SISTEM KELISTRIKAN PADA SEPEDA LISTRIK PROYEK AKHIR. Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Ahli Madya

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id SISTEM KELISTRIKAN PADA SEPEDA LISTRIK

PROYEK AKHIR Diajukan sebagai salah satu syarat untuk me mperoleh gelar Ahli Madya

Oleh : SIGIT DWI PURNAMA NIM: I8109042

PROGRAM DIPLOMA III TEKNIK MESIN PRODUKSI JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2012

commit to user


digilib.uns.ac.id

HALAMAN PENGESAHAN Proyek Akhir Progam Studi Diploma III Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta dengan judul :

SISTEM KELISTRIKAN PADA SEPEDA LISTRIK

Disusun oleh : SIGIT DWI PURNAMA NIM : I8109042

Telah dapat disahkan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Ahli Madya.

Surakarta,

Pembimbing I

Pembimbing II

Prof. Muhammad Nizam, Ph.D NIP : 19700720 199903 1001

Ubaidillah,ST, M.Sc NIP : 198408252010121004

Mengetahui, Ketua program studi Diploma III Teknik Mesin Fakultas Teknik universitas Sebelas Maret

Heru Sukanto, ST. MT NIP : 197207311997021001 ii

commit to user


digilib.uns.ac.id

iii

commit to user


digilib.uns.ac.id

KATA PENGANTAR Puji dan syukur saya panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas rahmat dan hidayahNya sehingga saya dapat menyelesaikan laporan tugas Akhir ini dengan baik dan lancar. Adapun penulisan laporan ini sebagai informasi tertulis dan sebagai perlengkapan dari keseluruhan tugas akhir, yang juga merupakan salah satu syarat akademis untuk memperoleh gelar Ahli Madya. Dalam laporan ini penulis mengucapkan terimakasih kepada pihak-pihak yang telah membantu terselesaikannya laporan ini, yaitu kepada : 1. Bapak Prof. Muhammad Nizam, Ph. D. selaku dosen pembimbing I Proyek Akhir Jurusan DIII Teknik Mesin Produksi Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Bapak Ubaidillah,ST,M.Sc. selaku dosen pembimbing II Proyek Akhir Jurusan DIII Teknik Mesin Produksi Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 3. Bapak Heru Sukanto, ST. MT. selaku ketua jurusan DIII Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 4. Laboran laboratorium proses produksi mas Arifin dan mas Hendri yang membatu dan membimbing dalam mengerjakan Proyek Akhir. 5. Bapak dan ibu ku serta adik ku tersayang yang selalu memberikan motivasi dalam mengerjakan Proyek Akhir dan kehidupan sehari-hari untuk masa depan ku yang lebih baik. 6. Teman-teman seperjuangan Proyek Akhir yaitu Beny, Didik, dan Rully yang membantu dalam menyelesaikan Proyek Akhir dan penyusunan laporan ini. 7. Teman-teman D3 teknik mesin produksi ’09 yang membatu dalam penyelesaian Proyek Akhir dan penyusunan laporan ini. Penulisan laporan ini tidak lepas dari kekurangan dan kesalahan, karena segala kebenaran datangnya dari Tuhan, maka dari itu dimohon saran dan iv

commit to user


digilib.uns.ac.id

kritiknya atas penyusunan laporan ini demi kesempunaan laporan ini dimasa mendatang. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kelanjutan studi penulis yang dapat dikembangkan dalam profesi kerja selanjutnya.

Surakarta, Juli 2012

Penulis

v

commit to user


digilib.uns.ac.id SEPEDA LISTRIK Sigit Dwi Purnama

Program Diploma Tiga Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surkarta

ABSTRAK Proyek Akhir berisi tentang sepeda listrik, yang melatari Proyek Akhir sepeda listrik ini adalah kebutuhan masyarakat akan

alat transportasi yang

praktis, perawatan yang mudah dan tidak menimbulkan polusi udara sehingga menjadikan sepeda listrik sebagi kendaraan alternatif yang sangat diminati Laporan proyek akhir akan membahas tentang cara kerja sepeda listrik, perancangan dan proses pembuatan sepeda listrik. Disamping itu juga akan membahas tentang pengujian perfoma sepeda listrik. Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan didapatkan kecepatan maksimal 35km/jam dengan jarak tempuh 30 km dijalan datar.

Kata kunci : sepeda listrik,kendaraan alternatif

vi

commit to user


digilib.uns.ac.id DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................................

i

HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................

ii

KATA PENGANTAR ..........................................................................................

iv

ABSTRAK..............................................................................................................

vi

DAFTAR ISI ........................................................................................................ vii DAFTAR GAMBAR.............................................................................................. viii BAB 1 PENDAHULUAN 1.1

Latar Belakang .............................................................................

1

1.2

PerumusanMasalah ......................................................................

1

1.3

Tujuan ...........................................................................................

2

1.4

Batasan Masalah ..........................................................................

2

1.5

Manfaat.........................................................................................

2

1.6

MetodePemecahanMasalah..........................................................

2

BAB IIDASAR TEORI 2.1

SepedaListrik ................................................................................

3

2.2

MekanismeKerjaSepedaListrik.....................................................

3

2.3

Motor Listrik.................................................................................

4

2.3.1 Cara Kerja Motor Listrik…… ...........................................

4

2.3.2 JenisJenis Motor Listrik....................................................

6

2.3.3 PengaturanKecepatan Motor Dc......................................

6

BateraiLitium................................................................................

8

2.4.1 PrinsipKerjaBateraiLitium ……........................................

8

2.4.2 KarakteristikBateraiLitium...............................................

9

2.5

Torsi ............................................................................................

11

2.6

Daya..............................................................................................

11

2.7 Kecepatan ..........................................................................................

12

2.8 Momeninersia ....................................................................................

12

2.4

commit to user


digilib.uns.ac.id

BAB IIIPERENCANAAN DAN GAMBAR 3.1

AlurPerencanaan ..........................................................................

11

3.2 SistemKeseluruhan .............................................................................

12

3.3Rangka .................................................................................................

12

3.3.1 RangkaUtama ......................................................................

12

3.3.2 LenganAyun .........................................................................

13

3.4

Motor Penggerak..........................................................................

13

3.5

Baterai ..........................................................................................

17

BAB IVPEMBUATAN DAN PEMBAHASAN 4.1

ProsesProduksi.............................................................................

18

4.1.1 AlatdanBahan…… .............................................................

18

4.1.2 langkahpengerjaan ...........................................................

18

4.2.

Proses Pengecatan .......................................................................

22

4.3.

Proses Perakitan…… ...................................................................

24

4.4.

HasilSepedaListrik........................................................................

25

4.5

Pembahasan..................................................................................

26

4.5.1 PengujianKecepatanPutar Motor Dc ..............................

26

4.5.2. PenghitunganKecepatanSepeda Motor…… ......................

26

4.5.3. PengujianPengisianBaterai...............................................

27

4.5.4.MenghitungJarakMaksimalSepedaListrik ...........................

28

BAB V. PENUTUP 5.1

Kesimpulan ...................................................................................

29

5.2

Saran ..........................................................................................

29

Daftar Pustaka ..........................................................................................

30

Lampiran

31

..........................................................................................

commit to user

1


digilib.uns.ac.id BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Kendaraan bermotor khususnya sepeda motor sekarang ini telah menjadi kebutuhan yang pokok dalam masyarakat, disamping penggunaannya yang praktis dan perawatan yang mudah, sehingga menjadikan kendaraan bermotor sangat diminati masyarakat. Namun penggunaannya sebagai alat transportasi memiliki sederet kelemahan

diantaranya menimbulkan polusi udara dan isu paling

diperdebatkan sekarang ini adalah isu Global Warming dari gas karbon dioksida yang dihasilkan oleh kendaraan bermotor berbahan bakar fosil. Banyak solusi dari permasalahan tersebut seperti mengganti bahan bakar fosil dengan energi bahan bakar terbarukan seperti gas, bio etanol, dan sebagainya.Yang saat ini dilakukan pemerintah adalah mengkonversi bahan bakar energi

minyak ke bahan bakar gas atau energi listrik sebagai sumber energi

penggerak yang ramah lingkungan. Sebuah inovasi baru dalam kendaraan muncul pada era sekarang ini yaitu sepeda

tanpa

menggunakan

tenaga

mesin

sebagai

penggerak.

Sepeda

menggunakan tenaga listrik sebagai pengganti bahan bakar sebagai tenaga untuk menggerakan kendaraan. Sepeda listrik ini memiliki tiga komponen utama sebagai alat penggeraknya, antara lain dinamo, kontroler dan baterai. Untuk memperoleh cadangan tenaga dalam menggerakkan sepeda, maka dapat dilakukan melalui sistem pengechasan pada aliran listrik. 1.2. Perumusan Masalah Perumusan masalah dalam proyek akhir ini adalah bagaimana membuat dan menguji sepeda listrik. Masalah yang akan dibahas meliputi : 1. Bagaimana sistem kelistrikan sepeda listrik. 2. Bagaimana perfoma sepeda listrik.

commit to user

2


digilib.uns.ac.id

1.3. Tujuan Proyek Akhir Tujuan dari proyek akhir ini adalah mahasiswa dapat : 1. Merancang dan membuat sepeda listrik. 2. Menguji perfoma sepeda listrik yang telah dibuat. 1.4. Batasan Masalah Batasan yang dipakai pada tulisan ini antara lain: 1. Kelistrikan yang pada sistem penggerak sepeda ( motor penggerak). 2. Proses pembuatan. 1.4. Manfaat Proyek akhir ini mempunyai manfaat sebagai berikut : 1. Secara teoritis Mahasiswa

dapat

memperoleh

pengetahuan

tentang

perencanaan,

pembuatan dan pengujian sepeda listrik. 2. Secara praktis Mahasiswa dapat menerapkan ilmu yang diperoleh selama kuliah khususnya bidang mata kuliah kerja bangku dan plat, permesinan, mekanika teknik , ilmu teknik pengelasan dan elektronika. 1.6. Metode Pemecahan Masalah Dalam penyusunan laporan ini penulis menggunakan berapa metode untuk merancang dan membuat sepeda listrik antara lain : 1. Metode interview Dengan cara melakukan konsultasi kepada dosen pembibing dan orang – orang yang mengetahui tentang sepeda listrik. 2. Studi pustaka Data diperoleh dengan merujuk pada beberapa literatur untuk merancang dengan permasalahan yang dibahas. 3. Studi lapangan Pengamatan dan survey yang dilakukan ke toko – toko untuk mencari komponen. 4. Metode manufaktur Metode ini dilakukan dengan membuat dan merakit sepeda listrik di laboratorium proses produksi.

commit to user

3


digilib.uns.ac.id

commit to user

3


digilib.uns.ac.id BAB II DASAR TEORI

2.1.

SepedaListrik Sepedalistrikmerupakanmanifestasiakankebutuhanmanusiaakanalattrans

portasi

yang

bisamenggabungkanbonafitsegikesehatandanramahlingkungandarisebuahsepedao nthel/ konvensionaldengankenyamananberkendaradarisebuahkendaraanbermotor. Sebuahstandarmenyatakanbahwasebuahsepeda

yang

dibantutenagalistrikbolehmenggunakan motor dengandayamaksimalsebesar500 watt

untukmasihdapatdikategorikansebagaisepedabiasadalamperlalu-lintasan.

(Derris Surya,2011) Sepedalistrikdapatdikategorikansebagaikendaraan

hybrid,

karenaproduknya

yang

ramahlingkungan.Sepedalistrikinimemilikitigakomponenutamasebagaialatpengger aknya,

antara

lain

dinamo,

kontrolerdanbaterai.Untukmemperolehcadangantenagadalammenggerakkansepeda , makadapatdilakukanmelaluisistempengechasanpadaaliranlistrik. 2.2. MekanismeKerjaSepedaListrik Mekanismekerjadarisepedalistrikadalahsangatsederhana.Sepedalistrikm emanfaatkansumbertenaga

yang

berupabaterai

yang

digunakanuntukmenggerakkan motor yang digunakanuntukmenjalankansepeda. Di

dalamkerjanya,

sepedalistrikdilengkapiolehsebuahcontroller

yang

salahsatufungsinyaadalahmengaturseluruhsistemkelistrikanpadasepedalistrik.Beri kutakandijelaskanbeberapabagiandarisepedalistrik. 1. Kit

adalahsebuah

motor

DC

yang

merupakanpenggerakutamadarisepedalistrik. 2. Bateraimerupakansumberenergilistrik

yang

digunakanpadasepedalistrik. 3. Controllerdigunakanuntukmengaturseluruhsistemkelistrikanpadaseped elistrik. 4. Grip gas digunakanuntukmengaturkecepatansepedalistrik.

commit to user

4


digilib.uns.ac.id

Untukmengetahuibagian

–

bagiansepedaakanditunjukkanpadagambar

2.1

dibawahini. 3 4

2 1

Gambar 2.1.SepedaListrik 2.3. Motor Listrik Motor

listrikadalahperangkatelektronik

yang

berfungsimengubahenergilistrikmenjadienergimekanik. Energimekanikinidigunakanuntukmemutarperangkatlainsemisal

blower,

menggerakankompresor, mengangkatbahandll. Motor listrikdigunakanjuga di rumah (mixer, borlistrik, fan angin)dan di industri. Motor listrikkadangkaladisebut “kudakerja”

nyaindustrisebabdiperkirakanbahwa

menggunakansekitar 70% bebanlistrik total di industri. 2.3.1Jenis-Jenis Motor Listrik Jenis – jenis motor listriksepertigambar2.3 dibawahini :

commit to user

motor-motor

5


digilib.uns.ac.id Gambar 2.3.Jenis-jenis motor

listrik(http://dwiro.wordpress.com/2009/08/23/jenis-motor-listrik/, diakses 7/23/2012 3:22 PM)

2.3.2 Jenis - JenisMotor DC Berdasarkan macamnya, Motor DC terdiri dari motor dc shunt dan motor dc seri. a.

Motor DC Shunt. Motor

DC

jenisinimempunyaicirikumparanpenguatmedandiparalelterhadapkumparanarmatur .

Kelebihandari

Motor

DC

jenisiniyaitutidakterlalumembutuhkanbanyakruangankarena

diameter

kawatkecil.Sedangkankelemahannyayaitudayakeluaran

yang

dihasilkankecilkarenaaruspenguatnyakecil.Skemarangkaiannyasepertigambar 2.4berikutini :

Gambar 2.4 Rangkaian Motor Dc Shunt Persamaan arusnya adalah ]Ǵ = ] + ]…ℎ…………………………………………………..… ( 1 ) ]…ℎ =

…ℎ

5…ℎ…………………………………………...……… ( 2 )

Persamaan tegangannya adalah Ǵ=

+ ]Ǵ5Ǵ…………………………………………..……… ( 3 )

…ℎ = ]…ℎ 5…ℎ……………………………………………..……… ( 4 ) =

…ℎ……………………………………………..…………... ( 5 )

dimanaEm adalah sumber tegangan pada lilitan penguat magnet pada motor penguat terpisah, Ea adalah GGl lawan motor, V adalah tegangan terminal motor,

commit to user

6


digilib.uns.ac.id

Ia adalah arus jangkar, Is adalah arus pada lilitan penguat magnet seri, Ish adalah arus pada lilitan penguat magnet shunt, I adalah arus yang masuk ke motor, Ra adalah hambatan pada lilitan jangkar, Rsh adalah hambatan pada liltan penguat magnet shunt, Rs adalah hambatan pada lilitan penguat magnet seri dan Rm adalah hambatan pada lilitan penguat magnet motor penguat terpisah.

b.

Motor DC Seri. Motor

DC

jenisinimempunyaicirikumparanpenguatmedandiseriterhadapkumparanarmatur. Kelebihandari Motor DC jenisiniyaitudaya output yang dihasilkanbesar. Sedangkankelemahannyayaituarusbeban

yang

dimintasangatlahbesar,

sesuaidenganbeban yang dipikulnya, jikateganganinputnyatidakstabilmaka flux magnit yang dihasilkanolehkumparanseritidakstabil pula, sehinggadaya output yang dihasilkantidakstabil.Skemarangkaiansepertigambar2.5 berikutini:

Gambar 2.5 Rangkaian Motor Dc Seri Persamaan arusnya adalah ]Ǵ = ]… = ]……………………………………………………… ( 6 )

Persamaan tegangannya adalah Ǵ=

+ ]Ǵ5Ǵ + ]…5…………………………………………… ( 7 )

dimana Em adalah sumber tegangan pada lilitan penguat magnet pada motor penguat terpisah, Ea adalah GGl lawan motor, V adalah tegangan terminal motor, Ia adalah arus jangkar, Is adalah arus pada lilitan penguat magnet seri, Ish adalah arus pada lilitan penguat magnet shunt, I adalah arus yang masuk ke motor, Ra adalah hambatan pada lilitan jangkar, Rsh adalah hambatan pada liltan penguat

commit to user

7


digilib.uns.ac.id

magnet shunt, Rs adalah hambatan pada lilitan penguat magnet seri dan Rm adalah hambatan pada lilitan penguat magnet motor penguat terpisah. 2.3.3.PengaturanKecepatan Motor DC Besarnyagayageraklistrikinduksipadakumparanarmaturakibatnyaberput arnya rotor yang terletakdiantarakutub magnet diperoleh :

=

Ϩ

……………………………………………………... ( 8 )

dimanaEaadalahggllawan

yang

dibangkitkanolehlilitanjangkar

(volt),

P

adalahjumlahkutub, N adalahputaran rotor (rpm), Z adalahjumlahpenghantar total lilitanjangkar, Φ A

adalahjumlahgarisgarisgaya magnet tiapkutub (weber)dan

adalahjumlahcabangparalellilitanjangkar.

Kecepatanputar

Motor

DC

dapatdiperoleh dengan mengubah-ubah flux magnet, pengaturan arus armatur atau dengan pengubahan tegangan sumber. 2.4.

BateraiLitium BateraiLithium-ion

ataudisingkatLi-

ionadalahsalahsatudaritipebaterairechargeable.Lithium-ion (kutubpositif)

kekatoda

(kutubnegatif)

bergerakdarianoda

saatdigunakan.

agakbergerakkembalidarikatodakeanodasaatdilakukan

proses

Lithium-ion charging.

Bateraijenisinibayakdigunakanpadaconsumer electronic.Kepopuleranbateraiinidikarenakanbeberapaalasan, sepertibateraijenisiniportable,

dengan

ratio

energibanding

berat

yang

baikdanlainsebagainya. Baterailitium-ion

tanpacairansebagaibahannya,

dikembangkanolehilmuwanJepang

Yoshino

memadukankarbonlitiumdanpolimersebagaianoda.

pertama Akira

Dan

di

kali yang

tahun

1991

untukpertamakalinyabaterailitium-ion diproduksisecaramassaloleh Sony Corp berkerjasamadengan

Asahi

Kasei

Corp.

Sejaksaatitudanhinggasaatini,

baterailitium-ion terusberkembangpesatterutamasebagaisumberenergipadahpdankomputer. Seiringdenganperkembanganteknologikomputer, hpdanbelakanganinimobil hybrid yang begitucepatdanmemerlukandaya yang

commit to user

8


digilib.uns.ac.id

tinggisehinggadiperlukanbaterailitium

yang

mampumenghasilkanenergilebihtinggi. 2.4.1. PrinsipKe rja Dari BateraiLitium-Ion Proses

penghasilanlistrikpadabaterailitium-ion

sebagaiberikutJikaanodadankatodadihubungkanmakaelektronmengalirdarianodam enujukatodabersamaandenganitulistrik pun mengalir. Padabagiandalambaterai, terjadi

proses

pelepasan

ion

litiumpadaanodauntukkemudian

ion

tersebutberpindahmenujukatodamelaluielektrolit. Padakatodabilanganoksidasikobaltberubahdari 3karenamasuknyaelektrondan

ion

4

menjadi

litiumdarianoda.Sedangkan

proses

rechargingataupengisianulang, berkebalikandengan proses ini. Dari

berbagaibanyakjenislogam,

kenapalitium

yang

sangatmenjanjikanuntukanoda?Litiummemilikinilaipotensialstandar paling negatif (-3.0

V),

paling

ringan

(berat

atom:6.94

g),

sehinggabiladipakaiuntukanodadapatmenghasilkankapasitasenergi yang tinggi. 2.4.2. KarakteristikBateraiLitium Ion Seperti

yang

sudahdijelaskandiawalanodaterdiridari

bagianyaitubagianpengumpulelektrondan

2 material

aktif.Untukbagianpengumpulelektronbiasanyamenggunakanlapisan film tembaga, selainstabil (tidakmudahlarut)harganya pun murah.Sedangkanpadabagian material aktif,

tidakmenggunakanlogamlitiumsecaralangsung,

namunmenggunakan

material karbon (LiC6). Hal

inidikarenakan,

sulitnyamengkontrolreaksilitiumpadapermukaanelektrodabilamemakailogamlitiu msecaralangsung.Material LiC 6adalahgrafitdimanadisetiaplapisandisisipkanlogamlitium.Kepadatanenerginya dari material iniberkisar 339~372 A h/kg. Namunsalahsatukelemahanutamapada adalahterjadiirreversible

material

karbonini, capacity.Yaitu,

jikabateraidialirilistrikdariluaruntukpertamakalinyadarikeadaankosong,

commit to user

9


digilib.uns.ac.id

makaketikadigunakanbesarkapasitas/energi yang dilepastidaksamaketika proses pengisian.

Hal

inidikarenakanterbentuknya

gas

padaanoda,

sehinggamenghalangipelepasan

ion

litium.Namunhalinidapatdicegahdenganmenambahkanzatadiktifsepertivinylene carbonate

kedalamlarutanelektrolit

.(

http://kimia.unp.ac.id/?p=799,diakses

7/23/2012 2:59 PM) 2.5.

Torsi Motor Torsi motor didefinisikansebagaiaksidarisuatugayapada motor yang

dapatmempengaruhibebanuntukikutbergerak. Ketikasumbertegangandihubungkanpada brush (sikat) motor, makaarus yang mengalirmasukkekutubpositif

brush,

melaluikomutatordankumparanarmatur,

sertakeluarmelaluidaerahkutubnegatifdari brush. Sedangkan torsi pada motor dc merupakanpembagiandaridaya( P ) dibagidengankecepatansudut

motor

dalambentuk

radian

(

ω

).

Olehkarenaitudiperolehpersamaan torsi ( T ) sebagaiberikut :

=

(

) ……………………………………………………… ( 9 )

dimanaTadalah torsi (Nm), P adalahdaya ( watt)dan ω adalahkecepatansudut motor. 2.6.

Daya Dayadilambangkanolehhuruf P dalampersamaanlistrik.Padarangkaianaru

s DC,

dayalistriksesaatdihitungmenggunakan Hukum

sesuainamafisikawanBritania James

Joule,

yang

Joule, pertama

kali

menunjukkanbahwaenergilistrikdapatberubahmenjadienergimekanik, dansebaliknya. P = V . I ……………………………………………………………. ( 10 ) dimanaP adalahdaya

(watt atau

W),

A)danV adalahperbedaanpotensial (volt atau V) 2.7.

MenghitungKecepatan

commit to user

I adalaharus

(ampere atau

10


digilib.uns.ac.id

Untukmenghitungkecepatangerakbendadapatdiselesaikandenganjarakdibag idenganwaktusepertirumusdibawahini.

= ……………………………………………………………....... ( 11 )

dimana V adalahkecepatan (m/s), S adalahjarak (m)dan t adalahwaktu (s) 2.8.

Mome nInersia Momeninersia

(Satuan SI :

kg

m2)

adalahukuran kelembaman suatubendauntuk berotasi terhadapporosnya. Besaraniniadalah

analog

rotasidaripada massa.

Dibawahinimerupakanrumusdarimomeninersia :

] =

(5 +

)………………………………………..… ( 12 )

dimanaIr adalahmomeninersiaroda,

m adalah massa benda,

R adalahjarijariluarrodadanr adalahjarijaridalamroda.

2.9

Daya Motor Untukmenentukandaya

dibutuhkanadalahpertimbangan

motor factor

–

penggerak factor

hambatan

yang yang

dialamiolehkendaraansepertitahanangelinding( rolling resistance ), tahananangin ( air resistance ) dantahanantanjakan ( gradient resistance ).( Suminto, 2009)

Ė=

.

dimanaNbadalahdaya

oda

…………………………………………….…… ( 13 )

motor

(HP),

Rradalahtahanangelindingroda

danVmaksadalahkecepatanmaksimal (m/s).

commit to user

(kg)


digilib.uns.ac.id BAB III PERENCANAAN DAN GAMBAR

3.1.

Alur Perencanaan Perencanaan pembuatan sepeda listrik akan dijelaskan di bawah ini:

PERAKIT AN

Gambar 3.1. Flow Proses Perencanaan Pembuatan Sepeda Listrik

11

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id 3.2.

digilib.uns.ac.id

Sistem Keseluruhan

Gambar 3.2. Diagram Sistem Keseluruhan 3.2.1.

Rangkaian Kelistrikan

Gambar 3.3 Skema Rangkaian Listrik Sepeda Listrik

12

commit to user


digilib.uns.ac.id

3.3

Rangka

3.3.1.

Rangka Utama

Rangka sepeda listrik yang akan dibuat seperti gambar 3.3 dengan model suspensi belakang untuk menamambah kenyamanan pengunanya :

Gambar 3.4. Rangka Utama Sepeda Listrik Rangka dibuat dari pipa ST 37 dengan bentuk hollow oval dengan ukuran Diameter 5mm dengan tebal 3mm. Besi hollow ST 37 dipilih sebagai rangka dikarenakan struktur bahanya yang kuat untuk menopang beban desain maksimum, selain itu juga harganya terjangkau dan mudah untuk didapatkan. 3.3.2

Lengan Ayun Rangka lengan ayun pada sepeda listrik ini menngunakan besi kotak 20 x 40 seperti gambar 3.4 dibawah ini :

Gambar 3.5. Lengan Ayun Sepeda Listrik

13

commit to user


digilib.uns.ac.id

Rangka lengan ayun akan dibuat dengan bahan pipa balok ST 37 dengan ukuran 40 x 20 mm dengan tebal 3mm. Untuk perakitan rangka dan lengan ayun didesain seperti gambar 3.5 di bawah ini:

Gambar 3.6. Rangka Sepeda Listrik 3.4.

Motor Penggerak Roda yang direncanakan adalah roda dengan diameter 26 inch dengan

penggerak belakang berupa kit (motor DC) dengan spesifikasi 250W/36V seperti gambar 3.6.

Gambar 3.7. Roda Kit sepeda listrik dipilih sebagai motor penggerak karena kit adalah jenis motor DC yang menggunakan magnet permanen sehingga tidak membutuhkan daya listrik untuk membangkitkan medan stator.

Perubahan kecepatan motor

dapat mudah diubah dengan mengatur tegangan DC yang diberikan pada motor. 14

commit to user


digilib.uns.ac.id

Selain itu desain kit menyerupai tromol sepeda sehingga langsung dapat dipasang ke roda. Data pada sepeda listrik sebagai berikut : Parameter

Besar

Daya

250 W

Tegangan

36 Volt

Jari jari

0,31 m

Putaran

330 rpm

Massa

5 kg

Torsi

11 Nm

Langkah Perhitungan a. Menghitung kecepatan maksimal

Vmaks= ĆǴs . ¬ ¬

6Ǵ

Vmaks= 34.56 ¬Ǵ6 s 0,31 Ć Vmaks= 10,7 Ć⁄s Vmaks= 38,5 Ć

ǴĆ

b. Menghitung momen inersia pada roda

Ir= Ir=

. .

Ć(

+ ¬ )

5 ( 0,31 + 0,28 )

Ir= 2,5 ( 0,384 + 0,313 ) Ir= 0,436 Ć

c. Percepatan sudut roda = =

11 0,436

= 25,2 ¬Ǵ6 s

15

commit to user


digilib.uns.ac.id

d. Percepatan maksimal Ǵ=

.

¬

6Ǵ

Ǵ = 25,2 . 0,31 Ǵ = 7,81 Ć s

e. Waktu mencapai kecepatan maksimal ĆǴ Ǵ 38,5 ΂ĆǴs = 5,14 ΂ĆǴs =

΂ĆǴs = 5,14 s

Beban total kendaraan dapat diperoleh dari daya motor pada ban

kendaraan ( Nb ) dalam bentuk HP dikalikan dengan 75 kemudian dibagi kecepatan dalam (m/s) kemudian didapatkan tahanan gelinding roda. Kemudian dari tahanan gelinding dapat dicari beban total kendaraan dari pembagian dengan koefisien rolling resistanceyang didapatkan dari gambar 3.8 dengan pengaruh kecepatan pada hambatan rolling.

Gambar 3.8 pengaruh kecepatan pada koefisien hambatan rolling ( Sutantra, 2001) 7= 7=

¬. .

ĆǴs ( 75

5)

. ĆǴs ( 75

5) 16

commit to user


digilib.uns.ac.id . 0,01 . 38,5 75

7= = =

0,3 . 75 0,01 . 10,7 22,5 0.107

= 210,28

Jadi berat total kendaraan yang bisa digerakkan dengan daya 0,3 HP adalah 210,28 kg. 3.5.

Baterai Sumber tenaga (batere) direncanakan dengan menggunakan baterai

lithium.Baterai ini berkapasitas 36V dengan arus 15A karena ukuran baterai yang tidak terlalu besar dan ringan, sehingga memungkinkan jika dipasangkan ke sepeda listrik. Daya yang dibutuhkan motor juga tercukupi dengan baterai tersebut. 5=

.

5 = 36 . 15 5 = 540

Jadi dari daya yang dihasilkan oleh baterai 540 watt dapat mencukupi daya motor sebesar 250 watt.

17

commit to user

18


digilib.uns.ac.id BAB IV PEMBUATAN DAN PEMBAHASAN

4.1

Proses Produksi Dalammembuat sepeda listrik , hal utama yang perlu diperhatikan adalah

persiapan. Persiapan merupakan bagian terpenting di dalam mewujudkan sebuah rancangan menjadi sebuah alat atau produk yang bisa digunakan. Dengan melakukan persiapan diharapkan operator mengetahui apa yang akan dikerjakan dalam proses produksi. 4.1.1

Alat dan bahan Alat-alat yang digunakan dalam mengerjakan proyek akhir adalah Mesin

las, Mesin bubut, Mesin bor, Mesin gerinda potong, Mesin gerinda, Pemotong plat, Penekuk plat, Ragum, Alat ukur (jangka sorong, mistar), Penyiku, Penitik, Penggores, Palu, Kikir, Gunting plat, Kunci – kunci (ring, pas), Peralatan keselamatan kerja Bahan – bahan yang digunakan dalam pembuatan sepeda listrik ini adalah Besi pipa Ø 2 inchi, Besi kotak 2x4 cm, Plat 1 mm, Elektroda 2,6 dan 2,0, Spare part sepeda, Mur dan baut, Bush , Pelumas ,Dempul, thinner dan cat besi. 4.1.2.

Langkah Pengerjaan Proses pembuatan sepeda listrik dilakukan dengan urutan yang telah

dirancang.

Pembuatan

sepeda

ini

dikelompokan

menjadi

bebrapa

bagian.Diantaranya adalah pembuatan rangka, pemasangan motor penggerak, perakitan komponen sepeda. A. Pembuatan Rangka Rangka sepeda ini terbagi menjadi dua bagian yaiu rangka utama dan lengan ayun. Rangka utama dibuat dari pipa Ø 2”. Sedangkan lengan ayun terbuat dari pipa kotak 20mm x 40mm. Proses pembuatan rangka yang dilakukan adalah sebagai berikut: 1. Proses pengepresan Memipihkan pipa dengan cara mengepres dengan mesin pres dari Ø 2”menjadi tebal diagonal 1,5”.

commit to user

19


digilib.uns.ac.id

Gambar 4.1 Proses Pengepresan 2. Proses membuat pola. Proses pembuatan pola adalah proses pembuatan bentuk dan ukuran agar dapat dirangkai sesuai dengan desain yang diharapkan. Pada proses pembuatan pola ini menggunakan alat berupa spidol, penggaris, alat pengukur sudut sedangkan untuk pembentukanya menggunakan gergaji, gerinda dan kikir. Untuk urutan proses produksinya adalah sebagai berikut: a. Rangka utama 1. Memotong besi oval sesuai dengan ukuran. 2. Setelah mendapatkan panjang yang telah diinginkan, kemudian membentuk ujung rangka sesuai pola yang telah dibuat.

Gambar 4.2 Hasil Penggergajian

commit to user

20


digilib.uns.ac.id

3. Membuat penguat rangka utama dengan membilah besi oval menjadi bentuk U yang kemudian ditempatkan pada bagian tengah.

Gambar 4.3 Penguat Tengah b. Lengan ayun Menggergaji pipa kotak 20mm x 40mm. yang dijadikan sebagai rangka lengan ayun dengan urutan sebagi berikut: 1. Menyiapkan gergaji dan bahan yaitu pipa kotak 20mm x 40mm. 2. Membuat pola garis sesuai dengan ukuran dan bentuk. 3. Memberi tanda pada benda kerja dengan menggunakan spidol. 4. Menjepit benda kerja ke ragum, agar mudah pada saat proses pengergajian. 5. Menggergaji sesuai dengan tanda dan ukuran yang telah dibuat. Untuk rangka

lengan ayun dan penguat lengan ayun ini membuat

sebanyak dua buah.

Gambar 4.4 bahan lengan ayun Untuk kelengkapan lainya seperti head tube, seat tube dan bottom braket diambil dari sepeda yang sudah tidak terpakai.Hal ini dilakukan karena ukuran part yang telah tersebut di atas merupakan ukuran standar sepeda.

commit to user

21


digilib.uns.ac.id

3. Proses Pengelasan Proses pengelasan adalah proses menyatukan rangka sepeda yang telah dibuat sesuai pola dan ukuran yang telah ditentukan. Proses pengelasan dilakukan dengan las listrik dengan arus 70A. a. Pengelasan rangka utama 1. Menyiapkan las listrik dan elektroda. 2. Menyiapakan benda kerja yang akan dibuat sebagai rangka utama yaitu pipa Ø 2 “ dengan panjang 60 cm dan 40 cm. 3. Menyatukan kedua rangka seperti pada gambar di bawah ini dengan cara mengelas titik terlebih dahulu. Setelah mendapatkan ukuran yang presisi

Gambar 4.5 Pengelasan Penguat 4. Kemudian baru mengelas penuh dengan las listrik dengan arus 70A. 5. Setelah rangka utama tersambung kemudian menyatukan headtube, bottom braket dan seattube mengunakan las listrik yang terlihat pada gambar dibawah ini.

Gambar 4.6 pengelasan head tube dan bottom braket

commit to user

22


digilib.uns.ac.id

b. Pengelasan lengan ayun 1. Menyiapkan besi kotak ukuran 2cm x 4cm panjanng 17cm dua buah dan 44cm dua buah.

Gambar 4.7 besi kotak 2 cm x 4 cm 2. Penguat lengan ayun dengan sudut 1300 dua buah.

Gambar 4.8 penguat 3. Menyatukan besi kotak panjang 17cm dengan 44cm dengan membentuk sudut 1300 dengan las listrik kemudian memberi penguat. Maka hasilnya seperti gambar dibawah ini.

Gambar 4.9 lengan ayun

commit to user

23


digilib.uns.ac.id

B. Pembutan Kotak Baterai 1. Memotong plat sesuai ukuran. 2. Menekuk plat dengan alat tekuk plat. 3. Mengelas plat yang sudah ditekuk tadi dengan las titik untuk mengunci tekukan setelah itu dilas penuh dengan las listrik dengan ampere rendah sampai selesai.

Gambar 4.10 Proses Pengelasan 4.2.

Pengecatan Rangka Pengecatan rangka dilakukan dengan tujuan memberikan warna pada

rangka sehingga akan menambah daya tarik terhadap sepeda yang akan dibuat.

Gambar 4.11. Proses pengecatan

commit to user

24


digilib.uns.ac.id

Pengecatan rangka dilakukan melalui beberapa proses diantaranya adalah pengamplasan, dempul, pelapisan under coat (epoxy), pelapisan top coat (cat dan clear). Prosesnya adalah sebagai berikut: 1. Mengamplas seluruh bagian rangka dengan menggunakan amplas 400. Hal ini dilakukan untuk menghilangkan kerak dan kotoran karat besi pada rangka. 2. Mendempul pada bagian-bagian yang tidak rata kemudian mengamplasnya dengan menggunakan amplas 800. Pengamplasan dilakukan pada seluruh permukaan rangka. 3. Mencuci rangka dengan menggunakan air kemudian dicuci dengan menggunakan sabun agar bersih dari kotoran dan minyak. 4. Membilas dengan air kemudian mengeringkan. 5. Menyemprot epoxy ke seluruh permukaan rangka agar rangka terhindar dari karat. 6. Setelah epoxy kering kemudian mengamplas dengan menggunakan amplas 1500 pada seluruh permukaan rangka. 7. Membersihkan sisa amplasan dengan menggunakan kain. 8. Memulai

mengecat

dengan

menyemprotkan

cat

dengan

menggunakan spry gun ke seluruh permukaan rangka. 9. Mengeringkan hasil pengecatan dengan memanskan di bawah sinar matahari. 10. Setelah cat kering kemudian mengulanginya sebanyak 2 lapis atau dua kali proses yang sama agar cat merata pada permukaan rangka kemudian dikeringkan. 11. Setelah permukaan cat kering, kemudian menyemprotkan clear ke seluruh permukaan rangka yang telah dicat agar rangka terlihat mengkilap. 12. Setelah clear rata kemudian mengeringkanya.

commit to user

25

perpustakaan.uns.ac.id 4.3.

digilib.uns.ac.id

Proses Perakitan Proses perakitan adalah menggabungkan komponen-komponen sepeda

menjadi satu kesatuan sehingga menjadi sebuah bentuk sepeda. Komponenkomponen yang dirakit adalah: 1. Stang / kemudi 2. Roda-roda 3. Gear dan rantai 4. Pengayuh 5. Kelengkapan lain (rem, sadle,suspension) 6. Rangkaian kelistrikan (kit, baterai, grip gas, controller) 7. Box batere 8. Assesoris 4.4.

Hasil Sepeda Listrik Hasil pembuatan sepeda listrik adalah seperti gambar di bawah ini:

Gambar 4.12. Hasil Sepeda Listrik 4.5.

Pembahasan Pada pembahasan ini akan dibahas mengenai pengujian alat yang

selanjutnya akan di analisa, hal ini dimaksudkan untuk memperoleh data yang

commit to user

26


digilib.uns.ac.id

dibutuhkan dan untuk mengetahui kemampuan alat yang direncanakan apakah bekerja sesuai dengan yang diharapkan dan berjalan sesuai dengan teori yang direncanakan. 4.5.1.

Pengujian Kecepatan Pengujian kecepatan putar dilakukan dengan menggunakan tachometer

yang dihubungkan langsung ke sumbu putar. Tujuan pengujian ini adalah untuk mengetahui kecepatan maksimal sepeda motor listrik tanpa beban maupun berbeban. 4.5.1`

Pengujian Kecepatan Putar Motor DC Langkah-langkah pada pengujian kecepatan putar motor DC dan pulley

roda sesuai dengan handel gas adalah sebagai berikut. 1. Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan dalam percobaan, yaitu tachometer dan sepeda motor listrik yang akan diuji. 2. Pasang tachometer pada pusat putaran motor DC. 3. Putar handel gas. 4. Mencatat penunjukan alat ukur . 4.5.2

Penghitungan kecepatan sepeda motor listrik Dari data di atas dapat dihitung kecepatan sepeda motor listrik ini. Disini

tidak ada alat penghitung kecepatan sepeda motor listrik karena kesulitan dalam dana. Oleh karena itu kecepatan sepeda listrik tanpa beban dapat dihitung sebagai berikut. Asumsi: 1. kecepatan putar roda adalah 330 rpm ( mengukur dengan tachometer) 2. diameter roda luar 0,62m Langkah perhitungan : a)

Menghitung kecepatan sudut pada motor 1 rpm = 1 rad =

1 rps 60

180n π

commit to user

27


digilib.uns.ac.id

Maka, 330 rpm = 5,5 rps Mencari jumlah sudut = 5,5 x 3600 = 1980 0 Kemudian diubah dalam bentuk radian

ω mak motor r ω mak motor r

1980n an

s

1980n π 180n

ω mak motor r 34,56

ω mak motor = ω mak roda

b)

s

s

Menghitung kecepatan maksimal V mak = ω mak .r roda = 34,56

= 10,6 ⁄

. 0,31

= 38,5

Jadi kecepatan laju sepeda listrik tanpa beban secara teori adalah 38,5 km / jam.Kecepatan pada saat percobaan adalah 35 km/jam. 4.5.3.

Menghitung Pengisian Baterai Baterai memiliki kapasitas 15 Ah. Padahal waktu pengisian, secara

teorichargermemberikan arus sebesar 2,5 Ampere sesuai yang tertera dalam kemasancharger.

Gambar 4.13 Name Plate Charger

commit to user

28


digilib.uns.ac.id

Perhitungan secara teori adalah sebagai berikut. ·

Menghitung waktu penuh baterai

t = kapasitas baterai :I dimana : t = waktu pada saat baterai terisi penuh I = Arus yang mengalir ke baterai t = 15 : 2.5 t = 6 jam Jadi waktu yang diperlukan untuk mengisi baterai hingga penuhmenurut teori adalah 6 jam. 4.5.4.

Menghitung Jarak Maksimal Sepeda Listrik Keadaan baterai terisi penuh memiliki kapasitas 15Ah, yang artinya

baterai memiliki cadangan energi listrik 15 ampere dalam satu jam. Padahal arus yang digunakan pada kontroler untuk mengerakan

motor listrik sebesar 16

ampere. Jadi perhitungannya adalah sebagai berikut. ·

Menghitung waktu habis baterai bila digunakan terus menerus. Waktu habis baterai = kapasitas baterai : arus kontroler = 15 Ah : 16 A = 0,93 jam

Jadi waktu habis baterai digunakan terus menerus adalah 0,93 jam. Maka dapat dihitung secara manual berapa jauh jarak maksimum yang dapat ditempuh sepeda listrik. ·

Pada kecepatan maksimal Jarak maksimal = kecepatan maksimal .waktu habis baterai = 38,5 km / jam . 0,93 jam = 35,8 km

Jadi jarak maksimum yang bisa ditempuh sepeda listrik ini adalah 35,8 km, tetapi dalam kenyataannya jarak yang ditempuh sepeda listrik ini adalah 30 km.

commit to user

29


digilib.uns.ac.id

commit to user


digilib.uns.ac.id BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan Dari

hasilpercobaan,

makadiperolehkesimpulanatasperfomasepedalistriksebagaiberikut : 1. Dari

hasilsepeda

yang

telahdibuatmakasepedainisangatcocokdigunakanpadadaerahperkotaandeng ankondisijalan yang cukupdatar. 2. Dari hasilpercobaandidapatkankecepatanmaksimalsepedalistrikjikadikendaraide nganpengendaramempunyaiberat

65

kg

adalah

35km/jam,

jaraktempuhmaksimal 30km. 5.2 Saran 1. Untukmendapatpenerangan

di

malamhari,

sepedalistrikinidapatditambahkanlampu. 2. Perluditambahsistempengisianatau

alternator

pengisiandapatdilakukansaatsepedadikayuh.

29

commit to user

padasepedalistrik

agar

SISTEM KELISTRIKAN PADA SEPEDA LISTRIK PROYEK AKHIR. Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Ahli Madya

Recommend Documents