Transformator Step Down: Fungsi, Ciri, Cara Kerja, Rumus (Soal)

Daftar Isi

Adik-adik, di materi kali ini, kita masih akan mempelajari tentang transformator, di mana materi yang akan dibahas adalah mengenai transformator (trafo) step down.

Sebelumnya, kita telah menuntaskan pembahasan tentang transformator step up, kalian bisa membaca materinya di sini: Transformator Step Up.

Sebenarnya, di materi tersebut telah disinggung sedikit tentang transformator step down, di mana transformator ini merupakan jenis transformator lain yang digunakan untuk modifikasi tegangan. 

 

Jika transformator step up digunakan untuk menaikkan tegangan, maka transformator step down melakukan sebaliknya, yaitu menurunkan tegangan.

 

Seperti apa sih transformator penurun tegangan ini? Baiklah, kita mulai saja pembahasannya... 

Pengertian Transformator Step Down

Apa itu transformator step down? Dalam ilmu kelistrikan, transformator (trafo) step down adalah komponen yang digunakan untuk menurunkan tegangan listrik bolak-balik (AC) sehingga menghasilkan tegangan yang lebih kecil daripada tegangan sumber.

 

Tegangan sumber disebut dengan tegangan primer (V_P), sedangkan tegangan yang dihasilkan disebut dengan tegangan sekunder (V_S).

 

Dengan kata lain, transformator step down adalah trafo yang menghasilkan tegangan sekunder lebih kecil daripada tegangan primer.

 

Kemampuan transformator step down untuk menurunkan tegangan didapat dari perbandingan antara jumlah lilitan primer dan lilitan sekundernya. 

 

Lilitan primer adalah lilitan yang terhubung dengan arus dan tegangan sumber (tegangan primer), sedangkan lilitan sekunder adalah lilitan tempat keluarnya arus dan tegangan sekunder. 

 

Transformator step down memiliki jumlah lilitan sekunder lebih sedikit daripada jumlah lilitan primer.

Perbandingan jumlah lilitan inilah yang menjadi pembeda dengan transformator step up, di mana lilitan sekundernya lebih banyak daripada lilitan primernya.

 

Transformator step down banyak dijumpai penggunaannya dalam kehidupan sehari-hari, contoh yang paling dekat adalah charger handphone atau laptop.

Untuk kalian ketahui, charger handphone atau laptop sebenarnya merupakan sebuah transformator step down.

Fungsinya adalah untuk menurunkan tegangan PLN yang besarnya 220 volt menjadi sekitar 5 volt untuk handphone dan 19 volt untuk laptop.

Ciri-Ciri Transformator Step Down

Transformator step up bisa dikenali dari ciri-cirinya, antara lain:

• Tegangan sekunder (V_S) lebih kecil daripada tegangan primer (V_P) atau V_S < V_P .
• Jumlah lilitan primer (N_P) lebih besar daripada lilitan sekunder (N_S) atau N_P > N_S.
• Kuat arus sekunder (I_S) lebih besar daripada kuat arus primer (I_P) atau I_S > I_P.  

Sehingga, prinsip transformator step down adalah:

• V_S < V_P .
• N_P > N_S.
• I_S > I_P.  

Cara Kerja Transformator Step Down

Cara kerja transformator (trafo) step down mengikuti cara kerja transformator pada umumnya, yaitu berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik dalam hukum Faraday. 

 

Induksi elektromagnetik menghasilkan tegangan atau beda potensial yang disebut gaya gerak listrik induksi. 

 

Jadi, ketika lilitan primer dihubungkan dengan tegangan input berupa arus bolak-balik, arus  yang  mengalir  pada  lilitan primer  akan  menginduksi  inti  besi transformator.

 

Selanjutnya,  di dalam  inti  besi  akan  mengalir  flux  magnet  dan  flux magnet  ini  akan  menginduksi  lilitan  sekunder  sehingga  pada  ujung  lilitan sekunder  akan  terdapat  tegangan (GGL  induksi) sesuai  dengan  hukum Faraday.

 

Oleh karena ggl induksi berbanding lurus dengan jumlah lilitan, maka ggl induksi pada bagian sekunder lebih kecil daripada ggl induksi pada bagian primer.

 

Itulah sebabnya mengapa sehingga transformator step down bisa menghasilkan tegangan sekunder yang lebih kecil daripada tegangan primer.

Rumus Transformator Step Down

Rumus transformator step down mengikuti rumus umum yang berlaku pada sebuah transformator, yaitu:

1. Rumus Hubungan Tegangan dan Lilitan

Hubungan antara tegangan dan jumlah lilitan transformator dirumuskan dengan persamaan matematis:

 

^V_P/_VS = ^N_P/_NS

2. Rumus Hubungan Lilitan dan Kuat Arus

Hubungan antara jumlah lilitan dan kuat arus listrik transformator dirumuskan dengan persamaan matematis:

 

^I_S/_IP = ^N_P/_NS

3. Rumus Hubungan Kuat Arus dan Tegangan

Hubungan antara kuat arus listrik dan tegangan (beda potensial) transformator dirumuskan dengan persamaan matematis:

 

^V_P/_VS = ^I_S/_IP

 

Keterangan:

• V_P = tegangan primer atau tegangan masukan (volt)
• V_S = tegangan sekunder atau tegangan keluaran (volt)
• I_P = arus primer (A)
• I_S = arus sekunder (A)
• N_P = jumlah lilitan sekunder
• N_S = jumlah lilitan primer

4. Rumus Efisiensi Transformator Step Down (η)

Efisiensi transformator step up dirumuskan dengan persamaan matematis:

 

η = ^{V_S . I_S}/_{VP . IP} . 100%

 

atau:

 

η = ^{N_S . I_S}/_{NP . IP} . 100%

 

Keterangan:

• η = efisiensi transformator step down (%)

Fungsi Transformator Step Down

Secara umum, transformator step down berfungsi untuk menurunkan tegangan listrik sehingga lebih kecil daripada tegangan sumber.

 

Tujuan menurunkan tegangan listrik oleh trafo step down adalah agar besar tegangan listrik yang dihasilkan sesuai dengan yang dibutuhkan peralatan.

 

Karena fungsinya ini, maka transformator step down menjadi salah satu komponen penting pada banyak jenis peralatan kelistrikan dan elektronik.

 

Berikut ini beberapa di antaranya:

1. Fungsi Transformator Step Down pada Distribusi Listrik

Sebelum masuk ke rumah, tegangan listrik yang mengalir dari jalur distribusi PLN yang besarnya sekitar 6.000 - 24.000 volt perlu diturunkan terlebih dahulu menggunakan transformator step down.

 

Hasilnya adalah tegangan listrik skala perumahan sebesar 220 volt.

2. Fungsi Transformator Step Down pada Peralatan Elektronik

Kebanyakan peralatan elektronik yang kita gunakan sehari-hari bekerja di bawah tegangan listrik 220 volt. 

Misalnya, handphone 5 volt, laptop 19 volt, TV LED 24 volt, dan lain-lain. 

 

Olehnya itu, dibutuhkan sebuah transformator step down agar tegangan PLN 220 volt bisa diturunkan sehingga besarnya sesuai dengan kebutuhan peralatan-peralatan tersebut.

Contoh Soal Transformator Step Down

Berikut ini adalah beberapa contoh soal tentang transformator step down lengkap dengan pembahasannya:

Contoh Soal 1 

Sebuah transformator memiliki tegangan primer 220 V dan jumlah lilitan primer 400 lilitan, jika lilitan sekundernya 100 lilitan berapakah tegangan sekundernya?

Jawaban:

Diketahui:

• N_P = 400
• N_S =100
• V_P = 220 Volt

Ditanyakan:

• V_S =...?

Penyelesaian: 

 

^V_P/_VS = ^N_P/_NS

²²⁰/_VS = ⁴⁰⁰/₁₀₀

V_S = ^{220 . 100}/₄₀₀

      = 55 V.

 

Jadi, tegangan sekundernya sebesar 55 volt.

Contoh Soal 2

Sebuah transformator yang efisiensinya 75% dan dihubungkan dengan tegangan primer 220 volt menghasilkan tegangan sekunder 110 volt. Jika arus pada kumparan sekunder sebesar 2 A, arus pada kumparan primer adalah...

Jawaban:

Diketahui:

• V_P = 220 volt
  
• V_S = 110 volt
  
• η = 75%
• I_S = 2 A
  

Ditanyakan:

• I_P ..?

Penyelesaian: 

 

η = ^{V_S . I_S}/_{VP . IP} . 100%

75% = ^{110 . 2}/_{220 . IP} . 100%

^75%/_100% = ²²⁰/_{220 . IP} 

0,75 = ²²⁰/_{220 . IP}

I_P = ²²⁰/_{220 . 0,75} 

    = 1,33 A

 

Jadi, arus pada kumparan primernya adalah 1,33 A.

Kesimpulan

Jadi, transformator step down (step down transformer) adalah trafo yang berfungsi untuk menurunkan tegangan sehingga lebih kecil dari tegangan sumber. 

 

Gimana adik-adik, udah paham kan materi transformator step down di atas? Jangan lupa lagi yah.

 

Sekian dulu pembahasan kali ini, bagikan agar teman yang lain bisa membacanya. Terima kasih, semoga bermanfaat.