perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id commit to user

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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
iii
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
3
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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)
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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= ĆǴŽs . ¬ ¬
6Ǵ
Vmaks= 34.56 ¬Ǵ6 s 0,31 Ć
Vmaks= 10,7 Ć⁄s
Vmaks= 38,5 ŽĆ
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 Ž Ć
c. Percepatan sudut roda
=
=
11
0,436
= 25,2 ¬Ǵ6 s
15
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
d. Percepatan maksimal
Ǵ=
.
¬
6Ǵ
Ǵ = 25,2 . 0,31
Ǵ = 7,81 Ć s
e. Waktu mencapai kecepatan maksimal
ĆǴŽ
Ǵ
38,5
΂ĆǴŽs =
5,14
΂ĆǴŽs =
΂ĆǴŽs = 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=
¬.
.
ĆǴŽs
(
75
5)
. ĆǴŽs
(
75
5)
16
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
. 0,01 . 38,5
75
7=
=
=
0,3 . 75
0,01 . 10,7
22,5
0.107
= 210,28 Ž
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
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