bermuatan diantara dua konduktor itu,

sedangkan fluks medan magnet menyebabkan suatu “inersia/kelembaman” 

dalam mengumpulkan  aliran elektron pada suatu konduktor yang

menghasilkan medan magnet.

Induktor adalah komponen yang didisain untuk mengambil keuntungan

dari fenomena ini dengan cara membentuk kawat konduktif yang lurus

menjadi bentuk kumparan (berupa lilitan-lilitan kawat). Bentuk ini dapat

menghasilkan medan magnet yang lebih kuat dari pada medan magnet yang

dihasilkan oleh kawat yang lurus. Beberapa induktor dibentuk hanya berupa

belitan kawat saja, tetapi ada juga induktor yang dibentuk dari kawat yang

dibelitakan pada suatu bahan padat. Bahan padat ini disebut dengan inti dari

induktor. Terkadang, inti dari induktor ini berbentuk lurus, dan terkadang 

pula berbentuk melingkar atau berbentuk persegi panjang sehingga fluks

magnetik dapat dilingkupi secara maksimum. Pilihan disain ini memberikan

efek terhadap karakteristik dan kemampuan dari induktor.

Simbol skematik untuk induktor, sangat sederhana, yaitu berupa simbol

gulungan yang menunjukkan gulungan kawat dari induktor itu. Walaupun

bentuk gulungan sederhana ini adalah simbol umum untuk suatu induktor, 

induktor yang memiliki inti terkadang dibedakan dengan cara menambahkan

garis paralel sejajar dengan simbol gulungan itu. Ada juga simbol induktor

yang lebih baru yaitu berupa “barisan gunung”.

6

Arus listrik akan menghasilkan suatu konsentrasi medan magnet disekitar

kumparan, fluks medan ini sama dengan energi yang tersimpan. Energi ini

merepresentasikan energi kinetik dari gerakan elektron yang melewati

kumparan. Semakin besar arus yang mengaliri kumparan, semakin kuat

medan  magnet yang akan dihasilkan, dan semakin banyak energi yang 

tersimpan.

Karena induktor menyimpan energi kinetik dari elektron yang bergerak

dalam bentuk medan magnet, induktor ini memiliki sifat yang berbeda dengan

resistor (resistor akan menyerap energi menjadi panas) pada suatu rangkaian.

Energi yang tersimpan pada sebuah induktor merupakan fungsi dari nilai arus

yang melewatinya. Kemampuan induktor dalam menyimpan energi dalam

fungsi arus menghasilkan suatu kecenderungan bagi induktor untuk

mempertahankan nilai arus yang melewatinya. Dengan kata lain, induktor

cenderung untuk menahan perubahan nilai arus. Ketika nilai arus yang

melewati suatu induktor bertambah atau berkurang, induktor itu akan

“menahan (resist)” perubahan itu dengan cara menghasilkan tegangan diantara

kedua terminalnya.

Untuk menyimpan energi pada suatu induktor, nilai arus yang

melewatinya harus naik. Ini artinya, medan magnet yang dihasilkannya harus

bertambah kuat, dan perubahan dari kekuatan medan ini akan mengahasilkan

suatu tegangan berdasarkan prinsip induksi diri (self induction) pada

elektromagnet. Sebaliknya, untuk melepaskan energi dari suatu induktor, arus

yang melewati induktor itu harus berkurang. Ini artinya, medan magnet pada

7

induktor itu harus bertambah lemah, perubahan kuat medan ini akan

mengahasilkan drop tegangan pada induktor itu berdasarkan teori induksi diri

(self induction) tetapi polaritasnya kebalikan saat induktor menyimpan energi.

Seperti hukum gerak Newton yang pertama (“suatu benda yang sedang

bergerak cenderung untuk mempertahankan gerakannya itu; sedangkan benda

yang diam cenderung  untuk tetap diam”) mendiskripsikan kecenderungan

dari suatu benda untuk melawan perubahan kecepatan, kita juga dapat

menyatakan kecenderungan induktor untuk melawan perubahan nilai arus

seperti ini : elektron yang bergerak pada induktor cenderung mempertahankan

gerakannya itu, elektron yang diam cenderung untuk tetap diam”. Secara

hipotesa, suatu induktor seakan-akan menjadi “short circuit” untuk

mempertahankan laju nilai arus yang melewatinya tanpa ada bantuan dari luar.

Namun pada prakteknya, kemampuan induktor untuk menahan arus

sendirian ini tidak mungkin. Hanya mungkin dilakukan oleh induktor yang

terbuat dari kawat superkonduktif (yang punya nilai resistansi nol ohm),

karena kawat pada induktor ini sudah pasti memiliki nilai resistansi, maka

arus yang melewati induktor  sudah pasti cepat lenyap (karena diserap panas

oleh faktor resistansi kawatnya) apabila sumber energi eksternal yang

terhubung pada induktor dilepas.

Ketika arus yang melewati induktor bertambah, drop tegangannya

mempunyai polaritas yang berlawanan arah dengan arah pergerakan elektron,

induktor bertindak seperti beban. Pada kondisi ini, induktor dikatakan

mengalami charging, karena ada pertambahan energi yang tersimpan pada

8

medan magnetnya. Perhatikan bahwa polaritas dari tegangan berlawanan

dengan arah arus elektron (berarti mempunyai arah yang sama dengan arah

arus konvensional) :

Kebalikannya, ketika arus yang melewati induktor berkurang, maka drop

tegangan pada induktor memiliki polaritas yang sama dengan arah arus

elektron (berkebalikan dengan arah arus konvensional), induktor ini bertindak

sebagai sumber. Pada kondisi ini, induktor dikatakan mengalami discharging,

karena energi yang tersimpan pada medannya berkurang, dan dilepaskan

menuju rangkaian yang diam (rangkaian yang tidak punya sumber).

Perhatikan polaritas dari tegangan terhadap arah arus elektron (arah arus

elektron berkebalikan dengan arah arus konvensional):

Apabila suatu sumber tegangan tiba-tiba dihubungkan ke induktor yang

tidak termagnetisasi, induktor ini awalnya akan menahan (resist) aliran

elektron dengan cara mengedropkan penuh nilai tegangan itu pada kedua

terminal induktor (nilai tegangan pada induktor langsung sama dengan

9

tegangan pada sumber, sehingga seakan-akan elektron susah untuk bergerak).

Begitu nilai arusnya mulai meningkat,  medan magnet yang dihasilkan

semakin menguat dan menguat, induktor menyerap energi dari sumber

tegangan itu. Begitu arus yang mengaliri induktor mencapai level maksimum,

nilai arus ini akan berhenti. Pada titik ini, induktor berhenti menyerap energi

dari sumber, dan drop tegangan pada kedua terminalnya  mencapai level

minimum, sedangkan arus yang mengalirinya mencapai level maksimum.

Karena induktor menyimpan lebih banyak energi, arus yang mengalirinya

bertambah besar, sementara tegangannya semakin berkurang. Perhatikan

bahwa kelakuan induktor ini berkebalikan dengan kapasitor (pada kapasitor:

semakin banyak energi yang tersimpan diantara kedua pelatnya, maka

semakin besar tegangan diantara kedua pelat itu). Kapasitor menyerap energi

dengan cara mempertahankan tegangan diantara kedua pelatnya, sedangkan

induktor menyerap energi dengan cara  mempertahankan arus yang mengaliri

kawat kumparannya.

Jenis bahan kawat pada induktor berpengaruh besar terhadap kekuatan

fluks medan magnet yang dihasilkannya (nilai energi yang tersimpan) untuk 

nilai arus tertentu yang mengaliri gulungannya. Induktor yang menggunakan

inti dari bahan ferromagnetic mampu menghasilkan fluks medan yang lebih

kuat dari pada menggunakan inti dari bahan udara atau aluminium.

Kemampuan induktor untuk menyimpan energi dari nilai arus tertentu

disebut induktansi.  Induktansi juga merupakan ukuran dari intensitas untuk

melawan perubahan nilai arus (atau lebih tepatnya, seberapa banyak  tegangan

yang dihasilkan dari proses induksi diri/self inductance untuk laju  perubahan

nilai arus tertentu). Induktansi disimbolkan dengan huruf kapital “L”, dan

satuannya adalah Henry, disiingkat “H”.

Nama kuno dari induktor adalah choke, diberi nama demikian karena

penggunaan umumnya untuk menahan/ngeblok (“choke”) sinyal frekuensi

tinggi AC pada rangkaian radio.Nama lain dari induktor, tetapi masih

10

digunakan di jaman sekrang ini adalah “reactor”, khususnya pada penggunaan

daya besar. Nama ini akan menjadi familiar setelah anda belajar tentang teori

rangakain alternating current (AC), khususnya prinsip reaktansi induktif.

B. TEORI PERCOBAAN CINCIN FARADAY

Ternyata perubahan medan listrik menimbulkan medan magnet yang

tidak tetap besarannya atau berubah-ubah. Sehingga perubahan medan magnet

tersebut akan menghasilkan lagi medan listrik yang berubah-ubah. Proses

terjadinya medan listrik dan medan magnet berlangsung secara sama bersama

dan menjalar kesegala arah. Arah getar vektor medan listrik medan magnet

saling tegak lurus. Jadi gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang

dihasilkan dari perubahan medan magnet dan medan listrik secara berurutan,

dimana arah getar vektor medan listrik dan medan magnet saling tegak lurus.

E = medan listrik (menjalar vertikal)

B = medan magnet (menjalar horizontal)      

Sebuah cincin logam ditempatkan ke dalam inti besi yang telah dililiti

kawat tembaga, dan terhubung ke transformator. Kemudian  dihubungkan

kesumber arus ac, dengan mengatur tegangan.  Cincin akan  terangkat dan 

mencapai ketinggian tertentu percobaan ini dikenal sebagai 'CincinThompson'

(http://www.molecularstation./forum/physics-forum/-explanation-jumping-

ring-lenz-law).

11

Eksperimen cincin terbang pada dasarnya membuat cincin logam

melompat ke udara menggunakan sifat elektromagnetik (akibat

GGL). Adanya  dua  sifat elektromagnetik dalam batang kawat menyebabkan

terjadinya peristiwa ini. Kawat tembaga yang dililitkan pada inti besi

dianggap sebagai sumber arus primer. Dan setelah diberi arus listrik Besi akan

menjadi  magnet yang sangat kuat, kekuatannya tergantung dari jumlah lilitan

dan besarnya arus yang mengalir. Ketika cincin logam dimasukan. cincin

akan memiliki  sifat  magnet, Cincin dapat dianggap sebagai kumparan

sekunder, namun dengan kutub yang terbalik terhadap sifat magnet pada  inti

besi. Sehingga keduanya akan saling tolak-menolak dan semakin ringan

lempengan (semakin kecil massanya) maka loncatannya akan semakin tinggi.

Dengan meningkatnya tegangan, arus induksi dalam kumparan akan

meningkat (http://www.iop.org/journals/physed).

Permeabilitas (permeability) adalah kemampuan suatu benda untuk

dilewati garis gaya magnet. Permeabilitas dinyatakan dengan simbul  µ (mu).

Benda yang mudah dilewati garis gaya magnet disebut memiliki permeabilitas

tinggi. Pemeabilitas udara dan ruang hampa dianggap sama dengan satu.

Untuk benda-benda yang lain, besarnya permeabilitas ditentukan  dengan

perbandingan terhadap udara atau ruang hampa, didapatkan permeabilitas

relatif (relative permeability). Nilai permeabilitas untuk udara adalah µo = 4p

x 10-7 atau 1,26 x 10-6. Untuk menghitung µ, nilai permeabilitas relatif µr harus

dikalikan dengan permeabilitas udara µo, sebagaimana rumus di bawah ini.

(http:/vinsentius/blog.spot.com /induksi-elektromagnet).

Cincin terbang adalah sebuah fenomena yang sangat menatik dengan

peralatan yang sederhana terdiri atas tiga bagian utama yaitu sunber arus AC,

kumparan dan inti besi dan cincin konduktor (biasanya terbuat dari aluminium

atau tembaga), ketika cincin di masukan kedalam inti besi dan kumparan

dialiri listrik (arus AC) cincin akan bertolak keatas sepanjang sumbu tegak

inti.

12

Percobaan cincin terbang bertujuan untuk membuktukan teori cincin

terbang dengan teori fisika sederhana dan menggunakannya untuk

menentukan nilai permeabilitas ruang hampa (µ).  Pada percobaan  ini

digunakan  cincin yang terbuat dari seng, dan sebagai bahan pembanding

digunakan juga cincin yang terbuat dari seng namun dengan diameter dalam

dan ketebalan yang berbeda serta kayu sebagai bahan nonkonduktor ,

ketika unit eksperimen cincin terbang diberi tegangan sebesar 115 volt arus

yang mengalir pada kumparan sebesar 1.3 ampere dan arus yang mengalir

pada cincin sebesar 23.8 ampere namun  cincin belum terangkat samasekali.

Setelah tegangan dinaikan menjadi 125 volt arus yang mengalir pada

kumparan sebesar 1.42 ampere  sedangkan pada cincin sebesar 26.8 ampere,

terlihat cincin  seng naik setinggi 3,5 cm, kemudian tegangan dinaikan lagi

menjadi 135 volt dan setelah diukur arus pada kumparan sebesar 1.69 ampere

dan pada cincin sebesar 34.4 ampere, jadi dapat dikatakan bahwa besarnya

gaya tolak yang timbul antara antara cincin dan kumparan berbanding lurus

dengan tegangan yang diberikan. Sedangkan untuk cincin yang digunakan

sebagai bahan pembanding ketika dimasukan kedalam inti besi dan diberi

perlakuan yang sama menunjukan hasil yang berbeda cincin seng dengan

diameter luar yang lebih besar terangakat lebih rendah hal itu terjadi karena

medan magnet semakin jauhnya medan magnet dengan cincin artinya semakin

medan magnet yang diterima oleh cincin sehingga gaya tolaknya yidak cikup

besar, dan untuk cincin yang lebih tebal  setelah diberikan perlakuan yang

sama juga terangkat lebih rendah, hal ini tentu saja disebabkan oleh massa

cincin yang cukup berat sehingga meskipun timbul gaya tolak lempengan

dengan masaa yang yang lebih besar tidak akan terangkat sama tinggi dengan

lempengan yang lebih ringan. Untuk data permeabilitas diperoleh hasil bahwa 

semakin tinggi tegangan yang diberikan nilai permeabilitasnya juga akan

semakin besar.

13

Melalui eksperimen, Faraday, dapat disimpulkan bahwa medan listrik

yang dihasilkan di wilayah ruang di mana ada variasi temporal medan magnet

di wilayah ini.Oleh karena itu, arus listrik yang muncul dalam lingkaran ini

disebabkan oleh medan listrik yang diciptakan oleh medan magnet yang

berubah di wilayah sirkuit.

Salah satu percobaan ini menyebabkan dia untuk mendapatkan arus listrik

diinduksi sekarang dengan aksi dari magnet permanen.Oleh karena itu,

bekaszou adalah cincin segitiga magnet permanen.Untuk melakukan

percobaan Faraday mendirikan kontak fisik antara magnet.Setelah berulang

operasi kontak melanggar.Dengan melakukan dua prosedur (atau menarik diri

dari magnet) variasi magnetik terjadi pada silinder pusat yang cepat.

Tidak diragukan lagi pentingnya karya Faraday.Jalan penemuan, dalam

elektromagnetisme, adalah salah satu eksperimen, yaitu, ia menyebabkan teori

dengan eksperimen.Hukum-Nya induksi adalah, di atas segalanya, suatu

hukum empiris.Karya-karyanya dipamerkan sedikit matematika, mungkin

karena pelatihan dasar genting, belajar hanya apa yang dibutuhkan untuk

membaca, menulis dan beberapa matematika.Perhatiannya hampir secara

eksklusif berfokus pada fenomena itu sendiri dan penjelasan mereka dalam

hal hampir fenomenologis, tanpa berusaha untuk membuat penerbangan

teoritis utama. (Diadaptasi dari: DIAS, 2004)

C. TEORI TRANSFORMATOR

Transformator merupakan alat listrik yang dapat mengubah energi listrik

dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lainnya

berdasarkan prinsip induksi-elektromagnetik. Untuk memperoleh suatu

transformator daya satu fasa yang mempunyai efisiensi yang tinggi diperlukan

suatu perancangan. Proses perancangan transformator satu fasa ini dapat

dilakukan secara manual, namun untuk cara ini memungkinkan terjadi

kesalahan didalam perhitungan. Agar permasalahan diatas dapat dihindari dan

14

untuk mempercepat proses perhitungan maka diperlukan bantuan software

dalam proses perhitungan.

Ada dua jenis trafo yaitu trafo penaik tegangan (step up transformer) dan

trafo penurun tegangan (step down transformer). Jika tegangan primer lebih

kecil dari tegangan sekunder, maka dinamakan trafo step up. Tetapi jika

tegangan primer lebih besar dari tegangan sekunder, maka dinamakan

trafo step down.

Gambar 1. Simbol trafo

Pada setiap trafo mempunyai input yang dinamai gulungan primer dan

output yang dinamai gulungan sekunder. Trafo mempunyai inti besi untuk

frekuensi rendah dan inti ferrit untuk frekuensi tinggi atau ada juga yang tidak

mempunyai inti (inti udara).                        

Primer                                                      Sekunder

Gambar 2. Bagian trafo yang dilalui arus listrik

Bila pada lilitan primer diberi arus bolak-balik (AC), maka gulungan

primer akan menjadi magnit yang arah medan magnitnya juga bolak-balik.

15

Medan magnit ini akan menginduksi gulungan sekunder dan mengakibatkan

pada gulungan sekunder mengalir arus bolak-balik (AC). Dimisalkan pada

gulungan primer mengalir arus berfasa positip (+), maka pada gulungan

sekundernya mengalir arus berfasa negatip (-). Karena arus yang mengalir

digulungan primer bolak-balik, maka pada gulungan sekunderpun mengalir

arus bolak-balik. Besarnya daya pada lilitan primer sama dengan daya yang

diberikan pada lilitan sekunder. Jadi Pp = Ps atau Up.Ip = Us.Is

Dimana:

Pp = Daya primer dalam watt

Ps = Daya sekunder dalam watt

Up = Tegangan primer dalam volt

Us = Tegangan sekunder dalam volt

Ip  = Arus primer dalam ampere

Is  = Arus sekunder dalam ampere

Contoh:

Sebuah trafo daya dihubungkan dengan tegangan jala-jala 220 V, arus

yang mengalir pada lilitan primer 0,2 amper. Jika tegangan sekundernya 12 V.

Hitunglah besarnya arus sekunder.

Penyelesaian:

Up.Ip = Us.Is       

220.0,2 = 12. Is

Is = 44/12

Is = 3,66 ampere

Perbandingan Transformasi

Pada umumnya jumlah lilitan primer tidak sama dengan jumlah lilitan

sekunder. Untuk trafo stepup jumlah lilitan primer lebih sedikit dari jumlah

lilitan sekunder, sebaliknya untuk trafo stepdown jumlah lilitan primer lebih

banyak dari jumlah lilitan sekunder. Banyaknya lilitan primer dan banyaknya

16

lilitan sekunder menunjukkan besarnya tegangan primer dan besarnya

tegangan sekunder. Semakin besar tegangannya semakin banyak pula

lilitannya. Jadi banyaknya lilitan berbanding lurus dengan besarnya tegangan

dimasing-masing sisi. Jika lilitan sekunder = Ns dan lilitan primer = Np, maka

perbandingan jumlah lilitan primer dan lilitan sekunder disebut perbandingan

transformasi dan dinyatakan dengan T = Np/Ns. Pada transformator berlaku

persamaan: Up/Us = Np/Ns atau T = Up/Us

Contoh:

Sebuah trafo daya tegangan primernya 220 V, tegangan sekundernya 30

V. Jumlah lilitan primernya 1100 lilit. Hitunglah banyaknya lilitan

sekundernya.

Penyelesaian:

Up/Us = Np/Ns

220/30 = 1100/Ns

7,33 = 1100/N

Ns = 1100/7,33

Ns = 150.06 lilit

Pada teknik elektronika dikenal bermacam-macam trafo, baik untuk

frekuensi tinggi maupun frekuensi rendah. Contoh trafo untuk frekuensi tinggi

yaitu trafo osilator, trafo frekuensi menengah (IF), trafo spull antena (tuner).

Sedangkan trafo yang dipakai untuk frekuensi rendah yaitu trafo input, trafo

output, trafofilter (choke).

D. TEORI TRANSFORMATOR TEGANGAN LISTRIK DAN JENIS-

JENISNYA

17

Transformator atau trafo adalah suatu alat listrik yang dapat

memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian

listrik kerangkaian listrik yang lain melalui suatu gandengan magnet dan

berdasarkan prinsip induksi elektromagnet tanpa perubahan frekuensi.

Penggunaan transformator dalam sistem tenaga listrik adalah untuk

menaikkan tegangan yang dihasilkan dari generator pembangkit hingga

mencapai 380 kV atau 500 kV dari 11 kV atau 22 kV yang bertujuan untuk

menurunkan rugi tembaga sehingga transmisi lebih ekonomis.

Kemudian melalui trafo step down, tegangan diturunkan menjadi 10 kV

atau 20 kV kembali untuk bisa memberikan suplai pada jaringan distribusi.

Kemudian tegangan tersebut diturunkan lagi menjadi 380 V untuk bisa

dipakai pada beban seperti motor induksi. Dengan trafo pembakaian motor

AC lebih digemari dibandingkan dengan motor DC.

Transformator mempunyai dua buah sisi, yaitu sisi primer dan sisi

sekunder. Selain itu trafo juga memiliki dua buah konstruksi, yaitu tipe shell

dan tipe core. Pada trafo dengan tipe shell, inti baja akan mengelilingi

kumparan dan pada tipe core, kumparan akan mengelilingi bagian inti dari

trafo.

1. Jenis-jenis Transformator

Berkaitan dengan topic yang dikaji yakni kegunaan transformator adalah

alat untuk mengubah tegangan arus bolak balik menjadi lebih tinggi atau

rendah. Transformator terdiri dari pasangan kumparan primer dan sekunder

18

yang diisolasi (terpisah) secara listrik dan dililitkan pada inti besi lunak. Inti

besi lunak dibuat dari pelat yang berlapis-lapis untuk mengurangi daya yang

hilang karena arus pusar. Kumparan primer dan sekunder dililitkan pada kaki

inti besi yang terpisah. Bagian fluks magnetic bocor tampak bahwa pada

pasangan kumparan terdapat fluks magnetic bocor disisi primer dan sekunder.

Secara lebih lengkap bisa dicermati pada gambar 2.

Gambar 2. Bagan fluks magnetic bocor pada pasangan kumparan

Hasil diatas untuk mengurangi fluks magnet bocor pada pasangan

kumparan digunakan pasangan kumparan seperti gambar diatas. Kumparan

sekunder dililitkan pada kaki inti besi yang sama (kaki yang tengah), dengan

lilitan kumparan sekunder terletak diatas lilitan kumparan primer, ditunjukkan

pada fluks magnet bocornya, maka dapat dicermati pada gambar dibawah in

Gambar 3. Hubungan primer dan sekunder

19

Rumus untuk fluks magnet yang ditimbulkan lilitan primer adalah:

δΦ = Є x δt (1). Dan untuk rumus GGL induksi yang terjadi dililitan sekunder

adalah Є = N δΦ/δt (2). Karena kedua kumparan dihubungkan dengan fluks

yang sama, maka δΦ/δt = Vp/Np = Vs/Ns (3). Dimana dengan menyusun

ulang persamaan akan didapat Vp/Np = Vs/Ns (4). Sedemikian sehingga

Vp.Ip = Vs.Is (5). Dengan kata lain, hubungan antara tegangan primer dengan

tegangan sekunder ditentukan oleh perbandingan jumlah lilitan primer dengan

lilitan sekunder.

Jenis-jenis transformator adalah :

a. Step-Up

Gambar 4. Lambang transformator step-up

Transformator step-up adalah transformator yang memiliki lilitan

sekunder lebih banyak daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai

penaik tegangan. Transformator ini biasa ditemui pada pembangkit tenaga

listrik sebagai penaik tegangan yang dihasilkan generator menjadi tegangan

tinggi yang digunakan dalam transmisi jarak jauh.

b. Step-down

Gambar 5. Skema transformator step-down

20

Transformator step-down memiliki lilitan sekunder lebih sedikit

daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penurun tegangan.

Transformator jenis ini sangat mudah ditemui, terutama dalam adaptor AC-

DC.

c. Autotransformator

Gambar 6. Skema transformator

Transformator jenis ini hanya terdiri dari satu lilitan yang berlanjut

secara listrik, dengan sadapan tengah. Dalam transformator ini, sebagian

lilitan primer juga merupakan lilitan sekunder. Fasa arus dalam lilitan

sekunder selalu berlawanan dengan arus primer, sehingga untuk tarif daya

yang sama lilitan sekunder bisa dibuat dengan kawat yang lebih tipis

dibandingkan transformator biasa. Keuntungan dari autotransformator

adalah ukuran fisiknya yang kecil dan kerugian yang lebih rendah daripada

jenis dua lilitan. Tetapi transformator jenis ini tidak dapat memberikan

isolasi secara listrik antara lilitan primer dengan lilitan sekunder. Selain itu,

autotransformator tidak dapat digunakan sebagai penaik tegangan lebih dari

beberapa kali lipat (biasanya tidak lebih dari 1,5 kali).

d. Autotransformator Variabel

Gambar 7. Skema Autotransformator Variabel

21

Autotransformator variabel sebenarnya adalah autotransformator biasa

yang sadapan tengahnya bisa diubah-ubah, memberikan perbandingan

lilitan primer-sekunder yang berubah-ubah.

e. Transformator Isolasi

Transformator isolasi memiliki lilitan sekunder yang berjumlah sama

dengan lilitan primer, sehingga tegangan sekunder sama dengan tegangan

primer. Tetapi pada beberapa desain, gulungan sekunder dibuat sedikit

lebih banyak untuk mengkompensasi kerugian. Transformator seperti ini

berfungsi sebagai isolasi antara dua kalang. Untuk penerapan audio,

transformator jenis ini telah banyak digantikan oleh kopling kapasitor.

f. Transformator Pulsa

Transformator pulsa adalah transformator yang didesain khusus untuk

memberikan keluaran gelombang pulsa. Transformator jenis ini

menggunakan material inti yang cepat jenuh sehingga setelah arus primer

mencapai titik tertentu, fluks magnet berhenti berubah. Karena GGL

induksi pada lilitan sekunder hanya terbentuk jika terjadi perubahan fluks

magnet, transformator hanya memberikan keluaran saat inti tidak jenuh,

yaitu saat arus pada lilitan primer berbalik arah.

g. Transformator Tiga Fasa

Transformator tiga fasa sebenarnya adalah tiga transformator yang

dihubungkan secara khusus satu sama lain. Lilitan primer biasanya

dihubungkan secara bintang (Y) dan lilitan sekunder dihubungkan secara

delta (Δ).

2. Prinsip Kerja Transformator

Komponen Transformator (trafo)

Transformator (trafo) adalah alat yang digunakan untuk menaikkan atau

menurunkan tegangan bolak-balik (AC). Transformator terdiri dari 3

22

komponen pokok yaitu: kumparan pertama (primer) yang bertindak sebagai

input, kumparan kedua (skunder) yang bertindak sebagai output, dan inti besi

yang berfungsi untuk memperkuat medan magnet yang dihasilkan.

Gambar 8. Bagian-Bagian Transformator

Gambar 9. Lambang Transformator

Prinsip kerja dari sebuah transformator adalah sebagai berikut. Ketika

Kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik,

perubahan arus listrik pada kumparan primer menimbulkan medan magnet

yang berubah. Medan magnet yang berubah diperkuat oleh adanya inti besi

dan dihantarkan inti besi ke kumparan sekunder, sehingga pada ujung-ujung

kumparan sekunder akan timbul ggl induksi. Efek ini dinamakan induktansi

timbal-balik (mutual inductance).

23

Gambar 10. Skema transformator kumparan primer dan kumparan sekunder terhadap

medan magnet

Pada skema transformator diatas, ketika arus listrik dari sumber tegangan

yang mengalir pada kumparan primer berbalik arah (berubah polaritasnya)

medan magnet yang dihasilkan akan berubah arah sehingga arus listrik yang

dihasilkan pada kumparan sekunder akan berubah polaritasnya.

Gambar 11. Hubungan antara tegangan primer, jumlah lilitan primer, tegangan

sekunder, dan jumlah lilitan sekunder

Hubungan antara tegangan primer, jumlah lilitan primer, tegangan

sekunder, dan jumlah lilitan sekunder, dapat dinyatakan dalam persamaan:

Vp/Vs = Np/Ns (6)

Vp = tegangan primer (volt)

Vs = tegangan sekunder (volt)

24

Np = jumlah lilitan primer

Ns = jumlah lilitan sekunder

Simbol Transformator

Berdasarkan perbandingan antara jumlah lilitan primer dan jumlah lilitan

sekunder transformator ada dua jenis yaitu:

1. Transformator step up yaitu transformator yang mengubah tegangan bolak-

balik rendah menjadi tinggi, transformator ini mempunyai jumlah lilitan

kumparan sekunder lebih banyak daripada jumlah lilitan primer (Ns > Np).

2. Transformator step down yaitu transformator yang mengubah tegangan

bolak-balik tinggi menjadi rendah, transformator ini mempunyai jumlah

lilitan kumparan primer lebih banyak daripada jumlah lilitan sekunder (Np

> Ns).

Pada transformator (trafo) besarnya tegangan yang dikeluarkan oleh

kumparan sekunder adalah:

a. Sebanding dengan banyaknya lilitan sekunder (Vs ~ Ns).

b. Sebanding dengan besarnya tegangan primer ( VS ~ VP).

c. Berbanding terbalik dengan banyaknya lilitan primer, Vs ~ 1/Np (7)

Sehingga dapat dituliskan:

Vs = Ns/Np x Vp (8)

3. Penggunaan transformator

Transformator (trafo) digunakan pada peralatan listrik terutama yang

memerlukan perubahan atau penyesuaian besarnya tegangan bolak-balik.

Misal radio memerlukan tegangan 12 volt padahal listrik dari PLN 220 volt,

maka diperlukan transformator untuk mengubah tegangan listrik bolak-balik

220 volt menjadi tegangan listrik bolak-balik 12 volt. Contoh alat listrik yang

25

memerlukan transformator adalah: TV, komputer, mesin foto kopi, gardu

listrik dan sebagainya.

4. Fungsi Trafo Tegangan

Fungsi dari trafo tegangan antara lain :

a. Mentransformasikan besaran tegangan sistem dari yang tinggi ke besaran

tegangan listrik yang lebih rendah sehingga dapat digunakan untuk

peralatan proteksi dan pengukuran yang lebih aman, akurat dan teliti.

b. Mengisolasi bagian primer yang tegangannya sangat tinggi dengan bagian

sekunder yang tegangannya rendah untuk digunakan sebagai sistm

proteksi dan pengukuran peralatan dibagian primer. Sebagai standarisasi

besaran tegangan sekunder (100, 100/√3, 110/√3 dan 110 volt) untuk

keperluan peralatan sisi sekunder.

c. Memiliki 2 kelas, yaitu kelas proteksi (3P, 6P) dan kelas pengukuran (0,1;

0,2; 0,5;1;3).  

5. Perwatan dan pemantauan Transformator

Dengan melakukan perawatan secara berkala

dan pemantauan kondisi transformator pada

saat beroperasi akan banyak keuntungan

yang didapat, antara lain:

a. Meningkatkan keandalan dari

transformator tersebut.

b. Memperpanjang masa pakai.

c. Jika masa pakai lebih panjang, maka secara otomatis akan dapat

menghemat biaya penggantian unit transformator.

Adapun langkah-langkah perawatan dari transformator, antara lain adalah:

a. Pemeriksaan berkala kualitas minyak isolasi.

26

b. Pemeriksaan/pengamatan berkala secara langsung (Visual Inspection)

c. Pemeriksaan-pemeriksaan secara teliti (overhauls) yang terjadwal

E. TEORI TRANSFORMATOR ARUS LISTRIK DAN APLIKASINYA

Current transformer (CT) atau Trafo Arus adalah peralatan pada sistem

tenaga listrik yang berupa trafo yang digunakan untuk pengukuran arus yang

besarnya hingga ratusan ampere dan arus yang mengalir pada jaringan

tegangan tinggi. Di samping untuk pengukuran arus, trafo arus juga digunakan

untuk pengukuran daya dan energi, pengukuran jarak jauh, dan rele proteksi.

Kumparan primer trafo dihubungkan seri dengan rangkaian atau jaringan yang

akan dikur arusnya sedangkan kumparan sekunder dihubungkan dengan meter

atau dengan rele proteksi.

Prinsip kerja trafo arus sama dengan trafo daya satu fasa. Bila pada

kumparan primer mengalir arus I1, maka pada kumparan timbul gaya gerak

magnet sebesar N1I1. Gaya gerak ini memproduksi fluks pada inti, dan fluks

ini membangkitkan gaya gerak listrik pada kumparan sekunder. Bila terminal

kumparan sekunder tertutup, maka pada kumparan sekunder mengalir arus I1.

Arus ini menimbulkan gaya gerak magnet N2I2 pada kumparan sekunder. Pada

trafo arus biasa dipasang burden pada bagian sekunder yang berfungsi sebagai

27

impedansi beban, sehingga trafo tidak benar-benar short circuit. Apabila trafo

adalah trafo ideal, maka berlaku persamaan :

N1I1 = N2I2

I1/I2 = N2/N1

di mana,

N1 : Jumlah belitan kumparan primer

N2 : Jumlah belitan kumparan sekunder

I1 : Arus kumparan primer

I2 : Arus kumparan sekunder

Dalam pemakaian sehari-hari, trafo arus dibagi menjadi jenis-jenis

tertentu berdasarkan syarat-syarat tertentu pula, adapun pembagian jenis trafo

arus adalah sebagai berikut :

1. Jenis Trafo Arus Menurut Jumlah Kumparan Primer

a. Jenis Kumparan (Wound)

Biasa digunakan untuk pengukuran pada arus rendah, burden yang

besar, atau pengukuran yang membutuhkan ketelitian tinggi. Belitan

primer tergantung pada arus primer yang akan diukur, biasanya tidak

lebih dari 5 belitan. Penambahan belitan primer akan mengurangi faktor

thermal dan dinamis arus hubung singkat.

b. Jenis Bar (Bar)

Konstruksinya mampu menahan arus hubung singkat yang cukup

tinggi sehingga memiliki faktor thermis dan dinamis arus hubung

singkat yang tinggi. Keburukannya, ukuran inti yang paling ekonomis

diperoleh pada arus pengenal yang cukup tinggi yaitu 1000A.

2. Jenis Trafo Arus Menurut Jumlah Rasio

a. Jenis Rasio Tunggal

Rasio tunggal adalah trafo arus dengan satu kumparan primer dan

satu kumparan sekunder.

28

b. Jenis Rasio Ganda

Rasio ganda diperoleh dengan membagi kumparan primer menjadi

beberapa kelompok yang dihubungkan seri atau paralel.

3. Jenis Trafo Arus Menurut Jumlah Inti

a. Inti Tunggal

Digunakan apabila sistem membutuhkan salah satu fungsi saja,

yaitu untuk pengukuran atau proteksi.

b. Inti Ganda

Digunakan apabila sistem membutuhkan arus untuk pengukuran

dan proteksi sekaligus.

4. Jenis Trafo Arus Menurut Konstruksi Isolasi

a. Isolasi Epoksi-Resin

Biasa dipakai hingga tegangan 110KV. Memiliki kekuatan hubung

singkat yang cukup tinggi karena semua belitan tertanam pada bahan

isolasi. Terdapat 2 jenis, yaitu jenis bushing dan pendukung.

29

b. Isolasi Minyak-Kertas

Isolasi minyak kertas ditempatkan pada kerangka porselen.

Merupakan trafo arus untuk tegangan tinggi yang digunakan pada gardu

induk dengan pemasangan luar. Dibedakan menjadi jenis tangki logam,

kerangka isolasi, dan jenis gardu. Kelebihannya, penyulang pada sisi

primer lebih pendek, digunakan untuk arus pengenal dan arus hubung

singkat yang besar.

c. Isolasi Koaksial

30

Jenis trafo arus dengan isolasi koaksial biasa ditemui pada kabel,

bushing trafo, atau pada rel daya berisolasi gas SF6. Sering digunakan

inti berbentuk cincin dengan belitan sekunder yang dibelit secara

seragam pada cincin dan dimasukkan pada isolasi, dengan demikian

terbuka jalan untuk membawa lapisan terluar bagian yang di-ground

keluar dari trafo arus

Fungsi Trafo Arus

Fungsi Trafo Arus

Fungsi dari trafo arus adalah:

1. Mengkonversi besaran arus pada sistem tenaga listrik dari besaran

primer menjadi besaran sekunder untuk keperluan pengukuran sistem

metering dan proteksi

2. Mengisolasi rangkaian sekunder terhadap rangkaian primer, sebagai

pengamanan terhadap manusia atau operator yang melakukan

pengukuran.

3. Standarisasi besaran sekunder, untuk arus nominal 1 Amp dan 5 Amp

Secara fungsi trafo arus dibedakan menjadi dua yaitu:

a. Trafo arus pengukuran

31

1) Trafo arus pengukuran untuk metering memiliki ketelitian tinggi

pada daerah kerja (daerah pengenalnya) 5% – 120% arus nominalnya

tergantung dari kelasnya dan tingkat kejenuhan yang relatif rendah

dibandingkan trafo arus untuk proteksi.

2) Penggunaan trafo arus pengukuran untuk Amperemeter, Watt-meter,

VARh-meter, dan cos φ meter.

b. Trafo arus proteksi

1) Trafo arus untuk proteksi, memiliki ketelitian tinggi pada saat terjadi

gangguan dimana arus yang mengalir beberapa kali dari arus

pengenalnya dan tingkat kejenuhan cukup tinggi.

2) Penggunaan trafo arus proteksi untuk relai arus lebih (OCR dan

GFR), relai beban lebih, relai diferensial, relai daya dan relai jarak.

3) Perbedaan mendasar trafo arus pengukuran dan proteksi adalah pada

titik saturasinya seperti pada kurva saturasi dibawah ini.

Kurva kejenuhan CT untuk Pengukuran dan Proteksi

4) Trafo arus untuk pengukuran dirancang supaya lebih cepat jenuh

dibandingkan trafo arus proteksi sehingga konstruksinya mempunyai

luas penampang inti yang lebih kecil .

32

Luas Penampang Inti Trafo Arus

5. Penerapan Transformator Pada Pengapian Sepeda Motor

Pada postingan sebelumnya sudah membahas mengenai

tentang transformator (trafo). Dimana trafo tersebut berfungsi sebagai alat

untuk menurunkan atau menaikan tegangan listrik. Lalu dimana sistem trafo

ini diterapkan dalam kehidupan sehari-hari? Belajar suatu teori tidak akan

berguna jika teori tersebut tidak diterapkan atau diaplikasikan dalam

kehidupan sehari-hari. Sebelum membahas mengenai Trafo dan aplikasinya.

Berikut Mafia Online paparkan sebuah pengalaman yang menarik. Begini

ceritanya:

Pada suatu hari saya ingin jalan-jalan bersama teman ke sebuah sebuah

tempat yang namanya Bendungan Tukad Yeh Unda. Jaraknya yang cukup

jauh dari rumah sehingga saya memutuskan menggunkan sepeda motor untuk

menuju tempat tersebut. Lalu saya ambil sepeda motor langsung tancap

starter, dan sialnya motor saya tidak mau “hidup”. Berapa kalipun saya starter

tetap saja tidak mau hidup juga. Lalu saya putuskan menggunkan starter kaki

(starter kick), ternyata tidak mau juga. Lalu saya suruh teman saya untuk

mencoba menyalakan mesin motor saya ternyata juga tidak bisa.

Di dalam keputusasaan saya coba telpon kakak saya, lalu saya tanyakan

kenapa motor saya tiba-tiba tidak bisa hidup. Lalu kakak saya pun

menjelaskan bahwa kemungkinan busi motornya kotor, sehingga perlu

dibersihkan. Lalu saya suruh teman saya untuk melakukan apa yang suruh

oleh kakak saya. Dalam keadaan sibuknya teman saya membersihkan busi

33

motor, saya coba iseng-iseng menstarter dengan menggunakan starter kick.

Lalu apa yang terjadi?

Teman saya tiba-tiba berteriak “wadaooow” dan terpental. Ternyata

teman saya kena setrum katanya. Saya pun jadi bingung dan bertanya-tanya di

dalam hati, kok bisa ya kena setrum, darimana sumber listrik tersebut. Padahal

aki yang saya gunakan memiliki tegangan 12 volt tidak mungkin tegangan 12

volt bisa membuat orang sampai berteriak dan sampai terpental lagi.

Begitu penasarannya saya langsung mengambil HP dan menghubungi

Mbah Google. Setelah searching di mesinnya Mbah Google saya menemukan

beberapa artikel tentang dari mana sumber tegangan yang tinggi pada sepeda

motor. Berdasarkan artikel yang saya baca sumber tegangan yang tinggi pada

sepeda motor bersumber dari aki yang ada pada sepeda motor. Lho kok bisa? 

Nah di sinilah konsep transformator diterapkan dalam pengapian sepeda

motor sehingga menghasilkan tegangan yang sangat tinggi. Jenis

transformator yang digunakan adalah transformator jenis step up. Di mana

trafo step up berfungsi untuk menaikan tegangan. Maka dari itu busi pada

sepeda motor bisa menghasilkan tegangan yang sangat tinggi. Dalam artikel

tersebut dijelaskan bahwa busi (spark plug) mampu mengeluarkan arus listrik

tegangan tinggi menjadi loncatan bunga api melalui elektrodanya. Loncatan

bunga api terjadi disebabkan adanya perbedaan tegangan diantara kedua kutup

elektroda busi (± 10.000 volt). Fungsi dari busi tersebut adalah untuk

membuat pengapian dengan tengangan yang tinggi. Jadi agar motor dapat

berjalan dengan baik maka perlu pengapian dengan tegangan tinggi.

Bagaimana caranya bisa menghasilkan tegangan yang sangat tinggi (± 10

kV)? 

Pengapian adalah cara untuk memantik/ignition yaitu menciptakan

percikan api untuk memulai proses pembakaran di dalam silinder yang telah

berisi gas dari bahan bakar yang telah tercampur dengan oksigen. Pembakaran

34

yang cepat tesebut menimbulkan ledakan yang menggerakkan piston naik dan

turun, demikian seterusnya berulang ulang.

Untuk menghasilkan percikan, listrik harus melompat melewati celah

udara yang terdapat di antara dua elektroda pada busi. Karena udara

merupakan isolator (penghantar listrik yang jelek), tegangan yang sangat

tinggi dibutuhkan untuk mengatasi tahanan dari celah udara tersebut, juga

untuk mengatasi sistem itu sendiri dan seluruh komponen sistem pengapian

lainnya. Koil pengapian mengubah sumber tegangan rendah dari aki atau koil

sumber (12 V) menjadi sumber tegangan tinggi  (10 KV atau lebih) yang

diperlukan untuk menghasilkan loncatan bunga api yang kuat pada celah busi

dalam sistem pengapian. Jadi koil pengapian ini berfungsi sebagai

transformator step up.

Tanpa busi sepeda motor tidak akan bisa

jalan.

35

Sumber gambar: Mas Alimuktar

Pada koil pengapian, kumparan primer dan sekunder digulung pada inti

besi. Kumparan-kumparan ini akan menaikkan tegangan yang diterima dari

baterai menjadi tegangan yang sangat tinggi melalui induksi elektromagnetik.

Inti besi (core) dikelilingi kumparan yang terbuat dari baja silicon tipis.  

Dalam kumparan pengapian terdapat kumparan primer dan kumparan

sekunder yang dililitkan pada tumpukan-tumpukan plat besi tipis. Diameter

kawat pada kumparan primer 0,6 – 0,9 mm, dengan jumlah lilitan 200–400

kali, sedangkan diameter kawat  pada kumparan sekunder 0,05–0,08 mm

dengan jumlah lilitan  sebanyak 2000–15.000 kali.  Karena perbedaan jumlah

gulungan pada kumparan primer dan  sekunder tersebut, dengan cara

mengalirkan arus listrik secara  terputus-putus pada kumparan primer

(sehingga pada kumparan  primer timbul/hilang kemagnetan secara tiba-tiba),

maka kumparan  sekunder akan terinduksi sehingga timbul induksi tegangan

tinggi  sebesar ± 10.000 volt.

Nah itu merupakan salah satu contoh penerapan konsep transformator

dalam kehidupan sehari-hari. Hati-hati jika anda mencoba untuk memperbaiki

sepeda motor anda sendiri, jika salah bisa-bisa anda kena setrum tegangan

tinggi (10 kV) yang cukup membuat anda pingsan.

Contoh Soal dan Pembahasan Tentang Trafo.

Sebuah perusahaan jika ingin membuat trafo dengan tegangan masuk

sebesar 12 Volt (tegangan aki) supaya menghasilkan tegangan sebesar 10 kV,

jika lilitan primernya 400 lilitan. Berapa minimal lilitan sekundernya jika kita

anggap trafo tersebut ideal dan berapa minimal lilitan sekundernya jika kita

anggap trafo tersebut memiliki efisiensi 85%?

Jawab:

36

Diketahui:

Np = 400 = 4,0 x 102

Vp = 12 V

Is = 1,5 A

Vs = 10 kV = 1,0 x 104 V

Ditanya:

Ns jika trafo ideal = ... ?

Ns (jika η = 85%) = ..?

Penyelesaian:

Untuk transformator (trafo) yang ideal akan berlaku persamaan:

Np/Ns = Vp/Vs

4,0 x 102/Ns= 12 V/1,0 x 104 V

Ns = 4 x 102 x 1,0 x 104 V/12 V

Ns = 4 x 106 /12

Ns = 3,3 x 105

Jadi, jika kita anggap trafo tersebut ideal maka minimal diperlukan lilitan

sekunder sebanyak 3,3 x 105 lilitan

Sedangkan untuk trafo dengan efisiensi 85% akan berlaku persamaan:

η = ((Np x Vs)/(Ns x Vp))x 100%

85% =(( 4,0 x 102 x 1,0 x 104 V) /(Ns x 12 V)) x 100%

85 = 4,0 x 108 /12 Ns

Ns = 4,0 x 108/1,02 x 103

Ns = 3,9 x 105

Jadi, jika kita anggap trafo tersebut memiliki efisiensi 85% maka minimal

diperlukan lilitan sekunder sebanyak 3,9 x 105 lilitan.

37

BAB III

PENUTUPA. Kesimpulan

Dari pembahasan di atas dapat di ambil kesimpulan ketika kumparan primer

dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, perubahan arus listrik pada

kumparan primer menimbulkan medan magnet yang berubah. Medan magnet

yang berubah diperkuat oleh adanya inti besi dan dihantarkan inti besi ke

kumparan sekunder, sehingga pada ujung-ujung kumparan sekunder akan timbul

GGL induksi. Efek ini dinamakan induktansi timbal-balik (mutual inductance).

Eksperimen cincin terbang pada dasarnya membuat cincin logam melompat

ke udara menggunakan sifat elektromagnetik (akibat GGL). Tinggi rendahnya

cincin melompat terganting dari dari tergangan yang diberikan. Semakin tinggi

tegangan maka semakin semakin tinggi pula cincin akan melompat dan

sebaliknya semakin kecil tegangan maka semakin rendah cincin akan melompat.

B. SARAN

Diupayakan kepada seluruh mahasiswa setelah mempelajari makalah ini

dapat memahami lebih dalam tentang Teori Induktor, Teori Percobaan Cincin

38

Faraday, Teori Transformator, Teori Transformator Tegangan Listrik dan Jenis-

jenisnya, Teori Transformator Arus Listrik dan Aplikasinya.

DAFTAR PUSTAKA

http://ilmulistrik.com/fungsi-trafo-arus.html

http://tunggal-insan-cita.blogspot.com/2012/08/current-transformer-trafo-

arus.html

http://iwan78.files.wordpress.com/2011/04/ct-dan-pt.pdf

http://gustiericsandrablog18blog.blogspot.com/2013/07/percobaan-cincin-

terbang.html

http://livro-ensino-medio.f1cf.com.br/fisica/id/physics-152.html

Tim Penyusun, Mengenal Komponen Elektronika, Modul ELKA-

MR.UM.001.A, Garut: SMK Negeri 2 Garut, 2007.

http://jeyenders23.blogspot.com/2012/11/transformator-ridjalramdlani-jati-

fallat.html

http://dhiaf.wordpress.com/2013/07/28/paper-transformator/

http://teknik-ketenagalistrikan.blogspot.com/2013/05/teori-dasar-

transformator-trafo.html

39

http://faizkurousagi.blogspot.com/2012/11/prinsip-kerja-transformator-dan-

jenis.html

http://ilmuelektronic.blogspot.com/2012/10/pengertian-transformator-dan-

jenisnya.html

40