“UJI KARAKTERISTIK MEKANISME PEMBANGKIT ENERGI LISTRIK PADA SPEED BUMP DENGAN MEKANISME FLY WHEEL ”
ANDY PRASETYO (2105100138) Dosen Pembimbing: Ir. Abdul Aziz Achmad JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2010
LATAR BELAKANG Sumber semakin terbatas
Kebutuhan semakin meningkat
ENERGI LISTRIK
Pemanen energi memanfaatkan Mekanisme speed bump
Diperlukan sumber alternatif
• Bagaimana pengaruh beban dan kecepatan kendaraan terhadap energi listrik bangkitan pada generator. • Bagaimana pengaruh beban dan kecepatan kendaraan terhadap kecepatan turun dari speed bump. • Mengetahui energi kinetik maksimal pada saat pengujian mekanisme pembangkit energi listrik.
BATASAN MASALAH • Kecepatan kendaraan saat melintasi speed bump bernilai konstan. • Kendaraan yang digunakan dalam pengujian adalah mobil Toyota Avanza untuk speed bump panjang dan Motor Yamaha Vixion untuk speed bump pendek. • Drag Force diabaikan. • Kuat medan magnet , jumlah lilitan dan diameter kawat kumparan pada generator elektrik disesuaikan dengan motor yang ada dipasaran.
•Melakukan studi eksperimental pengaruh variasi kecepatan dan beban kendaraan terhadap energi listrik bangkitan pada generator elektrik. •Membandingkan hasil voltase bangkitan dari alat pemanen energi yang diuji penulis dengan alat pemanen energi yang telah dirancang sebelumnya.
MANFAAT •Alat pemanen energi ini dapat digunakan sebagai sumber energi alternatif dalam kehidupan sehari – hari. •Alat pemanen energi ini dapat dikembangkan menjadi alat pemanen energi listrik yang memiliki kapasitas besar. •Membantu mahasiswa untuk lebih memahami konsep dalam melakukan studi eksperimental pada sebuah alat.
•Mempelajari tentang pengaruh variasi beban dan kecepatan terhadap energi listrik bangkitan pada speed bump profil trapesium •Semakin besar kecepatan kendaraan maka semakin rendah energi listrik bangkitan yang dihasilkan.
• Speed Bump. • Speed bump(polisi tidur) adalah gundukan yang dibuat melintang di jalan untuk membatasi kecepatan laju kendaraan. Fungsi polisi tidur adalah untuk menjaga keteraturan berlalu lintas dan juga menjaga agar para pengendara kendaraan bermotor untuk memperlambat laju kendaraan.
Kendaraan melintas
Pedal
Sprocket
Flywheel
Generator
Energi Bangkitan
•Generator listrik adalah sebuah alat yang memproduksi energi listrik, dari sumber energi mekanik dengan menggunakan induksi elektromagnetik. •Terdapat 2 jenis generator yaitu generator ac, dan dc.
Proses pembangkitan tegangan tegangan induksi pada generator
•Tegangan induksi terbesar terjadi saat rotor menempati posisi seperti Gambar a dan c. Pada posisi ini terjadi perpotongan medan magnet secara maksimum oleh penghantar. •Sedangkan posisi jangkar pada Gambar b, akan menghasilkan tegangan induksi nol (daerah netral). Hal ini karena tidak adanya perpotongan medan magnet dengan penghantar pada jangkar atau rotor.
Proses pembangkitan tegangan tegangan induksi pada generator
• Jika ujung belitan rotor dihubungkan dengan slip-ring berupa dua cincin (disebut juga dengan cincin seret), maka dihasilkan listrik AC (arus bolak-balik) berbentuk sinusoidal.
Proses pembangkitan tegangan tegangan induksi pada generator dc
• Bila ujung belitan rotor dihubungkan dengan komutator satu cincin dengan dua belahan, maka dihasilkan listrik DC dengan dua gelombang positif. •• Rotor dari generator DC akan menghasilkan tegangan induksi bolak-balik. Sebuah komutator berfungsi sebagai penyearah tegangan AC. •• Besarnya tegangan yang dihasilkan oleh sebuah generator DC, sebanding dengan banyaknya putaran dan besarnya arus eksitasi (arus penguat medan).
Flywheel • Flywheel dapat diartikan sebagai sebuah mekanisme yang berputar, yang digunakan untuk menyimpan tenaga mesin pada saat mesin kelebihan tenaga, dan memberikan tenaga tersebut pada saat mesin kekurangan tenaga.
MULAI KAJIAN PUSTAKA
HASIL RANCANG BANGUN BERUPA PROTOPE
PENGUJIAN KARAKTERISTIK PROTOTIPE (PENGAMBILAN DATA)
MENGHITUNG DAYA OUTPUT GENERATOR P = V.I
MENGHITUNG DAYA YANG DITERIMA MEKANISME P = F.ẋ
A
B
C
METODOLOGI A
B
MENGHITUNG EFISIENSI
VALIDASI YA
KESIMPULAN SELESAI
TIDAK
C
• Hasil Rancang Bangun • Dari proses rancang bangun, dihasilkan pembangkit daya pada smart speed bump dan data-data yang menunjang, seperti dimensi tuas penggerak, rasio roda gigi, dimensi flywheel, dan spek dynamo pembangkit daya.
MULAI SETTING ALAT
VARIASI m1
VARIASI m2
A
B
METODOLOGI A
B
VARIASI V1, V2, V3
VARIASI V1, V2, V3
PENGUKURAN VOLTASE BANGKITAN , ARUS, KECEPATAN TURUN PADA SAAT PENGUJIAN
MENGHITUNG DAYA OUTPUT GENERATOR P = V.I
MENGHITUNG DAYA YANG DITERIMA MEKANISME P = F.ẋ
MENGHITUNG EFISIENSI MEKANISME
SELESAI
Pada pengujian dengan menggunakan speed bump pendek yang dilewati Yamaha Vixion
Pada pengujian dengan menggunakan speed bump panjang yang dilewati Toyota Avanza
Data kecepatan turun speed bump pada pengujian dengan menggunakan speed bump pendek yang dilewati Yamaha Vixion
Data kecepatan turun pada pengujian dengan menggunakan speed bump panjang yang dilewati Toyota Avanza
• • • • •
Perhitungan gaya tekan roda kendaraan Penimbangan pada roda depan dan belakang Untuk 1 penumpang: Massa pada roda depan : 72,5 kg Massa pada roda belakang : 87 kg
• Untuk 2 penumpang: • Massa pada roda depan • Massa pada roda belakang
: 75 kg : 94 kg
• Contoh perhitungan gaya tekan: • Variabel 1 penumpang
Contoh perhitungan daya yang diterima oleh mekanisme: Pada Yamaha Vixion dengan variabel 1 penumpang pada kecepatan 5km/jam
Data daya yang diterima mekanisme pembangkit energi listrik pada pengujian dengan menggunakan speed bump pendek yang dilewati Yamaha Vixion
Data daya yang diterima mekanisme pembangkit energi listrik pada pengujian dengan menggunakan speed bump panjang yang dilewati Toyota Avanza
Data efisiensi pembangkit energi listrik pada pengujian dengan menggunakan speed bump pendek yang dilewati Yamaha Vixion
Data efisiensi pembangkit energi listrik pada pengujian dengan menggunakan speed bump panjang yang dilewati Toyota Avanza
KESIMPULAN • Dengan bertambahnya kecepatan kendaraan maka energi bangkitan yang dihasilkan oleh mekanisme pembangkit energi listrik akan semakin kecil. • Dengan bertambahnya massa maka energi bangkitan yang dihasilkan oleh mekanisme pembangkit energi listrik akan semakin besar. • Voltase bangkitan rata- rata terbesar pada pengujian dengan menggunakan speed bump pendek adalah 4,83 volt, dan untuk pengujian dengan menggunakan speed bump panjang adalah 6,02 volt. • Kecepatan turun rata- rata terbesar pada pengujian dengan menggunakan speed bump pendek adalah 0,3981117 m/s yaitu pada pengujian dengan variasi 2 penumpang dan kecepatan 15 km/jam, dan untuk pengujian dengan menggunakan speed bump panjang adalah 0,2639302 yaitu pada pengujian dengan kecepatan 15 km/jam.
• Arus bangkitan rata- rata terbesar pada pengujian dengan menggunakan speed bump pendek adalah 0,58 A yaitu pada pengujian dengan variasi 2 penumpang dan kecepatan 15 km/jam, dan untuk pengujian dengan speed bump panjang adalah 0,62 A yaitu pada pengujian dengan kecepatan 15 km/jam. • Daya bangkitan terbesar pada pengujian dengan menggunakan speed bump pendek adalah 2,8 watt yaitu pada pengujian dengan variasi 2 penumpang dan kecepatan 5 km/jam, dan untuk pengujian dengan speed bump panjang adalah 3,73 watt yaitu pada pengujian dengan kecepatan 5 km/jam. • Efisiensi mekanisme terbesar pada pengujian dengan speed bump pendek adalah 1,31 % yaitu pada pengujian dengan variasi 1 penumpang dan kecepatan 5 km/jam, dan untuk pengujian dengan speed bump panjang adalah 0,37% yaitu pada pengujian dengan kecepatan 5 km/jam. • Energi kinetik terbesar pada percobaan ini adalah 328,31 Joule.
DAFTAR PUSTAKA • Deutschman, Michels Wilson. Machine Design. Machmillar Publishing Co.,Inc. New York • S. Rao, Singiresu. 2004 Mechanical Vibration. Prentice Hall PTR. Singapore • Hibbeler, RC. 2007. Engineering Mechanics Dynamics. 11th Edition. Prentice Hall. Singapore • George,H.Martin.1994. Kinematika dan Dinamika Teknik. Edisi Kedua. Erlangga, Jakarta
