naskah publikasi - Universitas Muhammadiyah Surakarta

DESAIN JARAK STATOR DENGAN ROTOR YANG PALING OPTIMAL
PADA GENERATOR MAGNET PERMANEN
TUGAS AKHIR
Disusun untuk Melengkapi Tugas Akhir dan Syarat-syarat untuk
Mencapai Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun Oleh :
ANDI PRADANA
D 400 080 014
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2012
DESAIN
JARAK STATOR DENGAN ROTOR YANG PALING OPTIMAL PADA GENERATOR
MAGNET PERMANEN
Andi Pradana
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta
E-mail : [email protected]
ABSTRAKSI
Penelitian ini bertujuan mendesain jarak stator dengan rotor yang paling optimal pada
generator magnet permanen dengan kecepatan tinggi dan mengetahui berapa tegangan dan arus
terhadap RPM yang dihasilkan dari jumlah putaran generator magnet permanen yang telah
disesuaikan jarak antara stator dengan rotor.
Membuat Generator Magnet Permanen Kecepatan Tinggi ini menggunakan magnet
permanen sebanyak 4 buah dengan ukuran 6 cm x 2,5 cm x 1,2 cm dan belitan email 0,3 mm dengan
jumlah belitan 400. Untuk menghasilkan belitan 400 yaitu dengan menggunakan alat lilit. Setelah
itu melakukan uji coba dengan kecepatan 2000 RPM, dilanjutkan dengan merubah jarak dari 2 mm,
4 mm, 6 mm. Untuk memutarkan generator tersebut menggunakan ban sepeda motor yang di
nyalakan sebagai pengganti motor AC. Lalu mengecek tegangan yang keluar dari generator
tersebut dengan menggunakan multimeter. Setelah tegangan keluar lalu memasang beban pada
generator tersebut yaitu lampu 5 watt dan kipas 39,6 watt melalui trafo step up 500 mA.
Hasil dari output generator dengan jumlah 400 belitan dan diameter kawat email 0,3 mm
dapat mengeluarkan hasil yang yang di harapkan apabila kecepatan putar 2000 RPM, tegangan
yang dikeluarkan oleh generator jarak 2 mm 225 volt, jarak 4 mm 200 volt, jarak 6 mm 175 volt
dengan beban lampu 5 watt dan kipas 39,6 watt. sedangkan arus yang dihasilkan generator beban
lampu 5 watt dengan jarak 2 mm 47,7 mA, 4 mm 42,6 mA, 6 mm 35,5 mA, dan beban kipas 39,6
watt dengan jarak 2 mm 44,3 mA, 4 mm 38,9 mA, 6 mm 34,7 mA. Hal ini berarti semakin kecil jarak
antara stator dengan rotor pada magnet permanen akan menghasilkan tegangan dan arus yang
besar.
Kata kunci : Magnet Permanen, Generator, Jarak stator dengan rotor, RPM, Tegangan dan Arus.
1. PENDAHULUAN
Salah satu permasalahan yang sangat
penting untuk dicari pemecahan di negara
Indonesia adalah krisis energi listrik. Ada
banyak sekali sumber daya primer alam yang
terbarukan dan bisa digunakan untuk
menghasilkan energi listrik, baik yang bersifat
alamiah seperti cahaya, angin dan air maupun
yang bersifat material fisika seperti magnet
permanen. Semua itu bisa didayagunakan
berdasarkan analisis ilmiah dan eksperimen
sehingga benar-benar didapatkan hasil yang
nyata.
Beberapa
negara
maju
telah
mengembangkan pembangkit listrik dari sumber
energi terbarukan sebagai bentuk pemikiran dan
kepedulian terhadap krisis energi listrik yang
semakin meresahkan. Cadangan sumber energi
pembangkit konvensional seperti minyak bumi
dan gas alam semakin lama akan semakin
terkuras habis untuk memenuhi kuota kebutuhan
energi dunia, sedangkan untuk memulihkan
kembali akan membutuhkan waktu yang sangat
lama. Dengan semakin ditemukannya teknologi
tinggi oleh para peneliti, semakin mempermudah
dan memperlebar penerapannya khususnya
optimalisasi sistem pembangkit energi dari
sumber terbarukan.
Uraian sebelumnya hanya memberikan
gambaran bahwa energi listrik memegang
peranan strategis dalam kehidupan masyarakat
Indonesia pada khususnya dan manusia pada
umumnya. arti strategis adalah manusia tidak
dapat hidup tanpa listrik karena dibutuhkan
dalam kehidupan yang serba elektronis di zaman
modern ini.
Buktinya saat adanya pemadaman bergilir
masyarakat merasa terganggu dan resah dengan
kurangnya pasokan listrik dan kerugian yang
sangat besar bagi industri dan juga kebutuhan
dalam rumah tangga yang diakibatkan oleh hal
tersebut. Kecenderungan peningkatan kebutuhan
energi listrik harus segera diantisipasi oleh
pemerintah (BUMN dalam hal ini PLN) yang
memonopoli produksi energi listrik Tanah Air.
Gejala ini harus diantisipasi oleh penyedia jasa
energi listrik yaitu PLN (Perusahaan Listrik
Negara) dengan pembangunan pembangkit
listrik baru berbahan bakar non-fosil (tidak
terbaharui).
Pemerintah menetapkan empat sumber
biofuel, yaitu kelapa sawit, singkong, minyak
jarak dan tebu. Saat ini yang menjadi fokus
utama adalah kelapa sawit dan minyak jarak,”
ungkap Said D. Jenie, Kepala badan Pengkajian
dan Penerapan Teknologi (BPPT) disela
penyambutan rombongan Palm Oil Expedition
di Jakarta, (Magdalena, 2003).
Namun cara seperti ini juga belum
sepenuhnya menanggulangi masalah krisis
listrik yang ada di Negara ini, dikarenakan
sumber biofuel di Indonesia sendiri belum
begitu tinggi, langkah ini sebagai optimalisasi
hasil dari sistem pembangkit listrik dengan
energi terbarukan merupakan bentuk bayaran
kompensasi terhadap kecilnya debit energi yang
dihasilkan.
Debit energi yang dihasilkan dari
pembangkit energi terbarukan relatif lebih kecil
dibandingkan dengan debit energi dari sumber
tak terbarukan (Djiteng Marsudi, 2005). Akan
tetapi dengan optimalisasi sistem diharapkan
akan mengahasilkan energi listrik dengan debit
yang tidak kalah besar atau setidaknya
masyarakat sudah bisa mandiri dengan
mempunyai pembangkit-pembangkit listrik lokal
yang bisa memenuhi kebutuhan energi listrik
secara swadaya.
Penelitian diawali mendesain rangkaian
listrik yaitu menentukan jumplah kutub (pole),
jumlah belitan tiap kutub dan diameter belitan
pada stator generator dan menentukan jumlah
magnet permanen untuk memproduksi kekuatan
medan magnet pada rotor. Mendesain rangkaian
magnetik yaitu menentukan jarak optimal antara
stator dan rotor. Setelah proses tersebut
dilanjutkan dengan proses perakitan stator
dengan rotor untuk dijadikan sebuah generator
magnet permanen.
1.1 Prinsip Medan Magnet Permanen
Apabila sepotong bahan magnetik keras
mengalami suatu gaya pemagnetan yang kuat,
domain-domainnya akan tersusun secara teratur
pada arah yang sama. Jika gaya pemagnetan
dihilangkan, maka sebagian besar domain tetap
dalam kedudukan yang teratur dan dihasilkan
suatu magnet permanen. Kutub utara merupakan
tempat keluarnya garis gaya magnetik dari
magnet dan kutub selatan merupakan tempat
garis masuk ke magnet.
Telah diterangkan bahwa garis gaya yang
mengelilingi kawat pembawa arus akan saling
tolak menolak jika garis-garis tersebut
mempunyai arah yang sama. Magnet tersebut
akan saling tarik menarik jika mempunyai arah
yang berlawanan. Hal tersebut berlaku pula pada
medan magnet permanen.
Gambar 1. Kutub-kutub pada medan
magnet permanen
Pada gambar 1 ditentukan dari arah garisgaris gaya keluar melalui utara, masuk ke
selatan. Jika kutub yang sama didekatkan satu
sama lain, maka garis-garis yang sama arah akan
saling berlawanan, sehingga cenderung untuk
saling memisahkan kedua magnet secara fisik.
Kutub-kutub
yang
berlainan
jika
didekatkan satu sama lain akan menghasilkan
suatu efek tarik-menarik secara fisik karena
garis-garis gaya dari kedua magnet akan
bergabung menjadi simpul (loop) panjang yang
menyatu. Medan dengan garis-garis yang sama
mendorong dan memisahkan kedua magnet.
Garis-garis yang tidak sama akan tarik-menarik,
bergabung dan menarik magnet secara bersamasama.
Gambar 2. Kutub magnet yang sama akan
tolak menolak
Medan dengan garis-garis yang sama
mendorong dan memisahkan kedua magnet.
Gambar 3. Kutub magnet yang tidak sama akan
tarik-menarik
Garis-garis yang tidak sama akan tarikmenarik, bergabung dan menarik magnet secara
bersama-sama.
1.2 Generator
Berdasarkan arus
yang dihasilkan.
Generator dapat dibedakan menjadi dua macam,
yaitu generator AC dan generator DC. Generator
AC menghasilkan arus bolak-balik (AC) dan
generator DC menghasilkan arus searah (DC).
Generator AC dan generator DC memiliki
perbedaan prinsip. Generator DC kumparan
jangkar ada pada bagian rotor dan terletak
diantara kutub-kutub magnet yang tetap
ditempat, diputar oleh tenaga mekanik. Pada
generator AC, konstruksinya sebaliknya yaitu,
kumparan jangkar disebut juga kumparan stator
karena berbeda pada tempat yang tetap,
sedangkan kumparan rotor bersama-sama
dengan kutub magnet diputar oleh tenaga
mekanik.
Gambar 4. Kontruksi generator sinkron
Jika kumparan rotor yang berfungsi
sebagai pembangkit kumparan medan magnet
yang terletak di antara kutub magnet utara dan
selatan diputar oleh tenaga air atau tenaga
lainnya, maka pada kumparan rotor akan timbul
medan magnet atau fluks yang bersifat bolakbalik atau fluks putar. Flux putar ini akan
memotong-motong kumparan stator, sehingga
pada ujung-ujung kumparan stator timbul gaya
gerak listrik karena pengaruh induksi dan flux
putar tersebut. Gaya gerak listrik (ggl) yang
timbul pada kumparan stator juga bersifat bolakbalik, atau berputar dengan kecepatan sinkron
terhadap kecepatan putar rotor.
1.3 Generator AC
Pada generator AC dipakai sebuah medan
magnetik yang berputar sehingga energi listrik
dan lilitan stator dapat dikeluarkan. Arus
penguatan untuk rotor dihasilkan oleh satu atau
lebih lilitan generator yang dipasang pada poros
dimana juga rotor terpasang. Listrik yang
dihasilkan disearahkan dengan bantuan dioda.
Dioda adalah elemen pengantar tanggung yang
meneruskan arus listrik hanya pada satu arah.
Bagian utama generator AC terdiri atas
magnet permanen (tetap), kumparan (solenoida).
cincin geser, dan sikat. Pada generator.
Perubahan garis gaya magnet diperoleh dengan
cara memutar kumparan di dalam medan magnet
permanen. Karena dihubungkan dengan cincin
geser, perputaran kumparan menimbulkan GGL
induksi AC. OIeh karena itu, arus induksi yang
ditimbulkan berupa arus AC. Adanya arus AC
ini ditunjukkan oleh menyalanya lampu pijar
yang disusun seri dengan kedua sikat.
Sebagaimana percobaan Faraday, GGL induksi
yang ditimbulkan oleh generator AC dapat
diperbesar dengan cara memperbanyak lilitan
kumparan, menggunakan magnet permanen
yang lebih kuat, mempercepat perputaran
kumparan, dan menyisipkan inti besi lunak ke
dalam kumparan.
Prinsip dasar generator arus bolak-balik
menggunakan hukum Faraday yang menyatakan
jika sebatang penghantar berada pada medan
magnet yang berubah-ubah, maka pada
penghantar tersebut akan terbentuk gaya gerak
listrik. Besar tegangan generator bergantung
pada :
a. Kecepatan putaran
b. Jumlah kawat pada kumparan yang
memotong fluk
c. Banyaknya
fluk
magnet
yang
dibangkitkan oleh medan magnet.
Jumlah kutub generator arus bolak-balik
tergantung dari kecepatan rotor dan frekuensi
dari ggl yang dibangkitkan. Hubungan tersebut
dapat ditentukan dengan persamaan berikut ini.
ns =
120 . f
…………… (1)
p
dengan :
ns = medan putar lilitan (rpm)
f = frekuensi (Hz)
p = jumlah kutub pada rotor
1.4 Generator DC
Prinsip kerja generator (dinamo) DC sama
dengan generator AC. Namun, pada generator
DC arah arus induksinya tidak berubah. Hal ini
disebabkan cincin yang digunakan pada
generator DC berupa cincin belah (komutator).
Komutator
menyebabkan
terjadinya
komutasi, peristiwa komutasi merubah arus yang
dihasilkan
generator
menjadi
searah.
Berdasarkan sumber arus kemagnetan bagi
kutub magnet buatan tersebut generator arus
searah dapat dibedakan menjadi:
1. Generator dengan penguat terpisah, bila arus
kemagnetan diperoleh dari sumber tenaga
listrik arus searah di luar generator.
2. Generator dengan penguat sendiri, bila arus
kemagnetan bagi kutub-kutub magnet
berasal dari generator itu sendiri.
Berdasarkan hubungan lilitan penguat
magnet dengan lilitan jangkar generator penguat
sendiri dibedakan atas :
1. Generator shunt
Generator shunt yaitu generator penguat
sendiri dimana lilitan penguat magnetnya
dihubungkan shunt atau parallel dengan
lilitan jangkar.
2. Generator seri
Generator seri yaitu generator penguat
sendiri
dimana
lilitan
magnetnya
dihubungkan seri dengan lilitan jangkar.
3. Generator kompon
Generator kompon yaitu generator arus
searah yang lilitan penguat magnetnya terdiri
dari lilitan penguat terdiri dari dua macam
yaitu:
a. Generator kompon panjang, merupakan
generator kompon yang lilitan penguat
serinya terletak pada rangkaian jangkar.
b. Generator kompon pendek, merupakan
generator kompon yang lilitan penguat
serinya terletak pada rangkaian beban.
1.5 Bagian Generator Sinkron
Secara umum generator sinkron terdiri dari
stator, rotor, dan celah udara. Stator merupakan
bagian dari generator yang diam sedangkan rotor
adalah bagian yang berputar dimana diletakkan
kumparan medan yang disuplai oleh arus searah
dari eksiter. Celah udara adalah ruang antara
stator dan rotor.
1.5.1 Stator
Secara prinsip stator motor induksi adalah
sama dengan stater motor sinkron maupun
generator. Pada stator terdapat susunan kawat
yang dimasukkan kedalam alur untuk menerima
belitan stator dari motor akan membawa belitan
menurut jenis motornya misalkan motor satu
fasa, maka statornya akan membawa belitan satu
fasa, dimana diumpan dari penyedia tegangan
satu fasa sedangkan untuk motor jenis tiga fasa,
maka statornya akan membawa belitan tiga fasa
yang diumpan dengan penyedia tegangan tiga
fasa. Jumlah kutub dari suatu motor akan
menentukan lambat cepatnya putaran suatu
motor. Makin banyak jumlah kutub yang
terpasang maka makin lambat putaran yang
dihasilkan sedangkan apabila jumlah kutubnya
makin sedikit maka putaran yang dihasilkan
makin cepat. Hal semacam ini dapat dihitung
dari:
Ns
=
F . 60
p
……………(2)
dengan :
Ns
F
P
= Putaran sinkron (Rpm)
= Frekuensi jala–jala (Hz)
= Jumlah pasang kutub
1.5.1 Rotor
Rotor pada generator sinkron pada
dasarnya adalah sebuah elektromagnet yang
besar. Kutub medan magnet rotor dapat berupa
salient pole (kutub menonjol) dan non salient
pole (kutub silinder) rotor sangkar.
Jenis Kutub Menonjol (Salient Pole)
Pada jenis salient pole, kutub magnet
menonjol keluar dari permukaan rotor. Belitanbelitan medannya dihubung seri. Ketika belitan
medan ini disuplai oleh Eksiter, maka kutub
yang berdekatan akan membentuk kutub
berlawanan. Bentuk kutub menonjol generator
sinkron tampak seperti pada gambar 2.5
berikut :
Gambar 5. Rotor Jenis Kutub Menonjol (Salient
Pole)
Rotor
kutub
menonjol
umumnya
digunakan pada generator sinkron dengan
kecepatan putar rendah dan sedang (120-400
rpm). Generator sinkron tipe seperti ini biasanya
dikopel oleh mesin diesel atau turbin air pada
sistem pembangkit listrik. Rotor kutub menonjol
baik digunakan untuk putaran rendah dan sedang
karena:
a. Kutub menonjol akan mengalami rugirugi angin yang besar dan bersuara bising
jika diputar dengan kecepatan tinggi.
b. Konstruksi kutub menonjol tidak cukup
kuat untuk menahan tekanan mekanis
apabila diputar dengan kecepatan tinggi.
1. Jenis Kutub Silinder (Non Salient Pole)
Pada jenis non salient pole, konstruksi
kutub magnet rata dengan permukaan rotor.
Jenis rotor ini terbuat dari baja tempa halus yang
berbentuk silinder yang mempunyai alur-alur
terbuat di sisi luarnya. Belitan-belitan medan
dipasang pada alur-alur di sisi luarnya dan
terhubung seri yang disuplai oleh Eksiter.
Gambaran bentuk kutub silinder generator
sinkron tampak seperti pada gambar 2.6
berikut:
Gambar 6. Rotor Jenis Kutub Silinder (Non
Salient Pole)
Rotor silinder umumnya digunakan pada
generator sinkron dengan kecepatan putar tinggi
(1500 atau 3000 rpm) seperti yang terdapat pada
pembangkit listrik tenaga uap. Rotor silinder
baik digunakan pada kecepatan putar tinggi
karena :
a. Konstruksinya memiliki kekuatan mekanik
yang baik pada kecepatan putar tinggi.
b. Distribusi di sekeliling rotor mendekati
bentuk gelombang sinus sehingga lebih baik
dari kutub menonjol.
1.6 Prinsip Generator
1.6.1 Magnet berputar di dalam kumparan
Arus listrik dibangkitkan dalam kumparan
pada saat kumparan diputarkan dalam medan
magnet. Jenis arus listrik yang dibangkitkan
adalah arus bolak-balik yang arah alirannya cara
konstan berubah-ubah dan untuk merubahnya
menjadi arus searah, diperlukan sebuah
komutator dan brush (sikat-sikat). ini adalah
untuk menarik arus searah yang dibangkitkan
pada setiap stator coil.
Armatur
dengan
komutator
dapat
diputarkan di dalam kumparan. Akan tetapi,
konstruksi armatur akan menjadi rumit dan tidak
dapat diputarkan pada kecepatan tinggi.
Kerugian yang lainnya adalah bahwa arus
mengalir melalui komutator dan sikat (brush),
maka keausan akan cepat terjadi karena adanya
lompatan api.
Mendapatkan arus searah dapat dilakukan
dengan menyearahkan arus bolak-balik yang
dihasilkan oleh stator coil tetap sebelum
dijadikan output dengan menggunakan rectifier,
atau dengan cara mengganti putaran stator coil
dengan memutarkan magnet dalam kumparan.
Semakin besar volume listrik yang dibangkitkan
di dalam kumparan, maka kumparan semakin
panas dikarenakan aliran arus. Oleh karena itu,
pendinginan akan menjadi lebih baik kalau stator
coil ditempatkan di luar dengan rotor coil
berputar di dalamnya.
Gambar 7. Prinsip Pembangkitan Arus
Seperti terlihat pada gambar 2.7 pada saat
magnet digerakan dekat kumparan akan timbul
gaya elektromagnet pada kumparan. Arah
tegangan yang dibangkitkan pada saat magnet
bergerak mendekat atau menjauhi kumparan
juga berlawanan. Besarnya tegangan yang akan
dibangkitkan akan meningkat sesuai dengan
meningkatnya gaya magnet dan kecepatan gerak
magnet. Selain itu, tegangan yang dibangkitkan
juga bertambah besar bila jumlah kumparannya
ditambah. Arah arus listrik pada kumparan dan
arah gaya magnet yang dihasilkan dapat dilihat
pada gambar 2.8.
Gambar 8. Hubungan antara arus listrik
pada kumparan dan medan magnet
Gaya gerak listrik yang dibangkitkan
dalam kumparan akan bertambah dengan besar
bila perubahan medan magnetnya berjalan
dengan cepat. Dengan kata lain, bertambah
banyak dan cepatnya flux magnet yang mengalir
melalui kumparan,maka gaya gerak listrik yang
dibangkitkan juga bertambah besar.
Hubungan tersebut dapat dinyatakan
dengan:
∆Φ
volt …………….. (3)
e = −N
∆t
dengan :
N
: banyak lilitan dari kumparan
∆Φ : perubahan flukx magnit dalam
satuan (webber)
∆ t : perubahan waktu dalam satuan detik
(dt)
E
: Tegangan (V)
2. METODE PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium
Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah
Surakarta.
2.1 Bahan
1. Peralatan Utama
a. Multimeter digital untuk mengukur
tegangan dan arus.
b. Magnet permanen 4 buah dengan
ukuran 6 cm x 2,5 cm x 1,2 cm
c. Tachometer untuk mengukur kecepatan
putaran generator.
d. Belitan Email 0.3 mm dengan jumlah
belitan 400.
e. Generator
magnet
permanen
termodifikasi sebagai pembangkit.
f. Putaran roda sepeda motor yang
dihubungkan dengan poli sebagai
gerakan awal generator.
2. Perlengkapan Pendukung
a. Perangkat keras (Hardware) yaitu
seperangkat Laptop Compaq 510 yang
digunakan untuk menganalisa hasil
tegangan dan arus motor dengan
spesifikasi sebagai berikut :
1) Processor Intel Core 2 Duo 2.0
GHz.
2) Memory 2048 MB DDR2.
b. Perangkat lunak (Software) yaitu
program Microsoft Excel yang
digunakan untuk perhitungan analisa
tabel dan grafik,
c. Printer HP Deskjet F2410 untuk
mencetak hasil analisa penelitian dan
laporan.
2.2 Alur Penelitian
Metodologi penelitian yang dilakukan dalam
penyelesaian tugas akhir ini meliputi:
a. Studi literatur
Studi literatur adalah kajian penulis
atas referensi-referensi yang ada baik
berupa buku maupun karya-karya
ilmiah yang berhubungan dengan
penulisan penelitian ini.
b. Pengumpulan data generator meliputi:
1) Pengumpulan data generator
2) Pengumpulan data tentang magnet
permanen
c. Perancangan alat meliputi :
1) Merancang desain generator
2) Merancang
lilitan
kumparan
magnet permanen
2.2.1 Pembuatan alat meliputi :
1. Merangkai rangka generator sesuai yang
diharapkan
2. Melilit dan memasang lilitan kumparan
magnet permanen
2.2.2 Pengujian sistem meliputi :
1. Pengujian generator dengan mengkopel
penggerak mula motor dc
2. Pengujian dan pengukuran tegangan dan
arus dari RPM generator
2.3 Analisa Data
Analisa data yang dilakukan dari
pengujian sistem adalah data yang akan
diambil berupa data RPM, tegangan dan arus
dari jumlah putaran generator serta jarak
antara stator dengan rotor, data tersebut
diolah dengan program Microsoft Excel
yang digunakan untuk perhitungan analisa
tabel dan grafik.
2.4 Pengambilan Kesimpulan
Pengambilan kesimpulan dilakukan
dengan melihat hasil dari pengujian sistem
yang telah dilakukan.
3. FLOWCHART PENELITIAN
4. ANALISA DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian
Data
penelitian berdasarkan pada
hasil pengujian generator magnet permanen dengan
menggunakan putaran ban sepeda motor.
4.1.1Percobaan Pertama
Hasil pengujian pertama generator
magnet permanen pada tanggal 15 maret 2012
dapat dilihat pada tabel 4.1 Tabel Pengukuran
RPM, tegangan dan arus dengan jumlah
kumparan rotor 100 lilitan tiap kutub dan tebal
kawat email 0,3 mm.
4.2 Analisa Data
Besar kecilnya beban dalam kurun
waktu
tertentu serta kecepatan putar rotor
berdampak besar terhadap tegangan dan arus
yang dihasilkan oleh generator. Jika generator
diberi beban yang tinggi dengan RPM yang
sama maka tegangan yang dihasilkan juga akan
berkurang.
Untuk menghitung RPM digunakan rumus
sebagai berikut :
RPM =.
…………………(4)
dengan :
RPM
: putaran
f
: frekuensi (Hz)
p
: jumlah kutub
Untuk menentukan jumlah alur digunakan
rumus sebagai berikut :
Jumlah alur =
Tabel 1 Tabel pengukuran RPM, tegangan dan
arus melalui trafo step up 500 mA dengan
beban kipas 39,6 Watt.
4.1.2Percobaan Kedua
Hasil pengujian kedua generator magnet
permanen pada tanggal 15 maret 2012 dapat
dilihat pada tabel 4.2 Tabel Pengukuran RPM,
tegangan dan arus dengan jumlah kumparan
rotor 400 lilitan tiap kutub dan tebal kawat
email 0,3 mm.
dengan :
N
f
………………….(5)
: jumlah lilitan
: frekuensi (Hz)
4.2.1Analisa hasil percobaan beban kipas 39,6
Watt dengan kecepatan 2000 RPM.
Gambar 9 Grafik hubungan jarak antara
tegangan dan arus dengan beban kipas
39,6 Watt.
Tabel 2 Tabel pengukuran RPM, tegangan dan
arus melalui trafo step up 500 mA dengan
beban lampu 5 watt.
Pada gambar 4.1 menunjukkan bahwa saat
kecepatan 2000 RPM tegangan pada jarak 2 mm
adalah 225 V turun pada jarak 4 mm menjadi
200 V dan pada jarak 6 mm tegangan turun
menjadi 150 V, sedangkan dengan beban kipas
39,6 Watt tegangan pada jarak 2 mm adalah 175
V turun pada jarak 4 mm menjadi 150 V dan
pada jarak 6 mm tegangan turun menjadi 100 V,
begitu pula pada saat generator dibebani arus
yang semula 44,3 A turun menjadi 33,9 A
menjadi 34,7 A dikarenakan jarak antara stator
dengan rotor di ubah dari yang semula 2 mm ke
4 mm sampai jarak 6mm.
4.2.2 Analisa hasil percobaan beban lampu 5
watt dengan kecepatan 2000 RPM.
Gambar 10 Grafik hubungan jarak antara
tegangan dan arus beban lampu 5 watt
Pada gambar 4.2 menunjukkan bahwa saat
kecepatan 2000 RPM pada saat tanpa beban
tegangan pada jarak 2 mm adalah 225 V turun
pada jarak 4 mm menjadi 200 V dan pada jarak
6 mm tegangan turun menjadi 150 V, sedangkan
dengan beban lampu 5 watt tegangan pada jarak
2 mm adalah 175 V turun pada jarak 4 mm
menjadi 150 V dan pada jarak 6 mm tegangan
turun menjadi 100 V, begitu pula pada saat
generator dibebani arus yang semula 47,7 A
turun menjadi 42,6 A menjadi 35,5 A
dikarenakan jarak antara stator dengan rotor di
ubah dari yang semula 2 mm ke 4 mm sampai
jarak 6mm.
5. PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Dari data pengujian yang telah dilakukan
dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Generator magnet permanen dengan 4 kutub
dan berjumlah 400 belitan dengan diameter
kawat email 0,3 mm semakin diperbesar jarak
stator dari 2 mm, 4 mm, 6 mm mengalami
penurunan tegangan dari 225 V, 200 V, 175
V pada kondisi 2000 RPM dibebani lampu 5
watt atau kipas 39,6 Watt.
2. Generator magnet permanen dengan 4 kutub
dan berjumlah 400 belitan dengan diameter
kawat email 0,3 mm semakin diperbesar
jarak stator dari 2 mm, 4 mm, 6 mm
mengalami penurunan arus dari 47,7 mA,
42,6 mA, 35,5 mA pada kondisi 2000 RPM
dibebani lampu 5 watt atau kipas 39,6 Watt.
5.2 Saran
1. Memperbanyak jumlah belitan kawat dan
memperbanyak jumlah kutub magnet
permanen dengan tujuan memperbesar
tegangan yang dihasilkan.
2. Memperbesar diameter kawat belitan
dengan tujuan memperbesar arus yang
dihasilkan.
3. Pengaturan jarak antara stator dengan rotor
yang paling optimal karena sangat
berpengaruh terhadap daya yang dihasilkan
generator.
DAFTAR PUSTAKA
Abrar
Ridwan dkk. 2005. Pengembangan
Generator Mini Dengan Menggunakan
Magnet Permanen. Program Pasca
Sarjana, Universitas Indonesia.
Bekti Nurwanto dkk. 2009. Pembuatan
Generator Listrik Free Energi Dengan
Magnet Permanen Untuk Skala Rumah
Tangga
“Program
Kreatifitas
Mahasiswa”. Universitas Teknologi
Yogyakarta (UTY)
Brian Yulianto, 2006. Mewujudkan teknologi
baru bagi sumber energi yang terbarukan.
Djiteng Marsudi. 2005. Pembangkitan Energi
Listrik. Jakarta: Erlangga
Muhammad Hasan Ashari Widodo. 2011.
Modifikasi Generator Sebagai Penghasil
Listrik Untuk PLTB Tipe Vertikal Axis.
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Pudji Irasari, Nurafni Dwi Hidayati. 2005.
Analisis Prototipe Generator Kecepatan
Rendah Untuk Pembangkit Listrik Skala
Kecil. Lembaga Ilmu Pengetahuan
Indonesia (LIPI).
Sumanto. (1996). Mesin Sinkron. Andi
Yogyakarta. Yogyakarta
Tony Taufik. 2009. Beberapa Cara Membuat
Generator.
www.tonytaufik.blogspot.com
Zuhal. 1995. Dasar Teknik Tenaga Listrik dan
Elektronika Daya. Jakarta: PT Gramedia
Pustaka Utama.