transformator, konstruksi transformator, fungsi dan bagian, prinsip dan kerja transformator

1. MESIN LISTRIK
“TRANSFORMATOR”
KELAS : KE-2A
DISUSUN OLEH :
 M. ADHI FATWA RAMADHAN (13)
 MARTINUS DIMAS RUSDIANTO (14)
 MUHAMMAD ALI MA’RUF (15)
 MUHAMMAD RIZKI PRATAMA (16)
 NADYA FITRIE PERMATASARI (17)
 ODIK PRANOTO (18)
PROGRAM STUDI TEKNIK KONVERSI
ENERGI
JURUSAN TEKNIK MESIN
POLITEKNIK NEGERI SEMARANG

2. DAFTAR PUSTAKA
http://www.electronics-tutorials.ws/index.html
http://anak-elektro-ustj.blogspot.com/2012/08/transformator-distribusi.html
http://ilmulistrik.com/rangkaian-ekivalen-trafo.html
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html
http://garslandi.wordpress.com/2014/01/09/mendapatkan-rangkaian-ekivalen-trafo/
http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/19821/3/Chapter%20II.pdf
http://web.ipb.ac.id/~tepfteta/elearning/media/Energi%20dan%20Listrik%20Pertanian/MATERI
%20WEB%20ELP/Bab%20IX%20TRANSFORMATOR%20DAN%20MESIN%20LISTRIK/in
dexTRANSFORMATOR.htm
http://id.wikipedia.org/wiki/Transformator
http://www.academia.edu/5617807/Komponen_elektronika_besrta_fungsi_dan_gambarnya
http://riza-electrical.blogspot.com/2013/01/transformator.html
http://elektronika-dasar.web.id/instrument/wattmeter-3-tiga-fasa/
http://unungdiadi.blogspot.com/2012/07/pengertian-trafo-atau-transformer-atau.html
[1] Chapman, Stephen J. 1991. Second Edition Electric Machinery Fundamentals. Singapore:
McGraw-Hill Book Co.
[2] http://content.answers.com/main/content/wp/en-commons/thumb/e/e4/750px-
Transformer_equivalent_circuit.svg.png
[3] Adinda Ihsani Putri, Mendapatkan Rangkaian Ekivalen Trafo.Konversi.wordpress.com

3. Konstruksi Transformator
Transformator (trafo) adalah alat yang digunakan untuk menaikkan atau
menurunkan tegangan bolak-balik (AC). Transformator terdiri dari 3 komponen
pokok yaitu: kumparan pertama (primer) yang bertindak sebagai input, kumparan
kedua (skunder) yang bertindak sebagai output, dan inti besi yang berfungsi untuk
memperkuat medan magnet yang dihasilkan. Transformator sering juga disebut
trafo memiliki konstruksi dan simbol seperti pada gambar 1 berikut ini.
Gambar 1 konstruksi dan simbol transformator
Keterangan dari gambar 1 :
NP : jumlah lilitan primer
NS : jumlah lilitan sekunder
VP : tegangan primer
VS : tegangan sekunder
Konstruksi trafo secara umum terdiri dari:
1. Inti yang terbuat dari lembaran-lembaran plat besi lunak atau baja silikon yang
diklem jadi satu.
2. Belitan dibuat dari tembaga yang cara membelitkan pada inti dapat konsentris
maupun spiral.
3. Sistem pendingan pada trafo-trafo dengan daya yang cukup besar.
Sebuah trafo terdiri dari kumparan dan inti besi. Biasanya terdapat 2 buah
kumparan yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder. Kedua kumparan ini
tidak berhubungan secara fisik tetapi dihubungkan oleh medan magnet. Untuk
meningkatkan induksi magnetik antara 2 kumparan maka ditambahkan inti besi
seperti pada gambar 1.

4. Inti besi pada trafo dibedanya menjadi 2 macam yaitu :
1. Inti besi tipe Shell (Shell Core Transformator)
2. Inti besi tipe tertutup (Closed Core Transformator)
Kedua jenis inti besi ini dapat dilihat seperti pada gambar 2 berikut ini.
Gambar 2 : inti trafo
Pada trafo dengan inti besi berbentuk shell, kumparan dikelilingi oleh inti besi.
Fluks magnetik pada inti besi tipe shell akan terbelah dua (lihat gambar 2).
Sementara kumparan primer dan kumparan sekunder digulung bersamaan. Untuk
trafo yang memiliki inti besi tipe tertutup. Tidak ada pembagian fluk magnetik.
Kumparan primer dan kumparan sekunder terpisah dan dihubungkan dengan inti
besi.
Inti besi trafo tidak dibuat berbentuk besi tunggal, tetapi dibuat dari pelat besi yang
berlapis – lapis. Bentuk lapisan pelat besi pada inti trafo dapat dilihat seperti pada
gambar 3 berikut ini.
Gambar 3 : inti besi berlapis pada trafo
Cara menghubungkan lapisan inti besi juga bermacam-macam. Beberapa cara yang
umum digunakan dapat dilihat seperti pada gambar 4 berikut ini.

5. Gambar 4 cara menghubungkan lapisan inti besi pada trafo
Mengapa inti besi sebuah trafo harus dibuat berlapis-lapis?.
Untuk menjawab pertanyaan ini , kita terlebih dahulu harus mempelajari rugi-rugi
yang terjadi pada inti besi. Rugi – rugi yang terjadi pada inti besi disebut “iron
losses “ (rugi-rugi besi). Kerugian pada inti besi terdiri dari :
1. Hysterisis losses (rugi-rugi histerisis)
Kerugian histerisis disebabkan oleh gesekan molekul yang melawan aliran gaya
magnet di dalam inti besi. Gesekan molekul dalam inti besi ini menimbulkan
panas. Panas yang timbul ini menunjukan kerugian energi, karena sebagian kecil
energi listrik tidak dipindahkan , tetapi diubah bentuk menjadi energi panas. Panas
yang tinggi juga dapat merusak trafo ,sehingga pada trafo – trafo transmisi daya
listrik ukuran besar, harus didinginkan dengan media pendingin. Umumnya
digunakan minyak khusus untuk mendinginkan trafo ini.
Sebuah trafo didesain untuk bekerja pada rentang frekuensi tertentu. Menurunnya
frekuensi arus listrik dapat menyebabkan meningkatnya rugi-rugi histerisis dan
menurunkan kapasitas (VA) trafo.
2. Kerugian karena Eddy current (eddy current losses)
Kerugian karena Eddy current disebabkan oleh aliran sirkulasi arus yang
menginduksi logam. Ini disebabkan oleh aliran fluk magnetik disekitar inti besi.
Karena inti besi trafo terbuat dari konduktor (umumnya besi lunak), maka arus
Eddy yang menginduksi inti besi akan semakin besar. Eddy current dapat
menyebabkan kerugian daya pada sebuah trafo karena pada saat terjadi induksi
arus listrik pada inti besi, maka sejumlah energi listrik akan diubah menjadi panas.
Ini merupakan kerugian. Untuk mengurangi arus Eddy, maka inti besi trafo dibuat
berlapis-lapis, tujuannya untuk memecah induksi arus Eddy yang terbentuk di
dalam inti besi. Perbedaan induksi arus Eddy di dalam inti besi tunggal dengan inti
besi berlapis dapat dilihat pada gambar 5 berikut ini.

6. Gambar 5 Inti besi utuh dan inti besi berlapis
3. Rugi-rugi tembaga (copper losses)
Rugi – rugi yang ketiga adalah rugi-rugi tembaga (copper losses). Rugi-rugi
tembag terjadi di kedua kumparan. Kumparan primer atau sekunder dibuat dari
gulungan kawat tembaga yang dilapisi oleh isolator tipis yang disebut enamel.
Umumnya kumparan dibuat dari gulungan kawat yang cukup panjang. Gulungan
kawat yang panjang ini akan meningkatkan hambatan dalam kumparan. Pada saat
trafo dialiri arus listrik maka hambatan kumparan ini akan mengubah sejumlah
kecil arus listrik menjadi panas yaitu sebesar (i2R). Semakin besar harga R maka
semakin besar pula energi panas yang timbul di dalam kumparan. Mutu kawat
yang bagus dengan nilai hambatan jenis yang kecil dapat mengurangi rugi – rugi
tembaga.
Sebuah trafo yang ideal diasumsikan:
1. Tidak terjadi rugi-rugi hysterisis
2. Tidak terjadi induksi arus Eddy
3. Hambatan dalam kumparan = 0, akibatnya tidak ada rugi-rugi
tembaga
Fungsi Tiap-Tiap Bagian Transformer
Suatu transformer terdiri atas beberapa bagian yang mempunyai fungsi masing-masing:
1. Bagian utama
 Inti besi
Inti besi berfungsi untuk mempermudah jalan fluksi, yang
ditimbulkan oleh arus listrik yang melalui kumparan. Dibuat

7. dari lempengan-lempengan besi tipis yang berisolasi, untuk mengurangi panas
(sebagai rugi-rugi besi) yang ditimbulkan oleh “Eddy Current”.
 Kumparan trafo
Beberapa lilitan kawat berisolasi membentuk suatu
kumparan. Kumparan tersebut diisolasi baik terhadap inti
besi maupun terhadap kumparan lain dengan isolasi padat
seperti karton, pertinax dan lain-lain.
Umumnya pada trafo terdapat kumparan primer dan
sekunder. Bila kumparan primer dihubungkan dengan
tegangan/arus bolak-balik maka pada kumparan tersebut timbul fluksi yang
menginduksikan tegangan, bila pada rangkaian sekunder ditutup (rangkaian beban)
maka akan mengalir arus pada kumparan ini. Jadi kumparan sebagai alat
transformasi tegangan dan arus.
 Kumparan tersier
Selain kedua kumparan ( primer dan sekunder ) ada beberapa
trafo yang dilengkapi dengan kumparan ketiga atau kumparan
tersier ( tertiary winding ). Kumparan tersier diperlukan untuk
memperoleh tegangan tersier atau untuk kebutuhan lain. Untuk
kedua keperluan tersebut, kumparan tersier selalu dihubungkan
delta. Kumparan tersier sering dipergunakan juga untuk
penyambungan peralatan bantu seperti kondensator synchrone, kapasitor shunt dan
reactor shunt, namun demikian tidak semua trafo daya mempunyai kumparan
tersier.
 Bushing
Hubungan antara kumparan trafo ke jaringan luar melalui
sebuah busing yaitu sebuah konduktor yang diselubungi
oleh isolator, yang sekaligus berfungsi sebagai penyekat
antara konduktor tersebut dengan tangki trafo.

8.  Tangki dan Konservator
Pada umumnya bagian-bagian dari trafo yang
terendam minyak trafo berada (ditempatkan) dalam
tangki. Untuk menampung pemuaian minyak trafo,
tangki dilengkapi dengan konservator.
 Tabung Silicagel / N2 ( Nitrogen kering ) Alat
pernapasan
Prinsip kerja dari Silicagel / N2 ( Nitrogen kering )
sama,yang berfungsi sebagai pengering / menghisap
butiran-butiran uap air yang dihasilkan oleh kerja transformer, sehingga tangki
trafo tetap kering dan terhindar dari karat bahkan kerusakan lebih luas.
Karena pengaruh naik turunnya beban trafo maupun suhu udara luar, maka suhu
minyakpun akan berubah-ubah mengikuti keadaan tersebut. Bila suhu minyak
tinggi, minyak akan memuai dan mendesak udara di atas permukaan minyak keluar
dari dalam tangki, sebaliknya bila suhu minyak turun, minyak menyusut maka
udara luar akan masuk ke dalam tangki.
Kedua proses di atas disebut pernapasan trafo. Permukaan minyak trafo akan selalu
bersinggungan dengan udara luar yang menurunkan nilai tegangan tembus minyak
trafo, maka untuk mencegah hal tersebut, pada ujung pipa penghubung udara luar
dilengkapi tabung berisi Silicagel Blue
 Tap Changer (perubah tap)
Tap Changer adalah perubah perbandingan transformer
untuk mendapatkan tegangan operasi sekunder sesuai
yang diinginkan dari tegangan jaringan/primer yang
berubah-ubah. Tap changer dapat dilakukan baik dalam
keadaan berbeban (on-load) atau dalam keadaan tak
berbeban (off load), tergantung jenisnya.
 Indikator
Untuk mengawasi selama trafo beroperasi, maka perlu
adanya indicator pada trafo sebagai berikut:
 indikator suhu / temperatur minyak
 indikator Gas
 indikator Pressure / tekanan

9. 2. Peralatan Proteksi
 Rele Bucholz
Rele Bucholz adalah rele alat/rele untuk mendeteksi dan mengamankan terhadap
gangguan di dalam trafo yang menimbulkan gas.
Gas yang timbul diakibatkan oleh:
 Hubung singkat antar lilitan pada/dalam phasa
 Hubung singkat antar phasa
 Hubung singkat antar phasa ke tanah
 Busur api listrik antar laminasi
 Thermocontrol
Untuk mendeteksi panas / suhu pada Transformer dan dilengkapi dengan relay
untuk melindungi trafo pada pemakaian lebih atau sirkulasi udara ruangan kurang
maksimal.
 Pengaman tekanan lebih / Over Pressure
Alat ini berupa membran yang dibuat dari kaca, plastik, tembaga atau katup
berpegas, berfungsi sebagai pengaman tangki trafo terhadap kenaikan tekan gas
atau desakan oli yang timbul di dalam tangki yang akan pecah pada tekanan
tertentu dan kekuatannya lebih rendah dari kekuatan tangki trafo. Rele ini
berfungsi hampir sama seperti rele Bucholz atau rele thermocouple, yakni
mengamankan terhadap gangguan di dalam trafo. Bedanya rele ini hanya bekerja
oleh kenaikan tekanan gas atau desakan oli.
Sesuai perkembangan jaman alat proteksi tersebut diefektifan menjadi satu bagian
dengan fungsi yang sama yaitu : Proteksi DGPT 2, RIS dsb
 Minyak trafo
Sebagian besar trafo tenaga kumparan-kumparan dan intinya
direndam dalam minyak-trafo, terutama trafo-trafo tenaga
yang berkapasitas besar, karena minyak trafo mempunyai
sifat sebagai media pemindah panas (disirkulasi) dan bersifat
pula sebagai isolasi (daya tegangan tembus tinggi) sehingga
berfungsi sebagai media pendingin dan isolasi. Untuk itu minyak trafo harus
memenuhi persyaratan sebagai berikut :
 kekuatan isolasi tinggi
 penyalur panas yang baik berat jenis yang kecil, sehingga partikel-partikel
dalam minyak dapat mengendap dengan cepat
 viskositas yang rendah agar lebih mudah bersirkulasi dan kemampuan
pendinginan menjadi lebih baik

10.  titik nyala yang tinggi, tidak mudah menguap yang dapat
membahayakan
 tidak merusak bahan isolasi padat
 sifat kimia yang stabil.
 Pengujian tegangan tembus oli
Pengujian tegangan tembus oli dimaksudkan untuk mengetahui kemampuan
dielektrik oli. Hal ini dilakukan karena selain berfungsi sebagai pendingin dari
trafo, oli juga berfungsi sebagai isolasi.
Persyaratan yang ditentukan adalah sesuai dengan standard SPLN 49 - 1 : 1982,
IEC 158 dan IEC 296 yaitu:
- > = 30 KV/2,5 mm sebelum purifying
- > = 50 KV/2,5 mm setelah purifying
Peralatan yang dapat digunakan misalnya merk Hipotronics type OC60D, Kato,
Hihg Voltage, Biddle / Megger dsb.
Untuk mengetahui specifikasi minyak trafo pakai lebih luas, dapat dilakukan
pengujian Analisa Gas terlarut dan test parameter dengan pengambilan sample
minyak trafo pakai kurang lebih 1 liter, hanya bisa dilakukan di LAB LMK PLN
atau instansi lain.
Prinsip Kerja Transformator
Prinsip kerja dari sebuah transformator adalah sebagai berikut :
Ketika Kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik,
perubahan arus listrik pada kumparan primer menimbulkan medan magnet yang
berubah. Medan magnet yang berubah diperkuat oleh adanya inti besi dan
dihantarkan inti besi ke kumparan sekunder, sehingga pada ujung-ujung kumparan
sekunder akan timbul ggl induksi. Efek ini dinamakan induktansi timbal-balik
(mutual inductance). Pada skema transformator di samping, ketika arus listrik dari
sumber tegangan yang mengalir pada
kumparan primer berbalik arah (berubah
polaritasnya) medan magnet yang
dihasilkan akan berubah arah sehingga
arus listrik yang dihasilkan pada
kumparan sekunder akan berubah
polaritasnya.
Hubungan antara tegangan primer,
jumlah lilitan primer, tegangan sekunder,
dan jumlah lilitan sekunder, dapat

11. dinyatakan dalam persamaan:
Berdasarkan perbandingan antara jumlah lilitan
primer dan jumlah lilitan sekunder transformator
ada dua jenis yaitu:
1. Transformator step up yaitu transformator
yang mengubah tegangan bolak-balik rendah
menjadi tinggi, transformator ini mempunyai
jumlah lilitan kumparan sekunder lebih banyak
daripada jumlah lilitan primer (Ns > Np).
2. Transformator step down yaitu transformator yang mengubah tegangan
bolak-balik tinggi menjadi rendah, transformator ini mempunyai jumlah
lilitan kumparan primer lebih banyak daripada jumlah lilitan sekunder (Np >
Ns).
Pada transformator (trafo) besarnya tegangan yang dikeluarkan oleh kumparan
sekunder adalah:
1. Sebanding dengan banyaknya lilitan sekunder (Vs ~ Ns).
2. Sebanding dengan besarnya tegangan primer ( VS ~ VP).
3. Berbanding terbalik dengan banyaknya lilitan primer, Sehingga dapat
dituliskan:
Dari sisi pandangan elektris , medan magnet mampu untuk menginduksikan
tegangan pada konduktor sedangkan dari sisi pandangan mekanis medan magnet
sanggup untuk menghasilkan gaya dan kopel (penggandeng). Kelebihan medan
magnet sebagai perangkai proses konversi energi disebabkan terjadinya bahan-bahan
magnetik yang memungkinkan diperolehnya kerapatan energi yang tinggi.
kerapatan energi yang tinggi ini akan menghasilkan kapasitas tenaga per unit
volume mesin yang tinggi pula. Jelaslah bahwa pengertian kuantitatif tentang
medan magnet dan rangkaian magnet merupakan bagian penting untuk
memahami proses konversi energi listrik.
Ketika terjadi perubahan arus pada kumparan maka terjadi perubahan fluk
magnetik yang menyebabkan tejadinya perubahan induksi tegangan.
푑ɸ
푑푡
VL=N
dimana:

12. N = jumlah lilitan kumparan
φ = fluk magnet
Rangkaian Ekivalen Trafo
Transformator merupakan suatu peralatan listrik yang digunakan untuk mengubah
energi listrik bolak-balik dari satu level tegangan ke level tegangan yang lain.
Dapat menaikkan, menurunkan atau hanya untuk mengisolasi sistem satu dengan
yang lainnya. Transformator terdiri atas sisi primer dan sisi sekunder. Keduanya
terhubung dengan inti besi. Dalam kondisi ideal, tanpa rugi-rugi, perbandingan
lilitan antara keduanya merupakan perbandingan tegangan antara kedua sisinya.
Namun pada kenyataannya, daya masukkan tidak pernah sama dengan daya
keluaran. Terdapat rugi-rugi yang terjadi di inti besi dan lilitan. Rugi-rugi tersebut
terjadi akibat histerisis, arus eddy, resistansi belitan dan fluks bocor. Dari
pengetahuan tersebut, transformator dapat dimodelkan dengan rangkaian elektrik
seperti di bawah ini:
Disimplisikafi menjadi,

13. Dimana,
Req = Rp + (Np/Ns)^2 . Rs
Xeq = Xp + (Np/Ns)^2 . Xs
Setelah kita memahami, rangkaian pengganti ini, kita dapat menentukan nilai Req,
Xeq, Rc dan Xm dengan pengujian rangkaian tanpa beban dan hubung singkat.
Yang diukur adalah daya (Watt), tegangan (V) dan arus (I) di sisi primer.
___________________________________________
Uji Rangkaian Terbuka l Uji Hubung Singkat
___________________________________________
Voc l Vsc
Ioc l Isc
Poc l Psc
• Uji Rangkaian Tanpa Beban
Dari pengujian ini, kita mendapatkan nilai Rc dan Xm. Nilai Rc dan Xm jauh lebih
besar dibandingkan Req dan Xeq. Karena drop tegangan lebih signifikan terjadi di
Rc dan Xm. Sehingga didapat rangkaian untuk tanpa beban,

14. Yang pertama kali kita hitung adalah lYcml dan Power Factor dari data yang
diambil.
lYcml = Ioc / Voc
PF = cos(pi) = Poc / (Voc . Ioc)
Dimana,
Ycm = (1 / Rc) + j (1 / Xm)
= lYcml cos(pi) + j lYcml sin (pi)
Sehingga didapat,
Rc = 1 / ( lYcml cos(pi) )
Xm = 1 / ( lYcml sin(pi) )
• Uji Hubung Singkat
Tegangan di sisi sekunder pada hubung singkat relatif kecil. Sehingga drop
tegangan di Rc dan atau Xm sangatlah kecil, dapat diabaikan. Oleh karenanya,
tegangan yang didapat merupakan tegangan di Zeq. Dapat dijelaskan melalui
rangkaian saat hubung singkat sebagai berikut,

15. Pertama-tama kita hitung terlebih dahulu lZeql dan PF.
Zeq = Vsc / Isc
PF = cos(pi) = Psc / (Vsc . Isc)
Dimana,
Zeq = Req + j Xeq
= lZeql cos(pi) + j lZeql sin(pi)
Sehingga didapat,
Req = lZeql cos(pi)
Xeq = lZeql sin(pi)
Pada transformator ideal, tidak ada energi yang diubah menjadi bentuk energi lain
di dalam transformator sehingga daya listrik pada kumparan skunder sama dengan
daya listrik pada kumparan primer. Pada transformator Ideal perbandingan antara
tegangan sebanding dengan perbandingan jumlah lilitannya. Dengan demikian
dapat dituliskan dengan persamaan berikut:
Namun, pada kenyataannya tidak ada transformator yang ideal. Hal ini karena pada
transformator selalu ada rugi-rugi.

16. Dalam membuat rangkaian ekivalen transformator, kita harus memperhitungkan
semua ketidaksempurnaan (cacat) yang ada pada transformator yang sebenarnya.
Setiap cacat utama diperhitungkan dan pengaruhnya dimasukkan dalam membuat
model transformator. Effect yang paling mudah untuk dimodelkan adalah rugi-rugi
tembaga. Rugi-rugi tembaga dimodelkan dengan dengan resistor Rp di sisi primer
transformator dan resistor Rs di sisi sekunder transformator.
Fluks bocor pada kumparan primer Φlp menghasilkan tegangan elp yang diberikan
oleh persamaan:
Sedangkan Fluks bocor pada kumparan sekunder Φls menghasilkan tegangan els
yang diberikan oleh persamaan:
Karena fluks bocor banyak yang melalui udara, kontanta reluktansi udara lebih
besar daripada reluktansi inti besi, maka fluks bocor primer Φlp proporsional
dengan arus primer Ip dan fluks bocor sekunder Φls proportional dengan arus
sekunder Is. Sehingga didapatkan:
Dengan Lp induktansi diri lilitan primer dan Ls induktansi diri lilitan sekunder.
Dengan demikian fluks bocor pada rangkaian ekivalen transformator akan

17. dimodelkan sebagai induktor primer dan sekunder.
Kemudian yang terakhir adalah memodelkan pengaruh dari eksitasi inti
transformator, yaitu dengan memperhitungkan arus magnetisasi Im, rugi-rugi arus
eddy, dan rugi-rugi hysteresis. Arus magnetisasi Im adalah arus yang sebanding
dengan tegangan pada inti transformator dan lagging (tertinggal) 90° dengan
tegangan supplai, sehingga dapat dimodelkan sebagai reaktansi Xm yang dipasang
paralel dengan sumber tegangan primer. Arus rugi inti (arus eddy dan hysteresis)
merupakan arus yang sebanding dengan tegangan pada inti transformator dan satu
phase dengan tegangan supplai, sehingga dapat dimodelkan dengan hambatan Rc
yang dipasang paralel dengan sumber tegangan primer. Dengan demikian maka
dihasilkan model untuk real transformator sebagai berikut.

18. Kemudian rangkaian ekivalen diatas dapat disederhanakan dengan melihat pada
sisi primer atau pada sisi sekunder. Seperti terlihat pada gambar dibawah ini:
Gulungan Kawat Pada Kumparan Trafo
Menggulung kawat pada kumparan trafo tidak dilakukan dengan sembarangan,
tetapi mengikuti aturan tertentu. Pada trafo fase tunggal, terdapat 2 gulungan
kumparan, yaitu gulungan pada kumparan primer yang terhubung langsung ke
sumber arus listrik dan gulungan kumparan sekunder yang terhubung langsung ke
beban. Perbandingan jumlah gulungan antara kumparan primer dan kumparan
sekunder akan menentukan jenis trafo, apakah jenis step-up atau step-down. Bila
gulungan kawat pada kumparan primer lebih banyak dibandingkan dengan
gulungan kawat pada kumparan sekunder maka trafo akan berfungsi sebagai
penurun tegangan atau step-down trafo. Sebaliknya jika gulungan kawat pada
kumparan sekunder lebih banyak dari pada gulungan kawat pada kumparan primer,
maka trafo akan berfungsi untuk menaikan tegangan atau step-up trafo. Jenis
material kawat yang banyak digunakan untuk membuat kumparan adalah kawat

19. tembaga. Kawat tembaga memiliki konduktivitas listrik yang bagus, tetapi
memiliki berat yang besar. Untuk mengurangi berat transformator, sering juga
digunakan jenis kawat aluminium. Kawat dengan bahan dasar aluminium memiliki
berat jenis yang kecil, tetapi kawat ini tidak tahan terhadap panas dan
konduktivitasnya masih lebih kecil dibandingkan dengan tembaga. Satu hal yang
penting dalam menggulung kumparan trafo adalah arah gulungan (orientasi titik).
Kumparan primer dan kumparan sekunder dapat digulung searah, tetapi dapat juga
digulung berlawanan arah. Hal ini akan berpengaruh ke fasa arus listrik. Apabila
kumparan primer dan kumparan sekunder digulung searah, maka fasa arus listrik
pada kumparan primer akan sama dengan fasa arus listrik pada kumparan
sekunder. Gambar 6 : gulungan searah dan gulungan berlawanan
Trafo dapat digunakan untuk menaikan atau menurunkan tegangan. Trafo yang
digunakan untuk menaikan tegangan disebut trafo step – up sedangkan trafo yang
digunakan untuk menurunkan tegangan disebut trafo step-down. Pada trafo step –
up tegangan pada sisi sekunder akan lebih tinggi dari tegangan pada sisi primer
sebaliknya pada trafo step down tegangan sisi sekunder akan lebih rendah dari
tegangan pada sisi primer. Selain trafo step-up dan trafo step –down juga ada trafo
impedansi. Trafo impedansi tidak menaikan atau menurunkan tegangan, tetapi
digunakan untuk menyesuaikan impedansi suatu rangkaian listrik atau dapat juga
digunakan sebagai beban dan filter terhadap medan magnet.
Tegangan pada sisi primer (Vp) dan tegangan sekunder (Vs) ditentukan oleh jumlah
lilitan kawat pada kumparan primer dan sekunder. Perbandingan antara lilitan
kawat pada kumparan primer (Np) dan lilitan kawat pada kumparan sekunder (Ns)
disebut rasio lilitan (n). Sedangkan perbandingan antara tegangan primer (Vp)

20. dengan tegangan sekunder (Vs) disebut rasio tegangan. Besar rasio tegangan
dengan rasio lilitan harus sama. Sehingga secara matematis dapat ditulis :
Persamaan 1 berlaku bila fluks medan magnet primerdan fluks medan magnet
sekunder sama. Rasio lilitan merupakan salah satu faktor penting dalam mendesain
dan membuat trafo.
Contoh 1
Sebuah trafo memiliki jumlah lilitan kumparan primer 1500 dan jumlah lilitan pada
kumparan sekunder 500 hitunglah berapa rasio lilitan trafo tersebut. Bila pada sisi
primer diberi tegangan listrik AC 300 V, hitunglah tegangan pada sisi sekunder
bila fluks magnet primer dan sekunder sama.
Jawab
Bila fluks medan magnet pada sisi primer dan sekunder sama, maka berlaku:

21. Diagram Fasor Transformator
Diagram vektor adalah penggambaran hubungan antara fluks magnet,
tegangan dan arus yang mengalir dalam bentuk vektor. Hubungan yang terdapat di
antara harga-harga tersebut akan tergantung pada sifat beban, impedansi lilitan
primer dan sekunder serta rugi-rugi transformator.

26. Penggunaan Transformator
Transformator (trafo) digunakan pada peralatan listrik terutama yang memerlukan
perubahan atau penyesuaian besarnya tegangan bolak-balik. Misal radio
memerlukan tegangan 12 volt padahal listrik dari PLN 220 volt, maka diperlukan
transformator untuk mengubah tegangan listrik bolak-balik 220 volt menjadi
tegangan listrik bolak-balik 12 volt. Contoh alat listrik yang memerlukan
transformator adalah: TV, komputer, mesin foto kopi, gardu listrik dan sebagainya.
Contoh cara menghitung jumlah lilitan sekunder:
Untuk menyalakan lampu 10 volt dengan tegangan listrik dari PLN 220 volt
digunakan transformator step down. Jika jumlah lilitan primer transformator 1.100
lilitan, berapakah jumlah lilitan pada kumparan sekundernya ?
Penyelesaian:
Diketahui: Vp = 220 V
Vs = 10 V
Np = 1100 lilitan
Ditanyakan: Ns = ........... ?
Jawab:
Jadi, banyaknya lilitan sekunder adalah 50 lilitan