Pengertian Trafo, Fungsi, Jenis, Dan Kegunaaan

Trafo adalah singkatan dari “transformer” dalam bahasa Inggris. Secara umum, trafo adalah perangkat elektronik yang digunakan untuk mentransformasikan energi listrik dari satu level tegangan ke level tegangan yang lainnya, tanpa mengubah frekuensi arus listrik. Trafo biasanya terdiri dari dua kumparan kawat yang saling berdekatan namun terpisah oleh inti besi atau bahan feromagnetik lainnya. Kumparan pertama yang disebut kumparan primer menerima tegangan input, sedangkan kumparan kedua yang disebut kumparan sekunder memberikan tegangan output.

Trafo atau transformator, jenis-jenis, Fungsi, prinsip kerja, kegunaan, dan Siapa penemunya

Transformasi tegangan pada trafo bergantung pada rasio jumlah lilitan kawat pada kumparan primer dan sekunder, yang ditentukan oleh desain trafo. Secara umum, jika kumparan primer memiliki lebih banyak lilitan daripada kumparan sekunder, maka tegangan output akan lebih rendah daripada tegangan input, dan sebaliknya. Transformator digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk di dalam sirkuit listrik rumah, industri, dan sistem transmisi listrik.

Jenis jenis trafo

Ada beberapa jenis trafo yang umum digunakan, di antaranya:

• Trafo Step-Up: Trafo ini digunakan untuk meningkatkan tegangan input menjadi tegangan output yang lebih tinggi. Biasanya digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan tegangan tinggi, seperti dalam sistem transmisi listrik.
• Trafo Step-Down: Trafo ini digunakan untuk menurunkan tegangan input menjadi tegangan output yang lebih rendah. Biasanya digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan tegangan rendah, seperti dalam sirkuit listrik rumah tangga.
• Trafo Isolasi: Trafo ini digunakan untuk memisahkan sumber daya listrik dari beban, sehingga melindungi pengguna dari bahaya listrik dan memungkinkan penggunaan peralatan yang berbeda dengan tegangan yang berbeda.
• Trafo Otomotif: Trafo ini digunakan dalam sistem pengisian baterai mobil dan truk. Trafo ini berfungsi untuk mengubah tegangan arus bolak-balik dari alternator menjadi tegangan arus searah yang dibutuhkan oleh baterai.
• Trafo Audio: Trafo ini digunakan dalam peralatan audio seperti amplifier dan mixer audio. Trafo audio digunakan untuk mentransformasikan sinyal audio dari satu level impedansi ke level impedansi yang lainnya.
• Trafo Daya: Trafo ini digunakan dalam sistem daya seperti UPS (Uninterruptible Power Supply), generator, dan panel listrik untuk mengatur tegangan input dan output serta melindungi peralatan dari gangguan listrik.
• Trafo Instrumentasi: Trafo ini digunakan dalam pengukuran listrik dan elektronik untuk mengisolasi sinyal atau untuk mengurangi interferensi elektromagnetik.
• Trafo Tegangan Konstan: Trafo ini digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan tegangan output yang konstan, seperti dalam lampu neon, lampu pijar, dan peralatan elektroterapeutik.

Itulah beberapa jenis trafo yang umum digunakan dalam aplikasi listrik dan elektronik.

Fungsi trafo menurut jenisnya

Berikut adalah fungsi trafo menurut jenisnya:

• Trafo Step-Up: Meningkatkan tegangan input menjadi tegangan output yang lebih tinggi. Fungsi ini umumnya digunakan dalam sistem transmisi listrik dan pembangkit listrik tenaga air atau tenaga angin.
• Trafo Step-Down: Menurunkan tegangan input menjadi tegangan output yang lebih rendah. Fungsi ini umumnya digunakan dalam sirkuit listrik rumah tangga untuk menghasilkan tegangan yang lebih rendah.
• Trafo Isolasi: Memisahkan sumber daya listrik dari beban, sehingga melindungi pengguna dari bahaya listrik Ini memungkinkan penggunaan peralatan yang berbeda dengan tegangan yang berbeda. Selain itujuga digunakan untuk mengurangi interferensi elektromagnetik.
• Trafo Otomotif: Mengubah tegangan arus bolak-balik dari alternator menjadi tegangan arus searah yang dibutuhkan oleh baterai mobil atau truk.
• Trafo Audio: Mentransformasikan sinyal audio dari satu level impedansi ke level impedansi yang lainnya, yang digunakan dalam peralatan audio seperti amplifier dan mixer audio.
• Trafo Daya: Mengatur tegangan input dan output serta melindungi peralatan dari gangguan listrik dalam sistem daya seperti UPS (Uninterruptible Power Supply), generator, dan panel listrik.
• Trafo Instrumentasi: Mengisolasi sinyal atau untuk mengurangi interferensi elektromagnetik dalam pengukuran listrik dan elektronik.
• Trafo Tegangan Konstan: Menghasilkan tegangan output yang konstan pada aplikasi seperti lampu neon, lampu pijar, dan peralatan elektroterapeutik.

Dalam keseluruhan, trafo dapat digunakan untuk mengubah tegangan listrik, mengisolasi sinyal, dan melindungi peralatan dari bahaya listrik.

Pengertian dari jenis jenis trafo tersebut

Berikut adalah penjelasan singkat mengenai jenis-jenis trafo yang telah disebutkan sebelumnya:

• Trafo Step-Up: Trafo ini berfungsi untuk meningkatkan tegangan input menjadi tegangan output yang lebih tinggi. Fungsi ini umumnya digunakan dalam sistem transmisi listrik dan pembangkit listrik tenaga air atau tenaga angin.
• Trafo Step-Down: Trafo ini berfungsi untuk menurunkan tegangan input menjadi tegangan output yang lebih rendah. Fungsi ini umumnya digunakan dalam sirkuit listrik rumah tangga untuk menghasilkan tegangan yang lebih rendah.
• Trafo Isolasi: Trafo ini berfungsi untuk memisahkan sumber daya listrik dari beban, sehingga melindungi pengguna dari bahaya listrik dan memungkinkan penggunaan peralatan yang berbeda dengan tegangan yang berbeda. Hal ini juga digunakan untuk mengurangi interferensi elektromagnetik.
• Trafo Otomotif: Trafo ini berfungsi untuk mengubah tegangan arus bolak-balik dari alternator menjadi tegangan arus searah yang dibutuhkan oleh baterai mobil atau truk.
• Trafo Audio: Trafo ini berfungsi untuk mentransformasikan sinyal audio dari satu level impedansi ke level impedansi yang lainnya. Trafo ini digunakan dalam peralatan audio seperti amplifier dan mixer audio.
• Trafo Daya: Trafo ini berfungsi untuk mengatur tegangan input dan output serta melindungi peralatan dari gangguan listrik dalam sistem daya seperti UPS (Uninterruptible Power Supply), generator, dan panel listrik.
• Trafo Instrumentasi: Trafo ini berfungsi untuk mengisolasi sinyal atau untuk mengurangi interferensi elektromagnetik dalam pengukuran listrik dan elektronik.
• Trafo Tegangan Konstan: Trafo ini berfungsi untuk menghasilkan tegangan output yang konstan pada aplikasi seperti lampu neon, lampu pijar, dan peralatan elektroterapeutik.

Dalam keseluruhan, trafo memiliki berbagai macam fungsi dan jenisnya digunakan untuk tujuan yang berbeda-beda, seperti mengubah tegangan listrik, mengisolasi sinyal, dan melindungi peralatan dari bahaya listrik.

Prinsip kerja trafo

Prinsip kerja trafo didasarkan pada induksi elektromagnetik antara dua kumparan yang disebut kumparan primer dan kumparan sekunder. Ketika arus listrik AC mengalir melalui kumparan primer, ia menghasilkan medan magnetik yang berubah-ubah. Medan magnetik ini kemudian menginduksi arus listrik AC pada kumparan sekunder, dengan amplitudo dan frekuensi yang sebanding dengan kumparan primer.

Perbandingan antara jumlah lilitan pada kumparan primer dan kumparan sekunder menentukan rasio tegangan input dan output pada trafo. Jika kumparan primer memiliki lebih banyak lilitan daripada kumparan sekunder, maka trafo akan berfungsi sebagai trafo Step-Down, yaitu menurunkan tegangan input menjadi tegangan output yang lebih rendah. Sebaliknya, jika kumparan sekunder memiliki lebih banyak lilitan daripada kumparan primer, maka trafo akan berfungsi sebagai trafo Step-Up, yaitu meningkatkan tegangan input menjadi tegangan output yang lebih tinggi.

Karakteristik lain dari trafo meliputi impedansi, arus magnetik, dan daya. Impedansi trafo bergantung pada rasio lilitan dan faktor pengali tegangan, sedangkan arus magnetik dan daya tergantung pada jumlah lilitan dan ukuran kawat pada kumparan primer dan sekunder.

Secara umum, trafo adalah perangkat yang sangat efisien dan dapat mengubah tegangan listrik dengan amplitudo yang tinggi dalam waktu yang singkat. Karena prinsip kerjanya yang sederhana, trafo dapat digunakan dalam berbagai aplikasi, seperti sistem transmisi listrik, peralatan audio, dan sistem daya.

Cara kerja trafo step up dan step down

Trafo step-up dan step-down memiliki prinsip kerja yang sama, yaitu mengubah tegangan listrik AC dari satu tingkat menjadi tingkat yang lain. Namun, perbedaannya terletak pada perbandingan jumlah lilitan pada kumparan primer dan sekunder.

Trafo Step-Up:
Pada trafo step-up, kumparan primer memiliki jumlah lilitan yang lebih sedikit daripada kumparan sekunder. Ketika arus listrik AC mengalir melalui kumparan primer, medan magnetik yang dihasilkan akan menginduksi tegangan yang lebih tinggi pada kumparan sekunder daripada tegangan input pada kumparan primer. Dengan demikian, trafo step-up meningkatkan tegangan listrik AC.

Contoh penggunaan trafo step-up adalah dalam pembangkit listrik tenaga air. Tenaga air menghasilkan listrik yang rendah tegangannya, oleh karena itu, trafo step-up digunakan untuk meningkatkan tegangan agar dapat ditransmisikan ke jaringan listrik yang lebih jauh.

Trafo Step-Down:
Pada trafo step-down, kumparan primer memiliki jumlah lilitan yang lebih banyak daripada kumparan sekunder. Ketika arus listrik AC mengalir melalui kumparan primer, medan magnetik yang dihasilkan akan menginduksi tegangan yang lebih rendah pada kumparan sekunder daripada tegangan input pada kumparan primer. Dengan demikian, trafo step-down menurunkan tegangan listrik AC.

Contoh penggunaan trafo step-down adalah pada transformator daya rumah tangga. Listrik yang masuk ke rumah biasanya memiliki tegangan yang tinggi, sehingga trafo step-down digunakan untuk menurunkan tegangan listrik sehingga sesuai dengan kebutuhan peralatan rumah tangga.

Dalam kedua jenis trafo ini, prinsip kerja didasarkan pada hukum induksi elektromagnetik. Ketika arus listrik AC mengalir melalui kumparan primer, ia menghasilkan medan magnetik yang berubah-ubah, yang kemudian menginduksi arus listrik pada kumparan sekunder. Perbandingan antara jumlah lilitan pada kumparan primer dan kumparan sekunder menentukan perubahan tegangan pada trafo.

Cara Menentukan Jumlah Lilitan Primer dan skunder Pada trafo step-down

Dalam contoh soal ini, kita akan menggunakan rumus dasar trafo, yaitu:

V1 / V2 = N1 / N2

Dimana:
V1 = tegangan pada kumparan primer (input)
V2 = tegangan pada kumparan sekunder (output)
N1 = jumlah lilitan kumparan primer
N2 = jumlah lilitan kumparan sekunder

Contoh soal ke 1 :

Untuk membuat trafo step down, dengan tegangan input yang diketahui adalah 220VAC, arus yang diinginkan sebesar 5 ampere, dan dengan tegangan output yang diinginkan adalah 25VAC. Bagaimana cara menghitungnya?

Kita ingin membuat trafo step-down, yang berarti tegangan output lebih rendah daripada tegangan input. Oleh karena itu, kita perlu memilih jumlah lilitan kumparan primer dan sekunder sehingga perbandingan tegangan sesuai dengan yang diinginkan.

Langkah-langkah untuk menghitung jumlah lilitan kumparan primer dan sekunder sebagai berikut:

Tentukan perbandingan tegangan yang diinginkan:
V1 / V2 = 220V / 25V

Hitung rasio jumlah lilitan kumparan primer dan sekunder (a):
a = N1 / N2 = V1 / V2

a = 220V / 25V = 8.8

Jadi, rasio jumlah lilitan kumparan primer dan sekunder adalah 8.8.

Tentukan jumlah lilitan kumparan sekunder:
N2 = V2 x I2

N2 = 25V x 5A = 125 lilitan

Jumlah lilitan kumparan sekunder harus 125 lilitan untuk menghasilkan arus 5A pada tegangan 25V.

Tentukan jumlah lilitan kumparan primer:
N1 = a x N2

N1 = 8.8 x 125 = 1100 lilitan

Jumlah lilitan kumparan primer harus 1100 lilitan untuk mencapai perbandingan tegangan 8.8:1.

Jadi, untuk membuat trafo step-down dengan tegangan input 220VAC, arus 5A, dan tegangan output 25VAC, kita memerlukan kumparan primer sebanyak 1100 lilitan dan kumparan sekunder sebanyak 125 lilitan.

Contoh soal ke 2:

Tegangan input diketahui sebesar 220vac, ouput yang diinginkan adalah dengan arus 5 ampere dan dengan tegangan 25VAC. Kawat primer sudah direncanakan berdiameter 0.3mm. Berapa diameter kawat skunder dan berapa jumlah lilitan masing masing pada kumparan primer dan skunder?

Diketahui:

• Tegangan input (Vi) = 220 VAC
• Tegangan output (Vo) = 25 VAC
• Arus output (Io) = 5 A
• Diameter kawat primer (dp) = 0,3 mm

Ditanyakan :

• Diameter kawat sekunder (ds)
• Jumlah lilitan kumparan primer (Np)
• Jumlah lilitan kumparan sekunder (Ns)

Langkah penyelesaian:

Hitung perbandingan tegangan trafo (a):

a = Vi / Vo = 220 / 25 = 8,8

Hitung daya keluaran trafo (Po):

Po = Vo x Io = 25 x 5 = 125 W

Hitung arus primer (Ip):

Po = Vi x Ip
Ip = Po / Vi = 125 / 220 = 0,568 A

Hitung luas penampang kawat sekunder (As):

As = (Ip / (2 * 10^6)) * (a^2) * 1000

Keterangan:

2 * 10^6 adalah konstanta yang berkaitan dengan jumlah lilitan per satuan panjang pada kawat
1000 adalah konversi dari mm^2 ke cm^2
As = (0,568 / (2 * 10^6)) * (8,8^2) * 1000 = 0,018 cm^2

Hitung diameter kawat sekunder (ds) dengan menggunakan rumus luas penampang (A) kawat:

A = (π/4) * (ds)^2

ds = √(4A/π) = √(4*0,018/π) = 0,240 cm = 2,4 mm (dibulatkan)

Jadi, diameter kawat sekunder adalah 2,4 mm.

Hitung jumlah lilitan kumparan sekunder (Ns) dengan menggunakan rumus:

Ns = (Vi / Vo) * Np

Ns = 8,8 * Np

Hitung jumlah lilitan kumparan primer (Np) dengan menggunakan rumus daya pada kumparan primer dan sekunder:

• Vi * Ip = Vo * Io
• Np * dp^2 * π * Ip = Ns * ds^2 * π * Io
• Np = (Ns * ds^2 * Io) / (dp^2 * Ip)
• Np = (8,8 * (2,4^2) * 5) / ((0,3^2) * 0,568) = 378 lilitan (dibulatkan)

Jadi, untuk trafo dengan tegangan input 220VAC dan output arus 5A dengan tegangan 25VAC, kawat sekunder yang digunakan memiliki diameter 2,4 mm dan jumlah lilitan pada kumparan primer dan sekunder berturut-turut adalah 378 lilitan dan primer 3.322 lilitan (8,8 x 378).

Penemu Trafo

Penemu trafo sebenarnya tidak diketahui secara pasti karena prinsip dasar trafo telah diketahui sejak zaman kuno, seperti pada penggunaan kumparan tembaga pada transformer listrik yang ditemukan pada abad ke-19. Namun, transformator modern pertama kali ditemukan pada tahun 1885 oleh seorang insinyur Serbia-Amerika bernama Nikola Tesla.

Tesla adalah seorang ilmuwan dan penemu yang terkenal karena kontribusinya pada bidang elektromagnetik, dan salah satu penemuan terbesarnya adalah transformator arus bolak-balik (AC) yang kemudian digunakan dalam sistem transmisi listrik. Tesla mengembangkan transformator arus bolak-balik sebagai bagian dari sistem distribusi listrik AC yang revolusioner dan lebih efisien daripada sistem listrik DC yang digunakan pada waktu itu.

Dalam hidupnya, Tesla memiliki lebih dari 300 paten atas penemuan-penemuan yang ia lakukan dalam bidang elektronika, listrik, dan mekanik. Kontribusinya dalam mengembangkan trafo dan sistem transmisi listrik AC telah membuka jalan bagi kemajuan dalam bidang listrik dan industri modern yang kita kenal saat ini.

Kesimpulan

Trafo adalah perangkat yang sangat penting dalam dunia elektronika dan listrik, dengan fungis utamanya yaitu mengubah tegangan listrik AC dari satu tingkat menjadi tingkat yang lain dengan efisien dan mudah.

Komponen ini bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik antara dua kumparan, yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder, dan perbandingan antara jumlah lilitan pada kumparan primer dan kumparan sekunder menentukan apakah trafo berfungsi sebagai trafo step-up atau trafo step-down.

Trafo jenis step-up digunakan untuk meningkatkan tegangan listrik, sementara trafo jenis step-down digunakan untuk menurunkan tegangan listrik. Ia memiliki karakteristik lain seperti impedansi, arus magnetik, dan daya yang bergantung pada jumlah lilitan dan ukuran kawat pada kumparan primer dan sekunder.

Trafo dapat digunakan dalam berbagai aplikasi, seperti sistem transmisi listrik, peralatan audio, dan sistem daya. Dalam keseluruhan, trafo adalah perangkat yang sederhana namun sangat penting dalam dunia elektronika dan listrik.