Merancang Transformator

Merancang Transformator

Transformator adalah suatu alat elektromagnetis yang mengubah tegangan bolak-balik menjadi tegangan bolak-balik lain dengan suatu perbandingan transformasi tertentu yang bekerja berdasarkan prinsip induksi dengan frekuensi yang sama. Konstruksi dasarnya terdiri dari kumparanprimer dan kumparan sekunder yang dililitkan pada inti besi yang satu samalainnya terhubung secara elektromagnetis. Bila pada kumparan primer diberi tegangan bolak-balik, maka akan timbul fluks yang mengalir pada inti besidan menginduksikan tegangan pada kumparan sekunder.

Transformator dipakai untuk mengubah tegangan listrik dari tinggi ke rendah dan berarti juga mengubah arus listrik dari rendah ke tinggi atau disebut juga dengan trafo Step Down, atau sebaliknya mengubah tegangan listrik dari tegangan listrik yang rendah ke tegangan listrik yang tinggi atau disebut dengan trafo Step Up.

Bahan – bahan yang diperlakukan untuk menggulung suatu transformator antara lain :

• Kern atau teras besi lunak yang terbentuk dari kumparan besi lunak yang mengandung silicon yang berbentuk seperti huruf E dan I.

Gambar 1. Kern

• Koker atau rumah atau tempat mengulung kumparan primer dan sekunder. Koker yang biasa dipakai pada trafo terbuat dari pastik atau kertas prespan agar koker tidak meleleh atau terbakar saat trafo dibebani.

Gambar 2. Koker

•   Kawat email yang terbuat dari tembaga yang dilapiskan bahan isolasi yang tahan panas.

Gambar 3. Kawat email.

Penentuan Gulungan atau volt

Pada sistem penggulungan trafo biasa terjadi penyimpangan kerugian Seperti kerugian kawat email dan kurang panas tidak diperhitungkan. Kerugian seperti ini sekitar 20% sampai 30% dari tembaga gulungan Primer. Apabila kita ingin merencanakan gulungan sekunder 100 watt, maka tenaga primer harus lebih 20% sampai 25% dari tenaga sekunder. Yang harus selalu diingat bahwa setiap kali tegangan gulungan Sekunder diberi beban tegangannya akan turun.

            

Gambar 4. Bagan Trafo

Keterangan :

I₂  = arus yang mengalir ke beban

E₁ = tegangan gulungan primer dari jaringan 220V

E₂ = tegangan gulungan sekunder

Untuk membuat sebuah trafo step up maupun trafo step down perlu diperhatikan hal – hal berikut :

·         Menentukan berapa VA daya yang dibutuhkan

·         Menentukan luas penampang (A), kemampuan trafo tergantung pada luas penampang.

                 P = 0,64 . L²        atau          L = 1,25. √P

Dimana P adalah daya dalam VA dan L adalah luas penampang (A) dalam cm²

·         Menentukan jumlah lilitan/volt =  f/L, Dimana f adalah frekuensi dalam Hz,

·         Jumlah lilitan = tegangan x jumlah lilitan/volt, dimana 1 mm = 2,5 A

·         V_s (lilitan) = tegangan sekunder x lilitan tiap volt.

·         V_p (lilitan) = tegangan primer x lilitan tiap volt.

·         Arus primer = P / V_p

·         Arus sekunder = P / V_s

Perencanaan mengulung trafo

Berikut langkah-langkah merancang dan membuat trafo 1 fasa :

1.      Menyiapkan alat dan bahan.

2.      Merancang trafo seperti pada gambar.

3.      Mendesain koker trafo 1 fasa.

4.      Membuat koker dengan desain yang sudah dibuat sebelumnya.

5.      Menghitung arus trafo yang akan dibuat dengan rumus baku.

6.   Melilit rangkaian primer dan sekunder dengan kawat tembaga yang telah ditentukan melalui perhitungan.

7.      Membungkus kawat lilitan tersebut dengan kertas prespahn.

8.      Memasang terminal lift kemudian solder ujung-ujung kawat primer dan sekunder.

9.      Memasang inti besi E kedalam koker yang telah dibuat sebelumnya.

10.  Memasang inti besi I pada sela-sela inti besi E.

Perencanaan :

Dikehendaki gulung primer untuk dipasang pada tegangan 220 V dan gulung sekunder yang menghasilkan tegangan 13V dan 14,5V. Maka untuk menentukan jumlah gulungan primer dan gulungan sekunder sebagai berikut :

-  Luas = 1,25.√P  = 1,25.√100 = 1,25 (10) = 12,5 cm²

-  Jumlah lilitan/volt = f/L = 50/12,5 = 4 lilitan/volt

Jumlah Lilitan primer 220 Volt = 220 x 4 = 880 lilitan

Jumlah Lilitan sekunder 13 Volt = 13 x 4 = 52 lilitan

Jumlah Lilitan sekunder 14,5 Volt = 14,5 x 4 = 58  lilitan

Pada lilitan sekunder terdiri dari dua bagian yaitu tegangan 13 volt yang terdiri dari 52 lilitan, sedangkan untuk tegangan 14 volt menggunakan 6 lilitan ( 58 – 52 = 6 lilitan)

-  Arus primer =P/V_p = 100/220 = 0,45 A

Kawat yang digunakan = 0,45 A/2,5A = 0,18 mm

-  Arus sekunder = P/V_s = 100/14,5 = 6,9 A

                  Kawat yang digunakan = 6,9A/2,5A = 2,76A atau 6,9A/4A = 1,7 mm

Berdasarkan hasil perhitungan di atas maka diperoleh luas koker dan jumlah lilitan yang digunakan untuk merancang sebuah trafo 1 fasa dengan daya P = 100 W, tegangan masukan 220 V, tegangan keluaran masing-masing 13 V dan 14,5 V. Gambar 5 manunjukkan hasil perancangan trafo 1 fasa 100 W.

Gambar 5. Hasil Perancangan Trafo 100W