Jenis Transfomator - 15 Jenis Transformator Beserta Penjelasannya

Pengenalan Transformator

Umumnya transformator adalah perangkat atau mesin listrik yang secara induktif berguna dalam melakukan transfer daya listrik yang beroperasi pada arus dan tegangan tertentu dari satu rangkaian ke rangkaian lain yang beroperasi pada level arus dan tegangan yang berbeda.

Dimana pada berbagai jenis Transformator dibuat berdasarkan karakteristik yang harus sesuai dengan persyaratan aplikasi khusus seperti arus dan tegangan konstan, impedansi lebih tinggi, dll.

Beberapa jenis transformator yang umum dijumpai pada sistem transmisi listrik, industri serta pada aplikasi elektronik yaitu transformator daya, transformator instrumen contohnya transformator arus, transformator pengubah keran, transformator RF, transformator otomatis, transformator audio, dll.

Berbagai jenis transformator tersebut tentunya berbeda dalam hal ukuran, tingkatan arus/tegangan, meskipun demikin prinsip dasar operasi semua jenis transformator ini adalah sama.

Ada sekitar 15 jenis transformator yang akan dibahas dalam artikel ini, berikut daftarnya.

Baca Juga : Pengertian Transformator, Rumus, & Rangkaian Trafo

Jenis Transformator

Berikut ini jenis-jenis transformator yang akan kita bahas satu-persatu

• Transformator Daya
• Transformator Tipe Inti Laminasi/Berlapis
• Transformator Inti Toroidal
• Auto Transformator
• Transformator Fase Poli
• Transformer Berpendingin Oli
• Transformator Grounding
• Transformator Kebocoran
• Transformator Resonant
• Transformator Isolasi
• Transformator Instrumen
• Transformator Pulsa
• Transformator RF
• Audio Transformator
• Transformator Putar

1. Transformator Daya

Umumnya penggunaan transfomator daya digunkan pada stasiun pembangkit, gardu induk, serta saluran transmisi baik untuk menurunkan ataupun menaikkan tegangan.

Berdasarkan kegunaanya, Transformator daya dibagi dalam dua jenis yaitu transformator daya step-up dan transformator daya step-down.

Dengan menggunakan transformator step-up, maka level tegangan pada saluran transmisi akan ditingkatkan, sehingga arus rendah akan mengalir melalui saluran transmisi.

Oleh karena itu, rugi-rugi daya atau I²R pada saluran transmisi dapat berkurang, adapun jenis transformator step-down digunakan untuk menyuplai beban di industri pada tegangan pengenalnya.

Disamping itu, beberapa jenis transformator daya juga menyuplai daya ke sirkuit elektronik. Transformator daya dapat berupa transformator satu fasa atau tiga fasa sesuai dengan aplikasinya.

Selain transformator step-up dan step-down, ada juga jenis transformator daya lainnya yaitu transformator distribusi, transformator otomatis, dan transformator pengubah keran.

2. Transformator Tipe Inti laminasi

Ini adalah jenis transformator yang paling umum digunakan dan tersedia pada rentang miliwatt hingga megawatt, trafo ini terdiri dari beberapa inti berlapis yang berguna untuk mengurangi arus eddy.

Inti baja tipis atau laminasi CRGO atau CRNGO 'E' dan 'I' digunakan pada transformator daya rendah dan tinggi yang dapat berupa transformator satu fasa atau tiga fasa.

Laminasi ini kemudian dijepit menggunakan baut, baik pada lilitan primer maupun sekundernya lalu ditempatkan pada kaki inti trafo. Trafo jenis ini menggunakan split bobbin untuk memberikan insulasi tinggi di antara belitan pada peralatan kecil.

Antara lilitan primer dan sekunder, terdapat perisai yang dapat digunakan untuk mengurangi interferensi elektromagnetik

3. Transformator Inti Toroidal

Jenis transformator toroidal menawarkan lebih banyak keunggulan dibandingkan dengan transformator inti laminasi. dimana jenis trafo ini bekerja dengan baik dan efisien disamping itu mengurangi medan magnet luar.

Karena memiliki ukuran dan berat yang lebih kecil , trafo ini mudah dirancang untuk aplikasi apa pun baik pada tegangan rendah atau tinggi. Inti trafonya berbentuk donat yang sangat efisien digunakan yang terbuat dari besi silikon berorientasi butir dan dipotong untuk membentuk pita baja.

Inti trafo ini selanjutnya dibungkus oleh belitan tembaga dengan sangat kencang. Dibandingkan dengan transformator inti laminasi EI, transformator inti toroidal berharga lebih mahal.

Tetapi, untuk ukuran, bobot, dan efisiensi transformator toroidal lebih baik dibandingkan dengan transformator tipe laminasi EI.

Disamping itu, trafo ini memberikan lebih sedikit kebocoran medan magnet. Transfomator inti toroidal tersedia  dari puluhan VA hingga ribuan VA.

4. Auto Transformator

Auto Transformator berbeda dengan transformator standar dua atau tiga belitan/lilitan karena hanya berisi belitan tunggal yang bertindak sebagai belitan primer maupun sekunder.

Dimana belitannya terhubung secara elektrik (dua belitan diisolasi secara elektrik pada transformator lama). Jadi transformator ini akan berfungsi sebagai konduksi dan juga induksi.

Dalam hal ini, inti berlapis dililit oleh satu belitan dan bagian dari belitan ini dibagi menjadi primer dan sekunder.

Auto transformator dibagi kedalam trafo step-up dan step-down, pada auto transformator step-down belitan penuh berfungsi sebagai sisi primer dan juga sebagai sisi sekunder dan karenanya tegangan yang diinduksi dalam sisi sekunder akan lebih rendah dibandingkan dengan sisi primer.

Adapun pada transformator step-up merupakan kebalikan dari konsep auto transformator step-down.

Transformator daya tiga fasa digunakan dalam sistem distribusi daya yang dapat berupa auto transformator hubungan bintang (star) atau delta. Tetapi sebagian besar auto transformator digunakan pada aplikasi daya tinggi menggunakan hubungan bintang.

Auto transformator variabel dilengkapi dengan penyadapan angka pada belitan tunggal dan sekunder terhubung dengan sikat karbon geser.

Oleh karena itu, dengan menggeser tegangan variabel sikat karbon maka akan dihasilkan di sekunder rasio belitan yang sama antara seluruh belitan dan penyadapan.

Auto transformer biasanya digunakan sebagai stator untuk  safe start pada berbagai jenis mesin listrik contohnya seperti pada motor sinkron ataupun pada motor induksi. Disamping itu juga digunakan sebagai transformator  tungku dan booster.

5. Transformator Fase Poli

Jenis transformator ini biasanya dipakai pada sistem tenaga listrik tiga fase seperti jaringan listrik dan saluran transmisi yang mana transformator fase poli mentransfer dalam jumlah besar dari tegangan tinggi.

Transfomator fase poli paling ekonomis karena telah meluasnya penggunaan pembangkit AC tiga fase, transmisi, distribusi, dan sistem utilization. 

Transformator fase poli terdiri dari tiga belitan yang dililit di sekitar tiga inti berkaki dan dimasukkan dalam sebuah tangki.

Gulungan primer dan sekundernya dapat dihubungkan dalam kombinasi yang berbeda seperti hubungan bintang-bintang, delta-bintang, delta-delta dan delta-bintang. 

Transformator fase poli terbagi menjadi trafo tiga fase step-up atau step-down tergantung pada aplikasi atau beban, karena inti trafo untuk semua belitan maka semakin kecil fluks magnet bocor maka semakin tinggi efisiensi transfomatornya.

6. Transformator Berpendingin Oli (Oli Cooled Transformers)

Trafo berpendingin oli adalah transformator daya besar yang digunakan pada berbagai unit mulai dari stasiun pembangkit besar ataupun pada unit gardu hingga unit distribusi daya.

Traformator berpendingin oli ini diisi dengan oli standar transformator (atau oli mineral) untuk memberikan pendinginan serta isolasi pada belitan dan inti. Dalam transformator berpendingin oli, inti dan kumparan direndam dalam cairan atau minyak.

Dibandingkan dengan transformator berpendingin udara, oli menyediakan isolasi yang lebih baik dan bertindak sebagai penghantar panas yang lebih baik.

Baca juga : Apa Itu Minyak Transformator ? Fungsi dan Pengunaan Minyak Transformator

Adapun jenis-jenis transformator berpendingin oli yaitu sebagai berikut

1. Tranformator Berpendingin Rendaman Oli (Oil Immersed Self Cooled Transformers)

Pada trafo jenis ini, panas yang dihasilkan oleh inti dan belitan dialirkan ke minyak dengan proses konduksi.

Ketika panas minyak naik karena temperatur inti dan belitan, minyak mulai bergerak di dalam tangki dan mencapai dindingnya di mana panas ini akan menghilang secara alami oleh udara sekitar. Minyak ini akan terus bersirkulasi dan menghilangkan suhu panasnya di atmosfer.

2. Transformator Berpendingin Udara Rendaman Oli (Oil Immersed Forced Air Cooled Transformers)

Pada trafo jenis ini, proses pembuangan panas ditingkatkan dengan mengarahkan udara paksa pada permukaan luar transformator menggunakan kipas. Dimana secara otomatis kipas ini akan beroperasi apabila suhu mencapai tingkat tertentu.

3. Transformator Berpendingin Air Rendaman Oli (Oil Immersed Water Cooled Transformers)

Pada trafo jenis ini, panas diekstraksi atau dihamburkan dengan menggunakan air yang dipompa melalui koil yang direndam dalam minyak tepat di bawah tangki. Air ini selanjutnya didinginkan di penukar panas, atau kolam semprot, atau menara pendingin.

4. Transformator Berpendingin Oli Rendaman Oli (Oil Immersed Forced Oil Cooled Transformers)

Pada trafo jenis ini, panas dihilangkan dengan mengalirkan oli menggunakan pompa. Minyak dipompa ke belitan dan kemudian kembali ke radiator eksternal sehingga panas akan menghilang oleh udara paksa dari kipas di radiator eksternal.

Pada trafo jenis pendinginan ini digunakan untuk transformator berkapasitas sangat tinggi dan dalam kasus seperti ini digunakan radiator pendingin ledakan udara.

7. Transformator Grounding

Transformator grounding digunakan untuk membuat jalur tanah untuk hubungan delta atau ungrounded star atau sistem hubungan Wye. Transformator ini menyediakan jalur impedansi rendah ke tanah dimana sistem akan tetap dalam keadaan netral atau ground atau potensi nol. 

Ketika terjadi gangguan pada jalur tunggal ke tanah pada sistem yang isolasi atau ungrounded maka tidak ada jalur umpan balik untuk arus gangguan. Oleh karena itu, tidak ada arus yang mengalir melalui saluran yang rusak, dalam kasus ini akan menyebabkan kenaikan tegangan pada dua saluran lainnya.

Hasilnya adalah terjadi penekanan berlebih pada isolasi transformator dan pada komponen lainnya, untuk mengatasi hal tersebut transformator groundung menyediakan jalur ke pentanahan untuk mencegah hal ini.

Paling umum adalah transformator belitan tunggal dengan konfigurasi zigzag dan dalam beberapa kasus kadang digabungkan dengan konfigurasi bintang-delta. hubungan bintang pada sisi primer terhubung ke sistem suplai dan hubungan delta pada sisi sekunder tetap diturunkan.

Untuk transformator pentanahan, beban pada sisi sekunder punya waktu yang sangat singkat seperti saat terjadi gangguan, sehingga tingkat daya pada transformator grounding lebih rendah dibandingkan transformator daya.

Oleh karena itu, ukuran serta biaya untuk transformator grounding lebih kecil dibanding dtransformator daya.  Transfoormator grounding lebih banyak digunakan pada saluran transmisi listrik, sistem  utility dan industri.

8. Transformator Kebocoran

Transformator kebocoran di desain sedemikian rupa sehingga tidak memiliki induktansi kebocoran yang besar dibandingkan dengan transformator lainnya, dengan cara mengikat gulungan primer dan sekunder secara longgar. 

Transformator kebocoran juga disebut transformator medan menyimpang (strai-field transformers). Hal ini karena terdapat sambungan longgar antara belitan primer dan sekunder, ini memberikan batasan arus yang melekat yang membantu dalam mencegah terjadinya kelebihan beban.

Oleh karena itu, dalam semua kondisi operasi atau bahkan korsleting sekunder, dimana arus input dan outputnya cukup rendah untuk mencegah kondisi kelebihan panas. Jenis transformator ini terutama digunakan sebagai transformator pengelasan dalam pengelasan busur. 

Tetapi, tinggi induktansi kebocoran arus yang dapat diminimalkan juga terbatas, aplikasi lain dari transformator kebocoran seperti lampu pelepasan tegangan tinggi dan aplikasi tegangan ekstra-rendah di mana kondisi korsleting atau arus singkat sering diharapkan contohnya pada mainan anak-anak dan instalasi bel pintu.

9. Transformator Resonant

Transformator resonant adalah jenis trafo tegangan tinggi yang terdiri dari dua kumparan Q tinggi (primer dan sekunder) yang dililitkan pada ferit atau inti udara dengan kapasitor yang terhubung pada belitan. 

Dengan adanya kombinasi induktor dengan kapasitor ini akan menghasilkan rangkaian dua pasang LC. Dalam beberapa kasus hanya sisi sekunder yang terdiri dari kapasitor yang bertindak sebagai koil resonan.

Sisi Primer terhubung ke sumber arus bolak-balik periodik seperti gelombang gigi gergaji atau persegi sedemikian rupa sehingga setiap pulsa menghasilkan osilasi sinusoidal dalam gelombang sekunder. 

Pada sepanjang resonansi, sebuah tegangan tinggi akan dihasilkan di sisi sekunder. Oleh karena itu, transformator ini digunakan untuk menghasilkan tegangan AC yang tinggi, selain itu juga digunakan dalam pemberat elektronik untuk menerangi lampu neon.

Aplikasi lain dari transformator resonant ini adalah pemancar radio, penerima radio super heterodyne, sistem pengapian, dll.

10. Transformator Isolasi

Transoformator isolasi digunakan terutama untuk tujuan keselamatan, trafo jenis ini digunakan untuk mengisolasi peralatan atau beban dari sumber listrik.

Dimana trafo isolasi akan menghubungkan dua sirkuit secara magnetis dan memisahkannya tanpa adanya ruang untuk jalur konduksi di antara rangkaiannya. 

Setiap transformator isolasi memiliki rasio putaran sekitar 1: 1, trafo jenis ini menyediakan isolasi galvanik sehingga sengatan listrik dapat dihindari.

Biasanya digunakan pada peralatan medis sehingga setiap kebocoran daya AC ke perangkat yang terhubung ke pasien dapat dicegah menggunakan transformator isolasi. 

Disamping itu transformator isolasi dengan tipe terlindung dapat mengatasi kebisingan magnetik kopling . Selain digunakan sebagai isolasi dan filter noise, trafo isolasi juga dipakai sebagai penekan lonjakan.

11. Transformator Instrumen

Transformator instrumen digunakan untuk melindungi atau mengisolasi peralatan instrumen, relay, meteran dan peralatan kontrol lainnya dari sirkuit yang beroperasi pada tegangan dan arus tinggi dan di mana jumlah listriknya harus diukur. 

Disamping itu trafo ini dirancang khusus untuk penggunaan instrumen listrik seperti voltmeter, amperemeter, watt meter, relay pelindung, meter energi, dll. dimana bertujuan untuk meningkatkan jangkauan pengukuran. 

Trafo jenis ini berfungsi sebagai peralatan konversi level tegangan dan arus dari sirkuit tegangan tinggi ke level yang sesuai untuk pengukuran. 

Adapun jenis transformator instrumen terbagi menjadi transformator arus dan tegangan

1. Transformator Arus

Trafo Arus atau kadang disingkat "CT" digunakan untuk menurunkan tegangan (step-down) sehingga amperemeter, kumparan arus dari instrumen lain dan relay tidak perlu dihubungkan langsung ke sirkuit operasi daya tinggi. Oleh karena itu, semua instrumen ini diisolasi dari rangkaian daya tinggi. 

Sebuah transformator arus terdiri dari belitan primer dan belitan sekunder. 

Belitan primer terdiri dari satu atau beberapa putaran belitan kawat berat pada inti yang dilaminasi, gulungan ini terhubung secara seri dengan salah satu saluran listrik. Di beberapa CT, saluran atau kawat konduktor itu sendiri berfungsi sebagai primer yang melewati inti. 

Belitan sekunder terdiri dari sejumlah besar lilitan dari kawat ukuran kecil yang dililitkan pada inti trafo, gulungan ini dihubungkan ke instrumen atau relay.

Standar arus yang biasa dipakai pada arus sekunder CT adalah 5A, dimana arus belitan primer ditentukan oleh nilai maksimum arus beban.

2. Transformator Potensial

Transformator potensial beroperasi mirip seperti transformator daya, satu-satunya perbedaannya adalah trafo potensial memiliki kapasitas yang kecil.

Trafo potensial digunakan untuk menurunkan level tegangan (step-down) pada sirkuit daya tinggi ke level tegangan yang sesuai, dimana trafo potensial terhubung secara paralel di garis di mana saluran listrik akan terhubung dengan sistem proteksi. 

Belitan sisi primer atau tegangan tinggi terhubung antara salah satu saluran listrik ke ground atau antara saluran fasa ke fasa. 

Belitan sisi sekunder atau tegangan rendah terhubung ke beban atau gulungan potensial dari berbagai instrumen dan relay atau peralatan kontrol lainnya.

Secara umum, belitan sekunder dililitkan pada tegangan 115 atau 120 volt.

3. Transformator Instrumen Gabungan

Jenis transformator instrumen gabungan dapat mencakup transformator arus dan tegangan dalam satu unit.

Jenis trafo ini akan mengubah tegangan dan arus ke level rendah berdasarkan standar ukuran, dimana akan berguna dalam pengukuran, proteksi, dan sistem kontrol tegangan tinggi lainnya. 

Hasilnya adalah akan ada penggunaan ruang yang optimal dan struktur pendukung akan dikurangi dan juga pada bantalan pemasangan, transformator instrumen gabungan terutama digunakan dalam aplikasi pelindung relay dan pengukuran hasil.

12. Transformator Pulsa

Transformator pulsa digunakan untuk mentransmisikan pulsa listrik persegi panjang dengan besaran konstan dengan waktu naik dan turun yang cepat dari satu rangkaian ke rangkaian lainnya dengan mempertahankan isolasi di antara rangkaiannya. 

Sinyal pulsa berupa sinyal kecil, atau sinyal berukuran sedang, atau transformator pulsa dengan sinyal tegangan tinggi.

Untuk mengurangi distorsi pulsa persegi panjang, transformator ini harus memiliki induktansi kebocoran yang rendah, memiliki induktansi rangkaian terbuka tinggi serta mempunyai kapasitansi terdistribusi dengan toleransi yang rendah. 

Transformator pulsa tipe sinyal kecil digunakan dalam telekomunikasi dan rangkaian logika digital, transformator pulsa berukuran sedang adalah transformator pulsa daya yang digunakan dalam sistem proteksi, rangkaian kontrol daya, flash kamera, dll.

Transformator ini membutuhkan kapasitansi kopling yang rendah untuk melindungi rangkaian sisi primer terhadap transien dari beban listrik. 

Transformator pulsa daya besar digunakan dalam konverter daya frekuensi tinggi untuk menghubungkan rangkaian kontrol daya rendah ke terminal gerbang tegangan tinggi semikonduktor daya.

Selain itu, juga digunakan dalam akselerator partikel, sistem radar, dan aplikasi daya pulsa lainnya.

13. Transformator RF

Transformator RF digunakan dalam berbagai rangkaian elektronik karena beberapa alasan seperti adanya kecocokan impedansi saat mentransfer daya maksimum, isolasi DC antara rangkaian, step-up atau step-down arus dan tegangan, menghubungkan antara rangkaian yang tidak seimbang dan seimbang, dll. 

Trafo jenis ini dapat menjadi konektor, SMD dan berbagai jenis konfigurasi lainnya, dimana lapisan tipis/laminasi baja tidak digunakan pada transformator RF.

Frekuensi kerja transformator RF berkisar antara 30 KHz hingga 30 MHz dan lebih sering ditambahkan kapasitor ke salah satu belitan yang berguna untuk menyetel belitan pada frekuensi tertentu.

Pada inti transformator RF dapat berupa inti udara, inti ferit, transformator tipe balun. Transformator RF inti udara digunakan dalam papan rangkaian tercetak sehingga beberapa lilitan kawat disolder ke dalamnya. 

Transformer inti ferit digunakan dalam penerima radio superheterodyne yang sebagian besar adalah transformer tipe yang disetel.

Transformator tipe balun digunakan untuk menghubungkan antara rangkaian yang tidak seimbang dengan seimbang seperti amplifier seimbang (aplikasi penolakan mode umum).

14. Transformator Audio

Transformator audio adalah jenis trafo yang dirancang khusus untuk digunakan dalam membawa sinyal audio pada rangkaian audio. Frekuensi kerja trafo RF berkisar antara 20 Hz hingga 20 KHz. 

Trafo RF digunakan untuk multi fungsi seperti untuk menaikkan atau menurunkan tegangan sinyal, mengubah rangkaian dari seimbang menjadi tidak seimbang dan sebaliknya, mengurangi atau menambah impedansi rangkaian, memblokir komponen arus DC dan membiarkan sinyal AC, dan untuk menyediakan isolasi galvanik listrik dari satu perangkat audio ke perangkat lainnya. 

Jenis-jenis transformator RF meliputi input mikrofon, saluran input, input phono kumparan-bergerak, saluran output, inter-stage dan daya keluaran, output mikrofon, splitter, konversi impedansi, direct-box, penghilang hum, transformator AF toroidal pengeras suara, dll.

15. Transformator Putar

Banyak peralatan yang membutuhkan energi listrik yang harus ditransfer ke bagian yang berputar, dalam kasus seperti ini transformator putar dapat digunakan sebagai solusi.

Sebagian besar perangkat atau mesin yang menggunakan cincin slip dan sikat diganti dengan trafo putar.

Pada dasarnya prinsip kerjanya mirip dengan transformator konvensional, bedanya adalah pada trafo putar diatur sedemikian rupa sehingga gulungan primer dan sekunder dapat diputar.

Jenis tarnsformator putar yang paling umum adalah tranformator putar bidang aksial dan bidang datar. Transfer daya antara belitan primer dan sekunder dilakukan dengan induksi elektromagnetik melalui celah udara.

Jenis transformator ini tidak memiliki kontak keausan, atau masalah kontaminasi pada pelumasan, noise, dll.

Trafo jenis ini paling sering digunakan dalam aplikasi penggilingan, sensor torsi yang ditempatkan pada motor listrik, perekam kaset video, dll.

Ada materi yang kurang ? Silahkan beri komentar dibawah