Pengertian Transformator, Prinsip dan Cara Kerja Transformator serta Fungsi dan Jenis-jenisnya

Pengertian Transformator (Trafo)

Transformator adalah alat yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan bolak-balik. Alat ini terdiri dari dua buah kumparan. 

Arus pada salah satu kumparan akan menghasilkan medan magnet yang akan menginduksi arus pada kumparan lain. Kumparan yang pertama disebut kumparan primer, sementara kumparan yang kedua, yaitu kumparan yang menghasilkan arus induksi disebut kumparan sekunder.

Jumlah lilitan pada kumparan primer dan sekunder suatu transformator dapat berbeda atau sama. Perbandingan antara kumparan sekunder dengan kumparan primer disebut dengan perbandingan transformator, dinotasikan:

Ns/Np

dengan:
Np = jumlah lilitan pada kumparan primer
Ns = jumlah lilitan pada kumparan sekunder

Pada awal pembahasan subbab induksi elektromagnetik telah disebutkan bahwa besar tegangan induksi sebanding dengan jumlah lilitan sehingga berlaku persamaan:

Vs/Vp = Ns/Np

dengan:
Vp = tegangan kumparan primer (tegangan primer)
Vs = tegangan kumparan sekunder (tegangan sekunder)

Berdasarkan Hukum Ohm yang menyebutkan bahwa tegangan berbanding terbalik dengan arusnya, maka perbandingan arus dapat dihitung dengan persamaan:

Ip/Is = Vs/Vp

dengan:
Ip = kuat arus primer
Is = kuat arus sekunder

Dari ketiga perbandingan di atas, dapat diperoleh satu persamaan, yaitu:

.

a. Jenis-Jenis Transformator

Berdasarkan fungsinya, transformator dikelompokkan menjadi dua, yaitu transformator step-up dan transformator step-down.

1) Transformator step-up

Transformator step-up adalah jenis transformator yang berfungsi untuk menaikkan tegangan induksi. 

Pada transformator ini, jumlah lilitan pada kumparan primer lebih sedikit daripada jumlah lilitan kumparan sekunder (ingat bahwa tegangan induksi sebanding dengan jumlah lilitan) sehingga arus induksi yang dihasilkan pada kumparan sekunder akan lebih besar daripada arus pada kumparan primer.

Dengan demikian, tegangan induksi pun akan naik. Transformator ini digunakan pada televisi untuk menaikkan tegangan 220 V menjadi 20.000 V.

2) Transformator step-down

Transformator step-down adalah jenis transformator yang berfungsi untuk menurunkan tegangan induksi.

Sesuai tujuannya, jumlah lilitan kumparan sekunder pada transformator ini dibuat lebih sedikit daripada jumlah lilitan pada kumparan primer. Transformator ini banyak digunakan pada radio, tape recorder, dan komputer.

Secara bersamaan, kedua transformator ini digunakan pada penyaluran listrik dari pembangkit listrik menuju pelanggan. Pembangkit listrik yang biasanya terletak cukup jauh dari tempat pelanggan, dapat kehilangan energi yang cukup banyak pada proses penyalurannya.

Faktor utama penyebabnya adalah tegangan dan arus yang dihasilkan generator relatif kecil. Untuk itu, dalam jarak yang cukup dekat dari sumber pembangkit listrik, digunakan transformator step-up sehingga tegangan akan membesar dan energi yang hilang selama penyaluran listrik akan lebih kecil.

Sebelum sampai ke pelanggan, tegangan tinggi yang berbahaya ini kemudian diturunkan lagi menggunakan transformator step-down yang biasa tersimpan pada tiang listrik di dekat rumah pelanggan.

Selain dapat meminimalisir kehilangan energi, pemanfaatan transformator ini pun berfungsi untuk menjaga keamanan dan keselamatan pelanggan dari bahaya tegangan tinggi.

b. Efisiensi Transformator

Ketika kita menggunakan transformator, kita akan merasakan panas di sekitar transformator tersebut. Panas yang timbul pada transformator ini merupakan energi yang dihasilkan oleh inti besi dan kumparan yang telah mengubah sebagian energi listrik yang dihasilkan menjadi energi panas.

Akibatnya, jumlah energi listrik yang dihasilkan kumparan primer ketika dipindahkan ke kumparan sekunder akan berkurang. Kondisi ini merugikan karena telah mengurangi hasil kerja transformator tersebut. Kerugian ini dapat dihitung dari selisih daya pada kumparan primer dengan kumparan sekunder.

Persentase dari perbandingan daya pada kumparan sekunder dan kumparan primer disebut sebagai efisiensi transformator (η), dirumuskan:

dengan:
η = efisiensi transformator
Ps = daya kumparan sekunder
Pp = daya kumparan primer