PERANCANGAN DAN ANALISIS DAYA PADA V-GATE MAGNET MOTOR UNTUK MENGGERAKKAN GENERATOR

Copyright (c) 2021 ILTEK : Jurnal Teknologi 70

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

https://doi.org/10.47398/iltek.v16i2.622

PERANCANGAN DAN ANALISIS DAYA PADA V-GATE MAGNET MOTOR UNTUK MENGGERAKKAN GENERATOR

Muh. Syahrir Habiba

¹

, Fadhli Rahman

²

, Abdullah

³

, Achmad Guntur

⁴

Prodi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Islam Makassar, Jl. Perintis Kemerdekaan km.9 No. 29 Makassar, Indonesia 90245

Email: dilaranginjaktaman@gmail.com

ABSTRAK

Inovasi merupakan kebutuhan yang mendesak, perlu ditransformasikan dari satu era ke era yang lebih baik, invensi yang berbeda atau bahkan tidak ada. Saat dunia sedang mengalami krisis listrik terutama di pedesaan, inovasi yang dibarengi dengan penerapan iptek merupakan peluang yang sangat besar untuk mengatasinya. Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan menganalisis motor model v-gate bertenaga magnet neodymium dan menghitung daya pada motor. Metode penelitian yang dilakukan adalah metode observasi dan menentukan jumlah rpm rata-rata pada magnet motor dalam keadaan putaran maksimal sebanyak lima kali percobaan. Kemudian menentukan nilai inersia dari benda-benda yang berputar dan dilanjutkan dengan perhitungan pada data yang ada untuk menentukan nilai daya.

Berdasarkan hasil pengujian magnet motor hanya mampu mengasilkan putaran rata-rata pada 257,74 RPM dengan daya pada motor magnet 1,529 Watt tanpa beban dan rata-rata putaran 250,14 RPM dengan daya pada motor magnet 1,4 Watt menggunakan beban motor DC 12 volt. Dari hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa besar dan kecilnya medan magnet stator dan rotor sangat berpengaruh terhadap torsi yang dihasilkan oleh motor magnet. Sudut v-gate yang semakin kecil membuat putaran rotor semakin cepat, sebaliknya semakin besar sudut v-gate maka semakin lambat putaran pada rotor.

Kata Kunci : v-gate, magnet neodymium, rpm generator

ABSTRACT

Innovation is an urgent need, it needs to be transformed from one era to a better era, different or even non- existent inventions. When the world is experiencing an electricity crisis, especially in rural areas, innovation coupled with the application of science and technology is a huge opportunity to overcome it. This study aims to design and analyze a neodymium magnet powered v-gate motor and calculate the power of the motor. The research method used is the observation method and determines the average number of rpm on the motor magnet in a state of maximum rotation as many as five times the experiment. Then determine the inertia value of the rotating objects and proceed with calculations on the existing data to determine the power value. Based on the results of the magnetic test, the motor is only able to produce an average rotation of 257.74 RPM with a power of 1.529 Watt magnetic motor without load and an average rotation of 250.14 RPM with a power of 1.4 Watt magnetic motor using a 12 volt DC motor load. . From the results of this study, it can be concluded that the size of the magnetic field of the stator and rotor greatly affects the torque produced by the magnetic motor. The smaller the v-gate angle makes the rotor spin faster, conversely the larger the v-gate angle, the slower the rotation of the rotor.

Keywords: v-gate, neodymium magnet, rpm generator

71 PENDAHULUAN

Pertumbuhan teknologi di masa globalisasi dikala ini berefek pada kenaikan penggunaan tenaga listrik yang sangat besar, baik itu dinegara maju ataupun negeri berkembang seperti Indonesia. Salah satu kasus yang sangat berarti untuk dicari pemecahan di negeri Indonesia merupakan krisis tenaga listrik.

Terdapat banyak sekali sumber energi primer alam yang terbarukan serta dapat digunakan buat menciptakan tenaga listrik, baik sumber bersifat alamiah seperti cahaya, angin serta air ataupun yang bersifat material fisika seperti magnet permanen (Vinoth dkk., 2019). Semua itu dapat didayagunakan dengan bersumber pada analisis ilmiah serta eksperimen sehingga betul- betul didapatkan hasil yang nyata.

Beberapa negara baik di asia, eropa dan amerika telah mengembangkan pembangkit listrik dari sumber energi terbarukan sebagai bentuk pemikiran dan kepedulian terhadap krisis energi listrik yang semakin meresahkan. Cadangan sumber energi tak terbarukan seperti minyak bumi dan gas alam semakin lama akan semakin terkuras habis untuk memenuhi kuota kebutuhan energi dunia, sedangkan untuk memulihkan kembali akan membutuhkan waktu yang sangat lama (Savonius dkk.,2015). Dengan semakin ditemukannya teknologi tinggi oleh para peneliti, semakin mempermudah dan memperlebar penerapannya khususnya optimalisasi sistem pembangkit energi dari sumber terbarukan (Iwanda, P. S., Syafriyudin, S., &

Pambudi, 2016).

Magnet memang memiliki energi yang tersimpan di dalamnya dan juga sifat khas tarik- menarik atau tolak-menolak antara magnet, dan juga dari beberapa bahan yang disebut feromagnetik.

Dengan menggunakan properti ini dari magnet pengaturan seperti itu dibuat di mana gerak yang terjadi karena gaya tarik magnet. Prinsip dasar VFSEM adalah, ia menggunakan kekuatan tarik-menarik magnet dan berputar (Rashid, A dkk., 2015)

Magnet Permanen memiliki kekuatan terus menerus. Ini harus jelas seperti yang diinginkan menopang beratnya sendiri pada permukaan vertikal lemari es, selama bertahun-tahun. Ilmu pengetahuan konvensional mengatakan bahwa magnet permanen tidak dapat digunakan sebagai sumber kekuasaan.

Namun, kenyataannya adalah bahwa ilmu pengetahuan konvensional tidak mengetahuinya teknik yang diperlukan untuk mengekstraksi kekuatan itu (Yi, 2011)

Salah satu upaya untuk mendapatkan energi putar tanpa menggunakan enegi listrik adalah dengan menggunakan motor magnet permanen (MMP). MMP yang ditemukan tahun 1980 oleh howard jhonson dan mendapatkan paten di Amerika. Namun hingga kini aplikasinya belum banyak digunakan oleh karena itu masih terbuka untuk pengembangannya. MMP ini bekerja berdasarkan gaya tolak menolak dan Tarik

menarik magnet sejenis yang dipasangkan pada rotor dan stator. Gaya inilah yang akan akan diubah menjadi energy putar. Kontruksi utama dari MMP ini terdiri dari Rotor (bagian motor yang berputar) dan Stator (bagian motor yang diam) (Sumardjati, 2012).

Mechanical Opener for V-Gate Magnet Motor.

Pembangkit listrik tenaga magnet atau sering disebut sebagai free energy generator karena tidak memerlukan energi/biaya yang cukup banyak untuk menghasilkan listrik serta dapat berlangsung secara terus-menerus.

Teknologi ini diajukan oleh Robert H. Calloway (Prayoga, 2014).

Prinsip kerjanya cukup sederhana, yaitu V-gate magnet motor bisa berotasi dengan menggunakan metode mekanik untuk menggerakkan magnet stator untuk mendekat dan menjauh dari magnet rotor yang disusun sedemikian rupa sehingga membentuk huruf V memanfaatkan gaya dari arah flux magnetik yang berlawanan dapat membuat magnet lainnya bergerak.

Kemudian dari bagian rotor ini dapat disambungkan dengan bagian dari magnet lainnya yang berfungsi sebagai generator. Dari generator yang mulai bekerja (berputar) maka akan menghasilkan energi listrik yang akan menyebabkan lampu LED akan menyala (Triana, K. B dkk., 2019).

Tujuan perancangan v-gate magnet motor ini untuk memanfaatkan energi yang dimiliki oleh magnet permanen menjadi energi kinetik yang kemudian dirubah menjadi energi listrik dengan menggunakan generator. Dengan merancang motor magnet permanen neodymium sederhana sebagai alat pembangkitan energi listrik, diharapkan dapat menjadi salah satu dari alternative teknologi dan solusi krisis energi listrik pada kehidupan masyarakat

METODOLOGI PENELITIAN Alat.

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah mesin bubut, mesin bor, gerinda tangan, mesin cut off, gergaji tangan, busur derajat dan tachometer Bahan

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain : magnet neodymium Ø 15 mm x 4 mm, poros Aluminium Ø 15 mm x 1000 mm, pipa Pvc Ø 4”

inch x 500 mm, papan ukuran 80 cm x 80 cm. doorlock mobil 12 volt DC, kabel NYY 3 x 2,5 x 5000, bearing keramik 6902-2rs, accumulator saklar magnet 2 x 14 mm.

Cara kerja dan Analisis

Magnet permanen yang dgunakan dalam perancangan alat ini adalah jenis magnet NdFeB (Neodymium-Iron-Bron) yang memiliki ukuran 15 mm x 4 mm.

72 Pembuatan rotor tidak boleh terbuat dari bahan

logam/baja. Rotor harus terbuat dari bahan yang tidak bisa ditarik oleh medan magnet seperti plastic, aluminium, stenlis dll. Untuk pembuatan motor magnet dalam perancangan ini penulis membuat dari bahan dari pipa PVC dengan ukuran diameter 4 inch. Untuk menentukan dimensi rotor panjang dari pangkal v- gate sampai ujung v-gate 360 mm, nilai ini didapat dari pertimbangan keliling pada pipa pvc yang berdiameter 11,5 inch.

Pembuatan stator ini menggunakan central doorlock system sebuah pintu mobil yang kemudian dimodifikasi ujung dari alat ini untuk menempatkan 2 buah magnet. dan berfungsi untuk untuk mengatur jarak stator dan rotor dimana ketika stator sampai di ujung dan pangkal v- gate maka stator akan menjauh karna daerah tersebut adalah daerah medan magnet yang paling besar.

Stator diletakkan persis didepan rotor dengan mengatur celah udara antara magnet stator dan magnet rotor, semakin dekat jarak antara stator dan rotor maka putaran akan semakin cepat, sebaliknya semakin jauh jarak antara rotor dan stator maka putaran akan semakin lambat.

Dalam perancangan alat ini motor dc digunakan sebagai beban dari motor bertenaga magnet sekaligus sebagai pembangkit listrik tegangan DC, accumulator digunakan sebagai penyimpan energi listrik.

1. Perhitungan Kecepatan Sudut.

Untuk mengetahui nilai percepatan sudut (ω) berdasarkan dari putaran (n) maka dapat dihitung dengan persamaan berikut:

ω = 2πf (1)

Dimana f adalah frekuensi (Hz) 2. Perhitungan Percepatan Sudut.

Perhitungan percepatan sudut ( ) pada motor bertenaga magnet dapat menggunakan persamaan :

= ^∆_∆ (2)

3. Perhitungan Momen Gaya Yang Dihasilkan Oleh Motor.

Setelah nilai percepatan sudut ( ) dan nilai momen inersia (I) diperoleh maka akan didapatkan nilai torsi dari persamaan berikut:

= I.α (3)

4. Perhitungan Power/Daya Motor.

Jika nilai dari kecepatan sudut (ω) dan torsi ( ) diketahui, maka akan didapatkan nilai daya ( ) keluaran dari putaran motor bertenaga magnet dengan persamaan berikut :

= . ω (4)

HASIL DAN PEMBAHASAN Rancangan Motor Model V-Gate

Gambar 1. Desain v-gate magnet motor

Dimensi rotor panjang dari pangkal v- gate sampai ujung v-gate 360 mm, nilai ini didapat dari pertimbangan keliling pada pipa pvc yang berdiameter Ø11.5mm. Magnet dengan besar diameter Ø15 mm ditempelkan pada rotor dengan sudut 10° nilai ini didapat dari pertimbangan lebar rotor 11,5 mm dan jarak antar magnet 4 mm dengan jumlah magnet sebanyak 76 buah. Panjang stator 130 mm nilai ini didapat dari penempatan dua buah magnet dengan diameter Ø 25 mm dengan tebal 4 mm.

Menurut (Prasetyo & Mulud, 2019) pembuatan komponen rotor dimulai dari pembuatan piringan rotor menggunakan acrylic, proses pembuatan lubang sebagai tempat peletakkan magnet bearing, pemasangan inti besi dan perakitan komponen rotor dengan ketebalan 3 mm.

Menurut (Alqodri dkk., 2015) Bagian rotor atau bagian generator yang bergerak terdiri atas papan akrilik sebagai alas dan 6 buah magnet. Dengan dimensi magnet; jari-jari 2,5 cm dan ketebalan 0,5 cm

Pengamatan putaran pada motor bertenaga magnet ini dilakukan dengan menggunakan alat pengukur rotasi yaitu tachometer. Pengamatan dan pengambilan data dilakukan lima kali dalam lima menit dengan beban motor dc 12 volt dan lima kali

73 dalam 5 menit tanpa beban. kemudian disimpulkan

rata-rata kecepatan pada masing-masing hasil pengamatan yang nantinya akan menjadi dasar perhitungan.

Tabel.1 Hasil Putaran Rotor No

Rotasi Rotor Dengan Beban

Rotasi Rotor Tanpa Beban

1 250,0 RPM 258,0 RPM

2 250,4 RPM 257,9 RPM

3 249,9 RPM 257,3 RPM

4 250,1 RPM 257,6 RPM

5 250,3 RPM 257,9 RPM

Rata- rata

250,14 RPM 257,74 RPM

Berdasarkan tabel 1 hasil pengujian putaran rotor diketahui putaran (n) yang dihasilkan berbeda- beda sesuai dengan pembebanan dengan motor dc 12 volt yang diberikan maupun tanpa pembebanan. Rata- rata putaran (n) pada rotor pun berbeda yaitu 250,14 rpm dengan beban motor dc 12 volt dan 257,74 rpm tanpa beban.

Gambar 2. Grafik putaran rotor terhadap pembebanan dan tanpa pembebanan.

Dari grafik tersebut dapat dijelaskan bahwa hasil putaran rotor yang tercepat adalah pada 280 rpm tanpa pembebanan motor dc 12 volt sedangkan hasil putaran rotor dengan tanpa pembebanan adalah 250 rpm.

Artinya hanya ada selisih nilai sebesar 30 rpm dari hasil pengujian putaran rotor ini.

Menurut (Arik S, 2019) penambahan roda gigi pada sudut 0° didapat putaran pada gear 2 sebesar 15.3 rpm dengan keluaran tegangan generator 0.82 volt, pada sudut 30° didapat putaran pada gear 2 sebesar 171 rpm dengan keluaran tegangan generator 1.66 volt, pada sudut 45° didapat putaran pada gear 2 sebesar 230

rpm dengan keluaran generator 2.26 volt, pada sudut 70° didapat putaran 65 pada gear 2 sebesar 290 rpm dengan keluaran tegangan generator 2.86 volt,. Hasil keluaran tegangan generator tersebut cukup untuk membangkitkan modul MT3608. Berikut grafik antara putaran rotor terhadap output tegangan generator.

Menurut (Puja, S., dan Rozeff, P, 2017) saat kecepatan 350 rpm terjadi penurunan nilai faktor regulasi menjadi 43,94 %, hal ini terjadi karena beban yang di gunakan adalah 1 buah lampu pijar, sedangkan pada kecepatan sebelumnya 250 rpm dengan menggunakan beban listrik led 1 watt sebanyak 8 buah nilai regulasi yang didapatkan adalah lebih besar yaitu 54,81 % penurunan tegangan.

Menurut (Umami, M. I, 2018) magnet permanen pada simulasi tanpa beban didapatkan tegangan fasa sebesar 140,38 Volt AC dan tegangan line sebesar 269,72 Volt AC. Pada simulasi berbeban dengan beban R sebesar 100 Ω didapatkan tegangan DC ratarata sebesar 224,96 Volt DC, arus DC rata-rata sebesar 2.24 Amp DC, daya output sebesar 507,8 Watt, torsi sebesar 7,17 Nm, dan juga torsi cogging sebesar 0,16 Nm.

Dari pengujian-pengujian ini dapat diperoleh nilai daya putaran optimal yang dihasilkan dikarenakan rancangan ini menggunakan stator yang digerakkan oleh actuator dengan jarak 3 mm dari rotor. Hasil pengujian ini apabila dibandingkan dengan apa yang di kemukakan oleh (Benedictus Bayu Indrawadi 2017) pada penelitiannya dalam mengembangkan mesin magnetic perpetuan motion dengan acuan pada variabel clereance dan sistem overhead camshaft yang hanya mengasilkan nilai daya sebesar 0.61 watt pada putara maksimal sebesar 55,39 rpm

KESIMPULAN

Besar dan kecilnya medan magnet stator dan rotor sangat berpengaruh terhadap torsi yang dihasilkan oleh motor magnet. Sudut v-gate yang semakin kecil membuat putaran rotor semakin cepat, sebaliknya semakin besar sudut v-gate maka semakin lambat putaran pada rotor.Dalam pengujian alat tersebut magnet motor hanya mampu mengasilkan putaran rata- rata pada 257,74 RPM dengan daya pada motor magnet 1,529 Watt tanpa beban dan rata-rata putaran 250,14 RPM dengan daya pada motor magnet 1,4 Watt menggunakan beban motor DC 12 volt.

Dari hasil uji coba yang dilakukan bahwa alat ini tidak bisa berjalan tanpa bantuan actuator. Oleh karena itu untuk pengembangan selanjutnya yang akan datang magnet stator digabung ke poros dengan rotor supaya bisa berputar tanpa bantuan actuator. Karena torsi yang dihasilkan pada alat ini sangat kecil maka pengembangan selanjutnya untuk magnet stator dan rotor bisa di perbesar agar torsi yang dihasilkan semakin besar pula.

244 246 248 250 252 254 256 258 260

1 2 3 4 5

RPM

Percobaan Ke-

Rotasi Rotor Dengan Beban

Rotasi Rotor Tanpa Beban

74 DAFTAR PUSTAKA

Arik, S. (2019). Rancang Bangun Generator Listrik Menggunakan Magnet Permanen NdFeB.

Doctoral Dissertation, Universitas Bhayangkara Surabaya, 1, 7–30.

Benedictus Bayu Indrawadi. (2017). Pengembangan Mesin Magnetic Perpetual Motion dengan Acuan Pada Variabel Clearance dan Sistem Overhead Camshaft. Doctoral Dissertation, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Iwanda, P. S., Syafriyudin, S., & Pambudi, P. E.

(2016). Perencanaan Generator Axial Fluks Magnet Permanen Jenis Nneodymium (NdFeB) Tanpa Inti Stator Pada Prototype Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH). Jurnal Elektrikal, 3(2), 23–30.

Prasetyo, B., & Mulud, T. H. (2019). Rancang Bangun Motor – Generator Magnet Permanen Jenis Ndfeb. 15(2), 60–69.

Prayoga, S. (2014). Studi Numerik Pemanfaatan Magnet Permanen Untuk Penggerak Motor.

Doctoral Dissertation, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Puja, S., & Rozeff, P. (2017). Rancang Bangun Mini Generatoe Fluks Aksial 1 Fasa Putaran Rendah Menggunakan Neodymium Magnet (NdFeB) Berbasis Multi Cakram. 1–17.

Rashid, A., Saleem, K., Amin, M., & Shah, S. (2015).

Permanent Magnetic Theory and Design Methodology of Variable Field Spiral Efficient Motor. International Journal of Scientific Research in Science and Technology (IJSRST), 1(5), 255–263.

Savonius, D., Alqodri, M. F., Rustana, C. E., &

Nasbey, H. (2015). Rancang bangun generator fluks aksial putaran rendah magnet permanen jenis Neodymium (NdFeB) untuk turbin angin sumbu vertikal tipe double-stage savonius. IV, 135–142.

Sumardjati, S. (2012). Motor Magnet Permanen Sebagai Penghasil Gaya Dan Putaran Tanpa Energi Listrik. In Prosiding Industrial Research Workshop and National Seminar.

Triana, K. B., Dantes, K. R., & Nugraha, I. P. (2019).

Pengembangan Desain Free Energy Generator Berbahan Magnet Neodymium Berbasis Solidworks Untuk Sistem Recharging Prototype Ganesha Electric Generasi II Undiksha. Jurnal Pendidikan Teknik Mesin Undiksha, 7(3), 111–

121.

Umami, M. I. (2018). Desain Generator Sinkron Magnet Permanen Jenis Neodymium Iron Boron Untuk PLTB Daya 500 Watt Menggunakan Perangkat Lunak MagNet Infolytica. Doctoral Dissertation, Universitas Mataram, 1–7.

Vinoth, M. A., Sivasankar, P., & Lingaraj, N. (2019).

Experimental Design And Optimization Of Free Energy Generator By Using Neodymium

Magnets. International Journal of Advanced Research in Management, Architecture, Technology and Engineering (IJARMATE), March 2017.

Yi, N. T. (2011). Investigation on the Free Energy Magnet Motors. PhD Thesis. Faculty of Engineering and Science University Tunko Abdul Rahman, Malay, May.