Pengertian Trafo, Konstruksi, Prinsip Kerja, serta Penggunaannya
Juni 28, 2019
Pengertian trafo dan prinsip kerjanya – Trafo adalah komponen listrik yang digunakan untuk mentransfer energi listrik dari satu rangkaian ke rangkaian lain tanpa kontak fisik. Energi listrik ditranfer secara induksi elektromagnetik. Proses pentransferan ini tidak mengubah komposisi dari energi listrik seperti frekuensi dan phase-nya.
Trafo dapat ditemukan di tepi jalan dengan bentuk yang besar. Trafo juga dapat kita temui pada perangkat listrik elektrik maupun elektronik yang ada di rumah seperti lampu, televisi, kimputer, radio, sound system, charger hp, dan masih banyak lainnya.
Bagian-Bagian Trafo
Sebelum melangkah ke penjelasan selanjutnya, sebaiknya kita mengetahui dulu apa saja bagian-bagian trafo agar lebih mudah untuk memahaminya.
1. Bobbin
Bobbin adalah kerangka dasar yang terdapat pada semua jenis trafo. Bagian ini menjadi tempat melilitnya kawat kumparan trafo. Bobbin memiliki sebuah lubang yang menjadi tempat masuknya inti trafo. Bobbin terbuat dari plastik yang membuatnya dapat menjadi penghambat panas trafo.
Pada bobbin terdapat pin besi yang berfungsi sebagai tempat melekatya ujung kawat kumparan. Pin besi tersebut juga berfungsi untuk menghubungkan kumparan trafo dengan rangkaian listrik yang ingin dihubungkan dengan cara disolder.
2. Inti
Inti trafo merupakan bagian yang menjadi tempat menempelnya bobbin dan kawat kumparan. Inti ini terbuat dari plat-plat logam tipis yang terisolasi dan kemudian ditempel berlapis-lapis. Bagian ini berfungsi untuk memperkuat medan magnet. Inti trafo berbentuk seperti huruf E dengan ukuran yang beragam sesuai besar kecilnya trafo.
3. Kumparan
Kumparan merupakan kawat yang dililit pada bobbin trafo. Kumparan berfungsi sebagai media mengalirnya arus input dan output serta membangkitkan medan magnet sementara ketika dialiri arus listrik. Kumparan terbuat dari kawat tembaga yang dilapisi enamel. Bahan enamel umum digunakan karena merupakan isolator yang kuat dan tipis sehingga tidak memakan tempat. Trafo memiliki 2 kumparan yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder.
Kumparan primer merupakan lilitan yang berfungsi mengalirkan tegangan sumber yang ditranfer. Sedangkan kumparan sekunder merupakan lilitan yang berfungsi menerima tegangan dari kumparan primer secara induksi yang kemudian mengalirkannya ke rangkaian lain. Kedua kumparan ini digulung pada inti trafo.
Baca Juga: Mengetahui Lebih Banyak Jenis-Jenis Saklar Listrik
Baca Juga: Mengetahui Lebih Banyak Jenis-Jenis Saklar Listrik
Sejarah Trafo
Satu hal yang perlu dicatat bahwa trafo hanya bekerja pada tegangan AC dan tidak bekerja jika pada tegangan DC. Hal ini berdasarkan sejarah antara Nikola Tesla dan Thomas Edison.
Ini terjadi sekitar tahun 1856 yang ketika itu 2 orang jenius yaitu Nikola Tesla dan Thomas Edison saling bertentangan. Saat itu juga penggunaan listrik untuk bola lampu dan menjalankan motor telah terwujud. Edison bersama rekannya adalah penemu pertama sistem listrik DC (Direct Current), lalu setelah itu Tesla muncul dengan sistem listrik AC-nya. Semenjak itu, mereka mencoba membuktikan kelebihan penemuan mereka masing-masing.
Saat Edison sibuk menjelaskan bagaimana bahayanya listrik AC yang mampu membunuh gajah, Tesla dan timnya muncul dengan transformator yang mana dapat mentransmisikan listrik dengan sangat mudah dan efisien. Kemudian listrik AC mengalami perkembangan di mana listrik dapat dinikmati setiap rumah. Dan hingga hari ini, trafo memainkan peran vital pada sistem transmisi energi listrik.
Transmisi energi listrik dengan tegangan tinggi dan arus yang rendah memiliki kelebihan karena pentransmisian arus rendah tidak membutuhkan kabel yang sangat besar sehingga dapat menekan harga bahan. Hal ini juga menambah efisiensi dari sistem transmisi. Oleh karena itu, sistem transmisi dapat terwujud di manapun dengan standar tegangan antara 22 KV sampai 66 KV, saat beberapa generator di pembangkit hanya menghasilkan tegangan 11 KV dan peralatan rumah tangga hanya membutuhkan 220 V / 110 V.
Jadi, kita dapat menyimpulkan dengan apa listrik ditransmisikan dan siapa yang melakukannya?
Jawaban dari pertanyaan tersebut adalah trafo. Dari pembangkit listrik, listrik ditransmisikan trafo dengan menaikkan tegangan untuk mempertahankan efisiensinya, kemudian diturunkan menjadi 220 v agar dapat digunakan setiap rumah penduduk. Inilah mengapa trafo disebut sebagai jantung dalam sistem transmisi energi listrik.
Prinsip Kerja Trafo
Michael Faraday dapat disebut sebagai bapak transformator karena hasil percobaannya yang membantu kita memahami elektromagnetik dan mengembangkan perangkat seperti motor dan generator.
Pada akhir tahun 1800-an, saat itu telah diketahui bahwa listrik dan magnet memiliki hubungan. Ketika itu para ilmuwan belomba-lomba melakukan percobaan dan membuat alat yang bisa memanfaatkan kekuatan magnet untuk membangkitkan tenaga listrik.
Faraday menemukan bahwa listrik dapat dibangkitkan dengan meletakkan magnet dekat dengan kawat kumparan (coil). Ia menemukan bahwa tegangan yang dihasilkan hanya jika medan magnet berubah-ubah yaitu jika salah satu kumparan atau magnet berpindah dengan yang lainnya secara terus-menerus. Hal ini yang kemudian ditetapkan sebagai hukum Faraday.
“Perubahan fluks magnet menciptakan gaya gerak listrik (GGL) yang besarnya sebanding dengan kecepatan perubahan fluks magnet terhadap waktu.”
Rumus Hukum Faraday dinyatakan seperti ini :
E = Induksi GGL (gaya gerak listrik)
N = Jumlah lilitan
dϕ = perubahan flux magnet
dt = perubahan waktu
Pada listrik DC, aliran arus tidak berubah demikian juga medan magnet. Jika medan magnet tidak berubah-ubah, maka tidak ada tegangan yang terinduksi pada kumparan sekunder dan membuat trafo terlihat seperti sebuah kumparan biasa yang hanya untuk mengalirkan arus listrik. Jadi, trafo tidak bekerja jika menggunakan listrik DC.
Faraday juga menemukan bahwa saat 2 kawat kumparan didekatkan satu sama lain, aliran arus pada kumparan yang satu dapat menginduksi arus listrik menuju kumparan yang lain. Prinsip ini disebut induktansi yang mempengaruhi kerja trafo.
Seperti yang ditunjukkan pada gambar, trafo terdiri dari 2 kumparan yang terlilit pada inti magnet. Tujuan dari adanya inti (core), karena udara kurang bagus untuk mendukung proses induksi medan magnet. Inti magnet ini dapat memperbesar medan magnet yang dihasilkan oleh arus yang mengalir pada satu kumparan yang membuat arus pada kumparan satunya menjadi lebih kuat, yang berdampak pada meningkatnya efisiensi dari suatu alat listrik secara keseluruhan.
Saat arus listrik mengalir melewati kumparan primer, medan magnet akan terbentuk dan menempel pada inti trafo. Medan magnet ini akan menyeberang ke kumparan sekunder dan menciptakan arus hasil induksi pada kumparan sekunder. Hal ini sesuai hukum induksi. Sistem ini cukup sederhana di mana perbandingan antara tegangan masukan dan tegangan keluaran berbanding lurus dengan perbandingan jumlah lilitan antara kumparan primer dan kumparan sekunder, namun berbanding terbalik dengan arusnya. Perhitungannya seperti ini :
Vp = tegangan masukan (tegangan kumparan primer)
Vs = tegangan keluaran (tegangan kumparan sekunder)
Np = jumlah lilitan kumparan primer
Ns = jumlah lilitan kumparan sekunder
Is = arus kumparan sekunder
Ip = arus kumparan primer
Contohnya:
Jika Anda memiliki 2 trafo, trafo 1 memiliki 100 lilitan primer dan 1000 lilitan sekunder, sedangkan trafo 2 memiliki 10 lilitan primer dan 100 lilitan sekunder. Jika dikalkulasi, perbandingan kedua lilitan adalah 1:10. Jadi, keduanya adalah trafo step up yang memiliki level sama.
Baca Juga : Jenis-Jenis Kabel Listrik beserta Spesifikasi dan Penggunaannya
Baca Juga : Jenis-Jenis Kabel Listrik beserta Spesifikasi dan Penggunaannya
Penggunaan Trafo
1. Meningkatkan efisiensi tranmisi listrik
Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, trafo menjadi bagian vital dalam sistem transmisi energi listrik. Dari generator di pembangkit listrik, listrik melewati trafo step up untuk dinaikkan tegangannya. Kenaikan tegangan membuat arusnya turun, namun dengan daya yang sama. Tujuan dari dinaikkannya tegangan ini agar listrik yang ditransmisikan tidak kehilangan daya terlalu banyak dan lebih efisien.
2. Sebagai penurun tegangan
Ini mungkin penggunaan trafo yang paling umum yaitu penurun tegangan untuk peralatan listrik rumah tangga seperti oven, televisi, power supply, dan yang lainnya. Peralatan tersebut menggunakan trafo inti besi. Walaupun trafo berinti besi terlihat sangat besar dan berat, trafo jenis ini menjadi yang terbaik dibanding trafo jenis lain karena sangat efisien dalam menginduksi listrik dan didukung oleh body yang kokoh.
3. Menaikkan tegangan
Sebagian besar negara di dunia menggunakan listrik 220 V AC sebagai standar tegangan suplai. Tetapi beberapa negara seperti Amerika menggunakan listrik 110 V AC. Hal ini mengartikan bahwa beberapa peralatan listrik bertegangan 220 V seperti blender tidak dapat digunakan di semua negara. Oleh karena itu, trafo digunakan untuk menaikkan tegangan dari 110 V ke 220 V sehingga semua jenis peralatan listrik dapat digunakan di semua negara.
4. Untuk isolasi listrik
Trafo ini memiliki perbandingan 1:1 antara kumparan primer dan sekundernya sehingga tegangan output-nya akan sama dengan tegangan input. Trafo ini digunakan sebagai pengaman. Jika salah satu kabel di-ground-kan, menyentuh salah satu kabel dapat membuat kita kesetrum karena aliran listrik dapat kembali melalui tanah dan mengalir menuju kaki kita jika tidak memakai sandal berbahan isolator. Menggunakan trafo isolasi dapat memisahkan sumber listrik dengan beban listrik.
5. Sebagai impedance matching
Trafo dapat digunakan untuk meningkatkan kejernihan suara pada rangkaian audio. Suara yang kurang jelas atau kurang keras dapat disebabkan oleh rendahnya impedansi dari rangkaian audio. Dengan trafo matching, maka impedansi akan meningkat. Trafo ini dapat ditemukan pada amplifier atau speaker.
Trafo adalah alat yang sangat berguna bagi manusia karena sudah menempel di setiap aspek kehidupan mulai dari transmisi listrik yang membuat manusia dapat menikmati manfaat listrik serta sebagai pendukung pada setiap peralatan listrik di sekitar kita seperti televisi, charger hp, radio, oven, dan masih banyak lagi.
Baca Juga:
Baca Juga:
