Pengertian Transformator 1 Fasa dan 3 Fasa serta Perbedaannya

Transformator atau trafo adalah perangkat listrik statis yang digunakan untuk mengubah tegangan arus bolak-balik (AC) dari satu tingkat ke tingkat lainnya, baik itu untuk menaikkan atau menurunkan tegangan. 

Trafo berperan sangat penting dalam sistem distribusi tenaga listrik, baik pada skala industri maupun rumah tangga. Ada dua jenis utama trafo yang digunakan dalam praktik, yaitu trafo 1 fasa dan trafo 3 fasa.

Artikel ini akan membahas pengertian dari kedua jenis trafo tersebut, perbedaan utama antara keduanya, prinsip kerja masing-masing, serta aplikasi praktis dari setiap jenis trafo dalam kehidupan sehari-hari dan industri.

Trafo 1

Pengertian Trafo 1 Fasa

Trafo 1 fasa adalah transformator yang bekerja pada sistem listrik satu fasa, yaitu sistem listrik yang memiliki satu sumber tegangan sinusoidal. Sistem ini hanya memiliki dua kabel, yaitu satu kabel fasa (aktif) dan satu kabel netral. 

Pada trafo 1 fasa, tegangan bolak-balik pada lilitan primer menghasilkan medan magnet yang berubah-ubah di dalam inti besi, yang kemudian menginduksi tegangan bolak-balik pada lilitan sekunder.

Komponen Utama Trafo 1 Fasa

Trafo 1 fasa terdiri dari beberapa komponen utama:

1. Lilitan Primer: Lilitan ini terhubung ke sumber tegangan AC 1 fasa. Fungsi lilitan primer adalah untuk menghasilkan medan magnet ketika arus listrik mengalir melaluinya.
2. Lilitan Sekunder: Lilitan sekunder terhubung ke beban atau perangkat yang akan menerima tegangan. Tegangan yang dihasilkan pada lilitan sekunder bergantung pada jumlah lilitan relatif terhadap lilitan primer.
3. Inti Besi: Inti besi merupakan jalur bagi fluks magnetik yang menghubungkan lilitan primer dan sekunder. Inti biasanya terbuat dari lapisan baja silikon yang dilaminasi untuk mengurangi rugi-rugi magnetik.

Dalam operasi trafo 1 fasa, tegangan primer diturunkan atau dinaikkan ke tegangan sekunder, bergantung pada rasio jumlah lilitan antara lilitan primer dan lilitan sekunder.

Prinsip Kerja Trafo 1 Fasa

Prinsip kerja trafo 1 fasa didasarkan pada induksi elektromagnetik yang ditemukan oleh Michael Faraday. Hukum Faraday menyatakan bahwa perubahan fluks magnetik yang melalui lilitan kawat akan menginduksi tegangan pada lilitan tersebut. Ketika tegangan AC diterapkan pada lilitan primer, arus listrik bolak-balik mengalir melalui lilitan tersebut dan menghasilkan medan magnet di inti besi.

Fluks magnetik yang dihasilkan oleh lilitan primer ini akan mengalir melalui inti besi dan melintasi lilitan sekunder. 

Karena fluks magnetik ini terus berubah-ubah seiring dengan perubahan arus AC pada lilitan primer, tegangan AC akan diinduksikan pada lilitan sekunder. Tegangan yang diinduksikan pada lilitan sekunder ini kemudian dapat digunakan untuk menggerakkan beban listrik.

Rasio antara tegangan primer dan tegangan sekunder ditentukan oleh jumlah lilitan pada masing-masing sisi. Secara matematis, hubungan ini dapat dinyatakan dengan rumus:

Di mana:

Vp  adalah tegangan primer,

Vs  adalah tegangan sekunder,

Np  adalah jumlah lilitan pada lilitan primer,

Ns  adalah jumlah lilitan pada lilitan sekunder.

Jika jumlah lilitan pada sekunder lebih besar dari lilitan primer, trafo akan meningkatkan tegangan (step-up transformer). Sebaliknya, jika jumlah lilitan pada sekunder lebih sedikit daripada lilitan primer, trafo akan menurunkan tegangan (step-down transformer).

Aplikasi Trafo 1 Fasa

Trafo 1 fasa umumnya digunakan dalam aplikasi yang memerlukan tegangan rendah dan daya yang lebih kecil dibandingkan trafo 3 fasa. Beberapa contoh penggunaan trafo 1 fasa adalah:

Peralatan Rumah Tangga: Sebagian besar peralatan elektronik rumah tangga seperti televisi, radio, dan charger menggunakan trafo 1 fasa untuk menurunkan tegangan dari jaringan listrik ke tingkat yang aman untuk digunakan.

Sistem Penerangan: Pada aplikasi penerangan, trafo 1 fasa digunakan untuk menurunkan tegangan dari jaringan listrik ke tingkat yang diperlukan oleh lampu.

Alat Elektronik: Banyak perangkat elektronik kecil yang membutuhkan daya rendah memanfaatkan trafo 1 fasa untuk pengoperasiannya.

Trafo 3

Pengertian Trafo 3 Fasa

Trafo 3 fasa adalah transformator yang bekerja pada sistem listrik tiga fasa, yaitu sistem di mana terdapat tiga sumber tegangan sinusoidal yang berbeda fasa satu sama lain sebesar 120 derajat. 

Sistem 3 fasa umumnya digunakan pada aplikasi industri dan komersial karena mampu menangani daya yang lebih besar dan lebih efisien dibandingkan dengan sistem 1 fasa.

Dalam sistem listrik 3 fasa, terdapat tiga konduktor aktif (yang sering disebut sebagai fasa R, S, dan T) serta satu konduktor netral. Tegangan yang ada di antara setiap fasa adalah tegangan fasa-ke-fasa, sedangkan tegangan antara setiap fasa dan netral disebut tegangan fasa-ke-netral.

Komponen Utama Trafo 3 Fasa

Trafo 3 fasa memiliki komponen dasar yang mirip dengan trafo 1 fasa, namun dengan konfigurasi yang berbeda:

• Lilitan Primer: Terdapat tiga lilitan primer, masing-masing terhubung ke salah satu fasa dari sistem 3 fasa.
• Lilitan Sekunder: Terdapat tiga lilitan sekunder yang terhubung ke beban 3 fasa atau ke sistem distribusi 3 fasa yang lain.
• Inti Besi: Inti besi pada trafo 3 fasa dirancang sedemikian rupa sehingga dapat mengalirkan fluks magnetik yang dihasilkan oleh ketiga lilitan primer dan sekunder.

Konfigurasi lilitan pada trafo 3 fasa dapat berupa konfigurasi star (Y) atau delta (∆). Pada konfigurasi star, ujung-ujung lilitan disambungkan ke titik netral, sedangkan pada konfigurasi delta, lilitan primer dan sekunder disambungkan satu sama lain dalam bentuk segitiga.

Prinsip Kerja Trafo 3 Fasa

Prinsip kerja trafo 3 fasa mirip dengan trafo 1 fasa, yaitu berdasarkan induksi elektromagnetik. Ketika tegangan AC 3 fasa diterapkan pada lilitan primer, arus bolak-balik akan menghasilkan medan magnet yang berubah-ubah. Fluks magnetik yang dihasilkan akan mengalir melalui inti besi dan menginduksi tegangan pada lilitan sekunder.

Pada trafo 3 fasa, fluks magnetik yang dihasilkan oleh masing-masing fasa berada pada sudut 120 derajat satu sama lain. Hal ini menghasilkan distribusi tenaga yang lebih stabil dan efisien dibandingkan sistem 1 fasa.

Aplikasi Trafo 3 Fasa

Trafo 3 fasa digunakan di berbagai aplikasi yang membutuhkan daya besar dan keandalan tinggi, seperti:

• Sistem Distribusi Tenaga Listrik: Trafo 3 fasa digunakan di gardu induk untuk menaikkan atau menurunkan tegangan sebelum didistribusikan ke jaringan distribusi atau konsumen.
• Aplikasi Industri: Sebagian besar mesin industri besar, motor listrik, dan peralatan produksi menggunakan tenaga listrik 3 fasa karena lebih efisien dalam mentransmisikan daya yang besar.
• Transportasi Listrik: Sistem transportasi listrik, seperti kereta listrik atau tram, sering menggunakan tenaga listrik 3 fasa.

Perbedaan Trafo 1 Fasa dan 3 Fasa

• Kapasitas Daya: Trafo 3 fasa lebih mampu mentransmisikan daya yang lebih besar dibandingkan dengan trafo 1 fasa. Oleh karena itu, trafo 3 fasa lebih banyak digunakan pada aplikasi industri dan komersial, sedangkan trafo 1 fasa lebih umum digunakan untuk aplikasi rumah tangga atau peralatan elektronik kecil.
• Efisiensi: Sistem 3 fasa lebih efisien dalam mentransmisikan tenaga listrik karena distribusi beban yang lebih merata dan lebih sedikit rugi-rugi energi. Pada trafo 1 fasa, efisiensi cenderung lebih rendah terutama pada pengoperasian dengan beban yang besar.
• Stabilitas Tegangan: Trafo 3 fasa memberikan suplai tegangan yang lebih stabil dan konsisten dibandingkan trafo 1 fasa, karena tegangan pada masing-masing fasa berada pada sudut 120 derajat satu sama lain, sehingga fluktuasi tegangan bisa diminimalisasi.
• Ukuran dan Desain: Trafo 3 fasa umumnya lebih besar dan lebih kompleks dibandingkan dengan trafo 1 fasa. Ini disebabkan oleh kebutuhan untuk menangani tiga fasa tegangan dan arus, serta jumlah lilitan dan konfigurasi yang lebih banyak.
• Konfigurasi: Pada trafo 1 fasa, hanya ada satu lilitan primer dan satu lilitan sekunder, sedangkan pada trafo 3 fasa terdapat tiga lilitan primer dan tiga lilitan sekunder. Konfigurasi trafo 3 fasa juga lebih kompleks, dengan pilihan konfigurasi star dan delta.

Kesimpulan

Baik trafo 1 fasa maupun 3 fasa memainkan peran yang penting dalam sistem tenaga listrik. Trafo 1 fasa digunakan untuk aplikasi yang memerlukan daya rendah hingga sedang, seperti pada peralatan rumah tangga dan penerangan. 

Sementara itu, trafo 3 fasa lebih banyak digunakan dalam aplikasi industri dan komersial karena mampu menangani daya yang lebih besar dan lebih efisien.

Pemahaman tentang perbedaan antara trafo 1 fasa dan 3 fasa sangat penting bagi para teknisi dan insinyur listrik dalam menentukan trafo yang tepat sesuai dengan kebutuhan aplikasi.

Aji Fitriyan Hidayat

Skill Comes From Within Yourself, Not Other Or Family, So Be Enthusiastic For Yourself.

Bagikan Artikel ini