Penerapan Transformator Pada Pengapian Sepeda Motor

Pada postingan sebelumnya sudah membahas mengenai tentang transformator (trafo). Dimana trafo tersebut berfungsi sebagai alat untuk menurunkan atau menaikan tegangan listrik. Lalu dimana sistem trafo ini diterapkan dalam kehidupan sehari-hari? Belajar suatu teori tidak akan berguna jika teori tersebut tidak diterapkan atau diaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari. Sebelum membahas mengenai Trafo dan aplikasinya. Berikut Mafia Online paparkan sebuah pengalaman yang menarik. Begini ceritanya:

Pada suatu hari saya ingin jalan-jalan bersama teman ke sebuah sebuah tempat yang namanya Bendungan Tukad Yeh Unda. Jaraknya yang cukup jauh dari rumah sehingga saya memutuskan menggunkan sepeda motor untuk menuju tempat tersebut. Lalu saya ambil sepeda motor langsung tancap starter, dan sialnya motor saya tidak mau “hidup”. Berapa kalipun saya starter tetap saja tidak mau hidup juga. Lalu saya putuskan menggunkan starter kaki (starter kick), ternyata tidak mau juga. Lalu saya suruh teman saya untuk mencoba menyalakan mesin motor saya ternyata juga tidak bisa.

Di dalam keputusasaan saya coba telpon kakak saya, lalu saya tanyakan kenapa motor saya tiba-tiba tidak bisa hidup. Lalu kakak saya pun menjelaskan bahwa kemungkinan busi motornya kotor, sehingga perlu dibersihkan. Lalu saya suruh teman saya untuk melakukan apa yang suruh oleh kakak saya. Dalam keadaan sibuknya teman saya membersihkan busi motor, saya coba iseng-iseng menstarter dengan menggunakan starter kick. Lalu apa yang terjadi?

Teman saya tiba-tiba berteriak “wadaooow” dan terpental. Ternyata teman saya kena setrum katanya. Saya pun jadi bingung dan bertanya-tanya di dalam hati, kok bisa ya kena setrum, darimana sumber listrik tersebut. Padahal aki yang saya gunakan memiliki tegangan 12 volt tidak mungkin tegangan 12 volt bisa membuat orang sampai berteriak dan sampai terpental lagi.

Begitu penasarannya saya langsung mengambil HP dan menghubungi Mbah Google. Setelah searching di mesinnya Mbah Google saya menemukan beberapa artikel tentang dari mana sumber tegangan yang tinggi pada sepeda motor. Berdasarkan artikel yang saya baca sumber tegangan yang tinggi pada sepeda motor bersumber dari aki yang ada pada sepeda motor. Lho kok bisa? 

Nah di sinilah konsep transformator diterapkan dalam pengapian sepeda motor sehingga menghasilkan tegangan yang sangat tinggi. Jenis transformator yang digunakan adalah transformator jenis step up. Di mana trafo step up berfungsi untuk menaikan tegangan. Maka dari itu busi pada sepeda motor bisa menghasilkan tegangan yang sangat tinggi. Dalam artikel tersebut dijelaskan bahwa busi (spark plug) mampu mengeluarkan arus listrik tegangan tinggi menjadi loncatan bunga api melalui elektrodanya. Loncatan bunga api terjadi disebabkan adanya perbedaan tegangan diantara kedua kutup elektroda busi (± 10.000 volt). Fungsi dari busi tersebut adalah untuk membuat pengapian dengan tengangan yang tinggi. Jadi agar motor dapat berjalan dengan baik maka perlu pengapian dengan tegangan tinggi. Bagaimana caranya bisa menghasilkan tegangan yang sangat tinggi (± 10 kV)? 

Pengapian adalah cara untuk memantik/ignition yaitu menciptakan percikan api untuk memulai proses pembakaran di dalam silinder yang telah berisi gas dari bahan bakar yang telah tercampur dengan oksigen. Pembakaran yang cepat tesebut menimbulkan ledakan yang menggerakkan piston naik dan turun, demikian seterusnya berulang ulang.

Untuk menghasilkan percikan, listrik harus melompat melewati celah udara yang terdapat di antara dua elektroda pada busi. Karena udara merupakan isolator (penghantar listrik yang jelek), tegangan yang sangat tinggi dibutuhkan untuk mengatasi tahanan dari celah udara tersebut, juga untuk mengatasi sistem itu sendiri dan seluruh komponen sistem pengapian lainnya. Koil pengapian mengubah sumber tegangan rendah dari aki atau koil sumber (12 V) menjadi sumber tegangan tinggi  (10 KV atau lebih) yang diperlukan untuk menghasilkan loncatan bunga api yang kuat pada celah busi dalam sistem pengapian. Jadi koil pengapian ini berfungsi sebagai transformator step up.

Tanpa busi sepeda motor tidak akan bisa jalan.
Sumber gambar: Mas Alimuktar

Pada koil pengapian, kumparan primer dan sekunder digulung pada inti besi. Kumparan-kumparan ini akan menaikkan tegangan yang diterima dari baterai menjadi tegangan yang sangat tinggi melalui induksi elektromagnetik. Inti besi (core) dikelilingi kumparan yang terbuat dari baja silicon tipis.  

Dalam kumparan pengapian terdapat kumparan primer dan kumparan sekunder yang dililitkan pada tumpukan-tumpukan plat besi tipis. Diameter kawat pada kumparan primer 0,6 – 0,9 mm, dengan jumlah lilitan 200–400 kali, sedangkan diameter kawat  pada kumparan sekunder 0,05–0,08 mm dengan jumlah lilitan  sebanyak 2000–15.000 kali.  Karena perbedaan jumlah gulungan pada kumparan primer dan  sekunder tersebut, dengan cara mengalirkan arus listrik secara  terputus-putus pada kumparan primer (sehingga pada kumparan  primer timbul/hilang kemagnetan secara tiba-tiba), maka kumparan  sekunder akan terinduksi sehingga timbul induksi tegangan tinggi  sebesar ± 10.000 volt. 

Nah itu merupakan salah satu contoh penerapan konsep transformator dalam kehidupan sehari-hari. Hati-hati jika anda mencoba untuk memperbaiki sepeda motor anda sendiri, jika salah bisa-bisa anda kena setrum tegangan tinggi (10 kV) yang cukup membuat anda pingsan.

Contoh Soal dan Pembahasan Tentang Trafo.

Sebuah perusahaan jika ingin membuat trafo dengan tegangan masuk sebesar 12 Volt (tegangan aki) supaya menghasilkan tegangan sebesar 10 kV, jika lilitan primernya 400 lilitan. Berapa minimal lilitan sekundernya jika kita anggap trafo tersebut ideal dan berapa minimal lilitan sekundernya jika kita anggap trafo tersebut memiliki efisiensi 85%?

Jawab:

Diketahui:

Np = 400 = 4,0 x 10²

Vp = 12 V

Is = 1,5 A

Vs = 10 kV = 1,0 x 10⁴ V

Ditanya:

Ns jika trafo ideal = ... ?

Ns (jika η = 85%) = ..?

Penyelesaian:

Untuk transformator (trafo) yang ideal akan berlaku persamaan:

Np/Ns = Vp/Vs

4,0 x 10²/Ns= 12 V/1,0 x 10⁴ V

Ns = 4 x 10² x 1,0 x 10⁴ V/12 V

Ns = 4 x 10⁶ /12

Ns = 3,3 x 10⁵

Jadi, jika kita anggap trafo tersebut ideal maka minimal diperlukan lilitan sekunder sebanyak 3,3 x 10⁵ lilitan

Sedangkan untuk trafo dengan efisiensi 85% akan berlaku persamaan:

η = ((Np x Vs)/(Ns x Vp))x 100%

85% =(( 4,0 x 10² x 1,0 x 10⁴ V) /(Ns x 12 V)) x 100%

85 = 4,0 x 10⁸ /12 Ns

Ns = 4,0 x 10⁸/1,02 x 10³

Ns = 3,9 x 10⁵

Jadi, jika kita anggap trafo tersebut memiliki efisiensi 85% maka minimal diperlukan lilitan sekunder sebanyak 3,9 x 10⁵ lilitan.