Trafo dan transmisi daya listrik
| English | Bahasa Indonesia |
|---|---|
| transformer/trænsˈfɔːmə/ | transformator |
| primary/ˈpraɪməri/ | primer |
| secondary/ˈsekəndəri/ | sekunder |
| step-up/step ʌp/ | penaik voltan |
| step-down/step daʊn/ | penurun voltan |
| transmission/trænˈsmɪʃn/ | transmisi |
Mengirimkan daya melintasi negara
- Pembangkit listrik jauh dari kota, namun sangat sedikit energi yang hilang dalam perjalanan.
- Rahasianya adalah transformator, yang mengubah besaran tegangan a.c.
- Ini memungkinkan kita mengirim daya dengan tegangan sangat tinggi — dan itulah yang membuat kehilangan kecil.
Transformator
- Transformator memiliki dua kumparan pada inti besi lunak: primer (input) dan sekunder (output).
- Arus a.c. pada primer menciptakan medan yang berubah pada inti, yang menginduksi g.g.b. a.c. pada sekunder.
- Tegangan dan jumlah lilitan saling berkaitan melalui:
- Hanya bekerja pada a.c. — d.c. stabil tidak menciptakan medan yang berubah.
Persamaan trafo
Vs/Vp = Ns/Np
Rasio tegangan sama dengan rasio lilitan — lebih banyak lilitan pada sekunder menaikkan tegangan.
Trafo bekerja dengan arus searah (d.c.) yang stabil.
Trafo membutuhkan medan magnet yang berubah, sehingga hanya bekerja pada a.c. Arus searah (d.c.) yang stabil tidak menghasilkan perubahan dan tidak menginduksi apa pun.
Trafo memiliki $1000$ lilitan pada primer dan $50$ pada sekunder. Tegangan primer adalah $240\ \text{V}$. Berapakah tegangan sekunder, dalam V?
$V_s = V_p \times \dfrac{N_s}{N_p} = 240 \times \dfrac{50}{1000} = 12\ \text{V}$ — sebuah trafo penurun tegangan.
Step-up dan step-down
- Lebih banyak lilitan pada sekunder → transformator penaik tegangan (tegangan naik).
- Lebih sedikit lilitan pada sekunder → transformator penurun tegangan (tegangan turun).
- Jika efisiensi 100%, daya masuk = daya keluar:
- Jadi transformator penaik tegangan menaikkan tegangan tetapi menurunkan arus.
Transformator nyata mengubah tegangan suplai a.c.
Trafo
Tambah lilitan pada sekunder untuk menaikkan tegangan, kurangi untuk menurunkannya — Vs/Vp = Ns/Np, persis seperti cara jaringan listrik mentransfer daya secara efisien.
Trafo penaik tegangan memiliki:
Lebih banyak lilitan sekunder menghasilkan tegangan keluaran yang lebih tinggi — trafo penaik tegangan.
Trafo penaik tegangan dengan efisiensi 100% meningkatkan tegangan dan menurunkan arus.
Daya terawat ($I_p V_p = I_s V_s$), jadi jika tegangan naik, arus harus turun.
Mengapa tegangan tinggi untuk transmisi
- Daya terbuang sebagai panas pada kabel adalah $P = I^2 R$ ($R$ = hambatan kabel).
- Transformator penaik tegangan meningkatkan tegangan sehingga menurunkan arus untuk daya yang sama ($P = IV$).
- Arus yang lebih kecil berarti jauh lebih sedikit daya terbuang pada kabel.
- Transformator penurun tegangan kemudian menurunkan tegangan ke nilai aman sebelum mencapai rumah.
Transformator
Mengapa listrik dikirim melintasi negara dengan tegangan sangat tinggi?
Untuk daya tertentu, menaikkan tegangan menurunkan arus. Karena rugi-rugi panas adalah $I^2R$, arus yang lebih kecil menghilangkan jauh lebih sedikit daya.
Sebuah kabel mengalirkan arus sebesar $20\ \text{A}$ dan memiliki hambatan $5.0\ \Omega$. Berapa banyak daya yang hilang sebagai panas, dalam W?
$P = I^2 R = 20^2 \times 5.0 = 400 \times 5.0 = 2000\ \text{W}$. Menurunkan arus akan memotong kerugian ini secara drastis.
Anda telah memahaminya
- transformator: $\dfrac{V_p}{V_s} = \dfrac{N_p}{N_s}$; bekerja hanya pada a.c.
- lebih banyak lilitan sekunder = penaik tegangan (V↑); lebih sedikit = penurun tegangan (V↓)
- efisiensi 100%: $I_p V_p = I_s V_s$ — penaik tegangan menaikkan V tetapi menurunkan I
- transmisi pada tegangan tinggi → arus rendah → kehilangan $I^2R$ lebih sedikit pada kabel