SIDANG TUGAS AKHIR
ANALISA DAN PENGUJIAN ENERGY BANGKITAN YANG DIHASILKAN OLEH PROTOTIPE MEKANISME VIBRATION ENERGY RECOVERY SYSTEM YANG DIPASANG PADA BOOGIE KERETA API OLEH : DWI MUKTI JANUARTA 2108100609 DOSEN PEMBIMBING : Ir. ABDUL AZIZ ACHMAD
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2012
Latar Belakang 1. 2 3
• Kebutuhan Energi yang meningkat • Keterbatasan sumber energi • Diperlukan sumber Energi alternatif
4
• Energi gerak naik turun bogie yang belum dimanfaatkan
5
• Dibutuhkan alat pemanen energy listrik untuk memenuhi kebutuhan listrik tiap gerbong
Perumusan Masalah
Bagaimana pengaruh variasi frekuensi dan amplitudo exciter terhadap energi listrik yang dihasilkan pada P-Vers Menganalisa perbandingan energi listrik yang dihasilkan dari proses pengujian dengan proses perhitungan.
Batasan Masalah Motor DC 30 rpm 24 volt. Generator = motor DC 30 volt 3100 rpm 2 A Pengukuran dilakukan dengan 7 variasi frekuensi dan 3 variasi amplitudo Tachometer dalam keadaan normal. Oscilloscope dalam keadaan normal.
Tujuan
Melakukan studi pengaruh variasi frekuensi dan amplitudo exciter terhadap energi listrik yang dihasilkan pada p-vers.
Menganalisa perbandingan energi listrik yang dihasilkan dari proses pengujian dengan proses perhitungan(yang dibandingkan adalah daya).
Manfaat
Mahasiswa dapat mengetahui performa p-vers yang telah di rancang. Membantu mahasiswa dalam memahami konsep dan merancang produk (exciter). Memberikan salah satu solusi dalam upaya menyediakan kebutuhan sumber energi listrik.
Kajian Pustaka Massacusetts Institute of Technology (2009)Menemukan peredam kejut (shock absorber) yang dapat menghasilkan energi listrik.
Kinematika VERS
Dari Kecepatan ( v ) yang diberikan tuas ( rack ) maka akan diperoleh ωone way ωone way = v. rone way Karena one way gear dan spur gear 1 satu poros, maka none way = nsp 1 Selanjutnya, spur gear 1 dan spur gear 2 saling bergerak tanpa slip maka
Kinematika VERS Karena spur gear 2 satu poros dengan bevel gear 1, maka nsg2 = nbg1 Selanjutnya, bevel gear 1 dan 2 saling bergerak tanpa slip maka
Karena bevel gear 2 satu poros dengan bevel gear 3, maka nbg2 = nbg3 Selanjutnya, bevel gear 3 dan 4 saling bergerak tanpa slip maka
Karena bevel gear 4 satu poros dengan generator, maka
Hasil perancangan VERS yang telah jadi disini menggunakan perbandingan roda gigi sebagai berikut:
Dengan demikian bisa didapatkan perbandingan antara akhir pada generator dengan kecepatan input pada tuas ( rack ) sebagai berikut:
Metodologi Percobaan Flowchart Penelitian
Power
Supply
Motor
DC
Persiapan
alat uji (Exciter)
Alat Pemanen Energi ( P-VERS)
Generator
Listrik
Osciloscope
Tachometer
Multimeter
Susunan
Peralatan Percobaan
Pengujian/Pengambilan Data
Uji Karakteristik Generator
Video Uji Karakteristik Generator
Perhitungan Diketahui data inputan berupa frekuensi sebesar 0.83 Hz dengan putaran (n)= 99.4 rpm dan amplitudo eksitasi = 0.03 m. Pertama kita mencari omega (ω):
Dimana:
ω = kecepatan sudut (rad/s) n = putaran motor (rpm)
Untuk mempermudah perhitungan kecepatan, analisa kinematika kecepatan dilakukan sudut 90o : A R2
O2
3 R3
2 ω2
B 4
Kecepatan
Besar (m/s)
Vektor
VA
VA = R2 x ω2 = 0.03 x 10.4039 = 0.312117
o-a
VBA
VBA = R3 x ω3 = ?
a-b
VB
VB = VA + VBA = ?
o-b
R2 = 3 cm =0.03 m dan R3 = 160 mm = 0.16 m ω2 = 510.4039 rad/s (konstan)
Arah Vektor
Disini skala yang digunakan adalah 100:1 m/s. ab a,b
o
Dari polygon kecepatan diatas didapatkan VBA = 0 m/s karena titik a dan b berhimpit, sedangkan VB = VA = 0,312117 m/s dan VB adalah kecepatan slider. Sehingga VB rata-rata = 0.312117/2 = 0.156 m/s
Kemudian dicari putaran generator dengan mengunakan rumus ngenerator = ninput x ratio gearbox =
= =
x 2.9 x 3.7 x 3.8 x 2.9 x 3.7 x 3.8
= 2431.76 rpm
Dari grafik karakteristik generator, didapatkan .
Untuk voltase , Dimana:
Untuk arus,
x = putaran (rpm) y1 = Voltase (volt) y2 = Arus (mA)
Dengan putaran generator 2431.76 rpm, besar voltase adalah Besar arus adalah
Energi bangkitan (Daya) didapatkan dari rumus
= 5.1795 Watt
Tabel Daya Teoritis
Video Pengujian
Data Hasil Pengujian
Grafik Hasil Pengujian
Grafik Daya Pengujian dan Teoritis
Grafik Perbandingan antara Daya Teoritis dan Pengujian
Kesimpulan dan Saran Kesimpulan 1. Voltase rata-rata bangkitan terbesar dari pengujian mekanisme P-VERS terjadi pada frekuensi eksitasi (putaran) 113.4 rpm dan amplitudo eksitasi 0.03 m yaitu 11.9 volt, sedangkan terendah terjadi pada frekuensi eksitasi (putaran) 34.8 rpm dan amplitudo eksitasi 0.02 yaitu sebesar 2.46 volt. 2. Arus terbesar dari pengujian pengujian mekanisme P-VERS terjadi pada 402.3 mA, sedangkan terendah terjadi pada frekuensi eksitasi (putaran) 34.8 rpm dan amplitudo eksitasi 0.02 yaitu sebesar 40.41 mA. 3. Daya bangkitan terbesar dari pengujian mekanisme P-VERS terjadi pada frekuensi eksitasi (putaran) 113.4 rpm dan amplitudo eksitasi 0.03 m yaitu 4.7874 Watt, sedangkan terendah terjadi pada frekuensi eksitasi ( putaran) 34.8 rpm dan amplitudo eksitasi 0.02 m yaitu sebesar 0.0995 Watt. 4. Semakin tinggi frekuensi dan amplitudo eksitasi maka semakin besar voltase, arus dan energi listrik bangkitan (daya) yang dihasilkan oleh PVERS.
Kesimpulan dan Saran Saran 1. Pada penelitian selanjutnya seharusnya menggunakan generator listrik bukan motor listrik yang dibalik cara kerjanya supaya daya yang dihasilkan lebih maksimal. 2. Desain mekanisme pembangkit energi listrik diperhitungkan lagi agar dapat menghasilkan energi bangkitan yang lebih tinggi.
Perencanaan Kerja
