1 bab i pendahuluan

1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Masalah
Krisis energi yang melanda dunia khususnya di Indonesia, telah membuat
berbagai pihak mencari solusi dan melakukan penelitian untuk mencari sumber
energi alternatif yang dapat menghasilkan energi listrik. Telah diketahui bahwa saat
ini sumber minyak bumi dan batu bara semakin menipis, untuk itu sumber energi
alternatif sangat dibutuhkan dunia. Akan tetapi sumber daya manusia untuk mengolah
sumber energi alternatif masih sangat sedikit, contohnya di Indonesia. Banyak
sumber energi alternatif yang dapat diolah, hanya saja masyarakat Indonesia terbatas
dalam hal fasilitas dan modal.
Beberapa penelitian mulai memanfaatkan energi matahari, air dan angin untuk
menghasilkan energi listrik baik dalam skala kecil maupun besar. Sumber energi
tersebut diubah menjadi energi listrik dengan menggunakan generator magnet
permanen. Energi listrik yang dapat dihasilkan oleh generator magnet permanen
sangat menguntungkan.
Magnet permanen dapat digunakan pada generator yang diaplikasikan pada
kincir air untuk mengubah energi mekanis menjadi energi listrik.
Generator listrik yang biasanya diterapkan pada pusat-pusat tenaga listrik
adalah bekerja dengan putaran poros yang tinggi. Putaran poros yang tinggi hanya
1
2
bisa dicapai melalui pemanfaatan energi primer dari fosil, seperti minyak dan gas,
yang dikonversi menjadi energi panas (thermal) guna menggerakkan turbin, sehingga
poros turbin menghasilkan putaran yang tinggi dan dihubungkan kepada poros
generator listrik. Pusat-pusat tenaga listrik yang energi primernya bukan dari fosil,
seperti dari energi baru dan terbarukan, misalnya pusat listrik tenaga bayu atau angin,
angin bertiup dengan kecepatan kurang dari 5 meter/detik, pusat listrik tenaga
mikrohidro, air sungai mengalir yang beda ketinggian hulu dan hilir kurang dari 5
meter atau zero head, maka energi yang terkandung dalam angin dan air tersebut,
diterima oleh turbin angin dan turbin air, sehingga poros turbin hanya menghasilkan
putaran yang rendah. Sehingga perlu dikembangkan sebuah generator listrik yang
hanya dengan putaran poros rendah, menghasilkan induksi tegangan listrik yang
tunak. Caranya adalah menggantikan rotor generator listrik tersebut dengan rotor
yang konstruksinya tersusun dari magnet permanen. Magnet permanen yang
dipergunakan adalah memiliki kerapatan dan kekuatan fluk magnetik yang cukup
kuat dan diperoleh dari magnet yang terbuat dengan bahan Neobium Ferrum Boron
(Nd Fe B). (Prabowo, 2011)
1.2
Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas maka dapat dirumuskan permasalahan
sebagai berikut :
3
1. Apakah motor induksi tiga fasa rotor sangkar tupai dapat dikonversi menjadi
generator listrik tiga fasa putaran rendah berbasis rotor radial magnet
permanen neobium ferrum boron (Nd Fe B)?
2. Bagaimana pengaruh kecepatan putar generator terhadap frekuensi dan
tegangan keluaran saat tanpa beban?
3. Bagaimana pengaruh pembebanan dan variasi nilai beban resistif terhadap
tegangan, arus, faktor daya, daya aktif, daya reaktif, daya nyata, dan
kecepatan putar generator saat frekuensi diatur konstan senilai 50 Hz, 75 Hz,
100 Hz, 125 Hz?
4. Bagaimana pengaruh pembebanan dan variasi nilai beban resistif terhadap
tegangan, frekuensi, arus, faktor daya, daya aktif, daya reaktif, dan daya
nyata saat daya penggerak mula konstan?
1.3
Manfaat dan Tujuan Penelitian
Penelitian ini bermanfaat sebagai berikut :
1. Pemanfaatan generator magnet permanen untuk konversi energi terbarukan
mengatasi sumber daya alam tak terbarukan yang mengalami krisis.
2. Penghematan energi yang digunakan untuk mengahasilkan putaran poros
yang rendah dengan hasil lebih baik dibandingkan putaran poros yang tinggi.
4
Penelitian ini bertujuan sebagai berikut :
1. Mengetahui bagaimana kinerja rancang bangun generator listrik 3 fasa
putaran rendah berbasis rotor radial magnet permanen (Nd Fe B).
2. Pencapaian penelitian ini adalah kinerja generator listrik tiga fasa putaran
rendah berbasis rotor radial magnet permanen (Nd Fe B) dapat
menggantikan generator yang umum digunakan.
3. Melakukan perancangan dan pengujian generator putaran rendah 3 fasa
magnet permanen berbasis motor induksi.
4. Mengetahui karakteristik dari generator putaran rendah 3 fasa magnet
permanen berbasis motor induksi.
5. Mengetahui kelebihan dan kekurangan mesin jenis ini berdasar hasil
pengujian yang dilakukan.
1.4
Batasan Masalah
1. Mesin yang digunakan sebagai generator dalam pengujian ini adalah
generator sinkron putaran rendah 3 fasa magnet permanen yang berbasis
motor induksi.
2. Perancangan generator disini terbatas pada perancangan rotor, untuk stator
dan konstruksi generator berasal dari stator yang ada di pasaran
3. Dalam pengujian ini menggunakan penggerak utama berupa motor DC
dengan daya output 0.25 kW.
4. Pengujian ini hanya menggunakan beban resistif, yaitu berupa rheostat.
5
5. Pengujian ini hanya terbatas pada pengetahuan mengenai karakteristik secara
elektris dari generator magnet permanen berbasis motor induksi ini.
a.
Metodologi Penelitian
Metode yang digunakan dalam penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan
hasil penelitian sesuai dengan yang diharapkan dan memenuhi kaidah ilmiah. Adapun
metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Studi Literatur
Dilakukan dengan cara mencari dan mempelajari berbagai referensi mengenai
mesin putaran rendah magnet permanen dari berbagai sumber terkait.
2. Perancangan dan Pemasangan Stator
Dilakukan dengan menggunakan dimensi stator motor induksi 3 fasa yang
sudah ada sehingga menjadi generator yang siap diuji.
3. Pengujian dan Pengukuran
Melakukan pengujian di bengkel Ristek yang berlokasi di Srandakan, Bantul,
Yogyakarta, yang kemudian didapatkan berbagai data yang mendukung analisis
untuk penyusunan tugas akhir ini.
4. Analisis Data
Dilakukan dengan cara mencari hubungan antar variabel keluaran generator,
kemudian membuat persamaan dari hubungan tersebut sehingga diketahui
karakteristik dari generator tersebut yang selanjutnya dianalisis sebab-sebab
munculnya bentuk karakteristik dari generator tersebut.
6
b.
Sistematika penelitian
Sistematika penulisan laporan dibuat untuk memberikan gambaran dari isi
laporan ini, dan mempermudah dalam memahami isi laporan tugas akhir berikut.
Laporan tugas akhir ini terdiri dari 5 bab yang berisi
BAB I
: Pendahuluan
Berupa gambaran umum tentang tugas akhir yang menjelaskan tentang latar belakang
masalah, rumusan masalah, batasana masalah, tujuan penulisan, metodologi
penulisan dan sistematika penulisan.
BAB II
: Dasar Teori
Berisi tentang dasar teori maupun perhitungan mengenai generator sinkron secara
umum, maupun mengenai generator magnet permanen medan radial, serta rangkaian
ekuivalen dari generator sinkron.
BAB III
: Metode Penelitian
Berisi pembahasan mengenai perancangan generator magnet 3 fasa magnet permanen
serta cara penelitian berikut dengan diagram alir.
BAB IV
: Pengujian dan Pembahasan
Berisi pengujian generator sinkron magnet permanen dan kemudian menganalisis
hasil yang didapat yang disusun dalam tabel dan grafik.
7
BAB V
: Kesimpulan dan Saran
Bagian terakhir dari tugas akhir ini yang berisi tentang kesimpulan dari pembuatan
tugas akhir ini disertai saran yang membangun untuk perbaikan dan pengembangan
lebih lanjut.