BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Data Hasil Pengujian Pengujian dilakukan untuk mendapatkan nilai tegangan dan arus listrik. Pengujian dilakukan dengan prosedur sebagai berikut: Menentukan beban yang akan dipakai pada alat prototipe konversi energi mekanik dari laju kendaraan sebagai sumber energi listrik. Pengujian menggunakan pembebanan sebanyak 10 variasi dengan beban yang melaju pada speed bump, rugi rugi gesek yang terjadi diabaikan. Besarnya kecepatan diasumsikan tetap pada 2 km/jam. No Beban (kg) 1 55 2 60 3 63 4 65 5 70 6 75 7 80 8 90 9 95 Tabel 4.1. Hasil pengujian alat dengan variasi besar beban Tegangan / Arus 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Rata-rata Volt 1,8 1,7 1,8 1,5 1,8 1,6 1,7 1,8 1,7 1,8 1,7 Ampere 0,041 0,04 0,041 0,039 0,041 0,04 0,042 0,039 0,041 0,041 0,041 Volt 2 1,9 2 2,1 1,8 2 1,9 2 1,9 2 2,0 Ampere 0,041 0,04 0,041 0,039 0,041 0,04 0,042 0,039 0,041 0,041 0,041 Volt 1,8 1,9 1,9 2 2 2,1 2,1 2 1,8 2 2,0 Ampere 0,04 0,04 0,041 0,039 0,041 0,041 0,04 0,041 0,039 0,041 0,040 Volt 2,1 2 2,1 2,2 2 2,1 2,1 2,1 1,9 2,1 2,1 Ampere 0,04 0,041 0,042 0,04 0,041 0,041 0,042 0,04 0,041 0,04 0,041 Volt 2,4 2,4 2,3 2,1 2,2 2,4 2,4 2,3 2,3 2,4 2,3 Ampere 0,047 0,045 0,046 0,047 0,048 0,047 0,045 0,046 0,047 0,045 0,046 Volt 2,4 2,4 2,2 2,3 2,4 2,5 2,1 2,3 2,3 2,4 2,3 Ampere 0,05 0,049 0,051 0,05 0,05 0,048 0,051 0,05 0,05 0,051 0,050 Volt 2,4 2,5 2,5 2,3 2,4 2,6 2,4 2,4 2,5 2,3 2,4 Ampere 0,051 0,051 0,05 0,05 0,049 0,05 0,051 0,048 0,051 0,051 0,050 Volt 2,5 2,4 2,6 2,5 2,4 2,6 2,5 2,4 2,5 2,4 2,5 Ampere 0,052 0,051 0,053 0,052 0,053 0,051 0,05 0,053 0,053 0,051 0,052 Volt 2,4 2,6 2,5 2,4 2,4 2,5 2,5 2,6 2,3 2,5 2,5 Ampere 0,053 0,052 0,053 0,054 0,053 0,054 0,051 0,053 0,054 0,052 0,053 10 100 Volt 2,6 2,7 2,5 2,6 2,5 2,7 2,5 2,4 2,6 2,6 2,6 Ampere 0,058 0,057 0,056 0,057 0,056 0,055 0,056 0,055 0,057 0,056 0,056 36
37 Tabel 4.1 di atas diketahui bahwa fluktuasi tegangan dan arus yang terjadi dapat dimungkinkan karena pembebanan saat pengujian menggunakan model manusia yang tidak memiliki parameter ukur yang pasti. Kemungkinannya adalah pada saat pengujian pembebanan pada speed bump kurang maksimal atau terlalu menambah gaya tekan yang terlalu besar pada saat melintasi speed bump. 4.2. Analisis Gaya pada Speed Bump Analisa ini dilakukan dengan percobaan menggunakan beban yang melintasi speed bump sebagai berikut: Beban = 55 kg Kecepatan = 2 km/jam (kecepatan rata rata manusia saat berjalan) x y Gambar 4.1. Analisa gaya pada speed bump Keterangan: x = jarak beban awal sampai pijakan terbebani maksimal = 25 mm y = jarak pembebanan maksimal = 30 mm Asumsi: 1. Kecepatan manusia berjalan pada umumnya nenurut beberapa sumber adalah sebesar 2 km/jam. 2. Tiap satu beban (55 kg) di lakukan sampai 10 kali percobaan. Perhitungan : Kecepatan (v) Konversi satuan dalam SI 2 x x = 0,56 m/det
38 Kecepatan beban kearah horizontal pada sumbu (y) sebesar: v y = x v x...(4.1) besarnya v x = v = 0,56 Maka: v y = x 0,56 v y = 0,672 m/s Waktu kontak antara beban dengan speed bump (t) t =...(4.2) t = t = 0,044 det Percepatan yang terjadi (α) a y =...(4.3) a y = ( ) a y = 15, 27 m/s 2 Analisis gaya yang bekerja pada sumbu (y) pada speed bump Besarnya gaya yang diterima oleh speed bump sebagai berikut: Dimana nilai F y sebagai berikut: F y = m. a y...(4.4) F y = 55 kg x 15,27 m/s 2 F y = 839,85 Newton
39 4.3. Analisis Nilai Defleksi Pegas Analisa dilakukan untuk mendapatkan nilai kekakuan pada pegas yang digunakan pada saat percobaan. Diketahui : Beban (m) = 4 kg Gravitasi = 9,81 m/s 2 Panjang pegas = 44 mm Maka gaya yang bekerja pada pegas F = m. g F = 4 kg x 9,81 m/s 2 F = 39, 24 N Defleksi pengujian: δ1 = 5 mm δ2 = 6 mm δ3 = 6 mm maka: Defleksi rata-rata : δ rata-rata = (δ1 + δ2 + δ3) / 3...(4.5) δ rata-rata = (5+ 6 + 6) / 3 δ rata-rata = 5,67 mm Kekakuan pegas k = F / δ rata-rata...(4.6) k = 39,24 N / 5,67 mm k = 6, 92 N/mm.
40 Analisis gaya F p pada pegas Dari hasil pengujian pegas yang dilakukan didapat nilai (F p ) terhadap sumbu (y) sebagai berikut: F p = k. y...(4.7) F p = 6,92 N/mm x 30 mm F p = 207,6 N 4.4. Analisis gaya pada speed bump dan pegas F y F p Gambar 4.2. analisi gaya yang terjadi antara speed bump dan pegas F R = F y F p...(4.8) F R = 839,85 N 207,6 N F R = 632,25 N Dimana : F y adalah gaya yang bekerja pada speed bump F p adalah gaya yang bekerja pada pegas F R adalah gaya total yang bekerja pada speed bump
41 4.5. Analisis Hasil Pengujian Data yang diambil dari pengujian dapat dilihat pada tabel 4.1 nilai tegangan (Volt) dan arus (Ampere) merupakan nilai terukur. Analisa hasil pengujian untuk mengetahui besarnya nilai daya yang dihasilkan. Besarnya daya yang dihasilkan adalah: Diketahui : Tegangan Arus Maka : = 1,7 Volt = 0,033 A Daya yang dihasilkan generator. P = V. I...(4.9) P = 1,7 Volt x 0,041 A P = 0,070 Watt. Nilai usaha yang dihasilkan oleh speed bump. W y = F R. s y...(4.10) W y = 632,25 N x 0,03 m W y = 18,97 Joule Daya input dari speed bump P = W y / t...(4.11) P = 18,96 /0,044 P = 431,08 Watt Daya output dari kelistrikan P = V x I...(4.12) P = 1,7 Volt x 0,041 Ampere P = 0,070 Watt
42 Maka nilai efisiensi daya Efisiensi = x100%...(4.13) Efisiensi = x 100% Efisiensi = 0,0162% Dari hasil perhitungan yang dilakukan membuktikan bahwa gaya berbanding lurus dengan beban, yaitu semakin besar beban maka gaya yang dihasilkan juga semakain besar, hal tersebut berbanding terbalik dengan nilai efisiensinya. Dimana nilai efisiensinya sangat kecil, hal tersebut bisa terjadi kerena pada saat melakukan pengujian terjadi gesekan yang mengakibatkan kurang maksimalnya alat uji. Hal ini juga bisa mempengaruhi putaran freewheel dan flywheel yang mengakibatkan daya listrik yang dihasilkan kecil.
43 Tabel 4.2. Besar rata-rata tegangan dan arus saat pengujian No Beban Tegangan Arus (kg) (Volt) (Ampere) 1 55 1,7 0,041 2 60 2,0 0,041 3 63 2,0 0,040 4 65 2,1 0,041 5 70 2,3 0,046 6 75 2,3 0,050 7 80 2,4 0,050 8 90 2,5 0,052 9 95 2,5 0,053 10 100 2,6 0,056 Pada tabel 4.2. nilai Tegangan dan Arus merupakan nilai rata rata yang terukur dari hasil percobaan. Perhitungan lainnya dapat dilihat pada Tabel 4.3.
44 Tabel 4.3. Perhitungan pengaruh variasi beban terhadap daya listrik dan efisiensi Beban Usaha No F y (N) F p (N) F R (N) (kg) (Joule) m. a m. g F y F P F. s Daya output Daya input (Watt) (Watt) v. I W/t Efisiensi (%) 1 55 839,85 207,6 632,25 18,97 0,070 431,08 0,0162 2 60 916,2 207,6 708,6 21,26 0,082 483,14 0,0170 3 63 962,01 207,6 754,41 22,63 0,080 514,37 0,0156 4 65 992,55 207,6 784,95 23,55 0,086 535,19 0,0161 5 70 1068,9 207,6 861,3 25,84 0,106 587,25 0,0180 6 75 1145,25 207,6 937,65 28,13 0,115 639,31 0,0180 7 80 1221,6 207,6 1014 30,42 0,120 691,36 0,0174 8 90 1374,3 207,6 1166,7 35,00 0,130 795,48 0,0163 9 95 1450,65 207,6 1243,05 37,29 0,133 847,53 0,0156 10 100 1527 207,6 1319,4 39,58 0,146 899,59 0,0162 Rata-rata 28,27 0,107 642,43 0,0166 Pada Tabel 4.3. nilai F y merupakan gaya dari speed bump dimana sumbu (y) merupakan gaya horizontal, sehingga gayanya kebawah. Sedangkan nilai F P merupakan gaya dari pegas yang mengarah keatas atau lihat pada gambar 4.2. untuk nilai F R merupakan gaya pada speed bump dan gaya pada pedas. Hal ini membuktikan bahwa semakin besar beban maka gaya yang dihasilkan juga semakin besar.
45 4.4.1. Pengaruh Beban Terhadap Tegangan. dihasilkan. Gambar 4.3. Menunjukkan hubungan antara beban dan tegangan yang Gambar 4.3. grafik perbandingan antara tegangan dan beban Gambar 4.3. menjelaskan bahwa variasi pengujian menghasilkan kenaikan tegangan listrik tiap beban. Pembebanan yang dilakukan sangatlah berpengaruh pada tegangan listrik, semakin besar pembebanan maka semakin besar tegangan listriknya dan sebaliknya semakin kecil pembebanan maka tegangan listriknya juga kecil. Pengujian yang dilakukan apabila putaran (rpm) pada dimano sepeda tinggi/besar maka nilai teganagan listrik yang dihasilkan juga tinggi.
46 4.4.2. Pengaruh Beban Terhadap Arus. dihasilkan. Gambar 4.4. Menunjukkan hubungan antara beban dan arus yang Gambar 4.4. grafik perbandingan antara arus dan beban Gambar 4.4. pada pengujian ini grafik mengalami kenaikan arus listrik pada tiap pembebanan. Hal ini karena putaran (rpm) pada dinamo sepeda tinggi/besar seperti halnya pada tegangan listrik. Akan tetapi pada pembebanan 63 kg mengalami penurunan dari 0,041 Ampere ke 0,040 Ampere. Hal ini dikarenakan saat pembebanan pegas speed bump kurang terinjak atau kurang berfungsinya pegas pada saat pengujian, yang mengakibatkan terjadinya fluaktif pada arus.
47 4.4.3. Hubungan Beban Terhadap Daya. dihasilkan. Gambar 4.5. Menunjukkan hubungan antara beban dan daya yang Gambar 4.5. grafik perbandingan antara daya dan beban. Gambar 4.5. menjelaskan bahwa daya yang dihasilkan menunjukkan kenaikan pada daya inputnya pada tiap pembebanan. Hal ini karena tegangan dan arus mengalami kenaikan, dengan semakin tinggi pembebanan yang dilakukan. Akan tetapi pada nilai pembebanan 63 kg mengalami penurunan dari sebelumnya 0,082 watt menjadi 0,080 pada pembebanan 65 kg, hal ini disebabkan tegangan dan arus yang dihasilkan juga mengalami penurunan.
48 4.4.4. Pengaruh Beban Terhadap Efisiensi dihasilkan. Gambar 4.6. Menunjukkan hubungan antara beban dan efisiensi yang Gambar 4.6. grafik pernbandingan antara efisiensi dan beban. Pengujian yang dilakukan menunjukkan bahwa besarnya beban yang melintas sangat berpengaruh pada besarnya daya listrik yang dihasilkan oleh generator. Fenomena ini dapat dilihat dengan membandingkan besar daya yang dihasilkan dengan beban terkecil dan beban terbesar, pada beban terkecil yaitu 55 kg menghasilkan daya sebesar 0,07 Watt, sementara pada penggunaan variasi beban terbesar yaitu 100 kg dihasilkan daya listrik sebesar 0,146 Watt. Namun pada penelitian ini belum mengetahui batas maksimal beban yang dapat diterima oleh speed bump dan komponen pembangkit yang lainnya.