PERANCANGAN RANGKAIAN PENYEARAH UNTUK PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN DI POLITEKNIK NEGERI BATAM TUGAS AKHIR LUGAS GRAFITY

(1)

PERANCANGAN RANGKAIAN PENYEARAH

UNTUK PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN

DI POLITEKNIK NEGERI BATAM

TUGAS AKHIR

Oleh :

LUGAS GRAFITY

3211001030

Disusun untuk memenuhi syarat kelulusan Program Diploma III

Program Studi Teknik Elektronika

Politeknik Negeri Batam

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA

POLITEKNIK NEGERI BATAM

(2)

LEMBAR PENGESAHAN

PERANCANGAN RANGKAIAN PENYEARAH UNTUK

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN DI

POLITEKNIK NEGERI BATAM

TUGAS AKHIR

Diajukan Guna Memenuhi Sebagian Persyaratan Memperoleh Gelar Ahli Madya

Pada

Program Studi Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Batam

Batam, 12 Juli 2013 Mengetahui / Menyetujui :

Dosen Pembimbing

Didi Istardi, M.Sc. NIK : 102022

(3)

ABSTRAK

Cadangan energi fosil yang semakin menipis dan munculnya krisis energi menjadikan manusia berlomba untuk mencari sumber energi alternatif. Salah satu energi alternatif yang sangat melimpah dan murah adalah angin. Wind turbine atau yang lebih dikenal sebagai turbin angin merupakan suatu alat yang dapat mengubah energi angin menjadi energi listrik. Pembangkit Listrik Tenaga Angin sebagai salah satu penghasil energi listrik mengalami perkembangan yang cukup pesat. Hal ini disebabkan karena kelebihan-kelebihan yang dimiliki oleh pembangkit tersebut, seperti ramah lingkungan, bebas polusi dan merupakan penghasil energi listrik yang dapat diperbaharui dan sumber energi berkelanjutan.

Dalam tugas akhir ini dilakukan studi pemanfaatan PLT Angin. Dalam pemanfaatannya energi ini memerlukan sebuah tempat penyimpan tegangan hal ini dikarenakan PLT Angin tidak bisa menghasilkan energi listrik secara terus menerus karena kondisi angin yang tidak selalu berhembus. Dalam tugas akhir ini, PLT Angin yang akan digunakan menggunakan generator AC 3 fasa, sehingga keluaran dari generator PLT Angin berupa energi listrik AC yang tidak bisa langsung digunakan untuk pengisian sebuah aki maka dirancang suatu alat pengubah tegangan AC yang dihasilkan generator menjadi energi listrik DC yang digunakan sebagai alat pengisi baterai atau aki untuk menyimpan energi listrik.

Energi listrik yang dihasilkan generator PLT Angin akan disearahkan oleh diode bridge 3 phase, lalu keluaran dari diode bridge ini akan menjadi masukan untuk rangkaian

battery charger. Keluaran dari battery charger inilah yang digunakan untuk mengisi

sebuah aki 12 V.

(4)

ABSTRACT

Fossil energy reserves are depleting and the advent of the energy crisis makes the human race to find alternative energy sources. One cheap alternative energy is wind. Wind turbine or better known as the wind turbine is a device that can convert wind energy into electrical energy. Wind Power Plant as one of the electrical energy has developed quite rapidly. This is because the advantages possessed by the plant, such as environmentally friendly, pollution-free electrical energy, and is the producer of a renewable and sustainable energy sources.

In this final study is the utilization of wind power plants. In this energy utilization requires a voltage storage place this is because wind power plant can not produce electricity continuously as wind conditions are not always blow. In this thesis, Wind Power Generation which will be used to use 3-phase AC generator, so that the output of the generator Wind Power Plant in the form of AC electrical energy that can not be directly used to charge a battery then designed an AC voltage converter tool generator produced a DC electrical energy which is used as a battery charger or battery to store electrical energy.

Electricity generated by the wind generator power plant will be rectified by the diode bridge 3 phase, then the output of the diode bridge will be the input for battery charger circuit. Output of the battery charger is used to charge a 12 V battery

(5)

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, segala puja dan puji syukur penulis panjatkan kepada Allah S.W.T, karena atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya penulis diberikan Kesehatan, kemampuan, kelapangan hati dan pikiran, kemudahan dan kelancaran dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, serta tak terlupakan iringan salam dan sholawat bagi junjungan kita nabi besar Muhammad SAW. Dengan pengerahan segenap usaha, akhirnya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan judul “Perancangan Rangkaian Penyearah untuk Pembangkit Listrik Tenaga Angin di Politeknik Negeri Batam”. Tugas akhir ini disusun sebagai syarat untuk melengkapi kelulusan program Diploma III Program studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Batam.

Selama pengerjaan baik proyek akhir I, proyek akhir II maupun tugas akhir ini, penulis menyadari masih banyak kekurangan dan hasilnya masih belum sempurna. Oleh karena itu, saran dan kritik dari berbagai pihak penulis harapkan dapat membantu untuk pengembangan sistem yang lebih baik lagi. Penulis juga menyadari bahwa terwujudnya proyek tugas akhir ini bukanlah semata-mata karena usaha dan kerja individu penulis sendiri, tetapi mendapatkan banyak bantuan dari berbagai pihak, baik secara moril, bantuan tenaga, ilmu serta berbagi semangat sehingga penulis dapat menyelesaikan proyek akhir II dan tugas akhir ini. Untuk itu, pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada:

1. Kedua orang tua dan keluarga yang tak lepas mendoakan, merestui, membantu secara moril dan materil, memberikan berbagai pelajaran yang tak penulis dapatkan di kampus, serta penyemangat terbaik yang karena jasa merekalah penulis bertekad keras untuk bisa wisuda tepat waktu dengan hasil terbaik yang penulis mampu.

2. Bapak Dr. Priyono Eko Sanyoto selaku Direktur Politeknik Negeri Batam.

(6)

4. Bapak Susanto, S.ST sebagai dosen wali kami yang telah menjadi orang tua kami selama kami menjalani pendidikan.

5. Bapak Didi Istardi M.Sc sebagai dosen pembimbing atas segala bantuan dan kesabaran dalam memberikan bimbingan, arahan, dan masukan-masukan bagi kami disetiap kesempatan dan telah menjadi orang tua kami selama mengerjakan tugas akhir ini.

6. Semua dosen dan instruktur Teknik Elektro yang telah memberikan ilmu selama kami belajar di Politeknik Negeri Batam serta fasilitas, saran, kritikan yang membantu pengerjaan tugas akhir ini.

7. Teman seperjuangan Teknik Elektro angkatan 2010 yang telah memberi motivasi, dorongan serta masukan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini.

8. Seluruh pihak lain yang pernah membantu namun tidak tersebutkan di atas.

Adalah suatu berkah yang tiada kiranya karena akhirnya perjalanan di kampus Politeknik Negeri Batam membuahkan hasil yang memuaskan. Semoga keberhasilan kami juga dapat diraih oleh teman-teman angkatan 2011 dan seterusnya.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Batam, 12 Juli 2013

(7)

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN... Error! Bookmark not defined. ABSTRAK ... Error! Bookmark not defined.

ABSTRACT ... Error! Bookmark not defined.

KATA PENGANTAR... Error! Bookmark not defined. DAFTAR ISI ... ii DAFTAR GAMBAR... Error! Bookmark not defined. DAFTAR TABEL ... Error! Bookmark not defined. BAB I PENDAHULUAN ... Error! Bookmark not defined. 1.1 Latar Belakang ... Error! Bookmark not defined. 1.2 Tujuan dan Manfaat ... Error! Bookmark not defined. 1.3 Rumusan Masalah... Error! Bookmark not defined. 1.4 Batasan Masalah ... Error! Bookmark not defined. 1.5 Metodologi... Error! Bookmark not defined. 1.6 Sistematika Penulisan ... Error! Bookmark not defined.

BAB II LANDASAN TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKAError! Bookmark not

defined.

2.1 Jenis Turbin Angin ... Error! Bookmark not defined. 2.2 Kontruksi Turbin Angin ... Error! Bookmark not defined. 2.2.1 Generator Listrik... Error! Bookmark not defined. 2.2.2 Generator Sinkron ... Error! Bookmark not defined. 2. 2. 3 Kincir/blades ... Error! Bookmark not defined. 2.2.4 Menara ... Error! Bookmark not defined. 2.2.5 Penyearah 3 Fasa ... Error! Bookmark not defined. 2.2.6 Baterai/aki... Error! Bookmark not defined. BAB III PERANCANGAN SISTEM ... Error! Bookmark not defined. 3.1 Deskripsi Umum ... Error! Bookmark not defined. 3.2 Cara Kerja Sistem ... Error! Bookmark not defined. 3.3 Perancangan Perangkat Keras Mekanik ... Error! Bookmark not defined. 3.3.1 Perancangan Mekanik Dudukan Generator ... Error! Bookmark not defined. 3.4 Pemilihan Tempat dan Menara... Error! Bookmark not defined.

(8)

3.5 Perancangan Rangkaian Elektronika ... Error! Bookmark not defined. 3.5.1 Diode Bridge 3 Phase... Error! Bookmark not defined. 3.5.2 Rangkaian Battery Charger... Error! Bookmark not defined. 3.6 Penggunaan Aki... Error! Bookmark not defined. BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA DATA ... Error! Bookmark not defined. 4.1 Deskripsi Umum... Error! Bookmark not defined. 4.2 Pengujian Pada Diode Bridge... Error! Bookmark not defined. 4.3 Pengujian Battery Charger... Error! Bookmark not defined. 4.4 Pengukuran Menggunakan Osiloskop Pada Sisi Masukan Dan Keluaran ...Error!

Bookmark not defined.

4.5 Analisa ... Error! Bookmark not defined. 4.5.1 Diode Bridge 3 Phase... Error! Bookmark not defined. 4.5.2 Battery Charger... Error! Bookmark not defined. 4.5.3 Keseluruhan Alat ... Error! Bookmark not defined. 4.6 Efisiensi Penyearah... Error! Bookmark not defined. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... Error! Bookmark not defined. 5.1 Kesimpulan ... Error! Bookmark not defined. 5.2 Saran ... Error! Bookmark not defined. DAFTAR PUSTAKA... Error! Bookmark not defined. LAMPIRAN A DATASHEET... Error! Bookmark not defined. LAMPIRAN B DATA KECEPATAN ANGIN BMKG... Error! Bookmark not defined. RIWAYAT HIDUP PENULIS... Error! Bookmark not defined.

(9)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Berbagai Jenis Pembangkit Listrik Tenaga AnginError! Bookmark not defined.

Gambar 2.2 Turbin Angin Jenis Propeller... Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.3 Turbin Angin Jenis Darrieus... Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.4 Bagian-Bagian PLT Angin ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.5 (A) Rangkaian Penyearah 3 Fasa Gelombang Penuh Tidak Terkendali ..Error!

Gambar 2.5 (B) Bentuk Gelombang 3 Fasa Masukan Dan Gelombang Arus Searah Pada Sisi Keluaran ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.6 Penyearah Tiga Fasa Dan Bentuk GelombangnyaError! Bookmark not defined.

Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem Kerja Alat ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.2 Perancangan Dudukan Generator Yang Akan DibuatError! Bookmark not

defined.

Gambar 3.3 Tiang/Menara Yang Digunakan Untuk Peletakan GeneratorError! Bookmark

not defined.

Gambar 3.4 Dudukan Generator Yang Telah Terpasang Pada TiangError! Bookmark not

defined.

Gambar 3.5 Rangkaian Diode Bridge 3 Phase ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.6 Bentuk Fisik Diode Bridge 3 Phase... Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.7 Simulasi Skematik Rangkaian Battery Charger Yang Akan Dibuat...Error!

Gambar 4.1 Titik Pengukuran Keluaran Dari Diode BridgeError! Bookmark not defined.

Gambar 4.2 Titik Pengukuran Keluaran Dari Battery ChargerError! Bookmark not defined.

Gambar 4.3 Bentuk Gelombang Pengukuran Pada Sisi Masukan Line 1 dan Line 2...Error!

(10)

Gambar 4.4 Bentuk Gelombang Pengukuran Pada Sisi Masukan Line 2 dan Line 3...Error!

Gambar 4.5 Bentuk Gelombang Pengukuran Pada Sisi KeluaranError! Bookmark not

defined.

Gambar 4.6 Grafik Perbandingan Waktu & Kecepatan AnginError! Bookmark not defined.

Gambar 4.7 Grafik Perbandingan Waktu Dengan Tegangan & Arus Keluaran ...Error!

Gambar 4.8 Grafik Perbandingan Kecepatan Angin Dengan Tegangan & Arus Keluaran ... Error! Bookmark not defined.

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Daftar Komponen Rangkaian Battery Charger... Error! Bookmark not defined.

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Diode Bridge 3 Phase Menggunakan Power Supply 3 Phase ... Error! Bookmark not defined.

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Pada Dioda Bridge ... Error! Bookmark not defined.

(11)

(12)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Permintaan energi listrik di Indonesia semakin tinggi dan akan lebih tinggi lagi karena masih banyak produksi energi listrik yang menggunakan teknologi lama yang mempunyai efisiensi yang rendah dan menghasilkan polusi, demografi penduduk yang makin menyebar, dan standar hidup manusia yang meningkat. Untuk menghadapi meningkatnya kebutuhan hidup, makin berkurangnya bahan bakar fosil (batubara, gas, minyak) dan sumber daya manusia yang makin meningkat di masa depan maka diperlukan produksi energi listrik yang makin besar pula. Selain itu, pembakaran bahan bakar fosil menyebabkan pelepasan gas-gas efek rumah kaca yang membahayakan dan akan menyebabkan pemanasan global. Untuk itu, makin berkembangnya pembangunan dan penelitian tentang energi altenatif yang bertujuan untuk pengembangan energi berkelanjutan yang menghasilkan sedikit efek lingkungan, dampak kesehatan, dan memungkinkan untuk memproduksi listrik tersebut pada masa depan[4]. Mengacu pada hal di atas, hal inilah yang melatarbelakangi dibuatnya tugas akhir ini yang diberi judul “ Perancangan Rangkaian Penyearah untuk Pembangkit Listrik Tenaga Angin di Politeknik Negeri Batam”.

Sistem kerja PLT Angin ini secara sederhana memanfaatkan angin sebagai penggerak blades kemudian dikonversikan menjadi energi listrik, namun listrik yang dihasilkan adalah berupa arus bolak balik karena menggunakan generator AC, oleh karena itu dibutuhkan rangkaian penyearah untuk merubah tegangan AC ke DC. Dengan demikian arus AC yang dihasilkan akan dikonversikan oleh rectifier untuk mendapatkan arus searah dan berfungsi sebagai charger sebelum di masukkan ke baterai/aki, sebagai media penyimpanan tegangan. Setelah itu arus DC dari aki diubah kembali ke arus AC dengan menggunakan alat inverter, karena yang diinginkan adalah arus AC.

Dengan adanya Perancangan Rangkaian Penyearah untuk PLT Angin ini maka tegangan AC yang dihasilkan oleh generator PLT Angin dapat diubah menjadi tegangan DC sehingga dapat disimpan di aki.

(13)

1.2 Tujuan dan Manfaat

Berdasarkan yang telah dijabarkan di atas, tujuan dari tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Membuat rangkaian battery charger untuk sebuah PLT Angin yang akan dibuat.

Adapun manfaat dari pembuatan tugas akhir ini adalah sebagai berikut : 1. Mengetahui mengenai pembangkit listrik tenaga angin.

2. Sebagai sumber energi listrik alternatif skala kecil yang ramah lingkungan.

1.3 Rumusan Masalah

Rumusan masalah yang akan dibahas pada tugas akhir ini adalah : 1. Bagaimana prinsip kerja pada pembangkit listrik tenaga angin. 2. Apa saja komponen-komponen pada PLT Angin

3. Bagaimana proses pembangkitan listrik dengan tenaga angin

4. Bagaimana cara kerja dari rectifier sebagai alat pengubah tegangan AC dari generator ke tegangan DC yang akan masuk ke aki.

1.4 Batasan Masalah

Batasan masalah dari tugas akhir ini adalah:

1. Baling-baling/blades yang akan digunakan adalah baling-baling yang sudah jadi (siap pakai )

2. Tidak membahas konstruksi menara yang akan digunakan

3. Tidak menargetkan berapa besar daya yang harus dihasilkan oleh PLT Angin ini 4. Tidak membahas hingga distribusi listrik.

1.5 Metodologi

Dalam menyelesaikan permasalahan di dalam tugas akhir ini, dibutuhkan suatu pemahaman mengenai prinsip kerja dari Pembangkit Listrik Tenaga Angin dan yang lebih spesifik lagi yakni:

 Study Literatur

Mempelajari tentang pembangkit listrik tenaga angin, turbin angin dan rectifier serta cara kerjanya.

(14)

 Merancang Hardware

Pembuatan dan perancangan battery charger sebagai pengubah arus AC dari generator ke aki.

 Implementasi dan uji coba

Menguji alat yang sudah dibuat bersama penguji.

1.6 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan merupakan bagian dari penulisan laporan Tugas Akhir yang mempunyai tujuan untuk mempermudah pembaca dalam memahami isi yang terkandung dalam laporan ini. Dalam penulisan laporan ini dibagi menjadi beberapa bagian bab berdasarkan pokok pembahasanya yaitu :

BAB I. Pendahuluan berisikan latar belakang masalah, tujuan dan manfaat, rumusan masalah, batasan masalah, metodologi penulisan, sistematika penulisan.

BAB II. Landasan teori yang berisi penjelasan tentang teori-teori yang digunakan penulis untuk mendukung dalam menyelesaikan tugas akhir.

BAB III. Perancangan sistem, menggambarkan desain perancangan mekanik, perangkat keras (hardware) dan perancangan rangkaian elektronika.

BAB IV. Pengujian dan analisa data menjelaskan tentang cara pengujian dan menganalisa data.

BAB V. Penutup yang berisi pernyataan singkat dari hasil pengujian dan analisa yang dilakukan penulis, meliputi kesimpulan yang ditarik penulis serta saran-saran yang dapat membantu dalam pengembangan lebih lanjut.

(15)

BAB II

LANDASAN TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

Pembangkit listrik tenaga angin adalah suatu pembangkit listrik yang menggunakan angin sebagai sumber energi untuk menghasilkan energi listrik. Pembangkit ini dapat mengkonversikan energi angin menjadi energi listrik dengan menggunakan turbin angin atau kincir angin. Sistem pembangkitan listrik menggunakan angin sebagai sumber energi merupakan sistem alternatif yang sangat berkembang pesat, mengingat angin merupakan salah satu energi yang tidak terbatas di alam[11].

Prinsip kerja PLT Angin adalah dengan memanfaatkan energi kinetik angin yang masuk ke dalam area efektif turbin untuk memutar baling-baling/kincir angin. Turbin angin bekerja berkebalikan dengan kipas angin (bukan menggunakan listrik untuk menghasilkan listrik, namun menggunakan angin untuk menghasilkan listrik). Kemudian angin akan memutar baling-baling, lalu diteruskan untuk memutar rotor pada generator di bagian belakang turbin angin. Generator mengubah energi gerak menjadi energi listrik dengan teori medan elektromagnetik, yaitu poros pada generator dipasang dengan material ferromagnetik permanen. Setelah itu di sekeliling poros terdapat stator yang bentuk fisisnya adalah kumparan-kumparan kawat yang membentuk loop. Ketika poros generator mulai berputar maka akan terjadi perubahan fluks pada stator yang akhirnya karena terjadi perubahan fluks ini akan dihasilkan tegangan dan arus listrik tertentu. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan oleh generator ini berupa listrik AC (alternating current) oleh karena itu tegangan dan arus listrik yang dihasilkan ini dimasukkan kedalam rangkaian penyearah dioda dan charger. Energi Listrik ini akan disimpan kedalam aki sebelum dapat dimanfaatkan[6].

(16)

Gambar 2.1 Berbagai Jenis Pembangkit Listrik Tenaga Angin

2.1 Jenis Turbin Angin

Dalam perkembangannya, turbin angin dibagi menjadi dua jenis, turbin angin

Propeller dan turbin angin Darrieus. Kedua jenis turbin inilah yang kini memperoleh

perhatian besar untuk dikembangkan.

a) Turbin angin Propeller adalah jenis turbin angin dengan poros horizontal seperti baling – baling pesawat terbang pada umumnya. Turbin angin ini harus diarahkan sesuai dengan arah angin yang paling tinggi kecepatannya.

(17)

Gambar 2.2 Turbin Angin Jenis Propeller

b) Turbin angin Darrieus merupakan suatu sistem konversi energi angin yang digolongkan dalam jenis turbin angin berporos tegak. Turbin angin ini pertama kali ditemukan oleh GJM Darrieus tahun 1920. Keuntungan dari turbin jenis Darrieus adalah tidak memerlukan mekanisme orientasi pada arah angin (tidak perlu mendeteksi arah angin yang paling tinggi kecepatannya) seperti pada turbin angin propeller[6].

(18)

2.2 Kontruksi Turbin Angin

2.2.1 Generator Listrik

Generator adalah salah satu komponen yang dapat mengubah energi gerak menjadi energi listrik. Prinsip kerjanya biasanya dengan menggunakan induksi elektromagnetik. Poros pada generator dipasang dengan material ferromagnetic permanen. Setelah itu disekeliling poros terdapat stator yang bentuk fisisnya adalah kumparan-kumparan kawat yang membentuk loop. Ketika poros generator mulai berputar maka akan terjadi perubahan fluks pada stator yang akhirnya terjadi perubahan tegangan dan arus listrik tertentu. Proses ini dikenal sebagai pembangkit listrik.

Hampir semua alat yang mengubah energi mekanis menjadi energi listrik menggunakan efek Faraday untuk prinsip operasinya. Menurut efek Faraday, suatu gradien voltase ditimbulkan dalam konduktor listrik yang dikenakan gaya tegak lurus terhadap suatu medan magnet. Generator ini berfungsi merubah energi rotasional pada poros menjadi energi listrik [2]. Tegangan dan arus listrik yang dhasilkan ini disalurkan melalui kabel jaringan listrik.

Generator dibagi menjadi 2, yaitu: Generator Arus Bolak-Balik (AC), Generator Arus Searah (DC). Berdasarkan sistem pembangkitannya generator AC dapat dibagi menjadi dua, yaitu :

1. Generator 1 fasa

Generator yang dimana dalam sistem melilitnya hanya terdiri dari satu kumpulan kumparan yang hanya dilukiskan dengan satu garis dan dalam hal ini tidak diperhatikan banyaknya lilitan.

2. Generator 3 fasa

Generator yang dimana dalam sistem melilitnya terdiri dari tiga kumpulan kumparan yang mana kumparan tersebut masing-masing dinamakan lilitan fasa. Jadi pada statornya ada lilitan fasa yang ke satu ujungnya diberi tanda U – X, lilitan fasa yang ke dua ujungnya diberi tanda dengan huruf V – Y dan akhirnya ujung lilitan fasa yang ke tiga diberi tanda dengan huruf W – Z[5].

(19)

2.2.2 Generator Sinkron

Generator sinkron (sering disebut alternator) adalah mesin listrik yang digunakan untuk mengubah energi mekanik (gerak) menjadi energi listrik dengan perantara induksi medan magnet. Perubahan energi ini terjadi karena adanya pergerakan relatif antara medan magnet dengan kumparan generator. Pergerakan relatif adalah terjadinya perubahan medan magnet pada kumparan jangkar (tempat terbangkitnya tegangan pada generator) karena pergerakan medan magnet terhadap kumparan jangkar atau sebaliknya. Alternator ini disebut generator sinkron (sinkron = serempak) karena kecepatan perputaran medan magnet yang terjadi sama dengan kecepatan perputaran rotor generator. Alternator ini menghasilkan energi listrik bolak balik (alternating current, AC) dan biasa diproduksi untuk menghasilkan listrik AC 1-fasa atau 3-fasa. Energi listrik diperoleh dari proses induksi elektromagnetik yang terjadi pada kumparan stator dan rotornya.

2.2.2.1 Konstruksi Generator Sinkron

Generator sinkron mempunyai dua komponen utama yaitu stator (bagian yang diam) dan rotor (bagian yang bergerak).

1. Stator

Stator (armature) adalah bagian yang berfungsi sebagai tempat untuk menerima induksi magnet dari rotor. Arus AC yang menuju ke beban disalurkan melalui stator. Komponen ini berbentuk sebuah rangka silinder dengan lilitan kawat konduktor yang sangat banyak. Stator terdiri dari beberapa komponen utama, yaitu:

a. Rangka stator b. Inti Stator

c. Alur (slot) dan Gigi

d. Kumparan Stator (Kumparan Jangkar)

2. Rotor

Rotor terdiri dari tiga komponen utama yaitu:

a. Slip Ring

b. Kumparan Rotor (Kumparan Medan)

(20)

2.2.2.2 Prinsip Kerja Generator Sinkron

Jika kumparan rotor yang berfungsi sebagai pembangkit kumparan medan magnet yang terletak di antara kutub magnet utara dan selatan diputar oleh prime mover, maka pada kumparan rotor akan timbul medan magnet atau fluks yang bersifat bolak – balik atau fluks putar. Fluks putar ini akan memotong – motong kumparan stator sehingga pada ujung – ujung kumparan stator timbul gaya gerak listrik karena pengaruh induksi dari fluks putar tersebut. Gaya gerak listrik (ggl) yang timbul pada kumparan stator juga bersifat bolak – balik, atau berputar dengan kecepatan sinkron terhadap kecepatan putar rotor. Frekuensi elektris yang dihasilkan generator sinkron adalah sinkron dengan kecepatan putar generator. Rotor generator sinkron terdiri atas rangkaian elektromagnet dengan suplai arus DC. Medan magnet rotor bergerak pada arah putaran rotor.

2. 2. 3 Kincir/blades

Kincir/blades adalah bagian yang menangkap energi kinetik angin menjadi energi putaran. Kincir menangkap energi angin dan memindahkan daya ke rotor penghubung. Kebanyakan turbin memiliki dua atau tiga kincir. Angin meniup kincir dan menyebabkan gaya angkat (lift) dan kincir akan berputar. Kincir dirancang seperti profil sayap pesawat terbang[8].

(21)

2.2.4 Menara

Karena kecepatan angin meningkat pada daerah yang lebih tinggi, menara yang tinggi memungkinkan turbin untuk menangkap lebih banyak energi dan menghasilkan listrik lebih banyak. Menara biasanya terbuat dari baja tabung, beton atau kisi baja.

2.2.5 Penyearah 3 Fasa

Rectifier merupakan suatu rangkaian alat listrik elektronika daya untuk mengubah

arus listrik bolak-balik/AC (Alternating Current) 3 fasa menjadi arus searah/DC (Direct

Current) yang berfungsi untuk memberikan tegangan DC. Rectifier dapat menyearahkan

gelombang sinusoidal (AC) yang dihasilkan oleh generator menjadi gelombang DC, Komponen utama dalam penyearah gelombang adalah dioda yang dikonfigurasikan secara forward bias. bagian utama dalam penyearah yaitu, penyearah gelombang / rectifier (diode) dan filter (kapasitor)[9].

Arus AC yang dihasilkan alternator disearahkan oleh rectifier dioda. Penyearah berfungsi untuk merubah tegangan AC yang dihasilkan oleh generator menjadi tegangan DC, kemudian tegangan DC yang sudah disearahkan oleh dioda ini masuk kedalam rangkaian charger sedemikian hingga dapat disimpan di aki. Tegangan masukan penyearah adalah dari listrik yang dihasilkan oleh generator serta keluarannya yang digunakan untuk mengisi sebuah aki 12 V[2].

2.2.5.1 Prinsip Kerja

Sumber AC baik 1 fasa maupun 3 fasa masuk melalui terminal masukan rectifier, menjadi tegangan DC dengan sedikit ripple. Sehingga untuk memperbaiki ripple / gelombang DC yang terjadi diperlukan suatu rangkaian penyaring (filter) yang dipasang sebelum ke terminal keluaran. Rectifier dioperasikan untuk memberikan catuan DC ke beban dan juga untuk melakukan pengisian pada aki[1].

Diagram rangkaian dari sebuah penyearah 3 fasa gelombang penuh tidak terkendali diperlihatkan pada gambar 2.5 (a). Gambar 2.5 (b) adalah bentuk gelombang 3 fasa masukan dan gelombang tegangan dan arus searah pada sisi keluaran. Ke enam dioda akan konduksi dengan urutan konduksi tertentu, misalnya D1D2, D2D3, D3D4, D4D5, D5D6, D6D1.

(22)

konduksi selama 120° dalam satu siklus periode tegangan 3 fasa masukan. Tiap pasangan dioda juga akan tersambung dengan tegangan sesaat yang lebih tinggi (tegangan line to

line). Oleh karena terjadi 6 kali komutasi dalam 1 siklus, maka penyearah ini juga disebut

dengan konverter 6 pulsa.

Gambar 2.5 (A) Rangkaian Penyearah 3 Fasa Gelombang Penuh Tidak Terkendali

Gambar 2.5 (B) Bentuk Gelombang 3 Fasa Masukan Dan Gelombang Arus Searah Pada Sisi Keluaran

Diagram untuk penyearah tiga fasa ditunjukkan pada Gambar 2.6. bersama-sama dengan tegangan suplai, tegangan output dan gelombang arus.

(23)

Besarnya nilai rata-rata tegangan DC pada keluaran penyearah tiga fasa dapat dihitung dengan rumus :

VDC= ∫ √3 cos ( )

/

/ ...(2.1)

VDC= √

VDC= 1,654

2.2.5.2 Penyearah Dioda 3 Fasa

Dioda 3 fasa digunakan sebagai penyearah arus yang keluar dari generator. Hal ini dikarenakan beban yang akan dicatu menggunakan tegangan arus searah hasil dan penyearahan dioda serta menghilangkan ripple menggunakan rangkaian battery charger agar tegangan yang dihasilkan dapat digunakan untuk men-charge sebuah aki[7].

2.2.6 Baterai/aki

Karena keterbatasan ketersediaan akan energi angin (tidak sepanjang hari angin akan selalu tersedia) maka ketersediaan listrik pun tidak menentu. Oleh karena itu digunakan alat penyimpan energi yang berfungsi sebagai back-up energi listrik sekaligus menghasilkan tegangan keluaran yang konstan. Tegangan aki yang digunakan adalah 12 Volt. Penyimpanan energi ini diakomodasi dengan menggunakan aki.

Aki adalah alat listrik-kimiawi yang menyimpan energi dan mengeluarkannya dalam bentuk listrik. Aki terdiri dari tiga komponen penting, yaitu:

 Batang karbon sebagai anoda (kutub positif aki)  Seng (Zn) sebagai katoda (kutub negatif aki)  Pasta sebagai elektrolit (penghantar)

2.2.6.1 Prinsip Kerja Baterai/aki

Baterai adalah perangkat yang mampu menghasilkan tegangan DC, yaitu dengan cara mengubah energi kimia yang terkandung didalamnya menjadi energi listrik melalui reaksi elektro kima, Redoks (Reduksi – Oksidasi). Aki terdiri dari beberapa sel listrik, sel listrik tersebut menjadi penyimpan energi listrik dalam bentuk energi kimia.

(24)

Sel aki tersebut elektroda – elektroda. Elektroda negatif disebut katoda, yang berfungsi sebagai pemberi elektron. Elektroda positif disebut anoda yang berfungsi sebagai penerima elektron. Antara anoda dan katoda akan mengalir arus yaitu dari kutub positif (anoda) ke kutub negatif (katoda). Sedangkan electron akan mengalir dari katoda menuju anoda. Terdapat 2 proses yang terjadi pada aki

1. Proses Pengisian : Proses pengubahan energi listrik menjadi energi kimia. 2. Proses Pengosongan : Proses pengubahan energi kimia menjadi energi listrik

2.2.6.2 Cara Kerja Baterai

Baterai adalah suatu proses kimia listrik, dimana pada saat pengisian/cas/charge energi listrik diubah menjadi energi kimia dan saat pengeluaran/discharge energi kimia diubah menjadi energi listrik. Baterai (dalam hal ini adalah aki; aki mobil/motor/mainan) terdiri dari sel-sel dimana tiap sel memiliki tegangan sebesar 2 V, artinya aki mobil dan aki motor yang memiliki tegangan 12 V terdiri dari 6 sel yang dipasang secara seri (12 V = 6 x 2 V) sedangkan aki yang memiliki tegangan 6 V memiliki 3 sel yang dipasang secara seri (6 V = 3 x 2 V)[10].

2.2.6.3 Kapasitas Aki

Kapasitas aki adalah jumlah ampere jam (Ah = kuat arus atau Ampere dikalikan waktu/hour), artinya aki dapat memberikan / menyuplai sejumlah isinya secara rata-rata sebelum tiap selnya menyentuh tegangan / voltase turun (drop voltage) yaitu sebesar 1,75 V. Misal, aki 12 V 75 Ah. Aki ini bisamemberikan kuat arus sebesar 75 Ampere dalam satu jam artinya memberikandaya rata-rata sebesar 900 Watt (Watt = V x I = Voltase x Ampere = 12 V x 75 A). Secara hitungan kasar dapat menyuplai alat berdaya 900 Watt selama satu jam atau alat berdaya 90 Watt selama 10 jam, walaupun pada kenyataannya tidak seperti itu Setelah akumulator dipakai melayani beban akan mengalami proses pengosongan, sehingga akumulator tersebut harus diisi lagi dengan dialiri arus listrik DC yang besarnya tertentu. Proses ini disebut pengisian akumulator[3].

(25)

BAB III

PERANCANGAN SISTEM

3.1 Deskripsi Umum

Pembangkit listrik tenaga angin adalah energi baru terbarukan yang menggunakan sumber tenaga angin sebagai penggerak generatornya untuk menghasilkan listrik. Dalam perancangan suatu PLT Angin beberapa komponen utama yang diperlukan adalah generator, baling-baling, inverter, battery charger, baterai/aki untuk penyimpan arus listrik, tiang/menara dan instalasi kebel listrik.

Diagram blok sistem konversi energi angin menjadi energi listrik diperlihatkan pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem Kerja Alat

3.2 Cara Kerja Sistem

Energi angin berbentuk energi kinetik (kecepatan angin) menjadi masukan bagi turbin angin. Kincir angin bekerja mengubah energi kinetik angin menjadi energi mekanik rotasional pada rotor. Energi rotasional ini menjadi masukan dengan jalan mengopel rotor turbin dan generator bagi generator sehingga generator akan menghasilkan energi listrik dalam bentuk tegangan di antara terminalnya.

Selanjutnya, energi listrik yang dihasilkan oleh generator 3 fasa dalam keadaan arus bolak-balik akan disearahkan oleh diode bridge 3 phase menjadi arus DC. Tegangan DC keluaran dari diode bridge ini akan menjadi sumber masukan untuk battery charger,

battery charger berfungsi sebagai penghalus tegangan dan penstabil tegangan untuk

pengisian sebuah aki. Energi kinetik angin Blade Battery Charger Generator Diode bridge 3 phase Energi listrik Baterai 12 V

(26)

3.3 Perancangan Perangkat Keras Mekanik

Perancangan perangkat keras mekanik ini digunakan untuk penempatan generator dan blades pada tempat yang tinggi. Pada pembuatan tugas akhir ini, menara yang akan digunakan adalah sebuah tiang cor-coran yang dibagian atasnya akan dipasang dudukan untuk peletakan generator serta kincirnya.

3.3.1 Perancangan Mekanik Dudukan Generator

Bahan dudukan mekanik generator terbuat dari plat besi, dan terdiri dari 3 keping berbentuk segi empat, berikut adalah ukuran dudukan generator yang dibuat :

Plat besi berukuran 30 x 30 cm sebanyak 2 keping plat.

Plat besi berukuran 43 x 30 cm sebanyak 1 keping plat ( bagian atas ).

Tebal plat yang digunakan yaitu 10 mm.

(27)

3.4 Pemilihan Tempat dan Menara

Pemilihan tempat pada pembuatan tugas akhir ini memilih lokasi asrama E pada lantai dua sebagai penempatan pemasangan Pembangkit Listrik Tenaga Angin. Penempatan ini dipilih karena akan menggunakan tiang coran sebagai pengganti menara dari PLT Angin.

Menara yang digunakan pada perancangan ini mempunya tinggi 3,75 meter, sehingga jika diukur dari lantai dasar tinggi keseluruhan tiang yang akan digunakan setinggi 8,2 meter.

(28)

Gambar 3.4 Dudukan Generator Yang Telah Terpasang Pada Tiang

3.5 Perancangan Rangkaian Elektronika

Perancangan rangkaian elektronika pada pembuatan tugas akhir ini dimaksudkan sebagai alat yang akan digunakan untuk mengisi sebuah aki dari listrik yang dihasilkan oleh generator, dikarenakan listrik yang dihasilkan oleh generator tidak dapat digunakan langsung untuk mensuplai listrik untuk perangkat elektronik. Pada perancangan rangkaian elektronika ini dibutuhkan diode bridge 3 phase dan rangkaian battery charger.

3.5.1 Diode Bridge 3 Phase

Diode bridge 3 phase digunakan sebagai pengubah tegangan AC 3 fasa yang

dihasilkan dari generator menjadi tegangan DC, sehingga keluaran dari diode bridge ini akan digunakan sebagai masukan untuk rangkaian charger.

(29)

Gambar 3.5 Rangkaian Diode Bridge 3 Phase

Gambar 3.6 Bentuk Fisik Diode Bridge 3 Phase

3.5.2 Rangkaian Battery Charger

Pembuaatan rangkaian battery charger berfungsi sebagai alat penyimpan energi listrik yang dihasilkan oleh generator PLT Angin ke baterai/aki. Sistem battery charger yang akan dibuat menggunakan keluaran dari generator 3 fasa masuk kedalam diode

bridge 3 fasa untuk disearahkan menjadi tegangan DC. Keluaran tegangan DC dari dioda

masuk kedalam rangkaian battery charger, keluaran battery charger sebesar 12- 12,6 volt digunakan untuk mengecas sebuah aki 12 volt.

(30)

Gambar 3.7 Simulasi Skematik Rangkaian Battery Charger Yang Akan Dibuat

Penggunaan kapasitor C1 pada rangkaian berfungsi sebagai filter, yang berfungsi untuk mengurangi faktor ripple yang terjadi pada keluaran diode D1 sebelum masuk ke masukan LM317.

Penggunaan kapasitor C2 pada rangkaian sebagai filter, yang berfungsi untuk mengurangi faktor ripple pada keluaran komponen LM317.

LM317 Digunakan sebagai variabel voltage regulator untuk mengatur tegangan tetap stabil, variable resistor RV 2 yang dihubungkan pada pin adj sebagai pengontrol tegangan keluaran.

Perhitungan Vout pada LM 317

(31)

Tabel 3.1 Daftar Komponen Rangkaian Battery Charger

No. Nama Komponen Keterangan

1 LM 3I7 1 Buah

2 Resistor 1K 1 Buah

3 Resistor 100 ohm 2 Buah

4 Dioda Zener 12 V 2 Buah

5 Kapasitor Polar 100 uF 2 Buah

6 Kapasitor Nonpolar 0,1 uF 1 Buah

7 1N4007 2 Buah

8 Variabel Resistor 5K & 10 K 2 Buah

9 LED 1 Buah

10 Konektor 2 Pin 2 Buah

3.6 Penggunaan Aki

Pada pembuatan tugas akhir ini jenis baterai yang digunakan adalah aki berjenis lead-acid yang dalam bahasa sehari hari disebut aki. Aki yang digunakan dalam tugas akhir ini memiliki spesifikasi sebagai berikut:

a. Memiliki tegangan sebesar 12 Volt b. Kapasitas 1,2 AH

(32)

BAB IV

PENGUJIAN DAN ANALISA DATA

4.1 Deskripsi Umum

Tujuan dilakukannya pengujian dan analisa data adalah untuk mengetahui bahwa perancangan yang telah dibuat sudah sesuai dengan yang diharapkan. Alat yang digunakan untuk melakukan pengujian adalah multimeter, yang digunakan untuk mengukur besarnya tegangan dan arus masukan dan keluaran dari rangkaian elektronika yang dirancang. Pada pengambilan data tugas akhir ini penulis mengambil sampel data dalam jangka waktu yang berbeda yang dimaksudkan untuk mengetahui perbedaan tegangan dan arus yang dihasilkan dari kecepatan angin yang ada pada bulan Januari hingga Mei.

4.2 Pengujian Pada Diode Bridge

Pengujian pada diode bridge dilakukan dengan cara mengukur tegangan dan arus pada keluaran dari diode bridge yang digunakan menggunakan multimeter. Pengujian diode bridge sebelum menggunakan masukanan dari generator PLT Angin terlebih dahulu dilakukan dengan masukan menggunakan power supply 3 phase. Hal ini dilakukan untuk mengetahui keberfungsian dari diode bridge 3 phase. Tegangan masukan dari power supply yang masuk ke diode bridge diatur dari tegangan kecil hingga dinaikkan menjadi tegangan yang lebih besar. Sumber 3 fasa dari power supply dihubungkan pada masukan diode bridge, lalu dikur tegangan keluarannya.

Gambar 4.1 Titik Pengukuran Keluaran Dari Diode Bridge Sumber Power

(33)

Pada gambar 4.1, TP 1 adalah titik untuk pengukuran tegangan keluaran pada diode

bridge dan bagian masukan mendapat sumber dari power supply. Berikut adalah tabel hasil

pengukuran dari diode bridge 3 fasa menggunakan masukan dari power supply.

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Diode Bridge 3 Phase Menggunakan Power Supply 3 Phase

Masukan Keluaran TP 1 10 VAC 14 VDC 20 VAC 26 VDC 30 VAC 37 VDC 40 VAC 62 VDC 50 VAC 77 VDC 75 VAC 93 VDC

Dari hasil pengujian, diode bridge yang akan digunakan berfungsi sebagaimana fungsinya, hasil keluaran dari diode bridge tersebut terukur dalam tegangan DC, sehingga diode bridge ini bisa digunakan sebagai salah satu komponen battery charger, dan bisa digunakan pada generator PLT Angin.

Setelah mengetahui keberfungsian diode bridge menggunakan power supply, selanjutnya dilakukan pengujian diode bridge menggunakan masukan dari generator Pembangkit Listrik Tenaga Angin. Pengujian dilakukan dengan cara menghubungkan kabel keluaran dari generator ke diode bridge 3 fasa, setelah itu diukur hasil keluaran dari diode bridge tersebut. Untuk pengukuran tegangan bisa langsung diukur pada jack konektor keluaran diode bridge dan untuk pengukuran arus keluaran dilakukan dengan cara multimeter dihubungkan secara seri dengan rangkaian battery charger, dimana battery

charger digunakan sebagai beban pengukuran arus.

Tabel dibawah ini menampilkan data tegangan dan arus listrik yang dihasilkan generator dalam bentuk tegangan DC yang sudah disearahkan diode bridge 3 phase. Pada pengukuran arus diode bridge ini, beban yang digunakan adalah battery charger.

Pada tabel berikut menampilkan hasil pengujian yang telah dilakukan. Pada pengujian ini menggunakan listrik yang dihasilkan oleh generator PLT Angin. Data kecepatan angin pada saat melakukan pengujian diode bridge ini menggunakan data dari

(34)

Badan Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika Stasiun Meteorologi Hang Nadim Batam. Penggunaan data BMKG ini dikarenakan tidak adanya alat enemometer. Pada saat pengambilan data, pengukuran dilakukan dalam selang waktu 8-10 menit dan dalam kondisi PLT Angin dibiarkan berputar.

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Pada Dioda Bridge

Tanggal Waktu Tegangan ( VDC ) Arus ( mA )

29 Januari 2013 _{08.55 WIB} _20,2 _{25,4 mA} 09.04 WIB 32,1 41,5 mA 09.15 WIB 42,3 66,3 mA 09.23 WIB 33,7 42,2mA 09.32 WIB 32,4 40,3 mA 09.40 WIB 33,2 41,8 mA 09.49 WIB 28,7 38,4 mA Rata-rata 31,8 42,3 mA 17 Maret 2013 _{16.05 WIB} _12,2 _{19,4 mA} 16.16 WIB 12,6 20,5 mA 16.25 WIB 18,3 33,3 mA 16.36 WIB 23,7 35,5mA 16.46 WIB 25,4 38,3 mA 16.54 WIB 33,2 45,4 mA 17.05 WIB 28,7 40,5 mA Rata-rata 22,01 33,2 mA 13 April 2013 _{16.19 WIB} _8,3 _{19,4 mA} 16.26 WIB 12,2 23,4 mA 16.35 WIB 18,6 31,3 mA 16.43 WIB 10,7 18,6 mA 16.53 WIB 25,7 37,3 mA 17.02 WIB 13,2 25,4 mA 17.12 WIB 46,1 95,2 mA Rata-rata 19,2 35,8 mA 27 April 2013 _{16.28 WIB} _7,3 _{17,2 mA} 16.35 WIB 12,5 22,1 mA 16.42 WIB 16,7 28,9 mA 16.50 WIB 11 19,4 mA 16.57 WIB 23,3 34,1 mA 17.04 WIB 13,8 24,4 mA 17.15 WIB 42,1 83,3 mA Rata-rata 18,1 32,7 mA

(35)

25 Mei 2013 _{15.29 WIB} _25,3 _{38,2 mA} 15.38 WIB 33,1 45,3 mA 15.48 WIB 28,6 40,4 mA 15.56 WIB 12,1 19,3 mA 16.05 WIB 12,5 20,4 mA 16.14 WIB 18,2 33,2 mA 16.31 WIB 23,6 35,4 mA Rata-rata 21,9 32,9 mA

4.3 Pengujian Battery Charger

Pengujian battery charger dilakukan dengan cara menghubungkan keluaran dari diode bridge ke masukan battery charger, setelah itu diukur keluaran yang dihasikan oleh

battery charger ini. Untuk pengukuran tegangan dilakukan dengan cara multimeter

dihubungkan ke konektor keluaran rangkaian battery charger dan untuk pengukuran arus keluaran dilakukan dengan cara multimeter dihubungkan secara seri dengan aki yang akan diisi, pada pengujian ini penulis menggunakan beban pengukuran sebuah aki 12V.

Keluaran dari battery charger akan stabil 12 V apabila masukannya mendapat tegangan diatas 12V atau lebih. Sedangkan arus akan berubah-ubah sesuai dengan kecepatan putaran generator. Saat tegangan masukannya dibawah 12 V maka keluaran yang dihasilkan tidak mencapai tegangan 12 V sehingga tidak efektif bisa digunakan untuk mengisi sebuah aki. Dalam pengujian battery charger ini, penulis menggunakan aki 12V sebagai aki yang akan diisi ulang.

(36)

Berikut hasil dari pengujian battery charger yang telah dilakukan. Pengukuran arus menggunakan beban pengecasan aki 12 V - 1,2 Ah dan data kecepatan angin pada saat melakukan pengujian battery charger ini menggunakan data dari Stasiun Meteorologi Hang Nadim Batam.

Tabel 4.3 Hasil Pengujian Pada Battery Charger

Tanggal Waktu Tegangan keluaran

(VDC) Arus keluaran 29 Januari 2013 _{08.55 WIB} _12,4 _{80,5 mA} 09.04 WIB 10,0 16,3 mA 09.15 WIB 12,7 83,8 mA 09.23 WIB 12,6 80,43 mA 09.32 WIB 12,7 84,0 mA 09.40 WIB 12,5 81,8 mA 09.49 WIB 12,6 78,9 mA Rata-rata 12,2 72,2 mA 17 Maret 2013 _{16.05 WIB} _11,2 _{17,5 mA} 16.16 WIB 10 16,3 mA 16.25 WIB 12,3 30,8 mA 16.36 WIB 10,8 17,43 mA 16.46 WIB 12,7 87,0 mA 16.54 WIB 12,6 85,8 mA 17.05 WIB 12,5 82,9 mA Rata-rata 11,7 48,2 mA 13 April 2013 _{16.19 WIB} _7,7 _{13,9 mA} 16.26 WIB 10,1 16,3 mA 16.35 WIB 12,3 30,5 mA 16.43 WIB 10,7 19,2 mA 16.53 WIB 12,7 87,7 mA 17.02 WIB 12,6 85,9 mA 17.12 WIB 12,4 82,6 mA Rata-rata 11,2 48,0 mA 27 April 2013 _{16.28 WIB} _5,7 _{11,4 mA} 16.35 WIB 9,3 16,2 mA 16.42 WIB 12,3 30,7 mA 16.50 WIB 10,0 26,1 mA 16.57 WIB 12,7 87,8 mA 17.04 WIB 12,5 75,4 mA 17.15 WIB 12,4 69,2 mA Rata-rata 10,7 45,2 mA

(37)

25 Mei 2013 _{15.29 WIB} _12,6 _{87,0 mA} 15.38 WIB 12,4 85,7 mA 15.48 WIB 12,5 82,8mA 15.56 WIB 11,1 17,4mA 16.05 WIB 9,9 16,2 mA 16.14 WIB 12,2 30,7 mA 16.31 WIB 10,8 17,5 mA Rata-rata 11,64 48,18

4.4 Pengukuran Menggunakan Osiloskop Pada Sisi Masukan Dan Keluaran

Gambar 4.3 Bentuk Gelombang Pengukuran Pada Sisi Masukan Line 1 dan Line 2

Setelah pengukuran menggunakan osiloskop didapat gelombang pada sisi masukan

rectifier. Pada Gambar 4.3 gelombang yang ditujukkan pada L1 merupakan gelombang

keluaran pada channel 1 yang dihubungkan pada LI rectifier sisi masukan dan L2 merupakan gelombang keluaran pada channel 2 yang dihubungkan pada L2 rectifier sisi masukan.

(38)

Gambar 4.4 Bentuk Gelombang Pengukuran Pada Sisi Masukan Line 2 dan Line 3

Gambar 4.5 Bentuk Gelombang Pengukuran Pada Sisi Keluaran

(39)

4.5 Analisa

4.5.1 Diode Bridge 3 Phase

Komponen penyearah dari tegangan dan arus yang dihasilkan oleh generator 3 phase pembangkit listrik tenaga angin menggunakan diode bridge 3 phase. Pengujian yang dilakukan menggunakan power supply 3 phase menghasilkan hasil penyearahan dari arus AC power supply menjadi arus DC pada keluaran diode bridge yang diukur menggunakan multimeter. Pada pengujian menggunakan langsung pada generator PLT Angin yang sudah dipasang diode bridge 3 phase juga menghasilkan arus DC. Dengan hasil yang terukur pada keluaran diode bridge 3 phase ini maka keluaran dari diode bridge dapat digunakan sebagai masukan untuk battery charger.

4.5.2 Battery Charger

Perangkat battery charger yang telah dibuat pada tugas akhir ini digunakan sebagai rangkaian yang berfungsi untuk mengisi sebuah aki. Dari data hasil pengujian, battery

charger dapat menghasilkan arus dan tegangan yang dibutuhkan untuk mengisi sebuah aki.

Akan tetapi hasil keluaran tegangan dan arus yang dihasilkan battery charger sangat tergantung dari putaran blades PLT Angin dari hembusan angin. Semakin kencang putaran dari blades maka hasil tegangan dan arus yang dihasilkan oleh generator juga semakin besar sehingga keluaran dari battery charger dapat stabil. Namun sebaliknya, pada saat

blades PLT Angin mendapat hembusan angin yang rendah, maka listrik yang dihasilkan

generator juga kecil, sehingga akan mempengaruhi keluaran dari battery charger. Dari data yang sudah didapat maka dapat diketahui bahwa tegangan keluaran pada battery charger akan stabil 12 – 12,6 V jika masukannya mendapat tegangan 12 V atau diatasnya. Sedangkan arus keluaran sangat dipengaruhi oleh kencangnya perputaran blades PLT Angin.

4.5.3 Keseluruhan Alat

Dari hasil pengujian, energi listrik 3 phase yang dihasilkan oleh generator dapat disearahkan oleh diode bridge 3 phase, sehinggan keluaran dari diode bridge ini bisa digunakan sebagai masukan untuk battery charger. Lalu keluaran battery charger dapat digunakan untuk men-charge sebuah aki. Dengan kecepatan angin yang ada pada tempat

(40)

pemasangan PLT Angin, listrik yang dihasilkan generator tidak terlalu besar, dan tidak selamanya stabil, bergantung dari hembusan angin yang ada.

4.6 Efisiensi Penyearah

Setelah melakukan pengukuran dari rangkaian penyearah yang di rancang, maka efisiensi dari penyearah dapat dihitung, dengan demikian hasil efisiensi yang didapat bisa menjadi saran untuk perancangan-perancangan selanjutnya agar hasil efisiensi yang dihasilkan lebih baik. Efisiensi dari penyearah yang dibuat dapat dihitung dengan cara :

x 100%

Daya Masukan Daya Keluaran

V Masukan = 22 V V Keluaran = 12,2 I Masukan = 48 mA I Keluaran = 43 mA P = ( V x I )√3 P = ( V x I ) = 22 x 0,048 = 1,05√3 = 12,2 x 0,043 = 1,81 = 0,52 Efisiensi = x 100% = , , x 100% = 28,7 %

(41)

12 9 7 3 6 0 2 4 6 8 10 12 14

Januari Februari Maret April Mei

K ec ep a ta n An g in ( K n o t) Bulan

Grafik Perbandingan Waktu & Kecepatan Angin

Kecepatan Rata-rata 12,2 11,7 11,2 10,7 11,64 72,2 48,2 48 _45,2 48,18 0 20 40 60 80

29 Jan. 17 Mar. 13 Apr. 27 Apr. 25 Mei.

Ke

lu

ar

an

Waktu Pengambilan Data

G

RAFIK

P

ERBANDINGAN WAKTU DENGAN

T

EGANGAN

&

ARUS KELUARAN

V-out Rata-rata (VDC) I-out Rata-rata (mA)

Dengan asumsi arus keluaran terbesar yang pernah didapat pada charger sebesar 87 mA, maka untuk mengisi aki 12 V 1,2 Ah dibutuhkan waktu selama :

Lama pengisian = Ah aki / arus pengisian (Ampere) 1,2 / 0,087

13 jam

Kecepatan angin rata-rata dari data yang didapat dari BMKG Batam, pada bulan Januari hingga Februari relatif hampir sama, sedangkan saat memasuki pertengahan Maret kecepatan angin sudah mulai berkurang.

Gambar 4.6 Grafik Perbandingan Waktu & Kecepatan Angin

(42)

Gambar 4.8 Grafik Perbandingan Kecepatan Angin Dengan Tegangan & Arus Keluaran 10,7 11,2 11,7 11,64 12,2 45,2 48 48,2 48,18 72,2 0 10 20 30 40 50 60 70 80 2 5 7 8 12 Ke lu ar an

Kecepatan Angin Saat Pengambilan Data

G

RAFIK

P

ERBANDINGAN

K

ECEPATAN

A

NGIN DENGAN

T

EGANGAN

& A

RUS KELUARAN

V-out Rata-rata (VDC) I-out Rata-rata (mA)

(43)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diambil dari laporan tugas akhir ini adalah :

 Battery charger yang telah dibuat bisa digunakan untuk pengisian sebuah aki.  Rangkaian battery charger yang dibuat digunakan untuk menyimpan energi listrik

yang dihasilkan generator ke sebuah aki 12 V.

 Penggunaan tiang cor-coran sebagai pengganti menara kurang baik, karena konstruksinya yang kurang kuat sehingga pada saat kecepatan angin tinggi tiang akan bergoyang.

 Dengan asumsi arus keluaran terbesar yang pernah didapat pada charger sebesar 87 mA, maka untuk mengisi aki 12 V 1,2 Ah dibutuhkan waktu selama :

Lama pengisian = Ah aki / arus pengisian (Ampere) 1,2 / 0,087

13 jam

5.2 Saran

Adapun saran-saran yang bisa penulis sampaikan yaitu :

 Kedepannya studi pemanfaatan Pembangkit Listrik Tenaga Angin bisa dikembangkan lagi dengan menggunakan perancangan menara sendiri.

 Membuat rangkaian battery charger yang bisa digunakan untuk pengisian battery 24 V atau lainnya.

 Bisa mencoba untuk menjalankan PLT Angin dalam keadaan bebas dalam segala arah, sehingga hembusan angin yang ada bisa dimanfaatkan lebih maksimal.

 Pengukuran kecepatan angin bisa dilakukan menggunakan anemometer ditempat pemasangan, agar data kecepatan angin lebih akurat.

(44)

Daftar Pustaka

[1] Zuhal (1993). Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya, Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama.

[2] Amrullah, F. (2007). Rancang bangun sistem pengisian baterry charger pada

pembangkit listrik tenaga angin. Tugas Akhir. Politeknik Elektronika Negeri

Surabaya. Tidak Dipublikasikan.

[3] Saiful Anwar, Muhammad (2008). Rancang Bangun Sistem Pengisian Pembangkit

Listrik Tenaga Angin Pada Stasiun Pengisian Accu. Tugas Akhir. Politeknik

Elektronika Negeri Surabaya. Tidak Dipublikasikan.

[4] Istardi, Didi (2010). Analisa Penggunaan Energi Angin untuk Penerangan di Area

Taman Kampus Politeknik Batam. Makalah. Tidak dipublikasikan

[5] Pengertian Generator. [Online]. Tersedia:

http://definisipengertian.com/2011/cara-kerja-pengertian-generator/feed/. [02 Februari 2013].

[6] Energi angin. [Online]. Tersedia:

http://elearning.gunadarma.ac.id/docmodul/dasar_fisika_energi/bab6_energi_angin.p df. [07 Maret 2013].

[7] Dioda Sebagai Penyearah. [Online]. Tersedia:

http://elektindo.com/dioda-sebagai-penyearah.html. [28 Maret 2013].

[8] Geneartor Kincir. [Online]. Tersedia:

http://www.kincirangin.info/pdf/generator-kincir.pdf. [24 Februari 2013].

(45)

http://ml.scribd.com/doc/11719341/Modul-Teknik-Dasar-Rectifier-Dan-Inverter. [20 April 2013].

[10] Baterai. [Online]. Tersedia:

http://ml.scribd.com/doc/50499165/Baterai. [26 Maret 2013].

[11] Abdulkadir, Ariono (2011). Eenergi Baru, Terbarukan dan Konservasi Energi, Bandung : ITB.