RANGKUMAN TRANSFORMATOR DAN
GENERATOR
Pengertian Transformator (Trafo) dan Prinsip kerjanya – Hampir setiap rumah di Kota maupun Desa dialiri
listrik yang berarus 220V di Indonesia. Dengan adanya arus 220V ini, kita dapat
menikmati serunya drama Televisi, terangnya Cahaya Lampu Pijar maupun Lampu
Neon, mengisi ulang handphone dan juga menggunakan peralatan dapur
lainnya seperti Kulkas, Rice Cooker, Mesin Cuci dan Microwave Oven. Arus
listrik 220V ini merupakan jenis arus bolak-balik (AC atau Alternating Current)
yang berasal dari Perusahaan Listrik yaitu PLN. Tegangan listrik yang
dihasilkan oleh PLN pada umumnya dapat mencapai puluhan hingga ratusan
kilo Volt dan kemudian diturunkan menjadi 220V seperti yang kita gunakan
sekarang dengan menggunakan sebuah alat yang dinamakan Transformator.
Transformator disebut juga dengan Transformer.
Pengertian Transformator (Trafo)
Transformator atau sering
disingkat dengan istilah Trafo adalah suatu alat
listrik yang dapat mengubah taraf suatu tegangan AC ke taraf yang lain. Maksud
dari pengubahan taraf tersebut diantaranya seperti menurunkan Tegangan AC dari
220VAC ke 12 VAC ataupun menaikkan Tegangan dari 110VAC ke 220 VAC.
Transformator atau Trafo ini bekerja berdasarkan prinsip Induksi
Elektromagnet dan hanya dapat bekerja pada tegangan yang berarus bolak balik
(AC).Transformator (Trafo) memegang peranan yang sangat penting dalam
pendistribusian tenaga listrik. Transformator menaikan listrik yang berasal
dari pembangkit listrik PLN hingga ratusan kilo Volt untuk di distribusikan,
dan kemudian Transformator lainnya menurunkan tegangan listrik tersebut ke tegangan
yang diperlukan oleh setiap rumah tangga maupun perkantoran yang pada umumnya
menggunakan Tegangan AC 220Volt.
Rumus untuk Menghitung
Lilitan pada Trafo Step Up dan Step Down
Np/Ns
= Vp/Vs
Atau
Ns
= Np x (Vs / Vp)
Dimana :
Np : Jumlah lilitan Primer
Ns : Jumlah lilitan Sekunder
Vp : Tegangan Primer
Vs : Tegangan Sekunder
Contoh soal
1. Sebuah transformator mempunyai kumparan primer dan sekunder
dengan jumlah lilitan masing-masing 500 dan 5000, dihubungkan dengan jaringan
bertegangan arus bolak-balik 220 V. Berapakah tegangan keluarannya?
Pembahasan
Diketahui :
Kumparan primer (NP) = 500 lilitan
Kumparan sekunder (Ns) = 5000 lilitan
Tegangan primer (VP) = 220 Volt
Ditanya : Tegangan sekunder (VS)
Jawab :
Rumus transformator :
Vs / Ns = Vp / Np
Vs / 5000 = 220 / 500
Vs / 5000 = 0,44
Vs = (0,44)(5000)
Vs = 2.200 Volt
2. Fungsi trafo adalah untuk …
Pembahasan
Trafo atau transformator
berfungsi untuk mengubah tegangan arus listrik bolak balik (arus AC). Trafo
terdiri dari dua jenis yakni trafo step up dan trafo step down. Trafo step up
berfungsi untuk menaikkan tegangan listrik dan trafo step down berfungsi
menurunkan tegangan listrik.
Jawaban yang benar adalah B.
3. Pada sebuah transformator terdapat kumparan primer yang
mempunyai 1200 lilitan dan kumparan sekunder yang mempunyai 1000 lilitan. Jika
arus primer 4 A, maka kuat arus sekunder adalah …
Pembahasan
Diketahui :
Kumparan primer (NP) = 1200 lilitan
Kumparan sekunder (NS) = 1000 lilitan
Kuat arus primer (IP) = 4 Ampere
Ditanya : Kuat arus sekunder (IS)
Jawab :
Rumus transformator yang
menyatakan hubungan antara jumlah lilitan kumparan (N) dengan kuat arus listrik
(I) adalah :
IS/IP = NP/NS
Kuat arus sekunder adalah :
IS/4 = 1200/1000
IS/4 = 1,2
IS = 4,8 Ampere
4. Ketika merancang sebuah transformator, agar dihasilkan
tegangan sekunder 220 Volt dari tegangan primer 110 volt, maka perbandingan
jumlah lilitan sekunder dengan lilitan primer adalah …
Pembahasan
Diketahui :
Tegangan sekunder (VS) = 220 Volt
Tegangan primer (VP) = 110 Volt
Ditanya : Perbandingan jumlah lilitan sekunder dengan
lilitan primer (NS/NP)
Jawab :
Rumus transformator yang
menyatakan hubungan antara tegangan listrik dan jumlah lilitan kumparan adalah :
VS/VP = NS/NP
220/110 = NS/NP
22/11 = NS/NP
12/6 = NS/NP
5. Lihat gambar transformator di bawah ini!
Tegangan primer trafo tersebut
adalah …
Pembahasan
Diketahui :
Tegangan sekunder (VS) = 24 Volt
Lilitan primer (NP atau N1) = 11 N
Lilitan sekunder (NS atau N2) = 1 N = N
Ditanya : Tegangan primer (VP)
Jawab :
Rumus transformator :
Vs / Ns = Vp / Np
Tegangan primer dihitung
menggunakan rumus di atas :
Vs / Ns = Vp / Np
24 / N = Vp / 11 N
24 / 1 = Vp / 11
24 = Vp / 11
Vp = 264 Volt
Prinsip Kerja Generator
Gelombang
yang dipertemukan ini akan menimbulkan beda potensial, jadi akan terbentuk
aliran elektron dari kutub negatif ke positif. Ini yang dimaksud energi listrik.
Ada beberapa macam
fungsi yang terdapat pada generator, yaitu:
- Generator
dipakai buat menghasilkan energi listrik, buat sumber tenaga
rangkaian-rangkaian yang memerlukan listrik
- Generator
dijadikan alat buat mendeteksi frekuensi dari suatu gerakan kinetik.
- Pada
beberapa alat, prinsip kerja generator dipakai buat mengukur suatu
pergerakan.
Sumber energi
generator berasal daridari berbagai macam. Contohnya pada pembangkit listrik,
maka sumber tegangannya berasal dari kincir yang digerakan oleh energi angin
atau air.
Sedangkan pada
kendaraan, generator lebih disebut sebagai altenator, karena menghasilkan arus
bolak-balik (AC). Sumbernya, berasal dari putaran mesin itu sendiri.
Ada
9 komponen utama yang dimiliki oleh Generator Set, diantaranya yaitu:
1. Mesin
Mesin merupakan
sumber energi mekanik yang masuk ke generator. Ukuran mesin berbanding lurus
dengan output data maksimum yang bisa disediakan generator.
2. Alternator
Alternator juga
dikenal sebagai Generator atau Genhead yang merupakan bagian dari genset yang
menghasilkan output listrik yang didapat dari gerakan mekanis yang diberikan
oleh mesin.
Alternator
sendiri, terdiri dari rakitan bagian yang gak bergerak dan bagian bergerak yang
terbungkus dalam satu kesatuan.
Komponen-komponen tersebut, bekerja bersama dan menghasilkan gerakan yang
relatif antara medan magnet dan listrik. Secara bersamaan, pergerakan tersebut
menghasilkan listrik.
3. Sistem Bahan Bakar
Tangki bahan
bakar biasanya mempunyai kapasitas yang cukup buat menjaga generator tetap
beroperasi rata-rata 6 sampai 8 jam.
Dalam unit
generator kecil, tangki bahan bakar yaitu bagian dari bawah generator atau
dipasang diatas frame generator.
Buat aplikasi
komersial, biasanya memakai tangki bahan bakar eksternal dan semua instalasi
harus mempunyai persetujuan Divisi Perencanaan Kota.
4. Regulator Tegangan
Komponen ini
mengatur tegangan keluaran generator. Komponen ini meliputi, Regulator Tegangan
(Konversi tegangan AC ke DC), Exciter Windings (Konversi arus DC ke AC),
Rotating Rectifier (Konversi arus AC ke DC), dan Rotor/ Armature (Konversi arus
DC ke AC).
Siklus dari
ke-4 bagian ini berlanjut sampai generator menghasilkan tegangan keluaran yang
setara dengan kapasitas operasi penuhnya.
5. Sistem Pendingin dan Sistem
Pembuangan Panas
Penggunaan
generator secara terus-menerus menyebabkan berbagai komponennya menjadi sangat
panas.
Jadi,sangat
penting buat mempunyai sistem pendingin dan pembuangan panas buat menyalurkan
panas yang dihasilkan dalam proses.
6. Sistem Pelumas
Karena
generator ini terdiri dari bagian yang bergerak pada mesinnya, maka perlu
pelumasan buat memastikan daya tahan dan kelancaran operasi dalam jangka waktu
yang lama.
7. Charger Baterai
Pengoperasian
genset ini dimulai dari tahap pengoperasian pada sebuah baterai. Pengisi daya
baterai ini memastikan baterai pada generator sendiri terisi voltase yang
tepat.
8. Panel Kontrol
Komponen ini
berfungsi buat penghubung antara pengguna generator dan generator itu sendiri.
Jadi, setiap pabrik mempunyai berbagai fitur yang beda pada panel kontrol
unitnya.
9. Ruangan atau Bingkai
Semua jenis
generator ini, baik portable atau stationer mempunyai rumah atau ruangan
sendiri yang fungsinya sebagai bingkai. Ruangan pada generator ini dibuat
supaya ramah lingkungan dan aman.
Prinsip Kerja pada Generator
Seperti yang
bisa kamu lihat di gambar generator listrik tersebut. Pada dasarnya, gaya gerak
listrik (GGL) diperoleh dari memanfaatkan perubahan medan magnet.
Sumber buat
mendapatkan energi kinetik atau gerak tersebut bermacam-macam, misalkan aja
dari kincir angin, generator pembangkit di waduk sampai mesin-mesin yang
berbahan bakar diesel.
Terus, gimana
proses kerja konversi energi gerak ini jadi energi listrik?
Jadi, kalo
elektron didapatkan dengan adanya perubahan medan magnet dan yang berperan buat
bisa mengubah langsung jadi energi listrik adalah Slip Ring yang ada pada
generator listrik yang bentuknya berupa cincin bulat dan ada 2 buah pada
generator listrik.
NOTE: Pada generator AC
Slip Ring berbentuk cincin penuh, sedangkan pada motor DC ini berbentuk cincin
belah.
Cincin tersebut
terhubung ke brush (sikat) dan bisa langsung menghasilkan arus listrik saat ada
gerakan medan magnetnya.
Disemua jenis
generator seperti ini, arus yang dihasilkan yaitu alternating current atau arus
bolak-balik (AC), seperti contoh gambar cara kerja generator listrik.
Tetntunya, arus
listrik yang dihasilkan yaitu arus AC dengan bentuk gelombang listrik sinus,
gelombang sinus atau sinusoidal yaitu gelombang tegangan dalam bentuk arus
bolak-balik (AC).
PLN sendiri
sebagai penyedia jasa listrik memakai tegangan sinusoidal buat mendistribusikan
listrik kerumah-rumah.
Lalu, kenapa
arus listrik yang dihasilkan generator berbentuk sinus?
Saat generator
listrik berputar dan memotong medan magnet sehingga terjadi induksi/gaya gerak
listrik (GGL) yang dikonversikan kedalam bentuk pergerakan elektron.
Setiap
pergerakan suut coil atau kumparan akan membentuk muatan listrik positif dan
muatan listrik negatif seperti gambar dibawah ini.
Bisa kamu
lihat, kalo putaran penuh generator akan menghasilkan satu sinyal sinus penuh,
itu juga alasannya kenapa arus AC disebut arus bolak-balik?
Karena, emang
dibentuk oleh muatan listrik positif dan negatif secara konstan bergantian
positif dan negatifnya.
Soal
1. Jelaskan prinsip kerja generator listrik Mulai dari Rumus Lenz-
Faraday e = – N dFlux/dt
Jawab :
Lilitan rotor dengan luas A berada ditengah-tengah
medan magnet B. Rotor akan menerima fluks dimana θ = Sudut antara
vektor B dengan vektor p Permukaan A. Ketika rotor diputar dengan kec putar ω
maka rotor akan menerima fluks yang nilainya berubah ubah. Menurut hukum
Lenz dan Faraday, akan timbul ggl induksi diujung rotor sebesar
e=-N dᵩ/dt=NBA sin〖⍵t〗
2. Apabeda generator AC dan DC.
Jawab :
+Arah Arus :
Pada generator AC menghasilkan arus yang
bolak-balik, sedangkan pada generator DC menghasilkan arus yang searah.
+Energi yang Dihasilkan :
Arus AC sangatlah aman untuk ditransfer ke
seluruh kota dan dapat menghasilkan energy yang jauh lebih besar dibandingkan
arus DC. Arus DC tidak bisa mengalir ke tempat yang jauh karena cenderung
kehilangan energi ketika dialirkan.
+Frekuensi : Frekuensi yang dihasilkan pada
generator AC biasanya berkisar antara 50 – 60 Hz. Sementara generator DC
memiliki frekuensi sama dengan nol (0) karena bentuk arus yang dihasilkan lurus
tanpa amplitude, maka dari itu frekuensinya nol.
+Kekuatan Arus yang Dihasilkan :
Pada generator AC menghasilkan Arus yang
berubah-ubah setiap waktu, sementara generator DC menghasilkan Arus yang
konstan.
3. Apa beda generator magnet permanen dan non
permanen.
Jawab :
+ Generator magnet permanen permanen
menggunakan bahan penyusun yang memiliki sifat retentivy tinggi atau sangat
baik untuk pembuatan magnet permanen.
+ Generator magnet non permanen menggunakan
bahan feromagnetik yang memiliki sifat retentivy rendah (soft magnetic). Bahan
yang paling cocok digunakan adalah solenoida atau relay.
4. Generator berdasarkan penguatan medan magnet
bukan permanent dibagi menjadi penguatan terpisah dan sendiri, gambarkan
rangkaian penggantinya.
Jawab :
• Generator Penguat Terpisah
Pada generator penguat terpisah, belitan
eksitasi (penguat eksitasi) tidak terhubung menjadi satu dengan rotor. Terdapat
dua jenis generator penguat terpisah, yaitu:
1. Penguat elektromagnetik (Gambar 8.a)
2. Magnet permanent / magnet tetap (Gambar 8.b)
• Generator Shunt
Pada generator shunt, penguat eksitasi E1-E2
terhubung paralel dengan rotor (A1-A2). Tegangan awal generator diperoleh dari
magnet sisa yang terdapat pada medan magnet
stator. Rotor berputar dalam medan magnet yang
lemah, dihasilkan tegangan yang akan memperkuat medan magnet stator, sampai
dicapai tegangan nominalnya. Pengaturan arus eksitasi yang melewati belitan
shunt E1-E2 diatur oleh tahanan geser. Makin besar arus eksitasi shunt, makin
besar medan penguat shunt yang dihasilkan, dan tegangan terminal meningkat
sampai mencapai tegangan nominalnya. Diagram rangkaian generator shunt dapat
dilihat pada Gambar 10.
• Generator Kompon
Generator kompon mempunyai dua penguat eksitasi
pada inti kutub utama yang sama. Satu penguat eksitasi merupakan penguat shunt,
dan lainnya merupakan penguat seri. Diagram rangkaian generator kompon
ditunjukkan pada Gambar 12. Pengatur medan magnet (D1-D2) terletak di depan
belitan shunt.
5. Tuliskan rumus untuk mencari frekuensi
generator AC.(bagaimana supaya menjadi 50 Hz).
Jawab :
f = ((n P))/120
Agar f menjadi 50Hz maka besar n = 3000 dan P =
2,
f = (3000 . 2)/120
f = 6000/120 = 50 Hz
Komentar
Posting Komentar