PENGARUH VARIASI BEBAN PADA PEMANAS INDUKSI UNTUK MENDAPATKAN PENGHEMATAN OPTIMUM

POLITEKNOSAINS EDISI KHUSUS DIES NATALIS

Juli 2012

PENGARUH VARIASI BEBAN PADA PEMANAS INDUKSI UNTUK MENDAPATKAN PENGHEMATAN OPTIMUM Slamet Pambudi Sfaf Pengajar - Progdi.Teknik Elektro, Akademi Teknologi Warga Surakarta

ABSTRACT Induction cooker is a cooker with induction heating using magnetic fields. When this stove has the highest efficiency compared with other stoves that use gas, kerosene or electric heater, because the heat which is generated almost entirely absorb by the pan. The research has the purpose of obtaining the energy efficiency of the metal which is used as a pan and to decide the magnetic field strength from the use of induction cooker. One of the way to obtain energy efficiency is the selection of metallic materials used as a pan, where the selection of an appropriate metal material will be obtained optimum efficiency. Mean while for the magnetic field strength that is generated by induction cooker, in order to know the limit of safety for the health effects of magnetic fields strength in accordance with the standards. The test results on two metallic materials as a pan containing 1 liter of water from metal stainless steel and zinc, at a temperature of 60°C shows that the energy efficiency of the pan stainless steel (80,3 %) was higher than pan zinc (74,9 %). But the magnetic field strength is generated by the pan containing 1 liter of water at a temperature of 60°C, the magnetic field strength which is generated by using the pan stainless steel (1404 mA / m = 1.76 µT) is higger than the pan ingredients zinc (861 mA / m = 1.08 µT). The higgest magnetic field strength is produced by induction heating cooker on the research is amounted to 1430 mA/m (1.79 µT) with a pan of stainless steel containing 1 liter of water. This magnetic field is still safe. According to the IRPA, INIRC and WHO standards, these restriction of magnetic field doesn’t disturb the health is 1 mT. Key words: induction cooker, stainless steel, zinc, energy efficiency, and magnetic fields.

Pengaruh variasi beban…

43


1. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Dengan terjadinya krisis energi, maka berbagai upaya akan dilakukan untuk penghematan energi. Diantaranya dengan melakukan efisiensi dari suatu sistem atau perangkat yang digunakan, khususnya dalam hal penghematan energi. Pada kompor dengan menggunakan sistem pemanas dengan induksi yaitu suatu kawat konduktor yang dialiri arus listrik yang akan muncul garis gaya magnet dan jika kawat konduktor tersebut dibentuk suatu kumparan, kemudian didekatnya diletakkan suatu materi yang dapat menghantarkan listrik (umumnya logam) maka logam tersebut akan menerima efek garis gaya magnet sehingga pada logam akan mengalir arus pusar (eddy current). Karena logam yang digunakan memiliki hambatan listrik dan adanya arus yang mengalir dalam logam tersebut maka akan menghasilkan joule heating sebesar P = I2 × R, dimana P adalah daya, I untuk arus, dan R untuk hambatan. Daya inilah yang keluar sebagai panas dan proses yang berlangsung dinamai pemanasan lewat induksi. Dengan kompor menggunakan sistem ini, energi yang terbuang hampir tidak ada. Pengubahan energi listrik menjadi Pengaruh variasi beban…

Juli 2012

panas, berlangsung dengan efisien sehingga daya listrik yang diperlukan kecil. Keunggulan lainnya, sistem pemanas dengan induksi tidak menggunakan api sehingga kemungkinan terjadi kecelakaan luka bakar yang rendah dan tingkat keamanan yang tinggi. Selain itu, proses ini tidak memanaskan udara di sekitarnya, sehingga orang yang sedang berada di dekat alat masak pemanas dengan induksi tidak akan merasa kepanasan. Melalui pengaturan jumlah arus listrik yang mengalir di kumparan, tingkat kepanasan pemanas dengan induksi dapat dengan mudah disesuaikan dengan panas yang dibutuhkan. Tidak adanya proses pembakaran menyebabkan tidak adanya risiko terjadinya kekurangan oksigen dalam ruangan. Dari beberapa penelitian tentang pemanas dengan induksi, disebutkan bagaimana efisiensi energi dari alat tersebut dapat lebih ditingkatkan. Dalam publikasinya (30 Januari 2009), J.S Park, S. Taniguchi dan Y.J. Park menyebutkan perbaikan efisiensi energi pemanas induksi dengan melihat pengaruh perambatan energi panas dari sisi ukuran dan posisi suspector. Suspector yang diuji terbuat dari bahan stainless steel dan graphite, keduanya berbentuk tabung. 44


Nabil A. Ahmed (November 2008) dalam prosedingnya, memfokuskan tentang rangkaian pemanas dengan induksi-nya. Dengan eksperimen dan simulasi dibuat rangkaian High Frequency Soft Swtching Power Conversion dengan dua sistem yaitu, Pulse Width Modulation dan Pulse Density Modulation. Dengan menggunakan rangkaian diatas, diperoleh efisiensi konversi daya yang sangat besar diatas 93%. Rangkaian series resonant inverter dengan frekuensi tinggi untuk aplikasi pemanas dengan induksi, akan diperoleh transfer daya yang maksimum dengan bentuk tegangan dan arusnya sinusoidal (Dr. P. K. Sadhu, dkk, 2004). Pada penelitian pemanas dengan induksi yang lainnya, menyoroti pada rangkaiannya untuk meningkatkan efisiensi dengan menggunakan metode series resonant inverter dan kebanyakan adalah untuk

Juli 2012

diterapkan dengan daya besar pada skala industri. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menguji pengaruh perubahan beban terhadap rangkaian kompor pemanas dengan induksi. Dari hasil pengujian diharapkan dapat memberikan manfaat kepada pengguna kompor masak dengan induksi didalam memilih bahan logam tempat memasak yang tepat, sehingga dapat diperoleh penghematan energi dan keamanan bagi kesehatan terhadap pengaruh medan magnet. 1.2. Landasan Teori 1.2.1. Dasar pemanas induksi Ada tiga faktor dasar dari pemanas induksi, yaitu induksi elektromagnetik, efek kulit dan transfer panas. Pada dasarnya cara kerja dari pemanas induksi hampir sama dengan transformator. Pada gambar 1., merupakan konsep dasar yang terdiri dari gulungan pemanas induktif dan arus, yang menggambarkan induksi elektromagnetik dan efek kulit.

Gambar 1. Konsep dasar Pemanas induksi


45


Tujuan yang paling penting dari pemanas induksi adalah untuk memaksimalkan pembangkitan energi panas pada gulungan sekunder, lubang kecil pada gulungan pemanas induktif dibuat kecil dan gulungan sekunder dibuat dari bahan dengan hambatan listrik yang kecil dengan permeabilitas yang tinggi. Bahan selain logam mengurangi efisiensi energi karena bahan tersebut memiliki hambatan listrik besar dan permeabilitas yang rendah. Pemanas dengan induksi adalah kombinasi antara elektromagnetik, perpindahan panas, dan fenomena metalurgi. 1.2.1.2. Resistivitas dan Konduktivitas Listrik pada Material Kemampuan material untuk dengan mudah menghantarkan arus listrik ditentukan oleh konduktivitas listrik (σ). Kebalikan dari konduktivitas σ adalah resistivitas listrik (ρ). Satuan untuk ρ dan σ adalah Ω meter dan mho/m. Resistivitas listrik suatu logam tertentu bervariasi dengan suhu, komposisi kimia, struktur mikro logam, dan ukuran butir. Untuk sebagian besar logam, ρ akan naik dengan kenaikan suhu. Resistivitas dari logam murni dapat direpresentasikan sebagai fungsi


Juli 2012

linier dari suhu (kecuali ada perubahan dalam kisi-kisi logam). (1) dimana, ρ0 adalah resistivitas listrik pada suhu ruang T0 ρ(T) adalah resistivitas listrik pada suhu T α adalah koefisien suhu dari resistivitas listrik. Hubungan resistivitas listrik ρ (Ω-m) dengan resistivitas listrik R (Ω) dapat dinyatakan sebagai berikut: (2) di mana, l adalah panjang konduktor yang dialiri arus. A adalah luas penampang konduktor di mana arus mengalir melaluinya. 1.2.1.3. Permeabilitas Magnetik dan Permitivitas Relatif µ r merupakan permeabilitas magnetik relatif yang menunjukkan kemampuan suatu bahan (misalnya, logam) untuk melakukan fluks magnet yang lebih baik di udara atau hampa udara. Permitivitas relatif (ε) menunjukkan kemampuan bahan untuk menghantarkan medan listrik lebih baik di udara atau hampa udara. Sifat fisik ini adalah penting ketika merancang sistem pemanas.

46


Permeabilitas magnetik relatif memiliki efek pada semua fenomena induksi dasar. Permitivitas relatif tidak begitu banyak digunakan pada pemanasan induksi, tapi memainkan peran utama dalam aplikasi pemanasan dielektrik. Nilai konstan µ o = 4π x 10-7 H/m [atau Wb / (A.m)] disebut permeabilitas ruang bebas, dan konstanta εo = 8,854 x 10-12 F/m disebut permitivitas ruang bebas. Hasil permeabilitas magnet relatif dan permeabilitas ruang bebas disebut permeabilitas µ dan sesuai dengan rasio kepadatan fluks magnetik (B) untuk intensitas medan magnet (H).

Juli 2012

yang semakin tinggi atau ketika jari-jari benda kerja relatif besar. Distribusi dari densitas arus sepanjang ketebalan benda kerja (radius) secara kasar dapat dihitung dengan persamaan (4) dimana, I adalah densitas arus pada jarak y dari permukaan (A/m2). Io adalah densitas arus pada permukaan benda kerja (A/m2). y adalah jarak dari permukaan menuju inti (m). δ adalah kedalaman penetrasi (m). Kedalaman penetrasi dalam meter adalah: (5)

(3) 1.2.1.4. Efek Kulit ( Skin Effect ) Efek kulit adalah sesuatu hal yang penting dalam aplikasi listrik menggunakan tegangan bolak-balik (ac). Karena efek ini, sekitar 86% daya akan terkonsentrasi di lapisan permukaan konduktor. Lapisan ini disebut reference depth (δ). Tingkat efek kulit tergantung pada frekuensi dan sifat material (resistivitas listrik ρ dan permeabilitas magnetik relatif µ r ) pada konduktor. Akan muncul efek kulit ketika diberikan frekuensi Pengaruh variasi beban…

dimana ρ : resistivitas listrik dari logam (Ω.m). µ r : permeabilitas magnetik relatif. F : frekuensi, Hz (cycle/sec). 1.2.2. Teori Kompor Pemanas Induksi.

47

POLITEKNOSAINS EDISI KHUSUS DIES NATALIS Gambar 2. Blok diagram kompor pemanas induksi.

Sumber AC disearahkan oleh rangkaian penyearah untuk memperoleh sumber DC, yang akan menjadi sumber arus DC pada rangkaian inverter frekuensi tinggi. Rangkaian inverter ini mengatur arus ke kumparan pemanas sehingga akan terbentuk medan magnet. Jika suatu benda konduktor diletakkan diatas medan magnet tersebut, maka akan muncul induksi tegangan dan terbentuk arus pusar (eddy current). Disini akan dibangkitkan energi panas pada benda konduktor tersebut yang dipergunakan sebagai tempat memasak. 1.2.2.1. Konverter Resonansi Didalam sistem daya pada kompor pemanas induksi, digunakan rangkaian konverter resonansi untuk membuat konversi energinya efisien dan meminimalkan rugi-rugi rangkaian

Juli 2012

pensaklarannya. Rangkaian pada konverter resonansi terdiri dari kapasitor, induktor dan resistor. Ada dua jenis rangkaian ini, yaitu: rangkaian resonansi seri dan rangkaian resonansi paralel.

Gambar 3. Rangkaian Resonansi

Ketika sumber daya dihubungkan ke rangkaian, energi listrik masuk pada induktor dan ditransfer ke kapasitor persamaan (8). Persamaan (9), merupakan perhitungan tegangan yang masuk ke kapasitor yang akan dikembalikan lagi ke induktor. Resonansi akan terjadi pada saat induktor dan kapasitor saling bertukar energi. Total energi selama resonansi tidak berubah, dan memiliki nilai yang sama yaitu sebesar puncak induktor atau kapasitor. (6) (7) (8) (9)

( J ) (10) Pengaruh variasi beban…

48


Reaktansi induktif dan reaktansi kapasitif dapat dihitung dengan persamaan (11) dan persamaan (12). Untuk besar impedansi pada rangkaian resonansi seri dapat dihitung dengan persamaan (2.19). (11)

Juli 2012

(15) Dan perbandingan rangkaian halfbridge resonansi seri, dapat dilihat pada persamaan dibawah:

(12) (13) Pada frekuensi resonansi, harga reaktansi induktif pada persamaan (11) dan harga reaktansi kapasitif pada persamaan (12) memiliki harga yang sama. Yaitu sebesar tegangan dari sumber daya dan arus pada rangkaian yang berada pada level yang sama. Frekuensi resonansi dapat dihitung dengan persamaan (14). Arus pada rangkaian akan mencapai puncak ketika frekuensi sumber sama dengan frekuensi resonansi dan akan turun jika frekuensi sumber lebih besar atau lebih kecil dari frekuensi resonansinya.

(16) Di kurva frekuensi diperlihatkan hubungan antara arus (output energi) dan frekuensi sumber ketika tegangan sumber rangkaian resonansi dibuat sama. Arus dan output energi mencapai nilai maksimumnya pada frekuensi resonansi. Di daerah dimana frekuensi pensaklaran lebih rendah dari frekuensi resonansi, reaktansi induktif terhubung langsung dengan frekuensi pensaklaran. Menurut persamaan (12), reaktansi kapasitip merupakan kebalikannya.

Hz Gambar 4. Kurva frekuensi.

(14) Nilai reaktansi pada rangkaian disebut impedansi khusus, dan dapat dijelaskan dengan persamaan dibawah ini: Pengaruh variasi beban…

1.2.3. Efisiensi Energi Kompor Pemanas induksi. Efisiensi dari kompor pemanas induksi ditentukan dari 49


ratio antara energi panas yang dihasilkan dengan energi input listrik yang digunakan. Untuk menghitung efisiensi energi, digunakan persamaan sebagai berikut: (17) dimana, Qout : energi yang dikeluarkan (Joule) Qin : energi masukan (Joule) mair : massa jenis air (kg) cair : panas jenis air ( J/kg.°C ) ∆t : perubahan suhu (°C) V : tegangan masukan (Volt) I : arus masukan (Ampere) PF : power factor ∆T : perubahan waktu (detik) 1 liter air (21 °C) = 996,96 g ≅ 1 kg 1 kal = 4,186 Joule Panas jenis c dari sesuatu zat merupakan jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 gram zat itu sebanyak 1°C. Untuk memanaskan G (gram) dari t1 sampai t2 (°C), jumlah kalor yang diperlukan adalah: Q = G.c (t2 – t1) kal (18)

Juli 2012

(19) 2. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Dengan menggunakan persamaan (17), dapat dihitung energi masukan kompor induksi dengan tempat memasak bahan logam seng yang berisi 1 liter air pada saat ∆T terukur sebesar 46,42 detik (pada tabel 2.2) adalah: Qin = 220,1 x 5,80 x 0,99 x 46,42 = 58666,25516 Joule = 58,67 kjoule Sedangkan energi keluaran pada kompor induksi dengan tempat memasak menggunakan bahan logam seng, data pengukuran yang dipergunakan untuk perhitungan adalah ∆t (°C). Pada percobaan penelitian, tempat memasak dengan bahan logam seng, diisi dengan 1 liter air (1 liter air ≅ 1 kg). Suhu awal air (t1) sebesar 30°C. Sebelum mencari energi keluarannya, terlebih dahulu dicari kalor jenis airnya. Dengan menggunakan persamaan (18) dapat dicari kalor jenis air pada suhu 40°C (t2) sebagai berikut: = 0,99733232 kal

Untuk air, panas jenisnya sebesar:

= 4,186 x 0,99733232 Joule,

(1 kal =4,186 Joule) Pengaruh variasi beban…

50


= 4,174833092 Joule dengan, mair = 1 liter ≅ 1000 gram

Juli 2012

= 71,2 %

∆t = t2 – t1 = 40°C - 30°C = 10°C

maka dapat dihitung besarnya energi keluarannya: Qout = 1000 x 4,174833092 x 10 = 41748,33092 Joule = 41,75 kJoule Dari perhitungan diatas, maka efisiensi energi pada kompor induksi dengan beban bahan logam seng yang berisi 1 liter air dengan ∆t sebesar 10°C dan ∆T sebesar 46,42 detik adalah:

2.1. Data Pengukuran Kompor Induksi dengan Beban dari Bahan Logam Seng. Pengukuran parameter dengan keadaan awal sebagai berikut: a) Volume air yang diberikan di tempat memasak : 0,5 liter Jarak alat ukur medan magnet dengan tempat memasak : 40 cm Pengukuran parameter pada tabel mulai dilakukan pada saat suhu air di tempat memasak mencapai 30°C.

Tabel 2.1. Hasil pengukuran dan perhitungan karakter kompor induksi dengan beban dari bahan seng berisi 0,5 liter air. Data Ukur No.

∆t (°°C)

∆T (detik)

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.

10 20 30 40 50 60 65 70 70 70 70

26,56 46,87 67,59 88,75 109,66 134,20 146,48 240,00 300,00 360,00 600,00

Tegangan (Volt ac) 219,8 219,8 219,8 219,7 219,7 219,7 219,5 219,8 219,6 219,6 219,6

Arus (Ampere) 5,84 5,84 5,85 5,85 5,86 5,86 5,86 5,88 5,47 5,47 5,48

b) Volume air yang diberikan ke tempat memasak : 1 liter Jarak alat ukur medan magnet dengan tempat memasak : 40 cm


PF 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99

Medan Magnet (mA/m)

Energi Input (kJoule)

844 849 855 860 863 866 867 869 832 832 833

33,74 59,55 86,04 112,93 139,77 171,04 186,53 310,18 356,76 428,12 714,82

Data Hitung Energi Output (kJoule) 20,87 41,75 62,64 83,56 104,5 125,48 136,00 146,51 146,51 146,51 146,51

η (%) 61,9 70,1 72,8 74,0 74,8 73,4 72,9 47,2 41,1 34,2 20,5

Pengukuran parameter pada tabel dimulai saat suhu air mencapai 30°C.

51


Juli 2012

Tabel 2.2. Hasil pengukuran dan perhitungan karakter kompor induksi dengan beban dari bahan seng berisi 1 liter air. Data Ukur No.

∆t (°°C)

∆T (detik)

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.

10 20 30 40 50 60 65 70 70 70 70

46,42 89,38 132,24 174,59 222,50 269,76 291,16 300,00 360,00 420,00 600,00

Tegangan (Volt ac) 220,1 219,9 219,9 220,3 220,4 220,2 219,9 220,6 220,6 220,6 220,6

Arus (Ampere) 5,80 5,80 5,81 5,81 5,81 5,82 5,83 5,43 5,45 5,46 5,46

2.2. Data Pengukuran Kompor induksi dengan Beban dari Bahan logam Stainless steel. Pengukuran dilakukan dengan keadaan awal sebagai berikut:

PF 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99

Medan Magnet (mA/m)


848 857 861 866 870 874 875 838 840 842 841

58,67 112,86 167,26 221,24 282,07 342,25 369,54 355,77 428,49 500,82 715,46


η (%) 71,2 74,0 74,9 75,5 74,1 73,3 73,6 82,4 68,4 58,5 41,0

a) Volume air yang diberikan ke tempat memasak : 0,5 liter Jarak alat ukur medan magnet dengan tempat memasak: 40 cm Pengukuran parameter pada tabel dimulai saat suhu air mencapai 30°C.

Tabel 2.3. Hasil pengukuran dan perhitungan karakter kompor induksi dengan beban logam stainless steel berisi 0,5 liter air. Data Ukur No.

∆t (°°C)

∆T (detik)

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.

10 20 30 40 50 60 65 70 70 70 70

26,89 46,95 67,66 85,57 106,76 129,95 143,58 240,00 300,00 360,00 600,00

Tegangan (Volt ac) 220,0 219,8 220,0 219,5 220,0 220,0 220,0 220,0 220,0 220,0 220,0

Arus (Ampere) 5,85 5,85 5,86 5,86 5,88 5,90 5,90 5,93 5,52 5,52 5,53

b) Volume air yang diberikan ke tempat memasak : 1 liter Jarak alat ukur medan magnet dengan tempat memasak :40 cm


PF 0,97 0,97 0,97 0,97 0,97 0,97 0,97 0,97 0,97 0,97 0,97

Medan Magnet (mA/m)


1393 1402 1407 1410 1412 1418 1420 1427 1371 1371 1371

33,57 58,56 84,61 106,77 133,96 163,06 180,78 303,71 353,40 424,06 708,06


η (%) 62,2 71,3 74,0 78,3 78,0 77,0 75,2 48,2 41,5 34,5 20,7

Pengukuran parameter pada tabel dimulai saat suhu air mencapai 30°C.

52


Juli 2012

Tabel 2.4. Hasil pengukuran dan perhitungan karakter kompor induksi dengan beban logam stainless steel berisi 1 liter air. Data Ukur No.

∆t (°°C)

∆T (detik)

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.

10 20 30 40 50 60 65 70 70 70 70

44,24 85,06 126,68 171,51 214,65 261,43 287,27 300,00 360,00 420,00 600,00

Tegangan (Volt ac) 220,1 220,0 219,7 219,5 219,4 219,3 219,2 220,3 220,1 219,5 218,4

Arus (Ampere) 5,77 5,77 5,78 5,80 5,82 5,84 5,85 5,41 5,43 5,44 5,55

2.4. Efisiensi Energi Dengan sistem pemanasan yang digunakan pada pemanas induksi, dapat dikatakan sebagian

PF 0,97 0,97 0,97 0,97 0,97 0,97 0,97 0,97 0,97 0,97 0,97

Medan Magnet (mA/m)


1393 1398 1404 1420 1422 1427 1430 1367 1373 1373 1376

54,49 104,74 156,04 211,80 265,87 324,78 357,32 346,82 417,34 486,46 705,45


η (%) 76,6 79,7 80,3 78,9 78,6 77,3 76,1 84,5 70,2 60,2 41,5

besar energi panas yang dihasilkan alat berada pada tempat memasak sehingga efisiensi energi dari peralatan ini cukup besar.

Gambar 5. Grafik hubungan efisiensi dengan perubahan suhu pada kompor induksi dengan tempat memasak dari logam seng berisi 0,5 dan 1 liter air.

Pada tabel 2.1 dan 2.2., dapat digambarkan grafik hubungan efisiensi energi dengan perubahan waktu seperti pada gambar 5. Tempat memasak yang berisi 0,5 liter air memiliki efisiensi energi


paling besar pada suhu 80°C (∆t = 50°C) yaitu sebesar 74,8 %. Sedangkan pada tempat memasak yang berisi 1 liter air, efisiensi tertinggi pada suhu 70°C (∆t = 40°C) yaitu sebesar 75,5 %. 53


pada kompor induksi dengan tempat memasak dari logam

Juli 2012

stainless steel berisi 0,5 dan 1 liter air.

Gambar 6. Grafik hubungan efisiensi dengan perubahan suhu

Pada gambar 6. terlihat bahwa untuk tempat memasak dari bahan logam stainless steel yang berisi 0,5 liter air, memiliki efisiensi energi tertinggi pada suhu 70°C (∆t = 40°C) yaitu sebesar 78,3 %. Sedangkan untuk tempat memasak yang berisi 1 liter air, memiliki efisiensi energi yang paling tinggi pada suhu 60°C (∆t = 30°C) yaitu sebesar 80,3 %.


Dengan melihat tabel 2.2. dan 2.4., dapat dibuat grafik seperti pada gambar 7. Grafik ini untuk membandingkan efisiensi kedua bahan tempat memasak. Tampak bahwa efisiensi dari kompor induksi dengan tempat memasak bahan stainless steel memiliki efisiensi yang lebih besar dibandingkan dengan tempat memasak dari bahan logam seng.

54


Juli 2012

Gambar 7. Grafik hubungan efisiensi dengan perubahan suhu pada kompor induksi dengan tempat memasak dari logam seng dan stainless steel berisi 1 liter air.

3. PENUTUP 3.1. Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian kedua bahan logam yaitu bahan logam seng dan bahan logam stainless steel yang menjadi beban dari kompor pemanas induksi, dapat disimpulkan: 1. Supaya dapat memaksimalkan energi panas pada kompor pemanas induksi model JF2000IC, diperlukan suatu tempat memasak dari bahan logam ferromagnetic yang memiliki resistivitas listrik yang rendah serta permeabilitas yang tinggi. 2. Pengujian kedua bahan logam yang digunakan untuk tempat memasak yang berisi 0,5 liter air, pada ∆t sebesar 40°C efisiensi energi tempat memasak Pengaruh variasi beban…

dengan bahan logam stainless steel sebesar 78,3%. Pada keadaan ini, efisiensi energi dengan bahan logam stainless steel lebih besar dibandingkan tempat memasak dari bahan seng (74 %). Sedangkan untuk pengujian kedua bahan logam yang digunakan sebagai tempat memasak berisi 1 liter air, pada ∆t sebesar 30°C efisiensi energi kompor induksi dengan tempat memasak dari bahan logam stainless steel sebesar 80,3 %, lebih besar dibandingkan efisiensi energi dengan menggunkan tempat memasak dari bahan logam seng (74,9 %). 3. Kuat medan magnet terbesar yang dihasilkan kompor induksi dengan tempat memasak yang 55


berisi 0,5 liter air, tempat memasak dengan bahan logam stainless steel memiliki kuat medan magnet sebesar 1427 mA/m atau 1,78 µT, lebih besar dibandingkan kuat medan magnet dengan tempat memasak dari bahan logam seng (869 mA/m = 1,08 µT). Dan kuat medan magnet terbesar yang dihasilkan dengan tempat memasak yang berisi 1 liter air, untuk tempat memasak dengan bahan logam stainless steel memiliki kuat medan magnet sebesar 1430 mA/m (1,79 µT), lebih besar dibandingkan kuat medan magnet dengan tempat memasak dari bahan logam seng (875 mA/m = 1,09 µT). 4. Menurut rekomendasi dari IRPA/INIRC tahun 1991, untuk batasan medan magnet supaya tidak mengganggu kesehatan adalah 1 mT (dalam beberapa jam per hari) sehingga kedua bahan logam pada penelitian aman digunakan. 3.2. Saran 1. Berdasarkan hasil penelitian serta dari kesulitankesulitan yang ditemui selama melakukan penelitian, maka disarankan untuk mencoba dan mengembangkan metode lain yang lebih baik


Juli 2012

2. Perlu dilakukan lagi pengujian dengan variabel yang lain, sehingga efisiensi energi dapat ditingkatkan. DAFTAR PUSTAKA ________, 2000 ,“Induction heating System Topology Review”, Fairchild Semiconductor. Choi, J. Y., Yun, J. H., Woo, J. T., Lee, S. K., 2004, “Energy Efficiency Labeling and StandardElectric Heating Rice Cooker”, Korea Testing Laboratory. Hirota, I., Omori, H., Nakaoka, M., 1992, “Performance Evaluations of Singleended Quasi-load Resonant Inverter Incorporating advanced-2nd Generation IGBT for Soft Switching”, Industrial Electronics, Control, Instrumentation, and Automation, pp. 223228 vol.1. Holman, J.P., 1995, “Perpindahan Kalor”, Penerbit Erlangga, Jakarta. Jean Callebaut, 2007,”Power Quality and Utilisation Guide”, Leonardo Energy, Section 7.

56


Koertzen, H. W., Van Wyk, J. D., Ferreira, J. A., “Design of the Half-bridge Series resonant converter for Induction Cooking”, Power Electronics Specialists Conference, pp. 729735 vol. 2. Leschynsky, V., Weinert, H., Szlaferek, A., 2007, “Layered Alloys for Effective Magnetic Flux Concentration in Induction heating”, Material SciencePoland, vol. 25 no. 2. Miyauchi, T., Kondo, S., 2009, “Induction heating Cooking Device”, United States Patent Application Publication, pp. 1-6. Nabil A. Ahmed, 2008, “ThreePhase High Frequency AC Conversion Circuit with Dual Mode PWM/PDM Control Strategy for High Power IH Applications”, Proceeding of World Academy of Science, Engineering and Technology, volume 35. Park, J. S., Taniguchi, S., Park, Y. J., 2009, “ Maximum Joule Heat by Tubular


Juli 2012

Suspector with Critical Thickness on Induction heating”, IOP Publishing Ltd Pal, N., Sadhu, P. K., Chakrabarti, R. N., 2006, “A Comparative Study of HF Mirror Inverter for Induction Cooker through Real-time and PSPICE Simulation”, IE (I) Journal, pp. 268274 vol. 86. Sadhu, P. K., Chakrabarti, R. N., Nath, N. L., Batchu, N. K., Kumari, S., Rimjhim, K., 2004, “Analysis of Series resonant Superimposed Inverter Applied to Induction heating”, IE (I) Journal, pp. 214-217 vol. 84. Spoorman Paiman, 1953, “Vademekum Tehnik”, Penerbit Buku Tehnik H. Stam, Djakarta. Valery Rudnev, Don Loveless, Raymond Cook, Micah Black, 2003, “Handbook of Induction heating”, Marcel Dekker, Inc., New York. Zuhal, 1992, “Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya”, Penerbit PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta

57

PENGARUH VARIASI BEBAN PADA PEMANAS INDUKSI UNTUK MENDAPATKAN PENGHEMATAN OPTIMUM

Recommend Documents