Perencanaan Penggulungan Transformator

Perencanaan Penggulungan Transformator

Transformator
Transformator adalah suatu alat untuk memindahkan daya listrik arus bolak – balik dari suatu rangkaian ke rangkaian lain secara induksi electromagnet.
Suatu transformator terdiri dari 2 buah kumparan (gulungan) kawat email. Kumparan pertama disebut gulungan primer dan kumparan yang kedua disebut sekunder.
Bahan – bahan yang diperlakukan untuk menggulung suatu transformator antara lain :
1. Kern atau teras besi lunak yang terbentuk dari kumparan besi lunak yang mengandung silicon yang berbentuk seperti huruf E dan I.
2. Koker atau rumah atau tempat mengulung kumparan primer dan sekunder
3. Kawat email yang terbuat dari tembaga yang dilapiskan bahan isolasi yang tahan panas.
Penentuan Gulungan atau volt
Pada system penggulungan trafo biasa terjadi penyimpangan kerugian Seperti kerugian kawat email dan kurang panas tidak diperhitungkan. Kerugian seperti ini sekitar 20% sampai 30% dari tembaga gulungan Primer.
Apabila kita ingin merencanakan gulungan sekunder 100 watt,maka Tenaga primer harus lebih 20% sampai 25% dari tenaga sukunder. Yang harus selalu diingat bahwa setiap kali tegangan gulungan Sekunder diberi beban tegangannya akan turun.
Keterangan :
I2 = arus yang mengalir ke beban
E1 = tegangan gulungan primer dari PLN
E2 = tegangan gulungan sekunder
Dinegara kita tegangan listrik berfrekuensi sekitar 50 sampai 60 Circle/second oleh sebab itu untuk menghitung gulungan pervolt kita.
Dapat memakai rumus:
Circle per second x 1 gulungan
Keliling besi kern untuk koker
Untuk menghindarkan panasnya transformator tenaga kita dapat memakai standar 56 circle/second sebagai dasar perhitungan
Jadi rumus perhitungan jumlah gulungan per volt:
56 x 1 gulungan
Keliling besi kern untuk koker
GULUNG PER VOLT
Yang dimaksud dengan gulungan per volt yaitu sejumlah gulungan kawat yang disesuaikan untuk tegangan sebesar 1 Volt.
Untuk menetapkan besar jumlah gulung per volt dipakai ketentuan :

Rumus : gpv = f / A
Dimana
Gpv = jumlah gulang per volt
f = frekuensi listrik (50 Hz)
A = luas irisan teras diukur dengan cm. (hasil kali dari lebar dan tinggi tempat gulungan

Contoh 1 :
Sebuah tempat gulung kawat transformator mempunyai ukuran lebar 2,5 Cm dan tinggi 2 cm. Besar jumlah gulungan per volt :
Jawab :

gpv = f / A
f = 50 Hz
A = 2,5 x 2 = 5 Cm2
gpv = 50 / 5
= 10 gulung / volt
(setiap 10 lilitan kawat berlaku untuk tegangan sebesar 1 volt)

Contoh 2 :
Dibutuhkan sebuah transformator dengan tegangan 220 V untuk gulung primer dan tegangan 6 V digulungan sekundernya, lebar tempat gulungan kawat 2,5 cm dan tinggi 2 cm. Berapa jumlah gulungan atau banyaknya lilitan untuk kawat primer dan sekunder.
Jawab :
A = 2,5 x 2 = 5 cm2
gpv = 50 / 5 = 10
Jadi untuk gulung primer dibutuhkan sejumlah 220 x 10 = 2200 lilitan. Untuk gulungan sekunder dibutuhkan 6 x 10 = 60 lilitan. Mengingat selalu adanya tenaga hilang di tansformator jumlah lilitan digulungan sekunder ditambahkan 10% = 60 +6 = 66 lilitan.
Dengan jumlah lilitan tersebut diatas maka bila gulung primer dihubungkan kepada tegangan listrik jala – jala sebesar 220 V, gulungan sekundernya menghasilkan tegangan sebesar 6 volt.
GARIS TENGAH KAWAT
Garis tengah atau tebal kawat tembaga menentukan kemampuan kawat dilalui arus listrik. Bila listrik yang mengalir didalam kawat melebihi kemapuan dari kawat akan mengakibatkan kawat menjadi panas dan jika arus yang melalluinya jauh lebih besar dari kemampuan kawat , kawat akan terbakar dan putus.
Tabel garis tengah kawat
Garis tengah atau tebal
kawat (mm) Kemampuan dilalui arus ( A )
Ukuran Kawat 0,1 mm 2 Kemampuan hantar arus 0,016 – 0,024 A
Ukuran Kawat 0,15 mm 2 Kemampuan hantar arus 0,035 – 0,053
Ukuran Kawat 0,2 mm Kemampuan hantar arus 0,063 – 0,094
Ukuran Kawat 0,25 mm 2 Kemampuan hantar arus 0,098 – 0,147
Ukuran Kawat 0,3 mm 2 Kemampuan hantar arus 0,141 – 0,212
Ukuran Kawat 0,35 mm 2 Kemampuan hantar arus 0,190 – 0,289
Ukuran Kawat 0,4 mm 2 Kemampuan hantar arus 0,251 – 0,377
Ukuran Kawat 0,45 mm 2 Kemampuan hantar arus 0,318 – 0,477
Ukuran Kawat 0,5 mm 2Kemampuan hantar arus 0,390 – 0,588
Ukuran Kawat 0,6 mm 2 Kemampuan hantar arus 0,566 – 0,849
Ukuran Kawat 0,7 mm 2 Kemampuan hantar arus 0,770 – 1,16
Ukuran Kawat 0,8 mm 2 Kemampuan hantar arus 1,01 – 1,51
Ukuran Kawat 0,9 mm 2 Kemampuan hantar arus 1,27 – 1,91
Ukuran Kawat 1 mm 2 Kemampuan hantar arus 1,57 – 2,36
Ukuran Kawat 1,5 mm 2 Kemampuan hantar arus 3,53 – 5,3
Ukuran Kawat 2 mm 2 Kemampuan hantar arus 6,28 – 9,42
Ukuran Kawat 2,5 mm 2 Kemampuan hantar arus 9,82 – 14,73
Ukuran Kawat 3 mm 2 Kemampuan hantar arus 14,14 – 21,20
Ukuran Kawat 3,5 mm 2 Kemampuan hantar arus 19,24 – 28,86
Ukuran Kawat 4 mm 2 Kemampuan hantar arus 25,14 – 37,71

Contoh 3
Suatu alat memakai alat tenaga listrik 400 Watt dipasang pada tegangan 20 V. Untuk menghubungkan alat tersebut ke sumber aliran dibutuhkan kawat yang bergaris tengah :
W = 400 Watt
E = 200 Volt
I = W/E I = 400/200 I = 2 Ampere
Agar mampu dilewati arus sebesar 2 A dipakai kawat dengan ukuran garis tengah 1 mm. Transformator jala-jala umumnya mempunyai gulungan yang bercabang guna menyesuaikan
tegangan.

Contoh perencanaan mengulung trafo :
Perencanakan sebuah transformator jala-jala dengan data-data sebagai berikut:
Teras besi yang dipergunakan mempunyai lebar 2,5 Cm dan tinggi 2 Cm. Dikehendaki gulung primer untuk dipasang pada tegangan 110 V atau 220 V dan gulung sekunder yang menghasilkan tegangan 6 V dan 9 V, yang menghasilkan arus 500 mA.
Tentukan berapa jumlah gulung primer dan gulung sekunder beserta cabang – cabangnya. Berapa ukuran tebal kawat yang dibutuhkan.
Pemecahannya:
A = 2,5 x 2 = 5 Cm2.
gpv = 50/5 = 10.
Jumlah gulungan primer untuk 110 V: 110 X 10 = 1100 lilitan
Jumlah gulung primer untuk 220 V: 220 X 10 = 2200 lilitan.
Jumlah gulungan sekunder untuk 6 V: 6 X 10 = 60 lilitan + 10% = 66 lilitan.
Jumlah gulungan sekunder untuk 9 V: 9 X 10 = 90 lilitan + 10% = 99 lilitan.
Cara menggulung kawatnya untuk tegangan 110 V dan 220 V tidak digulung sendiri-sendiri, tetapi cukup mencabang sebagai berikut: digulung dulu sebanyak 1100 lilitan untuk 110 V, kemudian ujung dari akhir gulungan disalurkan keluar sebagai cabang untuk kemudian digulung lagi sebanyak 1100 lilitan lagi untuk tegangan 2200 V.
Demikian halnya digulung sekunder: kawat digulung dulu sebesar 66 lilitan untuk tegangan 6 V kemudian di cabang, untuk kemudian ditambah gulungan lagi sebesar 33 lilitan buat tegangan 9 V.
Selanjutnya untuk menentukan tebal atau diameter kawat digulung primer dan digulung sekunder dilakukan sebagai berikut:
Tebal kawat sekunder:
Karena gulung sekunder telah ditentukan mempunyai besar arus 500 mA diperlukan kawat yang mempunyai diameter 0,5 mm (dilihat di daftar tebal kawat)
Tebal kawat primer:
Untuk menentukan tebal kawat untuk kawat gulungan primer harus diketahui besar arus primer.
Besar arus primer: II = WL/EI
II = besar arus primer.
WL = tenaga digulung primer.
EI = tegangan primer.
Karena besar tegangan primer juga belum diketahui, maka dapat ditentukan dengan memakai
RUMUS : W1 = 1,25 X W2 (rendemen dianggap 80%)
W1 = besar tegang digulung primer
W2 = besar tegangan digulung sekunder.
Besar tegangan sekunder W2 = E2 X 12.
W2 = tegangan sekunder.
E2 = tegangan sekunder.
Besar arus dan tegangan sekunder telah diketahui yaitu: 9 V, 0,5 A. (500mA)
Besar tegangan sekunder : W2 = 0 X 0,5 = 4,5 Watt.
Besar tegangan primer : W1 = 1,25 X W2
= 1,25 X 4,5
= 5,625 Watt dibutuhkan 5,6 Watt.
Besar arus primer : I1 = W1/E1
I1 = 5,6/220
= 0,025 A = 25 mA.
Menurut daftar tebal kawat primer untuk untuk 25 mA berukuran: 0,15 mm. Dari keterangan di atas transformator yang direncanakan mempunyai ukuran-ukuran seperti dibawah ini:
Jumlah gulung primer untuk 110 V: 1100 lilitan, diberi cabang kemudian digulung lagi sebanyak 1100 lilitan, untuk 220 V.
Gulung sekunder untuk 6 V: 66 lilitan, diberi cabang dan ditambah 33 lilitan untuk 9 V. Tebal kawat 0,15 mm. Tebal kawat sekunder 0,5 mm

dikutip dari http://prodilistrik.wordpress.com/