BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Data

BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Data Hasil Pengujian
Pengujian dilakukan untuk mendapatkan nilai tegangan dan arus listrik.
Pengujian dilakukan dengan prosedur sebagai berikut:
Menentukan beban yang akan dipakai pada alat prototipe konversi energi mekanik
dari laju kendaraan sebagai sumber energi listrik. Pengujian menggunakan
pembebanan sebanyak 10 variasi dengan beban yang melaju pada speed bump,
rugi – rugi gesek yang terjadi diabaikan. Besarnya kecepatan diasumsikan tetap
pada 2 km/jam.
Tabel 4.1. Hasil pengujian alat dengan variasi besar beban
Beban
No (kg)
1
55
2
60
3
63
4
65
5
70
6
75
7
80
8
90
9
95
10
100
Tegangan
/ Arus
Volt
Ampere
Volt
Ampere
Volt
Ampere
Volt
Ampere
Volt
Ampere
Volt
Ampere
Volt
Ampere
Volt
Ampere
Volt
Ampere
Volt
Ampere
1
1,8
0,041
2
0,041
1,8
0,04
2,1
0,04
2,4
0,047
2,4
0,05
2,4
0,051
2,5
0,052
2,4
0,053
2,6
0,058
2
1,7
0,04
1,9
0,04
1,9
0,04
2
0,041
2,4
0,045
2,4
0,049
2,5
0,051
2,4
0,051
2,6
0,052
2,7
0,057
3
1,8
0,041
2
0,041
1,9
0,041
2,1
0,042
2,3
0,046
2,2
0,051
2,5
0,05
2,6
0,053
2,5
0,053
2,5
0,056
4
1,5
0,039
2,1
0,039
2
0,039
2,2
0,04
2,1
0,047
2,3
0,05
2,3
0,05
2,5
0,052
2,4
0,054
2,6
0,057
36
5
1,8
0,041
1,8
0,041
2
0,041
2
0,041
2,2
0,048
2,4
0,05
2,4
0,049
2,4
0,053
2,4
0,053
2,5
0,056
6
1,6
0,04
2
0,04
2,1
0,041
2,1
0,041
2,4
0,047
2,5
0,048
2,6
0,05
2,6
0,051
2,5
0,054
2,7
0,055
7
1,7
0,042
1,9
0,042
2,1
0,04
2,1
0,042
2,4
0,045
2,1
0,051
2,4
0,051
2,5
0,05
2,5
0,051
2,5
0,056
8
1,8
0,039
2
0,039
2
0,041
2,1
0,04
2,3
0,046
2,3
0,05
2,4
0,048
2,4
0,053
2,6
0,053
2,4
0,055
9
1,7
0,041
1,9
0,041
1,8
0,039
1,9
0,041
2,3
0,047
2,3
0,05
2,5
0,051
2,5
0,053
2,3
0,054
2,6
0,057
10
Rata-rata
1,8
1,7
0,041
0,041
2
2,0
0,041
0,041
2
2,0
0,041
0,040
2,1
2,1
0,04
0,041
2,4
2,3
0,045
0,046
2,4
2,3
0,051
0,050
2,3
2,4
0,051
0,050
2,4
2,5
0,051
0,052
2,5
2,5
0,052
0,053
2,6
2,6
0,056
0,056
37
Tabel 4.1 di atas diketahui bahwa fluktuasi tegangan dan arus yang terjadi
dapat dimungkinkan karena pembebanan saat pengujian menggunakan model
manusia yang tidak memiliki parameter ukur yang pasti. Kemungkinannya adalah
pada saat pengujian pembebanan pada speed bump kurang maksimal atau terlalu
menambah gaya tekan yang terlalu besar pada saat melintasi speed bump.
4.2. Analisis Gaya pada Speed Bump
Analisa ini dilakukan dengan percobaan menggunakan beban yang
melintasi speed bump sebagai berikut:
Beban
= 55 kg
Kecepatan = 2 km/Jam (kecepatan rata – rata manusia saat berjalan)
x
y
Gambar 4.1. Analisa gaya pada speed bump
Keterangan:
x = jarak beban awal sampai pijakan terbebani maksimal = 25 mm
y = jarak pembebanan maksimal = 30 mm
Asumsi:
1. Kecepatan manusia berjalan pada umumnya nenurut beberapa sumber
adalah sebesar 2 km/jam.
2. Tiap satu beban (55 kg) di lakukan sampai 10 kali percobaan.
Perhitungan :

Kecepatan (v)
Konversi satuan dalam SI
2
x
x
= 0,56 m/det
38
Kecepatan beban kearah horizontal pada sumbu (y) sebesar:
vy = x vx.............................................................................................(4.1)
besarnya vx = v = 0,56
Maka:
vy =
x 0,56
vy = 0,672 m/s

Waktu kontak antara beban dengan speed bump (t)
t=
....................................................................................................(4.2)
t=
t = 0,044 det

Percepatan yang terjadi (α)
ay =
ay =
.................................................................................................(4.3)
(
)
ay = 15, 27 m/s2

Analisis gaya yang bekerja pada sumbu (y) pada speed bump
Besarnya gaya yang diterima oleh speed bump sebagai berikut:
Dimana nilai Fy sebagai berikut:
Fy = m . ay .............................................................................................(4.4)
Fy = 55 kg x 15,27 m/s2
Fy = 839,85 Newton
39
4.3. Analisis Nilai Defleksi Pegas
Analisa dilakukan untuk mendapatkan nilai kekakuan pada pegas yang
digunakan pada saat percobaan.
Diketahui :
Beban (m)
= 4 kg
Gravitasi
= 9,81 m/s2
Panjang pegas = 44 mm

Maka gaya yang bekerja pada pegas
F=m.g
F = 4 kg x 9,81 m/s2
F = 39, 24 N
Defleksi pengujian:
δ1
= 5 mm
δ2
= 6 mm
δ3
= 6 mm
maka:

Defleksi rata-rata :
δrata-rata = (δ1 + δ2 + δ3) / 3...................................................................(4.5)
δrata-rata = (5+ 6 + 6) / 3
δrata-rata = 5,67 mm

Kekakuan pegas
k = F / δrata-rata.......................................................................................(4.6)
k = 39,24 N / 5,67 mm
k = 6, 92 N/mm.
40

Analisis gaya Fp pada pegas
Dari hasil pengujian pegas yang dilakukan didapat nilai (Fp)
terhadap sumbu (y) sebagai berikut:
Fp = k . y.................................................................................................(4.7)
Fp = 6,92 N/mm x 30 mm
Fp = 207,6 N
4.4. Analisis gaya pada speed bump dan pegas
Fy
Fp
(peg
as gaya yang terjadi antara speed bump dan pegas
Gambar 4.2. analisi
FR = Fy – Fp ...........................................................................................(4.8)
FR = 839,85 N – 207,6 N
FR = 632,25 N
Dimana :
Fy adalah gaya yang bekerja pada speed bump
Fp adalah gaya yang bekerja pada pegas
FR adalah gaya total yang bekerja pada speed bump
41
4.5. Analisis Hasil Pengujian
Data yang diambil dari pengujian dapat dilihat pada tabel 4.1 nilai
tegangan (Volt) dan arus (Ampere) merupakan nilai terukur. Analisa hasil
pengujian untuk mengetahui besarnya nilai daya yang dihasilkan. Besarnya daya
yang dihasilkan adalah:
Diketahui :
Tegangan
= 1,7 Volt
Arus
= 0,033 A
Maka :

Daya yang dihasilkan generator.
P = V . I..................................................................................................(4.9)
P = 1,7 Volt x 0,041 A
P = 0,070 Watt.

Nilai usaha yang dihasilkan oleh speed bump.
Wy = FR . sy .......................................................................................(4.10)
Wy = 632,25 N x 0,03 m
Wy = 18,97 Joule

Daya input dari speed bump
P = Wy / t..............................................................................................(4.11)
P = 18,96 /0,044
P = 431,08 Watt

Daya output dari kelistrikan
P = V x I..............................................................................................(4.12)
P = 1,7 Volt x 0,041 Ampere
P = 0,070 Watt
42

Maka nilai efisiensi daya
Efisiensi =
x100%...................................................................(4.13)
Efisiensi =
x 100%
Efisiensi = 0,0162%
Dari hasil perhitungan yang dilakukan membuktikan bahwa gaya
berbanding lurus dengan beban, yaitu semakin besar beban maka gaya
yang dihasilkan juga semakain besar, hal tersebut berbanding terbalik
dengan nilai efisiensinya. Dimana nilai efisiensinya sangat kecil, hal
tersebut bisa terjadi kerena pada saat melakukan pengujian terjadi gesekan
yang mengakibatkan kurang maksimalnya
alat uji. Hal ini juga bisa
mempengaruhi putaran freewheel dan flywheel yang mengakibatkan daya
listrik yang dihasilkan kecil.
43
Tabel 4.2. Besar rata-rata tegangan dan arus saat pengujian
Beban
Tegangan
Arus
(kg)
(Volt)
(Ampere)
1
55
1,7
0,041
2
60
2,0
0,041
3
63
2,0
0,040
4
65
2,1
0,041
5
70
2,3
0,046
6
75
2,3
0,050
7
80
2,4
0,050
8
90
2,5
0,052
9
95
2,5
0,053
10
100
2,6
0,056
No
Pada tabel 4.2. nilai Tegangan dan Arus merupakan nilai rata – rata yang
terukur dari hasil percobaan. Perhitungan lainnya dapat dilihat pada Tabel 4.3.
44
Tabel 4.3. Perhitungan pengaruh variasi beban terhadap daya listrik dan efisiensi
No
Beban
(kg)
Fy (N)
Fp (N)
FR (N)
m.a
m.g
Fy – FP
Usaha Dayaoutput Dayainput
(Joule)
(Watt)
(Watt)
F.s
v.I
W/t
Efisiensi
(%)
1
55
839,85
207,6
632,25
18,97
0,070
431,08
0,0162
2
60
916,2
207,6
708,6
21,26
0,082
483,14
0,0170
3
63
962,01
207,6
754,41
22,63
0,080
514,37
0,0156
4
65
992,55
207,6
784,95
23,55
0,086
535,19
0,0161
5
70
1068,9
207,6
861,3
25,84
0,106
587,25
0,0180
6
75
1145,25
207,6
937,65
28,13
0,115
639,31
0,0180
7
80
1221,6
207,6
1014
30,42
0,120
691,36
0,0174
8
90
1374,3
207,6
1166,7
35,00
0,130
795,48
0,0163
9
95
1450,65
207,6
1243,05
37,29
0,133
847,53
0,0156
10
100
1527
207,6
1319,4
39,58
0,146
899,59
0,0162
28,27
0,107
642,43
0,0166
Rata-rata
Pada Tabel 4.3. nilai Fy merupakan gaya dari speed bump dimana sumbu
(y) merupakan gaya horizontal, sehingga gayanya kebawah. Sedangkan nilai FP
merupakan gaya dari pegas yang mengarah keatas atau lihat pada gambar 4.2.
untuk nilai FR merupakan gaya pada speed bump dan gaya pada pedas. Hal ini
membuktikan bahwa semakin besar beban maka gaya yang dihasilkan juga
semakin besar.
45
4.4.1. Pengaruh Beban Terhadap Tegangan.
Gambar 4.3. Menunjukkan hubungan antara beban dan tegangan yang
dihasilkan.
Gambar 4.3. grafik perbandingan antara tegangan dan beban
Gambar 4.3. menjelaskan bahwa variasi pengujian menghasilkan
kenaikan tegangan listrik tiap beban. Pembebanan yang dilakukan sangatlah
berpengaruh pada tegangan listrik, semakin besar pembebanan maka semakin
besar tegangan listriknya dan sebaliknya semakin kecil pembebanan maka
tegangan listriknya juga kecil. Pengujian yang dilakukan apabila putaran (rpm)
pada dimano sepeda tinggi/besar maka nilai teganagan listrik yang dihasilkan
juga tinggi.
46
4.4.2. Pengaruh Beban Terhadap Arus.
Gambar 4.4. Menunjukkan hubungan antara beban dan arus yang
dihasilkan.
Gambar 4.4. grafik perbandingan antara arus dan beban
Gambar 4.4. pada pengujian ini grafik mengalami kenaikan arus listrik
pada tiap pembebanan. Hal ini karena putaran (rpm) pada dinamo sepeda
tinggi/besar seperti halnya pada tegangan listrik. Akan tetapi pada pembebanan 63
kg mengalami penurunan dari 0,041 Ampere ke 0,040 Ampere. Hal ini
dikarenakan saat pembebanan pegas speed bump kurang terinjak atau kurang
berfungsinya pegas pada saat pengujian, yang mengakibatkan terjadinya fluaktif
pada arus.
47
4.4.3. Hubungan Beban Terhadap Daya.
Gambar 4.5. Menunjukkan hubungan antara beban dan daya yang
dihasilkan.
Gambar 4.5. grafik perbandingan antara daya dan beban.
Gambar 4.5. menjelaskan bahwa daya yang dihasilkan menunjukkan
kenaikan pada daya inputnya pada tiap pembebanan. Hal ini karena tegangan dan
arus mengalami kenaikan, dengan semakin tinggi pembebanan yang dilakukan.
Akan tetapi pada nilai pembebanan 63 kg mengalami penurunan dari sebelumnya
0,082 watt menjadi 0,080 pada pembebanan 65 kg, hal ini disebabkan tegangan
dan arus yang dihasilkan juga mengalami penurunan.
48
4.4.4. Pengaruh Beban Terhadap Efisiensi
Gambar 4.6. Menunjukkan hubungan antara beban dan efisiensi yang
dihasilkan.
Gambar 4.6. grafik pernbandingan antara efisiensi dan beban.
Pengujian yang dilakukan menunjukkan bahwa besarnya beban yang
melintas sangat berpengaruh pada besarnya daya listrik yang dihasilkan oleh
generator. Fenomena ini dapat dilihat dengan membandingkan besar daya yang
dihasilkan dengan beban terkecil dan beban terbesar, pada beban terkecil yaitu 55
kg menghasilkan daya sebesar 0,07 Watt, sementara pada penggunaan variasi
beban terbesar yaitu 100 kg dihasilkan daya listrik sebesar 0,146 Watt. Namun
pada penelitian ini belum mengetahui batas maksimal beban yang dapat diterima
oleh speed bump dan komponen pembangkit yang lainnya.