Transformer Daya Rendah dan Frekuensi Rendah

     Transformer dengan daya sampai dengan 1000 watt adalah transformer daya rendah. Transformer ini banyak digunakan dalam peralatan rumah tangga dan sebagian untuk peralatan industri. Beberapa peralatan menggunakan transformer frekuensi rendah ( 50 Hz atau 60 Hz) dan sebagian lagi menggunakan frekuensi 

1 kHz sampai 10 kHz.

     Transformer frekuensi rendah menggunakan bahan inti dari Besi-silicon, suatu campuran logan Besi (Fe) dan Silicon (Si), dengan komposisi tertentu. Beberapa bahan inti terbuat dari unsur Mangan (Mn), Besi (Fe) dan Silicon (Si ) dengan kadar tertentu sehingga mempunyai karakteristik Permeability yang tinggi dibandingkan dengan campuran Fe dan Si. Jenis bahan inti transformer mempengaruhi jumlah gulungan kawat tembaga dari gulungan primer dan gulungan sekunder. Semakin tinggi permeabilitas inti semakin sedikit jumlah gulungan.

     Sebagian besar berat dari transformer ada pada inti, juga dimensi paling besar. Semakin besar inti semakin besar daya transformer. Semakin besar transformer juga jumlah gulungan relatif semakin sedikit. Istilah dimensi trafo sering dihubungkan dengan bentuk inti. Bentuk umum dari inti adalah EI dengan ukuran EI 32 sampai EI 96. Besar inti sering disimbolkan dengan ukuran EI dan tebal inti. Misalnya EI96x50. Artinya inti dengan ukuran 96mm dengan tebal 50mm.

     Inti transformer tersusun dari lempengan-lempengan besi-silicon dengan ketebalan bervariasi, umumnya 0,5mm. Lempengan inti ini disusun sampai ketebalan yang diinginkan. Susunan lempengan inti terdiri dari bagian E dan I yang biasanya disusun secara bersilangan. Lempengan inti diperkuat dengan baut atau varnish khusus untuk transformer dengan sifat daya isolasi elektrik yang tinggi. Transformer dalam pemakaian kaang-kadang timbul dengung atau getaran hal ini disebabkan karena perkuatan lempengan tidak bagus.  

     

     Bagian gulungan kawat tembaga dari transformer tidak boleh bersentuhan dengan inti transformer. untuk itu digunakan Bobin yang terbuat dari bahan yang mempunyai sifat isolator contohnya Nylon. Daya isolatornya harus mampu menahan paling rendah adalah tegangan yang dikenakan pada gulungan primer. Bentuk Bobin yang baik harus mampu memisahkan antara gulungan primer , inti dan gulungan sekunder. Kawat tembaga terbuat dari tembaga bulat dengan lapisan isolator diluarnya. Biasanya bahan isolatornya adalah Polyurethane dengan ketebalan tertentu sesuai diameter kawat tembaga.

     Konstruksi gulungan yang paling baik adalah gulungan primer berada di dekat inti dan gulungan sekunder diatas gulungan primer, bertindihan. Tentu saja harus ada batas antara primer dan sekunder yang cukup aman sehingga tidak terjadi kontak antara gulungan primer dan sekunder. Untuk konstruksi gulungan primer dan sekunder yang berdampingan, hasilnya : arus steady (Io) yang relatif lebih tinggi dibandingkan dengan konstruksi bertindihan. Tranformer yang baik adalah transformer dengan efisiensi lebih besar dari 90 %. Secara fisik apabila dipakai dalam kondisi steady adalah tidak terjadi haming dan getaran dan suhu inti tidak melebihi 40 derajat Celcius.

Andre Marie Ampere (1775-1836)

Andre Marie Ampere adalah ilmuwan dari Perancis yang menemukan hukum Integral Ampere yang menyatakan bahwa integral garis medan magnetik H sepanjang lintasan tertutup sama dengan arus searah yang terlingkung oleh lintasan tersebut. Hukum ini menjelaskan adanya hubungan antara medan magnetik dan arus listrik.

Andre Marie Ampere lahir di Lyon, 20 Januari 1775. Ayahnya adalah seorang Hakim yang secara ironis dihukum mati dengan pisau guillotine saat terjadi pemberontakan di perancis. Oleh sang ayah Andre Marie Ampere diperintahkan untuk belajar ilmu matematika, namun walaupun demikian sang ilmuwan kecil tidak mempunyai pendidikan formal. Namun karena ketekunan dan dedikasinya pada ilmu pengetahuan ia menjadi profesor matematika dan mengajar di Polytechnic school di Paris.

Andre Marie Ampere tertarik terhadap perkembangan ilmu pengetahuan alam, walaupun ia seorang ahli dibidang matematika. Ia mengikuti penelitian yang dilakukan oleh ilmuwan dari Denmark yaitu Hans Christian Oersted yang pada tahun 1814 mengemukakan teori : Arus litrik dapat mempengaruhi jarum kompas.  Kemudian tahun 1820 Andre Marie Ampere mengumumkan hukum integral ampere. Pada tanggal 10 Juni 1836, Andre Marie Ampere meninggal dunia dalam usia 61 tahun. Untuk mengenang jasa Andre Marie Ampere dalam bidang elektromagnetik namanya diabadikan sebagai satuan arus listrik yaitu : Ampere.

Hukum integral ampere secara matematis dapat ditulis :

                         Integral Tertutup ( H dot dL ) = I  Ampere

Pendahuluan

Transformer sangat penting di jaman modern. Transformer adalah peralatan listrik yang berfungsi mengubah tegangan atau arus listrik menjadi lebih besar atau lebih kecil. Untuk mengubah tegangan listrik menjadi lebih besar dipakai Step Up Transformer, Untuk mengubah tegangan listrik menjadi lebih kecil dipakai Step Down transformer. Transformer hanya berfungsi untuk tegangan listrik bolak-balik.


Konstruksi Transformer

Transformer secara fisik terdiri dari gulungan primer, gulungan secunder dan inti. Gulungan primer disambungkan dengan sumber arus listrik sedangkan gulungan secunder dihubungkan dengan rangkaian beban. Sebagain transformer secara fisik gulungan primer terpisahkan dengan gulungan secunder. Tetapi jenis Autotransformer, gulungan primer dan gulungan secunder, secara listrik tersambung.  Bagian tengah gulungan terdapat inti yang terbagi dalam lempengan-lempengan tipis yang serupa.


Cara Kerja Transformer

Ketika arus listrik masuk pada gulungan primer, arus ini membuat medan magnet yang berubah sesuai getaran arus listrik dan banyaknya jumlah gulungan, medan magnet ini dikuatkan oleh inti ratusan sampai ribuan kali besarnya. Oleh Gulungan secunder, gelombang magnet ini diubah menjadi arus listrik dan dikeluarkan dengan besaran sesuai dengan jumlah gulungan secunder. Hubungan antara besar tegangan atau arus dan jumlah gulungan ditunjukan seperti rumus  :

Vp/Np = Vs/Ns

Vp, Vs : tegangan primer atau tegangan secunder.
Np, Ns: jumlah gulungan primer atau secunder.


Inti

Inti transformer biasanya terbuat dari campuran antara unsur Besi (Fe) dan Silica (Si) atau Mangan (Mn) dan Zink (Zn) dan beberapa unsur lain. Besi Silicon berbentuk lempengnan tipis dengan tebal bervariasi  antara 0,2 sampai 0,3 mm. Dalam pemakiannya besi silicon disusun bertumpuk-tumpuk untuk mengurangi efek panas yang timbul pada besi yang terkena gelombang magnet. efek panas karena gelombang magnet timbul karena adanya arus listrik yang timbul secara atomik pada unsur atom besi karena adanya medan magnet luar. Arus ini sering disebut arus Edy, seperti penemunya.

Besi-silicon atau Mangan-Zn, setelah medan luarnya dilepas, masih menunjukan sifat magnetnya, dalam arti medan magnet totalnya tidak lagi nol. Medan akan menjadi nol lagi setelah diberi medan luar yang berlawanan arah dengan medan sisa. Efek ini sering disebut dengan Hysterisis. Hysterisis ini pada akhirnya akan menimbulkan harmonisa frekuensi pada keluaran trafo. Efek hysterisis ini dapat dikurangi dengan menambah jumlah gulungan primer sampai jumlah tertentu.