!
"
!
! "! # $ % 1
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Sains dan Teknik, Universitas Jenderal Soedirman Jl. Mayjend Sungkono KM 05 Blater Purbalingga Indonesia, Telp. (0281) 6596801 2
Program Studi Teknik Industri, Fakultas Sains dan Teknik, Universitas Jenderal Soedirman Jl. Mayjend Sungkono KM 05 Blater Purbalingga Indonesia, Telp. (0281) 6596801
1
Email : aydinhari@yahoo.com
2
Email: sugengwalj@googlemail.com
!
" ! ! ! ! #
" $ !
% & '% ( ) *"
" + ,- . /
! 01-, 2 + -3. / ! 01- 2
+ " ) ! . + ,4 / ,0
"
5 6 - - ! - % &
( "
7 #
/ " 6
% & '% ( ) *" 6
" 6 / ," . 8 7
01", 2 "3. 8 7 01" 2
" . ,4 8 ,0
"
5 - - - % & "
Mesin fluks aksial merupakan salah satu tipe alternatif selain mesin silinder fluks radial. Mesin jenis ini memiliki konstruksi yang kompak, berbentuk piringan, dan kerapatan daya yang besar. Pada mesin listrik berjenis fluks aksial digunakan magnet permanen. Penggunaan magnet permanen pada mesin listrik ini dapat menghasilkan medan magnet pada celah udara tanpa perlu eksitasi, dan tanpa disipasi daya listrik. Untuk generator magnet permanen digunakan sistem penguatan sendiri. Sistem penguatan ini digunakan pada
generator tanpa sikat ( ).
Kelebihan penggunaan magnet
permanen pada konstruksi mesin listrik ini adalah(Sharma Pawan,2011) :
1. Tidak ada energi listrik yang diserap sistem medan eksitasi sehingga tidak ada kerugian eksitasi yang artinya dapat meningkatkan efisiensi.
2. Menghasilkan torsi yang lebih besar
daripada yang menggunakan eksitasi
elektromagnet.
3. Menghasilkan performa dinamis yang lebih besar (kerapatan fluks magnet lebih besar
pada celah udara) daripada yang
31
4. Menyederhanakan konstruksi dan
perawatan, mengurangi biaya pemeliharaan pada beberapa tipe mesin.
&' ( " ) ! " & !" * & " "
Generator ini memiliki dua komponen utama, yaitu stator dan rotor yang menentukan jenis dan karakteristik generator. Stator adalah bagian dari generator yang statis (diam atau tidak berubah). Stator berfungsi sebagai kumparan jangkar yang menghasilkan listrik saat terpotong medan magnet dari rotor. Arus AC yang menuju ke beban disalurkan melalui stator.
Rotor adalah bagian generator yang berputar. Rotor berfungsi sebagai kumparan medan untuk menghasilkan fluks. Digunakan dua buah rotor yang mengapit stator untuk
menghasilkan fluks magnet. Untuk
menghasilkan medan magnetik digunakan magnet permanen pada rotor yang dilekatkan pada piringan rotor. Dua buah rotor tersebut
dihubungkan menggunakan suatu poros
sebagai media putar. Antara rotor dan stator dipisahkan oleh celah udara (air gap). Jumlah kutub magnet yang digunakan untuk masing8
masing piringan rotor dapat ditentukan
menggunakan persamaan sebagai berikut (Zuhal, 1990) :
f =p 2x
n 60
p =
...(1)
dengan:
n = Kecepatan putar rotor (rpm)
P = Jumlah kutub rotor
f = frekuensi (Hz)
Perputaran rotor akan memutar
medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan medan. Medan putar yang dihasilkan pada rotor akan diinduksikan pada kumparan jangkar sehingga pada kumparan jangkar yang terletak di stator akan menghasilkan fluks magnetik yang berubah8ubah besarnya terhadap waktu. Adanya perubahan fluks magnetik yang melingkupi suatu kumparan akan menimbulkan ggl induksi pada akhir kumparan tersebut, hal tersebut sesuai dengan persamaan (Muller, Bruce, dkk. 2008) :
φ
−
=
ω
φ
−
=
ω
φ
ω
−
=
ω
φ
π
−
=
=
ω
φ
π
−
=
φ
=
=
=
φ
=
=
Eeff = C.n.Φmaks>>>>>>.(2) dengan :
Eeff = ggl induksi (Volt) n = Putaran (rpm) N = Jumlah belitan f = Frekuensi (Hz) C = Konstanta
Φmaks = Fluks magnetik (weber) p = Jumlah kutub
desain rotor bagian luar yang da langsung dikopel atau dipasangk turbin angin, selain itu desain d generator tanpa inti dapat menghila tarik magnet antara bagian yang st bagian yang bergerak. Hal yang d desain dan konstruksi Genera magnet permanen axial fluks mempelajari laju kerapatan fluks m dapat memprediksi besanya nilai E
umum hasil dari penelitian
membenarkan teori yang berkemban
Howey pada tahun 2
melakukan penelitian tentang gene yaitu Generator Magnet Permanen diaplikasikan pada Pembangkit Lis Piko8Hidro (PLTPH). Daya Piko H
baik dan memiliki biaya mu
memproduksi listrik di neg
berkembang, tetapi masih ada be
yang dapat dikembangkan
performansinya. Generator magnet aksial banyak digunakan pada beb mesin listrik untuk turbin angin na sedikit diaplikasikan pada PLTA. Se Howey melakukan penelitian p Generator Magnet Permanen A PLTPH dapat memproduksi listrik dari sekitar 90 % efisiensi lebih
menggunakan generator sinkro
efisiensi sebesar 75%.
"+ "! "! "
Penelitian ini mendesai
magnet permanen putaran renda spesifikasi tegangan 12 volt pada 666 rpm, frekuensi 50 Hz. spesifikasi fisik generator magnet sbb:
ng dapat secara sangkan dengan ain dari angker nghilangkan daya ng statis dengan ang ditinjau dari enerator sinkron luks ini adalah uks magnet agar ilai EMF. Secara
tian ini dapat
embang.
n 2009 telah
generator listrik anen Aksial yang it Listrik Tenaga iko Hidro sangat
murah untuk
negara8negara da beberapa hal
an dari segi
agnet permanen a beberapa jenis in namun masih A. Sehingga D.A. an penggunaan n Aksial pada listrik lebih besar lebih besar dari
sinkron dengan
desai generator
rendah dengan pada kecepatan Hz. Sedangkan agnet permanen
' $ ( * , ) )
&
Kerapatan fluks magnet
Panjang Magnet
Lebar Magnet
Tebal Magnet
Jumlah magnet Radius dalam magnet
Radius luar magnet Jarakantar magnet
Celah udara
Jumlah kumparan
Jumlah fasa
Jumlah lilitan kumparan
Stator terdiri dari 9 kumpara kumparan seperti pada gam dari 50 lilitan dengan dimens
2.a. Kumparan stator
Sembilan kumparan stator seperti pada gambar 3. s yang dihasilkan saling menju $
350 mT
2 inc
1 inc
0.5 inc
9 buah 4.8 cm
10.2 cm 4.15 cm
3 mm
9 belitan & 1 belitan 1fasa
50
mparan, masing8masing a gambar 2.a. tersusun imensi pada gambar 2.b.
2.b. Lilitan stator
&' -( &' $ " ) &*
Rotor terdiri dari 9 pasang magne yang masing8masing diletakkan pa rotor seperti pada gambar 4. Mas pasang magnet pada kondisi k berlawanan. Gambar 5 menunjukka generator..
&' .( "! "
&' /( ! "
"! "
Pengujian dilakukan pa tanpa beban dan kondisi berbeb Bruce, dkk. 2008). Uji tanpa beba untuk mengetahui relasi antara kece rotor (rpm), tegangan yang dihas (volt) dan frekuensi generator. S pada uji berbeban akan diketahui re
33
&* "
agnet permanen an pada piringan Masing8masing isi kutub yang njukkan rotor dari
"
"
n pada kondisi erbeban (Muller, beban dilakukan kecepatan putar dihasilkan stator r. Sedangakan ahui relasi antara
putaran stator (rpm), arus st stator dan frekuensi generat generator magnet permanen akan dihubungkan dengan D
# / , lalu dilakukan penga
besaran frekuensi, tegangan ), untuk generator faktor daya untuk generator b
"! " "* ' "
Dari pengujian generator diperoleh data seperti tam berikut :
Tabel 2. Data hasil penguj
"0 *&1 ! "! " kenaikan kecepatan 100 rp akan meningkat berkisar 1 frekuensi meningkat antara Dari tabel 2 dapat dig hubungan antara tegangan frekuensi dan putaran pa
nerator (Hz)( Pengujian
anen aksial AC 1 fasa
gan DC 8
engambilan data untuk angan satu fasa ( ator tanpa beban dan rator berbeban.
rator tanpa beban ini i tampak pada tabel 2
engujian tanpa beban
&' 4( , ) 5 ' "! " ! "! " 6 " * " * 6 * "! " "* ' ' "
&' 7( , ) 5 ' "! " , ) " 6 " * " * 6 * "! " "* ' ' "
"! " ' ' "
Pengujian dilakukan pada rentang putaran antara 100 rpm sampai 1000 rpm. Pada pengujian berbeban menggunakan 3 buah lampu pijar 24 volt 125 mA yang dihubungkan paralel. Dari pengujian generator berbeban ini diperoleh data seperti tampak pada tabel 3 berikut : tegangan RMS meningkat berkisar antara 0,9 V 8 2,4 Volt, arus mengalami peningkatan berkisar
antara 0,01A80,06A, daya mengalami
peningkatan yang sesuai dengan peningkatan nilai tegangan dan arus, sedangkan untuk frekuensi meningkat berkisar antara 7,5 Hz 8 7,7 Hz masing8masing untuk setiap kenaikan kecepatan putaran 100 rpm. Secara umum baik
tegangan maupun frekuensi mengalami
penurunan dibandingkan saat tanpa beban, dikarenakan adanya arus yang mengalir ke beban sehingga timbul rugi8rugi kumparan.
Dari table 3 dapat digambarkan grafik hubungan tegangan, arus, daya dan frekuensi dengan kenaikan kecepatan putaran hasil pengujian dengan beban pada gambar 8, 9, 10, dan 11 berikut berturut8turut merupakan :
&' ;( , ) 5 ' "! " ! "! " 6 " Grafik Hubungan Frekuensi dan Putaran
Hasil Pengujian Tanpa Beban
0 Grafik Hubungan Tegangan dan Putaran
Hasil Pengujian Berbeban Grafik Hubungan Arus dan Putaran Hasil
35
sebuah prototype generator magnet
permanen aksial AC 1 fasa sesuai spesifikasi yang diharapkan yaitu 12 Volt 50 Hz pada putaran 666 rpm.
2. Berdasarkan hasil pengujian tanpa beban
yang dilakukan, generator dapat
menghasilkan tegangan rms AC sebesar 12,13 volt dengan frekuensi 50,2 Hz, dan
berdasarkan hasil pengujian dengan
beban menghasilkan tegangan rms beban sebesar 11,93 volt dengan frekuensi 50,1 Hz pada kecepatan putaran generator 666 rpm.
Chan T.F dan L.L. Lai.2007. An Axial8Flux
Permanent8Magnet Synchronous
Generator for a Direct8Coupled Wind8 Turbine Sistem
Howey D. A. 2009. Axial Flux Permanent
Magnet Generators For Pico8
Hydropower. South Kensington : Electrical Engineering Department, Imperial College.
Muller, Bruce, dkk. 2008. Design and Testing of a Permanent Magnet Axial Flux
Wind Power Generator.
Pennsylvania State University
Sharma Pawan, T.S. Bhatti, K.S.S.
Ramakrishnan. 2011. Permanent8 Magnet Induction Generators. New Delhi: Indian Institute of Technology Delhi Grafik Hubungan Daya dan Putaran Hasil
Pengujian Berbeban Grafik Hubungan Frekuensi dan Putaran
