1BAB I PENDAHULUAN 1.1 LatarBelakang Dewasa ini penggunaan energi listrik berubah dari energi listrik yang statis (berasal dari pembangkitan) menjadi energi listrik yang dapat dibawa kemana saja, contohnya adalah baterai. Baterai memberikan kita sumber energi listrik mobile yang memungkinkan kita untuk menikmati kenyamanan di masa modern. Baterai yang tidak dapat diisi ulang, atau sel primer, maupun baterai yang dapat diisi ulang, atau sel sekunder menghasilkan arus dengan cara yang sama persis, yaitu melewati reaksi elektrokimia yang melibatkan anoda, katoda dan elektrolit, namun yang membedakan keduanya adalah, pada baterai yang dapat diisi ulang, reaksinya dapat dibalik, yaitu ketika energi yang berasal dari luar diberikan ke sel sekunder, aliran elektron negatif ke positif yang muncul ketika baterai digunakan menjadi terbalik dan muatan sel kembali terisi.. (Brain, Bryant dan Pumphrey 2000). Sumber energi luar yang digunakan untuk pengisian ulang pada penelitian ini adalah generator sinkron magnet permanen fluks aksial 1 fase. Generator fluks aksial adalah salah satu jenis mesin listrik yang dapat membangkitkan energi listrik dengan arah aliran fluks secara tegak lurus. Generator jenis ini terus dikembangkan dengan berbagai variasi desain agar didapat tingkat efisiensi yang tinggi untuk diimplementasikan dengan sumber daya alam yang ada. 1
2 Generator fluks aksial tipe rotor ganda stator tunggal tanpa inti besi adalah salah satu dari pengembangan generator fluks aksial. Generator ini biasanya digunakan untuk pembangkitan energi listrik pada putaran rendah. Generator ini menggunakan rotor ganda yang mengapit bagian stator di tengah-tengahnya. Bagian stator merupakan kumparan tanpa inti besi sedangkan bagian rotor terdiri dari beberapa pasang magnet permanen yang berfungsi sebagai pembangkit medan utama. Semakin besar luas permukaan permanen magnet yang digunakan, semakin banyak pula fluks magnetik yang dibangkitkan oleh magnet permanen tersebut dan menembus kumparan pada stator, sehingga gaya gerak listrik (GGL) induksi yang dibangkitkan juga semakin tinggi. (Mesantono 2013) Motor listrik merupakan peranti elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik yang dihasilkannya banyak digunakan pada peralatan-peralatan industri maupun rumah tangga seperti pada fan, pompa, kompressor, dan conveyor. Motor listrik yang umum digunakan dalam industri saat ini adalah motor induksi karena harganya yang relatif murah dan perawatannya yang mudah (Berahim 1991), hal ini dikarenakan motor induksi tidak memiliki sikat dan magnet. Motor induksi adalah mesin listrik berputar yang beroperasi dari tegangan bolak-balik 3-fasa.Umumnya sumber energi yang berasal dari jaringan listrik hanya terbatas pada sebuah tegangan dan frekuensi tertentu sehingga tidak dapat dilakukan pengaturan kecepatan motor induksi tiga fase dalam wilayah yang lebar. Untuk variasi kecepatan, besarnya tegangan dan frekuensi perlu diatur menyesuaikan
3 kebutuhan, sehingga sumber listrik dihubungkan dengan inverter agar dapat menentukan besarnya tegangan dan frekuensi yang diperlukan. Salah satu metode pengaturan tegangan dan frekuensi yang dapat digunakan untuk pengaturan motor induksi adalah Direct Digital Synthesis (DDS), dimana pada metode ini dilakukan pengaturan besarnya frekuensi dan amplitude tegangan secara fleksibel melalui pengaturan pada lookup tabel sinus yang digunakan. (Darmawan 2012). Disini kecepatan motor listrik divariasikan untuk meniru kecepatan putar turbin angin. 1.2 Perumusan Masalah Pada penelitian ini dilakukan pengujian dan analisis pengaruh perubahan kecepatan putar penggerak mula dari generator fluks aksial terhadap karakteristik pengisian baterai yang terpasang sebagai beban generator. Pembahasan yang dilakukan yaitu mengenai karakteristik tegangan, arud dan daya keluaran generator, serta karakteristik pengisian baterai. 1.3 Batasan Masalah Berdasarkan rumusan masalah yang telah dijabarkan, maka akan dibuat suatu batasan masalah agar penyusunan penelitian tugas akhir ini lebih terarah dan tidak menyimpang dari judul yang telah ditetapkan. Berikut batasan masalah yang akan dibahas dalam tugas akhir ini, yakni :
4 1. Generator yang digunakan adalah Generator Sinkron Magnet Permanen Fluks Aksial dengan lilitan stator berbentik segi 6 menggunakan inti besi inti besi dengan konstruksi rotor ganda stator tunggal milik Leontius Dwi Mesantono. 2. Pengujian dilakukan dengan tanpa beban dan beban berupa baterai lead acid 12 Volt, 3. Inti besi yang digunakan adalah besi (Fe) (5mm). 4. Karakteristik utama yang ingin diketahui adalah pengaruh pemberian beban berupa baterai Lead Acid 12 Volt terhadap karakteristik keluaran generator. 5. Estimasi dari konversi kecepatan angin yang didapatkan dari hasil perhitungan mengabaikan bentuk sudu-sudu turbin yang digunakan dengan nilai gesekan yang terjadi pada poros sudu-sudu dianggap minimal dan semua nilai yang dapat mengurangi nilai konversi dianggap ideal. 1.4 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah: 1. Memahami prinsip kerja dari kendali kecepatan motor induksi sebagai simulasi dari kecepatan putar turbin angin. 2. Memahami prinsip kerja dan karakteristik pengisian ulang baterai. 3. Menguji dan mencari kecepatan putar penggerak mula yang tepat pada generator sinkron magnet permanen fluks aksial yang dibuat dalam skala laboratorium untuk pengisian ulang baterai lead acid 12 Volt
5 1.5 Sistematika Penulisan Sistematika yang digunakan penulis dalam penelitian adalah sebagai berikut : BAB I Pendahuluan Pada bagian ini terdapat gambaran umum tentang tugas akhir yang menjelaskan latar belakang masalah, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penulisan, meotdologi penulisan, dan sistematika penulisan. BAB II Dasar Teori Pada bagian ini dasar-dasar teori maupun perhitungan mengenai generator secara umum, generator magnet permanen fluks aksial, serta rangkaian ekivalen generator sinkron. BAB III Metode penelitan Pada bagian ini terdapat cara pengujian karakteristik generator sinkron magnet permanen fluks aksial dalam beberapa variabel pengujian. BAB IV Hasil dan Pembahasan Pada bagian ini terdapat hasil pengujian generator sinkron magnet permanen fluks aksial dalam berbagai variabel pengujian, dan terdapat analisa hasil yang didapat dan disusun dalam bentuk tabel, dan grafik. BAB V Kesimpulan dan Saran Pada bagian ini berisi tentang kesimpulan dan saran mengenai tugas akhir ini.