Induktor dan transformator
1 like5,600 views
Modul ini membahas tentang induktor dan transformator. Induktor adalah komponen elektronika yang digunakan sebagai beban induktif yang dapat menyimpan energi listrik dalam bentuk medan magnet, sedangkan transformator berfungsi untuk memindahkan tenaga listrik antara input dan output dengan mengubah besar tegangannya. Modul ini juga menjelaskan rumus-rumus untuk menghitung nilai induktansi dan tegangan sekunder transformator.
Induktor dan transformator
- 1. Modul Elektronika Dasar Induktor dan Transformator 28 TEAV SMK TOPIK KEGIATAN 4 INDUKTOR DAN TRANSFORMATOR Tujuan Pembelajaran Setelah menyelesaikan topik kegiatan 4 ini, peserta diharapkan dapat : 1. Menyebutkan fungsi induktor 2. Menghitung nilai induktansi suatu induktor 3. Menyebutkan fungsi transformator daya 4. Menghitung besarnya tegangan sekunder jika tegangan primer dan perbandingan transformasinya diketahui. 1. A. Induktor Induktor adalah komponen elektronika yang digunakan sebagai beban induktif. Simbol induktor dapat dilihat pada gambar dibawah ini. Gambar 20. Simbol induktor Wujud induktor antara lain dapat berupa kumparan kawat yang harganya dapat dibuat tetap atau tidak tetap. Induktor yang harganya tidak tetap yaitu dekade inductor dan variabel inductor. Motor-motor listrik juga termasuk induktor karena memiliki kumparan kawat. Bentuk induktor yang lain adalah transformator. Nilai induktansi sebuah induktor dinyatakan dalam satuan Henry dan diberi simbol H (Henry). 1 Henry = 1000 mH. Pada inductor terdapat unsur resistansi (R) dan induktif (XL) jika digunakan sebagai beban sumber tegangan AC. Jika digunakan sebagai beban sumber tegangan DC, maka hanya terdapat unsur R saja. Reaktansi induktif sebuah induktor dapat dihitung dengan rumus :
- 2. Modul Elektronika Dasar Induktor dan Transformator 29 TEAV SMK XL = 2..f.L Dimana : XL = reaktansi induktif dalam satuan Ohm = 3,14 f = frekuensi dalam satuan Hz L = induktansi dalam satuan Henry Induktor yang ideal terdiri dari kawat yang dililit, tanpa adanya nilai resistansi. Sifat-sifat elektrik dari sebuah induktor ditentukan oleh panjangnya induktor, diameter induktor, jumlah lilitan dan bahan yang mengelilinginya. Induktor dapat disamakan dengan kondensator, karena induktor dapat dipakai sebagai penampung energi listrik. Didalam induktor disimpan energi, bila ada arus yang mengalir melalui induktor itu. Energi itu disimpan dalam bentuk medan magnit. Bila arusnya bertambah, banyaknya energi yang disimpan meningkat pula. Bila arusnya berkurang, maka induktor itu mengeluarkan energi. Rumus untuk menetukan induksi sendiri dari sebuah induktor gulungan tunggal ialah : L = 4 x x r x (2xr/d + 0,33) 10-9 x n Dimana : L = Induksi sendiri dalam satuan Henry (H) r = jari-jari koker lilitan d = diameter tebal kawat dalam cm n = jumlah lilitan Gambar 21. Induktor gulungan tunggal Contoh : Berapakah besarnya induksi diri sebuah induktor tunggal dengan jari-jari koker 0,5 cm sebanyak 100 lilitan dengan diameter kawat 1 mm? Jawab : L = 4 x x r x (2r/d + 0,33) x 10-9 x n L = 4 x 3,14 x 0,5 x (2x0,5/0,1 + 0,33) x 10-9 x 100 L = 6,48 uH
- 3. Modul Elektronika Dasar Induktor dan Transformator 30 TEAV SMK Induktor dengan gulungan belapis nilai induksi diri dapat dicari dengan rumus: L = n2 x d x x 10-9 Dimana: L = Induksi sendiri dalam satuan Henry (H) N = jumlah lilitan d = diameter koker dalam cm l = panjang gulungan dalam cm = nilai perbandingan h = tinggi (tebal) lapisan dalam cm 1 – (2xh/(d+h)) Nilai perbandingan: = 20 x ---------------------- 1 + (2xl/(d+h)) Gambar 22. Gulungan berlapis Contoh: Sebuah spull trafo IF radio listrik mempunyai data-data sebagai berikut : n = 100, d = 2 cm, h = 1 cm, l = 2 cm. Hitunglah besarnya nilai induksi diri. Jawab: 1 – (2xh/(d+h)) Nilai perbandingan: = 20 x ---------------------- 1 + (2xl/(d+h)) 1 – (2x1/(2+1)) Nilai perbandingan: = 20 x ---------------------- 1 + (2x2/(2+1)) 1 – 0,66 Nilai perbandingan: = 20 x ------------- = 20 x 0,14 = 2,8 1 + 1,33 L = 1002 x 2 x 2,8 x 10-9 L = 56 uH
- 4. Modul Elektronika Dasar Induktor dan Transformator 31 TEAV SMK Komponen elektronika yang termasuk induktor karena memakai lilitan kawat antara lain : Trafo daya yang dikenal dengan trafo stepup dan trafo stepdown Trafo frekuensi rendah dikenal dengan trafo input dan output Trafo frekuensi tinggi misalnya spull antena dan spull osilator Trafo frekuensi menengah antara dikenal dengan trafo IF Gulungan bicara pada mikropon atau gulungan yang terdapat pada loudspeaker dikenal dengan moving coil Gulungan pada relay Gulungan pada filter frekuensi tinggi dikenal dengan nama RFC (Radio frekuensi choke) dan frekuensi rendah (choke) Gulungan pada motor listrik atau dinamo listrik Gulungan pada head playback, head rekam dan head hapus (erase head) B. Transformator Transformator (trafo) ialah komponen elektronika yang berfungsi memindahkan tenaga (daya) listrik dari input ke output atau dari sisi primer ke sisi sekunder. Pemindahan daya listrik dari primer ke sekunder disertai dengan perubahan tegangan baik naik maupun turun. Ada dua jenis trafo yaitu trafo penaik tegangan (stepup transformer) dan trafo penurun tegangan (stepdown transformer). Jika tegangan primer lebih kecil dari tegangan sekunder, maka dinamakan trafo stepup. Tetapi jika tegangan primer lebih besar dari tegangan sekunder, maka dinamakan trafo stepdown. Gambar 23. Simbol trafo Pada setiap trafo mempunyai input yang dinamai gulungan primer dan output yang dinamai gulungan sekunder. Trafo mempunyai inti besi untuk frekuensi rendah
- 5. Modul Elektronika Dasar Induktor dan Transformator 32 TEAV SMK dan inti ferrit untuk frekuensi tinggi atau ada juga yang tidak mempunyai inti (intinya udara). Primer Sekunder Gambar 24. Bagan trafo yang dilalui arus listrik Bila pada lilitan primer diberi arus bolak-balik (AC), maka gulungan primer akan menjadi magnit yang arah medan magnitnya juga bolak-balik. Medan magnit ini akan menginduksi gulungan sekunder dan mengakibatkan pada gulungan sekunder mengalir arus bolak-balik (AC). Dimisalkan pada gulungan primer mengalir arus berfasa positip (+), maka pada gulungan sekundernya mengalir arus berfasa negatip (-). Karena arus yang mengalir digulungan primer bolak-balik, maka pada gulungan sekunderpun mengalir arus bolak-balik. Besarnya daya pada lilitan primer sama dengan daya yang diberikan pada lilitan sekunder. Jadi Pp = Ps atau Up.Ip = Us.Is Dimana : Pp = Daya primer dalam watt Ps = Daya sekunder dalam watt Up = Tegangan primer dalam volt Us = Tegangan sekunder dalam volt Ip = Arus primer dalam amper Is = Arus sekunder dalam amper Contoh: Sebuah trafo daya dihubungkan dengan tegangan jala-jala 220 V, arus yang mengalir pada lilitan primer 0,2 amper. Jika tegangan sekundernya 12 V. Hitunglah besarnya arus sekunder. Penyelesaian : Up.Ip = Us.Is 220.0,2 = 12. Is Is = 44/12 Is = 3,66 amper Perbandingan transformasi: Pada umumnya jumlah lilitan primer tidak sama dengan jumlah lilitan sekunder. Untuk trafo stepup jumlah lilitan primer lebih sedikit dari jumlah lilitan sekunder, sebaliknya untuk trafo stepdown jumlah lilitan primer lebih banyak dari jumlah lilitan sekunder. Banyaknya lilitan primer dan banyaknya lilitan sekunder menunjukkan besarnya tegangan primer dan besarnya tgangan sekunder. Semakin besar
- 6. Modul Elektronika Dasar Induktor dan Transformator 33 TEAV SMK tegangannya semakin banyak pula lilitannya. Jadi banyaknya lilitan berbanding lurus dengan besarnya tegangan dimasing-masing sisi. Jika lilitan sekunder= Ns dan lilitan primer= Np, maka perbandingan jumlah lilitan primer dan lilitan sekunder disebut perbandingan transformasi dan dinyatakan dengan T= Np/Ns. Pada transformator berlaku persamaan: Up/Us = Np/Ns atau T= Up/Us Contoh: Sebuah trafo daya tegangan primernya 220 V, tegangan sekundernya 30 V. Jumlah lilitan primernya 1100 lilit. Hitunglah banyaknya lilitan sekundernya. Penyelesaian: Up/Us = Np/Ns 220/30 = 1100/Ns 7,33 = 1100/Ns Ns = 1100/7,33 Ns = 150.06 lilit Pada teknik elektronika dikenal bermacam-macam trafo, baik untuk frekuensi tinggi maupun frekuensi rendah. Contoh trafo untuk frekuensi tinggi yaitu trafo osilator, trafo frekuensi menengah (IF), trafo spull antena (tuner). Sedangkan trafo yang dipakai untuk frekuensi rendah yaitu trafo input, trafo output, trafo filter (choke). Transformator atau trafo adalah komponen elektronika yang berbentuk gulungan kawat dan berfungsi memindahkan tenaga dari input ke output. Transformator terdiri atas dua buah kumparan yang saling tersekat secara elektris dan dililitkan pada sebuah bahan inti besi yang membentuk suatu sirkuit magnetis tertutup, sehingga kedua kumparan tadi terhubung secara berbalasan. Fungsi transformator adalah menaikkan dan menurunkan tegangan bolak-balik, menyesuiakan impedansi, menyekat sirkuit, dsb. Trafo terdiri atas beberapa jenis, yaitu trafo adaptor, trafo input, trafo output, trafo intermediate frequency, dll. 1. Trafo adaptor Fungsi: menyesuaikan tegangan atau mengubah tegangan ac menjadi tegangan dc sesuai yang diinginkan. Aplikasi: untuk rangkaian catu daya 2. Trafo input Trafo ini sering disebut dengan trafo IT. Fungsinya adalah untuk menyesuaikan impedansi masukan dan keluaran pada rangkaian penguat frekuensi audio.
- 7. Modul Elektronika Dasar Induktor dan Transformator 34 TEAV SMK 3. Trafo output Trafo ini sering disebut dengan trafo OT. Fungsinya adalah untuk menyesuaikan impedansi masukan dan keluaran pada rangkaian penguat frekuensi audio. Trafo ini sering digunakan pada radio penerima, tape recorder, rangkaian amplifier, dsb. 4. Trafo frekuensi antara Trafo ini sering disebut dengan trafo IF. Trafo ini menghasilkan frekuensi sebesar 455 KHz yang digunakan untuk memperkuat sinyal-sinyal frekuensi menengah pada pesawat penerima radio. Dengan trafo ini, maka gelombang suara yang dipancarkan oleh radio pemancar dapat diterima yang kemudian diolah oleh komponen elektronika yang lain sehingga menjadi suara. 5. Trafo step up/step down Fungsinya adalah untuk menaikkan dan menurunkan tegangan. Apabila lilitan sekunder lebih banyak dari lilitan primer, maka akan menghasilkan tegangan yang lebih besar. Sehingga trafo dapat dimanfaatkan sebagai trafo step up yang berfungsi menaikkan tegangan. Begitu juga sebaliknya, apabila lilitan sekunder lebih sedikit dari lilitan primer, maka akan menghasilkan tegangan yang lebih kecil sehingga trafo dapat dimanfaatkan sebagai trafo step down yang berfungsi menurunkan tegangan.