departemen teknik elektro fakultas teknik …

58
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN SEPEDA MOTOR LISTRIK Diajukan untuk memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan Pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Sub konsentrasi Teknik Energi Listrik Oleh : JANRIKO B MANALU 120402126 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2017 Universitas Sumatera Utara

Upload: others

Post on 03-Oct-2021

17 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

TUGAS AKHIR

RANCANG BANGUN SEPEDA MOTOR LISTRIK

Diajukan untuk memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan

Pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro

Sub konsentrasi Teknik Energi Listrik

Oleh :

JANRIKO B MANALU

120402126

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2017

Universitas Sumatera Utara

Page 2: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

Universitas Sumatera Utara

Page 3: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

Rancang Bangun Sepeda Motor Listrik

Oleh:

Janrikq B ManaluIYIM: t20402126

Tugas dkhir ini diajukan,untuk melengk*pi salah satu syaratuntuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

pada

DEPERTEMEN TEKNXK ELEKTROFAKULTAS TEKFIIK

UNTYE R.SITAS SUMATERA UTARAETEDAN

Sidaug pada tanggal 15 *l*ret 2017 di depau Fenguji I

Ilisetujui Oleh :Pembiubing Tugas Alehir,

1" Ir. Syamsul Amien, M.Si : Ketua Penguj-i \"".:{442. Ir. Surya Tarmizi Kasim, $I"Si : . .aggota fen$ffht-qffi

Drs. Easdari Eelni RapshEtrrMT

NrP. 19s9r 13CI198701 1001

,*F,

*(ret

R\

Diketahui Oleh:

120920t15S,*1015

Universitas Sumatera Utara

Page 4: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

PERNYATAAI{ KEASLIAN SKRIPSI

Saya yang bsrtanda tangan di bawah ini :

Nama : JanrikoBManalu

NIM : 120402126

Dengan ini menyatakan bahwa sejauh yang saya ketahui Skripsi saya yang

berjudul :

RANCANG BANGLTN SEPEDA MOTOR LISTRIK

Bukan merupakan tiruan atau salinan atau duplikasi dari Skripsi yang sudah

dipublikasikan dan atau pemah dipakai untuk mendapat Gelar Kesarjanaan di

lingkungan Universitas Sumatera lJtara maupun di perguruan tinggi atau insitutlairU kecuali pada bagian-bagian dimana sumber informasinya dicantumkan

sebagaimana mestinya.

Apabila terbukti secara Hukum terdapat penjiplakan/plagiat atau penduplikatan,

maka saya bersedia menerima sanksi Akademis sesuai dengan peraturan yang

berlaku.

Medan,29Maret2A17

Penulis

Ianriko B ManaluNim 120402126

Universitas Sumatera Utara

Page 5: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

i

ABSTRAK

Transportasi adalah alat yang sangat di butuhkan masyarakat dari dulu

sampai sekarang oleh sebab itu transportasi saat ini merupakan kebutuhan yang

sangat esensial dalam kehidupan manusia. Seiring dengan perkembangan jaringan

komunikasi antara manusia waktu dan jarak adalah hal yang tidak dapat

terpisahkan. Transportasi adalah alat yang sangat membantu manusia untuk

berkerja dan melakukan segala kegiatan di lingkungan masyarakat dan pada saat ini

penggunaan alat transportasi sangat penting.

Seiring dengan berjalannya waktu alat transportasi di dunia ini semangkin

banyak dan tak terhitung lagi jumlahnya dan energi yang di gunakan yakni energi

fosil yang jumlahnya terbatas dari hari ke hari jumlahnya terus berkurang. Oleh

sebab itu kita sebagai manusia harus menjaga linkungan dan membatasi

penggunaan energi fosil. Solusi untuk mengatasi penggunaan energi fosil ini adalah

mengganti konsumsi energi fosil pada kendaraan dengan mengkonsumsi energi

Listrik pada alat transportasi.

Kendaraan listrik adalah solusi yang sangat baik untuk menjaga lingkungan

di samping mengurangi penggunaan energi fosil kendaaraan listrik tidak

mengeluarkan zat sisa atau dengan kata lain emisi yang di hasilkan tidak ada

sehingga udara sekitar tidak tercemari udara kotor seperti zat sisa yang di hasilkan

kendaraan pengguna energi fosil, Selain itu kendaraan listrik dapat di katagorikan

Kendaraan Hemat Energi.

Kata Kunci: Sepeda Motor Listrik, BLDC, Kontroler, PWM, Aki, SmoliUSU.

Universitas Sumatera Utara

Page 6: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

ii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas

berkat dan kasih-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik.

Adapun judul dari tugas akhir ini adalah “RANCANG BANGUN SEPEDA

MOTOR LISTRIK”.

Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan

pendidikan Sarjana Teknik di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik,

Universitas Sumatera Utara.

Penyelesaian tugas akhir ini tidak lepas dari berbagai kesulitan, namun atas

bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak akhirnya tugas akhir ini dapat

diselesaikan dengan baik dan tepat waktu. Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini

masih belum sempurna, untuk itu penulis mengharapkan adanya masukan berupa

kritik dan saran yang membangun dari pembaca sehingga penulis dapat melakukan

perbaikan di masa yang akan datang.

Medan, Maret 2017

Penulis,

Janriko B Manalu

NIM. 120402126

Universitas Sumatera Utara

Page 7: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

iii

UCAPAN TERIMA KASIH

Pada kesempatan ini penulis ingin berterima kasih kepada Tuhan Yang

Maha Esa karena atas berkat dan rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas

akhir ini, penulis menyadari bahwa penyelesaian tugas akhir ini tidak lepas dari

bantuan dan dukungan dari berbagai pihak, maka penulis mengucapkan terima

kasih kepada :

1. Bapak Dr.Ir. Fahmi,ST., M.Sc.,IPM selaku Ketua Departemen Teknik Elektro

Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

2. Bapak Ir. Arman Sani, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro

Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Drs. Hasdari Helmi Rangkuti, MT selaku Dosen Pembimbing penulis

yang telah banyak meluangkan waktu dan memberikan bimbingan dalam

menyelesaikan tugas akhir ini.

4. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si dan Bapak Ir. Syamsul Amien, Ms selaku

dosen penguji penulis yang banyak memberikan masukan dan arahan selama

proses pengerjaan Tugas Akhir ini.

5. Seluruh staf pengajar Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik,

Universitas Sumatera Utara.

6. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro,Fakultas Teknik, Universitas

Sumatera Utara.

7. Sahabat-sahabat stambuk 2012 yang telah banyak memberikan masukan, doa

dan semangat selama pengerjaan Tugas Akhir ini.

8. Serta untuk semua yang telah mendukung penyelesaian Tugas Akhir ini yang

tidak dapat disebutkan penulis satu persatu.

9. Kakak sayapaling besar dr. Irnawasti b manalu yang selalu menyemangati saya

dalam setiap waktu dalam penulisan Tugas Akhir saya

10. Abang Ipar saya Andre Gusti Sitompul, SH yang telah memberikan Tempat

untuk bengkel saya dalam merancang alat

11. Teristimewa buat Orang tua tercinta Ayah Wesling B Manalu dan ibu Delina

Sitohang serta keluarga penulis yang selalu memberikan semangat serta

didikan dan memberi dukungan dan doa.

Universitas Sumatera Utara

Page 8: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

iv

DAFTAR ISI

ABSTRAK ................................................................................................. ...i

KATA PENGANTAR ............................................................................... ..ii

UCAPAN TERIMA KASIH..................................................................... .iii

DAFTAR ISI .............................................................................................. .iv

DAFTAR GAMBAR…...............................................................................vi

DAFTAR TABEL…..................................................................................viii

BAB I PENDAHULUAN ................................................................ ..1

1.1. Latar Belakang ............................................................... ..1

1.2. Rumusan Masalah .......................................................... ..2

1.3. Tujuan Penulisan…...........................................................2

1.4. Batasan Masalah…............................................................2

1.5. Manfaat Penelitian….........................................................2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ....................................................... ..4

2.1. Umum................................................................................4

2.1.1. Arah arus listrik..........................................................6

2.1.2. Hukum Ohm…...........................................................6

2.2. Arah Arus searah dan Arus Bolak-balik…..........................7

2.3. Motor AC….......................................................................7

2.3.1. Motor AC induksi.......................................................7

2.3.2. Motor PMAC (permanen magnet AC).......................9

2.4 Pengertian sistem…...........................................................10

2.5 Tiori perancangan sepeda motor listrik..............................10

2.6 Bentuk sepeda motor Listrik..............................................11

2.7 Komponen utama Sepeda Motor Listrik............................11

2.7.1 Motor DC...................................................................12

2.7.2 Motor Brushed DC....................................................12

2.7.3 Motor Brushless DC (BLDC)....................................13

2.7.4. Perhitungan Putaran motor.......................................16

2.7.5. Tahanan terhdap daya motor....................................17

2.7.6 Accumulator (Aki)....................................................19

2.8 Cara Kerja Sepeda Motor Listrik.......................................20

Universitas Sumatera Utara

Page 9: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

v

2.9 Tenaga yang di hasilkan....................................................21

2.10 Faktor-faktor lain.............................................................21

BAB III PERANCANGAN SISTEM KESELURUHAN…..............23

3.1. Umum…..........................................................................23

3.2. Waktu dan tempat............................................................23

3.3. Alat dan bahan.................................................................23

3.4. Diagram Sistem Keseluruhan…......................................24

3.5. Rangkaian Charger ........................................................ 24

3.5.1 Transformator............................................................24

3.5.2 Dioda ....................................................................... 26

3.6 Rangkaian PWM .............................................................. 29

3.7 Motor Listrik .................................................................... 33

3.8 Sistem Mekanik.................................................................33

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN….........................................35

4.1. Rincian Biaya yang di gunakan........................................36

4.2 Spesifikasi........................................................................38

4.3. Penentuan daya motor......................................................40

4.4 Pengunaan Energi dan percobaan.....................................43

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN….........................................45

5.1. Kesimpulan…...................................................................45

5.2 Saran…..............................................................................45

DAFTAR PUSTAKA.................................................................................46

Universitas Sumatera Utara

Page 10: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

vi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Sepeda Motor listrik….................................................4

Gambar 2.2. Bagian-bagian motor AC Induksi …...........................8

Gambar 2.3. Perbedaan PMAC dengan AC induksi ........................9

Gambar 2.4. Magnet permanen dan stator winding motor PMAC…9

Gambar 2.5. Diagram alur proses perencangan .............................10

Gambar 2.6. Sistem Propulasi sepeda motor listrik........................11

Gambar 2.7. Sistem kelistrikan sepeda motor listrik…..................11

Gambar 2.8. Skema motor brushed DC .........................................12

Gambar 2.9. Sekema Motor BLDC (a)...........................................14

Gambar 2.10. Sekema Motor BLDC (b)……...................................14

Gambar 2.11. Motor hub BLDC............……...................................15

Gambar 2.12. Rangkaian Baterai motor listrik.................................20

Gambar 2.13 Sepeda motor listrik tampak depan............................20

Gambar 3.1 Diagram Sistem Keseluruhan ....................................24

Gambar 3.2. Rangkaian Charger....................................................24

Gambar 3.3. Gambar Transformator 10 ampere.............................26

Gambar 3.4. Kurva Dioda..............................................................26

Gambar 3.5. Kurva Dioda Ideal.....................................................27

Gambar 3.6. Fisik dioda bridge......................................................27

Gambar 3.7. Dioda bridge yang di gunakan....................................28

Gambar 3.8. Siklus tegangan DC....................................................28

Gambar 3.9. Grafik sinyal penyearah gelombang penuh................29

Gambar 3.10. Output PWM..............................................................30

Gambar 3.11 Pin ICSG3525............................................................31

Gambar 3.12 Diagram Blok ICSG 3525..........................................31

Gambar 3.13 Rangkaian PWM........................................................32

Gambar 3.14 Kumparan rotor BLDC..............................................33

Gambar 3.15 Sketsa Sistem Mekanik..............................................34

Gambar 4.1. Hasil Pembuatan Alat Tampak samping kiri ............35

Gambar 4.2. Sepeda mototor listrik tampak samping kanan .........35

Universitas Sumatera Utara

Page 11: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

vii

Gambar 4.3. Sepeda motor listrik Tampak depan...........................36

Gambar 4.4. Sepeda motor listrik Tampak Belakang.....................36

Gambar 4.5. Spesifikasi ukuran sepeda motor listrik.....................38

Gambar 4.6 Karakteristi Sitem Gear..............................................43

Universitas Sumatera Utara

Page 12: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

viii

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Rincian dana pembuatan sepeda motor listrik (SMOLI)....36

Tabel 4.2. Berat suku cadang yang di gunakan…....................................39

Universitas Sumatera Utara

Page 13: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada saat ini manusia sangat bergantung pada bahan bakar fosil

setidaknya memiliki tiga ancaman serius dalam penggunaan bahan bakar

fosil, yakni: (1)Menipisnya cadangan minyak bumi yang di ketahui,

(2)Ketidak stabilan/kenaikan harga akibat laju permintaan yang lebih besar

dari produksi minyak itu sendiri, dan (3)Polusi gas rumah kaca (terutama

CO2) ini akibat pembakaran bahan bakar fosil. Kadar CO2 saat ini disebut

sebagai yang tertinggi selama 125.000 tahun belakangna. Oleh karena itu,

pengembangan dari implementasi bahan bakar terbarukan yang ramah

lingkungan perlu mendapatkan perhatian serius di seluruh dunia, karena

menjaga lingkungan adalah tanggung jawab seluruh manusia di dunia.

Salah satu cara mengurangi penggunaan bahan bakar fosil ialah

dengan mengganti bahan bakar kendaraan fosil dengan Listrik, listrik yang di

simpan dalam baterai, Energi listrik dalam baterai di gunakan sebagai sumber

energi listrik pada motor listrik.

Pada saat ini banyak orang tertarik dengan sepeda motor listrik dan

hal itu membuat perusahaan otomotif dunia untuk mengembangkannya,

Tidak adanya aturan tentang hak milik terhadap sepeda motor listrik

membuat perguruan tinggi di Indonesian berlomba-lomba untuk

mengembangkan teknologi sepeda motor listrik. Universitas Sumatera Utara

salah satu Perguruan tinggi di Indonesia yang ikut berpartisipasi dalam

mengembangan sepeda motor listrik. Pengembangan kendaraan Listrik di

Universitas Sumatera Utara di mulai pada Tahun 2013. Pengembangan

kendaraan listrik dan pelaksanaanya di laksanakan oleh mahasiswa Fakultas

Teknik dari jurusan Teknik Elektro.

Motor yang di gunakan adalah motor BLDC berdaya 5 kW (7 HP ) di

harapkan dapat melaju sampai 130 km/j dengan jelajah hingga 230 km

kemudian memakai baterai ion-Li atau Natrium Silikat. Untuk mengetahui

Universitas Sumatera Utara

Page 14: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

2

Besarnya biaya yang di perlukan dalam sekali perjalanan, perlu di lakukan

analisis terhadap daya baterai yang dapat di simpan dan berapa lama motor

dapat berkerja.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan, maka dapat

dirumuskan permasalahan dalam tugas akhir ini adalah :

1. Berapakah dana yang di butuhkan dalam merancang dan membangun 1

unit sepeda motor listrik?

2. Seberapa besar penggunaan energi listrik yang di konsummsi dalam

sekali perjalanan?

1.3 Tujuan Penulisan

Adapun tujuan penulisan tugas akhir ini adalah :

1. Untuk mengetahui berapa dana yang di butuhkan dalam pembuatan 1 unit

sepeda motor listrik.

2. Mengukur dan menghitung Energi yang di gunakan dalam sekali charger

1.4 Batasan Masalah

Adapun pembatasan masalah yang dilakukan dalam penulisan tugas

akhir ini adalah sebagai berikut :

1. Merancang dan membangun sepeda motor listrik

2. Menguji kehematan sepeda motor listrik

3. Sebagai uji coba di gunakan motor listrik BLDC 350 Watt

4. Motor BLDC tidak di bahas secara ditail

5. Rangkaian elektronik

6. Aki

7. Gir

8. Rantai penggerak

Universitas Sumatera Utara

Page 15: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

3

1.5 Manfaat Penulisan

1. Mahasiswa dapat menciptakan Kendaraan Listrik

2. Mengetahui Seberapa besar keuntungan memiliki kendaraan listrik

3. Dapat membanguan sebuah karya

1.6 Metode Pengumpulan Data

Metode Penulisan yang di gunakan dalam mengumpulkan data-data

adalah sebagai berikut :

1. Metode referensi

Metode ini adalah mencari dan mengumpulkan interview pada semua

pihak yang mengerti dan memahami perencanaan dan rancang bangun alat

ini.

2. Metode observasi

Metode ini adalah mencari dan menggandakan pengamatan tentang alat-

alat sejenis yang ada, seperti informasi bahan-bahan yang di gunakan baik

dari jenis maupun harganya serta segala sesuatu yang berhubungan dengan

perencanaan dan rancang bangun alat ini.

Universitas Sumatera Utara

Page 16: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Tinjauan Umum

Sepeda motor listrik adalah sebuah sepeda motor menggunakan Energi

listrik sebagai Sumber penggeraknya, berbeda dengan sepeda motor pada

umumnya yang menggunakan Bahan Bakar Minyak (BBM) dan Minyak

sebagai sumber Penggerak, Di sini saya merancang sebuah sepeda motor listrik

dan energi listrik sebagai

sumber penggeraknya,

di yang menggunakan

energi listrik sebagai

sumber tenaga, yang

tenaga penggeraknya di

ambil dari baterai. Gambar 2.1 Sepeda motor listrik

Perancangan adalah bagian dari rekayasa yang merupaka usaha secara

intelektual untuk memenuhi tuntutan-tuntutan tertentu dengan cara sebaik

mungkin. Sedangkan pengertian rekayasa adalah penerapan ilmu dan

matematik untuk memanfaatkan benda-benda dan energi alam. Secara

konseptual kegiatan perancangan dapatdi bedakan menjadi tiga bagian, yakni :

1. Perancangan produk

2. Perancangan proses

3. Perancangan rekayasa

Ciri-ciri kegiatan dalam perencangan antara lain :

1. Suatu kegiatan keriatif yang di landasi dengan pemahaman yang baik atas

bidang-bidang keilmuan tertentu serta pengetahuan dan pengalaman

praktis bidang khusus

2. Merupakan optimasi atas tujuan tertentu dalam berbagai kendala yang ada

bahkan saling bertentangan.

3. Memuat tahapan-tahapan sebagai berikut

a. Ide dan kejelasan tugas rancangan konseptual

Universitas Sumatera Utara

Page 17: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

5

Ide yang merupakan cikal bakal kebutuhan manusia akan sesuatu hal

perlu di jabarkan secara menditail mengenai apa yang perlu dan apa yang

tidak perlu dan demikian kegiatan ini merupakan kejelasan akan ide yang

sifatnya masih umum tersebut.

b. Rancangan konseptual

Fungsi keseluruhan yang tergambar dari kejelasan ide yang tergambar

dari kejelasan ide tersebut selanjutnya di bagi menjadi beberapa sub-

fungsi di jawab dengan suatu solusi yang biasanya lebih dari satu atau ada

banyak varian fungsi dari sub fungsi tersebut. Konsep-konsep dari

rancangan ini selanjutnya di nilai dengan kreteria ke fungsian dan efisiensi

untuk di pilih konsep terbaik.

c. Rancangan bentuk dan tata letak

Rancangan bentuk dan tata letak merupakan implementasi dari

rancangan konseptual yang di pilih tersebut, yang meliputi kerangka,

ukuran serta produk yang di hasilkan.

d. Rancangan ditail

Rancangan ditail merupakan gabungan dari konsep rancangan,

rancangan bentuk dan tata letak. Pada rancangan ditail ini merupakan

tentang ditail dari ukuran-ukuran pada benda/alat yang akan di buat.

e. Pembuatan prototipe/model

Ini merupakan penerapan applikasi penerapan umpan balik bagi

penyempurnaan model/produk yang akan di kembangkan di kemudian

hari.

f. Pengujian

Urutan tahapan tersebut merupakan kegiatan sistematis terstruktur, di

mana tahapan yang telah di bahas selalu berguna untuk memberikan

umpan balik bagi perbaikan tahapan sebelumnya semua tahapan di nilai

dengan tolak ukur berdasarkan kriteria fungsi (Kriteria teknik) dan

kriteria efisiensi (kriteria ekonomi).

Universitas Sumatera Utara

Page 18: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

6

Aplikasi penerapan model di lapangan akan memberikan umpan balik

bagi penyempurnaan model/produk yang di kembangkan dinkemudian

hari.

2.1.1 Arah arus Listrik

Arus listrik adalah aliran listrik yang mengalir melalui penghantar atau

konduktor pada suatu rangkaian tertutup. Arah arus listrik mengalir dari kutub

positif menuju ke kutub negatif, pada suatu rangkaian tertutup. Arah arus listrik

berlawanan arah dengan arus elektron yaitu dari kutub negatif ke kutub positif

pada suatu rangkaian tertutup. Jadi jika arus listrik mengalir dalam suatu arah

maka bersamaan dengan itu arus elektron mengalir berlawanan arah.

2.1.2 Hukum Ohm

Hukum ohm di gunakan karena arus listrik yang mengalir melalui sebuah

penghantar selalu berbanding lurus dengan beda potensial yang di terapkan.

Sebuah benda penghantar mengikuti hukum ohm apabila nilai resistansinya

tidak bergantung terhadap besar dan polaritas beda potensial yang di kenakan

kepadanya.

Bunyi hukum Ohm adalah : “Besar arus listrik (I) yang mengalir melalui

sebuah penghantar atau Konduktor akan berbanding lurus dengan beda

potensial / tegangan (V) yang diterapkan kepadanya dan berbanding terbalik

dengan hambatannya (R)”

I = V/R (2.1)

Keterangan

I = Kuat Arus Listrik (Ampere)

V =Tegangan (Volt)

R = Hambatan (Ohm)

Jadi apabila R tetap namun V semakin besar, maka I akan semakin

besar pula, sehingga bisa dikatakan daya motor BLDC juga akan meningkat.

Universitas Sumatera Utara

Page 19: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

7

2.2 Arus searah dan Arus Bolak-balik

a. Arus searah direct current (DC)

Arus searah (DC) adalah aliran Elektron dari suatu titik yang memiliki

energi potensial yang tinggi menuju ke titik lain yang memiliki energi

potensial yang lebih rendah. Aliran elektron menyebabkan terjadinya

lubang-lubang bermuatan positif yang mengalir dari kutub positif ke kutub

negatif.

b. Arus listrik bolak-balik alternating current (AC)

Arus bolak-balik (AC) adalah arus listrik dimana besarnya dan arahnya arus

berubah-ubah secara terbalik. Berbeda dengan arus searah dimana arah arus

yang mengalir tidak berubah-ubah dengan waktu. Bentuk gelombang dari

listrik arus bolak-balik biasanya berbentuk gelombang sinusoida, karena ini

yang memungkinkan pengaliran energi yang paling efisien. Namun dalam

aplikasi-aplikasi spesifik yang lain, bentuk gelombang lain pun dapat

digunakan, misalnya bentuk gelombang segitiga (triangular wave) atau

bentuk gelombang segi empat (square wave).

2.3. Motor AC

2.3.1. Motor AC induksi

Motor AC Induksi adalah motor yang menggunakan tegangan listrik AC

(bolak balik) untuk sumber energynya. Motor AC induksi tidak menggunakan

magnet permanen, melainkan menggunakan bahan induksi besi lunak/besi

khusus untuk menyalurkan gaya induksi menjadi gerakan. Secara teknologi

motor jenis AC induksi adalah yang paling bagus. Mobil listrik yang sudah

populer saat ini rata-rata menggunakan jenis motor AC induksi.

Universitas Sumatera Utara

Page 20: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

8

Gambar 2.2 Bagian-bagian motor AC Induksi

Motor AC induksi memiliki kelemahan pada pengontrollan, tidak mudah

dalam membuat kontroller AC induksi. Harga kontroller AC induksi saat ini

juga masih mahal. Motor AC induksi juga membutuhkan encoder untuk

menyensor dan menyeimbangkan pengontrollan.

Keunggulan yang paling dimiliki oleh motor AC induksi adalah tingkat

efisiensi dan kekuatan powernya.

Motor AC induksi memiliki keunggulan:

Putaran maksimum yang tinggi

Memiliki rentang rpm yang jauh

Efisiensi tinggi

Power weight ratio tinggi

Support daya hingga > 100KW

Kelemahan motor AC Induksi:

Sulit dalam Technologi kontroller, sehingga harga controller mahal.

Kontroller harus support programable karena harus menyesuaikan

sinkronisasi ke setiap motor AC induksinya.

Membutuhkan voltase yang besar, sehingga membutuhkan baterai yang

banyak pula

Hanya ideal bekerja di putaran tinggi, sehingga tidak memiliki torsi

yang kuat pada putaran rendah

Universitas Sumatera Utara

Page 21: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

9

Contoh mobil yang menggunakan AC induksi adalah: Wright Speed X1,

SELO gendis, TUXUCI, dll.

2.3.2. Motor PMAC (permanen magnet AC)

Motor PM AC tidak jauh beda denga AC induksi, hanya saja besi lunak

penyalur induksi digantikan oleh susunan magnet permanen. Hampir bisa

dikatakan motor PMAC mirip dengan motor BLDC sensorless. Motor ini juga

sering disebut syncronous AC, karena gerakan rotor yang berputar disebabkan

oleh singkronisasi antar phase dengan listrik AC yang lewat.

Gambar 2.3 Perbedaan PMAC dengan AC induksi

Keunggulan dari motor PMAC adalah penyempurnaan dari AC induksi di

bagian Torsinya dan Kelebihan dan kekurangan motor jenis ini tidak jauh beda

dengan motor AC induksi.

Gambar 2.4 Magnet permanen dan stator winding motor PMAC

Universitas Sumatera Utara

Page 22: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

10

2.4 Pengertian Sistem

Suatu sistem adalah totalitas dari sistem yang menyeluruh. Totalitas

merupakan kumpulan dari seluruh komponen-komponen di mana setiap

komponen selalu ada interaksi, Arinya setiap komponen ke komponen lain

memiliki interaksi timbal balik.

Tenaga yang di gunakan pada sepeda motor listrik adalah motor listrik

yang direduksikan ke spoket rantai rol melalui roda gigi. Pereduksian ini di

lakukan agar dapat mentransfer tenaga yang ada pada motor litrik tersebut ke

roda gigi agar sproket rantai rol bisa menggerakkan sepeda motor listrik.

MULAI

IDE,

RANCANA

MERANCANG,

IDE

MEMBELI SUKU

CADANG

MEMBUAT

KENDARAAN

LISTRIK

PENGAMBILAN

DATA

ANALISA DATA

& KESIMPULAN

SELESAI

Merancang

Berhasil

Ya

Tidak

UJI COBATidak

Ya

Gambar 2.5 Diagram alur proses perencangan

2.5 Tiori perancangan sepeda motor listrik

Di dalam rancang bangun sepeda motor listrik ini, Sumber tenaga yang

di gunakan adalah daya motor BLDC, Sehingga Motor BLDC dengan bantuan

Universitas Sumatera Utara

Page 23: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

11

baterai sebagai sumber energi listrik sehingga motor BLDC dapat berputar dan

di hubungkan ke ruda belakang menggunakan gir rantai. Sistem Propulsi

sepeda motor listrik ini dapat di gambarkan dalam bentuk skematis.

Baterai

PWM

Motor

BLDC

Roda

Penggerak

Gambar 2.6 Sistem Propulsi sepeda listrik

Sedangkan sistem kelistrikan yang di rancang untuk sepeda motor listrik

ini terlihat seperti pada gambar di bawah ini.

Gambar 2.7 Sistem kelistrikan sepeda motor listrik

2.6 Bentuk Sepeda Motor Listrik

Bentuk Sepeda Motor Listrik akan di rancang dan di bangun

menggunakan rangka dasar Sepeda Motor CB100. Karena Suku cadang yang

Universitas Sumatera Utara

Page 24: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

12

di gunakan pada cb100 tidak terlalu banyak jadi dapat mengurangi berat yang

besar sehingga efisien di gunakan, mudah di rakit dan mudah pelepasan

prangkat elektronik yang di pasang. Oleh sebab itu Pada saat perakitan sepeda

motor listrik ini tidak banyak perubahan dalam keaslian komponen dan

mempertahankan model sepeda motor cb100.

2.7 Komponen utama Sepeda Motor Listrik

2.7.1 Motor DC

Motor DC menggunakan magnet permanen dapat digolongkan menjadi 2

jenis. Yaitu jenis motor DC menggunakan brush/sikat dan motor DC tanpa

menggunakan Brush / sikat.

2.7.2 Motor Brushed DC

Jenis motor brushed DC Ini adalah jenis motor DC yang pada umumnya

dan sering di jumpai di mobil mainan tamiya hingga dynamo stater sepeda

motor adalah motor jenis Brushed DC. Konsep motor Brushed DC sangat

sederhana hanya terdiri kumparan yang berperan sebagai rotor lalu magnet

permanen berperan sebagai stator. Kontroller motor DC brushed adalah yang

paling sederhana. Motor ini dapat dikontroller dengan mudah oleh variasi

tegangan (voltage controll) ataupun variasi Arus dengan PWM (Amper

Controll with Pulse Wide Modulation).

Gambar 2.8 Skema motor brushed DC

Universitas Sumatera Utara

Page 25: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

13

Keunggulan yang paling dimiliki motor jenis ini adalah kesederhanaannya,

Keunggulan motor DC brushed:

Desain sederhana dan harga murah

Dapat digunakan pada tegangan rendah.

Sistem kontroller tidak terlalu sulit, harga kontroller murah

Mudah dalam perawatan dan perbaikan

Memiliki torsi yang bagus

Kelemahan motor DC Brushed adalah

Efisiensi rendah

Cocok apabila pada tegangan kerja yang tinggi, idealnya kurang dari

100V

Top speed terbatas.

Sikat/Brush butuh perawatan lebih.

Contoh motor DC Brushed adalah: motor Stater sepeda motor, dynamo

mobil mainan, motor penggerak otopad listrik, dll

2.7.3 Motor Brushless DC (BLDC)

Motor BLDC adalah motor yang paling sering digunakan kendaraan listrik

kelas kecepatan menegah. Motor ini tidak lagi menggunakan Brush/sikat.

Apabila pada motor Brushed DC kumparan beperan sebagai rotot, pada motor

BLDC magnet permanet yang beperan sebagai rotor. Sebagai pemindah saat

eksekusi phase motor BLDC membutuhkan bantuan Hall sensor untuk

mengetahui letak posisi magnet. Motor BLDC wajib menggunakan kontroller

untuk dapat berputar, karena membutuhkan pengolah data yang diberikan oleh

hall sensor.

Universitas Sumatera Utara

Page 26: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

14

Gambar 2.9 Sekema Motor BLDC (a)

Gambar 2.10 Skema Motor BLDC (b)

Keunggulan motor BLDC adalah:

Torsi yang bagus

Efisiensi yang tinggi

Memiliki ketahanan yang bagus dalam pemakaian lama

Dapat bekerja optimal pada semua rentang putaran rpm.

Motor BLDC adalah yang terbaik dalam kerja putaran rendah.

Kelemahan motor BLDC:

Membutuhkan kontroller, yang harus dikontroll secara Pulse Pulse Wide

Modulation dan derajat phase hall sensor.

Top speed yang terbatas

Universitas Sumatera Utara

Page 27: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

15

Power weight ratio yang rendah

Tidak ideal dalam daya yang besar, daya maks 30KW

Tidak Aal dalam tegangan yang tinggi, V maks 200V

Contoh pengunaan Motor BLDC adalah pada kendaraan listrik kelas

menengah, seperti sepeda motor listrik dan sepeda listrik. Selain itu FAN

computer dan motor ECS helicopter listrik mainan juga menggunakan motor

BLDC.

Gambar 2.11 Motor hub BLDC

Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamo untuk memberikan

tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya di hasilkan oleh

susunan elektromagnetik yang di sebut kumparan medan. Dalam memahami

sebuah motor, penting untuk di ketahui apa itu beban motor . Beban motor

mengacu pada keluaran tenaga putar/torque sesui dengan kecepatan yang di

perlukan. Pada umumnya beban dapat di kategorikan menjadi tiga kelompok

(BEE India 2004):

1. Beban torque konstan adalah beban dimana permintaan keluaran

energinya bervariasi dengan kecepatan operasinya namun torquenya tidak

bervariasi. Contoh dengan torque konstan adalah conveyors, rotary kilns,

dan pompa displacement konstan.

Universitas Sumatera Utara

Page 28: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

16

2. Beban dengan variabel torque adalah beban dengan torque yang bervariasi

dengan kecepatan operasi. Contoh beban dengan variabel torque adalah

Pompa santrifugal dan fan (torque bervariasi sebagai kwadrat kecepatan)

3. Beban dengan energi konstan adalah beban dengan permintaan torque

berubah dan berbanding terbalik dengan kecepatan. Contoh beban dengan

energi konstan adalah peralatan-peralatan mesin.

Untuk Menghitung Motor Penggerak

1. Momen Puntir

𝑀𝑃 = 60𝑥𝑃

2𝑥3,14𝑥𝑛 (2/2)

Dimana : P = Daya Motor (watt)

n = Putaran poros motor (rpm)

2. Daya yang di hasilkan motor listrik untuk menggerakkan kendaraan

Pout = W x V (2/3)

Dimana :

W = Berat total sepeda motor listrik ( N)

V = Kecepatan Sepeda motor (m/s)

3. Efisiensi Kerja Mesin

𝜂 =𝐷𝑎𝑦𝑎𝑌𝑎𝑛𝑔𝐾𝑒𝑙𝑢𝑎𝑟

𝐷𝑎𝑦𝑎𝑌𝑎𝑛𝑔𝑀𝑎𝑠𝑢𝑘

𝜂 =𝑃out

𝑃in𝑥100% (2/4)

Dimana :

Pout = Daya yang keluar (Watt)

Pin = Daya yang Masuk (Watt)

2.7.4 Perhitungan Putaran motor

Putaran motor dapat diperoleh dengan cara menghitung putaran-putaran

pada poros roda transmisi motor Listrik.

Universitas Sumatera Utara

Page 29: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

17

Diketahui :

Final gear

Z1 = 18 D1 = 75 mm = 0.075m

Gear pada poros engkol ( Motor BLDC)

Zm = 65 Dm =135 mm = 0,135 m

Droda = 400 mm

Kecepatan setelah di uji

V = 35 km/jam

=30.1000

3600= 8,3 𝑚/𝑠

N1 =2750 rpm

Dari data di atas , maka tiap putaran dapat di lakukan perhitungan

sebagai berikut :

Penyelisaian

a. 𝑁2

𝑁1=

𝐷1

𝐷2

𝑁2 =𝑁1. 𝐷1

𝐷2

b. 𝑁3

𝑁2=

𝐷1.𝐷2

𝐷3

𝑁3 =𝑁2. 𝐷1. 𝐷2

𝐷3

c. 𝑁4

𝑁1=

𝐷1𝐷2

𝐷3𝐷4

𝑁4 =𝑁1.𝐷1.𝐷2

𝐷3.𝐷4 (2/5)

2.7.5 Tahana terhadap daya motor

Dalam rancang bangun sepeda motor listrik ini sifat kendaraan juga

harus di perhitungkan, di mana sifat kendaraan ini di pengaruhi banyak hal-hal

di antaranya berat kendaraan, keadaan jalan, jenis mesin yang di gunakan dan

hal-hal yang mempengaruhi performanc kendaraan seperti perlawanan-

perlawanan yang akan di alami sepeda motor listrik tersebut. Perlawanan-

perlawanan tersebut antara lain :

1. Tahanan aerodinamik

Universitas Sumatera Utara

Page 30: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

18

Tahanan aerodinamik adalah tahan yang di alami sepeda motor listrik

terhadap gesekan udara den dengan pengendara juga. Besarnya tahanan

aerodinamik (Ra) dapat di nyatakan dalam persamaan berikut :

Diketahui :

Cd = 0,9

A = Luas penampang sepeda motor listrik dan pengendara (m2)

V = Kecepatan sepeda motor listrik (m/s)

𝜌 = Densitas udara = (1,175 kg/m3)

𝑀𝑎𝑘𝑎 ∶

Ra = 0,5 . cd . A . V2 . 𝜌 ..............................................................(2/6)

2. Tahanan gelinding

Tahanan yang di akibatkan sepeda motor listrik akibat adanya

perubahan bentuk yang terjadi pada ban dan permukaan jalan. Besarnya

tahanan gelinding (Rr) dapat dinyatakan dalam persamaan berikut :

Rr = Cr . Wt ............................................................................(2/7)

Dimana :

Cr = koefisien tahanan gelinding = 0,008

Wt = Berat total

3. Tahanan tanjakan

Tahanan yang di alami sepeda motor listrik pada saat menanjak. Besarnya

tahanan tanjakan (Rg) dapat di nyatakan dalam persamaan sebagai berikut:

Rg = Wt . Sin ϕ..........................................................................(2/8)

Dimana :

Wt = Berat total Sepeda motor listrik = 71 kg

Φ = besar sudut tanjakan jalan

= 0,5o

Maka :

Rg = Wt . Sin ϕ

Universitas Sumatera Utara

Page 31: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

19

Untuk kendaraan yang bergerak dengan kecepatan konstan biasanya

tahanan total yang di alami kendaraan tersebut adalah gaya traksi. Di mana

gaya traksi yang terjadi pada sepeda motor listrik adalah :

Gaya Traksi (F) = Ra + Rr + Rg

Sehingga di dapat daya motor sebesar :

Pmotor = Ptotal .......................................................................................................................(2/9)

2.7.6 Accumulator (Aki)

Aki adalah suatu alat penyimpan energi listrik dimana energi listrik

diubah menjadi energi kimia dan diubah kembali menjadi energi listrik bila

diperlukan. Bila energi listrik diubah menjadi energi kimia berarti aki sedang

diisi (charge) dan jika diubah dari energi kimia menjadi energi listrik aki

sedang mengeluarkan isi (discharge). Aki menjadi pilihan praktis karena dapat

menghasilkan listrik yang cukup besar dan dapat diisi kembali. Aki berasal dari

kata Accumulator atau biasa disingkat accu. Aki dapat memberikan aliran

listrik bila dihubungkan dengan suatu rangkaianluar. Sel aki terdiri dari anoda

atau lempeng negatif Pb (timbal = timah hitam) dankatoda atau lempeng positif

PbO2 (10ynamo10 oksida), keduanya merupakan zat padat, yang

dicelupkan dalam larutan asam sulfat. Kedua elektroda tersebut, jugahasil

reaksinya, tidak larut dalam larutan asam sulfat, sehingga tidak

perlumemisahkan anoda dan katoda dan dengan demikian tidak perlu jembatan

garam,yang perlu dijaga adalah jangan sampai kedua elektroda tersebut saling

bersentuhan.

Universitas Sumatera Utara

Page 32: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

20

Gambar 2.12 Rangkaian Baterai motor listrik

2.8 Cara Kerja Sepeda Motor Listrik

Cara kerja sepeda motor listrik pada dasarnya sama dengan cara kerja

sepeda motor bertenaga bensin di mana kendaraan itu didorong oleh sebuah

mesin, dan mesin tersebut membutuhkan bahan bakar. Perbedaan utama adalah

bahan bakar bensin di motor konvensional diganti dengan baterai atau fuel cell

dalam bentuk listrik.

Gambar 2.13 Sepeda motor listrik tampak depan

Universitas Sumatera Utara

Page 33: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

21

2.9 Tenaga yang di hasilkan

Tergantung pada jenis baterai yang digunakan, baterai dalam sepeda motor

listrik dapat bertahan antara 1,5 sampai 10 tahun. Jenis baterai meliputi:

Lithium Ion

Lithium

Lithium Phosphate

Litihum Ion Fosfat

Nickel Metal Hydride

Lead Acid (Yang saya gunakan)

Salah satu kelemahan dari sepeda motor listrik adalah rentang pengisian.

Sebagian besar sepeda motor listrik yang sekarang tersedia di pasaran dapat

menempuh kisaran 40 (65 km) sampai 100 mil (160 km) sekali isi ulang baterai.

Kebanyakan sepeda motor bertenaga bensin akan melebihi jarak tersebut,

meskipun hal ini tergantung pada ukuran tangki bensin. Lama pengisian baterai

menjadi kekhawatiran lain pada sepeda motor bertenaga listrik, mengingat

waktu mengisi ulang akan mencapai minimal 2 sampai 3 jam. Bandingkan

dengan 10 menit atau kurang untuk kebutuhan mengisi tangki bensin, dan ini

mungkin menjadi perhatian utama saat mempertimbangkan untuk membeli

sepeda motor listrik.

2.10 Faktor-faktor Lain

Bersih - mesin listrik dapat di katagorikan mesin yang bersih karena tidak

membutuhkan minyak dan tidak menghasilkan asap kenalpot.

Tenang - Tidak memiliki suara yang keras terdengar dari sepeda motor

listrik, yang mungkin menjadi hal baik dalam kaitan dengan tingkat

desibel, tapi ada sisi buruknya juga. Kadang-kadang suara mesin yang

keras menjadi pertanda bagi kendaraan/pejalan lain akan kehadiran sepeda

motor di jalan.

Universitas Sumatera Utara

Page 34: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

22

Pemeliharaan murah dan mudah – Walaupun harganya sepeda motor

listrik lebih mahal dari harga model bertenaga bensin, motor listrik

membutuhkan lebih sedikit pemeliharaan dan dengan biaya yang lebih

murah.

Pengisian - Sebagai pertimbangan yang harus dipikirkan calon pemilik

sepeda motor listrik adalah cara pengisian daya. Pemilik rumah yang

memiliki garasi tidak akan mendapatkan masalah, tetapi jika Anda tinggal

di sebuah apartemen di lantai atas, outlet listrik Anda mungkin sulit untuk

dicapai.

Universitas Sumatera Utara

Page 35: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

23

BAB III

PERANCANGAN SISTEM KESELURUHAN

3.1 Umum

Pada bab ini akan dibahas mengenai perancangan perangkat-perangkat yang digunakan

dalam pembuatan sepeda motor listrik (electric motorcycle) yang meliputi charger,

rangkaian PWM (Pulse Width Modulation), accumulator, kontrol dan motor listrik

serta sistem mekaniknya. Dengan demikian perancangan sepeda motor listrik ini dapat

menghasilkan kesimpulan yang dapat di pertanggung jawabkan. langkah-langkah yang telah

di tetapkan adalah penetapan tempat dan waktu penelitian, penetapan alat dan bahan,

penetapan prosedur percobaan dan membuat diagram alur pengujian.

3.2 Waktu dan Tempat

Perancangan alat telah di mulai pada bulan Desember 2016 di bengkel dan

pengambilan telah dilaksanakan pada bulan Januari 2017 di jalan Denai-Lapangan Merdeka.

3.3 Alat dan Bahan

Untuk melakukan pengujian maka diperlukan peralatan-peralatan

sebagai berikut:

1. Rangka Sepeda Motor Bekas

2. Motor BLDC

3. PWM

4. Volt Meter

5. Ampermeter

6. Sumber Aki 48 volt

7. Charger 48 volt

8. Potensiometer

3.4. Diagram Sistem Keseluruhan

Diagram sistem secara keseluruhan ditunjukkan oleh gambar 3.1

Universitas Sumatera Utara

Page 36: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

24

Gambar 3.1 Diagram Sistem Keseluruhan

3.5 Rangkaian charger

Komponen yang di gunakan pada rangkaian charger antara lain:

Transformator dan dioda bridge.

Gambar 3.2 Rangkaian Charger

3.5.1 Transformator

Transformator atau sering juga disebut trafo adalah komponen elektronika pasif yang

berfungsi untuk mengubah (menaikkan atau menurunkan) tegangangan listrik bolak-balik

(AC). Bentuk dasar transformator adalah sepasang ujung pada bagian primer dan sepasang

ujung pada bagian sekunder. Bagian primer dan skunder adalah merupakan lilitan kawat

email yang tidak berhubungan secara elektris. Kedua lilitan kawat ini dililitkan pada sebuah

inti yang dinamakan inti trafo. Untuk trafo yang digunakan pada tegangan AC frekuensi

rendah biasanya inti trafo terbuat dari lempengan-lempengan besi yang disusun menjadi satu

membentuk teras besi.Pada penggunaannya trafo juga digunakan untuk mengubah

Universitas Sumatera Utara

Page 37: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

25

impedansi. Untuk trafo frekuensi rendah contohnya adalah trafo penurun tegangan (Step

Down Trafo) yang digunakan pada peralatan-peralatan elektronik tegangan rendah, adaptor,

pengisi battery. Trafo jenis ini jika pada bagian primernya kita hubungkan dengan tegangan

AC 220 volt, maka pada bagian skundernya akan mengeluarkan tegangan yang lebih rendah.

Pada rangkaian tersebut trafo berfungsi untuk menurunkan tegangan AC dari jala-jala PLN

yang 220 volt menjadi sebesar teganganyang dibutuhkan peralatan tersebut agar dapat

bekerja normal, misalnya 3 volt, 6 volt, 12 volt atau 25 volt.

Prinsip trafo penurun tegangan adalah jumlah lilitan primernya lebih banyak dari pada

jumlah lilitan skundernya. Jika dilihat dari besarnya ukuran kawat yang digunakan, trafo

penurun tegangan memiliki ukuran kawat yang lebih kecil pada lilitan primernya.Sebaliknya

trafo penaik tegangan memiliki ukuran kawat yang lebih besar pada lilitan primernya. Hal ini

dikarenakan pada trafo penurun tegangan output (keluaran) arus listriknya lebih besar,

sedangkan trafo penaik tegangan memiliki out put arus yang lebih kecil. Sementara itu

frekuensi tegangan pada input dan outputnya tetap (tidak ada perubahan). Parameter lain

adalah efisiensi daya trafo. Dalam kinerjanya trafo yang memiliki efisiensi daya yang

besar (sekitar 70-80%). Daya yang hilang biasanya keluar menjadi kalor/panas yang

timbul pada saat trafo bekerja. Trafo yang memiliki efisiensi tinggi dibuat dengan

teknik tertentu dengan memperhatikan bahan inti trafo, kerapatan lilitannya serta faktor-faktor

lainnya.

Secara fisik trafo yang bagus adalah trafo yang memiliki inti trafo yang rata dan rapat

serta jika digunakan tidak bergetar, sehingga efisiensi dayanya bagus. Dalam penggunaannya

perhatikan baik-baik tegangan kerja trafo, tiap tep-nya biasanya ditulis tegangan kerjanya

misalnya pada primernya 0V - 110V - 220V, untuk tegangan 220 volt gunakan tep 0V dan

220V, sedangkan untuk tegangan 110 volt gunakan 0V dan 110V, jangan sampai salah atau

trafo kita bakal hangus Dan pada skundernya misalnya 0V - 3V - 6V - 12V – 25V, gunakan

0V dan tegangan yang diperlukan. Ada juga jenis trafo yang menggunakan CT (Center Tep)

yang artinya adalah titik tengah. Contoh misalnya 25V - CT - 25V, artinya jika kita gunakan

tep CT dan 25V maka besarnya tegangan adalah 25 volt. Transformator yang digunakan

adalah transformator penurun tegangan dari 220 V menjadi 25 V dengan arus maksimal 10

Ampere. Gambar transformator yang digunakan dalam rangkaian charger ditunjukkan oleh

gambar 3.3 Alasan memakai travo 10 Ampere adalah mempercepat pengisian accu sesuai

dengan waktu yang dapat ditentukan.

Universitas Sumatera Utara

Page 38: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

26

Gambar 3.3 Gambar Transformator 10 ampere

3.5.2 Dioda

Dioda adalah piranti semikonduktor dengan bahan tipe-n yang menyediakan elektron-

elektron bebas dan bahan tipe-p yang disatukan (P-N junction). Dioda merupakan suatu

piranti dua elektroda dengan araharus yang tertentu, dapat juga dikatakan dioda bekerja

sebagai penghantar bila tegangan listrik diberikan dalam arah tertentu tetapi dioda akan

bekerja sebagai isolator bila tegangan yang diberikan berlawanan dari pergerakan elektron

pembentuknya. Kristal sebagai penyusun dioda akan bekerja jika arus didalamnya hanya

dapat mengalir dalam satu arah dan tidak sebaliknya. Hubungan ini disebut dengan rangkaian

prategangan maju (fowrard bias). Pada dioda kita mengenal potensial barrier yaitu beda

potensial pada persambungan. Beda potensial ini menjadi cukup besar untuk menghalangi

proses penyebaran difusi selanjutnya dari elektron-elektron bebas. Pada suhu ruangan

potensial barrier bekerja sekitar 0,7 Volt untuk Silikon dan 0,3 Volt untuk Germanium.

Gambar 3.4 Kurva Dioda

Universitas Sumatera Utara

Page 39: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

27

Gambar di atas merupakan kurva karakteristik dioda pada prategangan maju (forward)

dan prategangan balik (reverse). Dari gambar karakteristik tersebut dapat dianalisa bahwa

sebuah dioda akan mengalirkan arus setelah tegangan luar mengatasi potensial barrier, maka

arus maju akan menjadi besar. Pada kurva dengan karakteristik balik saat tegangan yang

diberikan sama dengan nol, maka tidak ada arus yang mengalir jika tegangan dinaikkan maka

arus akan sangat kecil. Saat arus maju terlalu besar maka dioda akan rusak karena disipasi

daya terlalu besar. Jika pada arah balik tegangan yang terlalu tinggi akan menimbulkan

kedadalan (breakdown) listrik pada dioda.

Gambar 3.5 Kurva Dioda Ideal

Dioda yang digunakan adalah dioda bridge dengan arus maksimal 25 ampere. Dioda

Bridge adalah dioda silicon yang dirangkai menjadi suatu bridge dan dikemas menjadi satu

kesatuan komponen. Di pasaran terjual berbagai bentuk dioda bridge dengan berbagai

macam kapasitasnya. Ukuran dioda bridge yang utama adalah voltage dan ampere

maksimumnya. Dioda bridge digunakan sebagai penyearah pada charger

Gambar 3.6 Fisik Dioda Bridg

Gambar dioda yang digunakan dalam rangkaian charger ditunjukkan oleh gambar 3.6

Dengan memakai komponen dioda bridge ini maka dapat mengubah arus bolak balik atau

arus AC menjadi arus searah atau DC.

Universitas Sumatera Utara

Page 40: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

28

Gambar 3.7 Dioda Bridge yang di gunakan

Gambar 3.8 Siklus Tegangan DC

Pada bagian sekunder trafo CT , terdapat dua sinyal output yangterjadi secara bersamaan

namun berlawanan fasa. Saat tegangan input (tegangan primer) berada pada siklus positif,

maka pada titik dioda 2-1 akan terjadi siklus positif. Akibatnya dioda 2-1akan mengalami

panjaran maju (forward bias) sehingga arus mengalir di 2-1 menuju beban dan kembali

masuk ke CT. Saat tegangan input (tegangan primer) berada pada siklus negatif, maka pada

titik dioda 3-1 akan terjadi siklus positif. Akibatnya dioda 3-1 akan mengalami panjaran maju

(forward bias) sehingga arus mengalir di 3-1 menuju beban dan kembali masuk ke CT. Dari

Universitas Sumatera Utara

Page 41: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

29

penjelasan cara kerja penyearah gelombang penuh jenis ini terlihat bahwa tegangan yang

terjadi pada beban mempunyai polaritas yang sama tanpa memperdulikan dioda mana yang

menghantar karenaarus mengalir melalui arah yang sama sehingga akan

terbentuk gelombang penuh yang disearahkan seperti ditunjukkan pada grafik sinyal berikut

Gambar 3.9 Grafik Sinyal Penyearah gelombang penuh

Jembatan dioda (dioda bridge) tersedia dalam bentuk 1 komponen saja atau pun bisa

dibuat dengan menggunakan 4 dioda yang sama karakteristiknya. Yang harus diperhatikan

adalah besar arus yang dilewatkan oleh dioda harus lebih besar dari besar arus yang

dilewatkan pada rangkaian.

3.6 Rangkaian PWM (Pulse Width Modulation)/Kontroler

Rangkaian pengendali motor ini dibuat menggunakan prinsip PWM( Pulse Width

Modulation). PWM mengatur kecepatan motor menggunakan gelombang kotak yang

lebar pulsanya dimodulasi, sehingga menghasilkan tegangan rata-rata yang bervariasi.

Teknik ini memberikan kemudahan dalam pengaturan kecepatan motor, tanpa banyak energi

yang terbuang. Output dari Pulse Width Modulation berupa gelombang kotak seperti gambar

di bawah.

Universitas Sumatera Utara

Page 42: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

30

Gambar 3.10 Output Pulse Width Modulation

Ton adalah perioda output tinggi (Vmax), sedangkan Toff adalah perioda output

rendah (0V). Perioda satu gelombang penuh adalah :

TTotal = Ton + Toff

Duty Cycle didefinisikan sebagai:

𝐷 =T𝑜𝑛

T𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙

Tegangan output bervariasi sesuai dengan Duty Cycle, yaitu:

𝑉out = 𝐷 𝑥 𝑉in

Vout =T𝑜𝑛

T𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑥 𝑉in

Dari persamaan di atas terlihat jika Ton = 0 maka Vout = 0 dan akan meningkat dengan

semakin besarnya Ton. Output maksimum akan dicapai pada Ton = TTotal yaitu sebesar Vin

Rangkaian Pengendali ini memanfaatkan komponen ICSG3525 sebagai pengontrol

PWM, dengan susunan pin sebagai berikut:

Universitas Sumatera Utara

Page 43: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

31

Gambar 3.11 Pin ICSG3525

Adapun blok diagram internalnya seperti gambar Diagram Blok IC 3525

berikut

Gambar 3.12 Diagram Blok ICSG 3525

Rangkaian Pengendali Motor sebagai gambar di bawah ini :

Universitas Sumatera Utara

Page 44: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

32

Gambar 3.13 Rangkaian PWM

Prinsip Kerja Rangkaian

Saat handel gas diputar, tegangan output handel gas akan menurun dari nilai

maksimalnya. Tegangan output ini digunakan untuk mengatur terang nyala lampu Led D3

yang selanjutnya digunakan untuk mengatur nilai resistansi pada LDR R9. Perubahan nilai

resistansi R9 ini akan memvariasi nilai masukan pada pin 2 IC SG3525 untuk

menentukannilai Duty Cycle Dari output PWM, yang selanjutnya akan menentukan

kecepatan motor.

Perioda total ( TTotal) dari output PWM diatur dengan menggunakan VR2 yang

dihubungkan seri dengan R7 dan dihubungkan ke pin 6 (RT). Resistansi total kedua resistor

ini bersama dengan C5 yang dihubungkan dengan pin 5(CT), digunakan untuk menentukan

frekuensi oscillator pada komponen PWM, sehigga menghasilkan perioda total yang sesuai.

Output A (pin 11) dan Output B (pin 14) masing-masing dihubungkan kekaki G

MOSFET Q1 dan Q2 yang untuk mengendalikan kecepatan motorberdasarkan pulsa PWM

yang dihasilkan. Pulsa PWM ini berupa gelombang kotak yang berselang-seling antara

Output A dengan Output B. Kaki S dari Q1dan Q2 dihubungkan ke ground melalui R5

sekaligus dipakai untuk memberikondisi pin 8 IC SG3525 (Soft-Start) melalui transistor

Q3 untuk mengontrol PWM. Dioda D1 dipasang untuk melindungi dari beban lebih

(overload) motor. D2 berfungsi melindungi dari short tegangan sumber

Universitas Sumatera Utara

Page 45: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

33

3.7 Motor listrik

Motor listrik yang digunakan dalam perancangan ini adalah motor BLDC yang

menggunakan magnet permanen. Alasan pemilihan motor BLDC tipe ini adalah kemudahan

dalam pengontrolan dengan menggunakan pengaturan tegangan BLDC. Medan stator motor

jenis ini dihasilkan oleh magnet permanen bukan elektromagnet. Penggunaan magnet

permanen tidak membutuhkan daya listrik untuk menghasilkan medan stator, sehingga daya

dan pendinginan yang diperlukan lebih rendah dibandingkan motor yang menggunakan

elektro magnet. Perubahan kecepatan motor dapat dengan mudah diatur dengan cara

mengubah ubah besarnya tegangan BLDC yang diberilkan pada motor.

Gambar 3.14 Kumparan rotor BLDC

3.8 Sistem Mekanik

Sistem mekanik yang direncanakan dapat dilihat pada gambar 3.15 yang terdiri dari:

a) Kerangka alat yaitu tempat pemegang poros dan motor yang terbuat dari Besi dengan

ketebalan 2,5 mm

b) Transmisi belt atau rantai yaitu alat yang menghubungkan pulley motor BLDC dengan

pulley pemutar roda dengan jumlah gigi tarik depan 33 dan belakang 45

c) Perbandingan pulley motor DC dengan pulley pemutar roda adalah 4 : 3. Dengan pulley

motor BLDC Motor penggerak yaitu menggunakan motor BLDC dengan

kecepatannya yang dikontrol menggunakan rangkaian PWM.

Universitas Sumatera Utara

Page 46: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

34

Gambar 3.15 Sketsa sistem mekanik

Universitas Sumatera Utara

Page 47: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

35

BAB IV

HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini akan dibahas mengenai pengujian alat yang selanjutnya akan di analisa,

hal ini dimaksudkan untuk memperoleh data yang dibutuhkan dan untuk mengetahui

kemampuan alat yang direncanakan apakah bekerja sesuai dengan yang diharapkan dan

berjalan sesuai dengan teori yang direncanakan.

Dari hasil rancangan dan pembuatan sepeda motor listrik (electric motorcycle) ini

mempunyai hasil yang tampak pada gambar berikut.

Gambar 4.1 Hasil Pembuatan Alat Tampak samping kiri

Gambar 4.2 Sepeda mototor listrik tampak samping kanan

Universitas Sumatera Utara

Page 48: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

36

Gambar 4.3 Sepeda mototor listrik Gambar 4.4 Sepeda mototor listrik

Tampak depan Tampak Belakang

4.1 Rincian Biaya yang di keluarkan

Adapun Biaya yang di keluarkan untuk membuat satu unit sepeda motor listrik

adalah sebagai berikut :

Tabel 4.1. Rincian Dana Pembuatan Sepeda Motor Listrik

(SMOLI)

No Nama Barang Harga jumlah Total

1 Tutup Batray 45.000 2 90000

2 Ban Luar 145.000 2 290000

3 Ban Dalam 25.000 2 50000

4 Kanet tali depan 10.000 1 10000

5 Hendel rem depan 15.000 1 15000

6 Rumah hendel depan 20.000 1 20000

7 Tali rem 25.000 1 25000

8 Sayap depan CB100 150.000 1 150000

9 Sayap belakang 170.000 1 170000

10 Spion Bulat 38.000 1 38000

11 Lampu stop 40.000 1 40000

12 Shock depan 700.000 1 700000

13 shock belakang 200.000 1 200000

Universitas Sumatera Utara

Page 49: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

37

14 Pelindung Shok Depan 20.000 1 20000

15 Rantai 428-12v umitod 45.000 1 45000

16 As baur besar 20.000 1 20000

17 As baut kecil 10.000 1 10000

18 Mur+Baut 10 1.000 20 20000

19 Bos tengah 10.000 1 10000

20 OPH Lem Baut MHM 20.000 1 20000

21 Minyak gemuk timal 23.000 1 23000

22 Baut 8x30 1.100 10 11000

23 Baut 8x20 1.000 10 10000

24 Baut 8x70 1.800 10 18000

25 Baut 10x70 2.500 10 25000

26 Baut 10x20 1.500 10 15000

27 Mata bor 10 30.000 1 30000

28 Mata bor 8 25.000 1 25000

29 Mata Bor 12 45.000 1 45000

30 Mata bor 14 65.000 1 65000

31 Kertas pasir Kasar 4.000 4 16000

32 kar 30N alat grinda 15.000 1 15000

33 As per shock min Aspira 40.000 1 40000

34 Minyak Shook 20.000 2 40000

35 Seal Shock 20.000 1 20000

36 1 Liter bensin 10.000 1 10000

37 OP. Shock 35.000 1 35000

38 Cat semprot 25.000 2 50000

39 Pas rem belakang 7.000 1 7000

40 Lampu sen 25.000 4 100000

41 Tempat duduk/jok 180.000 1 180000

42 Besi Bulat 1,1/5 kg 27.000 1 27000

43 Cat Kaleng 50.000 4 200000

44 Tiner 10.000 3 30000

45 Pipa siku 25x25 jw 18.000 1 18000

46 Pipa stnip 4x32 21.000 1 21000

47 Pipa ¾ 28.800 1 28800

48 Batok lampu depan 150.000 1 150000

49 Stang 60.000 1 400000

50 Cagak samping 35.000 1 500000

51 Cagak Tengah 40.000 1 1500000

52 Karet pijakan belakang 35.000 1 35000

53 Karet pijakan depan 20.000 1 20000

54 Lingkar 80.000 2 160000

55 Jari-jari 30.000 2 60000

56 Tromol 125.000 2 250000

57 Kampas Rem 35.000 2 70000

58 Plat Nama 30.000 2 60000

Universitas Sumatera Utara

Page 50: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

38

59 Swit di stang 80.000 2 160000

60 Tutup tangki 40.000 1 40000

61 Kunci kontak 35.000 1 35000

62 Carger 150.000 1 150000

63 Rangka CB 1.500.000 1 1500000

64 Tangki CB 350.000 1 350000

65 Batrai 400.000 4 1600000

66 Kontroler 500.000 1 500000

67 Motor 1.500.000 1 1500000

Total Rp 12087800

Jadi Total biaya yang di keluarkan untuk membuat sepeda motor listrik adalah

sebesar Rp 12.087.800,- (Dua Belas Juta Delapan Puluh Tujuh Ribu Delapan ratus

Rupiah ) Tidak termaksud alat pembuat.

4.2 Spesifikasi

Power : 350Watt

Motor : Brushless gearless hub motor

Ukuran Magnet : 35mm

Sudut Phasa : 120 degree

3 Saklar Kecepatan daya : 1-2-3

Battery : 48v11Ah, Berat 15,5kg

Controller : 48v11Ah, 350watt, Berat 0,2kg

Range : 10 km

Charging time : 3 hours

Top Speed : 35 - 40 km/h

Sensor : Brake level

Universitas Sumatera Utara

Page 51: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

39

70 cm

28 cm5 cm 7 cm190 cm

105 cm

123 cm

Gambar 4.5 Spesifikasi ukuran sepeda motor listrik

Tabel 4.2 Berat suku cadang yang di gunakan

Total Berat

N

o Nama barang

Berat

(Kg)

1 Roda Belakang 9,3

2 Roda depan 6

3 Rangka 13

4 Shok depan 4,6

5 Shok belakang 2,8

6 Tangki 3,3

7 Stang 1

8 Rantai 0,6

9 Gigi tari depan 33T 0,4

10 Gigi tarik belakang 45T 0,5

11 Jok 1,5

12 Spakbor depan 0,5

13 Spakbor Belakan 1

14 Baterai 15,5

15 Kontroler/PWM 0,2

16 Charger 0,2

17 Semua Lampu 1

18 Pijakan belakang 0,1

19

Hendel rem depan + kabel

rem 0,2

20 Cagak Tengah 2,9

21 Cagak samping 1,2

22 Motor BLDC 5,7

Total Berat 71,5

Jadi Total Berat Kendaraan Sebesar 71,5 Kg

Untuk mengetahui Mengetahui Energi yang di gunakan dalam sekali charger maka di

ambil di ambil data dari dua tiga percobaan

Universitas Sumatera Utara

Page 52: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

40

4.3 Penentuan Daya Motor

Pada perancangan sepeda motor ini ada beberapa hal yang perlu di perhitungkan, di

antaranya adalah motor penggeraknya, yaitu :

Untuk perhitungan motor penggerak :

1. Moment Puntir

𝑀𝑃 = 60𝑥𝑃

2𝑥3,14𝑥𝑛

Dimana :

P = 350 Watt

n = 400 rpm

Maka :

MP = 60xP

2x3,14xn

MP = 60x350

2x3,14x400

MP = 8,359 Nm

2. Daya yang di hasilkan motor listrik untuk menggerakkan kendaraan

Pout = W x V

Dimana :

W = 25,84 N

V = 35 km/jam =9,72 m/s

Maka :

Pout = W x V

= 25,84 x 9,72

= 251,16 Watt

3. Efisiensi kerja mesin

𝜂 =𝐷𝑎𝑦𝑎𝑌𝑎𝑛𝑔𝐾𝑒𝑙𝑢𝑎𝑟

𝐷𝑎𝑦𝑎𝑌𝑎𝑛𝑔𝑀𝑎𝑠𝑢𝑘

𝜂 =𝑃out

𝑃in𝑥100%

Dimana : Pout = Daya yang keluar (Watt)

Pin = Daya yang Masuk (Watt)

Maka :

Universitas Sumatera Utara

Page 53: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

41

𝜂 =𝑃out

𝑃in𝑥100%

=71,76 %

Dalam rancang bangun sepeda motor listrik kita harus mengetahui sifat-sifat dari

kendaraan itu karena banyak hal yang dapat mepengaruhi sifat dari sepeda motor listrik di

antaranya adalah keadaan jalan, jenis mesin yang di gunakan dan hal-hal yang mempengaruhi

hambatan pada saat sepeda motor akan melaju, perlawanan-perlawanan di antaranya adalah:

4. Tahanan Aerodinamik

Tahanan aerodinamik adalah tahanan yang di alami sepeda motor listrik akibat adanya

gesekan terhadap udara. Besarnya tahanan aerodinamik (Ra) Dapat di nyatakan dalam

persamaan berikut :

Cd = 0,9

A = 0.8 x 1.25 = 1 m2

V = 35 km/jam

= 9,72 m/s

𝜌 = Densitas udara = (1,175 kg/m3)

𝑃𝑒𝑛𝑦𝑒𝑙𝑒𝑠𝑎𝑖𝑎𝑛 ∶

Ra = 0,5 . cd . A . V2 . 𝜌 (4/1)

= 0,5 . 0,9 . 1 . (9,72)2 . 1,175

= 49,95 N

5. Tahanan gelinding

Tahanan yang di akibatkan sepeda motor listrik akibat adanya perubahan bentuk yang

terjadi pada ban dan permukaan jalan. Besarnya tahanan gelinding (Rr) dapat dinyatakan dalam

persamaan berikut :

Rr = Cr . Wt

(4/2)

Dimana :

Cr = koefisien tahanan gelinding = 0,008

Wt = Berat total Terdiri dari :

Berat pengendara = 65 kg . 9,81 m/s = 637 N

Berat Sepeda = 71,5 kg . 9,81 m/s = 701 N +

Berat total (Wt) = 1.338 N

Penyelesaian :

Rr = Cr . Wt

Universitas Sumatera Utara

Page 54: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

42

= 0,008 . 1.338

= 10,7 N

6. Tahanan tanjakan

Tahanan yang di alami sepeda motor listrik pada saat menanjak. Besarnya tahanan tanjakan

(Rg) dapat di nyatakan dalam persamaan sebagai berikut:

Rg = Wt . Sin ϕ (4/3)

Dimana :

Wt = Berat total Sepeda motor listrik = 1.338 N

Φ = besar sudut tanjakan jalan = 0,5o

Penyelesaian :

Rg = Wt . Sin ϕ

= 1.338 x Sin 0,5o

= 11,67

Untuk kendaraan yang bergerak dengan kecepatan konstan biasanya tahanan

total yang di alami kendaraan tersebut adalah gaya traksi. Di mana gaya traksi yang

terjadi pada sepeda motor listrik adalah :

Gaya Traksi (F) = Ra + Rr + Rg

= 49,95 + 10,7 + 11,67

= 72,32 N

Sehingga di dapat daya motor sebesar :

Pmotor = F . V

= 72,32 . 9,72

= 702,95 Watt = 703 Watt

7. Perhitungan Putaran Motor

Putaran motor dapat di poroleh dengan cara menghitung putaran–putaran pada

poros roda transmisi Motor bldc.

Diketahui :

Gear pada motor

Z1 = 33 T D1 = 10 cm

Gear pada roda

Z2 = 45 T D2 = 14 cm

DRoda = 56 cm

Kecepatan sepeda motor listrik setelah di uji

V = 35 km/j

= 35.1000

3600= 9,7

𝑚

𝑠

N1 = 400 rpm

Universitas Sumatera Utara

Page 55: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

43

Dari data di atas maka pada tiap putaran dapat di lakukan perhitungan sebagai berikut:

Penyelesaian :

a. 𝑁2

𝑁1=

𝐷1

𝐷2

𝑁2 =𝑁1𝐷1

𝐷2=

400.10

14= 285,71 𝑟𝑝𝑚 (4/4)

N1

N2

Gambar 4.6 Karakteristi Sitem Gear

4.4 Penggunaan Energi dan Percobaan

Pengujian Sepeda Motor Listrik di lakukan Dua kali dan perhitungannya sesuai

dengan harga listrik per 1 Januari 2017 yaitu Rp1.034/kWh dan spesifikasi sepeda motor

sebagai berikut :

Percobaan 1 :

Universitas Sumatera Utara

Page 56: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

44

Jarak tempuh 4,1 Km dan kemudian di carger hingga indikator menyala hijau

menandakan Batari sudah dalam kondisi penuh selama 1 jam 35 Menit, maka dapat di

hitung

kWh Pemakaian Listrik = Daya adaptor (w) x Lama pengisian (t)

=150 Watt x 1,35 jam = 202,5 Wh = 0,2025 kWh

Jadi Energi yang di habiskan dalam sekali perjalanan sejauh 4,1 km sebesar

0,2025kWh

Harga listrik 1 januari 2017 = 1.034/kWh

Maka Harga yang di keluarkan = 0,2025 kWh x Rp 1.034,-

= 209,38,- Rupiah

Jadi Harga yang di keluarkan dalam sekali perjalan sejauh 4,1 km mengelurkan uang

sebesar Rp. 209,- Rupiah

Percobaan 2 :

Jarak tempuh 10 Km dan kemudian di carger hingga indikator menyala hijau

menandakan Batari sudah dalam kondisi penuh selama 3 jam 33 Menit, maka dapat di

hitung

kWh Pemakaian Listrik = Daya adaptor (w) x Lama pengisian (t)

= 150 Watt x 3,33 jam = 499,5 Wh = 0,499 kWh

Jadi Energi yang di habiskan dalam sekali perjalanan sejauh 10 km sebesar 0,499 kWh

Harga listrik 1 januari 2017 = 1.034/kWh

Maka Harga yang di keluarkan = 0,499 kWh x Rp 1.034,-

= 516,- Rupiah

Jadi Harga yang di keluarkan dalam sekali perjalan sejauh 10 km mengelurkan uang

sebesar Rp. 516,- Rupiah

Jika di kali 10 maka 100 km hanya mengeluarkan biaya sebesar Rp 5.160,- Saja maka

Lebih hemat dari Kendaraan Bensin Rp 6.650,-/Liter yang rata-rata dapat bergerak sejauh

35Km

Universitas Sumatera Utara

Page 57: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

45

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dari hasil pengujian dan pembahasan data yang diperoleh maka dapat diambil kesimpulan

sebagai berikut :

1. Dana yang di butuhkan untuk merakit sepda motor listrik sebesar Rp 12.087.800,- (Dua

Belas Juta Delapan Puluh Tujuh Ribu Delapan ratus Rupiah)

Berat Total Sepeda motor listrik sebesar (Wt) = 1.338 N yang terdiri dari

Berat pengendara = 65 kg . 9,81 m/s2 = 637 N

Berat sepeda motor listrik = 71,5 kg . 9,81 m/s2 = 701 N

2. Konsumsi Energi

Energi yang di habiskan dalam sekali perjalanan sejauh 10 km sebesar 0,499

kWh

Jadi Harga yang di keluarkan dalam sekali perjalan sejauh 10 km mengelurkan

uang sebesar Rp. 516,- Rupiah

Jika di kali 10 maka 100 km hanya mengeluarkan biaya sebesar Rp 5.160,- Saja

maka Lebih hemat dari Kendaraan Bensin Rp 6.650,-/Liter yang rata-rata dapat

bergerak sejauh 35 Km

5.2 Saran

1. Perlu ditambahkan transmisi gigi untuk meringankan kinerja motor listrik dan

menambah keefisiensian energi yang di gunakan.

2. Dalam pengujian menggunakan batari yang baru dan berkualiatas seperti baterai

liFeP04

3. Agar berkerja optimal sebaiknya Sepeda motor Listrik di bekali Motor BLDC dan

PWM yang lebih besar lagi

4. Disarankan yang memakai sepeda motor listrik ini memiliki berat dibawah 80 kg.

5. Mengatasi lamanya pengisian energi baterai

Universitas Sumatera Utara

Page 58: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK …

46

DAFTAR PUSTAKA

1) Drs. Buntarto, M.Pd. “Sepeda Motor Listrik”, Pustakabarupress, Yogyakarta, 2016

2) Sularso. Ir, MSME dan Kiyokatsu Suga, “Dasar Perencanaan dan pemilihan Elemen

Mesin”.

3) Persyaratan Umum Instalasi Listrik 2000 (PUIL 2000)

4) Zuhal, “Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya”, Edisi ke-5, Penerbit

Gramedia, Jakarta, 1995.

5) Chapman, Stephen J, “Electric Machinery Fundamentals”,Third Edition, McGraw Hill

Companies, New York, 1999.

6) http://jogja.tribunnews.com/2017/01/02/per-1-januari-2017-pln-pasang-harga-baru-

tarif- dasar-listrik-ini-daftarnya

7) http://teknikelektronika.com/pengertian-daya-listrik-rumus-cara-menghitung/

8) http://newatlas.com/sine-cycles-electric-chopper/39211/#p361208

9) http://www.greencarreports.com/news/1096682_will-victory-beat-harley-davidson-

with-first-electric-cruiser-motorcycle

10) http://cyrilhuzeblog.com/2015/02/02/a-very-clean-100-electric-chopper/

11) http://otomotif.kompas.com/read/2014/01/29/0903030/Kiwami.Sepeda.Motor.Sport.L

istrik.dari.Jepang

Universitas Sumatera Utara