Transformator: Pengertian, Jenis-Jenis, Fungsi, dan Karakteristik

Transformator adalah - Apakah sahabat teknisi pernah mendengar transformator atau trafo? transformator adalah komponen yang memiliki peran penting dalam proses penyaluran yang terjadi pada tenaga listrik. Peran utama dari trafo adalah untuk menaikkan  dan menurunkan listrik yang sumbernya dari pembangkit listrik.

Dalam artikel ini, akan dibahas lebih lanjut mengenai trafo secara lengkap mulai dari pengertian, fungsi hingga jenis jenisnya. Jadi, simak ulasannya sampai habis, sahabat teknisi.

Pengertian Transformator

Transformator atau trafo adalah peralatan listrik yang mengubah bentuk energi listrik menjadi suatu bentuk energi listrik yang lainnya. Tegangan listrik yang dihasilkan oleh transformator ditentukan oleh kebutuhan energi listrik.

Pada umumnya, transformator berbentuk kumparan dari kawat yang dililitkan pada suatu inti besi. Selain itu, terdapat dua jenis kumparan, kumparan primer dan kumparan sekunder.

Kumparan primer adalah lilitan pada satu sisi inti besi dan menjadi tempat masuknya arus listrik. Sementara itu, kumparan sekunder adalah lilitan sisi lainnya dari inti besi dan menjadi tempat keluar masuknya arus listrik.

Fungsi Transformator

Fungsi dari transformator adalah mengubah besaran listrik suatu rangkain. Adapun besaran utama yang diubah oleh sebuah transformator adalah tegangan. Transformator berfungsi untuk menurunkan atau menaikkan tegangan listrik.

Transformator atau trafo step up berfungsi untuk menaikkan tegangan listrik. Adapun transformator atau trafo step down yang berfungsi untuk menurunkan tegangan listrik.

Karakteristik Transformator

Untuk lebih mudah dalam memahami trafo, maka kamu juga perlu mengetahui karakteristik transformator. Semua transformator memiliki karakteristik seperti:

1. Frekuensi daya input dan output adalah sama
2. Semua trafo menggunakan hukum induksi elektromagnetik
3. Kumparan primer dan sekunder tidak memiliki sambungan listrik (kecuali untuk trafo otomatis). Perpindahan daya terjadi melalui fluks magnet.
4. Tidak ada bagian yang bergerak diperlukan untuk mentransfer energi, sehingga tidak ada gesekan atau kerugian seperti perangkat listrik lainnya.

Kegunaan Transformator

Setelah membahas tentang karakteristik transformator, maka pembahasan selanjutnya adalah kegunaan transformator. Kegunaan utama di transformator listrik, antara lain:

• Transformator step down digunakan pada rangkaian penyearah, rangkaian pengisi daya baterai, TV, amplifier, dan sebagainya.
• Transformer step up digunakan dalam stabilisator, kontrol industri, mesin berat, dan lain-lain
• Trafo isolasi digunakan dalam rangkaian elektronika daya, sistem kontrol industri, dan lain-lain.
• Trafo arus dan tegangan digunakan dalam alat ukur, panel kontrol listrik, sistem otomasi, dan sebagainya.
• Trafo audio digunakan dalam rangkaian penguat, rangkaian penyeimbang, dan sebagainya.

Prinsip Kerja Transformator

Cara kerja transformator didasarkan oleh prinsip induksi elektromagnetik. Trafo menggunakan kumparan kawat yang jika dialiri arus bolak balik, maka akan menciptakan induksi elektromagnetik. Artinya, arus listrik pada kawat melingkar menghasilkan medan magnet.

Inti besi atau tempat melilitnya kumparan kawat akan meningkatkan medan magnet yang dihasilkan dari induksi. Arus listrik AC yang bolak-balik menghasilkan fluks yang terus berubah. Fluks bolak-balik ini dapat mempengaruhi kumparan sekunder dan menghasilkan gaya gerak listrik juga arus listrik.

Transformator dapat menaikkan atau menurunkan tegangan listrik tergantung pada jumlah lilitan kawatnya. Untuk menaikkan tegangan maka jumlah lilitan primer atau trafo harus lebih sedikit dari jumlah lilitan sekundernya. Sedangkan jika ingin menurunkan tegangan maka jumlah lilitan primer trafo harus lebih banyak dari jumlah lilitan sekundernya.

Komponen Transformator

Setelah mengetahui cara kerja transformator, maka kita juga perlu mengetahui komponen atau bagian-bagian dari transformator itu sendiri.

Komponen utama trafo terdiri dari tiga bagian penting yaitu:

1. Kumaran Primer (Np)

Kumparan primer merupakan kumparan atau lilitan trafo yang dihubungkan ke input power supply. Pada transformator step down, kumparan primer memiliki banyak kumparan daripada sekunder trafo, tetapi ketebalannya lebih kecil daripada kumparan sekunder.

Dalam transformator step up, kumparan primer memiliki lebih sedikit kumparan daripada kumparan sekunder tetapi ketebalannya lebih dari kumparan sekunder.

2. Kumparan Sekunder (Ns)

Kumparan sekunder adalah kumparan yang akan dihubungkan ke beban. Pada trafo step down kumparan sekunder memiliki lilitan yang lebih sedikit daripada kumparan primer tetapi memiliki ketebalan yang lebih banyak.

Pada trafo step up, lilitan sekunder memiliki banyak lilitan daripada belitan primer tetapi memiliki ketebalan yang lebih sedikit.

3. Inti Besi (Inti Magnetik)

Inti besi adalah dimana kumparan primer dan sekunder trafo terluka (wounded). Fungsi trafo adalah untuk mengantarkan fluks magnet dari kumparan primer ke kumparan sekunder.

Sifat inti transformator adalah keengganan rendah (low reluctance) dan resistansi tinggi (high resistance). Umumnya, semua inti trafo dibuat dengan laminasi untuk menghilangkan rugi arus.

Berbagai Klasifikasi Transformator

Transformator digunakan di berbagai bidang seperti jaringan pembangkit listrik, sektor distribusi, transmisi dan konsumsi energi listrik. Berikut ini adalah berbagai jenis transformator berdasarkan faktor-faktor.

1. Berdasarkan Level Tegangan

Jenis trafo listrik yang umum digunakan, tergantung pada tegangannya, diklasifikasikan sebagai Trafo set up dan trafo set down.

2. Berdasarkan Media Inti yang Digunakan

Berbagai jenis inti yang digunakan dalam sebuah transformator adalah transformator inti udara dan transformator inti besi.

3. Berdasarkan Susunan Gulungan

Jenis trafo listrik berdasarkan susunan gulungannya, diklasifikasikan sebagai autotransformer atau transformator otomatis.

4. Berdasarkan Lokasi Pemasangan

Jenis transformator listrik berdasarkan lokasi instalasinya, diklasifikasikan sebagai transformator daya, transformator distribusi, transformator pengukuran dan transformator proteksi.

Jenis-Jenis Transformator

Trafo Step Up

Jenis transformator yang berfungsi untuk meningkatkan level tegangan AC atau menaikan dari taraf rendah menuju ke taraf yang lebih tinggi. Tegangan ini dapat ditingkatkan dengan cara memperbanyak lilitan pada kumparan sekundernya, sehingga jumlah lilitan kumparan sekunder lebih sedikit.Biasanya transformator step up ini digunakan sebagai penghubung trafo generator menuju grid yang ada di dalam tegangan listrik.

Trafo Step Down

Jenis transformator berfungsi untuk menurunkan tegangan listrik adalah transformator step down. Trafo step down memiliki fungsi untuk menurunkan taraf level tegangan AC dari tinggi ke rendah. Hal ini dapat digunakan pada peralatan rumah tangga. Contohnya, dalam menurunkan taraf tegangan listrik dari PLN yang sebesar 220V menjadi taraf tegangan yang dapat disesuaikan dengan peralatan elektronik yang ada di rumah-rumah penduduk.

Trafo Satu Fasa

Jenis transformer ini adalah daya yang menggunakan arus bolak-balik satu fasa yang artinya bergantung pada siklus tegangan yang beroperasi dalam satu fasa waktu yang terintegrasi.

Pada variasi frekuensi dan level tegangan yang konstan, transformator mentransfer daya AC dari satu rangkaian ke rangkaian lainnya.

Trafo satu fasa ini memiliki dua jenis kumparan, kumparan primer yang diberikan suplai AC dan kumparan sekunder yang dihubungkan dengan beban. Trafo listrik digunakan untuk inverter domestik dan untuk power supply di daerah non perkotaan.

Transformator Tiga Fasa

Transformator ini digunakan untuk mengubah tegangan sistem elektronik dengan arus listrik tiga fasa.Transformator tersedia dalam berbagai konfigurasi seperti start-start delta-delta, star-delta, dan delta-start.

Trafo ini digunakan untuk membangkitkan listrik dan mendistribusikannya sesuai dengan penggunaan daya. Karena trafo tiga fasa memiliki tiga set kumparan, kumparan primer dan sekunder akan digabungkan untuk membentuk satu unit lengkap dalam konfigurasi start atau delta.

Transformator Daya

Transformator daya digunakan untuk mengubah daya dari satu rangkaian ke rangkaian lain tanpa mengubah frekuensinya.Trafo biasanya berukuran besar dan tidak memiliki bagian yang berputar atau bergerak. Trafo bekerja berdasarkan prinsip induksi timbal balik dan membutuhkan suplai AC.

Biasanya rating trafo adalah sekitar 400 kv, 200 kv, 110 kv, 66 kv, 33 kv. Trafo daya mengubah tegangan untuk arus dalam rangkaian, sementara tidak mempengaruhi daya listrik total. Maka dari itu dibutuhkan listrik tegangan tinggi dengan arus yang kecil dan mengubahnya menjadi listrik bertegangan rendah dengan arus yang besar.

Trafo daya ini biasanya terlihat pada jaringan listrik yang umumnya digunakan untuk tujuan transmisi beban berat.

Transformator Distribusi

Trafo distribusi menyedikan perubahan tegangan terakhir dalam sistem distribusi tenaga listrik. Trafo distribusi seperti trafo step down yang mengubah tegangan jaringan tinggi menjadi tegangan yang dibutuhkan oleh pelanggan.

Trafo ini biasanya memiliki rating yang rendah seperti 11 kv, 6,6 kv, 3,3 kv, 440 V dan 230 V. Trafo ini berukuran kecil serta besar dan memiliki rating kurang dari 200 MVA. Trafo distribusi biasanya terletak di drop layanan, dimana kabel mengalir dari tiang listrik ke tempat pelanggan.

Transformator Pengukuran atau Instrumen

Trafo instrumen adalah perangkat yang memiliki akurasi yang cukup tinggi yang digunakan untuk mengubah level tegangan arus.

Jenis trafo ini digunakan untuk mengukur besaran listrik seperti arus, tegangan, daya, frekuensi, dan faktor daya. Selain itu, trafo instrumen memiliki relay untuk melindungi sistem tenaga listrik.

Transformator Arus

Trafo ini biasanya digunakan untuk mengurangi atau mengalihkan arus bolak-balik (AC). Trafo ini menghasilkan arus pada kumparan sekundernya. Sementara itu sebanding dengan arus pada kumparan primernya.

Ketik arus terlalu tinggi dan diterapkan langsung ke alat pengukur, trafo arus membantu untuk mengubah arus tinggi dalam rangkaian ke nilai yang diperlukan.

Trafo arus adalah unit pendeteksi arus dari sistem tenaga dan digunakan di stasiun distribusi, gardu listrik dan produksi industri.

Baca juga: Transformator Arus atau Current Transformer (CT)

Transformator Isolasi

Transformator isolasi digunakan untuk mentransfer daya listrik dari arus bolak-balik sambil mengisolasi perangkat bertenaga untuk alasan keamanan. Trafo isolasi dapat memberikan isolasi galvanik yang berarti tidak ada jalur konduksi antara sumber dan beban.

Trafo isolasi dapat beroperasi sebagai sumber transformator step up atau step down dan memiliki rasio putaran 1 : 1, yang berarti bahwa tegangan primer dan sekunder adalah sama.

Isolasi pada trafo digunakan untuk melindungi terhadap sengatan listrik dan untuk menekan noise listrik di peralatan sensitif. Trafo isolasi digunakan di komputer, alat instrumen atau perangkat elektronik daya.

Transformator Potensial

Trafo potensial atau trafo tegangan biasanya digunakan untuk menurunkan level tegangan. Transformator ini tidak dapat digunakan untuk memasok daya alami ke beban dan digunakan dengan voltmeter, wattmeter, pengukur frekuensi, pemutus sirkuit, dll.

Kumparan primer terhubung ke rangkaian tegangan tinggi dan kumparan sekunder terhubung ke peralatan atau rangkaian lainnya.

Transformator Inti Udara

Pada transformator ini, baik kumparan primer dan sekunder diatur pada strip non magnetik. Trafo ini memiliki hubungan fluks di kedua kumparan melalui udara. Induktansi timbal balik di inti udara rendah yang berarti keengganan untuk diberikan pada fluks yang dihasilkan tinggi di media udara. Perangkat elektronik yang lebih kecil menggunakan transformator inti udara yang didasarkan pada kumparan antena.

Trafo inti udara biasanya digunakan pada perangkat komunikasi karena tidak memiliki inti yang membuatnya ideal untuk perangkat portabel. Trafo ini biasanya terletak di sistem transmisi radio.

Transformator Inti Besi

Trafo inti besi terdapat kumparan primer dan sekunder yang dipasang pada beberapa pelat besi lunak yang menyediakan koneksi ideal ke fluks. Jika dibandingkan dengan trafo inti udara, trafo ini menawarkan lebih sedikit keengganan terhadap fluks penghubung karena sifat konduktif dan magnetik besi.

Trafo inti besi digunakan untuk membatasi dan mengarahkan perangkat magnetik seperti motor listrik, generator, induktor hal ini karena trafo memiliki kemampuan permeabilitas magnetik yang tinggi.

kamu bisa mendapatkan trafo ini di pasaran dengan mudah tergantung dengan jenis dan ukurannya.

Transformator Inti Ferit

Trafo ini menggunakan inti magnet yang terbuat dari ferit dimana kumparan transformator daya dan bagian lainnya dibuat.

Inti ferit memiliki permeabilitas magnetik yang tinggi, sehingga digunakan dalam aplikasi frekuensi tinggi seperti power supply switching.

Hal ini karena trafo ini memberikan kerugian rendah pada frekuensi tinggi, sehingga mereka digunakan secara luas di inti transformator RF.

Transformator inti ferit juga tersedia dalam berbagai ukuran, bentuk tergantung pada kebutuhan aplikasi.

Transformator Inti Toroidal

Trafo inti toroidal menggunakan inti magnet yang bentuknya hampir menyerupai cincin atau donat yang disebut toroidal. trafo inti terdiri dari inti magnet berbentuk cincin melingkar dari bahan feromagnetik dimana kawat dililitkan. Karena desain bawaannya, maka kebocoran induktansi sangat rendah dan memberikan induktansi yang sangat tinggi. Trafo ini biasanya digunakan pada rangkaian elektronika seperti power supply, inverter, dan amplifier.

Transformator Otomatis

Jenis trafo ini menggunakan kumpuran umum untuk belitan primer dan sekunder. Kumpuran autotransformer memiliki tiga tap dimana sambungan listrik dibuat. Autotransformator ini memiliki kelebihan seperti ukurannya yang lebih kecil, lebih ringan dan lebih murah daripada transformator biasa.

Namun, trafo ini memiliki kekurangan yaitu tidak dapat memberikan isolasi listrik antara rangkaian primer dan sekunder. kemudian juga bisa terjadi kebocoran yang lebih rendah, kerugian yang lebih rendah dan peningkatan rating VA untuk ukuran dan massa tertentu.

Transformator Grounding

Transformator adalah jenis trafo sistem terhubung delta yang digunakan untuk menyediakan jalur ground atau netral dalam sistem tenaga listrik tiga fasa. Hal ini dapat membantu mengurangi transien tegangan ketika terjadi gangguan ground.

Trafo grounding adalah bagian dari sistem pembumian jaringan yang memungkinkan sistem tiga fasa untuk menyesuaikan beban fasa ke netral dengan menyediakan jalur balik untuk arus ke netral. Trafo ini biasanya mencakup trafo kumparan tunggal dengan desain belitan zigzag.

Baca juga: Pengertian dan Rumus Efisiensi Transformator

Perawatan Transformator

Dalam melakukan perawatan transformator, hal yang paling utama perlu diperhatikan adalah kondisi inti dan lilitan transformator. Kondisi inti dan lilitan transformator harus selalu dalam keadaan baik, agar dapat menjamin kinerja transformator yang optimal. 

Dalam melakukan perawatan, perlu dilakukan pengukuran tegangan dan arus listrik pada transformator. Pengukuran ini perlu dilakukan secara berkala agar segera diketahui apabila terjadi perubahan pada transformator.

Selain itu, perlu diperhatikan juga kondisi lingkungan sekitar transformator. Lingkungan yang kurang baik dapat berpengaruh negatif pada transformator, sehingga perlu selalu diperhatikan kebersihan dan keamanan lingkungan sekitar transformator.

Dalam melakukan perawatan transformator, sangat penting untuk mendapatkan bantuan dari ahlinya. Banyak perusahaan yang menyediakan jasa perawatan transformator, sehingga Anda tidak perlu khawatir apabila Anda memiliki masalah dengan transformator. 

Dengan menggunakan jasa perawatan transformator, Anda dapat memastikan bahwa transformator Anda selalu dalam kondisi baik, sehingga dapat beroperasi dengan optimal.