Gambar 2.18 Variasi tip speed ratio dan koefisien daya pada berbagai
jenis turbin angin
Sumber: Jean Luc Menet dan Nachida Bourabaa [5], hal 2
2.9 Landasan Teori Untuk Turbin Tipe Drag
Mesin drag ideal terdiri dari alat dengan permukaan penghalang digerakkan angin atau flaps bergerak paralel terhadap aliran angin merata dengan kecepatan
. Perbedaan tekanan jarak lintas stasioner flap dijaga tegak lurus terhadap kecepatan angin. Untuk flap
dengan luas sapuan bergerak dengan kecepatan , gaya drag penggerak maksimum adalah:
=
−
2
⁄
2.21
Koefisien hambat drag tak berdimensi adalah digunakan untuk menggambarkan alat
dilihat dari yang ideal, sehingga gaya hambat menjadi:
=
−
2
⁄
2.22
Daya yang ditangkap flap adalah:
= =
−
2.23
Daya maksimum pada nilai saat
= 3
⁄ , sehingga
= 2.24
Universitas Sumatera Utara
Koefisien daya didefenisikan dari persamaan 2.18 didapat
= 2
⁄
2.25
Sehingga
= 2.26
Gambar 2.19 Mesin drag sederhana dengan hinged flap pada sabuk berputar
Sumber: John Twidell dan Tony Weir [7], hal 282
Nilai dari mendekati nol sampai titik maksimum, maksimum kira – kira 1,5 untuk
bentuk cekung yang digunakan pada anemometer standard. Dengan demikian, koefisien daya maksimum untuk drag machine adalah:
≈
1,5 = = 22 2.27
Hal ini dibandingkan dengan kriteria Betz’ untuk turbin ‘ideal’ dengan
= = 59
. Ditunjukkan bahwa turbin tipe lift memiliki koefisien daya 40 dan lebih, dan hal yang
mungkin dicapai berdasarkan pendekatan kriteria Betz’. Daya ekstraksi dari drag machine dapat ditingkatkan dengan penggabungan flap atau dengan memperbaiki konsentrasi
aliran angin. Cara memperbaiki drag machine memiliki hal yang sama dengan rotor turbin Savonius.
2.10 Sistem Transmisi
Sistem transmisi daya dapat dikelompokkan menjadi tiga kelompok berdasarkan rasio putaran masukan dan keluarannya yaitu:
1. direct drive
Universitas Sumatera Utara
2. speed reducing 3. speed increasing
Direct drive yang dimaksud adalah transmisi daya langsung dengan menggunakan poros dan pasangan kopling. Pada sistem transmisi ini tidak ada penurunan dan
peningkatan putaran. Sistem transmisi speed reducing adalah sistem transmisi dengan penurunan putaran, dimana putaran masuk lebih rendah dari putaran kelurannya. Tujuan
penggunaan sistem transmisi ini adalah untuk meningkatkan momen gaya pada transmisi keluarannya. Sedangkan sistem transmisi speed increasing yaitu putaran keluarannya lebih
besar dari putaran masukan, namun momen gaya pada transmisi keluarannya lebih rendah. Pada penerapannya, sistem transmisi direct drive hanya menggunakan poros dan
kopling jika diperlukan. Konstruksi direct drive lebih sederhana dibandingkan dengan sistem transmisi lain, tidak membutuhkan ruang yang besar untuk sistem transmisi. Sistem
transmisi speed reducing dan speed increasing memerlukan mekanisme pengubah putaran seperti pasangan sabuk-puli dan pasangan roda gigi dengan rasio putaran tertentu.
Turbin angin yang putaran rotornya berada dalam selang putaran kerja generator, maka transmisi daya yang digunakan adalah direct drive, rotor menggerakkan generator
secara langsung, namun hal ini sangat jarang aplikasinya dijumpai dilapangan. Sistem transmisi yang digunakan pada turbin yang digunakan untuk menghasilkan energi listrik
adalah speed increasing, karena generator pada umumnya membutuhkan putaran yang tinggi. Sedangkan turbin angin dengan sistem transmisi speed reducing biasanya
digunakan untuk aplikasi yang membutuhkan putaran rendah dan momen gaya yang besar, seperti turbin angin untuk memompa air.
Universitas Sumatera Utara
2.11 Generator Listrik
