1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Krisis energi yang melanda Indonesia, khususnya energi listrik
telah memaksa berbagai pihak untuk mencari solusi dalam mengatasi
persoalan ini. Salah satu yang sedang popular adalah pemanfaatan tenaga
angin. Dalam pemanfaatan energi bersifat fluktuatif tersebut dibutuhkan
mesin listrik (generator) yang sesuai dengan karakteristik penggeraknya.
Kecepatan angin di wilayah Indonesia umumnya di bawah 5,9
meter per detik. (Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral
(ESDM)). Secara ekonomi kurang layak untuk membangun pembangkit
listrik. Namun, bukan berarti hal itu tidak bermanfaat, tetapi dapat
dimanfaatkan untuk skala rumah tangga. Karena kecepatan angin yang
rendah maka diperlukan generator putaran rendah yang menggunakan
magnet kualitas tinggi.
Sedangkan pada penelitian sebelumnya oleh (Muhammad Walid
Ahsan) Dari hasil perancangan pembuatan dan pengujian generator
dengan magnet permanen tipe fluksi aksial dengan diameter kawat email
0,7 mm dapat ditarik kesimpulan dengan mengubah lapisan fiberglass
dan diameter kawat email telah dihasilkan stator generator fluksi aksial
putaran rendah yang diharapkan bisa menghasilkan daya 45 watt.Namun
masih banyak kekurangan yang harus di perbaiki dalam perancangan dan
2
kumparan, dan jumlah lilitan yang digunakan. Maka Perlu adanya
penyempurnaan untuk pembuatan dan perancangan generator magnet
permanen dengan mengubah kapasitas daya yang dihasilkan menjadi
lebih rendah dengan sumbu vertical.
Oleh sebab itu diperlukan pembuatan prototipe sistem konversi
energi elektromekanik sebagai solusi alternatif dalam memanfaatkan
sumber daya energi baru dengan judul “Perancangan generator tipe
fluksi aksial dengan diameter kawat email 1,4 mm”. merupakan
pengembangan dari generator tipe fluksi aksial yang telah ada.
1.2
Rumusan Masalah
Dalam perancangan generator magnet permanen tipe fluksi aksial
dengan merubah diamter kawat email, dapat dirumuskan permasalahan
yang diangkat yaitu bagaimana perancangan generator model axial flux
dengan kecepatan putar relatif rendah sebagai energi alternatif
pembangkit tenaga listrik dengan menggunakan turbin angin Helix.
1.3 Tujuan
Adapun tujuan dari pengembangan desain ini adalah:
1. Memperoleh desain gambar teknik generator tipe fluksi aksial.
3
1.4 Manfaat penulisan
Manfaat yang diperoleh dari perancangan generator magnet
permanen tipe fluksi aksial dengan diameter kawat email 1,4 mm ini
adalah :
1. Dalam bidang IPTEK, menjadi bahan penyempurnaan dalam desain
perancangan dan pembuatan generator sebelumnya dan juga dapat
digunakan sebagai acuan untuk pembuatan generator selanjutnya.
2. Bagi Masyarakat, dapat digunakan sebagai energi alternatif
pembangkit tenaga listrik dengan menggunakan turbin angin Helix.
1.5
Batasan Masalah
Untuk membahas permasalahan yang ada agar sesuai dengan
tujuan yang diinginkan, maka dilakukan pembatasan masalah agar tidak
meluas. Adapun pembatasan masalah tersebut adalah :
1. Mengubah diameter kawat email dan merubah jumlah lilitan pada
stator.
2. Kuat medan magnet yang digunakan adalah magnet permanen karena
magnet permanen tidak memerlukan tenaga atau bantuan dari luar
untuk menghasilkan daya magnet.
PERANCANGAN GENERATOR TIPE FLUKSI AKSIAL
DENGAN DIAMETER KAWAT EMAIL 1,4 mm
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada
Universitas Muhammadiyah Malang
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Mesin
Disusun Oleh :
RIZKA ARIF BAHTIAR
NIM 07510003
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
ii
LEMBAR PENGESAHAN
PERANCANGAN GENERATOR TIPE FLUKSI AKSIAL DENGAN
DIAMETER KAWAT EMAIL
1,4 mm
Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh
Gelar Sarjana Teknik Mesin Strata Satu (S1)
Jurusan Teknik Mesin
Disusun Oleh :
Nama : RIZKA ARIF BAHTIAR
NIM : 07510003
Telah diperiksa, disetujui, dan disahkan oleh :
Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
(Ir. Trihono Sewoyo, MT) (Ir.Eko Hariyadi, MT)
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Mesin UMM
vii
KATA PENGANTAR
Assalammu’alaikum Wr. Wb.
Segala puji dan syukur bagi Allah SWT yang senantiasa memberikan
rahmat serta hidayah-Nya kepada kita semua. Semoga sholawat serta salam selalu
tercurahkan kepada Rasulullah Muhammad SAW. Dengan berkah dan ridho-Nya,
akhirnya penulisan skripsi yang berjudul "Perancangan Generator Tipe Fluksi
Aksial Dengan Diameter Kawat Email 1,4 mm" ini dapat terselesaikan.
Selain sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana bagi
mahasiswa Teknik Mesin UMM, semoga tugas akhir ini juga dapat bermanfaat
sebagai sumbangan pikiran dari penulis bagi pembaca sekaligus pengembangan
keilmuan berkaitan dengan energi alternatif dan konversi energi elektromagnetik.
Terima kasih yang sebesarnya penulis ucapkan kepada banyak pihak yang
telah membantu terselesainya skripsi ini, baik secara langsung maupun tidak
langsung. Terimakasih penulis ucapkan kepada :
1. Ayahanda dan Ibunda tercinta yang tiada henti memberikan doa, dukungan,
senantiasa menasehati, memberi semangat dan materi, serta semua
pengorbanannya bertahun-tahun demi selesainya pendidikanku selama ini.
Semoga Allah SWT membalas semua amalan dan memberinya kesehatan lahir
viii
2. Bapak Ir. Trihono Sewoyo, MT, selaku pembimbing satu yang tidak hanya
membimbing bidang akademik, tetapi juga pengajar kehidupan sejati yang
mampu menyelami kemampuan ilmu mahasiswanya. Terima kasih telah
memberikan ide, ilmu, tekanan serta meluangkan waktu, wacana, dan
kesabaran dalam membimbing sehingga penulis dapat menyelesaikan dan
meminimalisir kesalahan dalam tugas akhir ini. Tidak lupa permintaan maaf
saya apabila telah mengecewakan dalam bimbingan dan ujian tugas akhir.
Semoga Allah SWT membalas semua amalan dan memberinya kesehatan lahir
dan batin agar terus mendidik para penerus bangsa, amin…
3. Bapak Ir. Eko Hariyadi, MT, selaku pembimbing dua yang telah meluangkan
waktunya untuk memberikan bimbingan, sehingga pengerjaan skripsi ini
berjalan dengan baik.
4. Bapak Ir.Sudarman,MT, selaku dosen wali jurusan teknik mesin angkatan
2007 yang telah mendampingi proses akademik selama kuliah di jurusan
Teknik Mesin.
5. Sahabat satu tim dalam pengerjaan tugas akhir (Aziz, Lutvi, Candra), terima
kasih atas kekompakannya, saling memberi semangat, dan yang terpenting
kebersamaan diwaktu susah maupun senang.
6. Untuk Zafina yang telah memberikan dorongan semangat, dukungan,
motivasi, dan perhatian selama ini.
7. Teman-teman yang kenal dengan penulis dan penulis kenal yang tidak dapat
disebutkan satu persatu, terima kasih untuk bentuannya dalam bentuk apapun
ix
8. Teman-teman jurusan teknik mesin angkatan 2007, khususnya crew Lab.
Perancangan / CNC angkatan 2007 Rizky, Dhita, Totok, Enggar, Hendi, Rica,
Ulum, Arif, Uut, wira, Cris, dan semuanya terima kasih atas kebersamaannya.
9. Teman-teman kost prum,Bukit Cemara Tujuh blok G 2 Galih, yudha, Salim,
Asep, dan semuanya terima kasih atas segala bantuannya dan semua pihak
yang telah membantu dalam penyusunan Tugas Akhir ini.
Penulis menyadari bahwa penyusunan karya ilmiah (skripsi) ini mungkin
belum bisa dikatakan sempurna, dikarenakan ilmu yang masih terbatas dan belum
berkembang. Oleh sebab itu, penulis mengharapkan kritik, saran, dan sumbangan
pemikiran dari berbagai pihak yang bersifat membangun demi terciptanya karya
ilmiah yang lebih baik dan berguna bagi masa depan. Semoga hasil karya
penulisan ini dapat memberikan manfaat bagi kehidupan kita semua di masa yang
akan datang. Tetap cintai dan jaga bumi kita dari pemanasan global. Akhir kata,
penulis menyampaikan terima kasih atas perhatiannya.
Wassalammu’alaikum Wr. Wb.
Malang, Februari 2012
Penulis,
ix
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ...i
LEMBAR PENGESAHAN ...ii
LEMBAR ASISTENSI ...iii
LEMBAR PERNYATAAN ...iv
ABSTRAKSI INDONESIA ...v
ABSTRAKSI BAHASA INGGRIS ...vi
KATA PENGANTAR ...vii
1.3Tujuan Penulisan ... 2
1.4Manfaat Penulisan ... 3
1.5Batasan Masalah... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1Generator ... 4
2.1.1 Prinsip Dasar Generator ... 4
2.2Generator Fluksi Aksial ... 5
x
2.8 Bantalan... 15
2.9 Metode Perancangan ... 16
BAB III METODE PERANCANGAN 3.1 Desain Generator Fluksi Aksial ... 20
3.1.1 Daftar Persyaratan ... 20
3.1.2 Identifikasi Masalah ... 21
3.1.3 Struktur Fungsi ... 23
3.1.4 Prinsip Kerja ... 24
3.1.5 Kombinasi dan Susunan Konsep ... 25
3.1.6 Evaluasi Terhadap Kriteria Teknik/Ekonomi ... 29
BAB IV PERANCANGAN GENERATOR 4.1 Perancangan Generator ... 32
4.1.1 Penentuan Daya Generator ... 34
4.1.2 Perancangan Rotor ... 35
4.1.3 Perancangan Stator ... 39
4.1.4 Perancangan poros ... 43
4.1.5 Perancangan baut-baut pengikat piringan ... 44
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 50
5.2 Saran ... 51
DAFTAR PUSTAKA ... 52
LAMPIRAN :
GAMBAR TEKNIK GENERATOR TIPE FLUKSI AKSIAL DENGAN DIAMETER KAWAT EMAIL 1,4 mm
CURICULUM VITAE NASKAH PUBLIKASI POSTER
xii DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Prinsip kerja generator ... 4
Gambar 2.2 Sudut antara normal bidang kumparan dengan fluks magnet ... 4
Gambar 2.3 Jenis Generator Magnet Permanen Fluksi Aksial ... 5
Gambar 2.4 Siklus tegangan gelombang sinus ... 8
Gambar 2.5 Pola medan magnet pada pasir besi ditaburkan diatas kertas.. 11
Gambar 2.6 GGL induksi kumparan akibat batang magnet digerakkan ... 11
Gambar 2.7 Kawat email ... 13
Gambar 2.8 Diagram aliran perancangan generator tipe fluksi aksial ... 18
Gambar 2.9 Diagram aliran perancangan pahl and beithz...19
Gambar 3.1 Diagram blok fungsi keseluruhan ... 23
Gambar 3.2 Aliran energi pada diagram blok fungsi ... 24
Gambar 3.3 Prinsip kerja generator fluksi aksial ... 24
Gambar 3.4 Timbulnya medan magnet arus listrik...31
Gambar 4.1Susunan generator fluksi aksial ... 33
Gambar 4.2Desain rotor dengan susunan 12 magnet ... 37
Gambar 4.3Susunan peletakan kutub magnet pada rotor ... 37
Gambar 4.4Fluks magnet yang terjadi pada rotor ... 39
Gambar 4.5 Desain stator ... 40
Gambar 4.6Dimensi kumparan ... 41
xi DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Daftar Persyaratan (Requirement List) ...20
Tabel 3.2 Kombinasi sub – fungsi yang didasarkan pada diagram blok
sub – fungsi ... 25
Tabel 3.3 Pasangan kumparan - magnet generator 3 fasa ... 36
52 DAFTAR PUSTAKA
1. Ahsan, Muhammad. Walid ., Perancangan, Pembuatan, dan Pengujian
Generator Magnet Permanen Tipe Fluksi Aksial Dengan Daya 45 Watt,
Tugas Akhir,Teknik mesin - UMM, 2010.
2. Piggott, Hugh,. A Wind Turbine Recipe Book The Axial Flux Windmill
Plans, Metric edition, Januari 2009.
3. Parvianen, Modelling of awhal flux permanent machines, IEEE
Transactions on industry application, 2004.
4. Ridwan, A, “Pengembangan Genrator Mini Dengan Menggunakan
Magent Permanen”, Departemen Teknik Mesin, program Pasca Sarjana,
Fakultas Teknik, Universitas Indonesia.
5. Toomey, Michael, Individual Trade Study for Portable Wind Energy
System, Individual Trade Study, Februari 2008.
6. Steven Fahey, Basic Principles Of The Homemade Axial Flux Alternator,
2006.
7. Sularso, Suga, K., Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin,
Penerbit PT. Pradnya Paramitha, Jakarta, 2004
8. resinkatalis.wordpress.com/2008/08/09/ bahan - bahan dasar pembuatan
fiberglass
9. elektronika.blogspot.com
10.rockwork.bravehost.com/pengenalan.htm
11.www.wikipedia.com
12.dunia-listrik.blogspot.com/generator
