STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH VARIASI PANJANG LENGAN PENDULUM TERHADAP POLA GERAK BANDUL DAN VOLTASE BANGKITAN GENERATOR PADA SIMULATOR PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA GELOMBANG LAUT SISTEM BANDUL (PLTGL – SB) KONIS
Dosen Pembimbing : Ir. J. Lubi
Oleh : Ni Made Wulan Permata Sari 2107100077
Latar Belakang
Rumusan Masalah
Manfaat Pendahuluan
Batasan Masalah
Tujuan
Latar Belakang
Permasalahan energi listrik
Perlu energi ramah lingkungan
Potensi : Indonesia sebuah negara Kepulauan
Solusi : pemanfaatan gelombang air laut ( PLTGL – SB )
Rumusan Masalah
PANJANG LENGAN PENDULUM
SIMULATOR PLTGL-SB KONIS
AMPLITUD O GELOMBAN G LAUT
PERIODE GELOMBAN G LAUT
Tujuan
Melakukan studi eksperimental dan menganalisa pengaruh variasi panjang lengan bandul terhadap pola gerak bandul dan voltase bangkitan generator pada simulator PLTGL – SB konis.
Batasan Masalah
Seluruh massa yang bergerak dianggap kakudefleksi akibat elastisitas diabaikan. Batang pendulum dianggap tidak bermassa bola pendulum dianggap partikel bermassa. Pengaruh gesekan torsional pada pendulum diabaikan. Gerakan gelombang laut diasumsikan sinusoidal. Profil gelombang laut hanya terjadi pada arah sumbu x dan y yang merupakan sumbu tetap. Gerakan gelombang laut disimulasikan dalam sebuah mekanisme.
Manfaat
Menyempurnakan penelitian-penelitian lain mengenai PLTGL-SB yang sudah ada. Menyediakan sumber energi alternatif bagi masyarakat. Mengetahui besarnya energi listrik yang dihasilkan oleh simulator PLTGL – SB.
KAJIAN PUSTAKA
KAJIAN TERDAHULU
•Bapak Zamrisyaf SY dari Badan Penelitian dan Pengembangan Ketenagalistrikan PT. Perusahaan Listrik Negara (Persero). •peralatan utama, seperti bandul, pemindah gerak bandul menjadi gerak putar, transmisi putaran, roda gila (fly wheel) dan dinamo. •untuk areal lautan dengan luas lebih kurang 1 km² daya listrik 20 MW 40.000 rumah-tangga sederhana
Bandul Konis
v T T cos θ θ
T sin θ
n
m.g
METODOLOGI
PROSEDUR PENELITIAN
PROSEDUR PENGUJIAN
PROSEDUR PERHITUNGAN
PROSEDUR PENELITIAN START Studi Literatur Pemodelan sederhana dari PLTGL-SB konis Penentuan input putaran motor penggerak ponton dan olakan ponton Memvariasikan panjang lengan pendulum Pengujian yes Analisa dan Kesimpulan END
no
A
PROSEDUR PENGUJIAN
L≥21 cm
no
yes
Persiapan Peralatan
Rc≥6 cm
m= 300 gram,θ=60° L = 15,18,21 cm n= 6,10,20 rpm Rc = 2,4,6 cm
yes n≥20 rpm yes Voltase bangkitan dan grafik osiloskop
m= 300 gr Θ = 60° n1= 6 rpm Rc =2 cm
Analisa pola gerak dan voltase bangkitan
Rc + 1
L1 =15 cm
A
C
Mencatat voltase
START
Menjalankan motor
B
L+1 B
n+1 C
D
END
no
no
D
PROSEDUR PERHITUNGAN
Start Voltase bangkitan rata-rata (V) Besar hambatan (R) = 100 Ω Menghitung kuat arus yang mengalir (I) I = V/R Menghitung daya generator (P) P =V I
Daya maksimum generator End
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
Analisa Kinematika Gerak Ponton-pendulum Analisa Persamaan Gerak Pendulum Analisa Data Pengujian
Analisa Kinematika Gerak Pontonpendulum •Analisa pergerakan sistem gerakan sebuah partikel terhadap sumbu bergerak. •Sumbu X’, Y’ dan Z’ adalah sumbu bergerak, sedangkan sumbu X, Y dan Z adalah sumbu diam.
Analisa Persamaan Gerak Pendulum y
W sin α (t) α (t) W cos α (t)
W
I θ̈1 CT ̇θ̇̈1 Me= Wsin α. Lsinθ
KT θ1
L sinθ m
x
𝚺M0 = 0 ( CW + )
Analisa Data Pengujian
ANALISA POLA GERAK BANDUL Sudut 60°
ANALISA VOLTASE BANGKITAN Sudut 70°
Sudut 45°
ANALISA POLA GERAK BANDUL L = 21 cm
L = 15 cm
Sudut 60° L = 18 cm
panjang lengan 21 cm dan 18 cm arah CW panjang lengan 15 cm cenderung CCW Pola gerak bandul paling baik (cenderung berputar searah) panjang lengan 21 cm
Sudut 60°
1200 1000
1400 1200 1000 800 600 400 200 0
jari-jari crank = 6cm jari-jari crank = 4cm jari-jari crank = 2cm 6
10
800 600
jari-jari crank = 6cm
400
jari-jari crank = 4cm
200
jari-jari crank = 2cm
0 6
20
putaran motor (rpm)
10
20
putaran motor (rpm)
Grafik voltase vs putaran motor untuk L=15 cm 1200 voltase (mV)
Grafik voltase vs putaran motor untuk L=18 cm voltase (mV)
voltase (mV)
Grafik voltase vs putaran motor untuk L =21cm
1000
Rc = 6 cm voltase bangkitan n = 20 rpm voltase bangkitan
800 600
jari-jari crank = 6cm
400
jari-jari crank = 4cm
200
jari-jari crank = 2cm
0 6
10
20
putaran motor (rpm)
Makin jari-jari crank dan putaran motor maka voltase bangkitan yang dihasilkan makin besar pula.
Sudut 60°
Grafik Voltase vs Jari-jari Crank
1400 1200 1000 800 600 400 200 0
1200 putaran motor= 6rpm putaran motor= 10rpm
2
4
6
putaran motor= 20rpm
jari-jari crank (cm)
1000 800
putaran motor= 6rpm
600
putaran motor= 10rpm
400 200
putan motor= 20rpm
0 3
4.5
6
jari-jari connecting rod (cm)
Grafik voltase vs jari-jari crank untuk L=15 cm 1200 voltase (mV)
Grafik voltase vs jari-jari crank untuk L=18cm voltase (mV)
voltase (mV)
Grafik voltase vs jari-jari crank untuk L=21cm
1000 800
Panjang 21 cm voltase bangkitan Rc = 6 cm voltase bangkitan
putaran motor= 6rpm
600
putaran motor= 10rpm
400 200 0 3
4.5
6
jari-jari connecting rod (cm)
putaran motor= 20rpm
Makin panjang lengan pendulum dan jari-jari crank maka voltase bangkitan yang dihasilkan makin besar pula.
Sudut 60°
1200 1000
1400 1200 1000 800 600 400 200 0
putaran motor= 6rpm putaran motor= 10rpm 15
18
21
putaran motor= 20rpm
panjang lengan pendulum (cm)
580 560 540 520 500 480 460
putaran motor= 6rpm putaran motor= 10rpm 15
18
21
panjang lengan pendulum (cm)
800
putaran motor= 6rpm
600 putaran motor= 10rpm
400 200
putaran motor= 20rpm
0 15
18
21
panjang lengan pendulum (cm)
Grafik voltase vs panjang lengan pendulum dengan Rc = 2 cm voltase (mV)
Grafik voltase vs panjang lengan pendulum dengan Rc = 4 cm voltase (mV)
voltase (mV)
Grafik voltase vs panjang lengan pendulum dengan Rc = 6 cm
putaran motor= 20rpm
Panjang 21 cm voltase bangkitan n = 20 rpm voltase bangkitan Makin panjang lengan pendulum dan putaran motor maka voltase bangkitan yang dihasilkan makin besar pula.
ANALISA POLA GERAK BANDUL
Sudut 70°
Kondisi : m =300 gram, Rc= 6 cm, n = 20 rpm
L = 21 cm
L = 18 cm
L = 15 cm
ANALISA VOLTASE BANGKITAN 1 1305 1200 1050
pengujian ke- (mV) 2 3 4 1350 1310 1360 1010 1050 1120 1030 1030 1200
5 1350 1300 1200
voltase ratarata (mV) 1335 1136 1102
Grafik voltase vs panjang lengan pendulum untuk θ=70° 1600 1400 voltasae (mV)
L (cm) 21 18 15
Sudut 70°
1200 1000 800 600
voltase bangkitan sudut 70
400 200 0 15
18
21
panjang lengan pendulum (cm)
ANALISA POLA GERAK BANDUL Kondisi : m =300 gram, Rc= 6 cm, n = 20 rpm
Sudut 45° L = 18 cm
L = 21 cm
L = 15 cm
ANALISA VOLTASE BANGKITAN 1 1110 1050 1050
pengujian ke- (mV) 2 3 4 1240 1090 1050 1010 1050 1120 1030 1030 1130
5 1110 1130 1060
voltase ratarata (mV) 1120 1072 1060
Grafik voltase vs panjang lengan pendulum untuk θ = 45°
voltase (mV)
L (cm) 21 18 15
Sudut 45°
1130 1120 1110 1100 1090 1080 1070 1060 1050 1040 1030
voltase bangkitan sudut 45
15
18 panjang lengan pendulum (cm)
21
Perbandingan pengujian sudut konis 45°, 60° dan 75° Perbandingan Pola Gerak Pendulum
Θ = 45°
Θ = 60°
Θ = 70°
Perbandingan Voltase Bangkitan sudut 70 60 45
panjang lengan pendulum (cm) 15 18 21 1102 1136 1335 1090 1092 1152 1060 1072 1120
Grafik voltase vs panjang lengan pendulum untuk sudut konis 45°, 60° dan 70° 1600 1400 voltase (mV)
1200 1000 800
sudut 70
600
sudut 60
400
sudut 45
200 0 15
18 panjang lengan pendulum (cm)
21
Voltase bangkitan terbesar pada L=21cm dengan sudut konis 70° Daya generator terbesar = 0,0178 watt
KESIMPULAN
1. Pola gerak bandul yang paling baik sudut konis 45° 2. Semakin besarnya L, n dan Rc maka pola gerak bandul cenderung berputar searah. 3. Voltase bangkitan terbesar pada kondisi L=21cm , θ=70° 4. Semakin besarnya n, Rc dan L maka voltase bangkitan yang dihasilkan makin besar.
