Mengenal Transformator: Fungsi, Jenis, dan Cara Kerjanya

Dalam proses penyaluran energi listrik, ada satu mesin listrik yang memiliki peran sangat penting, yaitu transformator. Di artikel ini, Kelas Teknisi akan mengupas tuntas mengenai pengertian, fungsi, prinsip kerja, komponen, dan jenis-jenis transformator. Mari kita simak lebih lanjut!

Pengertian Transformator

Transformator, atau yang sering dikenal sebagai trafo, adalah perangkat listrik yang digunakan untuk mengubah level tegangan listrik dari satu tingkat ke tingkat lainnya. Dengan kata lain, transformator dapat mengubah tegangan tinggi menjadi tegangan rendah atau sebaliknya, tergantung kebutuhan. Fungsi ini sangat krusial dalam sistem distribusi listrik, karena memungkinkan listrik untuk diantarkan dari pembangkit listrik ke rumah-rumah dan industri dengan lebih efisien.

Fungsi Transformator

Secara umum, transformator memiliki fungsi utama untuk mengubah tegangan listrik dari satu level tegangan ke level tegangan lainnya. Misalnya, transformator digunakan untuk menaikkan tegangan listrik dari pembangkit listrik agar dapat didistribusikan dengan jarak yang lebih jauh dan kerugian daya yang minimal. Sebaliknya, transformator juga digunakan untuk menurunkan tegangan listrik yang tinggi agar aman digunakan di rumah dan industri.

Cara Kerja Transformator

Cara Kerja Trafo

Cara kerja transformator didasarkan pada hukum induksi elektromagnetik Faraday dan hukum Lorentz. Menurut hukum Faraday, sebuah gaya gerak listrik (GGL) akan diinduksi dalam sebuah konduktor ketika ada perubahan medan magnet seiring waktu. Dalam konteks transformator, ketika arus listrik bolak-balik mengalir melalui kumparan primer, ini menciptakan medan magnet yang berubah di sekitar inti besi.

Medan magnet yang berubah ini kemudian menginduksi tegangan di kumparan sekunder. Prinsip kerja dasar ini memungkinkan transformator untuk mentransfer energi listrik antara dua atau lebih rangkaian listrik melalui induksi elektromagnetik. Hukum Lorentz juga berperan dalam menentukan arah dari gaya gerak listrik yang dihasilkan, yang sangat penting dalam desain dan operasi transformator untuk memastikan efisiensi dan keamanan.

Komponen Transformator

Sebuah transformator memiliki beberapa komponen utama yang bekerja bersama untuk memastikan fungsinya berjalan optimal. Setiap komponen memiliki peran yang penting dalam proses konversi dan distribusi energi listrik. Mari kita bahas satu per satu komponen tersebut secara mendetail:

1. Inti Besi (Core)

Inti besi pada transformator terbuat dari lembaran baja silikon yang dilaminasi. Proses laminasi ini sangat penting karena bertujuan untuk mengurangi kerugian akibat arus eddy (arus pusar) yang bisa mengakibatkan panas berlebih dan menurunkan efisiensi transformator.

Inti besi ini berfungsi untuk memperkuat medan magnet yang dihasilkan oleh arus listrik pada kumparan, sehingga transfer energi antara kumparan primer dan sekunder dapat terjadi secara efisien. Tanpa inti besi yang baik, performa transformator bisa menurun secara signifikan.

2. Kumparan Primer dan Sekunder

Kumparan dalam transformator terbagi menjadi dua bagian utama: kumparan primer dan kumparan sekunder. Kumparan primer adalah komponen tempat arus listrik AC (arus bolak-balik) pertama kali masuk, menciptakan medan magnet di sekitar inti besi. Medan magnet ini kemudian menginduksi tegangan listrik di kumparan sekunder melalui proses induksi elektromagnetik. 

Kumparan sekunder adalah bagian di mana tegangan listrik yang baru terbentuk sesuai dengan kebutuhan, baik itu untuk menaikkan (step-up) atau menurunkan (step-down) tegangan listrik. Efisiensi dan efektivitas transformator sangat bergantung pada kualitas dan jumlah lilitan pada kumparan primer dan sekunder.

3. Minyak Trafo

Minyak transformator, atau yang sering disebut sebagai minyak trafo, memiliki dua fungsi utama: sebagai pendingin dan sebagai insulator. Sebagai pendingin, minyak ini membantu menyerap panas yang dihasilkan oleh inti dan kumparan selama operasi, sehingga mencegah overheating yang dapat merusak komponen transformator.

Sebagai insulator, minyak trafo membantu mencegah korsleting antara komponen internal dan memperpanjang umur operasional transformator dengan melindungi material isolasi dari degradasi termal dan oksidasi.

4. Tangki Trafo

Tangki transformator adalah komponen yang digunakan untuk melindungi seluruh bagian internal transformator termasuk inti besi, kumparan, dan minyak trafo. Tangki ini dirancang untuk menahan tekanan dari minyak trafo dan mengisolasi bagian dalam dari lingkungan luar. 

Tangki transformator biasanya terbuat dari baja yang kuat untuk menahan benturan dan mencegah kerusakan fisik pada komponen internal. Tangki ini juga dilengkapi dengan indikator level minyak dan katup pelepas tekanan untuk menjaga keselamatan operasional.

5. Bushing

Bushing merupakan isolator yang memungkinkan konduktor listrik melewati bagian logam dari tangki trafo tanpa menyebabkan kebocoran arus. Bushing memainkan peran penting dalam menghubungkan kumparan transformator ke jaringan listrik eksternal dengan aman.

Bushing biasanya terbuat dari bahan isolasi berkualitas tinggi seperti porselen atau resin epoksi untuk memastikan kekuatan dielektrik yang tinggi dan ketahanan terhadap kondisi lingkungan yang ekstrem. Dengan bushing yang baik, transformator dapat beroperasi dengan aman dan efisien tanpa risiko kebocoran listrik atau kerusakan.

Jenis-jenis Transformator

Transformator dapat dibedakan berdasarkan fungsinya, yaitu:

• Transformator Step-Up: Menaikkan tegangan dari tingkat rendah ke tinggi. Digunakan terutama di pembangkit listrik untuk mentransfer listrik dengan efisiensi tinggi ke jarak jauh.
• Transformator Step-Down: Menurunkan tegangan dari tingkat tinggi ke rendah. Umumnya digunakan di dekat pemukiman atau industri untuk menyesuaikan tegangan listrik yang sesuai untuk penggunaan sehari-hari.
• Transformator Isolasi: Tidak mengubah tingkat tegangan tetapi digunakan untuk mengisolasi dua rangkaian listrik guna mencegah gangguan atau lonjakan listrik.
• Autotransformator: Memiliki satu kumparan yang berfungsi sebagai kumparan primer dan sekunder. Digunakan untuk aplikasi yang membutuhkan penyesuaian tegangan kecil.

Dengan memahami konsep-konsep dasar ini, Anda dapat lebih mengapresiasi bagaimana transformator berperan penting dalam menjaga keandalan dan efisiensi sistem distribusi listrik. Untuk mempelajari lebih lanjut tentang perangkat listrik lainnya dan tips teknis yang bermanfaat, kunjungi artikel-artikel lain di Kelasteknisi.com. Tetap terinformasi dan siap untuk menjadi teknisi yang handal!

Daftar Referensi:

1. Aprianto, Agung, dkk. (2010). Pemeliharaan Transformator. Jurnal teknik, Vol. 20 No. 1.

2. Aribowo, Didik, Wiryadinata, Romi dan YH. Daniel A. (2014). Care And Maintenance System Generator Transformer 20KV-150KV. Jurnal Rekayasa dan Teknologi Elektro, Vol 8 No 1.

3. Chapman, S. J. (2005). Electric Machinery Fundamentals Fourth Edition. United States: Elizabeth A. Jones.

4. Puntoko. 2008. Modul Trainning Transformator. Banten: Krakatau Daya Listrik. Sumanto (1991). Teori Transformator. Yogyakarta: Andi Offset.

5. Tim PT PLN. (2014). Buku Pedoman Pemeliharaan Transformator Tenaga. Jakarta: PT PLN (PERSERO).

6. Wahyudi, U. (2018). Mahir dan Terampil Belajar Elektronika Untuk Pemula. Yogyakarta: Deepublish.