Transformator: Pengertian, Fungsi, Cara Kerja, dan Komponennya

Foto Transformator 630 kVA. Dokumentasi dari Kelasteknisi.com

Dalam proses penyaluran energi listrik, ada satu mesin listrik yang memiliki peran sangat penting, yaitu transformator. Tranformator sering di jumpai di pabrik, gedung-gedung seperti hotel, rumah sakit, serta gedung kementrian Indonesia. Nah Di artikel ini, Kelas Teknisi akan mengupas tuntas mengenai pengertian, fungsi, cara kerja, dan komponen 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. Contoh, Transformator pada sisi primer diberi tegangan 20 kV dan diturunkan ke tegangan 380 V disisi primer, transformator ini biasa digunakan pada sistem distribusi pabrik, hotel, dll.

Fungsi Transformator

1. Menaikkan Tegangan (Step-Up)

• Transformator step-up digunakan untuk meningkatkan tegangan listrik dari sisi primer ke sisi sekunder.
• Jumlah lilitan kumparan sekunder lebih banyak daripada kumparan primer.
• Digunakan dalam pembangkit listrik untuk menaikkan tegangan sebelum dikirim melalui saluran transmisi jarak jauh, sehingga mengurangi kehilangan energi akibat resistansi kabel.

2. Menurunkan Tegangan (Step-Down)

• Transformator step-down digunakan untuk menurunkan tegangan listrik dari sisi primer ke sisi sekunder.
• Jumlah lilitan kumparan sekunder lebih sedikit daripada kumparan primer.
• Digunakan di gardu distribusi untuk menurunkan tegangan tinggi menjadi tegangan yang lebih rendah sebelum dialirkan ke rumah-rumah atau industri.

Cara Kerja Transformator

Sebuah transformator atau trafo terdiri dari dua atau lebih kumparan (coil) yang melilit sebuah inti (core), biasanya terbuat dari besi. Meskipun kumparan-kumparan ini terpisah secara elektrik, mereka terhubung secara magnetik melalui jalur dengan reluktansi yang rendah. Selain itu, kumparan-kumparan ini memiliki induksi timbal-balik (mutual induction) yang sama.

Seperti yang telah dipahami, transformator bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Ketika kumparan primer dihubungkan ke sumber tegangan bolak-balik (AC), fluks magnetik bolak-balik akan muncul di inti yang dililit oleh kumparan tersebut. Kumparan primer membentuk rangkaian tertutup, sehingga arus primer mengalir. Adanya fluks pada kumparan primer menimbulkan induksi diri (self induction). Efek induksi dari kumparan primer ini kemudian memengaruhi kumparan sekunder, sehingga terjadi induksi di dalamnya.

Induksi yang terjadi pada kumparan sekunder disebut induksi bersama (mutual induction). Proses ini menghasilkan fluks magnetik pada kumparan sekunder, yang selanjutnya menciptakan gaya gerak listrik (GGL). Apabila rangkaian sekunder diberi beban, arus sekunder akan mengalir sebagai akibat dari gaya gerak listrik yang dihasilkan. Dengan demikian, transformator dapat dikatakan sebagai alat yang mentransmisikan energi listrik secara magnetik.

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.

Demikan artikel tentang transformator, semoga informasi yang Kelas Teknisi berikan bermanfaat untuk pembaca!

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.