pengembangan alat final devi

8/18/2019 Pengembangan Alat Final Devi

1/18

LAPORAN DESAIN ALAT TEKNIK LABORATORIUM 1

“MINIATUR TURBIN ANGIN PEMBANGKIT LISTRIK”

Disusun oleh:

Devi Ek !"h A#i#h

NIM 1$%&1%1%&%'%

KELAS (

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN !ISIKA

!AKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNI)ERSITAS *EMBER

&%1+


2/18

RINGKASAN

Pengembangan energi alternative baru dan terbarukan sedang digalakan melalui

kebijakan-kebijakan pemerintah untuk mendorong dan memfasilitasi pemanfaatan sumber

energi terbarukan. Tenaga angin merupakan salah satu sumber energy terbarukan yang

melimpah dinegeri kita dan ramah lingkungan karena menekan emisi gas CO2, oleh karena

itu kita dapat memperoleh listrik murah yang tidak terbatas dari energy angin.Pembangkit listrik tenaga angin mengkonversikan tenaga angin menjadi energy

listrik dengan menggunakan kincir angin atau turbin angin. Tujuan dari pembuatan alat ini

yaitu untuk mengetahui perubahan energy gerak menjadi energy listrik melalui miniature

turbin angin, mengetahui hubungan kecepatan angin dengan tegangan yang dihasilkan,

mengetahui pengaruh jumlah kumparan generator terhadap tegangan yang dihasilkan dan

mengetahui pengaruh jumlah sudu terhadap tegangan yang dihasilkan.

Prinsip kerja miniature turbin angin ini cukup sederhana yaitu putaran blade oleh

kipas angin diteruskan ke rotor generator dimana generator ini memiliki lilitan tembaga yang

berfungsi sebagai stator sehingga menghasilkan listrik. omponen alat yang terdiri dari

magnet yang berfungsi sebagai stator, rotor dan bearing adalah komponen generator dimana

ketiga komponen ini dibuat terbuka agar mahasis!a dapat mengetahui pengaruh perubahan

lilitan terhadap listrik yang dihasilkan. "eban yang diberikan berupa lampu #$%. omponen

sudu juga dibuat bisa dibongkar pasang untuk memvariasi dalam pengambilan data uji

pengaruh jumlah sudu terhadap arus yang dihasilkan. emudian untuk menganti-ganti

kecepatan angin digunakan kipas angin yang mempunyai kecepatan &, 2 dan '.

(enurut literature yang ada kecepatan angin berpengaruh terhadap tegangan yang

dihasilkan. )emakin tinggi kecepatan angin yang diberikan semakin tinggi pula nilai

tegangan yang dihasilkan. emudian semakin banyak kumparan maka tegangan yang

dihasilkan juga semakin besar. *al ini memenuhi hukum faraday yaitu + -ɛdɸm

dt .

#alu bertambahnya jumlah sudu yang akan mengakibatkan bertambahnya pula berat dari

turbin sehingga membutuhkan gaya dorong yang besar untuk memutar sudu turbin. *al itu

dapat disebabkan karena semakin tinggi gaya dorong yang dihasilkan juga akan

meningkatkan putaran dari turbin.semakin tinggi putaran maka daya motor yang dihasilkan

akan semakin meningkat. *al ini sesuai dengan persamaan berikut yaitu


3/18

PENDA,ULUAN

1-1 L." Belkn/

Pengembangan energi alternative baru dan terbarukan sedang digalakan melalui

kebijakan-kebijakan pemerintah untuk mendorong dan memfasilitasi pemanfaatan sumber

energi terbarukan. %an juga untuk mengatasi krisis sumber energi dan pemanasan global

yang di akibatkan dari penggunaan sumber energi fosil.

$nergi terbarukan berasal dari proses alami dan kemungkinan tidak akan pernah

habis. $nergi terbarukan adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan energi dari

sumber yang alami regenerasi dan karenanya, hampir tak terbatas. ni termasuk energi surya,

energi angin, tenaga air, biomassa /berasal dari tumbuhan0, energi panas bumi /panas dari

bumi0, dan energi laut.

Peningkatan penggunaan energi terbarukan bisa mengurangi pembakaran bahan

bakar fosil /batubara, minyak bumi, dan gas alam0, menghilangkan polusi udara yang terkait

dan emisi karbon dioksida, dan berkontribusi untuk kemandirian energi nasional dan

keamanan ekonomi dan politik.

Tenaga angin merupakan salah satu sumber energy terbarukan yang melimpah

dinegeri kita dan ramah lingkungan karena menekan emisi gas CO2, oleh karena itu kita

dapat memperoleh listrik murah yang tidak terbatas dari energy angin. %engan memberikan

pemahaman yang benar dan konkrit diharapkan mahasis!a dapat mendesain dan

menciptakan sebuah pembangkit listrik tenaga angin dengan efisiensi yang baik sehingga

bisa dimanfaatkan untuk kehidupan masyarakat dan me!ujudkan program pemerintah untuk

percepatan pemanfaatan energy terbarukan.

(asing-masing sumber energi alternatif memiliki kelebihan dan kekurangan. Penulis

berharap bah!a alat yang akan dibuat ini dapat memberikan sumber energi jauh lebih baik

dibandingkan konvensional, metode pembakaran bahan bakar fosil.

Teo"i 0enukun/ :


4/18

P"insi0 Ke"2 Tu"3in An/in Pe43n/ki. Lis."ik

Prinsip kerja dari turbin adalah mengubah energy gerak angin menjadi energy putar pada

kincir, lalu putaran kincir digunakan untuk memutar generator yang akhirnya akan

menghasilkan listrik.

omponen yang menhasilkan listrik pada rangkaian turbin angin pembangkit listrik adalah

generator. Prinsip kerja generator adalah memakai kaidah *ukum 1araday, yaitu apabila sebuah

penghantar digerakkan di dalam sebuah medan magnet, maka kedua ujung penghantar tersebut akan

timbul ggl induksi. "ila kedua ujungnya dihubungkan dengan beban,misalnya sebuah lampu, maka

akan mengalir arus listrik dan timbul daya listrik. %asar pembangkitan ggl ini seperti dilihat dalam

gambar berikut

Ene"/i An/in


5/18

Prinsip utamanya energy yang dihasilkan angin adalah mengubah energy listrik yang dimiliki

angin menjadi energy kinetic poros. "esarnya energy yang dapat ditransferkan ke rotor tergantung

pada massa jenis udara, luas area dan kecepatan angin. $nergy kinetic untuk suatu massa angin m

yang bergerak dengan kecepatan v yang nantinya akan diubah menjadi energy poros dapat

dirumuskan sebagai berikut

$ + mv2

%imana

m massa udara yang bergerak /kg0

v kecepatan angin /m3s0

$nergy kinetic yang terkandung dalam angin inilah yang akan ditangkap oleh turbin angin untuk

memutar rotor. %engan menganggap suatu penampang melintang 4, dimana udara dengan kecepatan

v mengalami pemindahan volume untuk setiap satuan !aktu, yang disebut dengan aliran volume 5

sebagai persamaan

5 + v 4

%iamana

5 laju volume /m

'

3s0

v kecepatan angin /m3s0

4 luas area sapuan rotor /m20

6otor satu sumbu dengan poros dimana daya poros dihitung dengan persamaan

P + T.7

%imana

T torsi poros /m0

7 kecepatan sudut /rad3s0


6/18

B"ke ,o"se Po5e" 6B,P7

Brake Horse Power (BHP) adalah daya dari turbin yang diukur setelah mengalami

pembebanan yang disebabkan oleh generator, gearbo8, pompa ataupun perangkat tambhan

lainnya. "rake yang dimaksud adalah suatu peralatan yang digunakan untuk memberikan

beban pada turbin sehingga putarannya dapat terjaga secara konstan. %alam percobaan

nantinya "*P diukur dengan menggunakan generator listrik. %engan mengukur besarnya

tegangan yang dihasilkan, dapat diketahui besarnya daya generator. )eperti pada rumus

P generator + 5.

%imana

P generator daya generator listrik /9att0

5 tegangan generator listrik /5olt0

arus listris /40

"esarnya "*P dapat dihitung setelah didapatkan harga P generator dengan rumus sebagai

berikut

%imana

"*P "rake *orse Po!er /9att0

Pgenerator daya generator listrik /9att0

: efisiensi generator /;0

To"si 6T7

Torsi biasa disebut juga momen atau gaya yang menyatakan benda berputar pada suatu

sumbu. Torsi juga bisa didefinikan ukuran efektifan gaya tersebut dalam menghasilkan

putaran atau rotasi mengelilingi sumbu tersebut. "esar rotasi dapat dihitung dengan

menggunakan rumus

%imana

T torsi /m0

P daya generator /94tt0


7/18

< putaran generator/rpm0

=ntuk sebuah generator jumlah lilitan sangat berpengaruh terhadap tegangan yang

dihasilkan. )esuai dengan *ukum 1araday sebagai berikut >Tegangan induksi dalam satu

rangkaian adalah berbanding lurus pada laju perubahan fluks magnetic yang melalui

rangkaian. ?ika rangkaian adalah kumparan terdiri dati lilitan dan jika ɸm adalah fluks

magnetic melalui satu lilitan, tegangan diinduksikan dalam setiap lilitan. #ilitan adalah seri,

sehingga tegangannya / 0 merupakan penjumlahan, dengan begitu tegangan induksi totalɛ

dalam kumparan diberikan oleh

+ -ɛdɸm

dt

1-& Tu2un

&. =ntuk mengetahui perubahan energy gerak menjadi energy listrik melalui miniature

turbin angin2. =ntuk mengetahui hubungan kecepatan angin dengan tegangan yang dihasilkan.

'. =ntuk mengetahui pengaruh jumlah kumparan generator terhadap tegangan yang

dihasilkan.@. =ntuk mengetahui pengaruh jumlah sudu terhadap tegangan yang dihasilkan.

1-$ Mn8.

&. Pengguna dapat mengetahui perubahan energy gerak menjadi energy listrik melalui

miniature turbin angin

&- Pengguna dapat mengetahui hubungan kecepatan angin dengan tegangan yang dihasilkan.

$- Pengguna dapat mengetahui pengaruh jumlah kumparan generator terhadap tegangan

yang dihasilkan.

9- Pengguna dapat mengetahui pengaruh jumlah sudu terhadap tegangan yang dihasilkan.

GAGASAN

Desin Al.


8/18


9/18


10/18

eterangan

&. (agnet neodymium

"erfungsi sebagai stator yaitu menghasilkan fluks-fluks magnet yang dapat

menimbulkan energy listrik.2. 6otor


11/18

6otor adalah merupakan elemen yang berputar, pada rotor terdapat kutub-kutub

magnet dengan lilitan-lilitan ka!atnya dialiri oleh arus searah. 6otor berfungsi untuk

menghasilkan medan magnet dan menghasilkan Aaya Aerak #istrik /AA#0.

'. "earing

"antalan berfungsi sebagai penyangga rotor sehingga membuat rotor dapatstabil3lurus pada posisinya didalam casing dan rotor dapat berputar dengan aman dan

bebas.@. )udu turbin /%apat diganti-ganti0

)udu merupakan bagian dari turbin dimana konversi energi terjadi.

B. %udukan

%udukan berfungsi sebagai tempat didudukannya alat.

P"insi0 Ke"2 Al.

Prinsip kerja miniature turbin angin ini cukup sederhana yaitu putaran blade oleh kipas

angin diteruskan ke rotor generator dimana generator ini memiliki lilitan tembaga yang

berfungsi sebagai stator sehingga menghasilkan listrik. omponen alat nomor &, 2 dan ' adalah

komponen generator dimana ketiga komponen ini dibuat terbuka agar mahasis!a dapat

mengetahui pengaruh perubahan lilitan terhadap listrik yang dihasilkan. "eban yang diberikan

berupa lampu #$%. omponen sudu juga dibuat bisa dibongkar pasang untuk memvariasi dalam

pengambilan data uji pengaruh jumlah sudu terhadap arus yang dihasilkan. emudian untuk

menganti-ganti kecepatan angin digunakan kipas angin yang mempunyai kecepatan &, 2 dan '.

Ben.uk Suu


12/18

"entuk sudu yang dipakai adalah jenis savonius, pada alat ini divariasikan jumlah sudu

yaitu 2 sudu dan @ sudu untuk melihat pengaruh arus yang dihasilkan dengan memvariasi jumlah

sudu turbin yang digunakan.

Terdapat tiga variabel bebas yang dibuat untuk mengetahui pengaruh masing-masing

variabel terhadap unjuk kerja turbin angin. 5ariabel tersebut yaitu

a. ?umlah sudu=ntuk variabel jumlah sudu yang digunakan adalah 2 sudu dan @ sudu.

b. ?umlah lilitan

?umlah lilitan yang disediakan yaitu 2B lilitan dan @ lilitan.

c. ecepatan angin=ntuk variabel kecepatan angin digunakan kecepatan kipas sebagai pemutar yaitu

kecepatan &, 2 dan '.

METODE EKSPERIMEN


13/18

$-1 ALAT DAN BA,AN

&. 4lat miniature turbin angin pembangkit listrik

2. )udu turbin'. #ilitan ka!at

@. ipas anginB. (ultimeter

$-& LANGKA, KER*A

1- Ln/khln/kh 4enen.ukn hu3un/n ke;e0.n n/in en/n .e/n/n


14/18

TEKNIK ANALISIS DATA DAN PEMBA,ASAN

&. Pembahasan tujuan pertama

%esain alat miniature turbin angin pembangkit listrik ini, pada bagian generator dibuat

terbuka sehingga kelihatan magnet dan kumparan dengan tujuan agar mahasis!a mengetahui

komponen-komponen dasar generator. emudian kumparan dapat diganti-ganti jumlah

lilitannya. ?adi alat peraga pembangkit listrik tenaga angin ini bisa dimanfaatkan dengan

maksimal sehingga pengguna dapat mengetahui perubahan energy gerak menjadi energy

listrik.

2. Pembahasan tujuan kedua

Tabel hubungan kecepatan angin dengan tegangan yang dihasilkan digunakan kipas angin

untuk variasi kecepatan.

ecepatan ipas 4ngin Tegangan

&


15/18


16/18


17/18


18/18

pengembangan alat final devi

Documents