PEMBUATAN DAN PENGUJIAN
SIMULATOR PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PIKOHIDRO
DENGAN MENGGUNAKAN
GENERATOR DINAMO LAMPU SEPEDA
MANUFACTURE AND TESTING OF
PICO HIDRO POWER PLANT SIMULATOR USING
BICYCLE LAMP DYNAMO GENERATOR LAPORAN TUGAS AKHIR
Laporan ini disusun untuk memenuhi syarat ketuntasan kuliah Pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Konversi Energi
Oleh: Otong Nurshobah NIM 091711025
JURUSAN TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012
LEMBAR PERSEMBAHAN
Kupersembahkan karya sederhana ini kepada:
Yang Utama Dari Segalanya Sujud dan syukur kepada Allah SWT. Cinta dan kasih sayang-Mu telah memberikanku kekuatan dan kesabaran untuk menghadapai segala cobaan yang Engkau berikan hingga akhirnya tugas akhir yang sederhana ini dapat diselesaikan. Shalawat dan salam kita curahkan kepada junjungan kita Nabi Muhammad SAW dan keluarga, sahabat-sahabat serta para pengikutnya yang setia hingga akhir zaman.
Ibu dan Ayah Tersayang Seuntai kata untuk orang yang amat ku sayangi. Orang yang rela menanggung perih dan luka hanya agar aku dapat berdiri menatap dunia. Orang yang tidak pernah sekalipun meminta balasan terhadap apa yang selama ini telah ia berikan. Orang yang selalu menjagaku, menyayangiku dan mengajariku cara menikmati hidup yang Allah SWT berikan.
Terima Kasih Ibu, Terima Kasih Ayah Sebagai Tanda bakti, hormat, dan rasa terima kasih yang tiada terhingga kupersembahkan karya kecil dan sederhana ini kepada Ibu dan Ayah yang telah memberikan kasih sayang dan dukungan yang tiada mungkin dapat kubalas hanya dengan selembar kertas ini. Terima Kasih Ibu, Terima Kasih Ayah Tiap tetes keringatmu jadi semangatku untuk terus maju.Tiap Pengorbananmu akan memperkuat tujuan hidupku. Tiap Doamu akan menjadi penuntun dan penjagaku. Restumu akan menjadi surga untukku. Terima Kasih Ibu, Terima Kasih Ayah
iii
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Nama
: 091711025
Tempat/Tgl Lahir
: Ciamis, 23 Desember 1990
Alamat
: Jl. Kebon Kopi Kp. Leuweung Gede
NIM
: Otong Nurshobah
Gg. Tirta Indah 2 no.396 RT:07 RW:27
E-mail
Kelurahan Cibeureum Kecamatan Cimahi Selatan 40535 :
[email protected]
Pendidikan 2009 - 2012
Politeknik Negeri Bandung
D3, Teknik Konversi Energi
2006 - 2009
SMA YWKA Bandung
IPA
2003 - 2006
SMPN 9 Bandung
1999 - 2003
SDN Rancabentang 3 Cimahi
1997 - 1999
SDN Panjalu 5 Ciamis
Organisasi
2010 - 2011
Himpunan Mahasiswa Teknik Energi
Politeknik Negeri Bandung.
2006 - 2009
Ikatan Keluarga Remaja Islam
SMA YWKA Bandung.
iv
LEMBAR UCAPAN TERIMAKASIH
Pada Kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah mendukung dan membantu penulis dalam menyusun Laporan Tugas Akhir, yaitu:
1. Ayah dan Ibu serta semua keluarga yang senantiasa memberikan semangat dan doa untuk penulis. 2. Bapak Aceng Daud, M.Eng., sebagai Ketua Jurusan Teknik Konversi Energi. 3. Bapak Djafar Sodiq, Drs., S.T., M.T., sebagai Pembimbing yang senantiasa meluangkan waktu untuk memberikan arahan dan masukan terhadap laporan yang
penulis susun. 4. Bapak Ahmad Mudawari, Ir., M.T., selaku penguji I yang telah memberikan evaluasi terhadap laporan yang penulis susun. 5. Bapak Teguh Sasono, Ir., M.T., selaku penguji II dan Koordinator Tugas Akhir atas koodinasinya sehingga penyusunan Tugas Akhir Mahasiswa Teknik Konversi Energi dapat berjalan dengan lancar.. 6. Bapak Slameto, ST., M.Eng., yang juga sudah membimbing saya dalam pembuatan simulator PLTPH. 7. Intruktur Lab. Bawah yang telah memberikan masukan dalam pembuatan disain Simulator PLTPH. 8. Intruktur Lab. Atas yang telah membantu penulis dalam pengujian dinamo lampu sepeda. 9. Staff CV. Cihanjuang Inti Teknik yang telah membantu dalam pembuatan disain awal Simulator PLTPH. 10. Akhli Rohmatuloh dan Dwi Sunu Mukharrom yang bersama-sama dengan penulis menyelesaikan Simulator PLTPH. 11. “BaRoed4k K0ns3rvas! En3rg!” dan “BaRoed4k J4L!nan Ka$ih” yang selalu memberikan dukungan moral maupun material sehingga penulis dapat bersemangat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir. Serta semua pihak yang telah membantu baik secara langsung atau tidak yang tentunya tidak dapat penulis tuliskan satu-persatu.
v
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Illahi Robbi, Allah SWT atas limpahan rahmat, karunia dan lindungan-Nya dari berbagai hambatan dan rintangan sehingga pada akhirnya penulis dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir yang berjudul
“PEMBUATAN DAN PENGUJIAN SIMULATOR PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PIKOHIDRO
DENGAN
MENGGUNAKAN
GENERATOR
DINAMO
LAMPU
SEPEDA”.
Tugas akhir ini berisikan tentang penggunaan dinamo lampu sepeda sebagai Generator Simulator Pembangkit Listrik Tenaga Pikohidro (PLTPH). Agar dinamo tersebut dapat beroperasi dengan baik maka puataran nominal dinamo harus sesuai dengan putaran nominal turbin yang digunakan. Perbedaan putaran nominal antara dinamo dengan turbin mengharuskan penulis menyesuaikan rasio sprocet pada transmisi yang digunakan yaitu transmisi jenis chain and sprocet. Penulis menyadari bahwa tanpa bantuan orang lain, mustahil laporan ini dapat diselesaikan. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah mendukung dan membantu dalam menyelesakan laporan ini. Semoga laporan ini dapat menjadi inspirasi dan bermanfaat bagi penulis khususnya dan bagi pembaca umumnya. Akhir kata, saran dan kritik yang membangun sangat penulis harapkan untuk perbaikan selanjutya. Wassalamu’alaikum Wr. Wb. Bandung, Juli 2012
Penulis
vi
ABSTRAK
Air merupakan salah satu sumber energi terbarukan. Potensi energi air yang menjanjikan dapat dimanfaatkan salah satunya dengan mengkonversi menjadi energi listrik menggunakan Pembangkit Listrik Tenaga Pikohidro (PLTPH). Pada kesempatan kali ini penulis mencoba membuat PLTPH dalam ukuran yang kecil (Simulator). Komponen utama Simulator PLTPH salah satunya adalah generator. Penulis menggunakan dinamo lampu sepeda sebagai Generator Simulator PLTPH. Penggunaan dinamo ini memerlukan transmisi dengan rasio sprocet yang berbeda agar putaran nominal turbin dengan dinamo dapat tercapai. Transmisi yang digunakan adalah transmisi chain and sprocet dengan rasio driven sprocet berbanding driver sprocet adalah 1 : 5. Perbandingan rasio ini didapat dari perbandingan antara putaran nominal turbin dari disain sebesar 900 rpm dengan putaran nominal dinamo dari hasil pengujian berbeban sebesar 4173 rpm. Pengujian transmisi menghasilkan efisiensi transmisi sebesar 79,61%. Pengujian dinamo menghasilkan Rugi Tembaga sebesar 0,15W, Rugi Mekanik dan Besi sebesar 1,25W dan efisiensi dinamo sebesar 79,61%. Daya maksimal yang dapat dihasilkan Simulator PLTPH dengan generator dinamo lampu sepeda adalah 2,77W.
Kata Kunci: Pikohidro, chain and sprocet, Dinamo.
vii
ABSTRACT
Water is one of the renewable energy resources. The potential of water energy can be utilized with converting into electrical energy using Pico Hydro Power Plant (PHPP). This opportunity, author tries to make PHPP in small sizes (Simulator). One of main PHPP Simulator components is generator. Author uses a bicycle light dynamo as generator PHPP Simulator. This dynamo required sprocet transmission with different ratios, so nominal rotation of turbines and dynamo can be achieved. Transmission used a chain and sprocet transmission with ratio of driven sprocet and driver sprocet is 1: 5. Comparison of this ratio obtained from the ratio of turbine nominal rotation design is 900rpm and dynamo nominal rotation the load test results is 4173rpm. Testing of transmission result transmission efficiency is 79.61%. Testing dynamo result Copper Loss is 0.15 W, Mechanical and Iron Loss is 1.25 W and the efficiency of the dynamo is 79.61%. Maximum power that can be generated by the PHPP Simulator using bicycle lights dynamo generator is 2.77 W.
Key Word:Pico Hydro, Chain and Sprocet, Dynamo.
viii
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................................ ii
LEMBAR PERSEMBAHAN ......................................................................................... iii
DAFTAR RIWAYAT HIDUP ....................................................................................... iv
LEMBAR UCAPAN TERIMAKASIH ......................................................................... v
KATA PENGANTAR .................................................................................................... vi
ABSTRAK ..................................................................................................................... vii
ABTRACT ....................................................................................................................... viii
DAFTAR ISI .................................................................................................................. ix DAFTAR TABEL .......................................................................................................... xi DAFTAR GAMBAR ...................................................................................................... xii BAB I PENDAHULUAN .............................................................................................. 1 1.1 Latar Belakang.......................................................................................................... 1 1.2 Tujuan ....................................................................................................................... 2 1.3 Rumusan Masalah .................................................................................................... 2 1.4 Batasan Masalah ....................................................................................................... 2 1.5 Metodologi ............................................................................................................... 2 1.6 Sitematika Penulisan ................................................................................................ 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA .................................................................................... 4 2.1 Pengertian ................................................................................................................. 4 2.2 Konversi Energi Elektromagnet ............................................................................... 4 2.3 Medan Magnet dan Medan Listrik .......................................................................... 6 2.4 Kondisi Tanpa Beban ............................................................................................... 7 2.5 Kondisi Bebeban ...................................................................................................... 7 2.6 Daya Maksimum ...................................................................................................... 7 2.7 Efisiensi .................................................................................................................... 8
ix
BAB III SIMULATOR PLTPH ..................................................................................... 9 3.1 Desain Simulator PLTPH ......................................................................................... 9 3.2 Cara Kerja ................................................................................................................. 9 3.3 Komponen Pembangkit Listrik................................................................................. 10
3.4 Head Pompa.............................................................................................................. 13 3.5 Daya Turbin Pelton ................................................................................................... 14 BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS ....................................................................... 15 4.1 Peralatan ................................................................................................................... 15 4.2 Pengujian Rasio Sprocet ........................................................................................... 16 4.3 Pengujian Efisiensi Transmisi .................................................................................. 17
4.4 Pengujian Rugi Total Motor ..................................................................................... 18 4.5 Pengujian Beban Nol ................................................................................................ 19 4.6 Pengujian Hubung Singkat ....................................................................................... 20 4.7 Pengujian Dinamo pada Simulator PLTPH dengan Beban Lampu .......................... 21 4.8 Pengujian Dinamo pada Simulator PLTPH dengan Beban Resistor ........................ 22 4.9 Contoh Perhitungan .................................................................................................. 23 4.10 Kompilasi Data ....................................................................................................... 26 4.11 Analisis ................................................................................................................... 27 BAB V PENUTUP ......................................................................................................... 34 5.1 Simpulan ................................................................................................................... 34 5.2 Saran ......................................................................................................................... 34 DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................................... 35
x
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Head Pompa.................................................................................................... 13
Tabel 3.2 Daya Turbin Pelton......................................................................................... 14
Tabel 4.1 Data Pengujian Dinamo dengan Beban Resistor ............................................ 16
Tabel 4.2 Data Pengujian Efisiensi Transmisi................................................................ 17
Tabel 4.3 Data Pengujian Rugi Total Motor .................................................................. 18
Tabel 4.4 Data Pengujian Beban Nol ............................................................................. 19
Tabel 4.5 Data Pengujian Hubung Singkat .................................................................... 20
Tabel 4.6 Data Pengujian Dinamo pada Simulator PLTPH dengan Beban Lampu ....... 21 Tabel 4.7 Data Pengujian Dinamo pada Simulator PLTPH dengan Beban Resistor ..... 22 Tabel 4.8 Tabel Hasil Perhitungan Rugi - Rugi Dinamo ............................................... 26 Tabel 4.9 Tabel Hasil Perhitungan Pengujian efisiensi Transmisi chain and sprocet .... 26 Tabel 4.10 Tabel Hasil Perhitungan Efisiensi Dinamo .................................................. 27
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Proses Timbulnya Medan Magnet .............................................................. 6
Gambar 2.2 Medan Listrik.............................................................................................. 6
Gambar 3.1 Desain Simulator PLTPH ........................................................................... 9
Gambar 3.2 One Line Diagram Simulator PLTPH ........................................................ 9
Gambar 3.3 Transmisi chain and sproket ....................................................................... 10
Gambar 3.4 Kontruksi Dinamo Lampu Sepeda .............................................................. 11
Gambar 3.5 Beban Lampu .............................................................................................. 12
Gambar 3.6 Pompa Simulator PLTPH ........................................................................... 13 Gambar 3.7 Turbin Pelton .............................................................................................. 14 Gambar 4.1 Motor DC .................................................................................................... 15 Gambar 4.2 Rangkaian Pengujian Dinamo dengan Beban ............................................. 16 Gambar 4.3 Pengujian Efisiensi Transmisi .................................................................... 17 Gambar 4.4 Rangkaian Pengujian Rugi Total Motor ..................................................... 18 Gambar 4.5 Rangkaian Pengujian Beban Nol ................................................................ 19 Gambar 4.6 Rangkaian Pengujian Hubung Singkat ....................................................... 20 Gambar 4.7 Rangkaian Pengujian Dinamo pada Simulator PLTPH dengan Lampu ..... 21 Gambar 4.8 Rangkaian Pengujian Dinamo pada Simulator PLTPH dengan Resistor ... 22 Gambar 4.9 Grafik Putaran Terhadap Arus .................................................................... 28 Gambar 4.10 Grafik Rugi Mekanik & Besi terhadap Putaran ........................................ 29 Gambar 4.11 Grafik Rugi Tembaga terhadap Putaran ................................................... 29 Gambar 4.12 Grafik Vo terhadap Putaran ...................................................................... 30 Gambar 4.13 Grafik Ihs terhadap Putaran ...................................................................... 30 Gambar 4.14 Grafik Efisiensi Dinamo terhadap Putaran ............................................... 31 Gambar 4.15 Grafik Efisiensi Transmisi terhadap Putaran ............................................ 31 Gambar 4.16 Grafik Beban Resistor Terhadap Bukaan Katup ..................................... 32
xii
Gambar 4.17 Grafik Arus Terhadap Bukaan Katup ...................................................... 32 Gambar 4.18 Grafik Putaran Terhadap Bukaan Katup.................................................. 33 Gambar 4.19 Grafik Daya Terhadap Bukaan Katup ..................................................... 3
xiii
DAFTAR PUSTAKA
Energy Efficiency Asia (Diakses tgl. 13 Juli 2012). Electric Motors http://www.energyefficiencyasia.org/docs/ee_modules/indo/Chapter%20-
%20Electric%20motors%20(Bahasa%20Indonesia).pdf. Fitzgerald, A.E., Kingsley, C.Jr., dan Umans, D., .1983. Mesin-Mesin Listrik. Jakarta:
Erlangga. Rusmana, Aam. 2011. Rancang Bangun Pembangkit Listrik Tenaga Sepeda Statis dengan
Menggunakan Transmisi Langsungn pada Roda Sepeda. Bandung: Politeknik
Negeri Bandung.
Scribd (Diakses tgl. 13 Juli 2012). Rancang Bangun Rescue Robot dengan Kendali Wireless http://www.scribd.com/doc/95630365/13/D-Pemilihan-Transmisi-Rantai-Sproket Scribd (Diakses tgl. 13 Juli 2012). Transmisi Rantai http://www.scribd.com/doc/47730081/ELEMEN-MESIN-RANTAI. Scribd (Diakses tgl. 15 Juli 2012). Rancang Bangun Pembangkit Listrik Tenaga Angin Pada Stasiun Pengisian Accumobil Listrik http://www.scribd.com/doc/65893818/44/PENGUJIAN-GENERATOR. Zuhal. 1991. Dasar Tenaga Listrik. Bandung: ITB.
35
