Prinsip kerja
Transformator bekerja berdasarkan prinsip
induksi
elektromagnetik. Tegangan masukan bolak-balik yang membentangi
primer menimbulkan
fluks magnet yang idealnya semua bersambung
dengan lilitan sekunder. Fluks bolak-balik ini menginduksikan
gaya
gerak listrik (ggl) dalam lilitan sekunder. Jika efisiensi sempurna,
semua daya pada lilitan primer akan dilimpahkan ke lilitan sekunder.
Hubungan
primer-sekunder
Fluks pada transformator
Rumus untuk fluks magnet yang ditimbulkan lilitan primer adalah

dan
rumus untuk ggl. induksi yang terjadi di lilitan sekunder adalah

.
Karena kedua kumparan dihubungkan dengan fluks yang sama, maka

Dengan menyusun ulang persamaan akan didapat

Dari
rumus-rumus di atas, didapat pula:

Dengan kata lain, hubungan antara tegangan primer dengan tegangan sekunder
ditentukan oleh perbandingan jumlah lilitan primer dengan lilitan sekunder.
Kerugian dalam transformator
Perhitungan di atas hanya berlaku apabila kopling primer-sekunder sempurna
dan tidak ada kerugian, tetapi dalam praktek terjadi beberapa kerugian yaitu
- kerugian
tembaga. Kerugian
dalam lilitan tembaga yang disebabkan oleh resistansi tembaga dan arus listrik yang mengalirinya.
- Kerugian
kopling. Kerugian yang terjadi karena kopling primer-sekunder
tidak sempurna, sehingga tidak semua fluks magnet yang diinduksikan primer
memotong lilitan sekunder. Kerugian ini dapat dikurangi dengan menggulung
lilitan secara berlapis-lapis antara primer dan sekunder.
- Kerugian
kapasitas liar. Kerugian yang disebabkan oleh kapasitas liar yang
terdapat pada lilitan-lilitan transformator. Kerugian ini sangat
memengaruhi efisiensi transformator untuk frekuensi tinggi. Kerugian ini
dapat dikurangi dengan menggulung lilitan primer dan sekunder secara
semi-acak (bank winding)
- Kerugian
histeresis. Kerugian yang
terjadi ketika arus primer AC berbalik arah. Disebabkan karena inti
transformator tidak dapat mengubah arah fluks magnetnya dengan seketika.
Kerugian ini dapat dikurangi dengan menggunakan material inti reluktansi
rendah.
- Kerugian
efek kulit. Sebagaimana konduktor lain yang dialiri arus
bolak-balik, arus cenderung untuk mengalir pada permukaan konduktor. Hal
ini memperbesar kerugian kapasitas dan juga menambah resistansi relatif
lilitan. Kerugian ini dapat dikurang dengan menggunakan kawat Litz, yaitu
kawat yang terdiri dari beberapa kawat kecil yang saling terisolasi. Untuk
frekuensi radio digunakan kawat geronggong atau lembaran tipis tembaga
sebagai ganti kawat biasa.
- Kerugian
arus
Eddy. Kerugian yang disebabkan oleh ggl masukan yang
menimbulkan arus dalam inti magnet yang melawan perubahan fluks magnet
yang membangkitkan ggl. Karena adanya fluks magnet yang berubah-ubah,
terjadi olakan fluks magnet pada material inti. Kerugian ini berkurang
kalau digunakan inti berlapis-lapis.
Efisiensi
Efisiensi transformator dapat diketahui dengan rumus

Sebagai
akibat adanya kerugian pada transformator. Maka efisiensi transformator tidak
dapat mencapai 100%. Untuk transformator daya frekuensi rendah, efisiensi bisa
mencapai 98%.
Jenis-jenis transformator
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.
Step-Down
skema transformator step-down
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.
Autotransformator
skema autotransformator
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).
Autotransformator variabel
skema autotransformator variabel
Autotransformator variabel sebenarnya adalah autotransformator biasa yang
sadapan tengahnya bisa diubah-ubah, memberikan perbandingan lilitan
primer-sekunder yang berubah-ubah.
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.
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.
Transformator tiga fase
Transformator tiga fase (
3-phase) sebenarnya adalah tiga
transformator yang dihubungkan secara khusus satu sama lain. Lilitan primer
biasanya dihubungkan secara bintang (Y) dan lilitan sekunder dihubungkan secara
delta (

).
semoga bermanfaat. silahkan mampir lagi lain waktu!!!
catatan: ini adalah tugas yang di berikan guru saya terhadap saya mungkin aja ada yang membutuhkan semoga bisa membantu pembaca sekalian :)