LAPORANPRAKTIKUM LISTRIK MAGNET

Praktikum Ke 2TRANSFORMATOR

A. TUJUAN

1. Mempelajari asas kerja transformator.

2. Menentukan efisiensi transformator.

B. DASAR TEORI

Transformator (trafo) terdiri atas dua kumparan. Kedua kumparan ini

dihubungkan secara induktif dengan meletakkan kedua kumparan berdekatan

seperti tampak pada Gambar 1.

Gambar 1. Transformator

Sebuah kumparan yang dialiri arus akan memiliki sifat kemagnetan.

Sitat ini semakin kuat jika kedalamnya dimasukkan besi lunak sebagai intinya

(teras trafo). Prinsip kerja transformator adalah jika yang mengalir ke dalam

kumparan arus bolak-balik, maka letak kutub-kutub utara dan selatan akan

berubah bergantian. Akibatnya, medan magnet di sekitar kumparan selalu

berubah-ubah.

Pada transformator kumparan pertama yang dihubungkan dengan

sumber tegangan bolak-balik, kita sebut kumparan primer. Sedangkan yang

dihubungkan dengan beban (resistor, lampu, dan sebagainya) disebut kumparan

sekunder. Karena kumparan primer dihubungkan dengan tegangan bolak-balik,

1

maka oleh kumparan primer ditimbulkan medan magnet yang selalu berubah-

ubah. Medan magnet yang sebagian besar masuk ke dalam kumparan sekunder

berubah-ubah pula. Berdasarkan hukum Faraday, akan timbul GGL induksi

yang arahnya bolak-balik.

Apa yang terjadi jika kumparan primer dihubungkan dengan tegangan

tetap, misalnya tegangan kutub-kutub aki? Pada kumparan primer timbul medan

magnet yang tetap. Sebagian medan magnet ini masuk ke dalam kumparan

sekunder dan besarnya juga tetap. Oleh sebab itu, pada kumparan sekunder

tidak akan terjadi GGL induksi.

Dari penjelasan di atas dapat disimpulkan bahwa transformator dapat

digunakan pada tegangan bolak-balik. Berdasarkan jumlah lilitan primer dan

skunder ada dua jenis transformator:

a. Transformator step-up

Jika jumlah lilitan kumparan sekunder lebih banyak dari pada kumparan

primer, maka akan dihasilkan tegangan sekunder yang lebih besar daripada

tegangan primer. Transformator step-up merupakan transformator untuk

menaikkan tegangan

b. Transformator step-down

Jika jumlah lilitan kumparan sekunder lebih sedikit daripada kumparan

primer, maka akan dihasilkan tegangan sekunder yang lebih kecil daripada

tegangan primer. Transformator step-down merupakan transformator untuk

menurunkan tegangan.

Besar GGL induksi sebanding dengan jumlah lilitan sehingga kalau

tegangan kumparan primer VP dan tegangan kumparan sekunder VS, maka

secara ideal berlaku persamaan:

Berdasarkan hukum kekekalan energi bahwa jumlah energi listrik yang

masuk ke dalam kumparan primer sama besar dengan jumlah energi listrik yang

2

keluar dari kumparan sekunder. Trafo yang ideal adalah trafo yang hampir tidak

mempunyai kerugian daya, hal ini berarti bahwa daya yang diberikan pada

kumparan primer akan sama besar dengan daya yang dikeluarkan pada

kumparan sekunder, dirumuskan:

Efisiensi transformator

Transformator yang sedang kita gunakan terasa hangat bahkan kadang-

kadang cukup panas jika kita sentuh dengan tangan. Hal ini menunjukkan

bahwa sebagian dari energi listrik ada yang terbuang menjadi kalor. Jadi, energi

listrik yang keluar dari transformator lebih kecil daripada energi listrik yang

masuk ke dalam transformator.

Jika energi listrik yang masuk ke dalam .transformator kita nyatakan

dengan WP dan energi listrik yang keluar dari transformator kita nyatakan

dengan WS; maka WS lebih kecil daripada WP.

Efisiensi transformator ( ) dinyatakan dalam prosentase sebagai

berikut:

Untuk transfomator idel mempunyai efisiensi 100%, tetapi pada kenyataannya

kurang dari 100%, sebab ada sebagian energi yang terdisipasi dalam bentuk

panas ke lingkungan, panas ini ditimbulkan oleh arus Eddy yang disebut arus

pusar.

3

C. ALAT-ALAT

1. Trafo

2. Voltmeter AC dan Ampermeter AC

3. Slide Regulator

4. Lampu pijar

D. LANGKAH EKSPERIMEN

1. Menyusun peralatan seperti pada gambar berikut:

Gambar 2. Set Alat Percobaan

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.

4

E. DATA PERCOBAAN

1. NP=NS=250 lilitan

No. Vp (Volt) Ip (Ampere) Vs (Volt) Is (Ampere)

1. 4.0 2.4 2.6 0.20

2. 7.8 4.4 5.0 0.38

3. 10.6 6.0 7.0 0.54

4. 15.6 7.6 8.8 0.70

5. 17.2 9.6 11.0 0.90

6. 20.6 10.0 13.5 1.08

7. 22.8 12.0 15.0 1.20

8. 26.4 14.0 17.5 1.38

9. 30.0 16.0 20.0 1.56

10. 33.5 18.0 22.0 1.74

2. NP=500 lilitan, NS=375 lilitan

No. Vp (Volt) Ip (Ampere) Vs (Volt) Is (Ampere)

1. 4.0 0.8 1.2 0.10

2. 7.8 1.6 2.4 0.18

3. 10.6 2.2 3.4 0.26

4. 13.4 3.0 4.2 0.34

5. 17.0 3.6 5.4 0.44

6. 20.6 4.4 6.6 0.54

7. 22.8 5.0 7.4 0.60

8. 26.4 5.6 8.6 0.70

9. 30.0 6.4 10.0 0.78

10. 33.5 7.2 11.0 0.84

5

3. NP=375 lilitan, NS=500 lilitan

No. Vp (Volt) Ip (Ampere) Vs (Volt) Is (Ampere)

1. 4.2 1.8 1.4 0.10

2. 7.8 3.4 2.8 0.22

3. 10.6 4.6 3.8 0.30

4. 13.4 5.8 4.8 0.38

5. 17.0 7.4 6.2 0.50

6. 20.6 8.8 7.6 0.60

7. 22.8 9.0 8.4 0.68

8. 26.4 11.0 9.6 0.78

9. 30.0 12.0 11.0 0.90

10. 33.5 14.0 12.5 0.96

4. NP=NS=500 lilitan

No. Vp (Volt) Ip (Ampere) Vs (Volt) Is (Ampere)

1. 4.2 1.0 1.2 0.08

2. 7.8 2.0 2.2 0.16

3. 10.6 2.6 3.0 0.22

4. 13.4 3.4 3.8 0.30

5. 17.0 4.2 4.8 0.38

6. 20.6 5.0 5.8 0.46

7. 22.8 5.6 6.4 0.52

8. 26.4 6.4 7.4 0.60

9. 30.0 7.2 8.4 0.68

10. 33.5 8.2 9.4 0.76

6

F. ANALISIS DATA

Menentukan efisiensi transformator

Pada saat praktikum, variable bebas yang kita ubah-ubah adalah tegangan

primer yaitu VP, dengan satu variable yang diubah tersebut kita amati gejala lain

sebagai variable terikatnya yaitu arus primer IP, tegangan sekunder VS, dan arus

sekunder IS. Sesuai dengan rumus:

kita analogkan dengan persamaan garis linier:

diperoleh : y = (Variabel terikat)

b = (Variabel bebas)

x =

a = 0

Dengan membuat grafik hubungan antara dengan , diperoleh

gradian/kemiringan kurva b, sehingga kita dapat memperoleh nilai efisiensi

yaitu dalam satuan %.

1. Efisiensi transformator ( ) dengan NP=NS=250 lilitan

No.y=

x=

1. 4.00 0.222. 7.80 0.433. 10.60 0.634. 15.60 0.815. 17.20 1.036. 20.60 1.467. 22.80 1.508. 26.40 1.73

7

9. 30.00 1.9510. 33.50 2.13

Kita buat grafik hubungan antara dengan

GRAFIK HUBUNGAN ANTARA DENGAN DENGAN NP=NS=250 LILITAN

Dari grafik yang telah difitting di Microsoft Excel, kita peroleh bersamaan

garis y=0,068x+0,090, dengan =R2=0,986. Maka gradien garis b=0,068,

sehingga efisiensi transformator dengan NP=NS=250 lilitan:

=0,068.100=6,8%

= =0,993%

Ralat relatif:

=14,60%

Jadi efisiensi transformator dengan NP=NS=250 lilitan adalah =6,8%

dengan ralat relatif sebesar 14,60%.

8

2. Efisiensi transformator ( ) dengan NP=500 lilitan, NS=375 lilitan

No.y=

x=

1. 4.00 0.152. 7.80 0.273. 10.60 0.404. 13.40 0.485. 17.00 0.666. 20.60 0.817. 22.80 0.898. 26.40 1.089. 30.00 1.2210. 33.50 1.28

Kita buat grafik hubungan antara dengan

GRAFIK HUBUNGAN ANTARA DENGAN DENGAN NP=500 LILITAN, NS=375 LILITAN

Dari grafik yang telah difitting di Microsoft Excel, kita peroleh bersamaan

garis y=0,041x+0,032, dengan =R2=0,996. Maka gradien garis b=0,041,

sehingga efisiensi transformator dengan NP=500 lilitan, NS=375 lilitan:

=0,041.100=4,1%

= =0,998%

9

Ralat relatif:

=24,34%

Jadi efisiensi transformator dengan NP=500 lilitan, NS=375 lilitan adalah

=4,1% dengan ralat relatif sebesar 24,34%.

3. Efisiensi transformator ( ) dengan NP=375 lilitan, NS=500 lilitan

No.y=

x=

1. 4.20 0.082. 7.80 0.183. 10.60 0.254. 13.40 0.315. 17.00 0.426. 20.60 0.527. 22.80 0.638. 26.40 0.689. 30.00 0.8310. 33.50 0.86

Kita buat grafik hubungan antara dengan

10

GRAFIK HUBUNGAN ANTARA DENGAN DENGAN NP=375 LILITAN, NS=500 LILITAN

Dari grafik yang telah difitting di Microsoft Excel, kita peroleh bersamaan

garis y=0,028x+0,042, dengan =R2=0,993. Maka gradien garis b=0,028,

sehingga efisiensi transformator dengan NP=375 lilitan, NS=500 lilitan:

=0,028.100=2,8%

= =0,996%

Ralat relatif:

=35,59%

Jadi efisiensi transformator dengan NP=375 lilitan, NS=500 lilitan adalah

=2,8% dengan ralat relatif sebesar 35,59%.

11

4. Efisiensi transformator ( ) dengan NP=NS=500 lilitan

No.y=

x=

1. 4.20 0.102. 7.80 0.183. 10.60 0.254. 13.40 0.345. 17.00 0.436. 20.60 0.537. 22.80 0.598. 26.40 0.699. 30.00 0.7910. 33.50 0.87

Kita buat grafik hubungan antara dengan

GRAFIK HUBUNGAN ANTARA DENGAN DENGAN NP=NS=500 LILITAN

Dari grafik yang telah difitting di Microsoft Excel, kita peroleh bersamaan

garis y=0,027x+0,027, dengan =R2=0,999. Maka gradien garis b=0,027,

sehingga efisiensi transformator dengan NP=NS=500 lilitan:

12

=0,027.100=2,7%

= =0,999%

Ralat relatif:

=15,38%

Jadi efisiensi transformator dengan NP=NS=500 lilitan adalah =2,7%

dengan ralat relatif sebesar 15,38%.

G. PEMBAHASAN DAN DISKUSI

Hasil analisis

No. NP (lilitan) NS (lilitan) (%) Ralat relatif (%)

1. 250 250 6,8 14,60

2. 500 375 4,1 24,34

3. 375 500 2,8 35,59

4. 500 500 2,7 15,38

Dari hasil percobaan diperoleh efisiensi yang tidak pernah 100%, bahkan dari

hasil percobaan jauh dari 100%. Hal ini disebabkan bahwa pada kenyataannya

energi yang keluar selalu labih kecil dari pada energi yang masuk, hal ini

berlaku hukum kekekalan energi. Energi yang masuk sebagian ada yang

berubah menjadi panas hilang ke lingkungan, yang disebut arus pusar atau arus

Edi. Maka bila kita lihat pada percobaan 1 dan 4 yang mempergunakan jumlah

lilitan sama, berdasarkan teori bila jumlah lilitan sama secara ideal

menghasilkan daya masukan dan daya keluaran yang sama. Tetapi pada

kenyataanya tidak demikian, yaitu tampak pada table data pengamatan tegangan

sekunder lebih kecil dari pada tegangan primer.

Dari percobaan 2 adalah transformator step-down, karena lilitan sekunder lebih

sedikit dari pada kumparan primer yaitu menurunkan tegangan. Hal ini

13

ditunjukkan pada table data pengamatan yaitu pengamatan tegangan sekunder

lebih kecil dari pada tegangan primer.

Kita lebih mudah membuat transformator step-down dari pada step-up, kita

buktikan pada percobaan 3. Walaupun kumparan sekunder lebih banyak dari

kumparan primer yang merupakan prinsip transformator step-up, tetapi dari

percobaan tetap diperoleh nilai tegangan sekunder lebih kecil dari pada

tegangan primer. Sebab kondisi transformator yang digunakan memiliki

efisiensi yang jauh dari 100%, bahkan berdasarkan hasil pengukuran diperoleh

efisiensi di bawah 10%.

Walaupun kita peroleh efisiensi yang kecil dari hasil percobaan, tetapi kita telah

mengetahui asas kerja transformator yang merupakan tujuan utama dari

praktikum ini.

H. KESIMPULAN

1. Asas kerja transformator adalah ada dua kumparan (primer dan sekunder)

berdekatkan yang dialiri arus AC, maka lilitan primer terjadi perubahan

garis gaya magnet (medan magnet). Perubahan tersebut oleh lilitan primer

diinduksikan/diimbaskan ke lilitan sekunder. Akibatnya pada lilitan

sekunder hal ini menimbulkan arus induksi.

2. Berdasarkan hukum kekekalan energi, tidak mungkin kita membuat

transformator yang memiliki efisiensi ideal 100%, tetapi hanya mendekati

100% itu sudah bagus. Hal ini disebabkan adalah energi yang ditransfer ke

lingkungan dalam bentuk panas, yang diakibatkan oleh arus pusar/arus Edi.

I. DAFTAR PUSTAKA

Supramono Eddy, dkk. 2003. Fisika Dasar II. Malang : JICA-Universitas

Negeri Malang (UM).

Team. 2005. Petunjuk Praktikum Listrik Magnet. Malang : Laboratorium

Elektromagnetik, Fisika FMIPA UM.

14