PENGERTIAN KONVERSI ENERGI Pengantar a. Energi Energi merupakan sesuatu pengertian yang tidak mudah didefinisikan dengan singkat dan tepat. Energi yang bersifat abstrak yang sukar dibuktikan, tetapi dapat dirasakan adanya. Energi atau yang sering disebut tenaga, adalah suatu pengertian yang sering sekali digunakan orang. Kita sering mendengar istilah krisis energi yang bermakna untuk menunjukkan krisis bahan bakar (terutama minyak). Bahan bakar adalah sesuatu yang menyimpan energi, jika dibakar akan diperoleh energi panas yang berguna untuk alat pemanas atau untuk menggerakkan mesin. Energi dalam kehidupan sehari-hari arti gerak, misal seorang anak banyak bergerak dan berlarilari dikatakan penuh dengan energi. Energi juga dihubungkan dengan kerja. Seseorang yang mampu bekerja keras dikatakan mempunyai energi atau tenaga besar. Jadi boleh dikatakan energi adalah sesuatu kekuatan yang dapat menghasilkan gerak, tenaga, dan kerja. b. Konversi Energi Energi dalam pengetahuan teknologi dan fisika dapat diartikan sebagai kemampuan melakukan kerja. Energi di dalam alam adalah suatu besaran yang kekal (hukum termodinamika pertama). Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi dapat dikonversikan/berubah dari bentuk energi yang satu ke bentuk energi yang lain, misalnya pada kompor di dapur, energi yang tersimpan dalam minyak tanah diubah menjadi api. Selanjutnya jika api digunakan untuk memanaskan air dalam panci, energi berubah bentuk lagi menjadi gerak molekul-molekul air. Perubahan bentuk energi ini disebut konversi. Sedangkan perpindahan energi disebabkan adanya perbedaan temperatur yang disebut kalor. Energi juga dapat dipindahkan dari suatu sistem ke sistem yang lain melalui gaya yang mengakibatkan pergeseran posisi benda. Transfer energi ini adalah kemampuan suatu sistem untuk menghasilkan suatu kerja yang pengaruh/berguna bagi kebutuhan manusia secara positif. Jadi energi adalah suatu kuantitas yang kekal, dapat berubah bentuk, dan dapat pindah dari satu sistem ke sistem yang lain, akan tetapi jumlah keseluruhannya adalah tetap. c. Sistem Konversi Energi dalam Suatu Sistem Energi dalam suatu sistem tertentu dapat dirubah menjadi usaha, artinya kalau energi itu dimasukkan ke dalam sistem dan dapat mengembang untuk menghasilkan usaha. Sebagai contoh sistem konversi energi, apabila bahan bakar bensin (premium) yang dimasukkan ke dalam silinder mesin konversi energi jenis motor pembakaran dalam, misalnya sepeda motor. Energi (C8H18/iso-oktan atau nilai kalor) yang tersimpan sebagai ikatan atom dalam molekul bensin/premium dilepas pada waktu terjadi pembakaran dalam silinder, hasil pembakaran ini ditransfer menjadi energi panas/kalor. Energi panas yang dihasilkan ini akan mendorong torak/piston yang ada dalam silinder, akibatnya torak/piston akan bergerak. Bergeraknya torak/piston terjadi transformasi energi, yaitu dari energi panas menjadi energi kinetik. Selanjutnya energi kinetik ditransfer menjadi energi mekanik yang menghasilkan usaha (kerja). Kerja yang merupakan hasil kemampuan dari sistem yang berguna bagi kepentingan manusia, yaitu dapat berpindah dari satu tempat ke tempat lain yang jauh jaraknya.
1. KONVERSI ENERGI MOTOR BAKAR Jika ditinjau dari cara memperoleh energi termal ini (proses pembakaran bahan bakar), maka motor bakar dapat dibagi menjadi 2 golongan yaitu: motor pembakaran luar dan motor pembakaran dalam. I. Motor pembakaran luar Pada motor pembakaran luar ini, proses pembakaran bahan bakar terjadi di luar mesin itu, sehingga untuk melaksanakan pembakaran digunakan mesin tersendiri. Panas dari hasil pembakaran bahan bakar tidak langsung diubah menjadi tenaga gerak, tetapi terlebih dulu melalui media penghantar, baru kemudian diubah menjadi tenaga mekanik. Misalnya pada ketel uap dan turbin uap. II. Motor pembakaran dalam Pada motor pembakaran dalam, proses pembakaran bahan bakar terjadi di dalam mesin itu sendiri, sehingga panas dari hasil pembakaran langsung bisa diubah menjadi tenaga mekanik. Misalnya : pada turbin gas, motor bakar torak dan mesin propulasi pancar gas. A. Prinsip Kerja Motor bakar Bensin Pada motor bensin, bensin dibakar untuk memperoleh energi termal. Energi ini selanjutnya digunakan untuk melakukan gerakan mekanik. Prinsip kerja motor bensin, secara sederhana dapat dijelaskan sebagai berikut : campuran udara dan bensin dari karburator diisap masuk ke dalam silinder, dimampatkan oleh gerak naik torak, dibakar untuk memperoleh tenaga panas, yang mana dengan terbakarnya gas-gas akan mempertinggi suhu dan tekanan. Bila torak bergerak turun naik di dalam silinder dan menerima tekanan tinggi akibat pembakaran, maka suatu tenaga kerja pada torak memungkinkan torak terdorong ke bawah. Bila batang torak dan poros engkol dilengkapi untuk merubah gerakan turun naik menjadi gerakan putar, torak akan menggerakkan batang torak dan yang mana ini akan memutarkan poros engkol. Dan juga diperlukan untuk membuang gas-gas sisa pembakaran dan penyediaan campuran udara bensin pada saat-saat yang tepat untuk menjaga agar torak dapat bergerak secara periodik dan melakukan kerja tetap. Kerja periodik di dalam silinder dimulai dari pemasukan campuran udara dan bensin ke dalam silinder, sampai pada kompresi, pembakaran dan pengeluaran gas-gas sisa pembakaran dari dalam silinder inilah yang disebut dengan siklus mesin. Pada motor bensin terdapat dua macam tipe yaitu: motor bakar 4 tak dan motor bakar 2 tak. Pada motor 4 tak, untuk melakukan satu siklus memerlukan 4 gerakan torak atau dua kali putaran poros engkol, sedangkan pada motor 2 tak, untuk melakukan satu siklus hanya memerlukan 2 gerakan torak atau satu putaran poros engkol. B. Cara Kerja Motor Bensin 4 Langkah Torak bergerak naik turun di dalam silinder dalam gerakan reciprocating. Titik tertinggi yang dicapai oleh torak tersebut disebut titik mati atas (TMA) dan titik terendah disebut titik mati bawah (TMB). Gerakan dari TMA ke TMB disebut langkah torak (stroke). Pada motor 4 langkah mempunyai 4 langkah dalam satu gerakan yaitu langkah penghisapan, langkah kompresi, langkah kerja dan langkah pembuangan. B.1. Langkah hisap Pada gerak hisap, campuran udara bensin dihisap ke dalam silinder. Bila jarum dilepas dari sebuah alat suntik dan plunyernya ditarik sedikit sambil menutup bagian ujung yang terbuka dengan jari (alat suntik akan rusak bila plunyer ditarik dengan tiba-tiba), dengan membebaskan jari akan menyebabkan udara masuk ke alat suntik ini dan akan terdengar suara letupan. Hal ini terjadi sebab tekanan di dalam lebih rendah dari tekanan udara luar. Hal yang sama juga terjadi di mesin, torak dalam gerakan turun dari TMA ke TMB menyebabkan kehampaan di dalam silinder, dengan demikian campuran udara bensin dihisap ke dalam. Selama langkah torak ini, katup hisap akan membuka dan katup buang menutup. B.2. Langkah kompresi Dalam gerakan ini campuran udara bensin yang di dalam silinder dimampatkan oleh torak yang bergerak ke atas dari TMB ke TMA. Kedua katup hisap dan katup buang akan menutup selama gerakan tekanan dan suhu campuran udara bensin menjadi naik. Bila tekanan campuran udara bensin ini ditambah lagi,
tekanan serta ledakan yang lebih besar lagi dari tenaga yang kuat ini akan mendorong torak ke bawah. Sekarang torak sudah melakukan dua gerakan atau satu putaran, dan poros engkol berputar satu putaran. B.3. Langkah kerja Dalam gerakan ini, campuran udara bensin yang dihisap telah dibakar dan menyebabkan terbakar dan menghasilkan tenaga yang mendorong torak ke bawah meneruskan tenaga penggerak yang nyata. Selama gerak ini katup hisap dan katup buang masih tertutup. Torak telah melakukan tiga langkah dan poros engkol berputar satu setengah putaran. B.4. Langkah buang Dalam gerak ini, torak terdorong ke bawah, ke TMB dan naik kembali ke TMA untuk mendorong gas-gas yang telah terbakar dari silinder. Selama gerak ini kerja katup buang saja yang terbuka. Bila torak mencapai TMA sesudah melakukan pekerjaan seperti di atas, torak akan kembali pada keadaan untuk memulai gerak hisap. Sekarang motor telah melakukan 4 gerakan penuh, hisap-kompresi-kerja-buang. Poros engkol berputar 2 putaran, dan telah menghasilkan satu tenaga. Di dalam mesin sebenarnya, membuka dan menutupnya katup tidak terjadi tepat pada TMA dan TMB, tetapi akan berlaku lebih cepat atau lambat, ini dimaksudkan untuk lebih efektif lagi untuk aliran gas. A. Prinsip Kerja Motor bakar solar Motor diesel dikategorikan dalam motor bakar torak dan mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) (simplenya biasanya disebut mobor bakar saja). Prosip kerja motor diesel adalah merubah energi kimia menjadi energi mekanis. Energi kimia di dapatkan melalui proses reakasi kimia (pembakaran) dari bahan bakar (solar) dan oksidiser (udara) di dalam silinder (ruang bakar). Pada motor diesel ruang bakarnya bisa terdiri dari satu atau lebih tergantung pada penggunaannya dan dalam satu silinder dapat terdiri dari satu atau dua torak. Pada umumnya dalam satu silinder motor diesel hanya memiliki satu torak. Prinsip Kerja Tekanan gas hasil pembakaran bahan bakan dan udara akan mendorong torak yang dihubungkan dengan poros engkol menggunakan batang torak, sehingga torak dapat bergerak bolak-balik (reciprocating). Gerak bolak-balik torak akan diubah menjadi gerak rotasi oleh poros engkol (crank shaft). Dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol juga diubah menjadi gerak bolak-balik torak pada langkah kompresi. Perbedaan antara motor diesel dan motor bensin yang nyata adalah terletak pada proses pembakaran bahan bakar, pada motor bensin pembakaran bahan bakar terjadi karena adanya loncatan api listrik yang dihasilkan oleh dua elektroda busi (spark plug), sedangkan pada motor diesel pembakaran terjadi karena kenaikan temperatur campuran udara dan bahan bakar akibat kompresi torak hingga mencapai temperatur nyala. Karena prinsip penyalaan bahan bakarnya akibat tekanan maka motor diesel juga disebut compression ignition engine sedangkan motor bensin disebut spark ignition engine. 2. KONVERSI ENERGI MOTOR LISTRIK MOTOR LISTRIK 1 FASA Pendahuluan. Motor listrik 1 fasa sering di sebut motor asinkron atau tidak, karena putaran medan stator tidak sama dengan putaran medan rotor. Putaran sinkron statot (NS) selalu mendahului atau lebih cepat dari putaran medan rotor (NR) selalu mendahului atau lebih cepat dari putaran medan
rotor(nr). Putaran medan stator pada mesin arus bolak-balik (AC) di hasilkan karena adanya putaran (fluks yang berputar)yang di hasilkan kumparan stator atau rotor dari motor. Medan putaran ini akan terjadi bila kumparan setator atau rotor di aliri arus listrikdengan fasa banyak, misalnya 2 fasa, 3 fasa dan sebagainya. Motor induksi 1 fasa dalam kehidupan sehari-hari di gunakan sebagai motor penggerak peralatan-peralatan listik tertentu. Bentuk dan kontruksi motor induksi 1 fasa tidak terlalu sukar dah harganya puntidak terlalu mahal. Selain di gunakan peralatan rumah tangga motor listrik 1 fasa juga banyak di pakai oleh industri, bengkel dan kantor. Motor listrik 1 fasa tergolong kedalam motor Faractional House Power (FHP). Struktur dan kontraksi dari motor induksi satu fasa pada dasarnya sama dengan motor induksi 3 fasa jenis rotor sangkar perbedaan hanya terletak pada kumparan statornya yang gunanya untuk pemberian gerak mula (staring). Motor induksi 1 fasa bila di hubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, tidak akan menghasilkan medan putaran pada kumparan setatornya, akan tetapi medan pulsarilah yang akan terjadi. Medan pulsari adalah suatu medan yang punya 2 besaran yang sama besar, tetapi berlawanan arah dengankecepatan sudut yang sama pula. Kedua komponen fluks tersebut akan bergerak berlawanan arah dan dengan kecepatan sudut yang sama, sehingga kedudukannya terhadap ruang seolah-olah tetap (diam). Kedua komponen fluks ini tetntunya akan menghasilkan kopel yang sama besar dan berlawanan arah pula, kopel resultan yang dihasilkan oleh kedua komponen kopel, padadasarnya mempunyai kemampuan untuk menggerakan motor dengan arah maju atau mundur, maka motor akan bergerak sesuai dengan arah gerak yang di berikan. untuk mengatasi pemberi gerak mula ini cara yang paling tepat adalah membuat fase banyak pada kumparan stator motor tujuan membuat fase banyak untuk membantu medan pulsasi menentukan arah putarannya, sehungga pada kumparan stator akan terjadi fluks yang berputar terhadap ruang. A.jenis-jenis motor listrik berdaya kecil. Alat-alat listrik yang berdaya kecil pada umum nya digunakan untuk membantu pekerjaan di perkantoran dan rumah tangga. Alat-alat listrik diperlukan untuk membantu konversi genergi listrik kedalam bentuk energi lain seperti energi mekanis, panas gelombang (sinyal) dan sinyal gambar konversi energi listrik menjadi energi panas setrika listrik, oven listrik, dan sebagai nya. Sinyal gambar konversi energi listrik menjadi energi gelombang seperti pada radio, amplifire dan tape record sebagai konversi energi listrik menjadi energi sinyal gambar seperti radar, TV, video kaset dan CCTV. Motor listik berdaya kecil menggunakan lebih kecil dari 1,5HP atau 1200 watt kebawah. Penekanan Pembahasan dalam forum ini adalah tentang konversi energi listik kedalam energi mekanis yang menggunakan motor-motor listrik berdaya kecil. Beberapa jenis motor listrik berdaya kecil adalah sebagai berikut :
*Motor split Fasa *Motor kapasotor Start (start capasitor) *Motor kapasitor permanen (run capasitor) *Motor kapasitor ganda (daouble capasitor) *Motor shaded pole *Motor universal (motor seri AC) *Motor repulis Rotor motor listrik 1 fasa berdaya kecil di bedakan atas 2 jenis yaitu rotor sangkar dan rotor lilit. B.Kontruksi dan pramoter motor listrik Motor split fasa terdiri dari kumparan utama dan kumparan pembantu, letak kumparan utama dan kumparan bantu berbeda sekitar 90 derjat (listrik). Kedua kumparan itu mempunyai tahanan dan reaksi berlainan, sehingga arus yang mengalir dalam dua kumparan tidak sefasa. Berfasa itu dapat memperoleh dengan bantuan tahanan, rektansi atau kapasitasi.reaksri kumparan utama sangat besar dengan tahanan nya kecil, sehingga dapat di abaikan. Dengan tahanan yang kecil ini, maka teggangan imbas (E) setara dengan tahanan sumber (V). Perbedaan arus kumparan utama dengan arus kumparan bantu akan menyebabkan terjadinya perbedaan fluks medan utama dan fluks medan bantu pada setator. Akibat perbedaan dari arus yang mengalir dan fluks yang terjadi akan menghasilkan medan putar yang kecil. Medan motor ini akan menimbulkan kopel mula pada motor, dengan adanya kopel mula ini maka motor akan berputar. Saklar (s) di lepas dengan cara gaya seri tunggal pada 75% putaran normal. Kopel start dari motor split fasa 150% dari kopel beban penuh ( Ia = 1,5.If). ujung kumparan utama (main winding) dan kumparan bantu (aux lary winding) di hubungkan terminal dengan motor, tanda yang di gunakan u/ kedua kumparan tersebut yang terdapat pada terminal hubungan adalah Ti dan T4 u/ kumparan utama sedangkan T5 dan T8 kumparan bantu, pemberian kode warna u/ terminal hubungan pada motor listrik berdaya kecil sebagai berikut : T1 = Biru T5 = Hitam T2 = Putih T8 = Merah T3 = Orangge P1 = Tidak berwarna T4 = Kuning P2 = Coklat
3. KONVERSI ENERGI GENERATOR Battery Generator karya anak Bangsa, bukanlah produk pilihan namun satu-satunya produk dengan konversi multi fungsi, sebagai : Pembangkit Listrik Tenaga Battery DC-12Volt, menjadi AC-220Volt. Penambah Daya (watt) Listrik PLN. Penambah Daya (watt) untuk Generator/Genset. Penstabil tegangan listrik PLN (stabilizer) Uninterruptible Power Supply (UPS) untuk memberikan suplai daya yang tidak mengganggu perangkat elektronik yang terpasang. Listrik Emergensi. Merevisi gelombang SINUS berbagai pembangkit Listrik yang cacat menjadi gelombang SINUS yang sempurna. Sehingga sangat baik digunakan berbagai perangkat elektrik dan elektronik, artinya listrik dengan gelombang sinus tanpa cacat tidak akan merusak perangkat elektrik dan elektronik tersebut. Battery Generator sangat tepat dimiliki masyarakat yang masih dalam lingkaran wilayah krisis listrik dan masyarakat yang belum terjangkau oleh jaringan listrik PLN. Gelombang SINUS Energi Listrik Ternyata energi Listrik berbagai pembangkit Listrik (PLN, Generator, Inverter, Battery Generator, dll) menghasilkan bentuk gelombang yang berbeda, yang disebut gelombang SINUS dan hanya dapat dilihat dengan bantuan Osciloscope. Gelombang SINUS yang dihasilkan oleh pembangkit Listrik PLN, adalah bentuk gelombang yang paling sempurna (100%). Berikut ini tampak berbagai bentuk gelombang SINUS : Gambar : gelombang SINUS
Makin sempurna (100%) bentuk gelombang SINUSyang dihasilkan suatu pembangkit listrik, makin bagus pula energi listrik tersebut digunakan untuk berbagai lampu penerangan, perangkat elektrik dan elektronik. Makin cacat gelombang SINUSnya, semakin kurang baik pula digunakan, bahkan dapat merusak berbagai lampu penerangan, perangkat elektrik dan elektronik tersebut. Listrik PLN yang bersumber dari : PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air), PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap), PLTG (Pembangkit Listrik Tenaga Gas), PLTD (Pembangkit Listrik Tenaga Diesel), PLTN (Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir), energi listriknya sudah dirancang dengan gelombang SINUS yang sangat sempurna 100%. Beberapa percobaan dengan menggunakan Osciloscope terhadap berbagai pembangkit Listrik yang bukan bersumber dari Listrik PLN, seperti Generator/Genset, Inverter, Wind Generator, Solar Cell dan berbagai produk Listrik tenaga Battery, ternyata menghasilkan gelombang SINUS yang tidak sempurna alias cacat. Sedangkan tingkat kesempurnaan gelombang SINUS dari Battery Generator termasuk dalam bentuk 95% sempurna dan setelah diuji coba (Quality Control) sekian lama, ternyata sangat aman dan tidak berdampak negatif terhadap berbagai lampu penerangan, perangkat elektrik dan elektronik.