Efisiensi Trafo, Pengertian dan Cara Mengitungnya

 

    Trafo /Transformator yang ideal adalah Trafo yang memiliki efisiensi 100% yaitu trafo yang tidak terjadi kehilangan daya sama sekali atau loss nya 0%. Namun Trafo yang ideal  dapat dikatakan tidak mungkin akan tercapai, hal ini dikarenakan adanya beberapa faktor yang menyebabkan terjadi kerugian atau kehilangan daya. Faktor-faktor tersebut diantaranya adalah faktor yang disebabkan oleh Inti Besi yang biasanya disebut dengan Core Loss atau Iron Loss dan faktor yang disebabkan oleh Kumparan atau lilitan pada Trafo itu sendiri yang biasanya disebut dengan Copper loss.

Kerugian Daya pada Trafo / Losses

Seperti yang disebutkan sebelumnya, Kerugian atau kehilangan daya pada Trafo ini disebabkan oleh dua faktor utama yaitu Faktor Core Loss (Inti Besi) dan Faktor Copper Loss (Kumparan). Kerugian Daya atau Kehilangan Daya pada Trafo ini sering disebut juga dengan Rugi Daya atau dalam bahasa Inggris disebut dengan Power Loss.

Core Losses atau Iron Losses 

Core Losses atau Iron Losses adalah kehilangan daya pada Tranformator yang dikarenakan oleh Inti Besi Transformator itu sendiri. Terdapat dua faktor yang menyebabkan terjadinya Core Loss yaitu kerugian arus Eddy (Eddy Current) dan kerugian histeresis (Hysteresis loss). Kedua Kerugian ini pada dasarnya tergantung pada sifat magnetik bahan yang digunakan untuk konstruksi inti transformator (trafo).

Kerugian Histerisis (Hysterisit Losses) – Kerugian Histeris pada trafo ini disebabkan oleh pembalikan magnetisasi pada inti transformator. Kehilangan atau kerugian ini tergantung pada volume dan kadar besi yang digunakan untuk konstruksi inti besi trafo, frekuensi pembalikan magnetik dan nilai kerapatan fluks.

Kerugian Arus Eddy (Eddy Current Loss) – pada Transformator atau Trafo,  arus listrik AC yang dipasok ke kumparan primer akan membentuk fluks medan magnet yang bergantian. Apabila fluks medan magnet tersebut terhubung ke kumparan sekunder maka akan menyebabkan induksi gaya gerak listrik atau biasanya dikenal dengan induksi GGL. Tetapi terdapat pula beberapa bagian fluks magnet yang menginduksi ke bagian konduktor lainnya yaitu ke Inti besinya Trafo (Tranformer Core) tersebut yang kemudian akan menyebabkan sirkulasi arus kecil didalamnya. Arus tersebut disebut dengan Arus Eddy (Eddy Current). Karena Arus Eddy inilah beberapa energi akan terdisipasi dalam bentuk panas.

Copper Losses

Copper losses adalah kehilangan daya pada Trafo yang diakibatkan oleh resistansi pada kumparan atau lilitan pada trafo itu sendiri. Copper Loss pada Kumparan Primer adalah $I_{1}^{2}R_{1}$ dan Copper Loss pada Kumparan Sekunder adalah $I_{2}^{2}R_{2}$. Dimana I1 dan I2 adalah arus pada masing-masing kumparan primer dan kumparan sekunder sedangakn R1 dan R2. adalah resistansi pada masing-masing kumparan primer dan kumparan sekunder. Kehilangan Daya yang diakibatkan oleh Copper Loss ini adalah sebanding dengan kuadrat arus dan arus ini tergantung pada beban. Oleh karena itu kehilangan Copper loss pada Trafo ini juga akan bervariasi tergantung pada beban yang diberikan pada trafo.

Efisiensi Trafo / Transformator

Efisiensi Trafo dapat didefinisikan sebagai Perbandingan antara daya listrik keluaran (Pout) dengan daya listrik masukan (Pin). Efisiensi Trafo dapat dirumuskan dengan Rumus berikut ini :

ɳ = (Pout / Pin) x 100%

Dimana :

ɳ = Efisiensi Trafo

Pout : Daya listrik Keluaran (Output) atau Daya pada Kumparan Sekunder

Pin : Daya listrik Masukan (Input) atau Daya pada Kumparan Primer

Rumus-rumus turunan untuk Efisiensi Trafo lainnya :

ɳ = (Vs x Is / Vp x Ip) x 100%

atau

ɳ = (Pout / (Pout + Copper loss + Core loss) x 100%

atau

ɳ = (Pin – Losses) / (Pin) x 100%

atau

ɳ = (Ns x Is / Np x Ip) x 100%

Dimana :

ɳ  : Efisiensi Trafo

Vs : Tegangan Sekunder

Vp : Tegangan Primer

Is : Arus Sekunder

Ip : Arus Primer

Ns : Lilitan sekunder

Np : Lilitan primer

Losses atau kerugian daya trafo dapat dirumuskan

L = (Pin-Pout)/ Pin x 100%

Contoh Kasus 1 

Sebuah Trafo memiliki daya listrik 200W di bagian Primer (Daya Input), sedangkan dibagian sekundernya hanya 190W (Daya Output). Berapakah Efisiensi Trafo tersebut ?

ɳ = (Pout / Pin) x 100%

ɳ = (190W / 200W) x 100%

ɳ = 95%

Efisiensi Trafo tersebut adalah 95%

Contoh Kasus 2

Sebuah Transformator dengan tegangan Input (tegangan primer) adalah 220V dan tegangan Output (tegangan sekunder) adalah 55V sedangkan arus inputnya adalah 2A dan arus outpunya adalah 7A. Berapakah efisiensi Trafo tersebut?

Diketahui :

Vp = 220V

Ip = 2A

Vs = 55V

Is = 7A

ɳ = ?

Jawaban :

ɳ = (Vs x Is / Vp x Ip) x 100%

ɳ = (55V x 7A / 220V x 2A) x 100%

ɳ = 385 / 440 x 100%

ɳ = 87,5%

Efisiensi Trafo tersebut adalah 87,5%

 

Contoh Kasus 3

Arus Primer sebuah trafo adalah 2A sedangkan arus Sekundernya adalah 0,9A. Jika lilitan di Primer Trafo tersebut adalah 250 lilitan dan 500 lilitan di kumparan sekundernya. Berapakah Efisiensi Trafo tersebut?

Diketahui :

Ip = 2A

Is = 0,9A

Np = 250 lilitan

Ns = 500 lilitan

ɳ = (Ns x Is / Np x Ip) x 100%

ɳ = (500 x 0,9 / 250 x 2) x 100%

ɳ = (450 / 500) x 100%

ɳ = 90%

Efisiensi Trafo tersebut adalah 90%

Contoh Kasus 4

Jumlah lilitan primer 220 lilit dan jumlah lilitan sekunder 55 lilit. Jika Tegangan di Primer Trafo tersebut adalah 220V dan 49,5V tegangan sekundernya. Berapakah Efisiensi Trafo tersebut?

Diketahui :

Vp = 220V

Vs = 49,5V

Np = 220 lilitan

Ns = 55 lilitan

ɳ = (Np x Vs / Ns x Vp) x 100%

ɳ = (220 x 49,5/ 55 x220) x 100%

ɳ = (10890 / 12100) x 100%

ɳ = 90%

Efisiensi Trafo tersebut adalah 90%

0

Pengertian Transformator/ Trafo dan Prinsip Kerjanya

 

    Diseluruh penjuru dunia baik di Kota maupun di kampung kini sudah dialiri listrik dengan tegangan 220V di Indonesia dan beberapa Negara lainya, dan 110V untuk sebagian besar Negara Luar. Dengan adanya arus dengan tegangan 220V ini, kita dapat menikmati terangnya Cahaya Lampu, dan juga menggunakan peralatan dapur lainnya seperti Kulkas, Rice Cooker, Mesin Cuci dan AC. Tegangan listrik 220V yang kita gunakan ini merupakan jenis arus bolak-balik  AC atau Alternating Current yang berasal dari Perusahaan Listrik Negara atau biasa disebut  PLN. Tegangan listrik yang dihasilkan oleh  PLN pada umumnya dapat mencapai puluhan hingga ratusan kilo Volt. Mengapa besar sekali tegangan yang dihasilkan? Sebanarnya tegangan yang dihasilkan oleh PLN itu tidak terlalu tinggi, namun saat akan menyalurkan tegangan PLN sengaja menaikan tegangan nya, tujuanya adalah untuk memudahkan pada saat proser transmisi tegangan. Jadi dalam proses pengiriman arus listrik dari PLN ke Konsumen ini terjadi dua kali proses, yang pertama PLN menaikan tegangan untuk memudahkan proses transmisi, yang kedua PLN menurunkan lagi tegangannya sebelum sampai ke Pelanggan agar bisa digunakan untuk peralatan listrik.

Pengertian Trafo >>  Trafo adalah sutau peralatan listrik yang berfungsi untuk menaikan atau menurunkan tegangan. Akan tetapi trafo ini tidak dapat menaikan Daya listrik.

Trafo  bekerja berdasarkan prinsip Induksi Elektromagnet dan hanya dapat bekerja pada tegangan yang berarus bolak balik atau AC.Trafo memegang peranan yang sangat penting dalam pendistribusian tenaga listrik. Trafo menaikan listrik yang berasal dari pembangkit listrik PLN hingga ratusan kilo Volt untuk di distribusikan, dan kemudian Trafo lainnya menurunkan tegangan listrik tersebut ke tegangan yang diperlukan oleh setiap rumah tangga maupun perkantoran yang pada umumnya menggunakan Tegangan AC 220Volt.

Prinsip Kerja Transformator / Trafo

Sebuah trafo pada dasarnya terdiri dari 2 buah lilitan atau kumparan kawat yang terisolasi yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder. Pada kebanyakan Trafo, kumparan kawat terisolasi ini dililitkan pada sebuah  Inti Besi / Core.  Ketika kumparan primer dialiri arus AC (bolak-balik) maka akan menimbulkan medan magnet atau fluks magnetik disekitarnya. Kekuatan Medan magnet /densitas Fluks Magnet tersebut dipengaruhi oleh besarnya arus listrik yang dialirinya. Semakin besar arus listriknya semakin besar pula medan magnetnya. Fluktuasi medan magnet yang terjadi di sekitar kumparan primer akan menginduksi GGL / Gaya Gerak Listrik dalam kumparan sekunder dan akan terjadi pelimpahan daya dari kumparan primer ke kumparan sekunder. Dengan demikian, terjadilah pengubahan taraf tegangan listrik baik dari tegangan rendah menjadi tegangan yang lebih tinggi maupun dari tegangan tinggi menjadi tegangan yang rendah.

Sedangkan Inti besi pada Trafo pada umumnya adalah kumpulan lempengan-lempengan besi tipis yang terisolasi dan ditempel berlapis-lapis dengan kegunaanya untuk mempermudah jalannya Fluks Magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik kumparan serta untuk mengurangi suhu panas yang ditimbulkan.

Beberapa bentuk lempengan besi yang membentuk Inti Transformator tersebut diantaranya seperti :

E – I Lamination

E – E Lamination

L – L Lamination

U – I Lamination

O Lamination pada trafo toroid / trafo donat

Jenis bahan lilitan yang sering digunkan untuk membuat trafo :

Tembaga

Aluminium

Dibawah ini adalah Fluks pada Transformator :

    Perbandingan jumlah lilitan pada kumparan sekunder terhadap jumlah lilitan pada kumparan primer menentukan rasio tegangan pada kedua kumparan tersebut. Sebagai contoh, 2 lilitan pada kumparan primer dan 20 lilitan pada kumparan sekunder akan menghasilkan tegangan 10 kali lipat dari tegangan input pada kumparan primer, misal tegangan input 10V maka tegangan outputnya 100V. Jenis Trafo ini biasanya disebut dengan Transformator Step Up. Sebaliknya, jika terdapat 20 lilitan pada kumparan primer dan 2 lilitan pada kumparan sekunder, maka tegangan yang dihasilkan oleh Kumparan Sekunder adalah 1/10 dari tegangan input pada Kumparan Primer, misalnya imput teganganya 20 V maka outputnya adalah 2 V. Trafo jenis ini disebut dengan Transformator Step Down.

0