BAB 3 METODA PENELITIAN
3.10 Pengujian Performansi Turbin Angin
Pengujian kecepatan putar turbin angin dilakukan dengan cara memberikan kecepatan angin yang bervariasi ke turbin angin. Terdapat tiga buah blower yang digunakan sebagai sumber angin yang akan diberikan pada turbin angin. Konfigurasi eksperimen untuk pengujian ini ditampilkan pada Gambar 3.8.
Gambar 3.9 Konfigurasi pengujian DC-DC buck converter dengan sumber daya listrik dari turbin angin
Setiap blower tersebut mempunyai tiga buah variasi kecepatan putar yaitu lambat (low), sedang (medium) dan cepat (high). Setiap blower diatur mode kecepatannya sehingga dapat diketahui hubungan antara kecepatan angin terhadap kecepatan putar turbin dan daya keluaran generator. Pengujian tegangan keluaran generator turbin angin dilakukan dengan menyambungkan sistem DC-DC buck converter dengan keluaran dari generator turbin angin. Pengujian ini seperti halnya pengujian kecepatan putar turbin angin, namun besaran fisis yang diamati adalah tegangan keluaran generator dan tegangan keluaran DC-DC buck converter.
Halaman ini sengaja dikosongkan
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini membahas mengenai hasil simulasi dan perancangan beserta analisis data dari sistem turbin angin yang terhubung dengan rangakain DC-DC buck converter. Terdapat tiga pengujian untuk simulasi yang dilakukan yaitu:
pengujian tanggapan lingkar terbuka, pengujian tanggapan lingkar tertutup untuk rangkaian DC-DC buck converter dan generator turbin angin. Terdapat enam pengujian yang dilakukan untuk prototype turbin angin yaitu : pengujian kecepatan putar rotor dan generator turbin angin, pengujian karakteristik statik sensor tegangan, kalibrasi sensor tegangan, karakterisasi generator turbin angin, karakterisasi dari hasil rancang bangun DC-DC buck converter, serta pengujian sistem pengendalian tegangan pada rangkaian DC-DC buck converter.
4.1 Hasil Tanggapan Lingkar Terbuka dari Simulasi DC-DC Buck Converter
Simulasi rangkaian DC-DC buck converter bertujuan untuk mengetahui pengaruh parameter rangkaian DC-DC buck converter terhadap tanggapan yang dihasilkan. Parameter yang berpengaruh terhadap tanggapan rangkaian DC-DC buck converter adalah nilai tegangan masukan dan nilai duty cycle. Simulasi dilakukan dengan sistem lingkar terbuka. Hasil simulasi tanggapan lingkar terbuka dari rangkaian DC-DC buck converter ditampilkan pada Gambar 4.1 dan Gambar 4.2. Gambar 4.1 merupakan hasil tanggapan lingkar terbuka dari rangkaian DC-DC buck converter dengan variasi nilai tegangan masukan sedangkan Gambar 4.2 merupakan hasil tanggapan lingkar terbuka dari rangkaian DC-DC buck converter dengan variasi nilai duty cycle.
Gambar 4.1 Grafik Hasil Simulasi untuk Tanggapan Lingkar Terbuka dari DC-DC Buck Converter dengan Variasi Nilai Duty Cycle
Gambar 4.1 menunjukan bahwa tegangan keluaran akan menurun saat nilai duty cycle diperkecil dengan nilai tegangan masukan tetap yaitu sebesar 20 Volt. Pernyataan tersebut sesuai dengan persamaan 2.1 yang menunjukan bahwa nilai duty cycle berbanding lurus dengan nilai tegangan keluaran. Gambar 4.1 menunjukan perbedaan nilai tegangan keluaran hasil simulasi dibandingkan dengan perhitungan secara manual. Perbedaan nilai tegangan ini disebut rugi-rugi tegangan keluaran. Rugi-rugi nilai tegangan keluaran yang didapatkan dengan variasi duty cycle selanjutnya ditampulkan pada Tabel 4.1.
Tanggapan lingkar terbuka dari rangkaian DC-DC buck converter tersebut dapat dianalisis melalui pendekatan fungsi alih rangkaian DC-DC buck converter. Masukan rangkaian DC-DC buck converter berupa nilai duty cycle dan keluaran rangkaian DC-DC buck converter berupa tegangan keluaran. Fungsi alih dari rangkaian DC-DC buck converter dengan nilai parameter sesuai ditampilkan melalui persamaan 3.1.
Persamaan 3.1 merupakan persamaan fungsi alih orde 2 dengan nilai frekuensi natural (ωn) sebesar 3,7113×103 dan nilai rasio redaman (ζ) sebesar
1,0206. Nilai rasio redaman sebesar 1,0206 menunjukan bahwa sistem DC-DC buck converter merupakan sistem teredam lebih (overdamping) dengan akar-akar persamaan karakteristik yang diperoleh sebesar -4545,5 dan -3030,3. Nilai frekuensi natural yang besar menunjunjukan bahwa waktu naik (tr) dan waktu tunak (ts) untuk tanggapan sistem lingkar terbuka menjadi lebih cepat. Hal ini dikarenakan nilai frekuensi natural berbanding terbalik dengan nilai waktu naik dan waktu tunak seperti pada persamaan 2.10 dan 2.13. Gambar 4.1 menunjukan bahwa waktu tunak yang dicapai oleh sistem kurang dari 0,005 detik sehingga hasil simulasi telah mendekati waktu tunak yang dihitung berdasarkan persamaan dari fungsi alih sistem DC-DC buck converter.
Gambar 4.2 Hasil Simulasi untuk Tanggapan Lingkar Terbuka dari DC-DC Buck Converter dengan Variasi Nilai Tegangan Masukan
Gambar 4.2 menunjukan bahwa tegangan keluaran akan menurun saat nilai tegangan masukan diperkecil dengan nilai duty cycle tetap yaitu sebesar 60%. Pernyataan tersebut sesuai dengan persamaan 2.1 yang menunjukan bahwa nilai-nilai tegangan masukan berbanding lurus dengan nilai tegangan keluaran.
Gambar 4.2 menunjukan adanya riak tegangan untuk semua variasi nilai tegangan masukan. Besar riak tegangan yang dihasilkan sebesar 0,05 Volt. Nilai riak
tegangan yang dihasilkan masih dibawah dari nilai riak tegangan desain yaitu sebesar 0,12 Volt.
Tabel 4.1 Perbandingan Hasil Simulasi Nilai Tegangan dengan Tegangan Masukan 20 Volt
Nilai Duty Cycle
Nilai Perhitungan Simulasi Tegangan
Tabel 4.1 menunjukan bahwa terdapat rugi-rugi tegangan keluran dari simulasi sistem lingkar terbuka DC-DC buck converter. Rugi-rugi tegangan yang dihasilkan sebesar 0,46 hingga 0,49 Volt. Terdapatnya rugi-rugi tegangan disebabkan oleh elemen semikonduktor yang digunakan pada rangkaian DC-DC buck converter seperti elemen dioda. Elemen dioda saat kondisi konduksi atau pada saat terdapat aliran arus menyebabkan terjadinya rugi-rugi tegangan keluaran dari rangkaian DC-DC buck converter. Nilai rugi-rugi tegangan keluaran sebanding dengan nilai arus (Ashari, 2012).
Nilai rugi-rugi tegangan tersebut dapat dikompensasi dengan menambahkan menghitung ulang nilai duty cycle. Perhitungan nilai duty cycle menggunakan metode regresi linier sehingga didapatkan nilai duty cycle yang sesuai dengan keluaran tegangan. Nilai duty cycle yang telah dihitung ulang ditampilkan pada Tabel 4.2
Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Nilai Duty Cycle dengan Variasi Tegangan Masukan
Metode Persamaan Metode Regresi
13 V 12 V 92,3 % 94,8 % metode persamaan dengan metode regresi linier. Metode regresi merupakan metode yang digunakan untuk mencari nilai duty cycle melalui persamaan linier.
Nilai duty cycle dengan metode regresi linier tersebut selanjutnya akan digunakan untuk membuat fungsi keanggotaan keluaran pada kendali logika fuzzy.
4.2 Hasil Tanggapan Lingkar Tertutup dari Simulasi Sistem Pengendalian Tegangan
Simulasi yang diberikan menggunakan kendali logika fuzzy dengan variasi bentuk fungsi keanggotaan fuzzy (segitiga dan gaussian), variasi kaidah penalaran fuzzy (matriks diagonal standar dan matriks diagonal rekonfigurasi), jumlah masukan fuzzy (satu masukan dan dua masukan) serta tipe fuzzy yang digunakan (fuzzy tipe-1 dan fuzzy tipe-2). Fuzzy tipe-2 diberikan variasi berupa nilai FOU (footprint of uncertainty) sebesar ±0,1; ±0,2; dan ±0,3. Hasil simulasi tanggapan lingkar tertutup dengan kendali logika fuzzy tipe-1 dari rangkaian DC-DC buck converter ditampilkan pada Gambar 4.3 - Gambar 4.6, sedangkan hasil simulasi tanggapan lingkar tertutup dengan kendali logika fuzzy tipe-2 ditampilkan pada Gambar 4.7.
Gambar 4.3 Grafik Hasil Simulasi untuk Tanggapan Lingkar Tertutup dari Sistem Pengendalian Tegangan dengan Variasi Bentuk Fungsi Keanggotaan Pengendali Logika Fuzzy
Gambar 4.3 menunjukan bahwa kendali logika fuzzy dengan bentuk fungsi keanggotaan segitiga dan gaussian dapat memberikan tanggapan yang sesuai dengan nilai set point (12 Volt). Bentuk fungsi keanggotaan segitiga mempunyai performansi tangggapan yang lebih baik jika dibandingkan dengan bentuk fungsi keanggotaan gaussian, walaupun selisih performansi tangggapan yang dihasilkan relatif kecil. Nilai performansi tanggapan dari sistem pengendalian fuzzy dengan variasi bentuk fungsi keanggotaan ditampilkan pada Tabel 4.3.
Tabel 4.3 Hasil Performansi Tanggapan Sistem Pengendalian Logika Fuzzy Tipe-1 dengan Variasi Bentuk Fungsi Keanggotaan Fuzzy berdasarkan Simulasi
Spesifikasi Tanggapan Sistem
Bentuk Fungsi Keanggotaan Segitiga Gaussian
Waktu tunda (mili detik) 0,3134 0,3178
Waktu naik (mili detik) 0,8606 0,8847
Waktu puncak (mili detik) 1,0699 1,0962 Overshoot maksimal (persen) 1,6117 1,4417 Waktu tunak (mili detik) 1,4998 1,5028
Tabel 4.3 menunjukan bahwa fungsi keanggotaan segitiga pada pengendalian logika fuzzy tipe-1 memilki performansi tanggapan yang lebih baik jika dibandingkan dengan fungsi keanggotaan gaussian. Hal ini didasarkan pada nilai waktu tunda, waktu naik, waktu puncak, dan waktu tunak yang lebih cepat jika dibandingkan dengan fungsi keanggotaan gaussian. Nilai overshoot maksimal untuk fungsi keanggotaan segitiga bernilai lebih besar jika dibandingkan dengan fungsi keanggotaan gaussian, namun nilai overshoot maksimal tersebut masih jauh di bawah 25%. Hasil simulasi dapat diperoleh kesimpulan bahwa fungsi keanggotaan segitiga memiliki performansi tanggapan yang lebih baik sehingga untuk perancangan pengendali logika fuzzy pada rancang bangun DC-DC buck converter menggunakan fungsi keanggotaan segitiga. Fungsi keanggotaan segitiga juga mudah diimplementasikan pada microcontroller karena memiliki bentuk paling sederhana dan paling efisien untuk berbagai aplikasi (Atacak & Bay, 2012).
Gambar 4.4 Grafik Hasil Simulasi untuk Tanggapan Lingkar Tertutup dari Sistem Pengendalian Tegangan dengan Variasi Kaidah Penalaran Pengendali Logika Fuzzy
Gambar 4.4 menunjukan bahwa kendali logika fuzzy dengan kaidah penalaran matriks diagonal standar dan matriks diagonal rekonfigurasi dapat memberikan tanggapan yang sesuai dengan nilai set point (12 Volt). Kaidah penalaran matriks diagonal standar mempunyai performansi tangggapan yang lebih baik jika dibandingkan dengan kaidah penalaran matriks diagonal rekonfigurasi. Hal tersebut terlihat pada grafik tanggapan yang memperlihatkan bahwa keadaan transien dan keadaan tunak lebih cepat tercapai saat menggunakan kaidah penalaran matriks diagonal standar. Nilai performansi tanggapan dari sistem pengendalian fuzzy dengan variasi kaidah penalaran ditampilkan pada Tabel 4.4.
Tabel 4.4 Hasil Performansi Tanggapan Sistem Pengendalian Logika Fuzzy Tipe-1 dengan Variasi Kaidah Penalaran Fuzzy berdasarkan Simulasi
Spesifikasi Tanggapan Sistem
Kaidah Penalaran Matriks Diagonal
Standar
Matriks Diagonal Rekonfigurasi
Waktu tunda (mili detik) 0,3134 0,3522
Waktu naik (mili detik) 0,8606 0,9403
Waktu puncak (mili detik) 1,0699 1,1704
Overshoot maksimal (persen) 1,6117 1,3842
Waktu tunak (mili detik) 1,4998 1,5492
Tabel 4.4 menunjukan bahwa kaidah penalaran dengan matriks diagonal standar memilki performansi tanggapan yang lebih baik jika dibandingkan dengan kaidah penalaran dengan matriks diagonal rekonfigurasi. Hal ini didasarkan pada nilai waktu tunda, waktu naik, waktu puncak, dan waktu tunak yang lebih cepat jika dibandingkan dengan kaidah penalaran dengan matriks diagonal rekonfigurasi. Nilai overshoot maksimal untuk kaidah penalaran dengan matriks diagonal standar bernilai lebih besar jika dibandingkan dengan kaidah penalaran dengan matriks diagonal rekonfigurasi, namun nilai overshoot maksimal tersebut masih jauh di bawah 25%. Hasil simulasi dapat diperoleh kesimpulan bahwa kaidah penalaran dengan matriks diagonal standar memiliki performansi tanggapan yang lebih baik sehingga untuk perancangan pengendali logika fuzzy pada rancang bangun DC-DC buck converter menggunakan kaidah penalaran dengan matriks diagonal standar.
Gambar 4.5 Grafik Hasil Simulasi untuk Tanggapan Lingkar Tertutup dari Sistem Pengendalian Tegangan dengan Satu Masukan Kendali Logika Fuzzy
Gambar 4.5 menunjukan bahwa kendali logika fuzzy dengan satu masukan error dapat memberikan tanggapan yang sesuai dengan nilai set point (12 Volt). Tegangan masukan sebesar 20 Volt memempunyai performansi tangggapan terbaik jika dibandingkan dengan tegangan masukan lainnya. Gambar 4.3 menunjukan bahwa semakin besar nilai tegangan masukan maka semakin baik performansi tanggapan dari sistem pengendalian yang dihasilkan. Nilai tegangan masukan tersebut berhubungan dengan nilai gain (K) jika dilihat berdasarkan fungsi alih sistem DC-DC buck converter. Nilai gain akan menentukan hasil tanggapan sistem, semakin besar nilai gain, maka semakin cepat tanggapan sistem yang dihasilkan. Hal tersebut sesuai dengan hasil tanggapan sistem pada Gambar 4.3. Nilai performansi tanggapan dari sistem pengendalian fuzzy dengan satu masukan ditampilkan pada Tabel 4.5.
Gambar 4.6 Grafik Hasil Simulasi untuk Tanggapan Lingkar Tertutup dari Sistem Pengendalian Tegangan dengan Dua Masukan Kendali Logika Fuzzy
Gambar 4.6 menunjukan bahwa kendali logika fuzzy dengan dua masukan (error dan delta error) dapat memberikan tanggapan yang sesuai dengan nilai set point (12 Volt). Tegangan masukan sebesar 20 Volt memempunyai performansi tangggapan terbaik jika dibandingkan dengan tegangan masukan lainnya. Hasil tanggapan pada Gambar 4.4. memilki kecenderungan yang sama dengan hasil tanggapan pada Gambar 4.3. Nilai performansi tanggapan dari sistem pengendalian logika fuzzy dengan dua masukan memiliki nilai yang lebih baik jika dibandingkan dengan satu masukan. Hal ini dikarenakan semakin banyak masukan pada kendali logika fuzzy maka semakin banyak pula faktor pembobot dalam proses defuzifikasi sehingga hasil yang diberikan menjadi lebih baik.
Nilai performansi tanggapan dari sistem pengendalian logika fuzzy dengan dua masukan ditampilkan pada Tabel 4.6.
Gambar 4.7 Grafik Hasil Simulasi untuk Tanggapan Lingkar Tertutup dari Sistem Pengendalian Tegangan dengan Kendali Logika Fuzzy Tipe-2
Gambar 4.8 Grafik Perbandingan Tanggapan Lingkar Tertutup dari Sistem Pengendalian Tegangan dengan Kendali Logika Fuzzy Tipe-2
Gambar 4.7 menunjukan bahwa kendali logika fuzzy tipe-2 dengan dapat memberikan tanggapan yang sesuai dengan nilai set point (12 Volt). Nilai FOU sebesar ±0.3 mempunyai performansi tangggapan terbaik jika dibandingkan dengan nilai FOU lainnya. Gambar 4.8 menunjukan bahwa semakin besar nilai FOU maka semakin baik performansi tanggapan dari sistem pengendalian yang dihasilkan. Hal ini dikarenakan semakin besar nilai FOU pada fungsi keanggotan variabel masukan fuzzy maka semakin besar nilai ketidakpastian dapat ditoleransi sehingga hasil yang diberikan menjadi lebih baik. Nilai performansi tanggapan dari sistem pengendalian logika fuzzy tipe-2 dengan dua masukan ditampilkan pada Tabel 4.7.
Tabel 4.5 Hasil Performansi Tanggapan Sistem Pengendalian Logika Fuzzy Tipe-1 (Satu Masukan) berdasarkan Simulasi
Spesifikasi Tanggapan Sistem
Tegangan Masukan
14 Volt 16 Volt 18 Volt 20 Volt Waktu tunda (mili detik) 0,4072 0,3682 0,3378 0,3132 Waktu naik (mili detik) 1,9909 1,3468 1,0385 1,08562 Waktu puncak (mili detik) 1,9996 1,5457 1,2467 1,0706 Overshoot maksimal (persen) 0,0446 0,2647 0,8100 1,6993 Waktu tunak (mili detik) 1,9996 1,5457 1,5309 1,5273
Tabel 4.5 menunjukan bahwa semakin besar nilai tegangan masukan, maka semakin baik performansi tanggapan dari sistem pengendalian logika fuzzy tipe-1 dengan satu masukan pada DC-DC buck converter. Hal ini didasarkan pada nilai waktu tunda, waktu naik, waktu puncak, dan waktu tunak yang lebih cepat dibandingkan dengan nilai tegangan masukan lainnya. Nilai overshoot maksimal akan bernilai lebih besar saat nilai waktu tunda, waktu naik, waktu puncak, dan waktu tunak yang lebih cepat.
Tabel 4.6 Hasil Performansi Tanggapan Sistem Pengendalian Logika Fuzzy Tipe-1 (Dua Masukan) berdasarkan Simulasi
Spesifikasi Tanggapan Sistem
Tegangan Masukan
14 Volt 16 Volt 18 Volt 20 Volt Waktu tunda (mili detik) 0,4072 0,3682 0,3378 0,3132 Waktu naik (mili detik) 1,9909 1,3468 1,0385 1,08562 Waktu puncak (mili detik) 1,9996 1,5457 1,2467 1,0706 Overshoot maksimal (persen) 0,0446 0,2647 0,8034 1,6937 Waktu tunak (mili detik) 1,9996 1,5457 1,5309 1,5273
Tabel 4.6 menunjukan bahwa semakin besar nilai tegangan masukan, maka semakin baik performansi tanggapan dari sistem pengendalian logika fuzzy tipe-1 dengan dua masukan pada DC-DC buck converter. Hal ini didasarkan pada nilai waktu tunda, waktu naik, waktu puncak, dan waktu tunak yang lebih cepat dibandingkan dengan nilai tegangan masukan lainnya. Nilai overshoot maksimal akan bernilai lebih besar saat nilai waktu tunda, waktu naik, waktu puncak, dan waktu tunak yang lebih cepat.
Perbandingan performansi tanggapan sistem pengendalian logika fuzzy pada Tabel 4.5 dan Tabel 4.6 menunjukan bahwa kendali logika fuzzy tipe-1 dengan dua masukan memiliki performansi tanggapan sistem pengendalian yang lebih baik. Hal ini didasarkan pada nilai-nilai karakteristik tanggapan transien (waktu tunda, waktu naik, waktu puncak, dan waktu tunak) yang lebih cepat jika dibandingkan dengan kendali logika fuzzy tipe-1 dengan satu masukan.
Tabel 4.7 Hasil Performansi Tanggapan Sistem Pengendalian Logika Fuzzy Tipe-2 berdasarkan Simulasi
Spesifikasi Tanggapan
Tabel 4.7 menunjukan bahwa nilai FOU sebesar ±0.3 mempunyai performansi tangggapan terbaik. Hal ini didasarkan pada nilai waktu tunda, waktu naik, waktu puncak, dan waktu tunak yang lebih cepat dibandingkan dengan nilai FOU lainnya. Nilai overshoot maksimal akan bernilai lebih besar saat nilai waktu tunda, waktu naik, waktu puncak, dan waktu tunak yang lebih cepat. Performansi tangggapan sistem pengendalian tegangan dengan kendali logika fuzzy tipe-2 mempunyai performansi lebih baik jika dibandingkan dengan kendali logika fuzzy tipe-1. Hal ini terlihat pada spesifikasi tanggapan sistem.
4.3 Hasil Tanggapan Lingkar Tertutup dari Simulasi Sistem Pengendalian Tegangan pada Generator Turbin Angin
Tanggapan lingkar tertutup dari sistem pengendalian tegangan bergantung pada karakteristik generator yang digunakan. Karakteristik generator meliputi tegangan keluaran dan arus keluaran terhadap kecepatan putar generator.
Penyambungan antara generator dengan DC-DC buck converter juga akan mempengaruhi tegangan keluaran dan arus keluaran DC-DC buck converter.
Hubungan tegangan keluaran generator, tegangan keluaran DC-DC buck converter, arus keluaran DC-DC buck converter terhadap kecepatan putar generator ditampilkan pada Gambar 4.9 – 4.11.
Gambar 4.9 Grafik Hubungan Tegangan Keluaran Generator terhadap Kecepatan
Gambar 4.10 Grafik Hubungan Tegangan Keluaran DC-DC Buck Converter terhadap Kecepatan Putar Generator dari Hasil Simulasi
Gambar 4.11 Grafik Hubungan Arus Keluaran DC-DC Buck Converter terhadap Kecepatan Putar Generator dari Hasil Simulasi
Gambar 4.9 menunjukan semakin besar nilai resistor pada rangkaian DC-DC buck converter maka semakin kecil kecepatan putar generator untuk menghasilkan tegangan keluaran generator. Nilai duty cycle yang diberikan sebesar 100% pada rangkaian tersebut. Pemberian nilai duty cycle sebesar 100%
bertujuan untuk mengetahui hubungan antara tegangan keluaran generator dengan tegangan keluaran DC-DC buck converter. Nilai tegangan keluaran generator akan mengalami penurunan jika dibandingkan dengan tegangan keluaran DC-DC buck converter. Penurunan tegangan dikarenakan adanya rugi-rugi tegangan pada DC-DC buck converter akibat komponen semikonduktor. Gambar 4.9-4.11 menunjukan semakin besar nilai resistor pada rangkaian DC-DC buck converter maka semakin kecil arus keluaran DC-DC buck converter dengan kecepatan putar generator tetap.
Gambar 4.12 Grafik Tanggapan Lingkar Tertutup dari Simulasi Sistem Pengendalian Tegangan pada Generator Turbin Angin
Gambar 4.12 menunjukan bahwa sistem pengendalian tegangan dengan kendali logika fuzzy tipe-2 (FOU ±0.3) pada generator turbin angin telah mencapai kestabilan. Spesifikasi performansi tanggapan sistem yang dihasilkan antara lain:
waktu tunda sebesar 0,882 mili detik, waktu naik sebesar mili 1,130 mili detik,
waktu puncak sebesar 1,6 mili detik, waktu tunak sebesar 8,034 mili detik dan nilai maksimal overshoot sebesar 12,117 %. Terdapatnya nilai overshoot diakibatkan tanggapan tegangan dari generator. Nilai maksimal overshoot yang dihasilkan kurang dari 25% sehingga sistem pengendalian tegangan yang dirancang dapat bekerja dengan baik.
4.4 Hasil Pengujian Kecepatan Putar Rotor dan Generator Turbin Angin Pengujian dilakukan untuk mengetahui kecepatan putar rotor dan generator turbin angin terhadap kecepatan angin yang bervariasi. Perhitungan secara manual didapatkan perbandingan antara gear rotor dengan gear generator sebesar 1,3 : 1. Hasil pengujian kecepatan putar putar rotor dan generator turbin angin ditampilkan dalam Gambar 4.13.
Gambar 4.13 Grafik Hasil Pengujian Kecepatan Putar Rotor dan Generator Turbin Angin Terhadap Kecepatan Angin
Gambar 4.13 menunjukan bahwa putaran rotor turbin angin akan berubah mengikuti perubahan kecepatan turbin angin. Kecepatan angin yang diukur berada pada rentang 2,4 hingga 5,5 m/s. Kecepatan putar rotor turbin angin yang dihasilkan berada pada rentang 43 hingga 136 RPM, sedangkan kecepatan putar
generator turbin angin yang dihasilkan berada pada rentang 56 hingga 176 RPM.
Hubungan antara kecepatan angin terhadap kecepatan putar rotor dan generator turbin angin dapat didekati dengan persamaan linier (Wan, Cheng, & Sheng, 2015). Ketidakpastian regresi linier untuk kecepatan putar rotor sebesar 4,195 RPM dan untuk kecepatan putar generator sebesar 4,924 RPM. Perhitungan nilai ketidakpastian regresi linier untuk kecepatan putar rotor dan generator turbin angin ditampilkan pada Lampiran C dan Lampiran D.
Gambar 4.14 Grafik Hasil Pengujian Kecepatan Putar Generator Terhadap Kecepatan Rotor Turbin Angin
Gambar 4.14 merupakan grafik hubungan kecepatan putar generator terhadap kecepatan rotor turbin angin. Hubungan antara kecepatan putar generator terhadap kecepatan rotor turbin angin menghasilkan ketidakpastian regresi sebesar 1,607 RPM. Nilai tersebut lebih kecil jika dibandingkan dengan ketidakpastian regresi dari kecepatan putar generator terhadap kecepatan angin. Hal tersebut disebabkan karena faktor yang mempengaruhi putaran generator hanya gear dan V-belt yang menghubungkan rotor dan generator. Perbedaaan nilai antara nilai terukur dengan nilai terhitung kecepatan putar generator disebabkan oleh gaya gesekan antara gear dengan V-belt.
4.5 Hasil Pengujian Sensor Tegangan
Hasil pengujian sensor tegangan bertujuan mengetahui karakteristik statik dari sensor tegangan yang digunakan. Karakteristik statik yang dianalisis adalah linieritas dan maksimal histeresis dari sensor. Grafik hasil uji linieritas dan uji histeresis ditampilkan dalam Gambar 4.15 dan Gambar 4.16.
Gambar 4.15 Grafik Hasil Uji Linieritas Sensor Tegangan
Gambar 4.16 Grafik Hasil Uji Histeresis Sensor Tegangan
Gambar 4.15 menunjukan perbandingan nilai pengukuran tegangan pada sensor yang dibandingkan dengan nilai melalui persamaan linieritas. Persamaan linieritas didapatkan melalui persamaan 3.4 dengan nilai Imin sebesar 11,259 Volt, Imaks sebesar 20,030 Volt, Omin sebesar 11,262 Volt dan Omaks sebesar 20,168 Volt.
Persamaan 4.1 merupakan persamaan linieritas dari sensor tegangan.
170
Gambar 4.16 menunjukan terjadinya histeresis pada pengukuran sensor tegangan. Histerisis maksimal terjadi saat tegangan referensi sebesar 19,196 Volt dengan nilai histeresis maksimal sebesar 0,149 Volt. Nilai histerisis maksimal yang dinyatakan dalam bentuk prosentase skala penuh sebesar 1,673%.
4.6 Hasil Kalibrasi Sensor Tegangan
Hasil kalibrasi sensor tegangan didapatakan nilai ketidakpastian pengukuran untuk pemeriksaan skala UA1 sebesar 0,0263 Volt dan ketidakpastian regresi UA2
sebesar 0,036 Volt. Ketidakpastian tipe-A merupakan analisa menggunakan metode statistik dengan pengukuran sebanyak 5 kali untuk UA1 dan 10 kali untuk UA2. Ketidakpastian tipe-B merupakan analisa selain menggunakan metode stastisik. Nilai ketidakpastian tipe-B didapatkan sebesar didapatkan nilai sebesar 0,003 Volt untuk ketidakpastian resolusi UB1 dan ketidapastian alat standar UB2
sebesar 0,003 Volt. Ketidakpastian diperluas (Uexp) dari sensor tegangan sebesar 0,134 Volt. Nilai Uexp tersebut menunjukan tingkatan keyakinan akan keberadaan nilai sebenarnya pada pengukuran. Hasil kalibrasi sensor tegangan secara lengkap ditampilkan pada Lampiran E.
4.6 Hasil Karakterisasi Generator Turbin Angin
Karakterisasi generator turbin angin meliputi tegangan keluaran generator, arus keluaran generator, dan daya keluaran generator terhadap kecepatan putar generator. Variasi yang diberikan berupa nilai resistor. Pemilihan komponen resistor berfungsi sebagai pengganti beban resistif untuk mencari nilai daya
Karakterisasi generator turbin angin meliputi tegangan keluaran generator, arus keluaran generator, dan daya keluaran generator terhadap kecepatan putar generator. Variasi yang diberikan berupa nilai resistor. Pemilihan komponen resistor berfungsi sebagai pengganti beban resistif untuk mencari nilai daya