Transformator

Transformator atau lebih dikenal dengan istilah trafo menjadi alat penting pertama yang akan kita bahas. Pada prinsipnya trafo adalah sebuah alat untuk mentransfer energi listrik dari sirkuit satu ke sirkuit yang lain melalui sepasang konduktor induktif berupa lilitan. Arus listrik yang masuk ke lilitan primer menghasilkan fluks magnet dengan besar tertentu yang akan diteruskan ke lilitan sekunder melalui inti trafo (besi), dan melalui lilitan sekunder tersebut fluks magnet akan berubah kembali menjadi arus dan tegangan listrik. Besar dari tegangan listrik di sisi sekunder dapat berbeda dengan sisi primer, karena nilai tegangan sekunder tergantung dari perbandingan jumlah lilitan antara primer dan sekunder.

V_s/V_p = N_s/N_p

Dimana:

V_s = tegangan sekunder
V_p = tegangan primer
N_s = lilitan sekunder
N_p = lilitan primer

Sebelum diperkenalkannya trafo pada tahun 1885, listrik yang dihasilkan oleh generator langsung didistribusikan ke pengguna dengan besar voltase yang tetap sesuai dengan yang dihasilkan oleh generator. Besar tegangan listrik hanya tergantung dari kemampuan generator itu sendiri. Hal ini menyebabkan pendistribusian listrik tidak dapat dilakukan kepada konsumen yang terlalu jauh dari generator, karena di sisi lain voltase yang dihasilkan generator akan terus menurun sepanjang konduktor kabel distribusi. Sehingga dengan adanya transformator, tegangan listrik distribusi dapat dinaikkan ke level tertinggi sesuai dengan kebutuhan.

Prinsip Kerja Trafo

Saya ambil satu contoh sebuah generator di pembangkit tenaga listrik, menghasilkan listrik dengan tegangan 21.000 Volt (21 kVolt). Sebelum didistribusikan oleh PLN, tegangan listrik tersebut dinaikkan ke 500 kVolt menggunakan trafo step up. Hal ini dilakukan dengan tujuan untuk menghadapi loss/kerugian akibat kabel distribusi yang ukurannya bisa sangat panjang dan memiliki nilai hambatan dalam yang tidak sedikit.
Transformator yang bekerja pada tegangan tinggi juga akan menimbulkan panas sebagai loss yang tidak mungkin dapat dihindari. Namun untuk meminimalisirnya dapat digunakan sistem pendingin yang sesuai. Bisa dengan kipas yang langsung menghebuskan udara ke sirip-sirip trafo, atau juga dengan media pendingin seperti air atau oli khusus yang memang didesain untuk pendinginan trafo.

Jenis-jenis 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

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

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

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 ().