Contoh Soal Efisiensi Transformator
Contoh Soal Efisiensi Transformator - Pada topik sebelumnya kalian telah belajar tentang transformator, yaitu komponen yang dapat menaik/ menurunkan tegangan AC. Pada topik ini kalian akan belajar lebih rinci tentang efisiensi transformator. Efisiensi ini erat kaitannya dengan jumlah energi awal dan energi yang hilang ketika transfomator bekerja.
Transformator memiliki dua buah kumparan yaitu kumparan primer dan sekunder. Kumparan primer berfungsi sebagai terminal input transformator, sedangkan kumparan sekunder berfungsi sebagai terminal output transformator. Pada topik sebelumnya, kalian telah mengenal bahwa transformator memiliki efisiensi ideal sebesar 100%, artinya daya yang diberikan pada kumparan primer akan dikeluarkan dalam jumlah yang sama oleh kumparan sekunder. Pada kenyataannya, tidak demikian. Selalu terjadi loss daya (kehilangan daya), yaitu daya yang dikeluarkan transformator (pada kumparan sekunder) selalu lebih kecil dibandingkan daya yang masuk transformator (pada kumparan primer). Hal ini terjadi karena selama transformator bekerja, ada energi listrik yang diubah menjadi kalor (panas).
Kalian tentu ingat hukum kekekalan energi, bahwa energi bersifat kekal. Jumlah energi awal suatu proses sama dengan jumlah energi akhir proses. Hukum kekekalan energi tersebut juga berlaku pada transformator dan dinyatakan dengan persamaan berikut.
Kalian tentu ingat hukum kekekalan energi, bahwa energi bersifat kekal. Jumlah energi awal suatu proses sama dengan jumlah energi akhir proses. Hukum kekekalan energi tersebut juga berlaku pada transformator dan dinyatakan dengan persamaan berikut.
Dari persamaan tersebut terlihat bahwa energi keluaran menjadi lebih kecil dari energi masukan. Energi listrik (W) dihitung dengan persamaan berikut.
Keterangan:
W = energi listrik (J);
V = tegangan (V);
I = arus (A); dan
t = waktu (s).
W = energi listrik (J);
V = tegangan (V);
I = arus (A); dan
t = waktu (s).
Daya adalah energi persatuan waktu, atau ditulis dalam persamaan berikut.
Keterangan:
P = daya (watt atau W);
W = energy listrik (J);
t =waktu (s);
V =tegangan (V); dan
I =arus (A).
P = daya (watt atau W);
W = energy listrik (J);
t =waktu (s);
V =tegangan (V); dan
I =arus (A).
Efisiensi dinyatakan sebagai perbandingan energi yang keluar dan masuk transformator. Secara matematis dirumuskan sebagai berikut.
Keterangan:
η = efisiensi;
Wp = energi masukan pada kumparan primer (Joule); dan
Ws = energi keluaran pada kumparan sekunder (Joule).
η = efisiensi;
Wp = energi masukan pada kumparan primer (Joule); dan
Ws = energi keluaran pada kumparan sekunder (Joule).
Efisiensi juga dapat dinyatakan sebagai berikut.
Keterangan:
η = efisiensi;
Wp = energi masukan pada kumparan primer (J);
Ws = energi keluaran pada kumparan sekunder (J);
Vp = tegangan pada kumparan primer (V);
Vs = tegangan pada kumparan sekunder (V);
Ip = arus pada kumparan primer (A);
Is = arus pada kumparan sekunder (A); dan
t =waktu (s).
η = efisiensi;
Wp = energi masukan pada kumparan primer (J);
Ws = energi keluaran pada kumparan sekunder (J);
Vp = tegangan pada kumparan primer (V);
Vs = tegangan pada kumparan sekunder (V);
Ip = arus pada kumparan primer (A);
Is = arus pada kumparan sekunder (A); dan
t =waktu (s).
Berikut ini merupakan langkah-langkah yang harus diperhatikan agar transformator memiliki efisiensi yang nilainya mendekati 100%.
1. Diberi bahan pendingin.
2. Inti besi pada transformator dibuat berbentuk pelat atau lempengan untuk mengurangi panas. Bentuk pelat atau lempengan memudahkan panas cepat terserap, karena luas penampangnya yang besar.
3. Dialiri udara dingin, misalnya dengan air conditioning (AC) atau kipas angin. Udara dingin dari kipas atau AC membuang panas dari transformator sehingga suhu transformator tetap dingin.
2. Inti besi pada transformator dibuat berbentuk pelat atau lempengan untuk mengurangi panas. Bentuk pelat atau lempengan memudahkan panas cepat terserap, karena luas penampangnya yang besar.
3. Dialiri udara dingin, misalnya dengan air conditioning (AC) atau kipas angin. Udara dingin dari kipas atau AC membuang panas dari transformator sehingga suhu transformator tetap dingin.
Contoh Soal
Sebuah trasnformator memiliki efisiensi 80%. Jika tegangan masukannya 20 V, dan arusnya tetap, berapa tegangan keluarannya?
Penyelesaian
Diketahui:
η =80%
Ip = Is
Vp = 20 V
Ditanyakan: Vs ?
Jawab:
Penyelesaian
Diketahui:
η =80%
Ip = Is
Vp = 20 V
Ditanyakan: Vs ?
Jawab:
Jadi, besar tegangan keluaran transformator adalah 16 V.
S1
Daya keluaran transformator akan bernilai lebih kecil daripada daya masukan. Hal tersebut terjadi karena adanya ....
S2
Transformator memiliki efisiensi 90% dengan arus tetap, artinya ....
S3
Sebuah transformator menerima daya masukan 100 W. Jika daya keluaran yang dihasilkan 80 W, maka efisiensi transformator tersebut adalah ....
S4
Sebuah transformator yang memiliki efisiensi 90%, menerima masukan tegangan 20 V dan arus 1 A. Jika arusnya tetap, maka tegangan keluaran yang dihasilkan adalah ....
S5
Sebuah transformator menerima masukan tegangan dan arus berturut-turut 12 V dan 1A. Jika arusnya tetap dan tegangan keluarannya menjadi 10 V, maka efisiensi transformator tersebut adalah ....
S6
Agar sebuah transformator yang berefisiensi 80% memiliki tegangan keluaran 80 V (arus tetap), maka tegangan minimal yang harus diberikan adalah ....
S7
Sebuah transformator memiliki daya masukan 20 W. Jika efisiensi transformator 80%, dan tegangan keluaran 2 V, maka arus yang keluar dari transformator adalah ....
S8
Sebuah transformator diberi arus masukan 1 A dan tegangan masukan 10 V. Jika arusnya tetap dan tegangan keluaran besarnya 9 V, maka efisiensi transformator tersebut adalah ....
S9
Transformator step up sebuah PLTA menaikkan tegangan menjadi 100 kalinya. Jika arusnya tetap, maka efisiensi transformator tersebut adalah ....
S10
Sebuah transformator memiliki efisiensi 80 %. Tegangan minimum yang harus diberikan agar tegangan keluarannya 10 V adalah ....