elva: MODUL LAPORAN TRANSFORMATOR BY FISIKA IAIN PALANGKARAYA

LAPORAN PERCOBAAN TRANSFO

I. Tujuan percobaan:

A. Mempelajari prinsip kerja sebuah transformator

B. Mengetahui penggunaan inti besi yang bervariasi terhadap tegangan output

C. Menghitung nilai arus output

D. Menghitung efisiensi transformator

II. Alat/bahan yang diperlukan:

NO KATALOG	NAMA ALAT/BAHAN	JUMLAH
FEM 21.01/102	Kumparan 1000 lilitan	1
FEM 21.09	Inti besi U	1
FEM 21.08	Inti besi I	1
FEM 21.01/500	Kumparan 500 lilitan	1
FLS 20.07	Papan rangkaian	1
FLS 20.04	Saklar 1 kutub	1
KAL 99/020	Kabel penghubung merah	2
KAL 99/030	Kabel penghubung hitam	2
FLS 20.02	Jembatan penghubung	3
KAL 45	Multimeter	1
KAL 60	Catu daya	1

III. Dasar Teori

Transformator adalah alat yang digunakan untuk memindahkan energy listrik arus bolak-balik dari satu rangkaian kerangkaian yang lain dengan prinsip kopel magnetik. Tegangan yang dihasilkan dapat lebih besar atau lebih kecil dengan frekuensi yang sama. 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). 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.

Perbandingan tegangan primer dan tegangan sekunder sama dengan perbandingan jumlah lilitan primer dan jumlah lilitan sekunder.

Dengan :

V_s = tegangan sekunder

V_p = tegangan primer

N_s = jumlah lilitan sekunder

N_p= jumlah lilitan primer

Efisien Trafo (h)

Efesien trafo adalah nilai perbandingan daya output dengan daya input atau perbandingan daya sekunder P_s dan daya primer P_p jadi :

Jika h dinyatakan dalam persen :

h =

Sebagai akibat adanya kerugian pada transformator. Maka efisiensi transformator tidak dapat mencapai 100 %. Untuk transformator daya frekuensi rendah, efisiensi bias mencapai 98 %

Perbandingan Arus pada Transformator

Untuk Trafo ideal

100% sehingga :

IV. PERSIAPAN PERCOBAAN

Keterangan:

a. Mempersiapkan peralatan/komponen sesuai dengan daftar alat yang akan digunakan

Membuat rangkaian seperti gambar di atas

· Memasang Kumparan 500 lilitan dipapan rangkaian sebagai kumparan primer(input)

· Memasang Kumparan 1000 lilitan dipapan rangkaian sebagai kumparan sekunder (output)

· Saklar S dalam keadaan terebuka ( posisi 0) dipasang pada kumparan primer

· Multimeter digunakan sebagai voltmeter dengan batas ukur 10 V AC

c. Menghubungkan catu daya kesumber tegangan PLN (alat masih dalam keadaan mati/off)

d. Memilih tombol tegangan keluaran 3V dan 6V AC untuk percobaan Step Up dan Step down dengan inti besi (U & I) , U ,dan I

e. Periksa kembali rangkaian

V. LANGKAH-LANGKAH PERCOBAAN

a. Percobaan untuk Step Up

1. Memasang inti besi U & I pada kumparan Step Up

2. Menghubungkan kabel penghubung dari rangkaian ke catu daya dan voltmeter

3. Mengidupkan catu daya dengan tegangan 3V AC (ON)

4. Menutup saklar S (posisi 1), kemudian mengukur tegangan pada kumparan primer dan kumparan sekunder. Mencatat hasilnya kedalam table hasil pengamatan.

5. Membuka saklar S (posisi 0), kemudian ubah tombol tegangan keluaran catu daya menjadi 6V,9V,12V AC.

6. Lakukan seperti langkah 4, hasilnya catat kedalam table hasil pengamatan.

7. Mengubah inti besi dengan inti besi U saja. Kemudian lakukan seperti langkah 3 – 4, mencatat hasilnya kedalam table hasil pengamatan.

8. Mengubah inti besi dengan inti besi I saja. Kemudian lakukan seperti langkah 3 – 4, mencatat hasilnya kedalam table hasil pengamatan.

b. Percobaan untuk Step down

1. Memasang inti besi U & I pada kumparan Step down

2. Menghubungkan kabel penghubung dari rangkaian ke catu daya dan voltmeter

3. Mengidupkan catu daya dengan tegangan 3V AC (ON)

4. Menutup saklar S (posisi 1), kemudian mengukur tegangan pada kumparan primer dan kumparan sekunder. Mencatat hasilnya kedalam table hasil pengamatan.

5. Membuka saklar S (posisi 0), kemudian ubah tombol tegangan keluaran catu daya menjadi 6V,9V,12V AC.

6. Melakukan seperti langkah 4, hasilnya catat kedalam table hasil pengamatan.

7. Mengubah inti besi dengan inti besi U saja. Kemudian lakukan seperti langkah 3 – 4, mencatat hasilnya kedalam table hasil pengamatan.

8. Mengubah inti besi dengan inti besi I saja. Kemudian lakukan seperti langkah 3 – 4, mencatat hasilnya kedalam table hasil pengamatan.

VI. Data Hasil Pengamatan

1. Percobaan dengan inti besi O

A. Pada Step up

Output catu daya	N primer (Np)	N sekunder (Ns)	Vp (V)	Vs (V)	Ip (A)	Is (A)	Pp (W)	Ps (W)	h
3V	500	1000	2,82	4,79	0,11	0,01	0,31	0,05	16%
6V	500	1000	5,92	10,89	0,26	0,07	1,54	0,76	49%
9V	500	1000	8,98	16,07	0,43	0,13	3,86	2,09	54%
12V	500	1000	11,85	21,0	0,61	0,19	7,23	3,99	55%

B. Pada step down

Output catu daya	N primer (Np)	N sekunder (Ns)	Vp (V)	Vs (V)	Ip (A)	Is (A)	Pp (W)	Ps (W)	h
3V	1000	500	2,88	0,89	0,00	0,02	0,00	0,018	-
6V	1000	500	5,88	1,90	0,06	0,06	0,1764	0,114	65%
9V	1000	500	8,89	2,96	0,10	0,10	0,4445	0,296	67%
12V	1000	500	11,76	4,02	0,17	0,17	0,9408	0,6834	73%

2. Percobaan dengan inti besi U

A. Pada Step up

Output catu daya	N primer (Np)	N sekunder (Ns)	Vp (V)	Vs (V)	Ip (A)	Is (A)	Pp (W)	Ps (W)	h
3V	500	1000	2,63	1,37	0,22	0,02	0,58	0,03	5%
6V	500	1000	5,47	2,96	0,52	0,08	2,84	0,24	8%
9V	500	1000	8,29	4,54	0,83	0,14	6,88	0,64	9%
12V	500	1000	10,84	5,99	1,12	0,20	12,14	1,20	9,88%

B. Pada step down

Output catu daya	N primer (Np)	N sekunder (Ns)	Vp (V)	Vs (V)	Ip (A)	Is (A)	Pp (W)	Ps (W)	h
3V	1000	500	2,83	0,5	0,07	0,02	0,1981	0,01	5%
6V	1000	500	5,83	1,07	0,18	0,08	1,0494	0,0856	8,16%
9V	1000	500	8,86	1,70	0,30	0,14	2,667	0,238	8,92%
12V	1000	500	11,65	2,27	0,41	0,21	4,7765	0,4767	9,98%

3. Percobaan dengan inti besi I

A. Pada Step up

Output catu daya	N primer (Np)	N sekunder (Ns)	Vp (V)	Vs (V)	Ip (A)	Is (A)	Pp (W)	Ps (W)	h
3V	500	1000	2,69	0,80
6V	500	1000	3,66	1,31
9V	500	1000	6,11	0,79
12V	500	1000	10,56	0,38

B. Pada step down

Output catu daya	N primer (Np)	N sekunder (Ns)	Vp (V)	Vs (V)	Ip (A)	Is (A)	Pp (W)	Ps (W)	h
3V	1000	500	2,55	0,20
6V	1000	500	3,48	1,30
9V	1000	500	4,42	1,03
12V	1000	500	7,29	1,41

VII. Analisis dan Tugas Pertanyaan

a. Analisis data

Dari data hasil percobaan yang telah dilakukan dengan inti besi O (U & I) pada step up,dapat dicari nilai efisiensi dengan persamaan

= 16 %

= 49 %

= 54 %

= 55 %

Dari data hasil percobaan yang telah dilakukan dengan inti besi O (U & I) pada step down ,dapat dicari nilai efisiensi dengan persamaan

% sehingga didapatkan nilai efisiensinya sebagai berikut

= -

= 65 %

= 67 %

= 73 %

Kemudian pada percobaan dengan inti besi U saja pada step up, didaptkan hasil evisiensi sebagai berikut :

= 5 %

= 8 %

= 9 %

= 9,9 %

Kemudian pada percobaan dengan inti besi U saja pada step down, didaptkan hasil evisiensi sebagai berikut :

= 5 %

= 8,16 %

= 8,92 %

= 9,98 %

Dapat dilihat pada data hasil pengamatan yang ada, pada percobaan untuk ibti besi O pada step up nilai efisiensinya kecil dan pada step down didapatkan nilai efisiensi lebih besar , sedangkan untuk inti besi U pada Step up maupun step down lebih kecil. Kemudian untuk inti besi I saja pada Step up dan step down dari percobaan tidak terdapat arus sehingga efisiensinya pun tidak didapatkan. Pada percobaan ini inti besi sangat mempengaruhi nilai dari tegangannya.

b. Tugas dan pertanyaan

1. Bagaimana prinsip kerja dari transformator?

Prinsip dasar 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 induksi yang secara listrik terpisah tetapi secara magnet dihubungkan oleh suatu path yang mempunyai elaktansi yang rendah. Kedua kumparan tersebut mempunyai mutual induction yang tinggi. Jika salah satu kumparan dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, fluks bolak-balik timbul di dalam intibesi yang dihubungkan dengan kumparan yang lain menyebabkan atau menimbulkan ggl (gaya gerak listrik) induksi (sesuai dengan induksi elektro magnet) dari hukum faraday, Bila arus bolak balik mengalir pada induktor, maka akan timbul gaya gerak listrik (ggl).

2. Apakah terdapat perbedaan tegangan output saat intibesi divariasikan?

Pada saat percobaan yang dilakukan dengan memvariasikan intibesi dalam transformator terdapat perbedaan dari hasil tegangan outputnya. Hal ini disimpulkan dari data pengamatan dari percobaan.

Transformator yang bersifat step up pada penggunaan inti besi O, dapat dilihat nilai tegangannya mengalami kenaikan. Pada tegangan output (Vs) nilai tegangan yang terlihat lebih besar dari tegangan primer (Vp). Pada data ini dapat disimpulkan bahwa transfomator berfungsi untuk menaikan tegangan (Step Up) yang jumlah lilitan primernya kurang dari jumlah lilitan sekunder (Np< Ns) sehingga menghasilkan tegangan primer yang kecil dari tegangan sekunder (Vp<Vs).

Selain itu, pada transformator bersifat step down pada penggunaan inti besi O, dapat dilihat nilai tegangannya mengalami penurunan. Pada tegangan output (Vs) nilai tegangan yang terlihat lebih kecil dari tegangan primer (Vp). Pada data ini dapat disimpulkan bahwa transfomator berfungsi untuk menurunkan tegangan (Step Down) yang jumlah lilitan primernya lebih banyak dari jumlah lilitan sekunder (Np>Ns) sehingga nilai tegangan primernya besar dibandingkan dengan tegangan sekunder (Vp>Vs).

Pada percobaan selanjutnya dengan transformator yang bersifat step up pada penggunaan inti besi U, dapat dilihat nilai tegangannya mengalami kendala atau tidak sesuai dari fungsi transformatornya untuk menaikan tegangan. Hal ini dipengaruhi oleh penggunaan inti besi yang berbentuk U. Inti besi U yang digunakan ini tidak seperti inti besi O, pada inti besi U bagian yang terinduksi magnet hanya pada bagian yang inti besinya ada. Sedangkan pada bagian atas dari posisi intibesi U tidak mengalami iduksi magnet dengan sempurna. Jadi didapatkanlah kesimpulan bahwa penggunaan inti besi U mempengaruhi nilai dari tegangannya. Pada tegangan output (Vs) nilai tegangan yang terlihat lebih kecil dari tegangan primer (Vp). Pada data ini dapat disimpulkan bahwa transfomator mengalami penurunan tegangan (Step down) padahal menurut teori transformator mengalami kenaikan tegangan (step up) yang jumlah lilitan primernya kurang dari jumlah lilitan sekunder (Np< Ns) yang seharusnya akan menghasilkan tegangan primer yang kecil dari tegangan sekunder (Vp<Vs) tetapi tegangan yang didapatkan adalah tegangan primer yang besar dari tegangan sekunder (Vp>Vs).

Selain itu, pada transformator bersifat step down pada penggunaan inti besi U, dapat dilihat nilai tegangannya mengalami penurunan. Pada tegangan output (Vs) nilai tegangan yang terlihat lebih kecil dari tegangan primer (Vp). Pada data ini dapat disimpulkan bahwa transfomator berfungsi untuk menurunkan tegangan (Step Down) yang jumlah lilitan primernya lebih banyak dari jumlah lilitan sekunder (Np>Ns) sehingga nilai tegangan primernya besar dibandingkan dengan tegangan sekunder (Vp>Vs).

Kemudian percobaan pada transformator dengan menggunakan jumlah lilitan primer yang kurang dari jumlah lilitan sekunder yang disebut juga step up pada penggunaan inti besi I, dapat dilihat nilai tegangannya mengalami penurunan. Hal ini terjadi sama seperti percobaan transformator step up pada penggunaan intibesi U. Pada tegangan output (Vs) nilai tegangan yang terlihat lebih kecil dari tegangan primer (Vp). Pada data ini dapat disimpulkan bahwa transfomator mengalami penurunan tegangan (Step down) yang dikarenakan penggunaan intibesi I. Penggunaan intibesi I yang menyebabkan tegangan sekunder yang di prediksi naik sesuai fungsinya sebagai penaik tegangan (step up) malah mengalami penurunan tegangan pada outputnya (step down). Hal ini membuktikan bahwa dengan pengguanaan intibesi I pada transformator bagian inti besi tidak mengalami induksi magnetik sempurna. Karena terdapat bagian dari kumparan yang tidak diselimuti oleh inti besi sehingga tidak menghasilkan nilai tegangan yang maksimal sesuai fungsinya. Pada transformator dengan fungsi step up yang jumlah lilitan primernya kurang dari jumlah lilitan sekunder (Np< Ns) menghasilkan tegangan primer yang basar dari tegangan sekunder (Vp>Vs) karena penggunaan inti besi I.

Selain itu, pada transformator bersifat step down pada penggunaan inti besi I tetap mengahasilkan tegangan sebagaimana mestinya, dapat dilihat nilai tegangannya mengalami penurunan. Pada tegangan output (Vs) nilai tegangan yang terlihat lebih kecil dari tegangan primer (Vp). Pada data ini dapat disimpulkan bahwa transfomator berfungsi untuk menurunkan tegangan (Step Down) yang jumlah lilitan primernya lebih banyak dari jumlah lilitan sekunder (Np>Ns) sehingga nilai tegangan primernya besar dibandingkan dengan tegangan sekunder (Vp>Vs).

3. Bagaimana nilai arus output yang didapatkan dari hasil percobaan?

Pada percobaan ini, nilai arus output yang dihasilkan juga dipengaruhi oleh penggunaan inti besi yang berbeda seperti yang terjadi pada tegangan pada transformator.

Transformator yang bersifat step up pada penggunaan inti besi O, dapat dilihat nilai arusnya mengalami penurunan. Pada arus output atau arus sekunder (Is) nilai arus yang terlihat lebih kecil dari arus primer (Ip). Pada data ini dapat disimpulkan bahwa transfomator mengalami penurunan arus sehingga dapat dikatakan bahwa pada transformator yang difungsikan untuk menaikan tegangan (Step up) menghasilkan arus primer yang besar dari arus sekunder (Ip>Is).

Pada transformator bersifat step down pada penggunaan inti besi O, dapat dilihat bahwa nilai arusnya mengalami kenaikan. Pada arus output (Is) nilai arus yang terlihat lebih besar dari arus primer (Ip). Pada data ini dapat disimpulkan bahwa transfomator mengalami penaikan arus dengan nilai arus primernya kecil dibandingkan dengan arus sekunder (Ip<Is).

Pada percobaan selanjutnya dengan transformator yang pada step up pada penggunaan inti besi U, dapat dilihat nilai tegangannya mengalami kendala atau tidak sesuai dari fungsi transformatornya untuk menaikan tegangan. Hal ini dipengaruhi oleh penggunaan inti besi yang berbentuk U. Inti besi U yang digunakan ini tidak seperti inti besi O, pada inti besi U bagian yang terinduksi magnet hanya pada bagian yang inti besinya ada. Sedangkan pada bagian atas dari posisi intibesi U tidak mengalami iduksi magnet dengan sempurna. Jadi didapatkanlah kesimpulan bahwa penggunaan inti besi U mempengaruhi nilai dari tegangannya. Pada tegangan output (Vs) nilai tegangan yang terlihat lebih kecil dari tegangan primer (Vp). Pada data ini dapat disimpulkan bahwa transfomator mengalami penurunan tegangan (Step down) padahal menurut teori transformator mengalami kenaikan tegangan (step up) yang jumlah lilitan primernya kurang dari jumlah lilitan sekunder (Np< Ns) yang seharusnya akan menghasilkan tegangan primer yang kecil dari tegangan sekunder (Vp<Vs) tetapi tegangan yang didapatkan adalah tegangan primer yang besar dari tegangan sekunder (Vp>Vs).

hubungan kuat arus pada kumparan I dan kuat arus pada kumparan II, bila trafo tersebut ideal adalah tidak ada daya yang hilang pada trafo tersebut, sehingga hubungan antara kuat arus pada kumparan I memiliki nilai yang berbanding terbalik dengan kuat arus pada kumparan II.

Begitu pula dengan tegangan kumparan I berbanding terbalik dengan tegangan II dimana perbandingan arus dan tegangan sama dengan perbandingan banyaknya lilitan primer dengan lilitan sekunder.

V_1.I₁=V_2.I₂

1. Bagaimana nilai efisiensi tranformatornya?

Efisiensidapat pula dinyatakan sebagai

, dimana P = V.I

2. Tuliskan persamaan hubungan antara tegangan dengan jumlah lilitan pada sebuah transformator!

VIII. Diskusi , Kesimpulan Dan Saran

a. Diskusi

Pada saat percobaan yang dilakukan dengan memvariasikan intibesi dalam transformator terdapat perbedaan dari hasil tegangan outputnya.

Transformator yang bersifat step up pada penggunaan inti besi O, dapat dilihat nilai tegangannya mengalami kenaikan. Pada tegangan output (Vs) nilai tegangan yang terlihat lebih besar dari tegangan primer (Vp). pada transformator bersifat step down pada penggunaan inti besi O, dapat dilihat nilai tegangannya mengalami penurunan. Pada tegangan output (Vs) nilai tegangan yang terlihat lebih kecil dari tegangan primer (Vp). Pada data ini dapat disimpulkan bahwa transfomator berfungsi untuk menurunkan tegangan (Step Down) yang jumlah lilitan primernya lebih banyak dari jumlah lilitan sekunder (Np>Ns) sehingga nilai tegangan primernya besar dibandingkan dengan tegangan sekunder (Vp>Vs).

Kemudian dalam penggunaan inti besi U mempengaruhi nilai dari tegangannya. Pada tegangan output (Vs) nilai tegangan yang terlihat lebih kecil dari tegangan primer (Vp). Pada data ini dapat disimpulkan bahwa transfomator mengalami penurunan tegangan (Step down) padahal menurut teori transformator mengalami kenaikan tegangan (step up) yang jumlah lilitan primernya kurang dari jumlah lilitan sekunder (Np< Ns) yang seharusnya akan menghasilkan tegangan primer yang kecil dari tegangan sekunder (Vp<Vs) tetapi tegangan yang didapatkan adalah tegangan primer yang besar dari tegangan sekunder (Vp>Vs). pada transformator bersifat step down pada penggunaan inti besi U, dapat dilihat nilai tegangannya mengalami penurunan. Pada tegangan output (Vs) nilai tegangan yang terlihat lebih kecil dari tegangan primer (Vp). Pada data ini dapat disimpulkan bahwa transfomator berfungsi untuk menurunkan tegangan (Step Down) yang jumlah lilitan primernya lebih banyak dari jumlah lilitan sekunder (Np>Ns) sehingga nilai tegangan primernya besar dibandingkan dengan tegangan sekunder (Vp>Vs).

b. Kesimpulan

Transformator adalah alat yang digunakan untuk mengubah tegangan listrik arus bolak-balik (AC). Prinsip kerja Transformator berdasarkan induksi elektromagnetik (Hukum Faraday).

Dari percobaan dan hasil yang didapatkan, bahwa hubungan antara jumlah lilitan dan tegangan adalah sebagai berikut :

a. Jika Np< Ns makaVp<Vs , hal itudisebut Step up ( menaikkan tegangan)

b. Jika Np> Ns makaVp>Vs , hal itudisebut step down ( menurunkan tegangan)

c. Berbanding terbalik dengan banyaknya lilitan primer,

sehingga dapat dituliskan : Vs =

d. Hubungan antara tegangan primer dan tegangan sekunder adalah sebanding dengan jumlah lilitannya. Dan Hubungan antara kuat arus primer berbanding terbalik dengan kuat arus sekunder.

Efisiensi trafo dapat dihitung dengan:

e. DAFTAR PUSTAKA

elva

Minggu, 22 Mei 2016

MODUL LAPORAN TRANSFORMATOR BY FISIKA IAIN PALANGKARAYA

Tidak ada komentar:

Posting Komentar