by

Prinsip Kerja dan Jenis Transformator

Prinsip Kerja dan Jenis Transformator

Listrik adalah salah satu penemuan terbesar dalam sejarah umat manusia yang telah mengubah dunia secara luar biasa. Hari ini, kita mendapat manfaat dari berbagai kemudahan yang dibawa dengan memanfaatkan kekuatan fundamental alam ini dan mentransfernya ke daerah-daerah yang jauh dari jangkauan. Namun, ini tidak selalu terjadi. Selama awal 1800-an, satu-satunya perangkat penghasil arus adalah sel volta, yang menghasilkan arus kecil dengan melarutkan logam dalam asam.

Pada tahun 1830, Faraday dan Henry mempercepat penelitian tentang listrik dengan menghubungkannya dengan magnet, yang mengarah pada penemuan induksi elektromagnetik. Penemuan ini merevolusi dunia dengan meletakkan dasar untuk pengembangan generator AC, namun, baru pada tahun 1884 tiga insinyur Hungaria, Károly Zipernowsky, Ottó Bláthy, dan Miksa Déri (ZBD), mematenkan trafo komersial pertama yang memungkinkan listrik ditransmisikan dalam jarak jauh.

Apa itu Transformator?

Transformator atau yang sering disebut pula trafo adalah perangkat listrik yang menggunakan induksi elektromagnetik untuk mentransfer arus bolak-balik dari satu rangkaian ke rangkaian lainnya. Ini digunakan baik untuk mengubah AC tegangan rendah ke AC tegangan tinggi atau untuk mendapatkan AC tegangan rendah dari AC tegangan tinggi.

Komponen Transformator

Terlepas dari kenyataan bahwa transformator dapat memiliki berat mulai dari beberapa gram hingga ratusan metrik ton, ada beberapa komponen dasar yang tercantum di bawah ini yang umum dalam konstruksinya.

1. Inti

Inti trafo biasanya terbuat dari bahan seperti besi lunak atau CRGO (cold-rolled grain-oriented steel), karena memiliki permeabilitas tinggi, dan digunakan untuk memberikan dukungan pada belitan dan jalur terkontrol untuk fluks magnet yang dihasilkan di transformator.
Prinsip Kerja dan Jenis Transformator
Inti biasanya terdiri dari beberapa lembaran atau lapisan laminasi tipis, bukan batang padat. Desain ini membantu dalam menghilangkan dan mengurangi pemanasan. Untuk mengurangi kerugian arus eddy, inti terdiri dari tumpukan laminasi baja silikon tipis yang dipisahkan oleh lapisan pernis tipis.

2. Lilitan

Lilitan adalah kabel melingkar di sekitar inti. Sebuah transformator terdiri dari dua lilitan utama primer dan sekunder. Kumparan yang menarik listrik dari sumbernya dikenal sebagai lilitan primer, sedangkan koil yang memasok energi ke beban di ujung inti yang lain dikenal sebagai lilitan sekunder.
 
Prinsip Kerja dan Jenis Transformator

3. Isolasi

Isolasi adalah salah satu komponen terpenting dari transformator. Isolasi melindungi transformator dari beberapa bahaya listrik. Kerusakan paling serius pada transformator dapat disebabkan oleh kegagalan isolasi. Isolasi diperlukan di beberapa bagian transformator, seperti antara lilitan dan inti, antara lilitan, setiap putaran lilitan, dan semua elemen pembawa arus dan tangki. Isolator harus memiliki kekuatan dielektrik yang tinggi, kualitas mekanik yang kuat, dan kapasitas untuk menahan suhu tinggi.
Prinsip Kerja dan Jenis Transformator
Dalam transformator, isolasi selulosa biasanya digunakan untuk memenuhi kondisi ini. Mereka mempertahankan muatan listrik ketika transformator dihidupkan, dan dengan demikian, mengisolasi komponen transformator yang ada pada tegangan yang berbeda. Ini juga melayani peran mekanis dengan mendukung belitan dan membantu stabilitas termal transformator dengan membentuk saluran pendingin.

4. Isolasi Minyak

Di beberapa transformator, oli transformator terutama melayani tiga tujuan: isolasi antara bagian konduktor, pendinginan dengan pembuangan panas yang lebih baik, dan deteksi kesalahan. Isolasi minyak sering digunakan bersama dengan isolasi selulosa padat. Ini digunakan untuk menutupi semua bagian terbuka yang tidak memiliki isolasi padat.
Prinsip Kerja Transformator
Minyak juga menembus kertas dan mengisi lubang udara, sehingga meningkatkan kualitas isolasi kertas. Limbah panas dihamburkan oleh belitan transformator dan harus dihilangkan. Minyak trafo menyerap panas dari belitan dan mengalirkannya ke bagian luar trafo, di mana ia dapat disebarkan ke udara luar.
Minyak yang digunakan dalam transformator biasanya diperoleh melalui distilasi fraksional dan pengolahan selanjutnya dari minyak mentah. Ada dua jenis utama: minyak trafo berbasis parafin dan minyak trafo berbasis nafta; namun, karena sifatnya yang tahan api dan menyerap kelembaban yang unggul, minyak sintetis seperti minyak silikon menjadi populer.

5. Terminal Busing

Biasanya ada dalam transformator tegangan tinggi, terminal busing transformator adalah perangkat isolasi yang memungkinkan konduktor pembawa arus melewati tangki ground transformator tanpa membuat kontak listrik. Mereka biasanya terbuat dari porselen atau ebonit dan terlihat seperti kolom cakram bundar.

Prinsip Kerja Transformator

Medan listrik dihasilkan oleh semua elemen yang memiliki muatan listrik. Ketika konduktor berlistrik mendekati bahan yang diarde dengan potensial bumi, itu dapat menghasilkan garis medan yang sangat kuat, terutama jika garis medan dipaksa untuk melengkung secara tiba-tiba di sekitar material yang diarde. Transformator busing memberikan insulasi yang efektif di sekitar terminal konduksi dan tangki transformator yang di ground.

Prinsip Kerja Transformator

Prinsip kerja trafo didasarkan pada hukum Faraday tentang induksi elektromagnetik, yang menyatakan bahwa “Gaya gerak listrik di sekitar jalur tertutup sama dengan negatif dari laju perubahan fluks magnet terhadap waktu yang dilingkupi oleh jalur tersebut.”
Prinsip Kerja Transformator
Dalam sebuah transformator , ketika arus dilewatkan melalui kumparan primer, medan magnet terbentuk di sekitarnya. Karena arus bolak-balik, dan kumparan saling berdekatan, medan yang berubah ini meluas ke kumparan sekunder, sehingga menginduksi tegangan di sekunder.
Proses ini dikenal sebagai induksi timbal balik, di mana sebuah kumparan kawat secara magnetis menginduksi tegangan ke kumparan lain yang terletak di dekatnya. Selain itu, transformator memperoleh namanya dari fakta bahwa mereka “mengubah” satu tingkat tegangan atau arus ke tingkat yang lain.
Transformator dapat mengubah tingkat tegangan dan arus catu daya mereka tanpa mengubah frekuensi atau jumlah daya listrik yang dilewatkan dari satu belitan ke belitan lainnya melalui rangkaian magnetik. Rasio jumlah lilitan sebenarnya dari kawat di setiap kumparan sangat penting dalam menentukan jenis transformator dan tegangan output.
Rasio tegangan keluaran terhadap tegangan masukan sama dengan jumlah lilitan antara dua belitan. Tegangan keluaran trafo lebih besar dari tegangan masukan jika lilitan sekunder memiliki lilitan kawat lebih banyak dari lilitan utama.
Trafo jenis ini dikenal sebagai “trafo step-up.” Sebaliknya, jika belitan sekunder memiliki belitan yang lebih sedikit daripada belitan primer, tegangan keluarannya lebih rendah. Ini dikenal sebagai “transformator step-down”. Secara matematis, konsep ini dapat dijelaskan sebagai berikut:
Prinsip Kerja Transformator
Misalkan ada N1 lilitan pada belitan primer dan N1​ lilitan pada belitan sekunder. Sebuah ggl bolak-balik E1 diterapkan pada kumparan primer, yang menghasilkan arus I1​ di sirkuit primer dan I2​ di sirkuit sekunder. Arus dalam kumparan menghasilkan magnetisasi di seluruh inti dan menetapkan medan magnet yang sesuai di dalam inti. Karena magnetisasi inti, medannya lebih besar dibandingkan dengan medan yang ditimbulkan oleh arus dalam kumparan saja. Ini menghasilkan ggl E2 yang lebih besar pada kumparan sekunder, yang berbanding lurus dengan ggl di kumparan primer. Persamaan yang mewakili hubungan ini diberikan sebagai

1. Transformator Daya

Trafo daya adalah salah satu jenis trafo yang paling umum ditemui dalam kehidupan sehari-hari. Trafo daya, yang mengubah listrik masuk ke tegangan yang lebih tinggi atau lebih rendah untuk tujuan tertentu, adalah komponen kunci dalam suplai tegangan jaringan listrik.
Prinsip Kerja Transformator
Trafo ini menghubungkan tegangan step down dan step up pada jaringan distribusi tanpa ada perubahan frekuensi selama transfer daya. Dalam sistem elektronik, transformator daya menawarkan sejumlah pasokan AC dari berbagai tegangan dan nilai arus yang sesuai dari pasokan listrik publik.

2. Transformator Tipe Shell

Trafo tipe shell ditemukan di beberapa perangkat listrik kehidupan sehari-hari, seperti televisi, radio, dll. Trafo ini memiliki bentuk persegi panjang dan terdiri dari tiga komponen utama: satu inti dan dua belitan.
Prinsip Kerja Transformator
Gulungan primer dan sekunder dari transformator ini keduanya digulung pada satu cabang inti, menghasilkan silinder kumparan konsentris, yang membedakannya dari transformator lain. Konfigurasi ini menawarkan pengurangan kerugian fluks yang signifikan selama operasi transformator. Trafo semacam ini sering dilaminasi dan tidak termasuk minyak untuk insulasi.

3. Transformator Tipe Inti

Transformator tipe inti adalah transformator yang memiliki dua belitan yang digulung secara terpisah pada dua atau tiga kaki inti. Tidak seperti transformator tipe shell, ada celah yang signifikan antara belitan primer dan sekunder dari transformator tipe inti. Laminasi dipotong dalam potongan berbentuk L, dan ditumpuk secara bergantian untuk menghilangkan keengganan yang tinggi pada sambungan di mana laminasi disatukan satu sama lain.
Prinsip Kerja Transformator
Untuk membatasi fluks bocor, belitan primer dan sekunder disisipkan, dengan setengah dari masing-masing belitan disusun berdampingan atau konsentris pada kaki inti. Gulungan primer dan sekunder dipisahkan pada tungkai inti untuk kemudahan penggunaan.
Antara inti dan belitan bawah, terdapat lapisan insulasi yang melindungi transformator dari korsleting. Trafo tipe inti membutuhkan lebih banyak konduktor tembaga daripada trafo tipe shell karena belitan diposisikan pada tungkai atau kaki yang terpisah di trafo tipe inti.

4. Transformator Toroida

Trafo toroidal digunakan dalam perangkat elektronik atau listrik di mana ruang adalah hal sangat penting. Trafo toroidal adalah trafo daya dengan inti toroidal di mana kumparan primer dan sekunder dililit. Seperti namanya, mereka terlihat seperti komponen listrik berbentuk donat.
Ketika arus mengalir melalui kumparan primer, itu menyebabkan gaya gerak listrik (EMF) pada gulungan sekunder, yang mentransfer daya dari kumparan primer ke kumparan sekunder. Struktur khas transformator toroidal memungkinkan kumparan yang lebih pendek, yang mengurangi kerugian resistif dan belitan serta meningkatkan efisiensi secara keseluruhan.
Trafo daya toroidal sangat cocok untuk peralatan dan perangkat medis vital, karena efisiensi luar biasa sangat penting dalam sistem medis yang memerlukan arus bocor rendah, pengoperasian tanpa suara, dan keandalan jangka panjang. Karena trafo ini kecil dan ringan, mereka dapat dengan mudah diintegrasikan ke dalam instrumen medis di mana ruang dan berat merupakan faktor desain yang penting.

5. Autotransformator

Sebagian besar digunakan dalam rentang tegangan rendah, autotransformator adalah jenis transformator yang hanya berisi satu belitan. Awalan “otomatis” mengacu pada kumparan tunggal yang berfungsi secara independen (Yunani untuk “diri”), daripada sistem mekanis apa pun.
Autotransformator mirip dengan transformator dua-belitan, tetapi gulungan primer dan sekunder tidak terhubung dengan cara yang sama. Autotransformator bekerja dengan prinsip yang sama seperti dua transformator berliku. Ia bekerja pada premis Hukum Faraday tentang Induksi Elektromagnetik, yang menyatakan bahwa setiap kali medan magnet dan konduktor dipindahkan lebih dekat bersama-sama, ggl diinduksi dalam konduktor.
Ini adalah transformator dengan beberapa putaran umum antara kumparan primer dan sekunder. “Bagian Umum” mengacu pada bagian belitan yang dibagi oleh belitan primer dan sekunder. “Bagian Seri” mengacu pada bagian belitan yang tidak dibagi oleh primer dan sekunder. Dua terminal terhubung ke tegangan primer. Tegangan sekunder dihasilkan oleh dua terminal, salah satunya sering dibagi dengan terminal tegangan primer.
Baca Juga Sebelumnya Kalsium: Sifat dan Kegunaan

Comment

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *