Rumus Menghitung Tegangan, Arus, dan Efisiensi Trafo
Juli 03, 2019
Rumus menghitung tegangan, arus, dan efisiensi trafo - Trafo adalah perangkat yang dapat mengubah level tegangan listrik baik menaikkan atau menurunkan tegangan tersebut berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Trafo didesain memiliki dua kumparan yang disebut dengan kumparan primer dan sekunder. Kumparan primer menjadi jalan mengalirnya arus input sedangkan kumparan sekunder menjadi jalan keluarnya arus output hasil induksi.
Perbedaan tegangan antara kumparan primer dan kumparan sekunder dapat ditentukan dengan mengubah jumlah lilitan pada kumparan primer (Np) dan atau lilitan kumparan sekunder (Ns). Perbedaan jumlah lilitan menentukan berapa perbandingan tegangan dan arus listrik antara kumparan primer dan sekunder. Jumlah lilitan kumparan akan berbanding lurus dengan besarnya tegangan. Hal ini dinyatakan dalam persamaan berikut.
Keterangan:
Vp = tegangan masukan (tegangan kumparan primer)
Vs = tegangan keluaran (tegangan kumparan sekunder)
Np = jumlah lilitan kumparan primer
Ns = jumlah lilitan kumparan sekunder
Contoh
Budi memiliki sebuah trafo yang terdiri dari 500 lilitan primer dan 25 lilitan sekunder. Jika tegangan yang ada di rumah Budi sebesar 220 V. Berapa tegangan yang dikeluarkan oleh trafo tersebut?
Jadi, tegangan yang dikeluarkan oleh trafo tersebut sebesar 11 V.
Namun jumlah lilitan berbanding terbalik dengan besar arus yang mengalir. Persamaannya seperti ini.
Np = jumlah lilitan kumparan primer
Ns = jumlah lilitan kumparan sekunder
Is = arus kumparan sekunder
Ip = arus kumparan primer
Contoh
Sebuah trafo menunjukkan hasil 6 A pada kumparan sekunder ketika diukur. Trafo tersebut diketahui memiliki 400 lilitan pada kumparan primer dan 2000 lilitan pada kumparan sekundernya. Maka berapakah besar arus pada kumparan primer?
Jadi, arus pada kumparan primer sebesar 30 A.
Kita telah mengetahui bahwa perbandingan jumlah lilitan berpengaruh terhadap tegangan dan arus pada kumparan primer maupun sekunder. Namun, bagaimana bisa listrik dapat dihasilkan dari kumparan sekunder? Padahal kita tahu bahwa kumparan primer dan sekunder saling terpisah.
Trafo memiliki inti yang terbuat dari besi ataupun ferrite. Inti ini berfungsi untuk memperkuat medan magnet yang terbentuk pada trafo. Ketika tegangan AC mengalir pada kumparan primer, arus akan membentuk medan elektromagnetik di disekitarnya. Hal ini sesuai dengan hukum Faraday yang menyebutnya sebagai fenomena induksi elektromagnetik.
Sebagai jalan medan magnet yang terbentuk akibat elektromagnetik pada kumparan, inti trafo akan mengonsentrasikan jalannya fluks magnet sehingga fluks magnet menjadi lebih kuat. Namun, kekuatan medan magnet yang terinduksi pada inti trafo tetap bergantung pada besarnya arus yang mengalir pada kumparan. Jika arus kecil, maka medan magnet akan kecil juga. Medan magnet disimbolkan dengan “Φ”.
Aliran medan magnet yang mengelilingi inti trafo, akan menyeberang menuju ke kumparan sekunder akibat terinduksi. Besarnya tegangan induksi dirumuskan sebagai:
Keterangan:
E = Induksi GGL (gaya gerak listrik)
N = Jumlah lilitan
dΦ = perubahan fluks magnet
dt = perubahan waktu
Efisiensi Trafo
Dalam proses transfer energi listrik, trafo akan kehilangan sekian persen daya listrik. Kehilangan daya ini sering disebut sebagai rugi daya. Rugi daya disebabkan oleh rugi tembaga yang menjadi penghantar kumparan, namun kerugian ini sangat kecil. Kehilangan daya trafo akibat dari daya hambat penghantar ini sebagian akan dibuang sebagai panas. Rugi daya ini dirumuskan dengan
Keterangan:
I = arus
R = hambatan
Kehilangan daya menentukan tingkat efisiensi trafo (η). Efisiensi trafo menyatakan perbandingan daya antara daya keluaran (sekunder) dengan daya masukan (primer).
Trafo dikatakan ideal jika memiliki efisiensi 100%. Namun, jarang sekali ditemukan trafo yang memiliki efisiensi sesempurna itu. Kenyataannya, kebanyakan trafo memiliki efisiensi 94-96%. Jumlah ini sudah termasuk bagus. Efisiensi trafo dirumuskan dengan:
Keterangan:
η = efisiensi trafo
Ps = daya pada kumparan sekunder
Contoh
Sebuah trafo memiliki daya 500 w pada kumparan primer ketika dialiri listrik. Trafo tersebut diketahui memiliki tingkat efisiensi sekitar 90%. Berapakah daya listrik yang ada pada kumparan sekunder ketika trafo tersebut bekerja?
Jadi, daya listrik yang berhasil diinduksikan ke kumparan sekunder sebesar 450 W.
Lainnya:
