LAPORAN PRAKTIKUM “TRANSFORMATOR”
I.
Tujuan
1. Menunjukkan prinsip kerja transformator 2. Menentukan hubungan jumlah lilitan dengan beda tegangan pada transformator 3. Menentukan hubungan besar kuat arus dengan beda tegangan pada transformator
II.
Alat dan Bahan
1. Power supply 2. Transformator 3. Voltmeter AC 4. Amperemeter AC 5. Kabel penghubung
III.
Dasar teori
Transformator adalah sebuah alat untuk menaikkan atau menurunkan tegangan arus bolak-balik. Transformator sering disebut trafo. Sebuah transformator terdiri atas sebuah inti besi. Pada inti besi digulung dua lilitan, yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder.
Teori dasar sebuah transformator adalah suatu alat li strik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain, melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi-elektromagnet atau dengan kata lainTransformator atau biasa disebut dengan trafo adalah alat untuk mengubah tegangan bolak-balik menjadi lebih tinggi atau lebih rendah dan digunakan untuk memindahkan energi dari suatu rangkaian listrik ke rangkaian berikutnya tanpa merubah frekuensi. Transformator Page | 1
digunakan secara luas, baik dalam bidang tenaga listrik maupun elektronika. Penggunaan transformator dalam sistem tenaga memungkinkan terpilihnya tegangan yang sesuai, dan ekonomis untuk tiap-tiap keperluan misalnya kebutuhan akan tegangan tinggi dalam pengiriman daya listrik jarak jauh. Sebuah kawat jika dialiri arus listrik, maka di sekitar kawat berarus tersebut akan timbul medan magnetik. Jika kawat dibentuk melingkar atau segi empat, maka kuat medan magnetik yang paling besar berada pada tengah lingkaran atau segi empat tersebut. Kuat medan magnetik akan lebih besar jika lilitan dibuat berlapis-lapis membentuk kumparan. Medan magnetik akan lebih besar lagi jika di dalam kumparan diberi inti besi. Selanjutnya jika pada inti besi tersebut diberi kumparan yang lain dan kumparan pertama dialiri arus bolak-balik, maka pada ujung kumparan kedua akan timbul tegangan bolak-balik pula. Besar tegangan yang terjadi tergantung jumlah lilitan pada kuparan.(Tim Fisika Dasar, 2013: 27). Fungsi inti besi ialah untuk meningkatkan medan magnetik pada arus yang diketahui dan untuk mengarahkan medan magnetik ini agar seluruh fluks magnetik yang melalui satu kumparan masuk melalui kumparan lain. Inti besi ini diberi lapisan untuk mengurangi kerugian arus-pusar. Kerugian daya lainnya timbul karena pemanasan Joule dalam tahanan yang kecil dalam kedua kumparan dan histerisis dalam inti besi. (Paul A. Tipler, 1996: 372) Jika tegangan AC diberikan pada kumparan primer, medan magnet akan menginduksi tegangan AC pada kumparan sekunder, tetapi tet api mempunyai nilai yang tak sama dengan tegangan primernya. Dari hukum Faraday ggl induksi di tegangan sekunder yaitu
Dimana Ns = jumlah lilitan pada kumparan sekunder dan
merupakan perubahan fluks
magnet. Tegangan masukan pada kumparan primer juga berhubungan dengan laju perubahan fluks
magnet,
Jika Ns lebih besar dari Np, kita dapatkan transformator step-up. Tegangan sekunder lebih besar dari tegangan primer. Jika Ns lebih kecil dari Np maka didapat trafo step-down. Transformator dirancang untuk mempunyai efisiensi 99% sehingga sedikit sekali energi yang hilang menjadi energi panas. Daya masukan pada dasarnya sama dengan daya keluaran.
Page | 2
Sehingga
Atau
(Douglas Giancoli.Fisika jilid 2:Edisi kelima.Halaman:138)
IV.
Data Hasil Pengamatan Np = 600 lilitan
Ns = 1200 lilitan
Vp (Volt)
Ip (mA)
Vs (Volt)
Is (mA)
6,00
0,30
10,3
0,13
8,01
0,45
14,5
0,21
10,02
0,60
18,3
0,30
V.
Analisis Data -6
Nst I
= 0,01 mA
0 ,01 mA = 5.10 ∆Is = ½ nst = ½ . 0,01
A
Nst V
= 0,001 Volt
∆Vs = ∆Vp = ½ nst = ½ . 0,001 V = 5. 10
Np
= 600 lilitan
Ns
= 1200 lilitan
-4
V
Persamaan :
Perhitungan Ip
|| || | | | | | || || | | | || || || || Perhitungan Vp
|| || | | | || Page | 3
() || ( ) || Perhitungan Vs
|| || || || () () || 1. Data 1 Vs = 10,3 V; Is = 0,13 mA = 0,00013 A; Vp = 6,0 V
Perhitungan Ip
|| || || ) () () ( () () Perhitungan Vp
|| () Page | 4
() () Perhitungan Vs
|| | ) ( () () 2. Data 2 Vs = 14,5 V; Is = 0,00021 A; Vp = 8,01 V
Perhitungan Ip
|| || | | | || ) () ( ) ( () () Perhitungan Vp
|| () () ) () ) Page | 5
Perhitungan Vs
|| ) ( () ) () ) 3. Data 3 Vs = 18,3 V; Is = 0,0003 A; Vp = 10,02 V
Perhitungan Ip
|| || | | | || ( ) ( ) () () ) () Perhitungan Vp
| || () () () Page | 6
Perhitungan Vs
|| | ) ( () () Hasil perhitungan keseluruhan: Perhitungan Ip No 1 2 3
Ip
() () ()
Perbandingan Vp hasil pengukuran dan Vp hasil perhitungan: No
Vp (pengukuran)
1
6,00 V
2
8,01 V
3
10,02 V
Vp (perhitungan)
() ) () ()
Perbandingan Vs hasil pengukuran dan Vs hasil perhitungan: No
Vs (pengukuran)
1
10,3 V
2
14,5 V
3
18,3 V
Vs (perhitungan)
() () ) ( )
Perhitungan efisiensi
1. Data 1 Page | 7
2. Data 2
3. Data 3
Rata-rata efisiensi:
̅
VI.
Pembahasan Pada percobaan ‘transformator’ praktikan melakukan pengukuran kuat arus primer, tegangan primer, dan tegangan sekunder. Pengukuran tersebut menggunakan dua transformator dengan lilitan masing-masing 600 dan 1200 lilitan, dan dihubungkan dengan sumber arus pada power supply. Pengukuran dilakukan sebanyak tiga kali dengan mengubah-ubah besar sumber arus pada power supply, untuk kuat arus menggunakan amperemeter, dan tegangan menggunakan voltmeter. Selain dengan pengukuran juga dilakukan perhitungan kuat arus primer, tegangan primer dan tegangan sekunder secara teori. Setelah didapatkan hasilnya lalu dibandingkan hasil pengukuran dengan hasil perhitungan. Setelah dibandingkan ternyata ternyata didapatkan hasil bahwa bahwa untuk nilai tegangan primer hasil pengukuran lebih besar dari hasil perhitungan. Lalu untuk tegangan sekunder hasil pengukuran lebih rendah dari hasil perhitungan. Kemudian praktikan juga melakukan perhitungan efisiensi transformator, didapatkan hasil 74,38 % untuk data satu; 84,47 % untuk data dua dan 91,31 % untuk data tiga. Dari efisiensi ketiga data tersebut dihitung rata-ratanya, yaitu sebesar 83,39 %. Hasil rata-rata efisiensi transformator ini sesuai dengan teori, karena tidak ada transformator yang memiliki efisiensi hingga 100 %. Adanya perbedaan hasil perhitungan dengan pengukuran di atas dan juga hasil efisiensi transformator dapat disebabkan karena faktor-faktor sebagai berikut: Page | 8
1. Keterbatasan alat ukur yang digunakan, yang dapat mempengaruhi hasil pengukuran 2. Skala pada alat ukur (multimeter) yang berubah-ubah, sehingga sulit untuk menentukan hasil pastinya. 3. Adanya ketidakpastian pada alat ukur yang digunakan, karena setiap alat ukur memiliki ketidakpastian 4. Jumlah lilitan pada transformator belum tentu sesuai dengan teori, karena tidak dilakukan perhitungan jumlah lilitan secara langsung 5. Metode
pembulatan
yang
digunakan
ketika
perhitungan,
sehingga
dapat
mempengaruhi hasil akhir perhitungan.
VII.
Jawaban Pertanyaan 1. Bandingkan besar tegangan primer dan sekunder antara teori dengan hasil percobaan! Jawab: Perbandingan Vp hasil percobaan dan Vp hasil teori:
No
Vp (pengukuran)
1
6,00 V
2
8,01 V
3
10,02 V
Vp (perhitungan)
() ) () ()
Kesimpulan Vp (percobaan) > Vp (teori) Vp (percobaan) > Vp (teori) Vp (percobaan) > Vp (teori)
Perbandingan Vs hasil percobaan dan Vs hasil teori: No
Vs (pengukuran)
1
10,3 V
2
14,5 V
3
18,3 V
Vs (perhitungan)
() () ) () )
Kesimpulan Vp (percobaan) < Vp (teori) Vp (percobaan) < Vp (teori) Vp (percobaan) < Vp (teori)
2. Ƞ1 = 74,38 % Ƞ2 = 84,47 % Ƞ3 = 91,31% Ƞrata-rata = 83,39 %
VIII.
Kesimpulan 1.
Prinsip kerja transformator adalah induksi bersama (mutual induction) antara dua rangkaian yang dihubungkan oleh fluks magnet. Jika tegangan AC diberikan pada kumparan primer, medan magnet akan menginduksi tegangan AC pada kumparan sekunder, tetapi mempunyai nilai yang tak sama dengan tegangan primernya.
Page | 9
2.
Hubungan jumlah lilitan dengan beda tegangan pada transformator adalah berbanding lurus. Apabila lilitan primer per lilitan sekunder besar maka tegangan primer per tegangan sekunder juga akan semakin besar.
3.
Hubungan kuat arus dengan beda tegangan pada transformator adalah berbanding terbalik. Apabila kuat arus primer per kuat arus sekunder semakin besar maka tegangan primer per tegangan sekunder akan semakin kecil.
IX.
Daftar Pustaka
Giancoli, douglas C.2001. Fisika Jilid 2 edisi kelima.Jakarta:Penerbit Erlangga. Tim Fisika dasar. 2013. Petunjuk Praktikum Pengantar Listrik Magnet dan Optika. Yogyakarta: FMIPA UNY. Tipler, Paul A. 1996. Fisika untuk Sains dan Teknik . Jakarta: Erlangga
Page | 10
