RANCANG BANGUN PEMBANGKIT LISTRIK ALTERNATIF DENGAN MENGGUNAKAN RODA GILA (FLYWHEEL)
LAPORAN AKHIR
Dibuat Untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan Diploma III pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya
Oleh :
RA. FAKHRUNNISA 0612 3031 0186
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG 2015
RANCANG BANGUN PEMBANGKIT LISTRIK ALTERNATIF DENGAN MENGGUNAKAN RODA GILA (FLYWHEEL)
LAPORAN AKHIR
Dibuat Untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan Diploma III pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya
Mengetahui,
Pembimbing I
Pembimbing II
Hairul, S.T., M.T. NIP. 19651126 199003 1 002
Anton Firmansyah, S.T., M. T. NIP. 19750924 200812 1 001
Ketua Jurusan Teknik Elektro
Ketua Program Studi Teknik Listrik
Ir. Ali Nurdin, M.T. NIP. 19621207 199103 1 001
Herman Yani, S.T., M.Eng. NIP. 19651001 199003 1 006 ii
Motto “Manfaatkanlah waktu sebaik mungkin karena waktu tak bisa kembali“ “Jangan menunda-nunda pekerjaan, jika bisa dilakukan sekarang, mengapa harus menunggu esok?“ “Kerja keras tanpa berdoa adalah hal yang percuma” “Knowledge can never replace friendship, I’d rather be an idiot than losing you.” -Patrick“No one can change a person, but someone can be a reason for that person to change.” -Spongebob-
Kupersembahkan Kepada : Ibuku tercinta Asmawati dan Ayahku tercinta R.M. Syamsul Rustam Adik-adikku tercinta, Lara dan Cici Bapak dan Ibu dosenku Sahabatku Inung, Lia, Lucky dan Teman Seperjuanganku 6 LB Almamaterku
iii
ABSTRAK RANCANG BANGUN PEMBANGKIT LISTRIK ALTERNATIF DENGAN MENGGUNAKAN RODA GILA (FLYWHEEL) (2015; xiii + 46 halaman + Lampiran) RA. FAKHRUNNISA 0612 3031 0186 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA
Rancang Bangun Pembangkit Listrik Alternatif Dengan Menggunakan Roda Gila (Flywheel) meliputi pengujian saat motor listrik sebagai penggerak yang menggerakkan roda gila (flywheel) dan generator ac sinkron dengan tanpa beban dan dipasang beban berupa lampu pijar yang memiliki daya 100 watt hingga 1000 watt. Hal ini dilakukan untuk mengetahui perbandingan hasil tegangan sisa yang diperoleh oleh generator ac ketika motor sebagai penggerak utama dimatikan. Tegangan sisa itu diperoleh akibat pengaruh roda gila (flywheel) yang memiliki massa cukup berat. Selanjutnya menguji kemampuan motor listrik sebagai penggerak yang menggerakkan roda gila (flywheel) dan generator ac sinkron ketika generator ac dibebani 100 watt hingga 1000 watt, sedangkan kapasitas yang dimiliki motor listrik hanya 370 watt dan T (torsi) maksimum sekitar 2,5 Nm. Roda gila (flywheel) berperan untuk membantu putaran agar motor listrik mampu menggerakkan generator ac dengan beban hingga 1000 watt. Saat beban sebesar 400 W, didapat torsinya 2,7 Nm. Maka dapat dilihat bahwa saat beban 400 W memiliki torsi yang melebihi kapasitas torsi maksimum yang dimiliki motor. Begitu pula selanjutnya, saat beban 500 W hingga 1000 W, maka torsi yang didapat semakin besar.
Kata kunci : Pembangkit listrik alternatif, roda gila (flywheel), generator ac, motor listrik, penggerak.
iv
ABSTRACT THE DESIGN OF ALTERNATIVE POWER PLANT BY USING FLYWHEEL (2015; xiii + 46 pages + Attachments) RA. FAKHRUNNISA 0612 3031 0186 MAJORING IN ELECTRICAL ENGINEERING STATE POLYTECHNIC OF SRIWIJAYA
The Design Of Alternative Power Plant By Using Flywheel includes testing when the electric motor as the driving force that drives the flywheel and ac synchronous generator with no load and load installed in the form of an incandescent lamp has a power of 100 watts to 1000 watts. This was done to compare the results obtained by the residual voltage ac generator when the motor as the prime mover is turned off. The residual stress is obtained due to the influence of the flywheel which has a fairly heavy mass. Further testing the ability of the electric motor as the driving that drives the flywheel and ac synchronous generator when the generator 100 watt ac saddled up to 1000 watts, while the capacity of only 370 watt electric motor and T (torque) maximum 2.5 Nm. Flywheel role is to help the rotation so that the electric motor is able to drive the ac generator with loads up to 1000 watts. When a load of 400 W, obtained torque of 2.7 Nm. It can be seen that the current load of 400 W has a torque in excess of the maximum torque capacity owned motorcycles. Similarly, further, when a load of
500
W
until
1000
W,
the
greater
the
torque
obtained.
Keywords: alternative power plant, flywheel, ac generator, electric motor, driving.
v
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan atas kehadirat Allah SWT karena atas berkat rahmat dan ridho-Nya jualah pada akhirnya penulis dapat menyelesaikan Laporan Akhir yang berjudul “RANCANG BANGUN PEMBANGKIT LISTRIK ALTERNATIF DENGAN MENGGUNAKAN RODA GILA (FLYWHEEL)” ini tepat pada waktunya. Adapun tujuan dari penulisan laporan akhir ini adalah sebagai salah satu syarat dalam menyelesaikan Studi di Politeknik Negeri Sriwijaya, khususnya pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan akhir ini masih banyak terdapat kekurangan-kekurangan, baik dari segi isi, materi ataupun dalam hal penyampaian materi, karena mengingat keterbatasan ilmu dan kemampuan penulis. Untuk itu penulis tidak menutup diri terhadap kritik dan saran yang sifatnya membangun untuk kesempurnaan laporan akhir ini. Dalam kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Kedua orang tua, adik-adik, dan semua anggota keluarga yang selalu memberikan dukungan dan semangat serta do’a selama ini. 2. Bapak Hairul, S.T., M.T. selaku Pembimbing I Laporan Akhir di Politeknik Negeri Sriwijaya. 3. Bapak Anton Firmansyah, S.T., M.T. selaku Pembimbing II Laporan Akhir di Politeknik Negeri Sriwijaya. Dalam penyusunan laporan akhir ini penulis banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak hingga dapat terselesaikan laporan akhir ini mulai dari pengumpulan data sampai proses penyusunan laporan. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1.
Bapak RD. Kusumanto, S.T., M.M. selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya.
2.
Bapak Ir. Ali Nurdin, M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro.
3.
Bapak Ir. Siswandi, M.T. selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro.
4.
Bapak Herman Yani, S.T., M.Eng. selaku Ketua Program Studi Teknik
vi
Listrik. 5.
Bapak dan Ibu Dosen serta Staff dan Teknisi di Teknik Listrik. Akhir kata semoga Allah SWT dapat melimpahkan rahmat dan karunia-
Nya kepada mereka semua dan membalas segala kebaikan dan pengorbanan yang telah diberikan kepada penulis. Dan semoga laporan akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Amin.
Palembang,
Juli 2015
Penulis
vii
DAFTAR ISI
Halaman HALAMAN JUDUL ..................................................................................... i HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................ ii MOTTO .......................................................................................................... iii ABSTRAK ..................................................................................................... iv ABSTRACT ................................................................................................... v KATA PENGANTAR ................................................................................... vi DAFTAR ISI .................................................................................................. viii DAFTAR TABEL ......................................................................................... xi DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xii DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................. xiii
BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang ............................................................................ 1
1.2
Perumusan Masalah .................................................................... 1
1.3
Pembatasan Masalah .................................................................. 2
1.4
Tujuan dan Manfaat .................................................................... 2
1.4.1
Tujuan ................................................................................... 2
1.4.2
Manfaat ................................................................................. 2
1.5
Metodologi Penulisan ................................................................. 3
1.6
Sistematika Penulisan ................................................................ 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Pembangkit Listrik ...................................................................... 5 2.2. Generator Arus Bolak-Balik (Generator AC) ............................. 5 2.2.1 Cara Merubah Energi Mekanik Menjadi Energi Listrik ........ 7 2.2.2 Prinsip Kerja Generator.......................................................... 8 2.2.2.1 Stator ................................................................................. 9 2.2.2.2 Rotor .................................................................................. 10
viii
2.3
Motor Listrik (Motor Induksi) ................................................... 12
2.3.1 Prinsip Kerja Motor Induksi..................................................... 13 2.3.2 Kontruksi Motor Induksi .......................................................... 14 2.3.3 Frekuensi .................................................................................. 15 2.3.4 Daya Listrik ............................................................................. 16 2.3.5 Beban Gravitasi ....................................................................... 16 2.4
Hubungan Putaran, Torsi, dan Daya ........................................... 17
2.5
Pulley Penggerak ........................................................................ 17
2.6
Van Belt....................................................................................... 18
2.7
Flywheel ...................................................................................... 19
BAB III RANCANG BANGUN 3.1
Umum ......................................................................................... 23
3.2
Diagram Blok Rangkaian............................................................ 24
3.3
Diagram Alur Rancang Bangun Alat .......................................... 25
3.4
Persiapan Rancang Bangun Alat................................................. 26
3.4.1 Data Peralatan .......................................................................... 26 3.5
Proses Rancang Bangun Alat ...................................................... 27
3.6
Pengujian Alat ............................................................................ 28
3.6.1 Tujuan Pengujian .................................................................. 28 3.6.2 Langkah-Langkah Pengujian ................................................ 29 3.6.3 Peralatan Yang Digunakan .................................................... 29 BAB IV PEMBAHASAN 4.1
Hasil ........................................................................................... 30
4.1.1 Hasil Pengukuran Tanpa Beban ............................................... 30 4.1.2 Hasil Pengukuran Menggunakan Beban .................................. 31 4.1.3 Hasil Perhitungan Kemampuan Motor Listrik ........................ 31 4.2
Analisa Perhitungan ................................................................... 32
4.2.1 Perhitungan Arus Generator Ac Sinkron Tanpa Beban ........... 32 4.2.2 Perhitungan Arus Generator Ac Sinkron Menggunakan Beban ..................................................................................... 32 4.2.3 Perhitungan Torsi Motor Listrik .............................................. 38
ix
4.3
Pembahasan ............................................................................... 44
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan.................................................................................... 46 5.2. Saran .............................................................................................. 46 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
x
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 3.1 Data Roda Gila (Flywheel) .............................................................. 26 Tabel 3.2 Data Generator Ac Sinkron .............................................................. 27 Tabel 3.3 Data Motor Listrik .......................................................................... 27 Tabel 4.1 Pengukuran Tanpa Beban ................................................................ 30 Tabel 4.2 Pengukuran Menggunakan Beban ................................................... 31 Tabel 4.3 Kemampuan Torsi Motor Listrik sebagai Penggerak ...................... 32
xi
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1 Generator Arus Bolak-Balik....................................................... 6 Gambar 2.2 Generator AC satu fasa dua kutub.............................................. 7 Gambar 2.3 Prinsip Generator........................................................................ 7 Gambar 2.4 Hukum Faraday ......................................................................... 9 Gambar 2.5 Bentuk-bentuk Alur ..................................................................... 10 Gambar 2.6 Rotor kutub menonjol ................................................................. 11 Gambar 2.7 Rotor kutub silindris ................................................................... 12 Gambar 2.8 Konstruksi Stator ......................................................................... 15 Gambar 2.9 Konstruksi Rotor ........................................................................ 15 Gambar 2.10 Pulley tipe V ............................................................................... 18 Gambar 2.11 Van Belt ...................................................................................... 19 Gambar 2.12 Penampang Flywheel ................................................................. 20 Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian Perencanaan ....................................... 24 Gambar 3.2 Diagram Alur Perencanaan Alat ................................................. 25
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Proses Rancang Bangun Pembangkit Listrik Alternatif Dengan Menggunakan Roda Gila (Flywheel) Lampiran 2.
Hasil Pengujian Tegangan Dan Arus Pada Lampu Pijar Yang Memiliki Daya 100 Watt
Lampiran 3.
Hasil Pengukuran Menggunakan Beban
Lampiran 4.
Lembar Kesepakatan Bimbingan I Laporan Akhir (LA)
Lampiran 5.
Lembar Kesepakatan Bimbingan II Laporan Akhir (LA)
Lampiran 6.
Lembar Bimbingan I Laporan Akhir (LA)
Lampiran 7.
Lembar Bimbingan II Laporan Akhir (LA)
Lampiran 8.
Lembar Rekomendasi Ujian Laporan Akhir (LA)
Lampiran 9.
Lembar Revisi Ujian Laporan Akhir (LA)
Lampiran 10.
Lembar Pelaksanaan Revisi Laporan Akhir (LA)
Tegangan
Lampiran 11. Lembar Peminjaman Alat / Bahan
xiii
Pada
Generator
Dengan
