TRANSFORMATOR
LAPORAN PRAKTIKUM MATA KULIAH LISTRIK MAGNET
Oleh :
Nama : A’isah Rizqi Amaliyah
NIM : 201810201070
Kelompok : 6
Tangal Praktikum/Jam : 13 April 2022/14.20-17.00
LABORATORIUM FISIKA MODERN
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS JEMBER
2022
ii
DAFTAR ISI
Halaman Judul ... i
Daftar Isi... ii
Daftar Gambar ... iii
Daftar Lampiran ... iii
BAB 1 PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 1
1.3 Tujuan ... 1
1.4 Manfaat ... 2
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ... 3
BAB 3 METODE EKSPERIMEN ... 5
3.1 Alat dan Bahan ... 5
3.2 Prosedur Kerja ... 5
3.2.1 Desain Eksperimen... 5
3.2.2 Langkah Kerja ... 6
3.3 Analisis Data ... 6
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN... 7
4.1 Hasil ... 7
4.2 Pembahasan ... 8
BAB 5 PENUTUP ... 11
5.1 Kesimpulan ... 11
5.2 Saran ... 11
Daftar Pustaka ... 12
Lampiran ... 13
1
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik melalui magnet. Proses ini menggunakan prinsip induksi elektromagnetik. Transformator atau trafo merupakan komponen electromagnet yang dapat mengubah taraf suatu tegangan AC ke taraf yang lain (Zuhal, 1991).
Transformator merupakan sebuah mesin listrik yang dapat merubah dan mentransfer tenaga listrik dari suatu rangkaian ke rangkaian lain. Perpindahan ini dengan cara induksi melalui gabungan elektromagnetik pada frekuensi konstan.
Transformator memiliki banyak jenis, salah satunya transformator step up dan step down.
Transformator digunakan secara luas, baik bidang tenaga listrik maupun elektronika. Transformator di elektronika digunakan sebagai impedansi anatara sumber dan beban, memisahkah rangkaian, dan menghambat arus searah sambil melakukan arus bolak-balik. Trafo pada bidang industry digunakan untuk menaik dan menurunkan tegangan. Transformator memiliki banyak manfaat untuk pemenuhan kebutuhan manusia. Berdaasarkan fungsi inilaj maka dilaksanakan praktikum untuk lebih memahami tentang transformator.
1.2 Rumusan Masalah
Rumusan masalah yang digunakan pada praktikum Transformator yaitu : 1. Bagaimana prinsip kerja transformator step up dan step down?
2. Bagaimana pengaruh variasi jumlah lilitan sekunder dan premier terhadap keluaran yang dihasilkan?
1.3 Tujuan
Tujuan dari praktikum Transformator yaitu sebagai berikut : 1. Mempelajari asas kerja transformator.
2. Menentukan
2 1.4 Manfaat
Manfaat yang didapatkan dari praktikum transformator yaitu mampu memahami materi terkait transformator. Mahasiswa dapat memahami bagaimana prinsip kerja transformator. Pemahaman ini dapat dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari, salah satunya untuk menciptakan teknologi elektronika.
3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Transformator atau disingkat dengan nama trafo adalah alat yang dipakai untuk mengubah tegangan AC dari suatu harga menjadi harga yang diinginkan (Gabriel, 2001). Trafo dirancang untuk menaikkan atau menurunkan tegangan bolak-balik. Trafo terdiri atas dua kumparan berpenyekat yang disebut kumparan primer dan kumparan sekunder. Kumparan ini dililitkan mengelilingi teras besi yang sama. Tegangan bolak balik saat diterapkan di primer maka tegangan bolak balik diimbaskan ke sekunder. Hal ini karena arus bolak-balik mengalir melalui kumparan primer dan membentuk medan magnet bolak balik dalam teras. Medan Magnet bolak balik ini berimbas pada tegangan bolak balik kumparan sekunder tepat ketika magnet berotasi (Brethaupt, 2009).
Prinsip kerja transformator menggunakan konsep induksi elektromagnetik.
Transformator ditemukan oelh Michael Faraday dan Joseph Henry. Tahun 1831 Faraday mempertunjukkan penemuannya yaitu interaksi gaya elektromotif atau tegangan listrik dan gaya magnetic dalam persamaan yang dikenal Hukum Faraday.
Transformator pertama diciptakan oleh Nichollas Callan dan dapat digunakan dalam kehidupan sehari-hari (Young, 2002).
Transformator terdiri dari dua buah kumparan yang secara listrik terpisag tetapi secara magnet dihubungkan oelh suatu alur induksi. Kedua kumparan tersebut memiliki mutual induction tinggi. Kedua kumparan apabila dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, fluks bolak-balik akan timbul di dalam inti besi yang dihubungkan dengan kumparan lain. Hal ini menimbulkan ggl (gaya gerak listrik) induksi dari hukum faraday. Berikut rumusnya antara lain :
𝜀 = −𝑁 𝑑∅
𝑑𝑡 Keterangan :
𝜀 = gaya gerak listrik (Volt) N = Jumlah lilitan (turn)
∅ = Perubahan fluks magnet (weber/s) (Sutrisno dkk, 1979).
4
Transformator dirancang agar seluruh fluks magnet yang dihasilkan arus pada kumparan primer dapat masuk ke kumparan sekunder. Tegangan AC diberikan ke kumparan primer dapat masuk ke kumparan sekunder. Tegangan AC diberikan ke kumparan primer, perubahan medan magnet yang dihasilkan akan menginduksi tegangan AC berfrekuensi sama pada kumparan sekunder. Tegangan yang timbul akan tetapi dapat berbeda sesuai dengan jumlah lilitan pada setiap kumparan (Giancoli, 2001).
Transformator merupakan piranti untuk mengubah tegangan dan arus bolak- balik tanpa kehilangan daya yang cukup besar. Operasinya didasarkan pada kenyataan bahwa arus bolak-balik dalam satu rangkaian akan menginduksi bolak- balik ggl pada rangkaian didekatnya. Hal ini akibat adanya induktansi pada kedua rangkaian. Kumparan yang menyalurkan daya masukan disebut kumparan primer, dan lainnya kumparan sekunder (Tipler, 2001).
Perbandingan jumlah lilitan dengan tegangan listrik bolak-balik dapat dirumuskan sebagai berikut :
𝑉 𝑉 =𝑁
𝑁
Gaya gerak magnet memproduksi fluks pada inti yang kemudian membangkitkan gaya gerak listrik pada kumparan sekunder. Terminal sekunder ditutup, maka pada kumparan sekunder mengalir arus Ip. Arus ini menimbulkan gaya gerak magnet Ns
pada kumparan sekunder bila trafo ideal berlaku : 𝐼
𝐼 =𝑁 𝑁 Dimana I adalah arus (Gabriel, 2001).
.
5
BAB 3 METODE EKSPERIMEN
3.1 Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan pada praktikum transformator yaitu sebagai berikut :
1. Laptop, sebagai alat untuk menjalankan website simulasi praktikum.
2. Website chargers and fields.html, sebagai tempat simulasi materi.
3.2 Prosedur Kerja 3.2.1 Desain Eksperimen
Desain eksperimen yang dilakukan pada praktikum transformator yaitu sebagai berikut :
Gambar 3.1 Set Alat percobaan
Gambar 3.2 Set Simulasi Transformator
6 3.2.2 Langkah Kerja
Langkah kerja yang dilakukan pada praktikum transformator yaitu sebagai berikut :
1. Menyusun peralatan
2. Mengukur VP, VS, IP dan IS.
3. Mengulangi langkah 2 dengan memvariasi VP.
4. Mengulangi langkah 1, 2 dan 3 dengan memvariasi NP dan NS. 3.3 Analisis Data
Bedasarkan percobaan akan dianalisis pengaruh variasi dari setiap lilitan primer dan sekunder. Pengaruh variasi catu daya terhadapat V dan I yang menjadi output setiap lilitan. Dianalisis perbandingan :
𝑉 𝑉 =𝑁
𝑁
7
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil
Hasil yang didapatkan dari praktikum transformator yaitu sebagai berikut :
Grafik 4.1 Transformator dengan Np = Ns = 250 lilitan
Grafik 4.2 Transformator dengan Np = 500 lilitan, Ns = 250 lilitan y = x
0 5 10 15 20 25 30 35 40
0 10 20 30 40
Np=Ns=250 lilitan
y = 1x - 6E-07
0 5 10 15 20 25 30 35 40
0 10 20 30 40
Np=500 lilitan, Ns=375 lilitan
8
Grafik 4.3 Transformator dengan Np = 375 lilitan, Ns = 500 lilitan
Grafik 4.3 Transformator dengan Np = Ns = 500 lilitan
4.2 Pembahasan
Praktikum keempat kali ini membahas tentang transformator.
Transformator merupakan suatu peralatan listrik (elektromagnetik statis) 0 ang berfungsi untuk memindahkan dan mengubah daya listrik dari suatu rangkaian listrik kerangkaian listrik lainnya, dengan frekuensi yang sama dan perbandingan (transformasi) tertentu melalui suatu gandengan magnet dan bekerja berdasarkan prinsip induksi (elektromagnetik) dimana perbandingan tegangan antara sisi primer
y = 0.9996x - 0.016
0 5 10 15 20 25 30 35 40
0 10 20 30 40
Np=375 lilitan, Ns=500 lilitan
y = x
0 5 10 15 20 25 30 35 40
0 10 20 30 40
Np=Ns=500 lilitan
9
dan sisi sekunder berbanding lurus dengan perbandingan jumlah lilitan dan berbanding terbalik dengan perbandingan arusnya.
Transformator saat tegangan dimasukkan bolak balik yang membentangi lilitan primer menimbulkan fluks magnet yang idealnya bersambung dengan lilitan sekunder. Fluks bolak-balik tersebut akan menimbulkan gaya garak listrik pada lilitan sekunder. Ada dua jenis trafo yaitu step up dan step down. Step up sebagai penaik tegangan dan step down sebagai penurun tegangan. Setiap trafo memiliki input yang dinamai kumparan primer dan output yang dinamai kumparan sekeunder.
Praktikum dilakukan dengan simulasi pada sebuah aplikasi. Variasi yang digunakan yaitu jumlah lilitan premier dan sekunder serta nilai tegangan primer yang dimasukkan. Percobaan pertama dengan jumlah lilitan primer dan sekunder sama yaitu 250 lilitan. Berdasarkan hasil yang didapatkan nilai variasi Vp maupun Ip tidak berpengaruh terhadap nilai Vs dan Is keluaran. Nilai Vp dimasukkan berapapapun nilainya maka Vs juga akan sama nilainya, hal ini berlaku juga pada Ip dan Is.
Kedua dengan variasi Np = 500 lilitan dan Ns = 375 lilitan, berdasarkan hasil yang telah didapatkan variasi Vp dan Ip berpengaruh terhadaap nilai Vs dan Is keluaran. Terlihat bahwa nilai tegangan sekunder (Vs) terjadi penurunan, sedangkan pada arus sekunder (Is) terjadi kenaikan atau lebih besar dari nilai input Ip. Hal ini menunjukkan karakteristik dari trafo step down. Disimpulkan bahwa apabila kumparan primer lebih besar daripada kumparan sekunder maka disebut trafo step down. Trafo ketika step down atau Np>Ns akan menurunkan tegangan dan menaikkan arus.
Katiga dengan variasi Np = 375 lilitan dan Ns = 500 lilitan mendapatkan hasil bahwa Vp dan Ip berpengaruh terhadap nilai Vs dan Is. Terlihat nilai Vs lebih besar daripada nilai Vp yeng menunjukkan kenaikan tegangan. Hal ini berkebalikan dengan arusnya, arus Ip lebih besar daripada Is yang menunjukkan penurunan.
Karakteristik ini adalah karakteristik jenis trafo step up. Trafo step up memiliki lilitan sekunder lebih besar daripada lilitan primer. Np<Ns akan terjadi kenaikan tegangan serta penurunan arus.
10
Keempat dengan nilai Np = Ns = 500 lilitan didapatkan hasil bahwa variasi nilai Vp dan Ip tidak berpengaruh terhadap nilai Vs dan Is keluaran. Kedua nilai tersebut memiliki nilai yang sama. Hal ini sama seperti percobaan pertama dan dapat disimpulkan bahwa apabila kumparan primer sama dengan kumpran sekunder maka tidak akan terjadi perubahan terhadap tegangan maupun arusnya.
11
BAB 5 PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Kesimpulan yang didapatkan dari praktikum transformator yaitu sebagai berikut :
1. Trafo step up memiliki jumlah lilitan sekunder lebih banyak daripada primer, sedangkan trafo step down memiliki lilitan primer lebih besar daripada sekunder.
Hal ini dikarenakan trafo step down untuk menurunkan tegangan, sedangkan trafo step up menaikkan tegangan.
2. Jumlah lilitan sekunder berbanding lurus dengan tegangan outputnya. Semakin besar jumlah lilitannya, maka semakin besar nilai tegangan output yang didapatkan.
5.2 Saran
Praktikan seharusnya memahami modul terlebih dahulu sebelum melakukan praktikum. Perhitungan dilakukan dengan teliti agar hasil yang didapatkan tidak ada kesalahan.
12
DAFTAR PUSTAKA
Breithoupt, Jim. 2009. Swadiik Fisika. Bandung : Pakar Raya.
Gabriel, J. 2001. Fisika Lingkungan. Jakarta : Hipokrates.
Giancoli, D. 2001. Fisika Dasar. Bandung : ITB Press.
Sutrisno, dan Tan Ik Gie. 1979. Fisika Dasar : Listrik Magnet dan Termofisika.
Jakarta : Hipokrates.
Tippler. 2001. Fisika untuk Sains dan Teknik 3. Jakarta : Erlangga.
Young, Hugh. 2002. Fisika Universitas Jilid 1. Jakarta : Erlangga.
Zuhal. 1991. Dasar Tenaga Listrik. Bandung : ITB Press.
13
LAMPIRAN
1. Np = Ns = 250 lilitan
No Vp (Volt) Ip (Ampere) Vs (Volt) Is (Ampere) ɳ(%) y x
1 4 2.4 4 2.4 100 4 4
2 7.8 4.4 7.8 4.4 100 7.8 7.8
3 10.6 6 10.6 6 100 10.6 10.6
4 15.6 7.6 15.6 7.6 100 15.6 15.6
5 17.2 9.6 17.2 9.6 100 17.2 17.2
6 20.6 10 20.6 10 100 20.6 20.6
7 22.8 12 22.8 12 100 22.8 22.8
8 26.4 14 26.4 14 100 26.4 26.4
9 30 16 30 16 100 30 30
10 33.5 18 33.5 18 100 33.5 33.5
2. Np = 500 lilitan, Ns = 375 lilitan
No Vp (Volt) Ip (Ampere) Vs (Volt) Is (Ampere) ɳ(%) y x
1 4 0.8 3 1.07 100 4 4
2 7.8 1.6 5.85 2.13 99.99998 7.8 7.8
3 10.6 2.2 7.95 2.93 99.99999 10.6 10.6
4 15.6 3 11.7 4 100 15.6 15.6
5 17.2 3.6 12.9 4.80 100 17.2 17.2
6 20.6 4.4 15.45 5.87 100 20.6 20.6
7 22.8 5 17.1 6.67 100 22.8 22.8
8 26.4 5.6 19.8 7.47 100 26.4 26.4
9 30 6.4 22.5 8.53 100 30.0 30
10 33.5 7.2 25.125 9.6 100 33.5 33.5
3. Np = 375 lilitan, Ns = 500 lilitan
No Vp (Volt) Ip (Ampere) Vs (Volt) Is (Ampere) ɳ(%) y x
1 4.2 1.8 5.6 1.35 100 4.2 4.2
2 7.8 3.4 10.4 2.55 100 7.8 7.8
3 10.6 4.6 14.1 3.45 99.76415 10.58 10.6
4 13.4 5.8 17.8 4.35 99.62687 13.35 13.4
5 17 7.4 22.6 5.55 99.70588 16.95 17
6 20.6 8.8 27.4 6.6 99.75728 20.55 20.6
7 22.8 9 30.4 6.75 100 22.8 22.8
8 26.4 11 35.2 8.25 100 26.4 26.4
9 30 12 40 9 100 30 30
10 33.5 14 44.6 10.5 99.85075 33.45 33.5
14 4. Np = Ns = 500 lilitan
No Vp (Volt) Ip (Ampere) Vs (Volt) Is (Ampere) ɳ(%) y x
1 4.2 1 4.2 1 100 4.2 4.2
2 7.8 2 7.8 2 100 7.8 7.8
3 10.6 2.6 10.6 2.6 100 10.6 10.6
4 13.4 3.4 13.4 3.4 100 13.4 13.4
5 17 4.2 17 4.2 100 17 17
6 20.6 5 20.6 5 100 20.6 20.6
7 22.8 5.6 22.8 5.6 100 22.8 22.8
8 26.4 6.4 26.4 6.4 100 26.4 26.4
9 30 7.2 30 7.2 100 30 30
10 33.5 8.2 33.5 8.2 100 33.5 33.5
