View
14
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
i
KOPLING SENTRIFUGAL SEBAGAI PENERUSDAYA KINCIR ANGIN
NASKAH TUGAS AKHIR
Untuk memenuhi sebagian persyaratanmencapai derajat Sarjana Teknik
di Teknik Mesin
Diajukan oleh :
Yessiko Yolanda DwipunopanenNIM : 045214070
PROGRAM STUDI TEKNIK MESINJURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGIUNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA2008
ii
CENTRIFUGAL CLUTCH FOR THE WIND TURBINEPOWER TRANSMISSION
A THESIS
Presented as Partial Fulfilment of the Requirementsto Obtain the Sarjana Teknik Degree
in Mechanical of Engineering
By:
Yessiko Yolanda DwipunopanenNIM: 045214070
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAMDEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGYSANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA2008
iii
iv
v
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASIKARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan diawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma:
Nama : Yessiko Yolanda Dwipunopanen
Nomor Mahasiswa : 045214070
Demi mengembangkan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada PerpustakaanUniversitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul:
KOPLING SENTRIFUGAL SEBAGAIPENERUS DAYA KINCIR ANGIN
beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikankepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan,mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalandata, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di Internet ataumedia lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari sayamaupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama sayasebagai penulis.
Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.
Dibuat di Yogyakarta
Pada tanggal : 19 Maret 2008
Yang menyatakan,
(Yessiko Yolanda Dwipunopanen)
vi
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat karya
yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan
Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak didapat karya atau pendapat
yang pernah ditulis atau diterbitkan orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu
dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Yogyakarta, 7 Januari 2008
Yessiko Yolanda Dwipunopanen
vii
HALAMAN PERSEMBAHAN
Karya sederhana ini kupersembahkan kepada :
Tuhan dan pembimbing batinku, Yesus Kristus, yang senantiasa
mendampingi dan meluruskan jalanku sampai dengan saat ini.
Kedua orangtuaku yang akan selalu kucintai dan kusayangi dan akan terus
begitu selama hidupku.
Kekasihku tercinta yang selalu memotivasiku.
Sahabat-sahabatku yang selalu mendukung diriku.
viii
INTISARI
Saat ini pemanfaatan kincir angin sebagai pembangkit listrik masih dalamtahap pengembangan. Berbagai cara dilakukan untuk memanfaatkan energi yangditerima oleh kincir se-efektif mungkin agar energi tersebut dapat dimanfaatkansebesar-besarnya. Salah satu cara untuk meningkatkan kinerja kincir angin adalahdengan penerapan teknologi kopling sentrifugal untuk merekayasa putaran outputkincir agar dapat dimanfaatkan oleh generator pembangkit listrik secara lebihoptimal.
Metode yang digunakan dalam penelitian ini dilakukan dengan merekayasakopling sentrifugal sedemikian rupa agar dapat bekerja pada putaran yangdirencanakan, yaitu 400 rpm, 500 rpm dan 600 rpm, dan kemudian kinerja modeldiuji pada beberapa variasi kecepatan angin dengan beban alternator.
Hasil yang diperoleh dari penelitian ini berupa grafik-grafik kerja koplingsentrifugal pada variasi massa bandul kopling yang digunakan. Untuk putarankerja kopling, masing-masing diperoleh pada; massa bandul kopling 40 gram diputaran kerja 460 rpm, masa bandul kopling 20 gram di putaran kerja 705 rpm,sedangkan untuk massa bandul kopling 10 gram putaran kerja belum diketahuikarena keterbatasan alat uji.
Kata kunci : energi alternatif, transmisi, kopling, sentrifugal, pembangkit listrik,kincir angin.
ix
ABSTRACT
In this time windmill utilization as power station is still in development stage.Various methods have been done to make use of the energy received by propelleras effective as may be so that energy can be used as great as possible. One way toincrease the windmill working capability is by applying centrifugal clutchtechnology to manipulate propeller output rotation so that it can be utilized byelectric power generator optimally.
The method applied in this research was conducted by manipulatingcentrifugal clutch as such a manner to work on planned rotations, which were 400rpm, 500 rpm, and 600 rpm. Then, the working performance of this model wastested on some wind velocity with load alternator variations.
The result of this research was in the form of centrifugal clutch working chartson the clutch swing mass variations that were applied. Meanwhile, each of clutchworking rotations were derived for the clutch swing mass 40 gram on the workingrotation 460 rpm, for the clutch swing mass 20 gram on the working rotation 705rpm, while for the clutch swing mass 10 gram on unknown working rotationbecause limitedness from the instrument.
Keyword: alternative energy, transmission, coupling, centrifugal, power station,
windmill.
x
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan dan Juru Selamat Manusia Yesus
Kristus yang telah melimpahkan kasih dan karunia yang begitu besar, sehingga
penulis dapat menyelesaikan Skripsi Tugas Akhir ini dengan baik. Skripsi Tugas
Akhir yang berjudul Kopling Sentrifugal Sebagai Penerus Daya Kincir Angin ini
ditujukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Mesin
di Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
Selesainya skripsi ini tentu tidak lepas dari bantuan, dukungan, bimbingan,
dan kerjasama dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dari hati yang tulus penulis
mengucapkan terimakasih kepada semua pihak yang telah membantu dan
memberikan dorongan baik secara langsung, maupun tidak langsung dalam proses
penelitian dan penulisan skripsi ini.
1. Romo Ir. Gregorius Heliarko, S.J., S.S., B.S.T., M.A., M.Sc. selaku dekan
Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.
2. Bapak Ir. YB Lukiyanto, M.T. selaku kepala Lab. Konversi Energi FST-
USD dan dosen Pembimbing I yang telah membimbing penulis dengan
penuh kesabaran.
3. Bapak Budi Sugiharto, S.T.,M.T. selaku Kaprodi Teknik Mesin FST-USD
dan dosen Pembimbing II yang telah membimbing penulis dengan
kesabaran, ketelitian, dan selalu memberikan motivasi kepada penulis.
4. Seluruh Dosen Teknik Mesin FST-USD yang telah membagi ilmunya
selama penulis menjadi mahasiswa Teknik Mesin.
xi
5. Mas Intan, Mas Roni dan Mas Martono selaku Laboran Teknik mesin
FST-USD.
6. Mas Tri selaku staf sekretariat Teknik mesin FST-USD.
7. Ayahku tercinta, Laurentius Ladja, dan Ibuku tersayang, Yohana Ani.
8. Saudaraku satu-satunya, Teddy Yolanda Wawamapanta beserta istri dan
keponakan pertamaku.
9. Keluarga Uak Sugi dan Uak Rosa di Pasiran, Singkawang.
10. Elisabeth Putri Swastikasari, kekasihku tercinta.
11. Teman-teman seluruh angkatan Teknik Mesin FST-USD.
Penulis menyadari bahwa penelitian ini masih banyak kekurangan dan
masih jauh dari sempurna. Kritik dan saran yang membangun bagi penulis akan
penulis terima dengan senang hati. Penulis berharap semoga penelitian ini dapat
bermanfaat bagi pembaca.
Penulis
xii
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ………………………...……………..……………. i
TITLE PAGE............................................................................................... ii
HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING....................................... iii
HALAMAN PENGESAHAN.................................................................... iv
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS................. v
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA .................................................... vi
HALAMAN PERSEMBAHAN ................................................................ vii
INTISARI ................................................................................................... viii
ABSTRACT ................................................................................................. ix
KATA PENGANTAR …………………………………………………… x
DAFTAR ISI ……………………………………………………………... xii
DAFTAR GAMBAR................................................................................... xv
DAFTAR TABEL........................................................................................ xviii
DAFTAR LAMPIRAN …………………………….…………..………… xix
BAB I PENDAHULUAN ………………………………...…..…………. 1
1.1 Latar Belakang Penelitian ……………..…......…………… 1
1.2 Perumusan Masalah ……………….…………..………….. 2
1.3 Pembatasan Masalah ………………………….…..………. 2
1.4 Tujuan Penelitian ……………..……………..……………. 3
1.5 Manfaat Penelitian ……….…………………..…………… 3
xiii
1.6 Metode Penelitian................................................................ 4
1.7 Sistematika Penyajian ………………………..…………… 4
BAB II DASAR TEORI ………………........……………....………….. 6
2.1 Energi Angin ………………………………….......……… 6
2.2 Fungsi Kopling Sentrifugal Dalam Sistem Pembangkit
Listrik Tenaga Angin ………………………………..…… 11
2.3 Variabel-Variabel Yang Mempengaruhi Kerja
Kopling Sentrifugal............................................................. 12
2.3.1. Gerak Lingkar......................................................... 12
2.3.2. Gaya Sentripetal...................................................... 19
2.3.3. Gaya Fiktif Akibat Gerak Lingkar.......................... 21
2.3.4. Pegas Sekrup Silinder Dengan Penampang
Melintang Konstan.................................................. 23
BAB III PERANCANGAN MASSA BANDUL
KOPLING SENTRIFUGAL ………….……………………… 26
3.1 Daya Angin ………………………….....……….…...……. 26
3.2 Transmisi ………………………………….....…………… 27
3.3 Kopling Sentrifugal………………………….............……. 28
3.3.1. Massa Bandul Maksimum....................................... 32
3.3.2. Pemilihan Tipe Pegas.............................................. 33
3.3.3. Pemilihan Massa Bandul......................................... 37
BAB IV CARA PENELITIAN
4.1 Cara Pemasangan Beban Alternator..................................... 49
xiv
4.2 Mengetahui Putaran Kincir Tanpa Beban Alternator........... 51
4.3 Mengetahui Putaran Kincir Yang Terbebani Alternator
Pada Kecepatan Angin Konstan............................................ 51
4.4 Mengetahui Putaran Kincir Yang Terbebani Alternator
Pada Variasi Kecepatan Angin.............................................. 52
BAB V HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN............................ 53
5.1 Pembahasan Pengaruh Kecepatan Angin Pada
Putaran Kincir Tanpa Beban................................................ 53
5.2 Pembahasan Pengujian Bandul Kopling Massa 10 gr.......... 54
5.3 Pembahasan Pengujian Bandul Kopling Massa 20 gr.......... 57
5.4 Pembahasan Pengujian Bandul Kopling Massa 40 gr.......... 60
5.5 Pembahasan Perbandingan Putaran Slip Kopling Pada
Masing-Masing Massa Bandul............................................. 63
BAB VI PENUTUP ................................................................................... 66
6.1 Kesimpulan ........................................................................ 66
6.2 Saran................................................................................... 68
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................... 70
LAMPIRAN
xvi
Gambar 3.4. Dimensi-dimensi utama model kopling
sentrifugal yang digunakan................................................... 29
Gambar 3.5. Statika gaya-gaya yang bekerja pada sepatu kopling........... 30
Gambar 3.6. Dimensi bandul maksimum.................................................. 32
Gambar 3.7. Alat untuk mencari konstanta pegas..................................... 33
Gambar 3.8. Grafik perbandingan beban vs defleksi pegas...................... 37
Gambar 3.9. Pusat massa sepatu kopling.................................................. 38
Gambar 4.1. Rangkaian kelistrikan alternator hasil modifikasi................ 49
Gambar 4.2. Sistem kincir angin yang akan diuji..................................... 50
Gambar 4.3. Beban lampu yang digunakan saat pengujian...................... 50
Gambar 5.1. Grafik perbandingan kecepatan angin vs putaran kincir...... 54
Gambar 5.2. Grafik perbandingan kecepatan angin vs
putaran transmisi dan alternator (m = 10 gr)........................ 55
Gambar 5.3. Grafik pembebanan alternator vs putaran
poros (m = 10 gr)................................................................... 57
Gambar 5.4. Grafik perbandingan kecepatan angin vs putaran transmisi
dan alternator (m = 20 gr)..................................................... 58
Gambar 5.5. Grafik pembebanan alternator vs putaran
poros (m = 20 gr)................................................................. 60
Gambar 5.6. Grafik perbandingan kecepatan angin vs
putaran transmisi dan alternator (m = 40 gr)........................ 61
Gambar 5.7. Grafik pembebanan alternator vs putaran
poros (m = 40 gr)................................................................... 63
xvii
Gambar 5.8. Grafik perbandingan kecepatan angin vs
jumlah slip kopling................................................................ 65
xviii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Nilai k untuk penampang melintang lingkaran,
tergantung pada w = D/d............................................................. 24
Tabel 2. Data pembebanan pegas Tipe A
(x0 = 9 mm; ukuran jumlah lilitan*)............................................ 34
Tabel 3. Data pembebanan pegas Tipe B (Lp2 = 26 mm).......................... 35
Tabel 4. Data pembebanan pegas Tipe C (Lp3 = 22 mm).......................... 36
Tabel 5. Putaran kincir dengan Vangin bervariasi dan beban
alternator = 0............................................................................... 53
Tabel 6. Putaran kincir dengan Vangin bervariasi dan alternator
dibebani (m = 10 gr).................................................................... 55
Tabel 7. Pembebanan bertahap pada alternator (m = 10 gr)..................... 56
Tabel 8. Putaran kincir dengan Vangin bervariasi dan alternator
dibebani (m = 20 gr).................................................................... 58
Tabel 9. Pembebanan bertahap pada alternator (m = 20 gr)...................... 59
Tabel 10. Putaran kincir dengan Vangin bervariasi dan alternator
dibebani (m = 40 gr).................................................................... 61
Tabel 11. Pembebanan bertahap pada alternator (m = 40 gr)..................... 62
Tabel 12. Pengaruh kecepatan angin terhadap variasi
massa bandul dan jumlah putaran slip kopling........................... 64
xix
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran I. Pengambilan Data Untuk Massa Bandul 10 gr..........................L1
Lampiran II. Pengambilan Data Untuk Massa Bandul 20 gr..........................L4
Lampiran III. Pengambilan Data Untuk Massa Bandul 40 gr..........................L7
Lampiran IV. Data Konstruksi Kopling dan Pegas..........................................L10
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Penelitian
Pemanfaatan kincir angin sebagai pembangkit energi listrik di Indonesia
belum terlalu dikenal masyarakat. Mayoritas masyarakat pada umumnya masih
bergantung pada Perusahaan Listrik Negara (PLN) untuk memenuhi kebutuhan
energi listrik yang kebanyakan bersumber pada energi berbahan bakar fosil.
Padahal energi angin yang tersedia di wilayah Indonesia cukup melimpah (sebagai
contoh di wilayah Timur Indonesia) untuk dikembangkan lebih lanjut sehingga
masyarakat tidak terlalu tergantung lagi pada PLN. Oleh karena itu, sudah saatnya
kincir angin digunakan sebagai pembangkit listrik alternatif di Indonesia.
Teknologi pembuatan kincir angin di Indonesia saat ini sedang dalam tahap
pengembangan. Beberapa pihak sedang gencar melakukan penelitian untuk
meningkatkan kinerja kincir angin. Permasalahan yang kerap kali timbul terjadi,
akibat kecepatan angin yang selalu berubah, yang mengakibatkan putaran kincir
angin kontras dengan putaran kerja generator. Pada saat kecepatan angin rendah,
putaran yang dihasilkan kincir tidak dapat mencapai putaran kerja generator.
Padahal generator (alternator mobil) yang tersedia di pasaran dengan harga relatif
murah kebanyakan memiliki putaran kerja yang cukup tinggi, sekitar 700 rpm
untuk menghasilkan listrik (http://www.galerimotor.com/home.htm).
Untuk mengatasi kelemahan pada putaran beban kincir angin tersebut di atas,
peneliti bermaksud untuk mencoba menerapkan suatu rekayasa pada pemindah
2
daya dan putaran kincir angin agar generator dapat bekerja secara optimal. Hasil
dari penelitian ini diwujudkan dalam penelitian dan pembuatan model kopling
sentrifugal yang nantinya diharap dapat memberikan kontribusi data-data hasil
penelitian untuk dimanfaatkan sebagai penerus putaran kincir angin pembangkit
listrik.
1.2. Perumusan Masalah
Permasalahan yang terjadi dalam penggunaan kincir angin saat ini
berhubungan dengan putaran kincir angin pada kecepatan angin rendah yang
kontras dengan putaran kerja generator. Permasalahan ini dapat dirumuskan
sebagai berikut; “Bagaimana cara merekayasa putaran kincir angin pada
kecepatan angin yang selalu berubah agar dapat menghasilkan putaran yang
optimal pada generator pembangkit listrik?”
1.3. Pembatasan Masalah
Penelitian kincir angin sebagai pembangkit listrik pada penelitian ini hanya
menyangkut permasalahan rekayasa putaran kincir angin pada beberapa variasi
kecepatan angin agar dapat menghasilkan putaran output yang optimal untuk
menggerakkan generator. Rekayasa dilakukan dengan menyelidiki pengaruh
penggunaan kopling sentrifugal sebagai penerus daya dan putaran ke generator
pembangkit listrik pada kincir angin.
3
1.4. Tujuan Penelitian
Adapun beberapa tujuan dari kegiatan penelitian yang dapat dikemukakan
antara lain adalah sebagai berikut:
Menentukan bandul pada kopling sentrifugal agar dapat bekerja dengan
putaran tanpa slip dengan ketentuan putaran masing-masing; 400 rpm, 500
rpm dan 600 rpm.
Mengetahui kecepatan angin pada saat terjadi slip maksimum terhadap
pengaruh variasi massa bandul kopling.
Mendapatkan grafik unjuk kerja kopling sentrifugal pada kincir angin
dengan beberapa variasi kecepatan angin dan pembebanan alternator.
1.5. Manfaat Penelitian
Adapun manfaat yang diharapkan dari hasil penelitian ini antara lain:
Aplikasi kopling sentrifugal pada kincir angin pembangkit listrik untuk
dapat memaksimalkan kerja generator.
Mendapatkan rancangan dan model kombinasi antara transmisi puli dan
sabuk, roda gigi dan kopling sentrifugal untuk meneruskan putaran kincir
angin sebagai pembangkit listrik.
Mengembangkan teknologi pemanfaatan energi angin di Indonesia.
4
1.6. Metode Penelitian
Metode yang digunakan dalam penelitian ini dilakukan baik secara empiris
dan teori. Sistematika rancangan pelaksanaan kegiatan dari penelitian ini dapat
dilihat pada diagram alir berikut ini:
1.7. Sistematika Penyajian
Bab I Pendahuluan, bab ini berisi latar belakang masalah, rumusan masalah,
tujuan penelitian, manfaat penelitian, dan sistematika penyajian.
Survey tersedianyabahan baku di pasaran
Pembuatan gambarmodel
Pemilihan bahan alternatif
Pembuatan danperakitan prototipe
Tersedia
Tidaktersedia
Perhitungan bentuk dimensi,pemilihan bahan serta variasimassa bandul sepatu kopling.
Pengujian variasi massa bandulterhadap putaran kerja kopling yang
direncanakan
Kesimpulanhasil penelitian
Penulisan laporan akhir danpublikasi hasil penelitian
5
Bab II Dasar Teori, bab ini berisi tinjauan pustaka, landasan teori yang berisi
teori struktural dan analisis struktural serta unsur teknis tentang cara kerja dan
gaya-gaya yang bekerja pada kopling sentrifugal.
Bab III Perancangan Massa Bandul Kopling Sentrifugal, bab ini berisi hasil
perancangan dan perhitungan teoritis untuk menentukan massa bandul kopling
untuk menentukan dimensi-dimensi kopling dan jenis pegas yang digunakan
dalam penelitian dengan pendekatan rumus-rumus tentang Fisika Dasar, Elemen
Mesin, Dinamika Teknik dan Statika Gaya.
Bab IV Cara Pengujian, bab ini berisi cara-cara pengambilan data yang
dilakukan selama masa pengujian, yang meliputi metode pengukuran beban
alternator dan cara memvariasikan kecepatan angin.
Bab V Hasil Pengujian Dan Pembahasan, bab ini berisi data-data, pembahasan
dan perhitungan aktual yang didapatkan dari hasil pengujian unjuk kerja kopling
sebagai penerus daya dan putaran kincir angin yang ditinjau dari kecepatan angin
dan reaksi kopling terhadap pembebanan alternator.
Bab VI Penutup, bab ini berisi kesimpulan dan saran penggunaan kopling
sentrifugal sebagai penerus daya dan putaran kincir angin pembangkit tenaga
listrik.
6
BAB II
DASAR TEORI
2.1. Energi Angin
Semua energi terbarukan (kecuali energi gelombang laut dan panas bumi), dan
bahkan energi yang berasal dari bahan bakar fosil, bersumber dari energi
matahari. Matahari memancarkan energi radiasi 174.423.000.000.000 kWH yang
dipancarkan ke bumi tiap jamnya, atau dengan kata lain, bumi menerima daya
sebesar 1,74 x 1017 Watt (http:// id.wikipedia.org)
Diperkirakan 1% – 2% energi yang bersumber dari matahari dikonversikan
menjadi energi angin. Jumlah tersebut kira-kira 50 – 100 kali lebih besar dari
energi yang dikonversikan menjadi biomassa oleh semua tumbuh-tumbuhan yang
ada di bumi.
Gambar 2.1. Proyeksi temperatur permukaan laut menggunakan citra infra merahsatelit (Sumber: satelit NASA, NOAA-7, Juli 1984)
Daerah sekitar Khatulistiwa, pada 0° garis lintang menerima pemanasan yang
berlebih dari matahari jika dibandingkan dengan bagian bumi yang lainnya.
7
Seperti terlihat pada Gambar 2.1, daerah-daerah yang menerima panas berlebih
diindikasikan dengan warna merah, jingga dan kuning.
Udara panas lebih ringan daripada udara dingin sehingga udara panas tersebut
naik menjauhi permukaan bumi sejauh kurang lebih 10 km (6 mil) dan akan
menyebar ke Utara dan Selatan. Jika bumi tidak berputar, udara akan dengan
mudah mencapai Kutub Utara dan Kutub Selatan, mengendap ke bawah, dan
kembali ke garis Khatulistiwa.
Hukum I Termodinamika
Energi yang terdapat dari pergerakan angin dapat dianalisa menggunakan
hukum pertama termodinamika dengan sistem terbuka (open system). Pergerakan
arah angin diilustrasikan seperti pada Gambar 2.2, dimana diasumsikan kincir
angin berada di tempat terbuka dengan udara yang mengalir. Volume kontrol
digambarkan berbentuk seperti botol yang melingkupi luas imajiner arah
pergerakan angin yang melewati sudu-sudu kincir.
Gambar 2.2. Proyeksi arah pergerakan angin yang melewati sudu kincir angin(Sumber: Bahan Kuliah Rekayasa Tenaga Angin FT-USD, 2007)
8
Analisa energi angin yang ada di alam menggunakan hukum pertama
termodinamika tentang sistem terbuka mensyaratkan ketentuan-ketentuan dasar
termodinamika yang berlaku, seperti:
Massa (membawa energi) melewati boundary.
Terdapat fluida (angin) yang mengalir.
Diperlukan energi untuk mengalirkan massa.
Tidak ada perpindahan panas pada CV. Suhu udara saat masuk sama dengan
suhu udara saat keluar.
Penerapan hukum I termodinamika tentang sistem terbuka pada analisis kincir
angin diformulasikan sebagai berikut: [Yunus A Cengel, 2002: hal 182]
waktusatuan
permassadengan
CVdalamkemasuk
yangenergitotal
waktusatuanper
massadengan
CVdarikeluar
yangenergitotal
Wworkdan
Qheatberupa
boundarymelewati
yangenergitotal
)(
)(
WQ =
iiee mm
=
ii
iiee
ee zgV
hmzgV
hm22
22
=
)(2 12
22
12 zzgVV
hhm ie
WQ = pekehm
(kW)............................................(2.1)
dengan: i = saluran masuk pada CV (Control Volume)
e = saluran keluar pada CV
θ = total energi = wflow + e
9
= pv + u + ke + pe (kJ/kg)
atau: θ = flow energy + internal energy + kinetic energy + potential energy
Kerja (W) dihasilkan karena adanya perubahan energi kinetik udara yang
bergerak (∆ke) pada sudu-sudu kincir dimana: [Yunus A Cengel, 2002: hal 183]
WQ0
=
0
12
22
0
12 )(2
)( zzgVV
hhm ie
W0 =
02
022
gVV
m ie
W = 22
2
1ei VVm
.......................................................... (2.2)
Gambar 2.3. Proses terbentuknya energi kinetik pada kincir angin(Sumber: Bahan Kuliah Rekayasa Tenaga Angin FT-USD, 2007)
Udara yang bergerak mengandung energi yang disebut dengan energi kinetik,
yang secara skematik ditunjukkan pada Gambar 2.3. Energi kinetik tersebut
dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti massa jenis udara (ρ), luas permukaan
10
sudu kincir yang ditinjau dari arah tegak lurus datangnya angin (A), kecepatan
angin (V) serta waktu (t). Dari faktor-faktor tersebut maka didapatkan:
m = DA → D = kecepatan angin x waktu
maka:
m = tVA
atau:
m = VA .............................................................................. (2.3)
Seandainya semua energi kinetik dapat diubah menjadi kerja (Ve = 0), maka
energi angin yang tersedia di alam dapat diformulasikan secara teoritis sebagai
berikut:
W =
0
22
2
1ei VVm = 2
2
1iVm
W = 2
2
1VVA = 3
2
1VA
jika: = massa jenis udara (standar = 1,225 kg/m3 )
W = 3225,12
1VA
maka:
W = 361225,0 VA .................................................................. (2.4)
Dalam kenyataannya, tidak semua energi kinetik dari angin dapat diubah menjadi
kerja. Tidak mungkin angin yang keluar dari CV setelah melewati kincir angin
11
memiliki kecepatan Ve = 0. Energi maksimum tersedia yang dapat dikonversi dari
energi kinetik angin tersebut sekitar 59 % (angka ini dikenal dengan Betz Limit).
2.2. Fungsi Kopling Sentrifugal Dalam Sistem Pembangkit Listrik Tenaga
Angin
Pada prinsipnya, pengaturan putaran beban kincir ini dikendalikan secara
mekanik dengan menggunakan sensor kecepatan putaran poros output gear box
yang diterima oleh kopling sentrifugal untuk meneruskan atau melepaskan poros
pemutar generator sesuai dengan torsi dan putaran input. Secara sederhana, cara
kerja pembangkit listrik ini adalah sebagai berikut:
Kecepatan angin yang ada di alam dikonversi oleh sudu kincir menjadi gaya
tangensial.
Gaya tangensial yang menyebabkan gerakan rotasi dari kincir tersebut
kemudian diteruskan dengan perantaraan transmisi puli dan sabuk ke bagian
gear box.
Input gear box yang berputar akibat kecepatan sudut kincir kemudian akan
diubah menggunakan perbandingan transmisi roda gigi untuk mempercepat
putaran poros.
Output gear box kemudian dihubungkan dengan mekanisme kopling
sentrifugal. Jika putaran poros output gear box telah mencapai putaran kerja
kopling, maka generator akan mulai berputar dan menghasilkan listrik.
12
Namun jika terjadi keadaan sebaliknya dimana torsi yang dihasilkan kincir
tidak mampu memutar generator pada putaran kerjanya, maka kopling
sentrifugal akan melepaskan putaran kincir secara otomatis.
2.3. Variabel-Variabel Yang Mempengaruhi Kerja Kopling Sentrifugal
2.3.1. Gerak Lingkar
Suatu partikel yang bergerak pada suatu lingkaran dengan laju tetap
mempunyai kecepatan. Seperti pada Gambar 2.4, meskipun laju, yaitu besar
vektor kecepatan sesaatrelatif konstan, akan tetapi vektor kecepatan berubah arah
terus menerus sehingga gerak lingkar beraturan, yaitu dengan laju tetap, adalah
suatu gerak dipercepat. Laju gerak partikel adalah v dan kemudian akan
ditentukan berapa percepatan a untuk gerak lingkar beraturan ini.
Gambar 2.4. Gerak lingkar beraturan.(Sumber: Fisika Dasar - Mekanika, 1997: hal 20)
Sebuah partikel melakukan gerak lingkar. Pada saat t partikel berada pada titik
P dan vektor kecepatan dinyatakan oleh
v . Beberapa saat kemudian, pada saat t +
∆t partikel sudah berada pada titik P`, dimana vektor kecepatan dinyatakan oleh
13
v `. Arah vektor kecepatan pada setiap saat adalah sepanjang garis singgung
lingkaran pada arah gerak partikel. Karena laju adalah tetap (gerak lingkar
beraturan), maka panjang anak panah yang menyatakan vektor kecepatan juga
tidak berubah.
Perubahan vektor kecepatan dinyatakan oleh ∆
v =
v ` +
v , sehingga
percepatan rata-rata dalam selang waktu ∆t diberikan oleh: [Sutrisno, 1997: hal
20]
t
va
dan arah percepatan rata-rata adalah sama dengan arah ∆
v , karena pembaginya,
yaitu ∆t, adalah suatu skalar.
Gambar 2.5. Jika ∆θ kecil maka ∆
v kecil, akan tetapi
a konstan.(Sumber: Fisika Dasar - Mekanika, 1997: hal 21)
Untuk menghitung percepatan sesaat, selang waktu ∆t dibuat sangat kecil,
yaitu ∆t → 0; artinya titik P` pada Gambar 3.4 dibuat mendekati titik P (Gambar
2.5.a). Pada Gambar 2.5.b ditunjukkan apa yang terjadi jika P` dibuat mendekati
14
P, artinya ∆t diperkecil. Tampak bahwa ∆
v juga mejadi kecil, akan tetapi
a tetap
besar, dan arahnya adalah sama dengan arah ∆
v . Besar vektor ∆
v , yaitu |∆
v |,
dapat dihitung dari segitiga PAB, [Sutrisno, 1997: hal 21]:
|∆
v | =2
sin2
v ...........................................................................(2.5)
Jika ∆t dibuat kecil sekali, maka sudut ∆θ juga menjadi sangat kecil, sehingga
dapat digunakan hubungan:
22sin
dan persamaan (2.5) dapat ditulis sebagai: [Sutrisno, 1997: hal 21]
|∆
v | =2
2
v = v . ∆θ .............................................................. (2.6)
Di sini sudut ∆θ adalah dalam satuan radial. Busur PP` mempunyai panjang ∆S
dengan ∆s = r . ∆ . θ, atau: [Sutrisno, 1997: hal 21]
∆θ =r
S......................................................................................... (2.7)
Untuk ∆t yang sangat kecil selalu dapat dituliskan: [Sutrisno, 1997: hal 21]
∆S = v . ∆t....................................................................................... (2.8)
Dari persamaan (2.6), (2.7) dan (2.8), untuk ∆t → 0 diperoleh: [Sutrisno, 1997:
hal 21]
|∆
v | =r
Sv =
r
tvv =
t
rv
2
............................................ (2.9)
Akibat besar percepatan sesaat
a , yang dituliskan sebagai a, diberikan oleh:
[Sutrisno, 1997: hal 21]
15
a =t
vt
||lim
0 =
t
t
r
vt
2
0lim =
r
v 2
..................................................(2.10)
Arah vektor percepatan sesaat diberikan oleh arah ∆
v . Jika ∆t dibuat sangat kecil
maka arah ∆
v akan tegak lurus arah garis singgung lingkaran pada titik P. Jadi
arah percepatan adalah menuju pusat atau arah sentripetal, sehingga percepatan
pada gerak lingkar beraturan disebut percepatan sentripetal. Dengan begitu, untuk
gerak lingkar beraturan dengan laju v, vektor percepatan sesaat diberikan oleh:
[Sutrisno, 1997: hal 22]
ca = rar
v
2
................................................................................ (2.11)
dengan ra
adalah vektor satuan pada arah radial keluar atau menjauhi pusat.
Tanda negatif pada persamaan (2.11) menunjukkan bahwa percepatan sentripetal
ca mempunyai arah menuju pusat lingkaran.
Dalam gerak lingkar, jarak partikel pada suatu saat terhadap pusat lingkaran
adalah tetap dan sama dengan jari-jari lingkaran. Akibatnya posisi benda terhadap
titik pusat lingkaran cukup dinyatakan oleh sudut θ, seperti pada Gambar 2.6.
Panjang busur dS dapat dinyatakan sebagai dS = r . d . θ sehingga: [Sutrisno,
1997: hal 22]
v =dt
dS =
dt
dr
............................................................................. (2.12)
16
Gambar 2.6. Pada gerak lingkar posisi partikel dapat dinyatakan dengan sudut θ.(Sumber: Fisika Dasar - Mekanika, 1997: hal 22)
Pada persamaan (2.12), dθ/dt adalah kecepatan sudut yang dinyatakan dengan ω.
Satuan dari kecepatan sudut adalah radial/detik. Jadi persamaan (2.12) dapat
dituliskan sebagai: [Sutrisno, 1997: hal 22]
v = r . ω .......................................................................................... (2.13)
Waktu yang diperlukan dalam gerak lingkar untuk menempuh satu putaran
disebut perioda putaran, dan dinyatakan dengan T.
Besaran lain yang sering dipergunakan dalam gerak lingkar beraturan adalah
berapa kali partikel mengelilingi lingkaran dalam satuan waktu, atau berapa kali
revolusi yang dilakukan partikel per satuan waktu. Besaran ini disebut dengan
frekuensi, dan dinyatakan dengan f. Satuan frekuensi adalah cycle/second atau
cps; satuan cps umumnya disebut sebagai Hertz (Hz). Seringkali frekuensi
dinyatakan dalam rpm, yaitu revolution/minute (putaran/menit).
Jelas bahwa frekuensi f dapat diperoleh dari perioda putaran T, yaitu dari f =
1/T. Jika misalnya terdapat 5 putaran dalam satu detik, maka waktu untuk satu
putaran adalah 1/5 detik. Jadi T = 1/5 = 1/f.
17
Hubungan lain antara ω dan T, dalam waktu satu perioda, partikel melakukan
satu putaran berarti menempuh sudut 360° = 2π rad. Karena percepatan sudut ω
adalah tetap, maka ω = 2π/T atau ω = 2π f. Akhirnya didapatkan percepatan
sentripetal sebagai: [Sutrisno, 1997: hal 22]
rrc arar
va
22
...............................................................(2.14)
Percepatan Tangensial Dalam Gerak Lingkar
Gerak ini dilukiskan pada Gambar 2.7. Misalkan partikel berada pada titik P
pada saat t, dan berada di titik P` pada saat t` = t + ∆t. Dalam waktu ∆t, vektor
kecepatan berubah sebesar ∆
v = `
v -
v .
Gambar 2.7. Sebuah partikel bergerak lingkar dipercepat.(Sumber: Fisika Dasar - Mekanika, 1997: hal 23)
Pada Gambar 2.7, ditunjukkan bahwa jika ∆t dibuat sangat kecil, sehingga
sudut ∆θ menjadi sangat kecil pula, perubahan kecepatan ∆v dapat diuraikan
menjadi: [Sutrisno, 1997: hal 23]
18
∆
v = ∆
Tv + ∆
Rv ............................................................................ (2.15)
Vektor ∆
Rv dianggap P`A = P`B, sehingga ∆
Rv menyatakan perubahan vektor
kecepatan pada laju tetap. Jadi ∆
Rv adalah percepatan karena perubahan arah
vektor kecepatan.
Jika ∆t dibuat mendekati nol, maka ∆
Rv juga akan mendekati nol, akan tetapi,
t
vR
t
0lim
adalah sama dengan percepatan radial, yang tidak lain adalah percepatan
sentripetal ca
. Jadi: [Sutrisno, 1997: hal 23]
ca
=t
vR
t
0lim =
r
var
2
ˆ
................................................................ (2.16)
menuju pusat atau arah sentripetal. Jika ∆t = 0, yaitu bila P` mendekati P, vektor
komponen ∆ Tv
akan mempunyai arah tangensial atau arah singgung. Akibatnya
percepatan singgung diberikan oleh:
Ta
=t
vT
t
0lim =
dt
vd T
Karena Tv
mempunyai arah singgung lingkaran, maka:
dt
vd T
=dt
dvaTˆ
dengan Ta adalah vektor satuan pada arah singgung atau arah tangensial.
Percepatan tangensialdapat dirumuskan sebagai: [Sutrisno, 1997: hal 24]
dt
dvaT ........................................................................................... (2.17)
Dari persamaan (2.13) didapatkan: [Sutrisno, 1997: hal 24]
19
dt
drr
dt
dvaT
....................................................................... (2.18)
Pada persamaan (2.18), dω/dt menyatakan perubahan kecepatan sudut per satuan
waktu, jadi dω/dt tidak lain adalah percepatan sudut, dan persamaan (2.18) dapat
ditulis sebagai: [Sutrisno, 1997: hal 24]
rdt
draT .............................................................................(2.19)
Percepatan resultan adalah: [Sutrisno, 1997: hal 24]
a
= TR aa
................................................................................... (2.20)
dan besar percepatan resultan diberikan oleh: [Sutrisno, 1997: hal 24]
a = 22RT aa ............................................................................... (2.21)
2.3.2. Gaya Sentripetal
Sebuah benda yang bergerak melingkar dengan laju konstan mempunyai
percepatan ke arah pusat lingkaran, atau pada arah sentripetal. Percepatan ini
menyatakan perubahan arah vektor percepatan, meskipun laju benda (yaitu besar
vektor kecepatan) tidak berubah. Jika benda bergerak pada lingkaran berjari-jari r
dengan laju v, dari gerak lingkarnya diperoleh persamaan: [Sutrisno, 1997: hal
55]
a
= rr
v ˆ2
..................................................................................... (2.22)
20
dimana r menyatakan vektor satuan pada arah radial keluar. Tanda negatif pada
persamaan (2.22) menyatakan bahwa arah percepatan sentripetal ini adalah
menuju pusat lingkaran.
Jika benda tersebut di atas mempunyai massa m, maka menurut Hukum II
Newton agar benda memiliki percepatan tersebut, pada benda harus bekerja gaya
sebesar: [Sutrisno, 1997: hal 55]
F
= am = rr
vm ˆ2
................................................................... (2.23)
(a) (b) (c)
Gambar 2.8. Arah vektor gaya dari suatu partikel yang bergerak melingkar(Sumber: Fisika Dasar - Mekanika, 1997: hal 55)
(a) Sebuah benda benda dengan laju konstan pada lingkaran dalam bidanghorizontal. Satu-satunya gaya yang bekerja dalam bidang horizontal adalahT.
(b) Sebuah massa m tergantung dengan seutas tali dengan panjang L berayunmembentuk lingkaran.
(c) Diagram gaya benda bebas.
Gaya ini disebut gaya sentripetal, dan bekerja pada benda untuk membuat benda
berbelok, atau berubah arah geraknya. Karena gaya sentripetal ini selalu tegak
lurus pada vektor kecepatan benda, maka benda terus berbelok dan bergerak pada
21
lingkaran, sedang besar vektor kecepatan (laju) tidak terpengaruh. Secara
skematik, gaya sentripetal ini dapat digambarkan seperti pada Gambar 2.8.
2.3.3. Gaya Fiktif Akibat Gerak Lingkar
Gaya fiktif yang bekerja pada benda berarah radial keluar disebut sebagai
gaya sentrifugal. Gaya sentrifugal mengimbangi gaya sentripetal, sehingga jika
dipandang secara kasat mata dari sumbu lingkaran yang sedang berputar, benda
berada dalam keadaan diam; gaya resultan pada benda sama dengan nol. Gaya
sentrifugal ini diformulasikan sebagai: [Sutrisno, 1997: hal 63]
cfF
= rR
vm ˆ2
atau
cfF
= 2 Rm .............................................................................. (2.24)
dengan : m = massa bandul
R = jari-jari bandul dari pusat lintasan
ω = kecepatan sudut bandul terhadap pusat lintasan
Gaya sentrifugal hanya terjadi dalam suatu sistem yang sedang berputar bersama
benda.
Gaya fiktif kedua adalah gaya coriolis. Gaya ini bekerja jika suatu benda
bergerak atau memiliki kecepatan relatif terhadap kerangka acuan yang berputar.
Untuk suatu benda yang berputar mengelilingi lingkaran dimana vektor kecepatan
22
benda adalah tegak lurus terhadap sumbu putar, gaya coriolis dinyatakan sebagai:
[Sutrisno, 1997: hal 63]
crF
= cvm ˆ2 =R
cvvm T ˆ2 ............................................. (2.25)
dan dengan vT adalah komponen tangensial v
, vektor c adalah vektor satuan arah
tegak lurus lintasan pada titik dimana benda berada, mengarah ke dalam.
Gambar 2.9. Pada saat benda berada di D, gaya sentrifugal dinyatakan oleh Fcf
ke arah radial dan gaya coriolis dinyatakan oleh Fcr ke arah tegaklurus lintasan. AB adalah lengkungan involusi (Sumber: FisikaDasar – Mekanika, 1997: hal 63)
Karena pengaruh kedua gaya fiktif ini, yaitu gaya sentrifugal dan gaya
coriolis, suatu benda yang berputar mengelilingi lingkaran membuat lintasan
berupa lengkungan involusi. Pada Gambar 2.9, dilukiskan gaya-gaya sentrifugal
dan coriolis yang bekerja pada sebuah benda bermassa pada saat membuat
lintasan involusi.
23
2.3.4. Pegas Sekrup Silinder Dengan Penampang Melintang Konstan
Di dalam konstruksi mesin, pegas sekrup silinder ini merupakan jenis pegas
yang paling banyak digunakan dan menempatinya dalam suatu garis sekrup pegas
batang tarik yang digulung, yang dibebani dengan gaya tekan atau tarik F dalam
poros pegas.
Menurut Gambar 2.10, pegas jenis ini umum digunakan untuk gaya sentris.
Ujung pegas terletak berurutan 180° (jumlah gulungan total dengan ½ ujung-
ujungnya). Pegas bekerja jika dikenakan suatu gaya F. Jika gaya F dan lengan tuas
pegas D/2, dihasilkan suatu penampang melintang kawat yang terletak tegak lurus
terhadap garis sekrup (sudut kenaikan α). Dari keadaan tersebut diperoleh:
Momen putar =2
cosDF
Gaya melintang = cosF
Momen tekuk =2
sinDF
Gaya tarik/tekan = sinF
a) untuk pembebanan tekanb) untuk pembebanan tekan dan tarikc) untuk pembebanan tarik. Gaya penegangan mula F0 = Fv.
Gambar 2.10. Pegas sekrup (Sumber: Elemen Mesin – Disain dan Kalkulasi DariSambungan, Bantalan dan Poros, 1992: hal 221)
24
Kebalikan dari tegangan putar pegas yang diakibatkan oleh momen putar, jika
pada α dan D/d kecil, maka tegangan sisa kembali. Perhitungannya hanya sesuai
dengan momen putar F D/2, bahwa cos α ≈ 1, dan dianggap untuk dapat dibebani
dinamis suatu tegangan geser yang ditinggikan dari sisi dalam gulungan melalui
kumparan kawat karena suatu nilai k yang tergantung pada perbandingan
kumparan, seperti pada Tabel 1. Pemindahan pegas f tidak begitu terpengaruh
oleh penegangan tambahan, sepanjang gulungan pegas tidak disentuh.
Tabel 1. Nilai k untuk penampang melintang lingkaran, tergantung pada w = D/d(Sumber: Elemen Mesin – Disain dan Kalkulasi Dari Sambungan,Bantalan dan Poros, 1992: hal 222)
D/d 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 15k 2,05 1,55 1,38 1,29 1,23 1,20 1,17 1,15 1,13 1,11 1,09
Perhitungan Umum [Nieman, 1975: hal 221]
Perhitungan kemampuan pegas (statis):
F =D
Wt 2.......................................................................................(2.26)
Perhitungan kemampuan pegas (dinamis):
F =Dk
Wt
2
.......................................................................................(2.27)
Pemindahan pegas:
f =t
f
JG
FDi
4
3.............................................................................(2.28)
Angka pegas:
c =f
F
=3
4
Di
JG
f
t
.......................................................................(2.29)
25
Pegas Dengan Penampang Melintang Dari Kawat [Nieman, 1975: hal 221]
F =D
d
8
3(statis)...................................................................... (2.30)
maka diameter kawat d dengan perbandingan kumparan ω = D/d;
d = 38
DF
=
F8
........................................................... (2.31)
F =Dk
d
8
3(dinamis)................................................................. (2.32)
dan kemudian diameter kawat menjadi:
d = 38
kDF
= kF
8..................................................... (2.33)
f =4
38
dG
FiD f
.......................................................................... (2.34)
c =3
4
8 Di
dG
f
=38
fi
dG........................................................... (2.35)
Jumlah dari gulungan yang memegas:
if = kD
dGf
2
(statis, k = 1)...................................................... (2.36)
26
BAB III
PERANCANGAN MASSA BANDUL KOPLING SENTRIFUGAL
3.1. Daya Angin
Dengan menggunakan persamaan (2.4) dari Bab II, dapat langsung diketahui
daya yang tersedia, dimana pada keadaan pengujian variabel-variabel yang
diketahui adalah antara lain :
Dkincir = 1005.59 mm
Akincir = 24 kincirD
= 259.10054
mm
= 794523,1253 mm2
= 0.8 m2
Vangin = 7,5 m/s ; pada putaran kincir = 136 rpm
W = 32 5.78.061225,0 m
= 27.4 N.m/s (Watt)
Untuk melaksanakan pengujian, diperlukan suatu alat pengkondisi kecepatan
aliran udara berupa terowongan angin yang dapat dilihat seperti pada Gambar 3.1.
Terowongan angin tersebut mampu menghasilkan kecepatan angin sampai dengan
8 m/s, dengan dimensi terowongan 1200 mm x 1200 mm x 2400 mm.
27
Gambar 3.1. Terowongan angin milik Jurusan Teknik Mesin UniversitasSanata Dharma Yogyakarta
3.2. Transmisi
Karena kopling sentrifugal merupakan suatu kopling dengan karakteristik
putaran tinggi untuk dapat bekerja, maka dibutuhkan suatu mekanisme transmisi
untuk mempercepat putaran output. Dipilih penggunaan kombinasi antara puli dan
sabuk serta perbandingan roda gigi, untuk mendapatkan dimensi yang kompak
dari keseluruhan sistem kincir.
Gambar 3.2. Sistem transmisi pada kincir angin
Sistem transmisi sabuk-puli danroda gigi
Koplingsentrifugal
Altenator
28
Perbandingan total untuk sistem transmisi adalah sebesar 9,586 dengan
perbandingan sabuk-puli dan roda gigi masing-masing adalah sebesar 3,92 dan
2,45 ratio percepatan. Gambar skematik dari sistem transmisi ini dapat dilihat
seperti Gambar 3.2.
3.3. Kopling Sentrifugal
Secara skematik, kopling sentrifugal hasil perancangan dapat dilihat pada
Gambar 3.3. Kopling ini bekerja berdasarkan jumlah putaran penggerak kopling
dan meneruskan putaran tersebut melalui komponen tergerak kopling.
Keterangan Gambar : a. Komponen tergerak koplingb. Lubang pengaitc. Sepatu koplingd. Komponen penggerak koplinge. Pegas koplingf. Bandul/massa sepatu kopling
Gambar 3.3. Sketsa kopling hasil perancangan
Untuk perhitungan awal, perlu ditentukan dimensi kopling. Dimensi kopling
perlu dibuat sedemikian rupa agar rancangan tetap kompak, namun dari segi
pembuatan dengan peralatan perkakas terbatas masih dimungkinkan. Dimensi-
c
d
e
f
a
b
29
dimensi utama kopling yang berhasil dibuat adalah seperti terlihat pada Gambar
3.4.
(a)
(b)
Gambar 3.4. Dimensi-dimensi utama model kopling sentrifugal yang digunakan
Selain dimensi kopling, juga perlu ditentukan putaran kopling saat mulai
bekerja. Disini digunakan asumsi putaran kopling mulai bekerja pada 400 rpm,
500 rpm, dan 600 rpm.
Menurut persamaan (2.24), variabel-variabel yang menentukan kerja kopling
sentrifugal adalah massa bandul (m), jari-jari bandul terhadap pusat lintasan (R)
dan kecepatan sudut bandul terhadap pusat lintasan (ω).
30
Gambar 3.5. Statika gaya-gaya yang bekerja pada sepatu kopling
Analisis gaya-gaya yang bekerja pada kopling secara skematik dapat dilihat
pada Gambar 3.5. Sepatu kopling dianggap sebagai suatu mekanisme batang
dengan sambungan sendi. Beberapa gaya yang harus bekerja pada sepatu kopling
antara lain gaya pegas (Fp), gaya sentrifugal akibat pusat massa sepatu kopling
(Fc2) dan gaya sentrifugal akibat massa bandul (Fc1).
Gaya pegas merupakan gaya yang bekerja untuk melawan gaya sentrifugal
massa bandul dan pusat massa sepatu kopling. Jumlah momen yang bekerja pada
poros sepatu kopling (titik A) pada saat kopling mulai bekerja akibat pengaruh
putaran poros inputnya harus sama dengan nol, atau dapat dituliskan sebagai
berikut :
03,12,21 LFLFLFM ycycpA ...............................(3.1)
dengan : Fp = gaya pegas
Fc1,y = gaya vektor tegak lurus sepatu kopling akibat gaya
sentrifugal massa bandul
31
Fc2,y = gaya vektor tegak lurus sepatu kopling akibat gaya
sentrifugal pusat massa sepatu kopling.
Sedangkan ;
cos1,1 cyc FF ................................................................................. (3.2)
cos2,2 cyc FF ................................................................................. (3.3)
Sudut α dan β ditentukan oleh sudut γ, δ dan ε, dimana masing-masing sudut
penentu tersebut dipengaruhi oleh posisi sepatu kopling terhadap sumbu poros
kopling penggerak. Sudut α dan β dapat diperoleh dari persamaan :
90 ................................................................................. (3.4)
90 .................................................................................(3.5)
Untuk menentukan besarnya gaya sentrifugal akibat dari massa bandul (Fc1)
dan gaya sentrifugal akibat pusat massa sepatu kopling (Fc2) dapat diperoleh
dengan penyesuaian dari persamaan (2.24), yaitu :
21 mc RmF ..................................................................................(3.6)
22 cgskc RmF .............................................................................. (3.7)
dengan : m = massa bandul
msk = massa sepatu kopling
ω = kecepatan sudut yang direncanakan
Rm = jarak bandul terhadap sumbu kopling
Rcg = jarak pusat massa sepatu kopling terhadap sumbu
kopling
32
3.3.1. Massa Bandul Maksimum
Karena terbatasnya ruang di bagian dalam kopling, massa bandul yang
digunakan pada penelitian ini memiliki massa maksimum yang sangat tergantung
dari dimensi ruang bagian dalam kopling. Dimensi maksimum dari bandul
digambarkan seperti pada Gambar 3.6, dimana massa bandul pada dimensi
tersebut adalah seberat 20 gram. Bandul yang digunakan untuk setiap sepatu
kopling berjumlah dua buah, sehingga massa total bandul untuk masing-masing
sepatu kopling adalah sebesar 40 gram.
Gambar 3.6. Dimensi bandul maksimum
Bandul yang digunakan terbuat dari bahan poros pejal baja lunak yang
dibubut. Penggunaan bahan dari baja lunak mempertimbangkan massa jenis
terbesar dan kemungkinan proses produksi pembentukan bahan tersebut lebih
mudah jika dibandingkan dengan besi tuang.
33
3.3.2. Pemilihan Tipe Pegas
Pegas yang digunakan harus disesuaikan dengan massa bandul maksimum dan
putaran terkopel yang direncanakan. Pada awal perancangan, dipilih tiga tipe
pegas, yaitu :
Tipe A (Hard)
Tipe B (Medium)
Tipe C (Soft)
Ketiga pegas tersebut masing-masing kemudian dicari harga defleksi pegas
pada pembebanan tertentu. Metode yang digunakan untuk mencari harga defleksi
masing-masing pegas adalah dengan pembebanan konstan bertahap dan
pengukuran defleksi pegas yang dilakukan pada masing-masing beban seperti
terlihat pada Gambar 3.7. Hasil pengukuran tiap-tiap pegas dapat dilihat pada
Tabel 2 untuk pegas Tipe A, Tabel 3 untuk pegas Tipe B, Tabel 4 untuk pegas
Tipe C, serta Gambar 3.8. sebagai grafik pembanding beban vs defleksi pegas.
Keterangan gambar :
a. Mekanisme penarik
b. Tuas pengatur
c. Indikator jumlah beban
d. Pegas uji
e. Landasan pegas
Gambar 3.7. Alat untuk mencari konstanta pegas
a
b
c
d
e
34
Tabel 2. Data pembebanan pegas Tipe A (Lp1 = 27 mm)
No pengujian Beban (kg) xi (mm) Δx (mm)5 11.00 2.006 11.15 2.157 11.45 2.458 11.75 2.759 12.00 3.00
1
10 12.25 3.255 11.00 2.006 11.15 2.157 11.50 2.508 11.80 2.809 12.00 3.00
2
10 12.20 3.205 11.00 2.006 11.25 2.257 11.50 2.508 11.70 2.709 12.00 3.00
3
10 12.20 3.205 11.00 2.006 11.25 2.257 11.55 2.558 11.70 2.709 12.00 3.00
4
10 12.45 3.45
Beban(kg)
Rata-rataxi (mm)
Rata-rataΔx (mm)
5 11.00 2.00
6 11.20 2.20
7 11.50 2.50
8 11.74 2.74
9 12.00 3.00
10 12.28 3.28
11 12.44 3.44
12 12.76 3.76
13 13.00 4.00
14 13.25 4.25
15 13.48 4.48
Dari data–data pada Tabel 2 diperoleh, harga K untuk pegas tipe A sebesar29677.26 N/m.
35
Tabel 3. Data pembebanan pegas Tipe B (Lp2 = 26 mm)
No pengujian Beban (kg) xi (mm) Δx (mm)1 26.75 0.752 27.30 1.303 28.00 2.004 28.70 2.705 29.20 3.206 30.00 4.00
1
7 30.75 4.751 26.75 0.752 27.20 1.203 28.00 2.004 28.75 2.755 29.50 3.506 30.00 4.00
2
7 30.60 4.601 26.55 0.552 27.00 1.003 27.50 1.504 28.00 2.005 28.75 2.756 29.25 3.25
3
7 29.85 3.851 26.75 0.752 27.00 1.003 27.75 1.754 28.00 2.005 28.75 2.756 29.30 3.30
4
7 29.85 3.85
Beban(kg)
Rata-rataxi (mm)
Rata-rataΔx (mm)
1 26.7 0.7
2 27.13 1.13
3 27.81 1.81
4 28.36 2.36
5 29.05 3.05
6 29.64 3.64
7 30.26 4.26
Dari data-data pada Tabel 3 diperoleh harga K untuk pegas tipe B sebesar16090.85 N/m.
36
Tabel 4. Data pembebanan pegas Tipe C (Lp3 = 22 mm)
Nopengujian
Beban (kg) xi (mm) Δx (mm)
0.5 27.6 5.6
0.75 29.6 7.6
1 31.6 9.6
1.25 32.95 10.95
1
1.5 34.3 12.3
0.5 27.55 5.55
0.75 29.03 7.03
1 30.5 8.5
1.25 31.75 9.75
2
1.5 33 11
0.5 27.4 5.4
0.75 29.38 7.38
1 31.35 9.35
1.25 32.83 10.83
3
1.5 34.3 12.3
0.5 27.85 5.85
0.75 28.93 6.93
1 30 8
1.25 31.5 9.5
4
1.5 33 11
Beban(kg) Rata-rata xi (mm) Rata-rata Δx (mm)
0.5 27.6 5.60.75 29.23 7.23
1 30.86 8.861.25 32.26 10.261.5 33.65 11.65
Dari data-data pada Tabel 3 diperoleh harga K untuk pegas tipe B sebesar1091.803 N/m
37
0
2
4
6
8
10
12
0 2 4 6 8 10 12 14
Be ba n (kg)
Def
leks
i (m
m)
Tipe ATipe BTipe C
Gambar 3.8. Grafik perbandingan beban vs defleksi pegas.
3.3.3. Pemilihan Massa Bandul
Setelah data dari masing-masing pegas diketahui, selanjutnya dilakukan
perhitungan untuk menentukan massa bandul, dilihat dari perhitungan gaya
sentrifugal yang bekerja pada sepatu kopling.
Dari gambar 3.5, jika diketahui masing-masing dimensi kopling sebagai
berikut :
γ = 64° δ = 25,51°
ε = 64,51° Rm = 47,3 mm
Rcg = 37 mm L1 = 16,59 mm
L2 = 17,66 mm L3 = 47,1 mm
L4 = 27 mm g = 9810 mm/s2
msk = 60 gram dsk = 15 mm
= 588600 mm.gr/s2
38
Dimana dsk merupakan jarak defleksi ujung sepatu kopling (titik D) pada saat
kontak dengan komponen tergerak kopling. Sedangkan msk adalah massa sepatu
kopling yang bekerja pada pusat massa (cg) sepatu kopling tersebut.
Dari Persamaan (3.4) dan (3.5) diperoleh :
9051,6464
51,38
dan
9051,6451,25 02,0
Mass properties of cg sepatu kopling_reff 0-0 ( Part Configuration -Default )Output coordinate System: -- default --Density = 0.01 grams per cubic millimeter
Mass = 57.50 gramsVolume = 7187.29 cubic millimetersSurface area = 3723.20 square millimetersCenter of mass: ( millimeters )X = 38.23Y = 5.16Z = 4.00
Gambar 3.9. Pusat massa sepatu kopling.
Pusat massa sepatu kopling diperoleh dengan metode grafis, dimana model
dari sepatu kopling digambar menggunakan software SolidWork 2005 untuk
mengetahui titik pusat massanya. Pusat massa sepatu kopling hasil pengolahan
gambar software ini dapat dilihat pada Gambar 3.9.
Sebelum dilakukan perhitungan, perlu diketahui terlebih dahulu defleksi yang
terjadi pada pegas (dp0) jika dipengaruhi oleh defleksi sepatu kopling (dsk).
Defleksi pegas diberikan oleh :
39
13
0 LL
dd sk
p
mmmm
mmd p 59,16
1,47
150 = 5,284 mm
Perhitungan untuk pegas Tipe A
Dari Tabel 2 diketahui panjang pegas = 27 mm dan defleksi total pegas
adalah :
014 ppp dLLd
mmmmmmd p 284,52727 = 5,284 mm = 0.005284 m
Dengan menggunakan interpolasi data rata-rata dari Tabel 2, untuk dp = 5,284
mm,
kgkgkgmmmm
mmmmm p 141415
25,448,4
25,4284,5
kgm p 495,18
dan
2/98102,18495 smmgrFp 181438065,5 gr.mm/s2
Pegas Tipe A Pada Putaran 400 rpm
Kecepatan sudut diperoleh dari :
N60
2
rpm40060
2
= 41,905 rad/s
40
Dengan menggunakan persamaan (3.7) diperoleh :
22 cg
RmF skc
22 /905,413760 sradmmgrFc
= 3899421,2 mm.gr/s2
Dari Persamaan (3.3) :
02,0cos/.2,3899421 2,2 sgrmmF yc
2,2 /.3899421 sgrmmF yc
Dari Persamaan (3.1) diketahui :
03,12,21 LFLFLFM ycycpA
Maka
3
2,21,1 L
LFLFF ycp
yc
mm
mmsgrmmmmsmmgrF yc 1,47
66,17/.389942159,16/.5,181438065 22
,1
= 62451164,9 gr.mm/s2
Dari Persamaan (3.2) diperoleh :
cos,1
1yc
c
FF
22
1 /.8,7980984651,38cos
/.9,62451164smmgr
smmgrFc
Kemudian dari Persamaan (3.6) diperoleh massa bandul sebesar :
21
m
c
R
Fm
41
22
/905,413,47
/.8,79809846
sradmm
smmgrm
= 961 gram
Dari hasil perhitungan dapat ditarik kesimpulan bahwa pegas Tipe A tidak
memenuhi syarat massa bandul kurang dari atau sama dengan 40 gram
Perhitungan untuk pegas Tipe B
Dari Tabel 3 diketahui panjang pegas = 26 mm dan defleksi total pegas adalah :
024 ppp dLLd
mmmmmmd p 284,52627 = 6,284 mm
Dengan menggunakan interpolasi data rata-rata dari Tabel 3, untuk dp = 6,284
mm,
kgkgkgmmmm
mmmmm p 667
64,326,4
64,3284,6
kgm p 264,10
dan
2/981035,10264 smmgrFp 100693314.6 gr.mm/s2
Pegas Tipe B Pada Putaran 400 rpm
Kecepatan sudut diperoleh dari :
N60
2
42
rpm40060
2
= 41,905 rad/s
Dengan menggunakan persamaan (3.7) diperoleh :
22 cg
RmF skc
22 /905,413760 sradmmgrFc
= 3899421,2 mm.gr/s2
Dari Persamaan (3.3) :
02,0cos/.2,3899421 2,2 sgrmmF yc
2,2 /.3899421 sgrmmF yc
Dari Persamaan (3.1) diketahui :
03,12,21 LFLFLFM ycycpA
Maka
3
2,21,1 L
LFLFF ycp
yc
mm
mmsgrmmmmsmmgrF yc 1,47
66,17/.389942159,16/.6,100693314 22
,1
= 34008021.1 gr.mm/s2
Dari Persamaan (3.2) diperoleh :
cos,1
1yc
c
FF
22
1 /.8,4346075751,38cos
/.1,34008021smmgr
smmgrFc
Kemudian dari Persamaan (3.6) diperoleh massa bandul sebesar :
43
21
m
c
R
Fm
22
/905,413,47
/.8,43460757
sradmm
smmgrm
= 523.25 gram
Dari hasil perhitungan dapat ditarik kesimpulan bahwa pegas Tipe B tidak
memenuhi syarat massa bandul kurang dari atau sama dengan 40 gram
Perhitungan untuk pegas Tipe C
Dari Tabel 4 diketahui panjang pegas = 22 mm dan defleksi total pegas
adalah,
034 ppp dLLd
mmmmmmd p 284,52227 = 10,284 mm
Dengan menggunakan interpolasi data rata-rata dari Tabel 4, untuk dp = 10,284
mm :
kgkgkgmmmm
mmmmm p 25.125.15.1
26.1065.11
26.10284,10
kgm p 254,1
dan
2/98103,1254 smmgrFp 12304668.18 gr.mm/s2
44
Pegas Tipe C Pada Putaran 400 rpm
Kecepatan sudut diperoleh dari :
N60
2
rpm40060
2
= 41,905 rad/s
Dengan menggunakan persamaan (3.7) diperoleh :
22 cg
RmF skc
22 /905,413760 sradmmgrFc
= 3899421,2 mm.gr/s2
Dari Persamaan (3.3) :
02,0cos/.2,3899421 2,2 sgrmmF yc
2,2 /.3899421 sgrmmF yc
Dari Persamaan (3.1) diketahui :
03,12,21 LFLFLFM ycycpA
Maka
3
2,21,1 L
LFLFF ycp
yc
mm
mmsgrmmmmsmmgrF yc 1,47
66,17/.389942159,16/.18,12304668 22
,1
= 2872238.86 gr.mm/s2
Dari Persamaan (3.2) diperoleh :
cos,1
1yc
c
FF
45
22
1 /.3670595.1651,38cos
/.2872238.86smmgr
smmgrFc
Kemudian dari Persamaan (3.6) diperoleh massa bandul sebesar :
21
m
c
R
Fm
22
/905,413,47
/.3670595.16
sradmm
smmgrm
= 44.19 gram
Pegas Tipe C Pada Putaran 500 rpm
Kecepatan sudut diperoleh dari :
N60
2
rpm50060
2
= 52,4 rad/s
Dengan menggunakan persamaan (3.7) diperoleh :
22 cg
RmF skc
22 /4,523760 sradmmgrFc
= 6092845.68 mm.gr/s2
Dari Persamaan (3.3) :
02,0cos/.6092845.68 2,2 sgrmmF yc
2,2 /.6092845.31 sgrmmF yc
Dari Persamaan (3.1) diketahui :
03,12,21 LFLFLFM ycycpA
46
Maka:
3
2,21,1 L
LFLFF ycp
yc
mm
mmsgrmmmmsmmgrF yc 1,47
66,17/.31,609284559,16/.18,12304668 22
,1
= 2049749.55 gr.mm/s2
Dari Persamaan (3.2) diperoleh :
cos,1
1yc
c
FF
22
1 /.93,619489251,38cos
/.55,2049749smmgr
smmgrFc
Kemudian dari Persamaan (3.6) diperoleh massa bandul sebesar :
21
m
c
R
Fm
22
/52,43,47
/.2619489.93
sradmm
smmgrm
= 20.18 gram
Pegas Tipe C Pada Putaran 600 rpm
Kecepatan sudut diperoleh dari :
N60
2
rpm60060
2
= 62,86 rad/s
Dengan menggunakan persamaan (3.7) diperoleh :
22 cg
RmF skc
47
22 /86,623760 sradmmgrFc
= 8773697.78 mm.gr/s2
Dari Persamaan (3.3) :
02,0cos/.78,7736978 2,2 sgrmmF yc
2,2 /.25,7736978 sgrmmF yc
Dari Persamaan (3.1) diketahui :
03,12,21 LFLFLFM ycycpA
Maka
3
2,21,1 L
LFLFF ycp
yc
mm
mmsgrmmmmsmmgrF yc 1,47
66,17/.8773697.2559,16/.812304668.1 22
,1
= 1044484.83 gr.mm/s2
Dari Persamaan (3.2) diperoleh :
cos,1
1yc
c
FF
22
1 /.1334805.7551,38cos
/.1044484.83smmgr
smmgrFc
Kemudian dari Persamaan (3.6) diperoleh massa bandul sebesar :
21
m
c
R
Fm
22
/52,43,47
/.75,1334805
sradmm
smmgrm
= 7.14 gram
48
Dari hasil perhitungan, pegas Tipe C memenuhi syarat massa bandul kurang
dari atau sama dengan 40 gram
Hasil dari perhitungan di atas menunjukkan pegas yang sesuai untuk massa
bandul maksimum kurang dari atau sama dengan 40 gram adalah pegas Tipe C
dengan karakteristik soft, dengan data-data pengujian pembebanan konstan seperti
terlihat pada Tabel 4.
49
BAB IV
CARA PENELITIAN
4.1. Cara Pemasangan Beban Alternator
Rangkaian kelistrikan alternator yang digunakan pada penelitian ini dapat
dilihat pada Gambar 4.1. Alternator yang digunakan langsung dialiri arus listrik
pada bagian rotornya untuk menciptakan medan elektromagnetik. Dengan begitu,
alternator seolah-olah memiliki magnet permanen pada rotornya, dan kemudian
rotor akan memberikan fluks magnet pada bagian stator untuk menghasilkan
listrik output alternator. Disini, alternator tidak dianggap sebagai penghasil listrik,
namun lebih sebagai beban untuk mengetahui kerja dari model kopling sentrifugal
yang telah dibuat.
a. Kumparan statorb. Kumparan rotorc. Ampere meter input (baterai)d. Ampere meter output (beban)e. Beban lampuf. Volt meter inputg. Sikat arang statorh. Volt meter inputi. Baterai 12 V (sumber daya)
Gambar 4.1. Rangkaian kelistrikan alternator hasil modifikasi
a b c d e f
g h i
50
(a) (b) (c)
a. Kincir angin yang telah terpasang di terowongan angin dan siap untuk diujib. Bagian belakang kincir anginc. Sistem transmisi, kopling sentrifugal dan alternator yang akan
diuji
Gambar 4.2. Sistem kincir angin yang akan diuji
Keterangan gambar : a. Beban LED (1); 12 Vb. Saklar Beban LED (1)c. Beban Lampu (1); 12 Vd. Beban Lampu (2); 12 Ve. Saklar Beban Lampu (1)f. Saklar Beban Lampu (2)g. Saklar Beban LED (2)h. Beban LED (2); 12 V
Gambar 4.3. Beban lampu yang digunakan saat pengujian
b
c d e f g
a
h
51
Secara aktual, bentuk dari keseluruhan model dari sistem “Kopling Sentrifugal
Sebagai Penerus Daya Kincir Angin” ini dapat dilihat pada Gambar 4.2.
Sedangkan untuk beban output (keterangan e pada Gambar 4.1), peneliti
menggunakan suatu rangkaian lampu 12 Watt dan beberapa buah LED yang
disusun seri. Secara aktual, beban lampu ini dapat dilihat pada Gambar 4.3.
4.2. Mengetahui Putaran Kincir Tanpa Beban Alternator
Tujuan dalam pengambilan data ini adalah untuk mengetahui putaran output
kincir angin yang berputar tanpa beban pada kecepatan angin tertentu. Kecepatan
angin dalam terowongan angin divariasikan pada kondisi tertentu, yaitu pada 4
m/s sampai dengan 8 m/s, dengan rentang kecepatan tiap 0,5 m/s. Kemudian
dilakukan pencatatan data untuk tiap-tiap kondisi kecepatan angin tersebut.
4.3. Mengetahui Putaran Kincir Yang Terbebani Alternator Pada
Kecepatan Angin Konstan
Pengambilan data putaran kincir yang terbebani alternator pada kecepatan
angin konstan ini bertujuan untuk mengetahui turunnya putaran kincir angin jika
alternator diberikan beban tertentu pada kecepatan angin konstan. Pengujian
dilakukan pada tiap-tiap variasi massa bandul kopling. Penurunan putaran kincir
nantinya akan berdampak pada terjadinya putaran slip pada kopling.
Pada awalnya, alternator beserta baterai dan alat ukur dirangkai sesuai dengan
sirkuit rangkaian seperti pada Gambar 4.1. Beban lampu yang digunakan seperti
terlihat pada Gambar 4.3. Kecepatan angin dipertahankan konstan, dengan artian
52
posisi terowongan angin tidak berubah, kemudian beban ditambah secara bertahap
dengan cara menyalakan saklar-saklar pada rangkaian beban satu persatu sampai
didapatkan keadaan dimana kopling berputar tanpa slip dan kopling berputar slip.
Variabel-variabel yang dibutuhkan pada saat pengambilan data ini diilustrasikan
seperti terlihat pada bagian lampiran LI, LII dan LIII.
4.4. Mengetahui Putaran Kincir Yang Terbebani Alternator Pada Variasi
Kecepatan Angin
Pengambilan data yang terakhir bertujuan untuk mengetahui putaran slip
kopling pada variasi kecepatan angin dengan beban konstan. Rangkaian sirkuit
pembebanan yang digunakan seperti terlihat pada Gambar 4.1, namun tanpa
menggunakan beban lampu. Keadaan ini dimaksudkan untuk mengurangi daya
yang harus ditransmisikan kopling agar putaran slip dan putaran tanpa slip yang
terjadi masih dapat diketahui pada kecepatan angin maksimum. Pengujian
dilakukan pada tiap-tiap massa bandul kopling. Pengkondisian kecepatan angin
pada terowongan angin dilakukan dengan cara memajukan dan memundurkan
terowongan angin. Format pengambilan data pada pengujian ini dapat dilihat pada
bagian lampiran LI, LII dan LIII.
53
BAB V
HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN
4.1. Pembahasan Pengaruh Kecepatan Angin Pada Putaran Kincir Tanpa
Beban
Pada bagian ini, pengambilan data-data difokuskan pada pengaruh variasi
kecepatan angin terhadap putaran kincir angin yang tidak dibebani oleh
pembebanan alternator. Putaran kincir hanya dibebani untuk menggerakkan sistem
transmisi dan kopling. Untuk putaran kincir yang dibebani oleh daya pembebanan
alternator akan disajikan pada sub bab setelah ini. Penyajian data-data hasil
pengujian disajikan seperti pada Tabel 5.
Tabel 5. Putaran kincir dengan Vangin bervariasi dan beban alternator = 0
Putaran (rpm)No.
Kec.Angin(m/s) Kincir Poros
TransmisiAlternator
1 4.50 0.00 0.00 0.002 5.00 19.60 187.89 187.893 5.50 49.50 474.51 474.514 6.00 70.20 672.94 672.945 6.50 82.40 789.89 789.896 7.00 102.00 977.77 977.777 7.50 123.00 1179.08 1179.088 8.00 133.10 1275.90 1275.90
Pada Tabel 5. terlihat bahwa pengaruh kecepatan angin adalah berbanding
lurus dengan putaran kincir angin. Kecepatan angin yang dibutuhkan untuk mulai
menggerakkan kincir angin adalah sebesar 5 m/s. Selanjutnya, putaran kincir akan
54
bertambah seiring dengan bertambahnya kecepatan angin. Gambar 5.1
memperlihatkan grafik dari hasil pengolahan data pada Tabel 5.
0.00
20.00
40.00
60.00
80.00
100.00
120.00
140.00
4.00 5.00 6.00 7.00 8.00
Kecepatan angin (m/s)
Puta
ran
kinc
ir (r
pm)
Gambar 5.1. Grafik perbandingan kecepatan angin vs putaran kincir
4.2. Pembahasan Pengujian Bandul Kopling Massa 10 gr
Untuk massa bandul kopling seberat 10 gram, pengambilan data yang pertama
adalah variasi kecepatan angin pada putaran kincir dengan pembebanan daya
pembebanan alternator konstan. Pada Tabel 6 dapat dilihat bahwa terjadi sedikit
perubahan pada daya inputan dari baterai. Hal ini disebabkan berkurangnya daya
baterai akibat dikonsumsi oleh kumparan stator pada alternator untuk menciptakan
gaya elektromagnetik dan dapat dianggap sebagai harga konstan.
55
Tabel 6. Putaran kincir dengan Vangin bervariasi dengan pembebanan alternator
Putaran (rpm) Tegangan (V) Arus (I)
No.Kec.
Angin(m/s) Kincir
PorosTransmisi Alternator
Input(Volt)
Output(Volt)
Input(Ampere)
Output(Ampere)
1 4.50 0.00 0.00 0.00 32.00 0.00 3.36 0.002 5.00 0.00 0.00 0.00 32.00 0.00 3.36 0.003 5.50 0.00 0.00 0.00 32.00 0.00 3.36 0.004 6.00 26.08 250.00 85.00 32.00 0.00 3.36 0.005 6.50 35.52 340.50 127.80 32.00 0.00 3.30 0.006 7.00 51.12 490.00 300.00 32.00 0.00 3.30 0.007 7.50 70.94 680.00 470.00 32.00 0.00 3.26 0.008 8.00 73.44 704.00 605.00 32.00 0.00 3.24 0.00
0100200300400500600700
4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8
Kecepatan angin (m/s)
Puta
ran
poro
s (r
pm)
Putaran (rpm) Poros Transmisi Putaran (rpm) Altenator
Gambar 5.2. Grafik perbandingan kecepatan angin vs putaran transmisi danalternator (m = 10 gr)
Pada Gambar 5.2. tampak bahwa garis pada grafik untuk putaran poros
transmisi dengan rotor alternator terpisah yang berarti bahwa terjadi putaran slip
pada kopling, dimana kopling tidak mampu meneruskan torsi penuh dari transmisi
akibat beban pembebanan alternator, walaupun pada kecepatan angin maksimum
56
sebesar 8 m/s. Dengan kata lain, kopling membutuhkan kecepatan angin yang
lebih dari 8 m/s untuk mempercepat putaran poros transmisi agar tidak terjadi slip.
Selanjutnya untuk mengetahui pengaruh kecepatan angin konstan pada kincir
dapat dilihat pada Tabel 7. Beban alternator ditingkatkan secara bertahap dari
tanpa beban, putaran dengan beban tanpa slip dan putaran dengan beban slip.
Tabel 7. Pembebanan bertahap pada alternator
Putaran (rpm) Tegangan(V)
Arus(Ampere)
No.
Kec.Angin(m/s) Kincir
PorosTransmis
i
Alternator In Out In Out
DayaTotal(W)
1 6.87 120.35 1153.68 1153.68 0.00 0.00 0.00 0.00 0.002 7.11 129.73 1243.55 1243.55 0.00 0.00 0.00 0.00 0.003 7.28 136.38 1307.30 1307.30 0.00 0.00 0.00 0.00 0.004 7.38 140.65 1348.28 1348.28 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00Pu
tara
nTa
npa
Beb
an
5 7.54 144.80 1388.06 1388.06 0.00 0.00 0.00 0.00 0.006 6.87 60.83 583.07 583.07 4.58 0.01 0.82 0.01 3.757 7.11 65.40 626.93 626.93 4.60 0.02 0.82 0.01 3.788 7.28 66.00 632.68 632.68 4.60 0.02 0.84 0.01 3.849 7.38 67.43 646.34 646.34 4.60 0.02 0.84 0.01 3.86Pu
tara
nta
npa
slip
10 7.54 69.10 662.40 662.40 4.60 0.03 0.86 0.01 3.9611 6.87 54.43 521.73 133.00 25.00 0.18 2.60 0.08 64.8912 7.11 55.70 533.93 143.28 25.00 0.18 2.60 0.08 65.0113 7.28 56.86 545.05 149.38 25.00 0.18 2.61 0.08 65.1414 7.38 58.18 557.75 160.35 25.00 0.18 2.61 0.09 65.33
Puta
ran
Slip
15 7.54 65.29 625.85 174.73 26.25 0.18 2.65 0.10 69.51Nilai Rata-Rata
PutaranTanpaBeban
7.23 134.38 1288.17 1288.17 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
PutaranTanpa
Slip7.23 65.75 630.28 630.28 4.60 0.02 0.84 0.01 3.84
PutaranSlip 7.23 58.09 556.86 152.15 25.25 0.18 2.61 0.08 65.98
57
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
0 10 20 30 40 50 60 70
Daya pembebanan altenator (W)
Puta
ran
Poro
s (rp
m)
transmisialtenator
Gambar 5.3. Grafik pembebanan alternator vs putaran poros (m = 10 gr).
Untuk melihat pengaruh pembebanan alternator pada putaran transmisi dan
reaksi kopling secara lebih jelas dapat dilihat seperti pada grafik Gambar 5.3.
Pada Gambar 5.3, tampak bahwa terjadi slip kopling pada pembebanan alternator
dengan daya kurang dari 5 Watt pada putaran transmisi 630 rpm, ditunjukkan
pada terpisahnya garis grafik antara putaran poros transmisi dengan putaran poros
alternator pada titik tersebut.
4.3. Pembahasan Pengujian Bandul Kopling Massa 20 gr
Untuk massa bandul kopling seberat 20 gram, pengambilan data variasi
kecepatan angin pada putaran kincir dengan pembebanan daya pembebanan
alternator konstan ditunjukkan pada Tabel 8.
58
Tabel 8. Putaran kincir dengan Vangin bervariasi dan alternator dibebani
Putaran (rpm) Tegangan (V) Arus (I)
No.Kec.
Angin(m/s) Kincir
PorosTransmisi Alternator
Input(Volt)
Output(Volt)
Input(Ampere)
Output(Ampere)
1 4.50 0.00 0.00 0.00 33.00 0.00 3.26 0.002 5.00 25.56 245.00 0.00 33.00 0.00 3.26 0.003 5.50 20.34 195.00 62.90 33.00 0.00 3.26 0.004 6.00 30.98 297.00 113.50 33.00 0.00 3.21 0.005 6.50 41.94 402.00 250.00 33.00 0.00 3.21 0.006 7.00 54.77 525.00 471.00 33.00 0.00 3.20 0.007 7.50 65.72 630.00 575.00 33.00 0.00 3.20 0.008 8.00 73.54 705.00 705.00 33.00 0.00 3.20 0.00
050
100150200250300350400450500550600650700750
4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8
Kecepatan angin (m/s)
Puta
ran
poro
s (r
pm)
Putaran (rpm) Poros Transmisi Putaran (rpm) Altenator
Gambar 5.4. Grafik perbandingan kecepatan angin vs putaran transmisi danalternator (m = 20 gr)
Berbeda dengan grafik pada Gambar 5.3, pada grafik Gambar 5.4. terjadi slip
kopling pada kecepatan angin rendah. Namun pada kecepatan angin = 8 m/s,
kopling mulai berputar tanpa slip dan daya pembebanan alternator dapat diatasi.
59
Keadaan ini ditunjukkan dari menyatunya garis putaran poros transmisi dan
putaran poros alternator pada kecepatan angin 8 m/s. Namun pada kecepatan
angin 5 m/s, putaran transmisi memiliki range yang jauh dibandingkan dengan
putaran alternator akibat kopling mengalami slip penuh (output kopling sama
sekali tidak berputar).
Tabel 9. Pembebanan bertahap pada alternator
Putaran (rpm) Tegangan(V)
Arus(Ampere)
No.Kec.
Angin(m/s) Kincir Poros
Transmisi Alternator In Out In Out
DayaTotal(W)
1 7.33 86.63 830.39 830.39 0.00 0.00 0.00 0.00 0.002 7.43 89.83 861.07 861.07 0.00 0.00 0.00 0.00 0.003 7.58 93.18 893.18 893.18 0.00 0.00 0.00 0.00 0.004 7.75 96.58 925.77 925.77 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00Pu
tara
nTa
npa
Beb
an
5 7.94 98.73 946.38 946.38 0.00 0.00 0.00 0.00 0.006 7.46 62.05 594.81 594.81 20.00 0.24 0.82 0.02 16.407 7.68 63.78 611.35 611.35 20.00 0.25 0.82 0.02 16.468 7.70 65.98 632.44 632.44 20.00 0.26 0.84 0.02 16.719 7.77 69.15 662.88 662.88 20.00 0.28 0.84 0.02 16.81Pu
tara
nta
npa
slip
10 7.87 71.85 688.76 688.76 20.00 0.31 0.86 0.02 17.2111 7.16 53.35 452.10 371.75 25.00 0.18 2.60 0.02 64.8812 7.38 57.20 478.18 400.60 25.00 0.18 2.60 0.02 65.0013 7.47 58.78 492.18 413.15 25.00 0.18 2.61 0.02 65.1314 7.51 60.63 500.80 426.25 25.00 0.18 2.61 0.02 65.32
Puta
ran
Slip
15 7.64 63.45 533.15 449.35 26.25 0.18 2.65 0.02 69.50Nilai Rata-Rata
PutaranTanpaBeban
7.60 92.99 891.36 891.36 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
PutaranTanpa
Slip7.70 66.56 638.05 638.05 20.00 0.27 0.84 0.02 16.72
PutaranSlip 7.43 58.68 491.28 412.22 25.25 0.18 2.61 0.02 65.97
Selanjutnya untuk mengetahui pengaruh variasi beban pada kincir untuk
massa bandul 20 gram dapat dilihat pada Tabel 9. Beban alternator ditingkatkan
60
secara bertahap dari tanpa beban, putaran dengan beban tanpa slip dan putaran
dengan beban slip.
Untuk mengetahui pengaruh pembebanan alternator pada putaran transmisi
dan reaksi kopling secara lebih jelas dapat dilihat seperti pada grafik Gambar 5.5.
Jika dibandingkan dengan grafik pada Gambar 5.3, untuk massa bandul
kopling 20 gram terjadi peningkatan putaran kerja kopling tanpa slip. Kopling
masih mampu berputar tanpa slip pada beban alternator sebesar 16.72 W.
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0 10 20 30 40 50 60 70
Daya pembebanan altenator (W)
Puta
ran
Poro
s (rp
m)
transmisialtenator
Gambar 5.5. Grafik pembebanan alternator vs putaran poros (m = 20 gr)
4.4. Pembahasan Pengujian Bandul Kopling Massa 40 gr
Untuk massa bandul kopling seberat 40 gram, pengambilan data variasi
kecepatan angin pada putaran kincir dengan pembebanan daya yang dikonsumsi
alternator konstan, ditunjukkan pada Tabel 10.
61
Tabel 10. Putaran kincir dengan Vangin bervariasi dan alternator dibebani
Putaran (rpm) Tegangan (V) Arus (I)
No.Kec.
Angin(m/s) Kincir
PorosTransmisi Alternator
Input(Volt)
Output(Volt)
Input(Ampere)
Output(Ampere)
1 4.50 0.00 0.00 0.00 33.00 0.00 3.23 0.002 5.00 0.00 0.00 0.00 33.00 0.00 3.23 0.003 5.50 13.56 130.00 64.00 33.00 0.00 3.23 0.004 6.00 25.04 240.00 140.00 33.00 0.00 3.19 0.005 6.50 37.55 360.00 300.00 33.00 0.00 3.17 0.006 7.00 47.99 460.00 460.00 33.00 0.00 3.17 0.007 7.50 58.42 560.00 560.00 33.00 0.00 3.16 0.008 8.00 73.54 705.00 705.00 33.00 0.00 3.16 0.00
0
100
200
300
400
500
600
700
4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8
Kecepatan angin (m/s)
Puta
ran
poro
s (rp
m)
Putaran (rpm) Poros Transmisi Putaran (rpm) Altenator
Gambar 5.6. Grafik perbandingan kecepatan angin vs putaran transmisi danalternator (m = 40 gr)
Pada grafik Gambar 5.6, dengan kecepatan angin = 7 m/s, kopling mulai
berputar tanpa slip dan daya pembebanan alternator dapat diatasi. Berbeda dengan
penunjukkan pada grafik untuk massa bandul 10 gram dan 20 gram. Kecepatan
62
angin yang dibutuhkan untuk meneruskan daya dan putaran dari kincir angin lebih
kecil dengan daya pembebanan alternator yang sama.
Selanjutnya untuk mengetahui pengaruh variasi beban pada kincir untuk
massa bandul 40 gram dapat dilihat pada Tabel 11. Beban alternator ditingkatkan
secara bertahap dari tanpa beban, putaran dengan beban tanpa slip dan putaran
dengan beban slip.
Tabel 11. Pembebanan bertahap pada alternator
Putaran (rpm) Tegangan(V)
Arus(Ampere)
No.Kec.
Angin(m/s) Kincir Poros
Transmisi Alternator In Out In Out
DayaTotal(W)
1 7.03 127.13 1218.63 1218.63 0.00 0.00 0.00 0.00 0.002 7.23 129.30 1239.48 1239.48 0.00 0.00 0.00 0.00 0.003 7.34 132.38 1268.95 1268.95 0.00 0.00 0.00 0.00 0.004 7.48 134.30 1287.41 1287.41 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00Pu
tara
nTa
npa
Beb
an
5 7.67 136.03 1303.94 1303.94 0.00 0.00 0.00 0.00 0.006 7.16 49.93 478.58 478.58 20.00 0.20 1.85 0.02 37.007 7.31 52.10 499.43 499.43 20.00 0.20 1.87 0.03 37.418 7.45 53.40 511.90 511.90 20.00 0.21 1.89 0.03 37.769 7.51 54.40 521.48 521.48 20.00 0.21 1.89 0.03 37.86Pu
tara
nta
npa
slip
10 7.58 56.98 546.17 546.17 20.00 0.21 1.93 0.04 38.5611 7.09 44.35 425.15 198.48 19.50 0.06 1.91 0.04 37.3012 7.23 47.61 456.30 223.65 23.50 0.06 2.29 0.06 53.7613 7.35 49.00 467.15 231.88 27.00 0.06 2.60 0.08 70.2714 7.44 50.12 474.58 319.23 27.00 0.07 2.61 0.08 70.48
Puta
ran
Slip
15 7.52 53.09 487.18 396.83 28.50 0.11 2.78 0.09 79.10Nilai Rata-Rata
PutaranTanpaBeban
7.35 131.83 1263.68 1263.68 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
PutaranTanpa
Slip7.40 53.36 511.51 511.51 20.00 0.21 1.89 0.03 37.72
PutaranSlip 7.33 48.84 462.07 274.01 25.10 0.07 2.44 0.07 62.18
63
Untuk melihat pengaruh pembebanan alternator pada putaran transmisi dan
reaksi kopling secara lebih jelas dapat dilihat seperti pada grafik Gambar 5.7.
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0 10 20 30 40 50 60 70
Daya pembebanan altenator (W)
Puta
ran
Poro
s (rp
m)
transmisialtenator
Gambar 5.7. Grafik pembebanan alternator vs putaran poros (m = 40 gr)
Pada grafik Gambar 5.7, untuk massa bandul kopling 40 gram, daya yang
mampu ditransmisikan kopling adalah lebih dari 37.72 Watt (daya yang
dikonsumsi alternator). Ini berarti untuk massa bandul kopling seberat 40 gram,
dengan kopling sentrifugal yang sama dan kecepatan angin tertentu, kopling
mampu mentransmisikan daya yang lebih besar dibandingkan dengan
menggunakan massa bandul 10 gram dan 20 gram.
4.5. Pembahasan Perbandingan Putaran Slip Kopling Pada Masing-Masing
Massa Bandul
Untuk mempermudah perbandingan putaran kerja kopling dari variasi ketiga
jenis massa bandul, pada Gambar 5.8. ditunjukkan grafik selisih putaran slip vs
64
kecepatan angin yang data-datanya diperoleh dari Tabel 5, Tabel 6, Tabel 8 dan
Tabel 10 yang kemudian ditampilkan kembali pada Tabel 12.
Tabel 12. Pengaruh kecepatan angin terhadap variasi massa bandul dan jumlahputaran slip kopling
Putaran (rpm)No.
Kec.Angin(m/s) Kincir Poros
Transmisi Alternator Jumlah putaranslip
1 4.50 0.00 0.00 0.00 0.002 5.00 19.60 187.89 187.89 0.003 5.50 49.50 474.51 474.51 0.004 6.00 70.20 672.94 672.94 0.005 6.50 82.40 789.89 789.89 0.006 7.00 102.00 977.77 977.77 0.007 7.50 123.00 1179.08 1179.08 0.00PU
TAR
AN
KIN
CIR
VAR
IASI
Van
gin,
BEB
AN
= 0
8 8.00 133.10 1275.90 1275.90 0.001 4.50 0.00 0.00 0.00 0.002 5.00 0.00 0.00 0.00 0.003 5.50 0.00 0.00 0.00 0.004 6.00 26.08 250.00 85.00 165.005 6.50 35.52 340.50 127.80 212.706 7.00 51.12 490.00 300.00 190.007 7.50 70.94 680.00 470.00 210.00PU
TAR
AN
KIN
CIR
VAR
IASI
Van
gin,
Mas
sa b
andu
l 10
gr
8 8.00 73.44 704.00 605.00 99.001 4.50 0.00 0.00 0.00 0.002 5.00 0.00 245.00 0.00 245.003 5.50 0.00 195.00 62.90 132.104 6.00 30.98 297.00 113.50 183.505 6.50 41.94 402.00 250.00 152.006 7.00 54.77 525.00 471.00 54.007 7.50 65.72 630.00 575.00 55.00PU
TAR
AN
KIN
CIR
VAR
IASI
Van
gin,
Mas
sa b
andu
l 20
gr
8 8.00 73.54 705.00 705.00 0.001 4.50 0.00 0.00 0.00 0.002 5.00 0.00 0.00 0.00 0.003 5.50 13.56 130.00 64.00 66.004 6.00 25.04 240.00 140.00 100.005 6.50 37.55 360.00 300.00 60.006 7.00 47.99 460.00 460.00 0.007 7.50 58.42 560.00 560.00 0.00PU
TAR
AN
KIN
CIR
VAR
IASI
Van
gin,
Mas
sa b
andu
l 40
gr
8 8.00 73.54 705.00 705.00 0.00
65
0
50
100
150
200
250
4 5 6 7 8
Kecepatan angin (m/s)
N tran
smis
i -
N alt (r
pm)
Tanpa beban m = 10 gr m = 20 gr m = 40 gr
Gambar 5.8. Grafik perbandingan kecepatan angin vs putaran slip kopling
Dari grafik pada Gambar 5.8 maka dapat diketahui bahwa, untuk beban
alternator konstan pada masing-masing variasi massa bandul terdapat perbedaan
jumlah slip kopling, dimana untuk masing-masing massa bandul tersebut:
Bandul 10 gr : Jumlah putaran slip maksimum terjadi pada kecepatan
angin 6,5 m/s pada selisih putaran 212,7 rpm.
Bandul 20 gr : Jumlah putaran slip maksimum terjadi pada kecepatan
angin 5 m/s pada selisih putaran 245 rpm.
Bandul 40 gr : Jumlah putaran slip maksimum terjadi pada kecepatan
angin 6 m/s pada selisih putaran 100 rpm.
66
BAB VI
PENUTUP
5.1. Kesimpulan
Dari hasil pengujian dan pembahasan maka dapat diambil beberapa
kesimpulan sebagai berikut:
Untuk hasil pengujian putaran kerja kopling tanpa terjadinya slip, dari
variasi massa bandul kopling diperoleh:
Massa Bandul kopling 40 gram dengan:
Putaran kerja = 460 rpm
Kecepatan angin = 7 m/s
Massa Bandul kopling 20 gram dengan:
Putaran kerja = 705 rpm
Kecepatan angin = 8 m/s
Massa Bandul kopling 10 gram dengan:
Putaran kerja = tidak diketahui
Kecepatan angin = tidak diketahui
Terdapat perbedaan putaran slip pada variasi massa bandul kopling,
dimana untuk masing-masing massa bandul tersebut:
Bandul 10 gr : Slip terbesar terjadi pada kecepatan angin 6 m/s
dengan selisih putaran 212,7 rpm.
Bandul 20 gr : Slip terbesar terjadi pada kecepatan angin 6.5 m/s
dengan selisih putaran 245 rpm.
67
Bandul 40 gr : Slip terbesar terjadi pada kecepatan angin 6 m/s
dengan selisih putaran 100 rpm.
Dari grafik kerja kopling sentrifugal, untuk masing-masing variasi
massa bandul, diperoleh kesimpulan sebagai berikut:
Grafik perbandingan kecepatan angin vs putaran kincir tanpa beban
alternator.
Dengan menggunakan kincir angin jenis “American Windmill”
dengan diameter sudu 1005.59 mm diperoleh putaran output kincir
maksimum 1276 rpm pada kecepatan angin 8 m/s, dan putaran
output minimum 188 rpm pada kecepatan angin 5 m/s.
Grafik putaran poros vs pembebanan alternator pada variasi beban
alternator.
Pada kecepatan angin konstan, semakin besar massa bandul
kopling, semakin besar pula daya yang dapat dihantarkan kopling
tanpa terjadinya putaran slip.
Grafik perbandingan kecepatan angin vs putaran slip kopling pada
variasi kecepatan angin.
Untuk beban konstan, semakin besar massa bandul kopling,
semakin rendah kecepatan angin yang dibutuhkan agar kopling
dapat berputar tanpa slip.
68
5.2. Saran
Peneliti menyadari masih banyak sekali kekurangan dalam penelitian
penggunaan kopling sentrifugal pada kincir angin ini. Peneliti berharap penelitian
ini dapat terus disempurnakan sehingga hasilnya akan jauh lebih baik lagi.
Adapun beberapa saran yang ingin peneliti sampaikan adalah sebagai berikut:
Penelitian penggunaan kopling sentrifugal pada kincir angin dapat juga
dikembangkan dengan memvariasikan jumlah sepatu kopling dan
metode pengait sepatu kopling pada output kopling.
Untuk mengetahui daya yang dapat ditransmisikan kopling sentrifugal,
dapat juga dilakukan dengan menggunakan pembebanan rem torsi pada
output kopling, agar pengaruh putaran dan torsi yang mampu
ditransmisikan kopling dapat lebih mudah terbaca.
Rumus-rumus yang digunakan dalam perhitungan dirasakan peneliti
cukup sederhana. Namun yang menjadi masalah adalah, dibutuhkan
tingkat kepresisian yang tinggi untuk membuat model kopling
sentrifugal.
Pengetahuan tentang kelistrikan generator pembangkit listrik harus lebih
diperdalam oleh mahasiswa Teknik Mesin ataupun orang-orang yang
terlibat di dalamnya.
Asal usul dan segala detil dari generator (alternator) yang digunakan
dalam penelitian sebaiknya diketahui selengkap mungkin sebelum
dilakukannya penelitian. Hal ini nantinya akan memudahkan dalam
mengetahui jumlah daya yang harus disediakan oleh kincir angin.
69
Kincir angin akan mengalami penurunan putaran pada saat generator
dibebani. Untuk harga aman dalam perhitungan, minimal harus tersedia
putaran kincir tanpa beban dua kali lipat dari putaran dengan beban
generator yang direncanakan.
Indikator-indikator alat ukur pada saat dilakukan pengujian sebaiknya
berada di luar dari terowongan angin agar mudah membacanya,
70
DAFTAR PUSTAKA
Beer, F.P., dan, Johnston, E.R.Jr., 1987, Mekanika Untuk Insinyur: STATIKA,edisi keempat, Jakarta: Erlangga.
Cengel, Y.A., and, Boles, M.A., 2002, THERMODYNAMICS – An EngineeringAproach, 4th ed., New York: McGraw-Hill.
Holowenko, A.R., 1980, DINAMIKA PERMESINAN, Jakarta: ErlanggaLukiyanto, Y.B., 2007, Bahan Kuliah Rekayasa Tenaga Angin, Yogyakarta: FT-
USD.Niemann, G., 1992, Elemen Mesin – Disain dan Kalkulasi dari Sambungan,
Bantalan, dan Poros, Jilid I, halaman 220-222, Jakarta: Erlangga.Sularso, Suga, K., 1983, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin,
halaman 57, Jakarta: Pradnya Paramita.Sutrisno, 1997, Fisika Dasar - Mekanika, Edisi II, halaman 54-55 dan 60-63,
Bandung: ITB.http://www.backwoodshome.com, last update on March 15, 2007.http://www.bmg.go.id/, last update on March 13, 2007.http://www.e-smartschool.com/, last update on September 26, 2006.http://www.galerimotor.com, last update on November 25, 2007.http://www.honda.co.id/, last update on March 15, 2007.http://www.sfmuseum.org/, last update on March 15, 2007.http://www.wikipedia.org/, last update on March 13, 2007.http://www.windmillworld.com/, last update on March 15, 2007.http://www.windpower.org, last update on March 3, 2007.
L1
LAMPIRAN IPengambilan Data Untuk Massa Bandul 10 gr
L2
L3
L4
LAMPIRAN IIPengambilan Data Untuk Massa Bandul 20 gr
L5
L6
L7
LAMPIRAN IIIPengambilan Data Untuk Massa Bandul 40
g
L8
L9
L10
LAMPIRAN IVDATA KONSTRUKSI KOPLING DAN PEGAS
Tabel. Pengujian defleksi pegas Tipe C (soft)
No pengujian Beban (kg) xi (mm) Δx (mm)0.5 27.60 5.60
0.75 29.60 7.601 31.60 9.60
1.25 32.95 10.951
1.5 34.30 12.300.5 27.55 5.55
0.75 29.03 7.031 30.50 8.50
1.25 31.75 9.752
1.5 33.00 11.000.5 27.40 5.40
0.75 29.38 7.381 31.35 9.35
1.25 32.83 10.833
1.5 34.30 12.300.5 27.85 5.85
0.75 28.93 6.931 30.00 8.00
1.25 31.50 9.504
1.5 33.00 11.00
Beban (kg) Rata-rata xi (mm) Rata-rata Δx (mm)0.5 27.60 5.60
0.75 29.23 7.231 30.86 8.86
1.25 32.26 10.261.5 33.65 11.65
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
Beban (kg)
Def
leks
i peg
as (m
m)
Recommended