Trafo

1. Pengertian 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.

2. Jenis Trafo

2.1. Trafo Step-Up

Gambar 1. Trafo Step-Up.

Trafo Step-Up adalah jenis transformator yang berfungsi untuk menaikan tegangan bolak-balik (AC). Trafo Step-Up disebut juga dengan trafo penaik tegangan. Pada trafo Step-Up, jumlah lilitan kumparan sekunder lebih banyak daripada lilitan kumparan primer. Trafo Step-Up dapat dijumpai di jaringan-jaringan pembangkit listrik. Di elektronika sendiri, trafo step-up banyak dijumpai pada rangkaian inverter, televisi, dan rangkaian yang memerlukan tegangan tinggi lainnya.

2.2. Trafo Step-Down

Gambar 2. Trafo Step-Down.

Trafo Step-Down adalah jenis transformator yang berfungsi untuk menurunkan tegangan bolak-balik (AC). Kebalikan dari trafo step-up, trafo step-down disebut juga dengan trafo penurun tegangan. Pada trafo step-down ini, jumlah lilitan primer lebih banyak daripada lilitan sekunder. Trafo ini banyak digunakan pada rangkaian-rangkaian elektronika terutama yang membutuhkan tegangan catu rendah.

2.3. Trafo Frekuensi Rendah

2.3.1. Trafo Adaptor

Gambar 3. Trafo Adaptor.

Trafo step-down yang ditambahkan dengan rangkaian penyearah untuk menghasilkan tegangan DC disebut juga dengan adaptor. Biasanya didalam sebuah adaptor yang bagus sudah dilengkapi dengan rangkaian regulator tegangan agar arus DC yang keluar lebih bersih (tidak menimbulkan dengung akibat arus AC yang bocor). Trafo adaptor beserta rangkaian pendukungnya lazim digunakan oleh para hobi elektronika sebagai penganti baterai dalam pembuatan proyek.

2.3.2. Trafo Output/Input

Gambar 4. Trafo Output/Input.

Trafo output dan output disebut juga dengan trafo OT/IT. Trafo jenis ini digunakan untuk keperluan kopling audio pada rangkaian amplifier yang masih menggunakan sistem push-pull. trafo OT/IT saat ini masih dipakai pada amplifier merk TOA untuk keperluan gedung-gedung, tempat ibadah dan tempat-tempat lain yang dikhususkan untuk keperluan khalayak ramai. Biasanya amplifier jenis push-pull yang menggunakan trafo OT/IT akan dominan pada suara medium. Contoh trafo Output/Input adalah tipe OT240, IT240, OT426, IT426.

2.4. Trafo Frekuensi Menengah

Gambar 5. Trafo Frekuensi Menengah.

Trafo frekuensi menengah disebut juga dengan trafo IF (Intermediate Frequency). Sesuai dengan namanya trafo jenis ini bekerja pada frekuensi menengah. Untuk Kegunaannya, trafo IF banyak dipakai pada radio-radio penerima AM/FM. Pada trafo IF sudah terdapat lilitan primer dan sekunder yang di paralel dengan sebuah kapasitor khusus untuk keperluan frekuensi menengah sehingga menjadi sebuah rangkaian resonansi L-C.

Frekuensi IF sudah ada standarisasinya, yang mana untuk keperluan AM (Amplitudo Modulation) frekuensi menengah yang digunakan adalah 455kHz, sedangkan untuk keperluan FM (Frequency Modulation) frekuensi menengah yang digunakan adalah 10,7 MHz.

2.5. Trafo Frekuensi Tinggi

Trafo jenis ini bekerja pada frekuensi tinggi yang banyak dipakai untuk keperluan pembangkitan frekuensi (osilator), lilitan resonansi, dan flyback pada rangkaian televisi tabung. Trafo frekuensi tinggi yang digunakan untuk osilator disebut juga dengan spul osilator. Lilitan osilator yang lazim digunakan terdapat dua jenis, yaitu osilator Hartley dan osilator Coolpits. Selain itu pada frekuensi tinggi, trafo jenis ini banyak digunakan sebagai trafo resonansi, yang mana trafo resonansi ini difungsikan untuk menyesuaikan impedansi antara antena dan pemancarnya. Trafo resonansi ini disebut juga denga  spul antena.

2.6. Trafo Switching

Trafo switching merupakan salah satu komponen trafo yang digunakan pada power supply yang menggunakan teknologi swithing. power supply jenis ini menggunakan sistem pembangkitan frekuensi tinggi yang mempunyai efisiensi yang lebih baikm dibandingkan dengan power supply biasa yang masih menggunakan trafo frekuensi rendah.

Trafo switching mempunyai kelebihan dibandingkan dengan trafo power supply biasa, yaitu dimensi pada power supply switching bisa dipangkas hingga mencapai 80%. Begitu juga dengan beratnya. Contoh, sebuah power supply biasa dengan arus 20 Ampere akan mempunyai dimensi yang besar dan beratnya bisa mencapai 25kg. Dengan power supply switching dengan arus yang sama mungkin beratnya tidak lebih dari 1,5kg. begitu juga dengan dimensinya akan jauh lebih kecil.

Trafo switching pada power supply switching banyak digunakan pada alat elektronika modern seperti printer, DVD player, PSU komputer, charger laptop, dan lain-lain.

Referensi:

[1] Angga, Rida. 2015. Jenis-Jenis Trafo Pada Rangkaian Elektronika. http://skemaku.com/jenis-jenis-trafo-pada-rangkaian-elektronika/ *diakses pada 16 Maret 2017.

[2] Kho, Dickson. Pengertian Transformator (Trafo) dan Prinsip Kerjanya. http://teknikelektronika.com/pengertian-transformator-prinsip-kerja-trafo/ *diakses pada 16 Maret 2017.

Read more ...

Rangkaian Penala

1. Pengertian Rangkaian Penala

Rangkaian penala terdiri dari induktansi dan kapasitansi, dan beresonansi pada frekuensi tertentu (frekuensi resonansi). Rangkaian LC bisa digunakan untuk menghasilkan sinyal pada frekuensi tertentu atau mengambil sinyal pada frekuensi tertentu dari sebuah sinyal yang lebih kompleks. Rangkaian LC merupakan komponen penting pada alat-alat elektronik, seperti osilator, filter, tuner, dan frekuensi mixer.

2. Rangkaian Penala Seri

Rangkaian penala seri, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. terdiri dari induktansi, kapasitansi, dan resistansi. Reaktansi induktif dan kapasitif besarnya tergantung pada frekuensi dari tegangan yang diberikan. Resonansi terjadi ketika reaktansi induktif dan kapasitansi bernilai sama. Sebuah grafik antara reaktansi dan frekuensi, dijelaskan pada Gambar 2., di mana Fr adalah frekuensi resonansi.

Gambar 1. Rangkaian Penala Seri

Gambar 2. Variasi Antara Reaktansi dengan Frekuensi.

Impedansi total pada rangkaian di atas dapat dirumuskan sebagai berikut.

Ketika X_L = X_C, keduanya akan saling menghilangkan, menyisakan resistansi pada rangkaian yang berbanding terbalik dengan arus. Saat beresonansi, impedansi total merupakan nilai dari semua resistansi seri pada rangkaian. Rumus untuk frekuensi resonansi adalah sebagai berikut.

Pada rumus di atas, frekuensi dalam satuan Hertz (Hz), induktansi dalam Henry (H), dan kapasitansi dalam Farad (F).

Pada frekuensi yang sangat rendah, reaktansi kapasitif jauh lebih besar daripada reaktansi induktif; karena itu arus di dalam rangkaian sangatlah kecil karena tingginya impedansi. Pada saat itu, karena rangkaian lebih bersifat kapasitif, maka arus mendahului tegangan hampir 90^O. Saat frekuensi semakin tinggi, X_C menurun dan X_L makin besar.  Saat nilai reaktansi keduanya mendekati satu sama lain, maka arus makin besar. Pada saat X_C = X_L, keduanya saling menghilangkan dan impedansi rangkaian menjadi sebesar nilai resistansinya (Z = R), arus menjadi maksimum. Saat frekuensi terus makin tinggi, X_L, menjadi lebih besar daripada X_C, rangkaian menjadi lebih induktif. Impedansi rangkaian makin besar dan arus makin kecil,

Gambar 3. Kurva Respon Frekuensi dan Frekuensi Pada Rangkaian Penala Seri.

3. Rangkaian Penala Paralel

Rangkaian penala paralel adalah suatu rangkaian yang terdiri dari inductor dan kapasitor yang terhubung secara paralel. Secara umum, resonansi pada rangkaian penala paralel dapat didefinisikan di mana reaktansi induktif dan kapasitif bernilai sama. Jika kita menganggap tidak ada resistansi pada rangkaian, maka arus pada inductor sama dengan arus pada kapasitor:

I_L = I_C

Meskipun arus bernilai sama, tetapi keduanya berbeda fasa sebesar 180­^O. Tegangan mendahului arus pada konduktor sebesar 90⁰, dan arus pada kapasitor mendahului tegangan sebesar 90^O. Dengan menerapkan Hukum Kirchoff Arus kepada rangkaian, jumlah dari arus masing-masing cabang sama dengan jumlah arus yang menuju cabang. Saat beresonansi, rangkaian penala paralel mempunyai nilai resistansi tidak terbatas, tidak menarik arus dari sumber, dan bertindak sebagai open circuit.

Gambar 4. Rangkaian Penala Paralel.

Gambar 5. Hubungan Arus Pada Rangkaian Penala Paralel.

Kurva respon frekuensi dan fasa rangkaian penala paralel ditunjukkan pada Gambar 6. Di bawah frekuensi resonansi, X_L lebih kecil dibandingkan X_C. Demikian, arus induktif lebih besar dibandingkan dengan arus kapasitif, rangkaian bersifat induktif, dan tegangan mendahului arus. Di atas frekuensi resonansi, X_C lebih kecil dibandingkan X_L. Demikian, arus kapasitif lebih besar dibandingkan dengan arus induktif, rangkaian bersifat kapasitif, dan arus mendahului tegangan. Sudut fasa impedansi akan mendahului ketika di bawah frekuensi resonansi dan terlambat ketika di atas frekuensi resonansi. Pada frekuensi resonansi, impendansi akan mencapai puncaknya, arus mempunyai nilai minimum, dan rangkaian mempunyai nilai resistansi yang tinggi.

Gambar 6. Respon Rangkaian Penala Paralel.

Referensi:

[1] Frenzel, Louis E., Fourth Edition. 2015, Principles of Electronic Communication Systems, McGraw-Hill Inc.

Read more ...

Induktansi

1. Pengertian Induktansi

Induktansi adalah suatu sifat pada sebuah rangkaian listrik atau komponen yang menyebabkan timbulnya ggl di dalam rangkaian secara proporsional terhadap arus yang mengalir pada rangkaian tersebut disebut sebagai induktansi diri (self inductance), sedangkan apabila ggl di dalam sebuah rangkaian ditimbulkan oleh perubahan arus dari rangkaian lain disebut induktansi bersama (mutual inductance). Dengan arus yang berubah-ubah terhadap waktu, energi biasanya disimpan selama beberapa bagian siklus dan kemudian dikembalkan ke sumber selama bagian siklus yang lain. Bila induktansi dilepas dari sumber, maka medan magnetic akan hilang; dengan kata lain, tidak ada, energi yamg disimpan tanpa adana sumber yang tersambung.

2. Induktansi Diri

Apabila arus berubah melewati suatu kumparan atau solenoida, terjadi perubahan fluks magnetic di dalam kumparan yang menginduksi ggl pada arah yang berlawanan. Ggl terinduksi ini berlawanan arah dengan perubahan fluks. Jika arus yang melalui kumparan meningkat, kenaikan fluks magnet akan menginduksi ggl dengan arah arus yang berlawanan dan cenderung untuk memperlambat kenaikan arus tersebut. Dapat disimpulkan bahwa gl induksi sebanding dengan laju perubahan arus yang dirumuskan sebagai berikut:

Dengan I merupakan arus sesaat, dan tanda negatif menunjukkan bahwa ggl yang dihasilkan berlawanan dengan perubahan arus. L disebut induktansi diri atau induktansi kumparan, yang memiliki satuan Henry (H), yang didefinisikan sebagai satuan untuk menyatakan besarnya induktansi suatu rangkaian tertutup yang menghasilkan ggl 1V bila arus listrik di dalam rangkaian berubah secara seragam dengan laju 1A/s.

3. Induktansi Bersama

Apabila dua kumparan saling berdekatn, maka sebuah arus tetap I di dalam sebuah kumparan akan menghasilkan sebuah fluks magnetic yang mengitari kumparan lainnya, dan menginduksi ggl pada kumparan tersebut.

Menurut Hukum Faraday, besar ggl ε2 yang diinduksi ke kumparan tersebut berbanding lurus dengan laju perubahan fluks yang melewatinya. Karena fluks berbanding lurus dengan kumparan 1, maka ε2 harus sebanding dengan laju perubahan arus pada kumparan 1, dapat dinyatakan:

Dengan M adalah konstanta pembanding yang disebut induktansi bersama. Nilai M tergantung pada ukuran kumparan, jumlah lilitan, dan jarak pisahnya.

Induktansi bersama mempunyai satuan henry (H), untuk mengenang fisikawan asal AS, Joseph Henry (1797 - 1878). Pada situasi yang berbeda, jika perubahan arus kumparan 2 menginduksi ggl pada kumparan 1, maka konstanta pembanding akan bernilai sama, yaitu:

Induktansi bersama diterapkan dalam transformator, dengan memaksimalkan hubungan antara kumparan primer dan sekunder sehingga hampir seluruh garis fluks melewati kedua kumparan tersebut. Contoh lainnya diterapkan pada beberapa jenis pemacu jantung, untuk menjaga kestabilan aliran darah pada jantung pasien.

Referensi:

[1]  Edminister, Nahvi, Edisi Keempat. 2004. Rangkaian Listrik. Penerbit Erlangga.

[2]  Budiyanto, J. 2009. Fisika: Untuk SMA/MA Kelas XII. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional.

Read more ...