laporan praktikum listrik magnet praktikum ke 2 transformator

LAPORANPRAKTIKUM LISTRIK MAGNET

Praktikum Ke 2TRANSFORMATOR

A. TUJUAN

1. Mempelajari asas kerja transformator.

2. Menentukan efisiensi transformator.

B. DASAR TEORI

Transformator (trafo) terdiri atas dua kumparan.

Kedua kumparan ini dihubungkan secara induktif dengan

meletakkan kedua kumparan berdekatan seperti tampak

pada Gambar 1.

Gambar 1. Transformator

Sebuah kumparan yang dialiri arus akan memiliki

sifat kemagnetan. Sitat ini semakin kuat jika

kedalamnya dimasukkan besi lunak sebagai intinya

(teras trafo). Prinsip kerja transformator adalah

jika yang mengalir ke dalam kumparan arus bolak-

1

balik, maka letak kutub-kutub utara dan selatan akan

berubah bergantian. Akibatnya, medan magnet di

sekitar kumparan selalu berubah-ubah.

Pada transformator kumparan pertama yang

dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, kita

sebut kumparan primer. Sedangkan yang dihubungkan

dengan beban (resistor, lampu, dan sebagainya)

disebut kumparan sekunder. Karena kumparan primer

dihubungkan dengan tegangan bolak-balik, maka oleh

kumparan primer ditimbulkan medan magnet yang selalu

berubah-ubah. Medan magnet yang sebagian besar masuk

ke dalam kumparan sekunder berubah-ubah pula.

Berdasarkan hukum Faraday, akan timbul GGL induksi

yang arahnya bolak-balik.

Apa yang terjadi jika kumparan primer

dihubungkan dengan tegangan tetap, misalnya tegangan

kutub-kutub aki? Pada kumparan primer timbul medan

magnet yang tetap. Sebagian medan magnet ini masuk ke

dalam kumparan sekunder dan besarnya juga tetap. Oleh

sebab itu, pada kumparan sekunder tidak akan terjadi

GGL induksi.

Dari penjelasan di atas dapat disimpulkan bahwa

transformator dapat digunakan pada tegangan bolak-

2

balik. Berdasarkan jumlah lilitan primer dan skunder

ada dua jenis transformator:

a. Transformator step-up

Jika jumlah lilitan kumparan sekunder lebih banyak

dari pada kumparan primer, maka akan dihasilkan

tegangan sekunder yang lebih besar daripada

tegangan primer. Transformator step-up merupakan

transformator untuk menaikkan tegangan

b. Transformator step-down

Jika jumlah lilitan kumparan sekunder lebih

sedikit daripada kumparan primer, maka akan

dihasilkan tegangan sekunder yang lebih kecil

daripada tegangan primer. Transformator step-down

merupakan transformator untuk menurunkan tegangan.

Besar GGL induksi sebanding dengan jumlah

lilitan sehingga kalau tegangan kumparan primer VP

dan tegangan kumparan sekunder VS, maka secara ideal

berlaku persamaan:

Berdasarkan hukum kekekalan energi bahwa jumlah

energi listrik yang masuk ke dalam kumparan primer

sama besar dengan jumlah energi listrik yang keluar

dari kumparan sekunder. Trafo yang ideal adalah trafo

3

yang hampir tidak mempunyai kerugian daya, hal ini

berarti bahwa daya yang diberikan pada kumparan

primer akan sama besar dengan daya yang dikeluarkan

pada kumparan sekunder, dirumuskan:

Efisiensi transformator

Transformator yang sedang kita gunakan terasa

hangat bahkan kadang-kadang cukup panas jika kita

sentuh dengan tangan. Hal ini menunjukkan bahwa

sebagian dari energi listrik ada yang terbuang

menjadi kalor. Jadi, energi listrik yang keluar dari

transformator lebih kecil daripada energi listrik

yang masuk ke dalam transformator.

Jika energi listrik yang masuk ke

dalam .transformator kita nyatakan dengan WP dan

energi listrik yang keluar dari transformator kita

nyatakan dengan WS; maka WS lebih kecil daripada WP.

Efisiensi transformator ( ) dinyatakan dalam

prosentase sebagai berikut:

4

Untuk transfomator idel mempunyai efisiensi 100%,

tetapi pada kenyataannya kurang dari 100%, sebab ada

sebagian energi yang terdisipasi dalam bentuk panas

ke lingkungan, panas ini ditimbulkan oleh arus Eddy

yang disebut arus pusar.

5

C. ALAT-ALAT

1. Trafo

2. Voltmeter AC dan

Ampermeter AC

3. Slide Regulator

4. Lampu pijar

D. LANGKAH EKSPERIMEN

1. Menyusun peralatan seperti pada gambar berikut:

Gambar 2. Set Alat Percobaan

2. Mengukur VP, VS, IP dan IS.

3. Mengulangi langkah 2 dengan memvariasi VP.

6

4. Mengulangi langkah 1, 2 dan 3 dengan memvariasi NP

dan NS.

7

E. DATA PERCOBAAN

1. NP=NS=250 lilitan

No. Vp (Volt) Ip

(Ampere)Vs (Volt) Is

(Ampere)

1. 4.0 2.4 2.6 0.202. 7.8 4.4 5.0 0.383. 10.6 6.0 7.0 0.544. 15.6 7.6 8.8 0.705. 17.2 9.6 11.0 0.906. 20.6 10.0 13.5 1.087. 22.8 12.0 15.0 1.208. 26.4 14.0 17.5 1.389. 30.0 16.0 20.0 1.5610. 33.5 18.0 22.0 1.74

2. NP=500 lilitan, NS=375 lilitan

No. Vp (Volt) Ip


(Ampere)

1. 4.0 0.8 1.2 0.102. 7.8 1.6 2.4 0.183. 10.6 2.2 3.4 0.264. 13.4 3.0 4.2 0.345. 17.0 3.6 5.4 0.446. 20.6 4.4 6.6 0.547. 22.8 5.0 7.4 0.60

8

8. 26.4 5.6 8.6 0.709. 30.0 6.4 10.0 0.7810. 33.5 7.2 11.0 0.84

9

3. NP=375 lilitan, NS=500 lilitan

No. Vp (Volt) Ip


(Ampere)

1. 4.2 1.8 1.4 0.102. 7.8 3.4 2.8 0.223. 10.6 4.6 3.8 0.304. 13.4 5.8 4.8 0.385. 17.0 7.4 6.2 0.506. 20.6 8.8 7.6 0.607. 22.8 9.0 8.4 0.688. 26.4 11.0 9.6 0.789. 30.0 12.0 11.0 0.9010. 33.5 14.0 12.5 0.96

4. NP=NS=500 lilitan

No. Vp (Volt) Ip


(Ampere)

1. 4.2 1.0 1.2 0.082. 7.8 2.0 2.2 0.163. 10.6 2.6 3.0 0.224. 13.4 3.4 3.8 0.305. 17.0 4.2 4.8 0.386. 20.6 5.0 5.8 0.467. 22.8 5.6 6.4 0.528. 26.4 6.4 7.4 0.60

10

9. 30.0 7.2 8.4 0.6810. 33.5 8.2 9.4 0.76

11

F. ANALISIS DATA

Menentukan efisiensi transformator

Pada saat praktikum, variable bebas yang kita ubah-

ubah adalah tegangan primer yaitu VP, dengan satu

variable yang diubah tersebut kita amati gejala lain

sebagai variable terikatnya yaitu arus primer IP,

tegangan sekunder VS, dan arus sekunder IS. Sesuai

dengan rumus:

kita analogkan dengan persamaan garis

linier:

diperoleh : y = (Variabel

terikat)

b = (Variabel bebas)

x =

a = 0

Dengan membuat grafik hubungan antara dengan

, diperoleh gradian/kemiringan kurva b, sehingga

12

kita dapat memperoleh nilai efisiensi yaitu

dalam satuan %.

1. Efisiensi transformator ( ) dengan NP=NS=250

lilitan

No.y=

x=

1. 4.00 0.222. 7.80 0.433. 10.60 0.634. 15.60 0.815. 17.20 1.036. 20.60 1.467. 22.80 1.508. 26.40 1.739. 30.00 1.9510. 33.50 2.13

Kita buat grafik hubungan antara dengan

GRAFIK HUBUNGAN ANTARA DENGAN DENGAN NP=NS=250 LILITAN

13

Dari grafik yang telah difitting di Microsoft

Excel, kita peroleh bersamaan garis

y=0,068x+0,090, dengan =R2=0,986. Maka gradien

garis b=0,068, sehingga efisiensi transformator

dengan NP=NS=250 lilitan:

=0,068.100=6,8%

= =0,993%

Ralat relatif:

=14,60%

Jadi efisiensi transformator dengan NP=NS=250

lilitan adalah =6,8% dengan ralat relatif

sebesar 14,60%.

14

2. Efisiensi transformator ( ) dengan NP=500 lilitan,

NS=375 lilitan

No.y=

x=

1. 4.00 0.152. 7.80 0.273. 10.60 0.404. 13.40 0.485. 17.00 0.666. 20.60 0.817. 22.80 0.898. 26.40 1.089. 30.00 1.2210. 33.50 1.28


GRAFIK HUBUNGAN ANTARA DENGAN DENGAN NP=500 LILITAN, NS=375 LILITAN

15





dengan NP=500 lilitan, NS=375 lilitan:

=0,041.100=4,1%

= =0,998%

Ralat relatif:

=24,34%

Jadi efisiensi transformator dengan NP=500 lilitan,

NS=375 lilitan adalah =4,1% dengan ralat relatif

sebesar 24,34%.

3. Efisiensi transformator ( ) dengan NP=375 lilitan,

NS=500 lilitan

No.y=

x=

1. 4.20 0.082. 7.80 0.183. 10.60 0.254. 13.40 0.315. 17.00 0.426. 20.60 0.527. 22.80 0.638. 26.40 0.68

16

9. 30.00 0.8310. 33.50 0.86


17

GRAFIK HUBUNGAN ANTARA DENGAN DENGAN NP=375 LILITAN, NS=500 LILITAN





dengan NP=375 lilitan, NS=500 lilitan:

=0,028.100=2,8%

= =0,996%

Ralat relatif:

=35,59%

Jadi efisiensi transformator dengan NP=375 lilitan,

NS=500 lilitan adalah =2,8% dengan ralat relatif

sebesar 35,59%.

18

4. Efisiensi transformator ( ) dengan NP=NS=500

lilitan

No.y=

x=

1. 4.20 0.102. 7.80 0.183. 10.60 0.254. 13.40 0.345. 17.00 0.436. 20.60 0.537. 22.80 0.598. 26.40 0.699. 30.00 0.7910. 33.50 0.87


GRAFIK HUBUNGAN ANTARA DENGAN DENGAN NP=NS=500 LILITAN

19





dengan NP=NS=500 lilitan:

20

=0,027.100=2,7%

= =0,999%

Ralat relatif:

=15,38%

Jadi efisiensi transformator dengan NP=NS=500

lilitan adalah =2,7% dengan ralat relatif

sebesar 15,38%.

G. PEMBAHASAN DAN DISKUSI

Hasil analisis

No. NP

(lilitan)NS

(lilitan) (%) Ralat

relatif(%)

1. 250 250 6,8 14,602. 500 375 4,1 24,343. 375 500 2,8 35,594. 500 500 2,7 15,38

Dari hasil percobaan diperoleh efisiensi yang tidak

pernah 100%, bahkan dari hasil percobaan jauh dari

100%. Hal ini disebabkan bahwa pada kenyataannya

energi yang keluar selalu labih kecil dari pada

energi yang masuk, hal ini berlaku hukum kekekalan

energi. Energi yang masuk sebagian ada yang berubah

21

menjadi panas hilang ke lingkungan, yang disebut arus

pusar atau arus Edi. Maka bila kita lihat pada

percobaan 1 dan 4 yang mempergunakan jumlah lilitan

sama, berdasarkan teori bila jumlah lilitan sama

secara ideal menghasilkan daya masukan dan daya

keluaran yang sama. Tetapi pada kenyataanya tidak

demikian, yaitu tampak pada table data pengamatan

tegangan sekunder lebih kecil dari pada tegangan

primer.

Dari percobaan 2 adalah transformator step-down,

karena lilitan sekunder lebih sedikit dari pada

kumparan primer yaitu menurunkan tegangan. Hal ini

ditunjukkan pada table data pengamatan yaitu

pengamatan tegangan sekunder lebih kecil dari pada

tegangan primer.

Kita lebih mudah membuat transformator step-down dari

pada step-up, kita buktikan pada percobaan 3.

Walaupun kumparan sekunder lebih banyak dari kumparan

primer yang merupakan prinsip transformator step-up,

tetapi dari percobaan tetap diperoleh nilai tegangan

sekunder lebih kecil dari pada tegangan primer. Sebab

kondisi transformator yang digunakan memiliki

efisiensi yang jauh dari 100%, bahkan berdasarkan

hasil pengukuran diperoleh efisiensi di bawah 10%.

22

Walaupun kita peroleh efisiensi yang kecil dari hasil

percobaan, tetapi kita telah mengetahui asas kerja

transformator yang merupakan tujuan utama dari

praktikum ini.

H. KESIMPULAN

1. Asas kerja transformator adalah ada dua kumparan(primer dan sekunder) berdekatkan yang dialiriarus AC, maka lilitan primer terjadi perubahangaris gaya magnet (medan magnet). Perubahantersebut oleh lilitan primerdiinduksikan/diimbaskan ke lilitan sekunder.Akibatnya pada lilitan sekunder hal inimenimbulkan arus induksi.

2. Berdasarkan hukum kekekalan energi, tidak mungkinkita membuat transformator yang memiliki efisiensiideal 100%, tetapi hanya mendekati 100% itu sudahbagus. Hal ini disebabkan adalah energi yangditransfer ke lingkungan dalam bentuk panas, yangdiakibatkan oleh arus pusar/arus Edi.

I. DAFTAR PUSTAKA

Supramono Eddy, dkk. 2003. Fisika Dasar II. Malang :

JICA-Universitas Negeri Malang (UM).

23

Team. 2005. Petunjuk Praktikum Listrik Magnet. Malang :

Laboratorium Elektromagnetik, Fisika FMIPA UM.

24

laporan praktikum listrik magnet praktikum ke 2 transformator

Documents