Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Transformator

Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Transformator Dosen Pengasuh : Jumingin, S.Si

Disusun Oleh : Asri Arum Sari 12222014

Tadris Biologi Fakultas Tarbiyah Institut Agama Islam Negeri Raden Fatah Palembang 2013

1

DAFTAR ISI Daftar Isi ...................................................................................................

1

Latar Belakang .........................................................................................

2

Tujuan Praktikum ...................................................................................

2

Tinjauan Pustaka .....................................................................................

3

Alat ............................................................................................................

6

Prosedur Praktikum ................................................................................

7

Hasil dan Pembahasan .............................................................................

8

Kesimpulan ...............................................................................................

17

Lampiran Daftar pustaka

2

1. Latar Belakang Transformator merupakan suatu peralatan listrik elektromagnetik statis yang berfungsi untuk memindahkan dan mengubah daya listrik dari suatu rangkaian listrik ke rangkaian listrik lainnya, dengan frekuensi yang sama dan perbandingan transformasi tertentu melalui suatu gandengan magnet dan bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetis,dimana perbandingan tegangan antara sisi primer dan sisi sekunder berbanding lurus dengan perbandingan jumlah lilitan dan berbanding terbalik dengan perbandingan arusnya. Transfomator merupakan alat untuk

menaikkan atau menurunkan tegangan AC. Tegangan yang dihasilkan dapat lebih besar atau lebih kecil dengan frekuensi yang sama. Suatu transformator terdiri dari 2 kumparan kawat yang dinamakan kumparan primer dan kumparan sekunder yang dililitkan pada suatu besi lunak. Ketika kumparan primer mulai diberi arus, pada kumparan sekunder terjadi perubahan fluks

magnetik. Perubahan fluks ini menyebabkan terjadinya arus

induksi di kumparan sekunder. Transformator sangat penting dalam kita. Hampir semua alat yang menggunakan listrik memakai transformator. Transformator banyak digunakan untuk mentransmisikan listrik dari pusat pembangkit listrik ke rumah-rumah. Dalam operasi penyaluran tenaga listrik transformator dapat dikatakan sebagai jantung dari transmisi dan distribusi. Dalam kondisi ini suatu transformator diharapkan dapat beroperasi secara maksimal. Mengingat kerja keras dari suatu transformator seperti itu maka cara pemeliharaan juga dituntut sebaik mungkin. Oleh karena itu transformator harus dipelihara dengan menggunakan sistem dan peralatan yang benar, baik dan tepat. Untuk itu regu pemeliharaan harus mengetahui bagian-bagian transformator da nbagian-bagian mana yang perlu diawasi melebihi bagian yang lainnya 2. Tujuan Praktikum Adapun tujuan yang akan dicapai setelah melakukan praktikum adalah : 

Mahasiswa memahami konsep,jenis dan manfaat transformator



Mahasiswa memahami prinsip kerja transformator 3

3.

Tinjauan Pustaka Transformator disingkat dengan nama trafo yaitu alat yang dipakai untuk mengubah tegangan AC dari suatu harag menjadi suatu harga yang diinginkan ( Gabriel, J.T, 2001) Trafo dirancang untuk menaikkan atau menurunkan tegagan bolak balik. Trafo terdiri atas dua kumparan kawat berpenyekat, yang disebut kumparab primer dan kumparan sekunder, dililitkan mengelilingi teras besi yang sama. Ketika tegangan bolak balik diterapkan pada kumparan primer. Tegangan bolak balik diimbaskan ke dalam kumparan sekunder, alasannya adalah arus bolak balik mengalir melalui kumparan primer dan membentuk medan magnet bolak balik dalam teras. Medan magnet bolak balik ini mengimbas tegangan bolak balik dalam kumparan sekunder tepat ketika magnet yang berotasi dalam dynamo tegangan dalam kumparan dynamo ( Jim Breithaupt, 2009 ). 

Prinsip Kerja Prinsip kerja suatu transformator adalah induksi bersama (mutual

induction) antara dua rangkaian yang dihubungkan oleh fluks magnet. Dalam bentuk yang sederhana, transformator terdiri dari dua buah kumparan yang secara listrik terpisah tetapi secara magnet dihubungkan oleh suatu alur induksi. Kedua kumparan tersebut mempunyai mutual induction yang tinggi. Jika salah satu kumparan dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, fluks bolak-balik timbul di dalam inti besi yang dihubungkan dengan kumparan yang lain menyebabkan atau menimbulkan ggl (gaya gerak listrik) induksi ( sesuai dengan induksi elektromagnet) dari hukum faraday , Berikut ini adalah rumus ggl

Keterangan : = gaya gerak listrik (Volt) N = jumlah lilitan (turn) = perubahan fluks magnet (weber/sec) ( Sutrisno dan Tan Ik Gie. 1979)

4

Transformator merupakan piranti untuk mengubah tegangan dan arus bolakbalik tanpa kehilangan daya yang cukup besar. Operasinya didasarkan pada kenyataan bahwa arus bolak- balik dalam satu rangkaian akan menginduksi ggl bolak-balik pada rangkaian di dekatnya akibat adanya induktansi pada kedua rangkaian. Kumparan yang menyalurkan daya masukan disebut kumparan primer, dan kumparan lain disebut kumparan sekunder (Paul A. Tipler, 2001: 372 dalam Siti Zainab,2013). Perbandingan jumlah lilitan dengan tegangan listrik bolak- balik dapat dirumuskan sebagai berikut :

Gaya gerak magnet memproduksi fluks pada inti, kemudian membangkitkan gaya gerak listrik (GGL) pada kumparan sekunder. Jika terminal kumparan sekunder tertutup, maka pada kumparan sekunder mengalir arus IP, arus ini menimbulkan gaya gerak magnet N1I1 pada kumparan sekunder. Bila trafo tidak mempunyai rugi-rugi (trafo ideal) berlaku persamaan :

di mana : NP : Jumlah belitan kumparan primer NS : Jumlah belitan kumparan sekunder IP : Arus kumparan primer IS : Arus kumparan sekunder 

Macam-macam trafo

5

a. Berdasarkan gulungan yang ada maka transformator digolongkan dalam dua macam (Gabriel,J.T, 2001) yaitu 1. Transformator definitive disingkat dengan nama trafo kumparan ( gulungan kawat ) yaitu gulungan kawat primer 2. Auto transformator disingkat dengan nama auto trafo hanya mempunyai satu gulungan. Auto trafo ini ada dua macam : 

Nilai input dan nilai output yang sudah ditentukan



Nilai input dan nilai output melalui suatu pergeser ,auto trafo jenis ini disebut pula auto translasi.

b. Berdasarkan energy listrik yang dipindahkan maka transformator dibedakan dalam dua macam yaitu transformator step-up dan transformator step down (Gabriel,J.T, 2001) 1. Transformator step-up Transformator step-up adalah transformator yang berfungsi untuk menaikkan tegangan AC. Pada transformator ini jumlah lilitan primer lebih sedikit dari pada jumlah lilitan sekundernya, sehingga tegangan sekunder lebih besar dari pada tegangan primernya (Jumingin, S.Si,2013). Input listrik dengan tegangan rendah, ampere yang benar, output tegangan tinggi, arus yang kecil. Contoh input listrik AC 110 V output V1. Input AC 220 V output 10 KVA: input listrik AC 10 K output 150 KVA (Gabriel,2001). 2. Transformator step down Transformator step down adalah tranformator yang berfungsi untuk menurunkan tegangan AC. Pada transformator ini jumlah lilitan primer lebih banyak dari pada lilitan sekundernya, sehingga tegangan sekundernya lebih kecil dari pada tegangan primernya (Jumingin, S.Si,2013) 

Bagian Utama dari Transformator

6

1. Inti besi berfungsi untuk mempermudah jalan fluksi, yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melalui kumparan. Dibuat dari lempengan-lempengan besi tipis yang berisolasi, untuk mengurangi panas (sebagai rugi-rugi besi) yang ditimbulkan oleh Eddy Current ( Yohanes Surya, 2010). 2. Kumparan transformator adalah beberapa lilitan kawat berisolasi yang membentuk suatu kumparan. Kumparan tersebut terdiri dari kumparan primer dan kumparan sekunder yang diisolasi baik terhadap inti besi maupun terhadap antar kumparan dengan isolasi padat seperti karton, pertinak dan lain-lain. Kumparan tersebut sebagai alat transformasi tegangan dan arus. 3. Minyak transformator merupakan salah satu bahan isolasi cair yang dipergunakan sebagai isolasi dan pendingin pada transformator. Sebagian bahan isolasi minyak harus memiliki kemampuan untuk menahan tegangan tembus, sedangkan sebagai pendingin minyak transformator harus mampu meredam panas yang ditimbulkan, sehingga dengan kedua kemampuan ini maka minyak diharapkan akan mampu melindungi transformator dari gangguan. Minyak transformator mempunyai unsur atau senyawa hidrokarbon yang terkandung dalam minyak transformator ini adalah senyawa hidrokarbon parafinik, senyawa hidrokarbon naftenik dan senyawa hidrokarbon aromatik. Selain ketiga senyawa diatas minyak transformator masih mengandung senyawa yang disebut zat aditif 4. Bushing, Hubungan antara kumparan transformator dan ke jaringan luar melalui sebuah busing yaitu sebuah konduktor yang diselubungi oleh isolator Bushing sekaligus berfungsi sebagai penyekat antara konduktor tersebut dengan tangki transformator ( Anonim,2009).

4. Alat Alat yang digunakan dalam praktikum ini adalah : 1. Multimeter 1 buah Multimeter berfungsi untuk mengukur tegangan dan kuat arus 2. Kumparan 1000 lilitan 1 buah

7

Kumparan berfungsi sebagai alat transformasi tegangan dan arus. 3. Kumparan 500 lilitan 1 buah Kumparan berfungsi sebagai alat transformasi tegangan dan arus. 4. Kumparan 250 lilitan 1 buah Kumparan berfungsi sebagai alat transformasi tegangan dan arus. 5. Resistor 100 ohm 1 buah berfungsi sebagai pengatur dalam membatasi jumlah arus yang mengalir dalam suatu rangkaian 6. Catu daya Catu daya berfungsi untuk mengontrol kestabilan tegangan output dengan mengubah-ubah lebar untuk menyaklarkan transitor penyaklar dan sebagai sumber arus/PLN. 7. Papan rangkaian 1 buah Berfungsi untuk memudahkan kita menempatkan, merubah dan melakukan perbaikan suatu rangkaian yang dikira belum sempurna atau mengalami salah sambung sehingga kesalahan-kesalahan fatal yang tidak dikehendaki dapat dihindari. 8. Kabel-kabel penghubung merah dan hitam masing-masing 1 buah Kabel penghubung berfungsi sebagai penghubung ke rangkaian. 9. Jembatan penghubung 2 buah Berfungsi untuk menghubungkan antar satu resistor denngn resistor lain pada papan rangkaian 10. Inti besi 1 buah Inti besi berfungsi untuk mempermudah jalan fluksi, yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melalui kumparan

5. Prosedur Praktikum 1.

Persiapkan semua peralatan yang dibutuhkan ( konsultasikan dengan dosen pengasuh atau asisten)

2.

Susun rangkaian seperti pada skema gambar dibawah ini :

8

3.

Berikan tegangan masukan pada kumparan primer 3 volt AC

4.

Ukur beda potensial pada ujung-ujung resistor dengan multimeter.

5.

Ukur kuat arus yang mengalir pada kumparan primer dan kumparan sekunder

6.

Ulangi langkah-langkah diatas untuk tegangan masukkan 6,9,dan 12 volt AC

7.

Tukar posisi kumparan primer dan kumparan sekundernya, kemudian lakukan langkah-langkah seperti diatas

6. Hasil dan Pembahasan 6.1 Hasil 6.1.1 Np = 1000 lilitan dan Ns = 500 lilitan No 1 2 3 4

6.1.2 No 1 2 3 4

Vp (volt) 3 6 9 12

Np (lilitan) 1000 1000 1000 1000

Ns (lilitan) 500 500 500 500

Vs (volt) 0,6 2,2 3,2 4,2

Ip (A) 2,8 6 9,2 14

Is (A) 1,2 2,2 4,6 6

Ip (A) 3,4 6 10,2 12

Is (A) 3 9 15 17

8,57% 13,44% 17,78% 15,00% ∑ 54,79% ̅

Np = 500 lilitan dan Ns = 1000 lilitan Vp (volt) 3 6 9 12

Np (lilitan) 500 500 500 500

Ns (lilitan) 1000 1000 1000 1000

9

Vs (volt) 2,6 5,6 8,4 10

76,47% 140,00% 137,25% 118,06% ∑ 471,78% ̅

6.1.3 No 1 2 3 4

6.1.4 No 1 2 3 4

Np = 1000 lilitan dan Ns = 250 lilitan Vp (volt) 3 6 9 12

Np (lilitan) 1000 1000 1000 1000

Ns (lilitan) 250 250 250 250

Vs (volt) 0,4 0,6 1,6 2,2

Ip (A) 2,8 6 10 12

Is (A) 0,4 0,5 1,6 2,4

Ip (A) 2,8 6 9 12

Is (A) 3 9 15 17

1,90% 0,83% 2,84% 3,67% ∑ 9,25% ̅

Np = 250 lilitan dan Ns = 1000 lilitan Vp Np (volt ) (lilitan) 3 250 6 250 9 250 12 250

Ns (lilitan) 1000 1000 1000 1000

Vs (volt) 4 9 15 20

Pengolahan data

1. Np = 1000 lilitan dan Ns = 500 lilitan

10

457,14% 500,00% 555,56% 486,11% ∑ 1998,81% ̅

̅

∑

11

2. Np = 500 lilitan dan Ns = 1000 lilitan

̅

∑

3. Np = 1000 lilitan dan Ns = 250 lilitan

12

̅

∑

4. Np = 250 lilitan dan Ns = 1000 lilitan

13

∑ ̅

6.2

Pembahasan Dari hasil praktikum di atas dapat di diketahui bahwa pada praktikum sudah diberi tetapan jumlah lilitan kumparan yaitu 500 lilitan, 1000 lilitan, dan 250 lilitan. Pada bagian pertama yakni menggunakan kumparan 1000 lilitan sebagai primer dan kumparan 500 lilitan sebagai sekundernya. 

Percobaan pertama bagian pertama dengan menggunakan tegangan primer 3 volt maka didapatkan tegangan sekunder sebesar 0,6 volt, kuat arus primer sebesar 2,8 ampere, dan kuat arus sekunder sebesar 1,2 ampere.



Percobaan kedua bagian pertama dengan menggunakan tegangan primer 6 volt maka didapatkan tegangan sekunder sebesar 2,2 volt, kuat arus primer 6 ampere, dan kuat arus sekunder sebesar 2,2 ampere.



Percobaan ketiga bagian pertama dengan menggunakan tegangan primer 9 volt maka didapatkan tegangan sekunder sebesar 3,2 volt, kuat arus primer sebesar 9,2 ampere, dan kuat arus sekunder sebesar 4,6 ampere.

14



Percobaan keempat bagian pertama dengan menggunakan tegangan primer 12 volt maka didapatkan tegangan sekunder sebesar 4,2 volt, kuat arus primer sebesar 14 ampere, dan kuat arus sekunder sebesar 6 ampere.  Berdasarkan hal di atas berarti NS < NP maka VS < VP berarti sesuai dengan kaidah yang ada, namun jika dihitung sesuai teori maka hasil yang didapatkan selisihnya jauh berbeda sebagaimana pengolahan data diatas . Hal ini disebabkan karena jumlah lilitan pada transformator tidak dapat dihitung secara langsung, sehingga kemungkinan besar akan mempengaruhi pada hasil yang diperoleh.

Pembacaan hasil ukur oleh

praktikan pada multimeter yang sering berubah-ubah. Sehingga praktikan kesulitan menentukan hasilnya.

Pada bagian kedua yakni menggunakan kumparan 500 lilitan sebagai primer dan kumparan 1000 lilitan sebagai sekundernya. 

Percobaan pertama bagian kedua dengan menggunakan tegangan primer 3 volt maka didapatkan tegangan sekunder sebesar 2,6 volt, kuat arus primer sebesar 3,4 ampere, dan kuat arus sekunder sebesar 3 ampere.



Percobaan kedua bagian kedua dengan menggunakan tegangan primer 6 volt maka didapatkan tegangan sekunder sebesar 5,6 volt, kuat arus primer 6 ampere, dan kuat arus sekunder sebesar 9 ampere.



Percobaan ketiga bagian kedua dengan menggunakan tegangan primer 9 volt maka didapatkan tegangan sekunder sebesar 8,4 volt, kuat arus primer sebesar 10,2 ampere, dan kuat arus sekunder sebesar 15 ampere.



Percobaan keempat bagian kedua dengan menggunakan tegangan primer 12 volt maka didapatkan tegangan sekunder sebesar 10 volt, kuat arus primer sebesar 12 ampere, dan kuat arus sekunder sebesar 17 ampere.

15

 Berdasarkan hal di atas berarti NS > NP maka VS < VP berarti tidak sesuai dengan kaidah yang ada,dan juga jika dihitung sesuai teori maka hasil yang didapatkan selisihnya jauh berbeda sebagaimana pengolahan data diatas . Hal ini disebabkan kesalahan pada alat dari praktikum itu sendiri karena pembuatan alat tersebut oleh tangan manusia yang tak lepas dari kekurangan. Dan pembacaan hasil ukur oleh praktikan pada multimeter yang sering berubah-ubah. Sehingga praktikan kesulitan menentukan hasilnya.

Pada bagian pertama yakni menggunakan kumparan 1000 lilitan sebagai primer dan kumparan 250 lilitan sebagai sekundernya. 

Percobaan pertama bagian ketiga dengan menggunakan tegangan primer 3 volt maka didapatkan tegangan sekunder sebesar 0,4 volt, kuat arus primer sebesar 2,8 ampere, dan kuat arus sekunder sebesar 0,4 ampere.



Percobaan kedua bagian ketiga dengan menggunakan tegangan primer 6 volt maka didapatkan tegangan sekunder sebesar 0,6 volt, kuat arus primer 6 ampere, dan kuat arus sekunder sebesar 0,5 ampere.



Percobaan ketiga bagian ketiga dengan menggunakan tegangan primer 9 volt maka didapatkan tegangan sekunder sebesar 1,6 volt, kuat arus primer sebesar 10 ampere, dan kuat arus sekunder sebesar 1,6 ampere.



Percobaan keempat bagian ketiga dengan menggunakan tegangan primer 12 volt maka didapatkan tegangan sekunder sebesar 2,2 volt, kuat arus primer sebesar 12 ampere, dan kuat arus sekunder sebesar 2,2 ampere.  Berdasarkan hal di atas berarti NS < NP maka VS < VP berarti sesuai dengan kaidah yang ada, namun jika dihitung sesuai teori maka hasil yang didapatkan selisihnya jauh berbeda sebagaimana pengolahan data

16

diatas . Hal ini juga disebabkan karena jumlah lilitan pada transformator tidak dapat dihitung secara langsung, sehingga kemungkinan besar akan mempengaruhi pada hasil yang diperoleh.

Pembacaan hasil ukur oleh

praktikan pada multimeter yang sering berubah-ubah. Sehingga praktikan kesulitan menentukan hasilnya.

Pada bagian pertama yakni menggunakan kumparan 250 lilitan sebagai primer dan kumparan 1000 lilitan sebagai sekundernya. 

Percobaan pertama bagian pertama dengan menggunakan tegangan primer 3 volt maka didapatkan tegangan sekunder sebesar 4 volt, kuat arus primer sebesar 2,8 ampere, dan kuat arus sekunder sebesar 9,6 ampere.



Percobaan kedua bagian pertama dengan menggunakan tegangan primer 6 volt maka didapatkan tegangan sekunder sebesar 9 volt, kuat arus primer 6 ampere, dan kuat arus sekunder sebesar 20 ampere.



Percobaan ketiga bagian pertama dengan menggunakan tegangan primer 9 volt maka didapatkan tegangan sekunder sebesar 15 volt, kuat arus primer sebesar 9 ampere, dan kuat arus sekunder sebesar 30 ampere.



Percobaan keempat bagian pertama dengan menggunakan tegangan primer 12 volt maka didapatkan tegangan sekunder sebesar 20 volt, kuat arus primer sebesar 12 ampere, dan kuat arus sekunder sebesar 35 ampere.  Berdasarkan hal di atas berarti NS > NP maka VS > VP berarti sesuai dengan kaidah yang ada, namun jika dihitung sesuai teori maka hasil yang didapatkan selisihnya jauh berbeda sebagaimana pengolahan data diatas . Hal ini juga disebabkan karena jumlah lilitan pada transformator tidak dapat dihitung secara langsung, sehingga kemungkinan besar akan mempengaruhi pada hasil yang diperoleh.

17

Pembacaan hasil ukur oleh

praktikan pada multimeter yang sering berubah-ubah. Sehingga praktikan kesulitan menentukan hasilnya.

7. Kesimpulan Dari praktikum yang telah dilaksanakan, dapat diambil kesimpulan bahwa konsep dari transformator adalah semakin banyak lilitan sekunder maka semakin besar tegangan sekundernya. Manfaat dari transformator adalah untuk mengubah tegangan kumparan primer (input) menjadi tegangan kumparan sekunder (output) . Oleh karena itu, transformator bekerja pada arus AC. Prinsip kerja dari transformator adalah

didasarkan pada kenyataan

bahwa arus bolak- balik dalam satu rangkaian akan menginduksi (mengimbas) ggl bolak- balik pada rangkaian di dekatnya karena adanya induktansi bersama (mutual induction) antara dua rangkaian yang dihubungkan oleh fluks magnet.

18

lampiran Gambar Alat Praktikum

19

lampiran Evaluasi 1. Jelaskan prinsip kerjanya dari transformator ? Jawab. Prinsip kerja pada trafo didasarkan pada kenyataan bahwa arus bolak- balik dalam satu rangkaian akan menginduksi (mengimbas) ggl bolak- balik pada rangkaian di dekatnya karena adanya induktansi bersama (mutual induction) antara dua rangkaian yang dihubungkan oleh fluks magnet. Dalam bentuk yang sederhana, transformator terdiri dari dua buah kumparan yang secara listrik terpisah tetapi secara magnet dihubungkan oleh suatu alur induksi. Kedua kumparan tersebut mempunyai mutual induction yang tinggi. Jika salah satu kumparan dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, fluks bolak-balik timbul di dalam inti besi yang dihubungkan dengan kumparan yang lain menyebabkan atau menimbulkan ggl (gaya gerak listrik) induksi (sesuai dengan induksi elektromagnet) dari hukum faraday. 2. Sebuah transformator dengan perbandingan jumlah lilitan primer dan jumlah lilitan sekunder 4:3 . Jika diberikan tegangan masukan 120 volt dan kuat arus yang mengalir pada kumparan sekunder 2A. tentukan besar efisiensi transformator tersebut ? Dik :

Dit : Jawab.

20

Dik :

Dit : Jawab.

21

22

DAFTAR PUSTAKA Breithaupt, Jim.2009. Swaddik Fisika. Pakar Raya,Bandung Jumingin,2013. Panduan Praktikum Fisika Dasar II. IAIN Raden Fatah Palembang Surya,Yohanes.2010.Listrik Dan Magnet. PT.Kandel.Tanggerang. Sutrisno dan Tan Ik Gie. 1979. Fisika Dasar: Listrik, Magnet, dan Termofisika.ITB:Bandung T, Gabriel J. 2001 Fisika Lingkungan.Hipokrates.Jakarta Zainab,Siti.2013.Transformator.http://id.scribd.com/document_downloads/direct/137 850068?extension=pdf&ft=1371948411<=1371952021&source=embed&user _id=103274420&uahk=db3NmzUGR99/q6t/AxIaqnetgMg. Diakses pada Jum’at, 14 Juni 2013 Anonim. 2009. Transformator Tenaga http: // obrigant. blog. unsoed.ac.id/ files/2010 /09 /04-TRANSMISI-TNG-JILID-1-bab-3-.pdf Diakses pada Jum’at, 14 Juni 2013 Prakoso,Isna Joko.2010.Transformator Arus Dan Pemeliharaannya Pada Gardu Induk 150 Kv Srondol Pt. Pln (Persero) P3b Jb Region Jawa Tengah Dan Diy Upt Semarang http: // www.elektro.undip.ac.id/el_ kpta/wp.content/ uploads/ 2012/05/L2F606037_MKP.pdf Diakses pada Jum’at, 14 Juni 2013

23