BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Transkripsi

1 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Alat Dan Bahan Alat a. Personal computer dengan spesifikasi: Prosesor Intel Core i7-2600s, prosesor yang sesuai untuk menggunakan berbagai macam software desain 3D CAD dan menghasilkan grafik desain dengan kualitas yang baik. Memori 8192 MB, memudahkan proses meshing dan mempercepat proses run simulation. b. Software Catia V5R20 untuk desain dan Software Ansoft Maxwell 14 untuk simulasi Bahan Bahan yang digunakan dalam penelitian adalah MRB yang akan dianalisa sebagai model untuk membuat desain 3D menggunakan software CATIA. Analisa besar fluks magnet dilakukan dengan menggunakan software ansoft maxwell V-14. MRFs MRF122-EG, MRF 132-DG, dan MRF 140-CG sebagai fluida yang diisikan pada prototype. (a) Desain MRB secara vertikal (b) Desain MRB secara horisontal Gambar 3.1 Desain MRB 11

2 12 Berat Diameter Tebal Jumlah disk Table 3.1 Spesifikasi Prototipe MRB 5 kg 180 mm 89 mm 1 buah Jumlah MR Fluid yang digunakan Jumlah gulungan yang digunakan Jumlah arus yang digunakan 40 ml 500 gulungan 0 1 ampere Material magnetik yang digunakan Steel 1018 Material non magnetik yang digunakan Polyethylene

3 Diagram Alir Penelitian Penelitian yang dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut: Mulai Menentukan desain geometri Element tipe magnetostatic Memasukan properties pada desain yang dibuat Menentukan kondisi batas Problem steady state Running program Validasi hasil simulasi Tidak Ya Pengolahan data dan analisa Kesimpulan Selesai Gambar 3.2 Diagram alir penelitian

4 14 Adapun penjelasan dari flowchart yang digunakan adalah: Melakukan pemilihan tipe penyelesaian yang akan digunakan. Dalam hal ini menggukan tipe penyelesaian tiga dimensi. 1. Menentukan desain geometri Desain yang telah dibuat pada software CATIA dilakukan konversi agar dapat terbaca oleh software simulasi ANSOFT Maxwell. 2. Element tipe magnetostatic Elemen tipe ini digunakan untuk melakukan simulasi sistem medan magnet dimana arus diam tidak terpengaruh oleh waktu. 3. Memasukan properties Properties diberikan menurut sifat masing-masing, hal ini sangatlah penting pada proses simulasi karena dapat menentukan validitas dari simulasi yang dilakukan. Proses simulasi dilakukan dengan hanya menggunakan satu pasang koil. Jumlah part-part yang digunakan dapat dengan jelas terlihat pada Gambar 3.3. Material-material yang digunakan pada umumnya telah terdapat pada software, seperti yang dapat dilihat pada Gambar Gambar 3.3 Keterangan komponen MRB Berikut daftar komponen dari MRB: 1. Disk : 1 buah 2. Wall : 2 buah (bagian kanan dan bagian kiri) 3. Magnetic core : 12 buah

5 15 4. Bobbin : 12 buah 5. Magnetic core hub : 6 buah 6. Copper : 12 buah ( turns/ buah) 7. Bearing house : 2 buah 8. Connector : 1 buah Material-material yang digunakan pada simulasi telah disediakan oleh software ANSOFT MAXWELL V-14. Material-material yang digunakan ditunjukan pada Tabel 3.2 sebagai berikut: Tabel 3.2 Material yang digunakan pada proses simulasi Nama Material House Steel 1018 Hub Steel 1018 Disc Steel 1018 Magnetic core Steel 1018 Bobbin Coil MRFs Polyethylene Copper Lord Technical Data. Material khusus pada MRFs dilakukan penambahan secara manual. Pemberian sifat material dapat dilakukan dengan cara memasukkan koordinat B menggunakan satuan tesla pada koordinat H menggunakan satuan ka per meter. Hal ini didasarkan pada grafik yang terdapat pada panduan properties yang diterbitkan oleh perusahaan yang memproduksi MRFs, yaitu Lord Inc.

6 16 Gambar 3.4 Grafik properties pada MRFs Grafik yang diperlihatkan pada Gambar 3.4 adalah grafik digunakan untuk memberikan properties pada MRFs yang tidak tersedia pada software simulasi. Nilai H (ka per meter) dan B (Tesla) dimasukan terlebih dahulu pada tabel sesuai dengan buku pentunjuk yang dikeluarkan oleh produsen MRFs. Nilai μ (konduktifitas magnetik) diasumsikan konstan karena perbedaan fluks magnetik yang dihasilkan tidak terlalu signifikan. 4. Pengaturan kondisi batas Kondisi batas insulasi digunakan pada proses simulasi. Sifat dari kondisi batas ini sama dengan Neumann boundary kecuali arus yang tidak dapat melewati boundary. 5. Problem. Problem steady state digunakan dalam proses simulasi karena waktu tidak bepengaruh pada proses simulasi. 6. Pengecekan/ validasi Pengecekan dilakukan untuk memastikan bahwa simulasi yang dilakukan tidak terdapat error atau kesalahan. Kesalahan yang biasanya terjadi adalah overlapping. Overlapping object berarti desain saling bertabrakan antara satu part dengan part yang lain. Sehingga dibutuhkan sinkronisasi yang tepat dari software untuk desian dengan software untuk simulasi.

7 17 7. Running program Running program dilakukan untuk mendapatkan hasil dari proses simulasi. Desain dibuat dengan sedemikian rupa, diharapkan menghasilkan arah fluks magnetik seperti yang bisa dilihat pada Gambar 3.5, Gambar 3.5 Arah Fluks Magnetik Desain-desain konvensional sebelumnya hanya memiliki satu koil yang berukuran besar, sedangkan pada desain yang diusulkan menggunakan 6 pasang coil. Gambar 3.5 menunjukkan simulasi dari satu pasang coil, dengan asumsi bahwa pasangan yang lain memiliki dimensi yang sama. Arus dialirkan pada kumparan tembaga, maka akan menghasillkan fluks magnetik yang selanjutnya akan terhubung pada konektor untuk kemudian akan terhubung pada pasangan coil yang lain. Fluks magnetik tersebut setelah itu akan melewati MRFs, kemudian akan melewati disk, untuk selanjutnya kembali pada tempat yang awal dan berlangsung begitu seterusnya. 8. Pengolahan data, analisa dan kesimpulan Pengolahan data dan analisa pada hasil yang telah didapatkan untuk selajutnya dapat digunakan untuk membuat sebuah kesimpulan dari data yang telah diperoleh. Nilai fluks pada titik-titik pada garis linear yang diapatkan dan hasil simulasi dibandingkan dengan journal-journal serta rumus-rumus yang bersangkutan.

8 18 Proses simulasi yang digunakan adalah elektromagnetik induksi sehingga menggunakan persamaan Maxwell sebagai berikut: xe B (3.1) t Simulasi ini menggunakan persamaan Maxwell-Faraday. Diamana x adalah operasi curl, E adalah medan elektrik, dan B ialah medan magnet. Pada medan tersebut dapat secara umum difungsi dari t (waktu). connector coil 1 coil 1 MR fluid coil 2 coil 2 MR fluid disk Gambar 3.6 Perpotongan cross section dari sepasang coil Sirkuit magnetik adalah turunan dengan menggunakan hukum Kirchoff seperti yang diilustrasikan pada Gambar 3.6. Simbol coil 1, coil 2, connector, disk, MRfluid digunakan untuk mengilustrasikan reluktansi dari core 1, core 2, konektor, disk dan juga reluktansi dari MRFs. Sehingga bisa didapatkan seperti pada persamaan: L A (3.2) dimana, L adalah jarak efektif yang dilewati oleh fluks magnetik pada setiap potongan, μ adalah sifat magnetisasi, dan A adalah luasan efektif dari fluks magnetik. Pada persamaan 2 akan menunjukkan total magnetomotive force yang dihasilkan dari penjumlahan dari magnetomotive force pada seluruh part yang terdapat pada satu loop. Sehingga didapatkan magnetomotive force secara langsung untuk fluks magnetik dan reluktansi seperti yang digambarkan dibawah ini,

9 coil1 mrfluid disc mrfluid coil2 connector 0 (3.3) Fluks magnetik bergantung pada banyaknya jumlah kumparan tembaga dan arus yang dialirkan pada coil sehingga persamaan 2 dapat dituliskan lagi menjadi persamaan 3, N 1 I 1 N 2 I 2 coil1 mrfluid disc coil2 connector 0 (3.4) dimana N dan I adalah jumlah lilitan tembaga pada setiap coil dan arus yang dialirkan pada coil.

10