Kamis, 25 November 2010

Masalah Pembangkit Tenaga Listrik


Persoalan Pokok pada Pembangkit Tenaga Listrik
Pembangkit yang biasa digunakan pada suatu sistem tenaga listrik (TL)terdiri dari pembangkit listrik tenaga air (PLTA) dan unit-unit thermal.Pembangkit-pembangkit itu sekarang ini umumnya sudah berhubungan satu dengan yang lainnya atau sudah terinterkoneksi. Setelah beroperasi dalam waktu tertentu maka dari pembangkit-pembangkit itu ada yang keluar. Hal ini disebabkankarena pertama ada unit pembangkit yang rusak tentunya perlu diganti. Kedua ada pembangkit yang istirahat untuk keperluan pemeliharaan. Salah satu contoh rencana pemeliharaan unit pembangkit adalah dengan menggunakan metodeLevelized Resh dari Gaever. Namun dalam aplikasinya harus dibagi dalam dua kriteria pertama unit pembangkit bisa dikeluarkan tanpa adanya penyesuaian. Ke dua unit pembangkit yang dikeluarkan harus diatur dalam kurun waktuyang terbatas. Dengan demikian berarti pada waktu tertentu ada unit pembangkit yang keluar dari sistem, sehingga akan menimbulkan perubahan pada biaya produksi. Tapi setelah habis masa pemeliharaan (overhaul) harus dilakukan evaluasi koefisien ongkos pembebanan hal ini dilakukan untuk memperoleh akurasi yang baik. Selanjutnya yang perlu diperhatikan adalah bagaimana meminimumkan ongkos tapi memenuhi tingkat sekuriti. Biasanya pada operasi pembangkit thermal biaya yang dihitung hanyalah biaya bahan bakar, halini karena komponen biaya yang lainnya dinaggap konstan. Berarti kalau saja bisa dihemat penggunaan bahan bakar itu maka pengeluaran biaya pada pengoprasian sistem tenaga listrik bisa dikurangi. Sementara itu beban yang akan dilayaninya berubah-ubah menurut waktu, jadi yang penting adalah bagaimana dalam oprasi pembangkit hidro-thermal itu bisa dihemat penggunaanbahan bakar. Kemudian dengan menggunakan metode dynamic programing dapat dicari alternatif pembebanan hidro thermal yang optimum. Sedangkan kemampuan pembangkit thermal dapat diketahui dengan menggunakan effective capabilitydari Gaever :
C" = C - M In (1-r+r.Cc/m)
Di mana : C" = Effective capability (MW)
C = Installed capacity
M = System characteristic
r = FOR (forced outage rate)
Dan untuk pembangkit hidro kemampuan maximun bisa diketehui dari model oprasi dan situasi air.
Optimasi Hidro Thermis
Dalam pengoprasian unit pembangkit thermal dan hidro yang perlu dilakukan adalah mencari sistem pembebanan yang optimum.
Gambar 1Gambar 1 menunjukkan jalur pembagian beban untuk beban harian dari suatusistem unit pembangkit hidro-termis. Setelah jalur itu ditentukan, maka kemudian dalam jalur beban unit pembangkit termis perlu dibuat jadual operasi unit-unit pembangkit yang optimum. Hal ini timbul karena efisiensi unit pembangkit termis tergantung pada pembebanannya dan unit PLTU kebanyakan tidak dapat dioperasikan star-stop dalam waktu kurang dari dua jam. Hal ini karena PLTU itu tidak bisa diberi beban yang rendah sedang kalau diberi beban rendah maka efisiensinya akan turun. Selain dari itu memberhentikan unit PLTU untuk satu/dua hari saja umumnya tidak bisa diikuti dengan pemadaman api ketel sama sekali, sehingga ada no load loss. Untuk unit PLTG star-stopharus diperhitungkan dengan "time between overhaul", di mana makin sering unit PLTG mengalami star-stop dalam operasinya makin pendek"time between over haulnya karena star-stop langsung menambah keausan(detoration) turbin gas. Mengingat hal-hal tersebut di atas maka jadwal operasi (star-stop) unit-unit termis perlu dioptimasikan dan untuk keperluanitu maka digunakanlah metode " dynamic program ". Sementara itu untuk mencari jalur yang optimum dapat digunakan metoda gradient, metoda dynamic programing atau prioryty curve. Dalam proses optimasi hidro-termisitu ada dua hal yang perlu diperkirakan terlebih dahulu yaitu :
  • Beban sebagai fungsi waktu
  • Jumlah air yang tersedia pada pembangkit hidro
Optimasi hidro-termis itu merupakan optimasi jangka pendek yaitu sampai dengan jangka waktu satu minggu mengingat bahwa beban harian (setiap jam)serta perkiraan air yang masuk ke pembangkit sukar diperkirakan secara teliti untuk jangka waktu lebih dari satu minggu.
Keandalan
Keandalan kapasitas pembangkit didefenisikan sebagai persesuaian antara kapasitas pembangkit yang terpasang terhadap kebutuhan beban. Dengan demikian sistem pemabngkit itu akan mampu melayani kebutuhan beban secara kontinyu.Jika pembebanan melebihi kapasitas beban pembangkit maka akan mengakibatkan hilangnya beban (loss of load) atau kapasitas yang tersedia tidak mampulagi mengatasi beban yang harus dilayani. Hal inilah yang mengakibatkan sistem menjadi tidak handal, oleh karena itu kapasitas terpasang di dalam sistem harus selalu lebih besar dari beban puncak sistem. Di mana kelebihanbeban itu digunakan sebagai cadangan untuk mempertahankan keandalan sistem pada setiap operasi.
Dalam kaitan itu maka dibutuhkan suatu ukuran untuk mengetahui tingkat keadan dalan dari suatu sistem yaitu dengan mengetahui indeks keandalan.. Indeks keandalan itu sendiri adalah ukuran tingkat keandalan dari suatu sistem pembangkit. Di mana makin kecil indeks keandalan maka makin baik tingkat keandalannya. Sedang metoda yang biasa digunakan untuk menentukan indeks itu adalah dengan metoda LOLP (loss of load probability) atau sering dinyatakan sebagai LOLE (loss of load expectation). Probabilitaskehilangan beban adalah metode yang dipergunakan untuk mengukur tingkat keandalan dari suatu sistem pembangkit dengan mempertimbangkan kemungkinan terjadinya peristiwa sistem pembangkit tidak dapat mensuplai beban secara penuh. Nilai probabilitas kehilangan beban dinyatakan dalam besaran haripertahun, yang berarti sejumlah hari dalam satu tahun kemungkinan terjadinya daya tidak tersedia (capacity outage) lebih besar dari kapasitas cadangan(reserved capacity). Jadi nilai tersebut merupakan resiko tahunan yang dihadapi oleh sistem pembangkit dalam melayani kebutuhan beban. Sementara itu kehilangan beban hanya akan terjadi bila kapasitas pembangkitan yang tersedia dalam pelayanan lebih kecil dari tingkat beban. Kapasitas pembangkit yang tersedia bisa diketahui dengan probalitas berarti hal ini menggunakan metode stastik. Adapun dasar statitiknya adalah probabilitas suatu unit yang gagal dan unit pembangkit yang berada dalam keadaan berkurang kapasitasnya karena kegagalan. Sedangkan untuk menghitung probabilitas daya tak tersedia digunakan cara pertama hukum binomial yaitu untuk sistem dengan unit-unit pembangkit yang indentik. Ke dua persamaan rekursif digunakan untuk sistem dengan unit-unit pembangkit yang indentik. Sementara itu probalitas tersebut dapat dinyatakan dalam bentuk pertama probalitas pasti p(x) yang menyatakan probabilitas terjadinya daya tidak tersedia sebesar x MW. Ke dua probabilitas kumulatif P(x) yang menyatakan probabilitas terjadinya data tidak tersedia sebesar x MW. Gambar 2
Dalam sistem tenaga listrik suatu unit pembangkitnya mempunyai dua keadaanya itu keadaan tersedia (up) dan keadaan tak tersedia (down). Interval ab menggambarkan perieda operasi di antara dua keadaan kegagalan. Bila interval waktu yang diamati banyak, maka waktu rata-rata di antara kegagalan (MTBF)adalah :
MTBF = Jumlah periode operasi / Jumlah kegagalan
MTBF ini menggambarkan keadaan tersedia rata-rata dan dinyatakan dalam dengan m. Interval cd menggambarkan keadaan tidak tersedia (down state)di antara dua keadaan operasi (up). Bila interval yang diamati banyak,maka waktu rata-rata tidak tersedia di antara dua keadaan operasi yang dinyatakan r adalah :
r = waktu jatuh total/jumlah keadaan jatuh total
Dari uraian di atas ternyata bahwa probabilitas unit berada dalam keadaantersedia (up) adalah :
Pup = m / (m+r)
Pada persamaan di atas m adalah waktu operasi rata-rata dan (m + r)adalah waktu siklus rata-rata yang dinyatakan dengan T analog dengan persamaan(1), ketidak tersediaan suatu unit pembangkit di dalam sistem dapat pula dinyatakan dengan :
Pdown = r / (m+r) = r / R = Q
Ketidak tersediaan suatu unit pembangkit dalam sistem sering pula disebut sebagai angka gagal paksa (FOR = forced outage rate) dari unit pembangkit tersebut. Ke dua keadaan di atas (up dan down) merupakan komplementer dan karenanya mempunyai hubungan R + Q = 1.
Model Beban
Gambar 3Model beban dimaksudkan untuk menyatakan beban pada musiman yaitu beban mingguan, harian, tiap jam bahkan tahunan. Kecenderungan beban digambarkan sebagai beban rata-rata dalam interval-interval waktu yang berbeda. Beban tersebut dipengaruhi juga oleh kondisi cuaca dan ketidak pastian peramalan beban. Sementara itu model kehilangan beban yang digunakan untuk menghitung indeks perkiraan kehilangan beban (LOLE) adalah beban puncak harian selama periode yang diamati. Beban puncak harian tersebut dapat langsung dipakai untuk menghitung indeks keandalan LOLE atau beban puncak harian tersebut disusun dalam bentuk kumulatif. Adapun beban pembangkit itu sifatnya tidak konstan, di mana perubahan kecepatannya dalam MW permenit perlu diperhatikan agar tidak menimbulkan keausan yang berlebihan.
Perubahan beban pembangkit ada tiga macam :
  • Perubahan beban harian yaitu untuk mengikuti perubahan dalam satu hari.
  • Perubahan beban mingguan yaitu untuk menghadapi perubahan bebanpada hari Saptu dan Minggu yang bebannya lebih rendah dari pada beban harikerja.
  • Perubahan beban untuk menghadapi hari libur khusus, karena beban pada hari libur khusus lebih rendah dari pada beban hari minggu.
Perubahan beban tersebut dapat direncanakan dalam mingguan berdasarkan hasil perhitungan optimasi hidro-termis dan berdasarkan jadual operasi unit pembangkit. Namun untuk keperluan pengaturan online Economic Load Dispatch dan pengaturan frekuensi harus dipilih unit-unit pembangkit yang mampu mengikuti perubahan beban yang relatif cepat. Unit-unit pembangkitdengan bahan bakar minyak dapat mengikuti program on-line Economic Load Dispatch dan program Kontrol Frekuensi dengan tetap memperhatikan kendala-kendala yang berlaku untuk unit pembangkit yang bersangkutan.

TEKNIK TENAGA LISTRIK


TEKNIK TENAGA LISTRIK DAN ELEKTRONIKA



Piranti-piranti pengontrol otomatis ini sangat berguna bagi manusia. Apalagi jika ditambah dengan suatu kecerdasan melalui program yang ditanamkan dalam sistem tersebut akan semakin meringankan tugas-tugas manusia. Akan tetapi secerdas apapun sebuah mesin tentu masih membutuhkan peranan manusia untuk mengatur dan mengontrol piranti-piranti ini. Otomasi kontrol bukan untuk menggantikan sepenuhnya peranan manusia, tetapi mengurangi peranan dan meringankan tugas-tugas manusia dalam pengontrolan suatu proses.

Dengan adanya perkembangan teknologi, maka mata kuliah Teknik Tenaga Listrik atau Teknik Kendali (control automatic) memberikan kemudahan dalam :

1.    Mendapatkan performansi dari sistem Dinamik,
2.    Dapat mempertinggi kualitas produksi
3.    Menurunkan biaya produksi,
4.    Mempertinggi laju produksi,
5.    Dan meniadakan pekerjaan- pekerjaan rutin yang membosankan, yang harus dilakukan oleh manusia.

Maka dengan mencakup konsep-konsep teori jaringan (Network theori) akan mendapatkan suatu analisis system pengaturan dan pengendalian pada hasil keluaran (output) yang dikehendaki.
Dengan demikian didalam permasalahan “Analisis  Sistem Teknik” akan dibahas masalah:
·       System dan model system, juga perumusan matematis system yang ditinjau dan serta cara  penyelesaiannya.
·       Untuk teknik umpan balik (feedback ) adalah merupakan salah satu proses paling dasar dan hampir terdapat di semua system dinamik antara lain :

-         Hal-hal yang berkaitan dengan diri manusia
-         Hubungan antara manusia dengan mesin-mesin
-         Peralatan-peralatan yang saling menunjang.

Sehingga system adalah kombinasi dari beberapa komponen yang bekerja bersama-sama dan dapat menjalannkan tugas-tugas tertentu antara lain:
-         Sistem Elektris
-         Sistem Mekanis
-         Sistem Thermis
-         Sistem Biologis



Contoh : Open Loop System

Yaitu : akibat pengaruh output kepada input melalui operator ( Manusia )
 







Closed loop control System: Yaitu pengaruh output ke input disebut “ feedback “ yang berarti suatu komponen keadaan tiap saat dari output (akibat) diberitaukan ke input ( penyebab ). Jadi “ Input dan output berasama-sama mengatur kerja system sampai output mencapai harga yang diinginkan.


 











B ( bimetal ) : yang terdiri dari dua buah keeping logam yang mempunyai koefisient expansitermal (ά ) yang berlainan dan dilekatkan menjadi satu. Dengan adanya perbedaan expansitermal tersebut, bila bimetal dipanaskan atau didinginkan akan mengalammi perubahan bentuk, atau berubah bentuk sehingga terjadi perubahan pada jari-jari tertentu.


Elemen-elemen Listrik

1.       Elemen Listrik Pasif : Adalah elemen listrik yang mempunyai sifat menerima/membutuhkan tegangan listrik.
·   Resistor
·   Capasitor
·   Induktor

2.       Elemen Listrik Aktif : Adalah elemen listrik yang mempunyai sifat membangkitkan   atau memberikan tenaga listrik.
·   Sumber  Arus
·   Sumber  tegangan


Komponen-komponen  Listrik

Resistor : Adalah suatu hambatan dari suatu benda sebagai penghantar atau Isolator.
Besarnya hambatan (Resistansi ) dari bahan dapat dirumuskan sebagai berikut :

Tahanan suatu bahan /material tergantung pada :

      dimana :   R = Besarnya Hambatan  ( Ω )
                                                ρ = Hambatan Jenis  (Ωm )
                                                L = Panjang bahan   ( m )
                                                A = Luas penampang  ( mm2 )


Hambatan yang sengaja dibuat untuk tujuan tertentu misalnya, akan dipakai untuk membatasi arus yang akan mengalir sehingga memberikan tegangan tertentu :
Maka dapat dikatakan sebagai penghantar ( Konduktor ): karena mempunyai nilai tahanan yang rendah. Seperti
-         Logam
-         Logam Campuran
-         Larutan asam

Disebut sebagai Isolator karena mempunyai hambatan isolasi yang tinggi
Misal : Mika, gelas, Karet, PVC

Hubungan Tahnan (R ) dengan temperature ( T ) adalah :


 








  
Sudut Linear selalu sama pada mumnya, bila temperature naik nilai tahnan ( R ) juga ikut naik. Apabila kenaikkannya linear,maka hubungan antara         R dan T
                                                                                  dimana :
                                                                            R0 = Tahanan pada 00C                       Rt = Tahanan pada  t0C   
   T = Temperature                                             ά =  Koefisien suhu tahanan




                                                                     






                               = 
                               = 

   
Sumber Arus dan Tegangan

Didalam elemen listrik aktip dapat dikatakan sebagai sumber arus atau sumber tenaga, tetapi untuk penekanan terhadap waktu yang panjang, apakah tegangan atau arus yang konstan.
·       Untuk sumber Arus, berarti untuk waktu yang lama di,ana besarnya arus dapat dikatakan konstan.



 








Untuk sumber tegangan, dimana dapat konstan :


 








Contoh Soal :
 






a.     Tuliskan persamaan system “ Open loop “ untuk V0(tegangan keluaran ) sebagai fungsi  dari ( Vin, R1 dan R2 ).
b.    Tuliskan persamaan system “ Closed loop “ untuk V0(tegangan keluaran ) sebagai fungsi  dari ( Vin, Vout, R1 dan R2 ).

Penyelesaian :

Menurut Hukum Kirchoff  I dan II Bahwa ( KCL da KVL )
a).  “ OPEN LOOP”

b). “CLOSED LOOP”




Besaran-besaran listrik secara umum :
Besaran listrik secara umum terdiri dari beberapa komponen




Komponen – komponen listrik

1.    Resistansi :

Secara umum fungsi dari komponen resistor adalah sebagai pengatur kuat arus yang mengalir. Nilai resistor dinyatakan dalam satuan ohm (W). Resistor dilambangkan dengan huruf R, sedangkan dalam skema disimbolkan  sebagai :
Gambar 1.   a.   Simbol tahanan tetap
                               b.   Simbol tahanan variabel
Jika resistor (R) dipasang pada tegangan (V) yang tetap, maka :
a.     Kuat arus I akan menjadi kecil, bila resistor R besar.
b.    Kuat arus I akan menjadi besar, bila resistor R kecil.
Menurut hukum ohm I bahwa  :      volt       maka : 
Daya yang dikeluarkan :                          watt
Energi (watt detik)            dimana :   
Sehingga besarnya Energi adalah :    joule
Macam-macam resistor :
a.      Resistor tetap, disebut weerstand (bahasa Belanda) yang kaki-kakinya terletak pada ujung-ujungnya dan dalam praktek dapat dipasang bolak-balik. Nilai resistor dinyatakan dengan warna gelang yang melingkar pada bagian luar resistor tersebut. Kode warna gelang diciptakan oleh perkumpulan pabrik-pabrik radio Eropa dan Amerika yang bernama RMA (Radio Manufactores Association). Setiap resistor ditandai dengan 4 warna gelang, dimana warna-warna  tersebut melambangkan angka-angka sebagai berikut :
Hitam    : 0 (nol); Coklat: 1 (satu); Merah: 2 (dua); Jingga: 3 (tiga); Kuning   : 4 (empat); Hijau : 5 (lima); Biru: 6 (enam); Ungu: 7 (tujuh);Kelabu          : 8 (delapan); Putih: 9 (sembilan)
Warna-warna untuk toleransinya sebagai berikut :
Emas               : 5%
Perak              : 10%
Tanpa Warna           : 20%
Gambar 2.  Penunjuk Kode Warna
Keterangan :
·       Pita pertama melambangkan angka pertama.
·       Pita kedua melambangkan angka kedua.
·       Pita ketiga melambangkan banyaknya angka nol.
·       Pita warna keempat melambangkan toleransi.
Contoh :
1)    Merah, ungu, jingga, emas ; artinya 27 K Ohm toleransi 5%.
2)    Hijau, biru, coklat, emas ; artinya 560 Ohm toleransi 5%.
3)    Jingga, putih, jingga, perak ; artinya 39 K Ohm toleransi 10%.
Bila hanya terdapat tiga pita warna, sedang pita warna keempat tidak ada berarti toleransinya adalah 20%.
Contoh :
1)    Jingga, putih, merah ; artinya 3 K 9 Ohm toleransi 20%.
2)    Hijau, biru, kuning ; artinya 360 K Ohm toleransi 20%.
Jika pita warna ketiga itu emas, maka dua angka yang dilambangkan pita warna pertama dan kedua dikalikan dengan 0,1 dan bila pita warna ketiga itu perak pengalinya adalah 0,01.
Contoh :
1)    Coklat, hitam, emas ; artinya 1 Ohm toleransi 20%.
2)    Merah, hijau, perak ; artinya 0,25 Ohm toleransi 20%.
b.     Variabel Resistor (VR)
Adalah resistor yang nilai hambatannya dapat diubah-ubah, variabel resistor dapat digolongkan menjadi 2 macam :
1)   Potensimeter, ada 2 macam :
·       Potensio Linier, ialah potensio yang apabila kontak gesenya dipindah nilai hambatannya berubah sesuai dengan perhitungan linier.
·       Potensio logaritmis, ialah potensio yang apabila kontak gesenya dipindah nilai hambatannya berubah sesuai dengan perhitungan logaritma.
Potensiometeer kebanyakan dipergunakan sebagai alat pengatur, misal :

1.    Alat pengatur suara (Volume Control)
2.    Alat pengatur nada (Tone Control)
3.    Alat pengatur nada tinggi (Treble Control)
4.    Alat pengatur nada rendah (Bass Control)



Gambar 2.3 Potensiometer dan lambangnya
2)   Trimmer potensio = Trimpot
Cara merubah nilai hambatan pada tripot adalah dengan jalan memutar memakai obeng (drei).




Gambar 2.4 Trimer Potensio dan lambangnya
2.    Kapasitor
Kapasitor atau biasa juga disebut Kodensator, adalah merupakan komponen elektronika yang dapat menyimpan tenaga listrik dalam waktu tertentu, tanpa disertai reaksi kimia. Kapasitor berlainan dengan aki, dimana aki juga dapat menyimpan tenaga listrik, tetapi dengan disertai reaksi kimia.
Pada dasarnya kapasitor terdiri dari 2 keping penghantar (konduktor) yang disekat satu dengan yang lain. Bahan penyekat keping ini disebut Dielektrika (Gambar 3.5). Berdasarkan bahan dielektikanya, maka kapasitor dibagi atas berbagai macam-maca, diantaranya :
a.     Kapasitor keramik : jika dielektikanya keramik
b.    Kapasitor kertas : jika dielektikanya kertas
c.     Kapasitor mika : jika dielektikanya mika
d.    Kapasitor elektrolit (elco) : jika dielektikanya oksida alumunium
e.     Kapasitor variable (varco)
f.      Kapasitor trimmer




Gambar 2.5 Dielektrika Kondensator
Dari bermacam-macam kapasitor mempunyai kemampuan menyimpan tenaga listrik yang berbeda-beda. Kemampuan menyimpan tenaga listrik dari kapasitor disebut kapasitansi (C), besar muatan (Q) diukur dengan satuan coulomb. Dan kapasitor yang memperoleh muatan listrik akan mempunyai tegangan antar terminal sebesar (V) volt. Kapasitansi dapat diukur berdasarkan besar  muatan yang dapat disimpan pada suatu kenaikan tegangan.

                                           C =  
Tegangan (V) :    Juga untuk     
Arus (i) :              sehingga   
Maka :         
Permukaan kapasitor yang berhubungan biasanya berbentuk plat rata. Ukuran kapasitor bergantung pada luas plat (A), jarak antar plat (d) dan medium penyekat. Kapasitansi juga dapat diukur dengan rumus :
C =  
Dimana :   = o .r
              o          = permitivitas tempat
              r  = permitivitas relatif
Daya (P)    :    P = Vc x i  ==      watt
Energi (w) yang tersimpan pada kapsitor dapat dihitung dengan rumus :
              
Sehingga : 
Maka   Energi mutlak = C V2                               
Kapasitansi total dapat diubah dengan cara menghubungkan beberapa kapasitor secara seri atau pararel. Kapasitor total dapat dikurangi dengan cara dihubungkan secara seri dan dapat dicari dengan rumus :
                    
Sedangkan kapasitas total dapat ditambah dengan cara dihubungkan secara pararel dan dapat dicari dengan rumus :
          CT = C1 + C2 + … + Cn
Satuan kapasitas dari kapasitor itu dinyatakan dalam farad. 1 farad ialah kemampuan kapasitor untuk menyimpan tenaga listrik atau mesin listrik 1 coulomb, apabila kapasitor itu diberi tegangan listrik 1 volt. Dalam praktek, dibuat satuan-satuan yang lebih kecil, yaitu :
1 mikrofarad (m fd)      =       10-6  farad
1 nanofarad (nf)           =       10-9  farad
1 pikofarad (pfd)         =       10-12  farad
Disamping untuk menyimpan tenaga atau muatan listrik, kapasitor juga dapat digunakan untuk :
a.     Peredam bunga api (kapasitor keramik)
b.    Perata denyut arus listrik (kapasitor elektrolit)
c.     Rangkaian resonansi dalam tuning sirkuit, atau mencari gelombang radio (kapasitor variable)
d.    Menggeser gelombang atau menepatkan frekuensi (kapasitor trimmer)





3.    Transformator
Transformator atau biasa disebut dengan trafo adalah alat untuk mengubah tegangan bolak-balik menjadi lebih tinggi atau lebih rendah dan digunakan untuk memindahkan energi dari suatu rangkaian listrik ke rangkaian berikutnya tanpa merubah frekuensi.
Dalam aplikasinya trafo dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu :
1.    Transformator Step-Up atau tranformator penaik tegangan adalah tranformator yang digunakan untuk menaikkan tegangan dari rendah ke tegangan yang lebih tinggi.
2.    Transformator Step-Down atau transformator penurun tegangan adalah transformator yang digunakan untuk menurunkan tegangan dari tinggi ke tegangan yan lebih rendah.
Cara kerja transformator adalah sebagai berikut :
1.    Jika kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan arus AC, maka pada kumparan primer timbul garis-garis gaya magnet yang berubah-ubah.
2.    Perubahan garis-garis gaya dari kumparan primer ini menginduksi kumparan sekunder sehingga pada kumparan sekunder timbul arus bolak-balik.
Dengan memilih jumlah lilitan yang sesuai untuk tiap kumparan dapat dihasilkan GGL kumparan sekunder yang berbeda dengan GGL kumparan primer. Hubungan GGL atau tegangan primer (Vp) tegangan sekunder (Vs), jumlah lilitan kumparan primer (np) dan jumlah lilitan kumparan sekunder (ns) dapat dinyatakan dengan rumus :
 
yang biasa disebut dengan perbandingan transformasi. Dengan memperhatikan perbandingan transformasi kita dapat mengetahui jenis dari transformator tersebut apakah trafo Step-Up atau Step-Down.

Pada transformator terdiri dari banyak belitan, sehinga dapat dipandang sebagai Induktor, dengan demikian dapat diuraikan sebagai berikut :

Induktor mempunyai tegangan (V) :         
Dimana :    ( i)     menyatakan sebagai fungsi waktu (t)
(L)       menyatakan panjang lilitan  (H)

Sehingga besarnya arus adalah 
Besarnya daya (P)  :            maka      =    watt

Energi yang tersimpan (w) :    maka

Sehingga :   maka (Energi) adalah    joule