Pengaruh penambahan magnet terhadap putaran poros kincir angin propeler dengan variasi jumlah magnet

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. PENGARUH PENAMBAHAN MAGNET TERHADAP PUTARAN POROS KINCIR ANGIN PROPELER DENGAN VARIASI JUMLAH MAGNET. SKRIPSI Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin. Ekapoetera Hasan Bahari Wahab NIM 135214019. JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2017. i.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. EFFECT OF MAGNET ADDITION TO PROPELLER WINDMILL SHAFT ROTATION WITH MAGNET QUANTITY VARIATION. FINAL PROJECT As partial fulfillment of the requirement to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering. Ekapoetera Hasan Bahari Wahab Student Number 135214019. DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2017.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. PERNYATAAN KEASLIAN KARYA. Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.. Yogyakarta, 14 Juli 2017. Ekapoetera Hasan Bahari Wahab. v.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Saya yang bertanda tangan di bawah ini sebagai mahasiswa Universitas Sanata Dharma Yogyakarta : Nama :. Ekapoetera Hasan Bahari Wahab. Nim. 135214019. :. Demi kepentingan pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma Yogyakarta karya ilmiah saya dengan judul : Pengaruh Penambahan Magnet Terhadap Putaran Poros Kincir Angin Propeler Dengan Variasi Jumlah Magnet Dengan demikian saya memberikan wewenang untuk Perpustakaan Universitas Sanata Dharma Yogyakarta untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain serta mengelolanya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta izin dan memberikan royalty kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis karya ilmiah. Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.. Yogyakarta, 14 Juli 2017. Ekapoetera H.B Wahab. vi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. INTISARI Pada zaman sekarang di era modern dimana segala aspek kehidupan manusia bertumpu pada pasokan energi untuk menunjang aktivitas mereka seharihari. Tingginya tingkat kebutuhan energi oleh manusia akan sangat mengancam keberadaan sumber daya fosil. Oleh karena itu diperlukan solusi untuk mengimbangi kebutuhan manusia akan energi yang semakin tinggi. Salah satu solusinya adalah pemanfaatan energi angin, sehingga tujuan dari penelitian ini adalah mendapatkan model kincir angin yang mampu menghasilkan efisiensi dan daya output yang besar dengan kecepatan angin yang rendah, mengetahui unjuk kerja kincir angin tipe propeler bermagnet dengan variasi jumlah magnet pada piringan magnet (6, 8, dan 12 magnet), serta membandingkan koefisien daya dan tip speed ratio yang dihasilkan kincir angin tipe propeler bermagnet dengan variasi jumlah magnet pada piringan magnet (6, 8, dan 12 magnet). Dalam hal ini kincir diberikan tambahan magnet permanen untuk menambah percepatan putar dan torsi pada porosnya. Model kincir angin yang akan dibuat adalah kincir angin tipe propeler dengan tiga sudu berbahan PVC. Kemiringan sudut sudu yang digunakan adalah 73.35°. Diameter maksimal kincir yang dibuat mengikuti daerah tangkapan angin dari blower, yaitu 1.5 m. Dari hasil penelitian model kincir angin yang dilengkapi dengan tambahan enam magnet menunjukan bahwa koefisien daya maksimal yang diperoleh adalah 12,37% pada tip speed ratio 2,8, dan dengan tambahan delapan magnet 13,49% pada tip speed ratio 2,9. Koefisien daya maksimal model kincir dengan tambahan 12 magnet adalah 13,18% pada tip speed ratio 2,8. Model kincir angin dengan tambahan delapan magnet menghasilkan putaran poros awal 457 rpm dan torsi sebesar 0,64 Nm. Dengan demikian model kincir angin yang dilengkapi dengan delapan magnet menunjukan unjuk kerja yang lebih baik dibandingkan dengan dua model lainnya. Kata Kunci : kincir angin propeler, magnet permanen, tip speed ratio, koefisien daya. vii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. ABSTRACT In this modern era people are becoming more dependent on energy suply in order to support the daily activities. The high frequency of this need impacts on the sources of our nature. Therefore it is required to have a solution to overcome this situation. One of the effort is wind energy. This research aims 1) to create a three-blade-propeller windmill which is able to produce sufficient energy with low air speed. In this project, the windmill is engined with permanent magnet in order to increase the spead on its axis and torque. 2). To identify the performance of the magnetical propeler windmill with variety amount of magnet attached on each metal (6, 8, and 12 magnets), and 3). To identify and to compare the coefficient of its power and tsr in each metal with 6, 8 and 12 magnets. The model is made using PVC material with 73.35° gradient and 1.5 m diameter which is created based on its ability to catch the air from the blower. The result showed that the maximum Cp on the metal with 6 magnets is 12,37% on 2,8 tsr. While in the metal with 8 magnets the Cp is 13,49% on 2,9 tsr and on the metal wwith 8 magnets the Cp is 13,18% on 2,8 tsr. The blower with 8 magnets results 457 initial rpm and torque of 0,64 Nm. It can be concluded that the blower with 8 magnets seemed to be better compared to the other varieties. Keywords: propeler windmill, permanent magnet, tip speed ratio, power coeffient. viii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. KATA PENGANTAR Puji dan Syukur penulis limpahkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena hanya atas rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik dan lancar. Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains Dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan dan penyelesaian skripsi ini tidak terlepas dari bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dengan segala kerendahan hati penulis ingin mengucapkan rasa terima kasih yang sebesar –besarnya kepada :. 1.. Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.. 2.. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T. selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.. 3.. Ir. Rines, M.T. sebagai Dosen Pembimbing Skripsi yang telah membimbing penulis selama melakukan pengujian hingga skripsi ini selesai.. 4.. Doddy Purwadianto, S.T., M.T Selaku Kepala Laboratorium Konversi Energi yang telah memberikan izin untuk penggunaan laboraturium.. 5.. Raden Benedictus Dwiseno Wihadi, S.T., M.Si., selaku Dosen Pembimbing Akademik yang telah memberikan saran, motivasi dan semangat kepada penulis selama menempa ilmu.. 6.. Segenap Dosen dan Staff Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma yang telah bekerja sama dengan baik dalam proses perkuliahan hingga menyelesaikan skripsi penulis.. 7.. Abdul Wahab Usman dan Yusniati Wahab selaku Orang Tua penulis yang selalu memberikan dukungan moral maupun materi serta dengan sabar dalam membimbing penulis.. 8.. Saudara/i penulis ( Cindyana & Cindyani, Indah, Umi, Intan, Andika, dan Berlian ) yang selalu memberikan doa dan semangat kepada penulis.. ix.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 9.. Priska Regina yang selalu memberikan doa, semangat dan dukungan kepada penulis.. 10. Adhi Brahmantya & Daniel Adi Saputra selaku rekan satu tim penulis selama mengerjakan skripsi hingga penulis menyelesaikan skripsi ini. 11. Seluruh sahabat Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Angkatan 2013 yang telah banyak memberikan semangat dan dukungan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini masih banyak kekurangan.Oleh karena itu, penulis menerima segala kritik dan saran yang penulis sadari akan sangat berguna untuk menyempurnakan penyusunan skripsi. Penulis sangat berharap agar skripsi ini dapat berguna untuk menambah wawasan ilmu pengetahuan.. Yogyakarta, 14 Juli 2017. Ekapoetera H.B wahab. x.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. DAFTAR ISI COVER ............................................................................................................................................ i. TITLE ............................................................................................................................................ ii. LEMBAR PERSETUJUAN DOSEN PEMBIMBING. ........................................................ ...... iii LEMBAR PENGESAHAN DEWAN PENGUJI ................................................................. ....... iv PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ILMIAH ................................................................ ........ v LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ........................................................................................... ....... vi INTISARI ............................................................................................................................. ..... vii ABSTRACT................................................................................................................................. viii. KATA PENGANTAR ................................................................................................................... ix. DAFTAR ISI .................................................................................................................................. xi. DAFTAR GAMBAR ................................................................................................................... xii. DAFTAR TABEL......................................................................................................................... xiii. BAB I PENDAHULUAN ............................................................................................................... ........ 1 1.1. Latar Belakang Masalah ................................................................................................ ........ 1 1.2. Rumusan Masalah ......................................................................................................... ........ 2 1.3. Tujuan Penelitian .......................................................................................................... ........ 2 1.4. Batasan Masalah ............................................................................................................ ........ 3 1.5. Manfaat Penelitian ........................................................................................................ ........ 3 BAB II DASAR TEORI ................................................................................................................... ........ 4 2.1. Energi Angin dan Potensi Angin di Indonesia .............................................................. ........ 4 2.2. Kincir Angin .................................................................................................................. ........ 6 2.2.1.Kincir Angin Poros Horizontal ..................................................................... ........ 6 2.2.2.Kincir Angin Poros Vertikal ......................................................................... ........ 7 2.2.3.Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kincir Angin ........................................ ........ 8 2.3. Magnet........................................................................................................................... ...... 11 2.3.1.. Magnet Neodymium ..................................................................................... ...... 12. 2.3.2.. Karakterisitik Magnet Neodymium .............................................................. ...... 12. xi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB III METODE PENELITIAN ................................................................................................... ...... 14 3.1. Diagram Penelitian ........................................................................................................ ...... 14 3.2. Objek Penelitian ............................................................................................................ ...... 15 3.3. Waktu DanTempat Penelitian ............................................................................................... 15 3.4. Alat Dan Bahan ................................................................................................................... 15 3.4.1.. Sudu Kincir ................................................................................................... ...... 16. 3.4.2.. Naf Kinci ....................................................................................................... ...... 16. 3.4.3.. Piringan Magnet ............................................................................................ ...... 16. 3.4.4.. Poros ............................................................................................................. ...... 17. 3.4.5.. Blower ........................................................................................................... ...... 18. 3.4.6.. Takometer ..................................................................................................... ...... 18. 3.4.7.. Neraca pegas ................................................................................................. ...... 19. 3.4.8.. Anemometer .................................................................................................. ...... 19. 3.4.9.. Tromol Pengereman ...................................................................................... ...... 20. 3.5. Langkah Percobaan ....................................................................................................... ...... 20 BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ................................................................. ...... 23 4.1 Data Penelitian .............................................................................................................. ...... 23 4.2 Pengolahan Data ............................................................................................................ ...... 27 4.2.1. Daya angin .................................................................................................... ...... 27. 4.2.2. Torsi .............................................................................................................. ...... 28. 4.2.3. Daya Kincir ................................................................................................... ...... 28. 4.2.4. Koefisien Daya .............................................................................................. ...... 28. 4.2.5. Tip Speed Ratio ............................................................................................. ...... 29. 4.3 Hasil Perhitungan .......................................................................................................... ...... 29 4.4 Pembahasan Grafik ....................................................................................................... ...... 33 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ................................................................................................................... ...... 38 5.2 Saran .............................................................................................................................. ...... 38 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................................ 39. xii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Potensi Angin Di Indonesia ............................................................................ 5. Gambar 2.2. Kincir angin poros horizontal ........................................................................ 7. Gambar 2.3. Kincir vertikal tipe Darrieus ........................................................................... 8. Gambar 2.4. Kincir vertikal tipe Savonius .......................................................................... 8. Gambar 3.1. Diagram Alur Penelitian ............................................................................... 14. Gambar 3.2. Konstruksi Kincir Angin ............................................................................... 15. Gambar 3.3. Naf Kincir Angin ............................................................................................. 16. Gambar 3.4. Piringan Magnet ............................................................................................... 17. Gambar 3.5. Poros kincir angin ............................................................................................ 17. Gambar 3.6. Blower ................................................................................................................. 18. Gambar 3.7. Tachometer ........................................................................................................ 18. Gambar 3.8. Neraca pegas ..................................................................................................... 19. Gambar 3.9 Anemometer ...................................................................................................... 19 Gambar 3.10 Tromol Pengereman ........................................................................................ 20 Gambar 3.11 Set up eksperimen ........................................................................................... 20 Gambar 3.12 Ilustrasi set up piringan magnet ................................................................... 21 Gambar 3.13 Ilustrasi gaya dorong picu dari magnet stator.......................................... 22. Gambar 4.1 Grafik hubungan Cp dan tsr variasi 6 magnet ......................................... 33 Gambar 4.2 Grafik hubungan Cp dan tsr variasi 8 magnet ......................................... 34 Gambar 4.3 Grafik hubungan Cp dan tsr variasi 12 magnet........................................ 35 Gambar 4.4 Grafik hubungan Cp dan tsr ketiga variasi magnet .............................. 36 Gambar 4.5 Perbandingan putaran poros dan torsi ........................................................ 37. xii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Rekapitulasi Potensi Angin ...............................................................................5 Tabel 2.2 Karakteristik Magnet Neodymium ................................................................. 13 Tabel 4.1 Data pengujian pada variasi piringan magnet dengan 12 magnet ......... 23 Tabel 4.2 Data pengujian pada variasi piringan magnet dengan 8 magnet ........... 25 Tabel 4.3 Data pengujian pada variasi piringan magnet dengan 6 magnet ........... 26 Tabel 4.4 Pengolahan data variasi 12 magnet ................................................................ 30 Tabel 4.5 Pengolahan data variasi 8 magnet .................................................................. 31 Tabel 4.6 Pengolahan data variasi 6 magnet .................................................................. 32. xiii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 34. BAB I PENDAHULUAN. 1.1. Latar Belakang Masalah Pada zaman sekarang di era modern dimana segala aspek kehidupan manusia bertumpu pada pasokan energi untuk menunjang aktivitas mereka seharihari. Namun, tingginya tingkat kebutuhan akan energi oleh manusia akan sangat mengancam keberadaan sumber daya fosil sebagai sumber pemasok energi karena sumber daya fosil termasuk sumber energi yang konvensional, oleh karena itu diperlukan solusi untuk mengimbangi kebutuhan manusia akan energi yang semakin tinggi, salah satu solusinya adalah energi terbarukan. Energi terbarukan sumbernya tidak seperti energi konvensional yang jumlahnya terbatas, namun sumbernya dapat diperbaharui karena memanfaatkan reaksi alam yang tidak ada habisnya seperti aliran air sungai, air terjun, angin, maupun sinar matahari. Indonesia memiliki potensi angin yang bagus. Adanya perbedaan tekanan udara akan menghasilkan hembusan angin sehingga untuk memanfaatkan potensi angin yang tidak ada habisnya ini, dapat dibuat alat rekayasa energi angin, yaitu kincir angin untuk mengubah angin menjadi energi listrik. Kincir angin hingga saat ini merupakan salah satu energi terbarukan yang paling banyak digunakan di seluruh dunia. Menurut data dari World Wind Energy Association (2010), kapasitas kincir angin yang terpasang di seluruh dunia meningkat pesat dari tahun ke tahun dalam kurun waktu 10 tahun terakhir. Selain itu, menurut Pramod Jain (2010), laju pertambahan kapasitas kincir angin terus bertambah persentasenya, dimulai pada tahun 2004 sebesar 21,3 % dan terus bertambah secara konstan hingga 31,7 % pada tahun 2009. Hal ini menunjukkan bahwa kincir angin merupakan salah satu energi terbarukan yang paling menjanjikan dan Indonesia sebagai salah satu negara yang berpotensi angin cukup baik dapat memanfaatkan kincir angin sebagai sumber energi terbarukan karena menurut Bidang Konversi Energi Dirgantara (2006), Indonesia memiliki potensi angin sebesar 3-5 m/s. Pada saat ini. Kincir angin juga terbagi menjadi dua jenis, 1.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 2. yaitu kincir angin dengan poros vertikal dan kincir angin dengan poros horizontal. Pada penelitian ini,penulis akan meneliti model kincir angin dengan poros horizontal, yaitu model propeler dengan sudu berjumlah tiga buah. Sudu pada kincir angin tipe propeler ini terbuat dari material pipa PVC dengan panjang 47 cm.. 1.2. Rumusan Masalah Masalah yang akan dirumuskan dalam penelitian ini adalah : 1. Pemanfaatan energi angin yang kurang maksimal di Indonesia. 2. Dalam rangka mengembangkan kincir/turbin angin yang ideal dengan efisiensi yang tinggi, tentunya diperlukan proses penelitian. 3. Untuk memaksimalkan pemanfaatan energi angin khususnya pada daerahdaerah dengan potensi kecepatan angin yang rendah, diperlukan alat rekayasa energi angin yang cocok dan efisien. Alat ini nantinya akan mengubah energi angin menjadi energi listrik.. 1.3. Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Membuat kincir tipe propeler tiga sudu yang mampu menghasilkan efisiensi dan daya output yang besar dengan kecepatan angin yang rendah. Dalam hal ini kincir diberikan tambahan magnet permanen untuk menambah percepatan putar pada poros serta torsinya. 2. Mengetahui unjuk kerja kincir angin tipe propeler bermagnet dengan variasi jumlah magnet pada piringan magnet (6, 8, dan 12 magnet). 3. Mengetahui dan membandingkan koefisien daya dan tip speed ratio yang dihasilkan kincir angin tipe propeler bermagnet dengan variasi jumlah magnet pada piringan magnet (6, 8, dan 12 magnet)..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 3. 1.4. Batasan Masalah Batasan masalah yang ada dalam penelitian ini adalah : 1. Model kincir angin yang akan dibuat adalah kincir angin tipe propeler dengan tiga sudu berbahan PVC. 2. Penelitian hanya dilakukan di Laboratorium Konversi Energi Universitas Sanata Dharma. 3. Kemiringan sudut sudu yang digunakan adalah 73.35° 4. Variasi yang dibuat pada model kincir adalah jumlah magnet pada piringan poros kincir angin dengan jumlah 6, 8, dan 12 magnet. 5. Diameter maksimal kincir disesuaikan dengan daerah tangkapan angin yang diberikan oleh blower, yaitu 1.5 m.. 1.5. Manfaat Penelitian Dengan dilakukannya penelitian ini, manfaat yang diharapkan adalah : 1. Untuk mengetahui unjuk kerja dan daya output aktual kincir angin tipe propeler dengan penambahan percepatan sudut magnetik. 2. Sebagai wadah bagi penulis untuk menginformasikan kepada masyarakan tentang ilmu yang didapat saat perkuliahan. 3. Memberikan informasi mengenai energi yang ramah lingkungan dan berdaya guna bagi masyarakat..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 4. BAB II DASAR TEORI 2.1. Energi Angin dan Potensi Angin di Indonesia Energi angin merupakan sumber energi terbarukan yang berarti tidak dapat habis seperti bahan bakar fosil. Energi angin yang tersedia di atmosfer dalam jumlah yang besar dan berlimpah. Energi ini banyak digunakan untuk menghasilkan listrik karena angin memiliki energi kinetik yang dapat diubah menjadi energi listrik dan merupakan salah satu sektor energi terbarukan paling maju dengan potensi di tahun-tahun mendatang. Kecepatan angin dipengaruhi oleh 3 hal, yaitu topografi, letak geografis, dan faktor penghambat. Berdasarkan letak tempat atau topografinya, jika angin berada pada topografi berupa gunung, angin akan cenderung naik. Sebaliknya, angin akan cenderung lurus jika topografinya berupa daratan. Selain itu jika dikaitkan dengan letak geografisnya, setiap tempat dipenjuru dunia memiliki potensi kecepatan angin yang berbeda-beda. Dalam hal ini tentunya daerah tropis, sub tropis, dan kutub mempunyai perbedaan potensi angin. Pepohonan dan bangunan merupakan contoh faktor penghambat laju angin. Ketika terdapat pepohonan atau bangunan, aliran angin yang melewati objek-objek tersebut cenderung mengalami turbulensi. Indonesia merupakan salah satu negara yang mempunyai potensi angin yang baik untuk mengimplementasikan teknologi rekayasa tenaga angin. Berdasarkan pengamatan pada 166 titik di seluruh provinsi, terdapat 35 titik yang berpotensi. Hingga saat ini, sudah terinstal sekitar 1,6 MW yang sudah bisa dipakai diikuti dengan proyek-proyek lainnya yang menyusul..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 5. Gambar 2.1 Potensi Angin di Indonesia Sumber : www.bidangkonversienergidirgantara(2006).com Berdasarkan pengamatan yang dilakukan di 166 titik, diperoleh rekapitulasi potensi angin di Indonesia seperti pada Tabel 2.1. Sumber : www.bidangkonversienergidirgantara(2006).com.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 6. 2.2. Kincir Angin Kincir angin merupakan sebuah alat atau mesin yang digerkan oleh tenaga angin sehingga menghasilkan energi mekanik atau gerak. Berdasarkan posisi porosnya, kincir angin dikelompokan menjadi kincir angin poros horizontal dan kincir angin poros vertikal. Pada penelitian ini yang akan dikembangkan adalah kincir tipe poros horizontal.. 2.2.1. Kincir Angin Poros Horizontal Kincir Angin Sumbu Horizontal merupakan kincir angin yang memiliki poros utama sejajar dengan tanah dan arah poros utama sesuai dengan arah datangnya angin. Kincir ini terdiri dari sebuah menara dan sebuah kincir yang dipasang dipuncak menaranya.Poros kincir dapat berputar 360° terhadap sumbu vertikal untuk menyesuaikan arah angin. Kelebihan Kincir Angin Sumbu Horizontal adalah : 1. Dasar menara yang tinggi membuat akses ke angin yang lebih kuat. 2. Mampu menkonversi energi angin pada kecepatan tinggi. 3. Material yang digunakan lebih sedikit. 4. Memiliki faktor keamanan yang baik dikarenakan posisi sudu yang berada diatas menara.. Kekurangan Kincir Angin Sumbu Horizontal adalah : 1. Konstruksi yang tinggi menyulitkan dalam proses pembuatan dan pemasangan kincir bersumbu horizontal. 2. Perlu adanya mekanisme tambahan agar poros dapat menyesuaikan dengan arah datangnya angin. 3. Biaya pemasangan yang mahal..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 7. Gambar 2.2 Kincir angin poros horizontal Sumber : www.poweredbymothernature.com. 2.2.2. Kincir Angin Poros Vertikal Kincir angin sumbu vertikal memiliki poros yang tegak lurus dengan permukaan tanah. Kelebihan utama kincir ini adalah kincir tidak harus diarahkan mengikuti arah angin untuk menjadi efektif. Salah satu kendala penggunaan kincir angin adalah kecepatan angin dan arah angin yang berubah-ubah sepanjang waktu. Oleh karena itu, kincir angin yang baik adalah kincir yang dapat menerima angin dari segala arah selain itu juga mampu bekerja pada angin dalam kecepatan yang rendah. Kincir ini memiliki efisiensi yang lebih kecil dibandingkan dengan kincir angin sumbu horizontal. Ada berbagai tipe kincir angin sumbu vertikal yang sering digunakan diantaranya adalah tipe Savonius, tipe Darrieus, dan tipe Giromill..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 8. Gambar 2.3 Kincir vertikal tipe Darrieus Sumber : www.getsttpln.net. Gambar 2.4 Kincir vertikal tipe Savonius Sumber : www.quora.com Kelebihan Kincir Angin Sumbu Vertikal adalah sebagai berikut : 1. Tidak membutuhkan struktur menara yang besar. 2. Sebuah kincir angin berporos vertikal bisa diletakkan lebih dekat ke tanah, membuat pemeliharaan bagian-bagiannya yang bergerak jadi lebih mudah..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 9. 3. Memiliki sudut airfoil (bentuk bilah sebuah baling-baling yang terlihat secara melintang) yang lebih tinggi, memberikan keaerodinamisan yang tinggi sembari mengurangi drag pada tekanan yang rendah dan tinggi. 4. Kincir angin bersumbu vertical tidak harus diubah posisinya jika arah angin berubah. Kekurangan Kincir Angin Sumbu Vertikal adalah sebagai berikut : 1. Kebanyakan TASV memproduksi energi hanya 50% dari efisiensi TASH karena drag tambahan yang dimilikinya saat kincir berputar. 2. TASV tidak mengambil keuntungan dari angin yang melaju lebih kencang di elevasi yang lebih tinggi. 3. Kebanyakan TASV mempunyai torsi awal yang rendah, dan membutuhkan energi untuk mulai berputar.. 2.2.3. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kincir Angin Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja dari suatu kincir angin adalah :. 1. Energi Kinetik Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda akibat gerakannya sendiri, dapat dirumuskan : 1. =. .2 2. (1). dengan m adalah massa udara (kg), dengan v adalah kecepatan angin (m/s).. 2. Daya Angin Daya angin adalah daya yang tersedia oleh angin dimana daya ini berbanding lurus dengan pangkat tiga kecepatannya dan dapat dirumuskan sebagai berikut : 1. =. . .3 2. (2). dengan adalah daya yang tersedia pada angin (watt), A adalah luas penampang sudu (m2), ρ adalah massa jenis udara (kg/m3), v adalah kecepatan angin (m/s)..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 10. 3. Torsi Torsi (T) adalah hasil perkalian besarnya gaya pembebanan (F) dengan panjang lengan torsinya (ℓ) sehingga dapat dirumuskan sebagai berikut : = .ℓ. (3). dengan T adalah torsi (N.m), F adalah gaya pembebanan (N), ℓ adalah panjang lengan torsi (m).. 4. Daya Kincir Daya kincir adalah daya yang dihasilkan oleh kincir sebagai akibat adanya angin yang mengenai sudu kincir sehingga sudu kincir bergerak melingkar. Daya yang dihasilkan oleh sudu kincir yang berputar adalah : = (2. . /60). (4). dengan adalah daya yang dihasilkan kincir (watt), T adalah torsi (N.m), n adalah putaran poros kincir (rpm).. 5. Koefisien Daya Koefisien daya adalah perbandingan antara daya yang dihasilkan oleh kincir angin dengan daya yang tersedia oleh angin sehingga bisa dirumuskan sebagai berikut : =. (5). dengan adalah koefisien daya, adalah daya yang dihasilkan oleh kincir angin (watt), adalah daya yang tersedia oleh angin (watt).. 6. Tip Speed Ratio Tip speed ratio adalah perbandingan antara kecepatan di ujung sudu kincir angin dengan kecepatan anginnya sehingga dapat dirumuskan sebagai berikut : (6) =.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 11. dengan tsr adalah tip speed ratio, n adalah kecepatan putar poros kincir angin (rpm), adalah kecepatan sudut sudu kincir angin (rad/s), v adalah kecepatan angin (m/s).. Menurut ilmuwan asal Jerman, Albert Betz, efisiensi atau koefisien daya maksimal sebuah kincir angin adalah sebsar 59 % .Teorinya tersebut kemudian dinamakan dengan Betz limit yang grafiknya dapat dilihat pada Gambar 2.5.. Gambar 2.5 Hubungan antara koefisien daya dengan tip speed ratio dari berbagai jenis kincir angin. Sumber : www.quora.com 2.3. Magnet Magnet merupakan suatu material yang mempu memberikan gaya dorong maupun gaya tarik terhadap benda konduktor/magnet lain disekitar medan magnetiknya. Umumnya magnet yang dapat dijumpai digolongkan menjadi 2 yaitu magnet permanen dan magnet belitan/lilitan yang terdiri dari suatu kumparan. Dalam pengembangan aplikasi magnet sendiri, ditemukan bahwa magnet dapat dimanfaatkan untuk membangkitkan suatu gerakan linier, rotasi, hingga menghasilkan akselerasi. Hal inilah yang kemudian dimanfaatkan pada generator maupun suatu motor untuk mengkonversi energi kinetik dari gerakan yang dihasilkan magnet tersebut, dalam hal ini magnet yang digunakan berupa magnet lilitan..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 12. 2.3.1. Magnet Neodymium Ada beberapa macam magnet permanent yang telah dijual secara komersial dipasaran, salah satunya yaitu magnet neodymium. Magnet neodymium merupakan salah satu magnet permanen terkuat di dunia. Magnet ini terbuat dari Neodymium (Nd), besi (Fe), dan Boron (B). Magnet neodymium memiliki induksi magnet yang besar sekitar 1.3 tesla. Adapun yang tersedia di pasaran dalam bentuk kubus, cincin, dan trapesium dalam berbagai ukuran dan dimensi. Magnet neodymium dijual di pasaran dengan berbagai tingkatan/grade. Magnet ini digolongkan kedalam beberapa tingkatan berdasarkan energi maksimumnya yang berkaitan erat dengan flux magnetiknya per satuan volume. Semakin besar tingkatannya, semakin kuat kekuatan magnetnya. Beberapa grade magnet yang dijual dan dapat dijumpai diantaranya N35, N38, N40, N42, N45, N48, N50, dan N52.. 2.3.2. Karakterisitik Magnet Neodymium Penting untuk diketahui, beberapa karakteristik penting magnet permanen yang dapat digunakan untuk membandingkan 1 magnet dengan magnet lainnya diantaranya : 1. Remanence ( ) Satuan ukur untuk kekuatan medan magnet. 2. Coercivity ( ) Tolak ukur suatu magnet sifat kemagnetannya. 3. Energy Product ( ) Densitas dari energi magnet. 4. Curie Temperature ( ).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 13. Dalam hal ini, magnet neodymium mempunyai karakteristik sebagai berikut : Tabel 2.2 Karakteristik Magnet Neodymium Properti. nilai. Remanence (T). 1-1.3. Coercivity (MA/m). 0.875-1.99. Relative Permeability. 1.05. Curie Temperature (°C). 320. Density ( /. 7.3-7.5. 3). 75 Sumber : https://en.wikipedia.org/wiki/Neodymium_magnet Tensile Strength ( / 2).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 14. BAB III METODE PENELITIAN. 3.1. Diagram Penelitian Langkah kerja dalam penelitian ini meliputi perancangan kincir hingga analisis data dengan diagram penelitian terstruktur sebagai berikut :. Mulai. Perancangan sudu kincir angin propeler dan piringan magnet. Persiapan alat. Pembuatan sudu kincir angin propeler dan piringan magnet. Uji coba kincir angin dengan beban pengereman. Pengambilan data. Pengolahan data. Analisa data. Selesai. Gambar 3.1 Diagram Alur Penelitian.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 15. 3.2. Objek Penelitian Objek penelitian ini adalah kincir angin sumbu horizontal jenis Propeller dengan variasi jumlah magnet pada piringan magnet.. 3.3. Waktu Dan Tempat Penelitian Pembuatan kincir angin dilakukan pada bulan Maret 2017 sampai Februari 2017 dan pengambilan data dilakukan pada bulan Mei 2017 di Laboratorium Konversi Energi Jurusan Teknik Mesin Universitas Santa Dharma.. 3.4. Alat Dan Bahan Model kincir angin dibuat menggunakan pipa PVC berdiameter 8 inchi. Kincir angin ini memiliki beberapa bagian penting yaitu :. Gambar 3.2 Konstruksi Kincir Angin.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 16. 3.4.1. Sudu Kincir Sudu kincir pada turbin angin berfungsi untuk menangkap angin yang datang. Material yang digunakan pipa PVC berdiameter 8 inchi dengan ketebalan 5 mm. Sudu yang digunakan sebanyak 3 buah dengan kemiringan sudut sudu 73.35°, desain terlampir.. 3.4.2. Naf Kincir Naf berfungsi sebagai dudukan sudu. Elemen ini dibuat dari kayu jati Belanda yang dibor dengan ukuran baut untuk mengencangkan sudu dan berdiameter 15 cm.. Gambar 3.3 Naf Kincir Angin. 3.4.3. Piringan Magnet Piringan magnetik pada pengujian ini terbuat dari kayu sengon yang dipotong berbentuk lingkaran berdiameter 20 cm yang kemudian ditanam magnet pada sekelilingnya dan dikeraskan dengan resin. Magnet yang digunakan pada piringan berupa magnet neodymium grade N32 dengan jarak sudut antar magnet 30° dari.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 17. titik center piringan (12 buah magnet berdimensi 22 mm × 5 mm). Bahan untuk piringan ini sendiri dipilih menggunakan kayu sengon agar piringan tidak berat.. Gambar 3.4 Piringan Magnet. 3.4.4. Poros Poros pada suatu kincir angin berfungsi untuk menopang naf kincir yang telah dipasang agar dapat berputar.. Gambar 3.5 Poros kincir angin.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 18. Dalam pengujian digunakan juga beberapa alat-alat penunjang seperti yang akan dijelaskan dalam Sub-Bab berikut ini. 3.4.5. Blower Berfungsi untuk merekayasa sumber energi angin untuk membuat kincir angin bekerja seperti yang seharusnya. Gambar 3.6 Blower. 3.4.6. Takometer Takometer (tachometer) merupakan alat yang digunakan untuk mengukur putaran poros kincir angin. Jenis takometer yang digunakan adalah digital light tachometer. Gambar 3.7 Tachometer.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 19. 3.4.7. Neraca pegas Neraca pegas digunakan uktuk mengukur gaya pengimbang torsi kincir angin saat kincir berputar. Neraca pegas akan dihubungkan pada kopling dengan jarak yang telah ditentukan.. Gambar 3.8 Neraca pegas. 3.4.8. Anemometer Anemometer digunakan untuk mengukur kecepatan angin disekitar daerah tangkapan kincir. Dalam hal ini anemometer diletakan didepan kincir menghadap langsung ke blower.. Gambar 3.9 Anemometer.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 20. 3.4.9. Mekanisme Pengereman Alat ini digunakan untuk memvariasikan beban yang diberikan pada kincir.. Gambar 3.10 Mekanisme Pengereman. 3.5. Langkah Percobaan Percobaan akan dilakukan dengan pengambilan data kecepatan angin, beban, dan kecepatan putar poros kincir secara bersama-sama, kincir akan dipasang sesuai Gambar 3.11. Kincir angin serta piringan magnet yang telah terpasang pada poros dan rangka akan ditempatkan dengan jarak 2,5 m dari blower penguji dengan kecepatan angin 6 m/s. Kincir nantinya akan diuji dengan pembebanan gaya pengimbang pada kopling yang terletak diujung poros hingga benar-benar berhenti. Magnet dalam pengujian ini ditempatkan ditengah poros kincir dengan posisi seperti pada Gambar 3.12 piringan magnet berisi magnet dengan pola utara (semua magnet pada sisi kutub utara menghadap keluar) dengan sisi/kutub utara magnet stator ( magnet N32 persegi berdimensi 50 mm × 40 mm × 15 mm) menghadap piringan magnet pada posisi ketinggian 10 cm dari pusat center piringan magnet dan berjarak 1,5 cm dari piringan magnet. Adapun penempatan jarak magnet stator.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 21. disetting sesuai dengan kalkulasi untuk mendapatkan range gaya dorong terbaik terhadap piringan magnet.. Gambar 3.11 Langkah Percobaan. Dengan magnet stator yang ditempatkan pada posisi tersebut untuk menjadi pemicu gaya dorong/tolak pada piringan magnetik dengan kutub yang sama ( utara. – utara) seperti pada Gambar 3.12 dan Gambar 3.13 Gaya dorong pada penelitian akan searah dengan arah perputaran kincir yang didesain agar mampu meningkatkan rpm yang dihasilkan kincir. Pada magnet statornya dipilih dengan ukuran yang lebih besar dari magnet pada piringan agar mampu memberi gaya dorong/tolak yang lebih besar.. Magnet stator 10 cm. 1,5 cm. Gambar 3.12 Ilustrasi set up piringan magnet.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 22. Gambar 3.13 Ilustrasi gaya dorong picu dari magnet stator. Adapun langkah-langkah pengolahan data yang akan dilakukan sebagai berikut : 1.. Setelah diketahui kecepatan angin (v) dan luasan kincir (A), maka akan diperoleh daya anginnya (Pin).. 2.. Dengan pembebanan didapat gaya pengimbang (F) yang dapat digunakan untuk mencari torsi (T).. 3.. Daya putaran poros kincir (n) dan torsi (T) dapat digunakan untuk mencari daya output kincir (Pout).. 4.. Dengan membandingkan kecepatan keliling diujung sudu dan kecepatan angin, maka tip speed ratio dapat dicari..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 23. BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN. 4.1. Data Penelitian. Penelitian pengaruh penambahan magnet terhadap putaran poros kincir angin propeler dengan variasi jumlah magnet pada piringan magnet yaitu 6, 8, dan 12 magnet dengan kecepatan angin 6 m/s, penelitian meliputi pengukuran kecepatan kincir angin, kecepatan putar poros kincir angin, serta penambahan beban pada untuk melihat torsi kincir angin dengan penambahan magnet. Penelitian atau pengambilan data selesai apabila beban yang diberikan untuk kincir angin sudah maksimal dengan kata lain kecepatan putar kincir angin menurun secara drastis, pada variasi piringan dengan 12 magnet pengambilan data diambil sebanyak 25 kali. Hasil-hasil pengukuran ditunjukkan pada Tabel 4.1 Tabel 4.1 Data pengujian variasi piringan magnet dengan 12 magnet Kecepatan Putar NO. Kec. Angin,. Beban, F. v (m/s). (N). Poros, n (rpm). 1. 0,0. 444. 2. 0,4. 430. 3. 0,6. 422. 0,9. 399. 5. 1,3. 383. 6. 1,6. 370. 7. 2,0. 341. 8. 2,5. 316. 9. 3,0. 286. 4. 6.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 24. Lanjutan Tabel 4.1 Kecepatan Putar NO. Kec. Angin, v (m/s). Beban, F (N). Poros, n (rpm). 10. 0,0. 448. 11. 0,4. 438. 12. 0,7. 425. 13. 1,2. 383. 14. 2,0. 345. 15. 2,5. 315. 3,0. 278. 17. 3,5. 0. 18. 0,0. 448. 19. 0,5. 429. 20. 1,0. 402. 21. 1,5. 382. 22. 2,0. 340. 23. 2,5. 311. 24. 3,0. 275. 25. 3,5. 0. 16. 6.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 25. Pada piringan 8 magnet, pengambilan data diambil sebanyak 23 kali. Hasil-hasil pengukuran ditunjukkan pada Tabel 4.2 Tabel 4.2 Data pengujian variasi piringan magnet dengan 8 magnet Kec. NO. Angin, v (m/s). Kecepatan Putar Beban, F (N). Poros, n (rpm). 1. 0,0. 457. 2. 0,4. 441. 3. 1,0. 412. 4. 1,5. 386. 5. 2,0. 346. 6. 2,5. 328. 7. 3,0. 289. 8. 3,3. 229. 0,0. 457. 10. 0,6. 438. 11. 1,0. 409. 12. 1,5. 384. 13. 2,0. 354. 14. 2,5. 337. 15. 3,0. 280. 16. 0,0. 452. 17. 0,5. 443. 18. 1,0. 405. 19. 1,6. 375. 20. 2,1. 341. 21. 2,5. 326. 22. 3,0. 288. 23. 3,5. 0. 9. 6.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 26. Pada variasi piringan dengan 6 magnet pengambilan data diambil sebanyak 26 kali.. Hasil-hasil pengukuran ditunjukkan pada Tabel 4.3 Tabel 4.3 Data pengujian variasi piringan magnet dengan 6 magnet Kecepatan Putar NO. Kec. Angin,. Beban, F. v (m/s). (N). Poros, n (rpm). 1. 0,0. 451. 2. 0,5. 436. 3. 1,0. 403. 4. 1,5. 364. 5. 2,0. 336. 6. 2,5. 305. 7. 2,9. 293. 8. 3,0. 235. 9. 3,2. 0. 10. 0,0. 457. 0,5. 432. 12. 1,0. 411. 13. 1,5. 368. 14. 2,0. 332. 15. 2,5. 313. 16. 3,0. 233. 17. 3,2. 0. 18. 0,0. 449. 19. 0,5. 423. 20. 1,1. 400. 11. 6.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 27. Lanjutan Tabel 4.3 Kecepatan Putar NO. Kec. Angin,. Beban, F. v (m/s). (N). n (rpm). 21. 1,5. 366. 22. 2,0. 340. 2,5. 314. 24. 2,9. 289. 25. 3,1. 228. 26. 3,2. 0. 23. 4.2. Poros,. 6. Pengolahan Data. Pengolahan data meliputi perhitungan daya yang dihasilakan oleh angin, daya mekanis yang dihasilkan oleh kincir, torsi yang bekerja, tip speed ratio dan koefisien daya untuk menentukan unjuk kerja kincir angin propeler 3 sudu berbahan pipa PVC. 4.2.1 Daya angin Besarnya daya angin ( ) yang diterima kincir dengan luas penampang 1,18 2. m dengan kecepatan angin 6 m/s maka daya angin dapat dicari dengan Pers. (2) : =½ . .3. = ½×1,18×0,330×6³ = 132,3 watt. Jadi daya angin yang tersedia adalah 132,3 watt.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 28. 4.2.2 Torsi Untuk mengetahui torsi yang bekerja pada kincir angin tersebut, sebagai contoh perhitungan diambil dari Tabel 4.1 pengujian 2 maka digunakan Pers. (3) : = .ℓ. = 0,40 × 0,2 m = 0,08 N.m Jadi torsinya adalah 0,08 N.m. 4.2.3 Daya Kincir Sebagai contoh perhitungan diambil dari Tabel 4.1 pengujian kedua, dari data pada tabel tersebut maka daya kincir dapat dicari dengan Pers. (4) : =. (2. . 60) =. 0,8×(2×3,14×43060). = 3,60 watt Jadi daya kincir adalah 3,60 watt. 4.2.4 Koefisien Daya Besar koefisien daya dapat dihitung dengan menggunakan Pers.(5), jadi koefisien daya ( ) yang didapat adalah =. =. 134,63,60. = 37,39 %.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 29. 4.2.5 Tip Speed Ratio Untuk mengetahui besarnya perbandingan kecepatan di ujung sudu dengan kecepatan angin dapat dicari dengan Pers. (6) : = =. 45,03×0,575 6. = 4,32 maka tip speed ratio kincir yang diperoleh adalah sebesar 4,32. 4.3. Hasil Perhitungan. Dari hasil pengujian yang telah dilakukan dengan memvariasikan jumlah magnet pada piringan magnet yang ditambahkan pada poros kincir angin, maka data perhitungan yang diperoleh sebagai berikut : Berdasarkan perhitungan data dari variasi dengan jumlah 12 magnet serta kecepatan angin rata-rata 6 m/s dapat dilihat di Tabel 4.4.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 34 30. Tabel 4.4 Pengolahan data untuk model kincir angin dengan tambahan 12 magnet Gaya rem,. Putaran poros,. F. n. (N) 0,0 0,4 0,6 0,9 1,3 1,6 2,0 2,5 3,0 0,0 0,4 0,7 1,2 2,0 2,5 3,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0. (rpm) 444 430 422 399 383 370 341 316 286 448 438 425 383 345 315 278 448 429 402 382 340 311 275. Kecepatan sudut, (rad/s) 46,50 45,03 44,19 41,78 40,11 38,75 35,71 33,09 29,95 46,91 45,87 44,51 40,11 36,13 32,99 29,11 46,91 44,92 42,10 40,00 35,60 32,57 28,80. Beban torsi, T. Daya angin, Pin. Daya output, Pout. Tip speed ratio, ƛ. Koef. Daya. CP. (N.m) 0 0,08 0,12 0,18 0,26 0,32 0,4 0,5 0,6 0 0,08 0,14 0,24 0,4 0,5 0,6 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6. (watt) 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3. (watt) 0,00 3,60 5,30 7,52 10,43 12,40 14,28 16,55 17,97 0,00 3,67 6,23 9,63 14,45 16,49 17,47 0,00 4,49 8,42 12,00 14,24 16,28 17,28. 4,46 4,32 4,24 4,00 3,84 3,71 3,42 3,17 2,87 4,50 4,40 4,27 3,84 3,46 3,16 2,79 4,50 4,31 4,03 3,83 3,41 3,12 2,76. (%) 0,00 2,72 4,01 5,68 7,88 9,37 10,80 12,51 13,58 0,00 2,77 4,71 7,28 10,92 12,47 13,20 0,00 3,40 6,36 9,07 10,76 12,31 13,06.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 30 31. Gaya rem, F (N) 0,0 0,4 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,3 0,0 0,6 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 0,0 0,5 1,0 1,6 2,1 2,5 3,0. Putaran poros, n (rpm) 457 441 412 386 346 328 289 229 457 438 409 384 354 337 280 452 443 405 375 341 326 288. Kecepatan sudut,. Beban torsi, T. (rad/s). (N.m). 47,86 46,18 43,14 40,42 36,23 34,35 30,26 23,98 47,86 45,87 42,83 40,21 37,07 35,29 29,32 47,33 46,39 42,41 39,27 35,71 34,14 30,16. 0 0,08 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,66 0 0,12 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0 0,1 0,2 0,32 0,42 0,5 0,6. Daya angin, Pin. Daya output, Pout. (watt). (watt). 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3. 0,00 3,69 8,63 12,13 14,49 17,17 18,16 15,83 0,00 5,50 8,57 12,06 14,83 17,65 17,59 0,00 4,64 8,48 12,57 15,00 17,07 18,10. Tabel 4.5 Pengolahan data untuk model kincir angin dengan tambahan 8 magnet. Tip speed ratio, ƛ. Koef. Daya. CP. 4,59 4,43 4,13 3,87 3,47 3,29 2,90 2,30 4,59 4,40 4,10 3,85 3,55 3,38 2,81 4,54 4,45 4,06 3,76 3,42 3,27 2,89. 0,00 2,79 6,52 9,17 10,95 12,98 13,72 11,96 0,00 4,16 6,47 9,12 11,21 13,34 13,30 0,00 3,51 6,41 9,50 11,34 12,90 13,68. (%).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 3132. Tabel 4.6 Pengolahan data untuk model kincir angin dengan tambahan 6 magnet Gaya rem, F (N) 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 2,9 3,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 0,0 0,5 1,1 1,5 2,0 2,5 2,9 3,1. Putaran Kecepatan sudut, poros, n (rpm) (rad/s) 451 436 403 364 336 305 293 235 457 432 411 368 332 313 233 449 423 400 366 340 314 289 228. 47,23 45,66 42,20 38,12 35,19 31,94 30,68 24,61 47,86 45,24 43,04 38,54 34,77 32,78 24,40 47,02 44,30 41,89 38,33 35,60 32,88 30,26 23,88. Beban torsi, T. Daya angin, Pin. Daya output, Pout. (N.m). (watt). (watt). 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,58 0,6 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0 0,1 0,22 0,3 0,4 0,5 0,58 0,62. 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3 132,3. 0,00 4,57 8,44 11,44 14,07 15,97 17,80 14,77 0,00 4,52 8,61 11,56 13,91 16,39 14,64 0,00 4,43 9,22 11,50 14,24 16,44 17,55 14,80. Tip speed ratio, ƛ. Koef. Daya. CP. 4,53 4,38 4,04 3,65 3,37 3,06 2,94 2,36 4,59 4,34 4,12 3,69 3,33 3,14 2,34 4,51 4,25 4,01 3,67 3,41 3,15 2,90 2,29. 0,00 3,45 6,38 8,64 10,64 12,07 13,45 11,16 0,00 3,42 6,51 8,74 10,51 12,39 11,07 0,00 3,35 6,97 8,69 10,76 12,43 13,27 11,19. (%).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 34 33. 4.4. Pembahasan Grafik. Dari data hasil penelitian dan pengolahan data, maka dibuat grafik untuk melihat hubungan yang terjadi antara koefisien daya (Cp) dan tip speed ratio (tsr) serta hubungan kecepatan putar poros dan torsi.. 16 14 12 10 magnet 6. 8. Poly. (magnet 6). 6 4 2 0. 0,0. 1,0. 2,0 3,0 Tip speed ratio (tsr). 4,0. 5,0. Gambar 4.1 Grafik hubungan koefisien daya (Cp) dan tip speed ratio (tsr) model kincir enam magnet dengan kecepatan angin 6 m/s. Dari grafik hubungan Cp dan tsr diatas dapat dilihat bahwa Cp maksimal variasi enam magnet 12,37 % pada tsr 2,8. Hal ini dapat dilihat berdasarkan sampling berikut : 2. = -4,0723tsr + 22,948tsr - 19,953 =0 0 = 2 (-4,0723) 0 = - 8,1446 8,1446 = 22,9488,1446. = 2,8. + 22,948 + 22,948. = 22,948.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 34. Setelah nilai tsr didapat maka nilai Cp dapat dihitung dengan nilai dimasukan ke persamaan :. 2. Cp = -4,0723tsr + 22,948tsr - 19,953 2. Cp = -4,0723(2,8) + 22,948(2,8) - 19,953 Cp = 12,37 Jadi kincir dengan variasi jumlah enam magnet mampu menghasilkan Cp max senilai 12,37. 16 14 12 magnet 8 Poly. (magnet 8). 10 8 6 4 2 0 0,00. 1,00. 2,00. 3,00. 4,00. 5,00. Tip speed ratio (tsr). Gambar 4.2 Grafik hubungan koefisien daya (Cp) dan tip speed ratio (tsr) model kincir delapan magnet dengan kecepatan angin 6 m/s. Dari grafik hubungan Cp dan tsr diatas dapat dilihat bahwa Cp maksimal variasi delapan magnet 13,49% pada tsr 2,9. Besarnya Cp dan tsr ini dipengaruhi oleh jumlah magnet yang ada pada piringan magnet. 2. Cp = -4,5335x + 26,004x - 23,789 2. Cp = -4,5335(2,9) + 26,004(2,9) - 23,789 Cp = 13,49 Maka kincir dengan variasi jumlah delapan magnet mampu menghasilkan Cp max senilai 13,49..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 35. 16 14 12 10 8. magnet 12. 6. Poly. (magnet 12). 4 2 0 0,00. 1,00. 2,00. 3,00. 4,00. 5,00. Tip speed ratio (tsr). Gambar 4.3 Grafik hubungan koefisien daya (Cp) dan tip speed ratio (tsr) variasi 12 magnet dengan kecepatan angin 6 m/s. Dari grafik hubungan Cp dan tsr diatas dapat dilihat bahwa Cp maksimal model kincir enam magnet 13,18% pada tsr 2,8. Besarnya Cp dan tsr ini dipengaruhi oleh jumlah magnet yang ada pada piringan magnet. 2. Cp = -3,9869tsr + 21,556tsr - 15,917 2. Cp = -3,9869(2,8) + 21,556(2,8) - 15,917 Cp = 13,18 Sehingga model kincir dengan jumlah magnet 12 mampu menghasilkan Cp max senilai 13,18..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 36. 16 14 12. magnet 12. 10. magnet 8. 8. magnet 6. 6. Poly. (magnet 12). 4. Poly. (magnet 8) Poly. (magnet 6). 2 0 0,00. 1,00. 2,00. 3,00. 4,00. 5,00. Tip speed ratio (tsr). Gambar 4.4 Grafik hubungan Cp dan tsr ketiga variasi magnet dengan kecepatan angin yang sama. Dari grafik hubungan cp dan tsr pada Gambar 4.4 dapat dilihat bahwa kincir angin dengan variasi jumlah delapan magnet pada piringan magnet tampak lebih baik dibandingkan dengan dua variasi lainnya. Maka apabila dengan menggunakan magnet yang lebih sedikit cenderung kurang baik sedangkan dengan menggunakan magnet yang lebih banyak tidak menjamin menghasilkan kecenderungan yang lebih baik..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 37. Untuk hubungan perbandingan rpm dan torsi sendiri pada tiap variasi magnet dapat dilihat dari Gambar 4.5 500 450 400 350. magnet 12. 300. magnet 8. 250. magnet 6. 200. Linear (magnet 12). 150 100. Linear (magnet 8). 50. Linear (magnet 6). 0 0. 0,2. 0,4. 0,6. 0,8. Torsi, T (N.m). Gambar 4.5 Perbandingan putaran poros dan torsi ketiga variasi magnet Dari Gambar 4.5 dapat dilihat bahwa kincir angin dengan delapan magnet menghasilkan putaran poros awal yang lebih baik, yaitu 457 rpm. Dari grafik disamping juga tampak bahwa kincir dengan variasi magnet delapan mampu menghasilkan torsi yang relatif lebih baik dibanding variasi lainnya yang hanya menghasilkan torsi 0,6 Nm.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 38. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN. 5.1. Kesimpulan. Dari hasil penelitian kincir angin tipe propeler dengan tambahan variasi magnet maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut : 1.. Telah berhasil dibuat kincir angin tipe propeler tiga sudu dengan diameter 1,5 meter dan telah digunakan dalam penelitian.. 2.. Model kincir angin tipe propeler yang dilengkapi dengan delapan magnet memberikan koefisien daya 13,49% pada tip speed ratio 2,6 yang paling baik dibandingkan dengan dua variasi lainnya.. 3.. Kincir angin tipe propeler yang dilengkapi dengan delapan magnet memberikan putaran poros dan torsi yang juga lebih baik dari dua variasi lainnya yaitu sebesar 457 rpm dan torsi 0,6 Nm.. 5.2. Saran. Setelah dilakukannya penelitian ini, ada beberapa saran untuk penelitian selanjutnya yaitu : 1.. Mengganti ukuran magnet dengan yang lebih besar agar mendapatkan unjuk kerja yang lebih baik lagi.. 2.. Mengganti bahan sudu kincir agar mendapatkan torsi yang lebih tinggi..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 39. DAFTAR PUSTAKA. Brady., Mike. (2006). Permananent Magnet Machine. (patent), International Publication Number WO 2006/045333. Derwanto Yusuf, H. (2013). Kaji Eksperimental Turbin Angin Multiblade Tipe Sudu Flate Plate Sebagai Penggerak Mula Pompa Air, Tugas Akhir Universitas Wahid Hasyim, Semarang. Diakses tanggal 16 Januari 2017 Giancoli, D.C. (2001). Fisika Jilid 2. Edisi kelima. (Terjemahan: Dra Yuhilza Hanum, M.Eng., Ir. Irwan Arifin, M.Eng; Editor: Hilarius Wibi Hardani, S.T., Sylvester L. Simarta, S.T). Jakarta. Penerbit Erlangga. International Energy Agency. (2008). World Outlook Energy 2008. Paris. International Energy Agency. Martosaputro, S. (2013). Wind Energy Potential and Development in Indonesia, Seminar Wind Hybrid Power Generation Market Development Initiatives yang dilaksanankan di Ayodya Resort Bali Hotel, 30 September- 02 Oktober. Matveev and S.Shcheklein, (2015). Life Cycle Analysis of Low-Speed Multi-Blade Wind Turbine. International Journal of Renewable Energy. Vol.5, No.4.. Ranalkar, S., Subhedar, N., Sawale, D. (2013): Enhancement of Wind Turbine Using Magnetic Acceleration Unit, International Journal of Mechanical and Production Engineering, 1, 17-21. http://www.greenpeace.org/seasia/id/blog diakses tanggal 12 Maret 2017 www.energy-indonesia.com diakses tanggal 14 Januari 2017 http://www.cuacajateng.com/angindaratdananginlaut.htm diakses 14 April 2016 http://sapakabar.blogspot.co.id/2015/04/angin.htm diakses 14 April 2016 http://bangongo.blogspot.co.id/2015/03/sejarah-kincir-angin.html, diakses 28 Maret 2016 mit.ilearning.me/kincir-angin-pembangkit-listrik/ diakses 14 April 2016.