1. BAB I PENDAHULUAN

1. BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dewasa ini, listrik merupakan kebutuhan primer masyarakat pada umumnya. Faktor yang paling berpengaruh pada peningkatan kebutuhan listrik adalah majunya teknologi peralatan elektronik, dan meningkatnya kemampuan daya beli peralatan elektronik yang disebabkan oleh semakin murahnya teknologi tersebut. Oleh karena itu, penyedia pelayanan listrik harus mengupayakan bagaimana cara meningkatkan kemampuan pelayanan beban listrik, sehingga masyarakat dapat menikmati listrik yang berkualitas. Kualitas listrik tersebut meliputi kehandalan layanan listrik, tingkat faktor daya, dan tingkat stabilnya tegangan dari sisi produsen hingga konsumen. Salah satu upaya produsen listrik adalah dengan mengoptimalkan penggunaan sumber energi primer yang saat ini lebih banyak menggunakan bahan bakar fosil yang tak terbarukan. Terbatasnya energi primer tersebut, mengakibatkan meningkatnya biaya operasi pada pembangkitan dengan energi primer bahan bakar fosil, sehingga dibutuhkan inovasi terbaru akan penggunaan energi yang baru dan terbarukan. Seluruh dunia saat ini sedang serius mengembakan energi listrik yang merupakan hasil konversi dari energi primer baru dan terbarukan seperti panas 1

2 bumi, surya, biomassa, dan angin. Hal ini disebabkan meningkatnya biaya produksi listrik yang berasal dari konversi energi primer bahan bakar fosil. Isu-isu lingkungan yang menuntut penggunaan energi primer yang bersih dan berkelanjutan, juga merupakan faktor mengapa produsen listrik harus membuat sebuah inovasi baru yang dapat mengoptimalkan produksi listrik. Indonesia merupakan negara zamrud khatulistiwa, dimana banyak potensi energi baru terbarukan yang berasal dari alam Indonesia. Air, sumber daya alam ini tidak akan ada habisnya, dan mengalir deras dari hulu ke hilir bahkan hingga bermuara ke lautan lepas. Panas bumi, pegunungan dan dataran tinggi di Indonesia jumlahnya banyak dan potensi sumur panas bumi dan sungai bawah tanah indonesia cukup tinggi seperti Gunung Sibayak(Sumut), Dieng(Jateng), Garut (Jabar), dan lain sebagainya. Panas matahari, negara indonesia merupakan negara tropis yang terletak pada 0 LU-LS. Oleh karena itu, penggunaan energi tersebut juga menjadi salah satu alternatif energi baru dan terbarukan. Potensi angin di Indonesia cukup rendah dengan kecepatan angin 4m/detik hingga 5m/detik yang mampu membangkitkan listrik 10-100 kw (LIPI, 2012) Hal ini ditunjukan oleh Peta Angin Global pada Gambar 1.1 yang merupakan hasil analisis data satelit oleh NASA/SSE. Secara umum kecepatan angin rata-rata tahunan pada ketinggian 50 m di daerah daratan yang terletak sepanjang khatulistiwa umumnya berkisar 1,3 m/det sampai 5 m/det. (Nugroho, 2013).

3 Gambar 1.1 Gambar peta kecepatan angin (http://konversi.files.wordpress.com/2009/01/nemi10.jpg?w=640) Kecepatan angin dan aliran mikrohidro di Indonesia yang relatif kecil membutuhkan generator yang dapat bekerja dengan baik pada kecepatan rendah, generator magnet permanen fluks aksial merupakan salah alternatif terbaik yang dapat dikopling atau bahkan dihubungkan langsung dengan turbin angin maupun air tersebut. Karakter generator fluks aksial yang memiliki jumlah kutub magnet yang banyak, densitas daya listrik yang tinggi, massa yang ringan, pendinginan yang baik, peratawan dan konstruksi yang sederhana, serta mudah dalam meningkatkan kapasitas daya menjadi keunggulan tersendiri jika dibandingkan dengan generator radial (Nilendra, 2012). Tren teknologi pada sistem pengkonversian energi angin saat ini adalah dengan menggunakan teknologi turbin generator langsung tanpa menggunakan gearbox. Generator sinkron dengan banyak kutub pada rotor dapat digunakan pada sistem gearless atau tanpa gearbox. Keuntungannya adalah biaya gear yang sedikit, kebocoran oli gear, perawatan gear, dan rugi-rugi lainnya. Oleh sebab itu, turbin tanpa gearbox dapat mengurangi kebisingan yang disebabkan oleh putaran

4 turbin. Jadi kehandalan akan meningkat dengan tidak adanya gearbox tersebut. (Costa, Ferreira, & Silva, 2011). Untuk mengatur kontinyuitas penyaluran daya pada kecepatan yang fluktuatif maka diberikan unit kendali berupa perangkat elektronika daya yang mengatur besar tegangan keluaran, dimana jika kecepatan berubah maka perangkat tersebut mengusahakan tegangan keluaran tetap pada rating yang sama. Gambar 1.2 Turbin angin dengan sistem tanpa gearbox : 1. Panel kendali, 2. Badan turbin, 3.stator, 4.rotor, 5.blade, 6. Pengendali sudu blade, 7. Hidung poros turbin, 8. Penghubung antar blade, 9. Rangka penampang turbin, 10. Pengendali yaw Generator fluks aksial adalah salah satu jenis mesin listrik yang dapat membangkitkan energi listrik dengan arah aliran fluks secara aksial. Generator jenis ini terus dikembangkan dengan berbagai variasi desain agar didapat tingkat efisiensi yang tinggi untuk diimplementasikan dengan sumber daya alam yang ada (Nugroho, 2013).

5 Magnet permanen yang digunakan pada generator fluks aksial memiliki fungsi sebagai pengganti catu daya DC untuk memberikan medan (eksitasi) pada stator generator tersebut. Generator magnet permanen fluks aksial tipe rotor ganda stator tunggal merupakan salah satu topologi dari generator fluks aksial. Generator ini dapat digunakan untuk pembangkitan tenaga listrik pada putaran yang rendah. Pada bagian stator terdapat kumparan kawat tembaga yang tersusun melingkar, dan pada bagian rotor terdapat magnet permanen yang nantinya akan membangkitkan 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 (Kurniawan, 2010). Pada rangkaian stator, bisa terdapat inti besi. Fungsinya, inti besi akan memfokuskan fluks magnet permanen pada rotor terhadap kumparan statornya tersebut. Bentuk belitan stator dapat mempengaruhi besarnya torsi, bentuk gelombang, dan kemampuan daya yang dialirkan. 1.2 Tujuan penelitian Tujuan yang akan dicapai pada penelitian berjudul Studi Perbandingan Generator Sinkron Fluks Aksial Magnet Permanen Tanpa Inti Besi dan Dengan Inti Besi Pada Putaran Rendah dan Perbandingan Bentuk Belitan Pada Stator Generator antara lain :

6 1. Melakukan pembandingan karakteristik 2 (dua) generator sinkron magnet permanen fluks aksial putaran rendah, stator tanpa inti dengan stator dengan inti. 2. Melakukan pembandingan karakteristik 2 (dua) generator sinkron magnet permanen fluks aksial putaran rendah, bentuk belitan stator lingkaran dengan bentuk belitan stator segi enam. 3. Mengetahui kelebihan dan kekurangan dari 2 (dua) jenis generator berdasarkan hasil pengujian yang dilakukan. 1.3 Perumusan Masalah Secara umum perumusan masalah penelitian ini adalah : 1. Bagaimana pengaruh bentuk belitan stator yang berbeda terhadap tegangan keluaran dan daya keluaran maksimum? 2. Bagaimana pengaruh inti besi terhadap tegangan keluaran dan daya maksimum? 3. Bagaimana gelombang keluaran generator dengan 2 variabel bentuk belitan stator? 1.4 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 :

7 1. Generator yang digunakan adalah Generator Sinkron Magnet Permanen Fluks Aksial tipe cakram dengan rotor ganda stator tunggal milik Ryan Adi Nugroho. 2. Pengujian dilakukan menggunakan beban resistif. 3. Karakteristik utama yang ingin diketahui adalah pengaruh bentuk belitan stator dan efek dari penambahan inti besi. 4. Inti besi yang digunakan adalah besi (Fe) (5mm). 5. Bentuk belitan stator yang digunakan adalah lingkaran dan segi enam. 6. Jarak celah udara digantikan oleh lapisan akrilik setebal 2x6mm dan untuk belitan stator untuk besi diberi tambahan lagi sebesar 2x5 mm. 1.5 Sistematika penulisan berikut : Sistematika yang digunakan penulis dalam penelitian adalah sebagai 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.

8 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.