SIDANG TUGAS AKHIR
ANALISA DAN PENGUJIAN ENERGY BANGKITAN YANG DIHASILKAN OLEH PROTOTIPE MEKANISME
VIBRATION ENERGY RECOVERY SYSTEM YANG DIPASANG PADA BOOGIE KERETA API
OLEH : DWI MUKTI JANUARTA
2108100609
DOSEN PEMBIMBING : Ir. ABDUL AZIZ ACHMAD
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA 2012
Latar Belakang 1.
• Kebutuhan Energi yang meningkat
2 • Keterbatasan sumber energi
3 • Diperlukan sumber Energi alternatif
4 • Energi gerak naik turun bogie yang belum
dimanfaatkan
5 • Dibutuhkan alat pemanen energy listrik untuk
memenuhi kebutuhan listrik tiap gerbong
Perumusan Masalah
Bagaimana pengaruh variasi frekuensi dan amplitudo exciter terhadap energi listrik yang dihasilkan pada P-Vers
Menganalisa perbandingan energi listrik yang dihasilkan dari proses pengujian dengan proses perhitungan.
Batasan Masalah
Motor DC 30 rpm 24 volt. Generator = motor DC 30 volt 3100 rpm 2 A Pengukuran dilakukan dengan 7 variasi frekuensi dan 3 variasi amplitudo Tachometer dalam keadaan normal. Oscilloscope dalam keadaan normal.
Tujuan Melakukan studi pengaruh variasi frekuensi dan
amplitudo exciter terhadap energi listrik yang dihasilkan pada p-vers.
Menganalisa perbandingan energi listrik yang dihasilkan
dari proses pengujian dengan proses perhitungan(yang dibandingkan adalah daya).
Manfaat Mahasiswa dapat mengetahui performa p-vers yang
telah di rancang. Membantu mahasiswa dalam memahami konsep dan
merancang produk (exciter). Memberikan salah satu solusi dalam upaya
menyediakan kebutuhan sumber energi listrik.
Massacusetts Institute of Technology (2009)Menemukan peredam kejut (shock absorber) yang dapat menghasilkan energi listrik.
Kajian Pustaka
Kinematika VERS
Dari Kecepatan ( v ) yang diberikan tuas ( rack ) maka akan diperoleh ωone way ωone way = v. rone way Karena one way gear dan spur gear 1 satu poros, maka none way = nsp 1 Selanjutnya, spur gear 1 dan spur gear 2 saling bergerak tanpa slip maka
Kinematika VERS Karena spur gear 2 satu poros dengan bevel gear 1, maka nsg2 = nbg1 Selanjutnya, bevel gear 1 dan 2 saling bergerak tanpa slip maka
Karena bevel gear 2 satu poros dengan bevel gear 3, maka nbg2 = nbg3 Selanjutnya, bevel gear 3 dan 4 saling bergerak tanpa slip maka
Karena bevel gear 4 satu poros dengan generator, maka
Hasil perancangan VERS yang telah jadi disini menggunakan perbandingan roda gigi sebagai berikut:
Dengan demikian bisa didapatkan perbandingan antara akhir pada generator dengan kecepatan input pada tuas ( rack ) sebagai berikut:
Perhitungan
Diketahui data inputan berupa frekuensi sebesar 0.83 Hz dengan putaran (n)= 99.4 rpm dan amplitudo eksitasi = 0.03 m. Pertama kita mencari omega (ω):
Dimana: ω = kecepatan sudut (rad/s) n = putaran motor (rpm)
Untuk mempermudah perhitungan kecepatan, analisa kinematika kecepatan dilakukan sudut 90o :
ω2 O2
R2
A
B
R3 2
3
4
R2 = 3 cm =0.03 m dan R3 = 160 mm = 0.16 m ω2 = 510.4039 rad/s (konstan)
Kecepatan Besar (m/s) Vektor Arah Vektor
VA VA = R2 x ω2 = 0.03 x 10.4039 = 0.312117 o - a
VBA VBA = R3 x ω3 = ? a - b
VB VB = VA + VBA = ? o - b
Disini skala yang digunakan adalah 100:1 m/s.
a,b o
a - b
Dari polygon kecepatan diatas didapatkan VBA = 0 m/s karena titik a dan b berhimpit, sedangkan VB = VA = 0,312117 m/s dan VB adalah kecepatan slider.
Kemudian dicari putaran generator dengan mengunakan rumus ngenerator = ninput x ratio gearbox =
x 2.9 x 3.7 x 3.8
= 2431.76 rpm
x 2.9 x 3.7 x 3.8
=
=
Sehingga VB rata-rata = 0.312117/2 = 0.156 m/s
Dari grafik karakteristik generator, didapatkan
Untuk voltase ,
Untuk arus,
Dimana: x = putaran (rpm) y1 = Voltase (volt) y2 = Arus (mA)
Dengan putaran generator 2431.76 rpm, besar voltase adalah
Besar arus adalah
Energi bangkitan (Daya) didapatkan dari rumus
.
= 5.1795 Watt
Kesimpulan dan Saran Kesimpulan 1. Voltase rata-rata bangkitan terbesar dari pengujian mekanisme P-VERS
terjadi pada frekuensi eksitasi (putaran) 113.4 rpm dan amplitudo eksitasi
0.03 m yaitu 11.9 volt, sedangkan terendah terjadi pada frekuensi eksitasi
(putaran) 34.8 rpm dan amplitudo eksitasi 0.02 yaitu sebesar 2.46 volt.
2. Arus terbesar dari pengujian pengujian mekanisme P-VERS terjadi pada
402.3 mA, sedangkan terendah terjadi pada frekuensi eksitasi (putaran) 34.8
rpm dan amplitudo eksitasi 0.02 yaitu sebesar 40.41 mA.
3. Daya bangkitan terbesar dari pengujian mekanisme P-VERS terjadi pada
frekuensi eksitasi (putaran) 113.4 rpm dan amplitudo eksitasi 0.03 m yaitu
4.7874 Watt, sedangkan terendah terjadi pada frekuensi eksitasi ( putaran)
34.8 rpm dan amplitudo eksitasi 0.02 m yaitu sebesar 0.0995 Watt.
4. Semakin tinggi frekuensi dan amplitudo eksitasi maka semakin besar
voltase, arus dan energi listrik bangkitan (daya) yang dihasilkan oleh P-
VERS.
Kesimpulan dan Saran
Saran 1. Pada penelitian selanjutnya seharusnya menggunakan generator listrik bukan motor
listrik yang dibalik cara kerjanya supaya daya yang dihasilkan lebih maksimal.
2. Desain mekanisme pembangkit energi listrik diperhitungkan lagi agar dapat
menghasilkan energi bangkitan yang lebih tinggi.