ANALISA DAN PENGUJIAN ENERGY BANGKITAN YANG … · sidang tugas akhir analisa dan pengujian energy bangkitan yang dihasilkan oleh prototipe mekanisme vibration energy recovery system

SIDANG TUGAS AKHIR

ANALISA DAN PENGUJIAN ENERGY BANGKITAN YANG DIHASILKAN OLEH PROTOTIPE MEKANISME

VIBRATION ENERGY RECOVERY SYSTEM YANG DIPASANG PADA BOOGIE KERETA API

OLEH : DWI MUKTI JANUARTA

2108100609

DOSEN PEMBIMBING : Ir. ABDUL AZIZ ACHMAD

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA 2012

Latar Belakang 1.

• Kebutuhan Energi yang meningkat

2 • Keterbatasan sumber energi

3 • Diperlukan sumber Energi alternatif

4 • Energi gerak naik turun bogie yang belum

dimanfaatkan

5 • Dibutuhkan alat pemanen energy listrik untuk

memenuhi kebutuhan listrik tiap gerbong

Perumusan Masalah

Bagaimana pengaruh variasi frekuensi dan amplitudo exciter terhadap energi listrik yang dihasilkan pada P-Vers

Menganalisa perbandingan energi listrik yang dihasilkan dari proses pengujian dengan proses perhitungan.

Batasan Masalah

Motor DC 30 rpm 24 volt. Generator = motor DC 30 volt 3100 rpm 2 A Pengukuran dilakukan dengan 7 variasi frekuensi dan 3 variasi amplitudo Tachometer dalam keadaan normal. Oscilloscope dalam keadaan normal.

Tujuan Melakukan studi pengaruh variasi frekuensi dan

amplitudo exciter terhadap energi listrik yang dihasilkan pada p-vers.

Menganalisa perbandingan energi listrik yang dihasilkan

dari proses pengujian dengan proses perhitungan(yang dibandingkan adalah daya).

Manfaat Mahasiswa dapat mengetahui performa p-vers yang

telah di rancang. Membantu mahasiswa dalam memahami konsep dan

merancang produk (exciter). Memberikan salah satu solusi dalam upaya

menyediakan kebutuhan sumber energi listrik.

Massacusetts Institute of Technology (2009)Menemukan peredam kejut (shock absorber) yang dapat menghasilkan energi listrik.

Kajian Pustaka

Kinematika VERS

Dari Kecepatan ( v ) yang diberikan tuas ( rack ) maka akan diperoleh ωone way ωone way = v. rone way Karena one way gear dan spur gear 1 satu poros, maka none way = nsp 1 Selanjutnya, spur gear 1 dan spur gear 2 saling bergerak tanpa slip maka

Kinematika VERS Karena spur gear 2 satu poros dengan bevel gear 1, maka nsg2 = nbg1 Selanjutnya, bevel gear 1 dan 2 saling bergerak tanpa slip maka

Karena bevel gear 2 satu poros dengan bevel gear 3, maka nbg2 = nbg3 Selanjutnya, bevel gear 3 dan 4 saling bergerak tanpa slip maka

Karena bevel gear 4 satu poros dengan generator, maka

Hasil perancangan VERS yang telah jadi disini menggunakan perbandingan roda gigi sebagai berikut:

Dengan demikian bisa didapatkan perbandingan antara akhir pada generator dengan kecepatan input pada tuas ( rack ) sebagai berikut:

Metodologi Percobaan

Flowchart Penelitian

Power Supply

Motor DC

Persiapan alat uji (Exciter)

Alat Pemanen Energi ( P-VERS)

Generator Listrik

Osciloscope

Tachometer

Multimeter

Susunan Peralatan Percobaan

Pengujian/Pengambilan Data

Uji Karakteristik Generator

Video Uji Karakteristik Generator

Perhitungan

Diketahui data inputan berupa frekuensi sebesar 0.83 Hz dengan putaran (n)= 99.4 rpm dan amplitudo eksitasi = 0.03 m. Pertama kita mencari omega (ω):

Dimana: ω = kecepatan sudut (rad/s) n = putaran motor (rpm)

Untuk mempermudah perhitungan kecepatan, analisa kinematika kecepatan dilakukan sudut 90o :

ω2 O2

R2

A

B

R3 2

3

4

R2 = 3 cm =0.03 m dan R3 = 160 mm = 0.16 m ω2 = 510.4039 rad/s (konstan)

Kecepatan Besar (m/s) Vektor Arah Vektor

VA VA = R2 x ω2 = 0.03 x 10.4039 = 0.312117 o - a

VBA VBA = R3 x ω3 = ? a - b

VB VB = VA + VBA = ? o - b

Disini skala yang digunakan adalah 100:1 m/s.

a,b o

a - b

Dari polygon kecepatan diatas didapatkan VBA = 0 m/s karena titik a dan b berhimpit, sedangkan VB = VA = 0,312117 m/s dan VB adalah kecepatan slider.

Kemudian dicari putaran generator dengan mengunakan rumus ngenerator = ninput x ratio gearbox =

x 2.9 x 3.7 x 3.8

= 2431.76 rpm

x 2.9 x 3.7 x 3.8

=

=

Sehingga VB rata-rata = 0.312117/2 = 0.156 m/s

Dari grafik karakteristik generator, didapatkan

Untuk voltase ,

Untuk arus,

Dimana: x = putaran (rpm) y1 = Voltase (volt) y2 = Arus (mA)

Dengan putaran generator 2431.76 rpm, besar voltase adalah

Besar arus adalah

Energi bangkitan (Daya) didapatkan dari rumus

.

= 5.1795 Watt

Tabel Daya Teoritis

Video Pengujian

Data Hasil Pengujian

Grafik Hasil Pengujian

Grafik Daya Pengujian dan Teoritis

Grafik Perbandingan antara Daya Teoritis dan Pengujian

Kesimpulan dan Saran Kesimpulan 1. Voltase rata-rata bangkitan terbesar dari pengujian mekanisme P-VERS

terjadi pada frekuensi eksitasi (putaran) 113.4 rpm dan amplitudo eksitasi

0.03 m yaitu 11.9 volt, sedangkan terendah terjadi pada frekuensi eksitasi

(putaran) 34.8 rpm dan amplitudo eksitasi 0.02 yaitu sebesar 2.46 volt.

2. Arus terbesar dari pengujian pengujian mekanisme P-VERS terjadi pada

402.3 mA, sedangkan terendah terjadi pada frekuensi eksitasi (putaran) 34.8

rpm dan amplitudo eksitasi 0.02 yaitu sebesar 40.41 mA.

3. Daya bangkitan terbesar dari pengujian mekanisme P-VERS terjadi pada

frekuensi eksitasi (putaran) 113.4 rpm dan amplitudo eksitasi 0.03 m yaitu

4.7874 Watt, sedangkan terendah terjadi pada frekuensi eksitasi ( putaran)

34.8 rpm dan amplitudo eksitasi 0.02 m yaitu sebesar 0.0995 Watt.

4. Semakin tinggi frekuensi dan amplitudo eksitasi maka semakin besar

voltase, arus dan energi listrik bangkitan (daya) yang dihasilkan oleh P-

VERS.

Kesimpulan dan Saran

Saran 1. Pada penelitian selanjutnya seharusnya menggunakan generator listrik bukan motor

listrik yang dibalik cara kerjanya supaya daya yang dihasilkan lebih maksimal.

2. Desain mekanisme pembangkit energi listrik diperhitungkan lagi agar dapat

menghasilkan energi bangkitan yang lebih tinggi.

Perencanaan Kerja