## PENGUJIAN EFFISIENSI TRANSFORMATOR INTI FERRIT DI LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS PGRI PALEMBANG
Emidiana 1) , Febriyanto Saputra 2) 1), 2) Teknik Elektro Universitas Palembang e-mail : emidiana@univpgri-palembang.ac.id
Abstrak-- Transformator  merupakan  alat  listrik  elektromagnetik  statis  yang  berfungsi memindahkan dan mengubah daya listrik dari suatu rangkaian listrik ke rangkaian listrik lainnya dengan  prinsip  induksi  elektromagnetis.  Transformator  digunakan  secara  luas,  baik  dibidang tenaga listrik maupun elektronika, dengan bermacam-macam klasifikasi, salah satunya dari sisi inti transformatornya. Pada penelitian ini akan dibahas tentang effisiensi transformator inti ferrit yang dibandingkan dengan transformator inti besi, jika digunakan pada tenaga listrik. Penelitian ini  yang  dilakukan  di  laboratorium  Teknik  Elektro  Universitas  PGRI  Palembang.  Dari  hasil pengukuran  didapat  bahwa  effisiensi  transformator  inti  ferrit  lebih  rendah  jika  dibandingkan dengan transformator inti besi dan tidak layak jika digunakan pada tenaga listrik.
Kata kunci : trafo inti ferrit, transformator inti besi, effisiensi
Abstract-- The  transformer  is  a  static  electromagnetic  device  that  functions  to  transfer  the electrical  power  of  an  electrical  circuit  to  another  electrical  circuit  with  the  principle  of electromagnetic  induction.  The  transformer  is  widely  used,  both  in  the  field  of  electricity  and electronics. In this study we will discuss the efficiency of ferrite core transformers compared to iron  core  transformers,  if  used  in  electric  power.  This  research  was  located  at  the  Electrical Engineering laboratory Universitas PGRI Palembang. From the measurement results concluded that  the  ferrite  core  transformer  efficiency  is  lower  when  compared  to  iron  core  transformers and not feasible if used in electric power.

## Keywords: ferrite core transformer, iron core transformer, efficiency

## PENDAHULUAN
Transformator digunakan secara luas, baik dibidang tenaga listrik maupun elektronika. Dalam  sistem  tenaga,  tegangan  transformator    dapat  dipilih  yang  sesuai  dan  ekonomis  untuk tiap-tiap  kebutuhan,  misalnya  kebutuhan  akan  tegangan  tinggi  dalam  pengiriman  daya  listrik jarak jauh. Dibidang elektronika, transformator digunakan sebagai gandengan impedansi antara sumber  dan  beban,  untuk  memisahkan  satu  rangkaian  dari  rangkaian  lain,  dan  untuk menghambat arus searah sambil tetap melakukan arus bolak-balik antara rangkaian.[3]
Pembahasan  pada  penelitian  ini  dibatasi  pada  rancang  bangun  trafo  inti  besi  dan  inti ferrit,  pengukuran  arus  pada  masing-masing  trafo  yang  bertujuan  untuk  mendapatkan  nilai effisiensi  dari  kedua  jenis  transformator  dan  membandingkan  effisiensi  dari  kedua  trafo tersebut.

## TINJAUAN PUSTAKA
Transformator  merupakan  alat  listrik  elektromagnetik  statis  yang  berfungsi memindahkan  dan  mengubah  daya  listrik  dari  suatu  rangkaian  listrik  ke  rangkaian  listrik lainnya,  dengan  frekuensi  yang  sama  dan  perbandingan  tertentu  melalui  suatu  gandengan magnet  dengan  prinsip  induksi  elektromagnetis,  dimana  jumlah  lilitannya  berbanding  lurus dengan perbandingan tegangannya tetapi berbanding terbalik dengan perbandingan arusnya[5].
Penggunaan trafo dalam system tenaga memungkinkan dipilihnya tegangan yang sesuai dan  ekonomis  untuk  macam-macam  kebutuhan,  misalnya  :  kebutuhan  teganan  tinggi  dan kebutuhan  pengiriman  jarak  jauh.  Dibidang  elektronika,  trafo  digunakan  sebagai  gandengan impedansi  antara  sumber  dan  beban,  pemisah  antar  rangkaian  dan  penghambar  arus  searah sambil tetap melalukan arus bolak balik [1]

## Prinsip Kerja Transformator
Transformator  terdiri  dari  dua  kumparan  yaitu  primer  dan  sekunder  yang  bersifat induktif.  Kedua  kumparan  tersebut  terpisah  secara  elektris  tetapi  terhubung  secara  magnetis melalui jalur yang memiliki reluktansi ( reluctance ) rendah. Jika kumparan primer dihubungkan dengan  sumber  tegangan  bolak-balik  maka  fluks  bolak-balik  akan  muncul  di  dalam  inti  yang dilaminasi,  karena  kumparan  tersebut  membentuk  jaringan  tertutup  maka  mengalirlah  arus primer.  Karena  adanya  fluks  pada  kumparan  primer  maka  terjadi  induksi  ( self  induction )  dan terjadi  juga  induksi  di  kumparan  sekunder  karena  pengaruh  induksi  dari  kumparan  primer tersebut atau disebut sebagai induksi bersama ( mutual induction ) yang menyebabkan timbulnya fluks magnet di kumparan sekunder, sehingga di rangkaian sekunder akan mengalir arus jika di bebani, dan energi listrik dapat ditransfer secara keseluruhan (secara magnetisasi) [5]

## Macam-macam Transformator Berdasarkan Intinya
1. Transformator Inti Ferrit
Intinya  terbuat  dari  campuran  zinc,  besi,  mangan  dan  beberapa  bahan  lain.  Banyak digunakan  sebagai  power  supply  jenis  switching.  Dengan  bekerja  pada  frekuensi  tinggi, transformator ini memiliki ukuran lebih kecil dari transformator frekuensi rendah. Akan tetapi, transformator  ini  di  pasaran  hanya  tersedia  secara  terbatas  untuk  spesifikasi  tertentu,  sehingga transformator biasanya didesain dan dibuat sendiri untuk aplikasi tertentu [2]
2. Trafo Inti Udara
Terdiri  dari  2  lilitan  tanpa  inti,  digunakan  untuk  tujuan  tertentu  dengan  pemakaian tegangan rendah. Umumnya tidak memerlukan daya yang besar dan effisiensinya sangat rendah 3. Trafo Inti Besi
Trafo  jenis  ini  merupakan  trafo  yang  paling  banyak  digunakan  .  Material  inti  besinya dibuat berupa lembaran-lembaran yang bertujuan untuk meningkatkan effisiensinya.

## Kumparan Transformator
Garis  tengah  atau  tebal  kumparan  (kawat  tembaga)  menentukan  kemampuannya  saat dilalui  arus  listrik.  Bila  arus  listrik  yang  mengalir  melebihi  kemampuan  kawat,  akan menyebabkan  kawat  menjadi  panas  dan  jika  arus  yang  melalui  kawat    jauh  melebihi kemampuan kawat, kawat akan terbakar dan putus.
Tabel 1. Diameter kawat Diameterkawat (mm) Kemampuan dilalui arus ( A ) 0,1 0,016 – 0,024 0,15 0,035 – 0,053 0,2 0,063 – 0,094 0,25 0,098 – 0,147 0,3 0,141 – 0,212 0,35 0,190 – 0,289 0,4 0,251 – 0,377 0,45 0,318 – 0,477 0,5 0,390 – 0,588 0,6 0,566 – 0,849 0,7 0,770 – 1,16 0,8 1,01 – 1,51 0,9 1,27 – 1,91 1 1,57 – 2,36 1,5 3,53 – 5,3 2 6,28 – 9,42 2,5 9,82 – 14,73 3 14,14 – 21,20 3,5 19,24 – 28,86 4 25,14 – 37,71
Kawat pada inti trafo dipasang dengan cara melilitkan kawat secara merata, antara  satu dengan yang lainnya diberi isolasi kertas tipis. Pembuatan cabang dari lilitan dilakukan dengan membengkokkan  kawat  diluar  lilitan,  untuk  kemudian  dilanjutkan  manggulung  lagi  kawat sampai  selesai.  Untuk  melakukan  hal  tersebut,  pada  lobang  tempat  gulungan  dimasukkan sepotong kayu dengan ukuran yang sesuai yang pada kedua belah ujung intinya dimasukkan as dari logam yang berhubungan dengan alat pemutar.

## Gambar 1.  Alat Gulung Transformator [8]

## Rugi-rugi dan Effisiensi [2]
Effisiensi  trafo  adalah  perbandingan  antara  daya  keluar  dan  daya  masuk.  Trafo  ideal adalah  trafo  yang  memiliki  effisiensi  100%,  yaitu  trafo  yang  tidak  memiliki  kehilangan  daya sama  sekali.  Tetapi  pada  kenyataannya  tidak  ada trafo  yang  ideal,  karena  pasti  ada  daya  yang hilang atau rugi – rugi pada trafo tersebut.
Effisiensi ( 𝜂 ) = 𝑑𝑎𝑦𝑎 𝑘𝑒𝑙𝑢𝑎𝑟 𝑑𝑎𝑦𝑎 𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘 = 𝑑𝑎𝑦𝑎 𝑘𝑒𝑙𝑢𝑎𝑟 𝑑𝑎𝑦𝑎 𝑘𝑒𝑙𝑢𝑎𝑟+ ∑ 𝑟𝑢𝑔𝑖 = 1 - ∑ 𝑟𝑢𝑔𝑖 𝑑𝑎𝑦𝑎 𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘
Rugi-rugi pada transformator terbagi atas :
1. Rugi Tembaga (P cu )
Rugi  -  rugi  yang  disebabkan  arus  beban  yang  mengalir  pada  kawat  tembaga.  Karena arus yang mengalir berubah-ubah, maka rugi tembaga juga berubah berdasarkan beban.
P cu = I 2 R
2. Rugi Besi (Pi)
Terdiri dari :
- Rugi histeresis, rugi-rugi yang disebabkan oleh fluks bolak-balik pada inti besi
P h = K hf 𝐵 𝑚𝑎𝑥 1,6 watt
K h = konstanta
B max = fluks maksimum (Weber)
- Rugi arus Eddy, rugi-rugi yang disebabkan arus pusar pada inti besi
P e = 𝐾 𝑒 2 f 2
Jadi rugi besi (P i ) = P h + P e

## TRANSFORMATOR KHUSUS [4]

## 1.   Ototransformator
Ototransformator  merupakan    merupakan  transformator  yang  terdiri  dari  satu  kumparan, yang dihubungkan sedemikian rupa sehingga sisi primer dan sisi sekunder memiliki secara bersama  sebagian  kumparan.  Atau  dapat  dikatakan  ototransformator  merupakan  satu kumparan yang dicabangkan
Gambar 2.  Ototransformator [6]
2.   Transformator Penyearah
Untuk mendapatkan arus searah untuk bermacam-macam keperluan, digunakan penyearah.
Untuk menghubungkan penyearah ke jaringan, diperlukan sebuah trafo khusus
3.   Transformator Ukur
Tegangan  kerja  pada  instalasi  listrik  seperti  pusat  pembangkit  dan  gardu  induk  umumnya tegangan tinggi dan arus yang mengalir adalah arus yang besar pula. Alat ukurnya menjadi sangat  mahal,  jika  besaran-besaran  tersebut  diukur  secara  langsung.  Karena  itu  dibuat transformator khusus untuk menurunkan tegangan atau arus yang besar tersebut.pada rasio tertentu.  Transformator  khusus  tersebut  dinamakan  transformator  ukur,  yang  terdiri  dari  2 jenis, yaitu trafo arus dan trafo tegangan
4.   Transformator Uji Tegangan Tinggi
Trafo  uji  tegangan  tinggi  dibuat  dalam  hubungan  hemat,  yaitu  sebagai  ototransformator, dengan konstruksi secara bersusun atau kaskade
5.   Reaktor
Sistem  tenaga  listrik  sering  menggunakan  kumparan  sebagai  induktor  atau  reaktor  yang dihubung seri untuk membatasi besar arus hubung singkat yang dapat terjadi saat gangguan 6.   Magnet dan Transformator Superkonduktif
Transformator yang memanfaatkan sifat superkonduktivitas
7.   Transformator Khusus Lain
Merupakan  transformator  yang  memiliki  desain  khusus  yang  disesuaikan  dengan penggunaan.  Contohnya  :  transformator  mini,  transformator  tambang,  transformator  las, transformator dengan tegangan yang rendah

## METODE PENELITIAN
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Teknik Elektro Universitas PGRI Palembang
Perancangan dan Perhitungan
1.   Menentukan Luas Inti Trafo
Luas inti trafo (A) = 0,98 √𝑃
Luas trafo inti ferrit = luas trafo inti besi
2.   Menentukan jumlah lilitan per volt
Jumlah lilitan per volt = 𝑓 𝐴
3.   Menentukan diameter kawat tembaga
Diameter kawat ditentukan dengan melihat tabel 1, berdasarkan arus yang akan mengalir pada kawat tembaga tersebut
4.   Menghitung effisiensi trafo inti besi dan inti ferrit
𝜂 = 𝑑𝑎𝑦𝑎 𝑘𝑒𝑙𝑢𝑎𝑟 𝑑𝑎𝑦𝑎 𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘 x 100%

## HASIL DAN ANALISA
Luas trafo inti ferrit = luas trafo inti besi = 5 cm 2
Lilitan per volt = 𝑓 𝐴 = 50 5 = 10
A = 0,98 √𝑃
P = ( 𝐴 0,98 ) 2 = 25 W
V pada sisi primer 220, maka I = 25 220 = 0,11A diameter kawat yang sesuai 0,25 mm 2
V pada sisi sekunder 6 V, maka I = 25 6 = 4,17 A diameter kawat yang sesuai 1,5 mm 2
Jumlah lilitan pada sisi primer = 10 x 220 = 2200 lilitan
Jumlah lilitan pada sisi sekunder = 10 x 6 = 60 lilitan Diameter kawat sisi primer 0,25 mm, sedangkan pada sisi sekunder 1,5 mm
Gambar 3. Trafo Inti Besi
Gambar 4. Trafo Inti Ferrit

## PENGUKURAN
A.Transformator inti ferit
No 𝑉 𝑖𝑛 (Volt) 𝑉 𝑜𝑢𝑡 (Volt) 𝐼 𝑜𝑢𝑡 (mA) 1 48 8 8,2 2 48 8,5 8,3 3 49 8,5 8,3 4 48 8 8,2 5 48 8 8,2
B.Transformator inti besi
No 𝑉 𝑖𝑛 Volt) 𝑉 𝑜𝑢𝑡 Volt) 𝐼 𝑜𝑢𝑡 (mA) 1 60 29 0,026 2 60 30 0,025 3 61 30 0,026 4 62 30 0,025 5 60 29 0,026
Efisiensi transformator inti besi
𝐼 𝑜𝑢𝑡 𝑟𝑎𝑡𝑎 𝑟𝑎𝑡𝑎 = 𝐼 2 𝑟𝑎𝑡𝑎 𝑟𝑎𝑡𝑎 = 0,026+0,025+0,026+0,025+0,026 5 = 0,0256 mA
I 1 = N 2 .I 2 N 1 = 440 (0,0256 ) 880 I 1 = 0,0128 mA
𝑉 in rata−rata = 𝑉 1 rata−rata = 60+60+61+62+60
5
= 60,6 V
P 1 = 𝑉 1 . 𝐼 1 = ( 60,6 ) . ( 0,0000128 ) = 0,00077568 W
𝑉 𝑜𝑢𝑡 rata rata = 29+30+30+30+29
5 = 29,6 V
P 2 = 𝑉 2 . 𝐼 2 = ( 29,6 ) . (0,0000256 ) = 0,000075776
𝜂 = P 2 P I x 100 % = 0,000075776 0,000077568 x 100 % = 97,68 %
Effisiensi transformator inti ferit
𝐼 𝑜𝑢𝑡 𝑟𝑎𝑡𝑎 𝑟𝑎𝑡𝑎 = 𝐼 2 𝑟𝑎𝑡𝑎 𝑟𝑎𝑡𝑎 = 8,2+8,3+8,3+8,2+8,2 5 = 8,24 mA
I I = N 2 .I 2 N 1 = 440 ( 8,24 ) 880 = 4,12  mA
𝑉 𝑖𝑛 = 48+48+49+48+48 5
=  48.2
P I = V I . I I = ( 48,2 ) ( 0,00412 ) W = 0,198584 Watt
V out = 8,2+8,3+8,3+8,2+8,2 5 = 8,2
P 2 = V 2 . I 2 =  (8,2) (0,00824 ) W =  0,067568 Watt
𝜂 = P 2 P I x 100 % = 0 , 067568 0 , 198584 x 100 %  = 34,02 %

## KESIMPULAN
1. Dari hasil perhitungan didapat, kawat yang harus dipakai pada sisi primer berdiameter 0,25 mm 2 dan sisi sekunder berdiameter 1,5 mm 2 .
2. Jumlah lilitan pada sisi primer sebanyak 2200 lilitan dan pada sisi sekunder 60 lilitan
3. Transformator inti ferit memiliki efisiensi 34,02 %
4. Transformator inti besi memiliki efisiensi 97,68 %
5. Transformator inti ferit tidak dapat digunakan sebagai transformator daya karena effisiensinya yang rendah

## DAFTAR PUSTAKA
1. Zuhal, “Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya”, PT Gramedia Pustaka Utama,
Jakarta, 2000
2. N. Mohan, T. M. Undeland, and W. P. Robbins, Eds., Power Electronics : Converters,
Applications, and Design, 3rd ed. Minnesota: Wiley, 2003.
3. Zuhal, Dasar Tenaga Listrik, Penerbit ITB Bandung, 1991
4. Abdul Kadir, Transformator, Penerbit Universitas Indonesia, 2010
5. 5.http://repository.usu.ac.id/bitstream/handle/123456789/20976/Chapter%20II.pdf;jsessioni d=C7E16391BE153556A6712B6F8CB21E47?sequence=3
6. https://en.wikipedia.org/wiki/Autotransformer
7. https://goodarif.files.wordpress.com/2013/01/gel-pe.jpg
8. http://hobbytehkniselektronika.blogspot.com/2011/09/alat-untuk-mengulung-dinamo-dan- trafo.html