18
Gambar 3.7 Fan blower
3. Generator
Generator adalah alat yang digunakan untuk mengubah energi mekanik putaran poros menjadi energi listrik, yang dihubungkan menggunakan sabuk dan
puli. Generator ini membangkitkan energi listrik untuk menyalakan rangkaian lampu pembebanan dan juga berfungsi sebagai pengereman dalam pengambilan
data torsi yang dihasilkan.
Gambar 3.8 Generator
19
4. Negaca pegas
Neraca pegas, seperti yang terlihat pada Gambar 3.9 digunakan untuk mengukur gaya pengimbang torsi dinamis kincir angin saat kincir berputar.
Neraca pegas dihubungkan pada lengan ayun dengan panjang lengan yang telah ditentukan.
Gambar 3.9 Neraca pegas
5. Tachometer
Tachometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur putaran poros kincir
angin untuk mengambil data yang dibutuhkan. Jenis tachometer yang digunakan adalah digital light tachometer. Prinsip kerjanya berdasarkan pantulan yang
diterima sensor dari reflektor, reflektor ini berupa alumunium foil atau benda warna yang dapat memantulkan cahaya dan dipasang pada poros.
Gambar 3.10 Tachometer
20
6. Anemometer
Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan angin sesuai dengan data yang dibutuhkan. Anemometer diletakkan didepan terowongan
angin pada saat pengambilan data dilakukan.
Gambar 3.11 Anemometer
7. Lampu pembebanan
Lampu digunakan untuk memberikan variasi pembebanan atau efek pengereman pada poros kincir yang berputar. Lampu disusun secara paralel dan
berjumlah 27 lampu.
Gambar 3.12 Rangkaian lampu pembebanan
21
8. Kabel
Kabel digunakan sebagai penghantar arus listrik dari generator ke lampu pembebanan.
Gambar 3.13 Kabel-Kabel
9. Stopwatch
Stopwatch, seperti Gambar 3.14 digunakan untuk mencatat waktu saat pengambilan data kincir angin.
Gambar 3.14 Stopwatch
3.5. Variabel Penelitian
Beberapa variabel penelitian yang harus ditentukan sebelum penelitian dilaksanakan adalah :
1. Variasi bentuk sudu kincir : sudu kincir a. standard setengah lingkaran dan
sudu kincir b. modifikasi tidak setengah lingkaran.
22
2. Variasi kecepatan angin : setiap variasi kincir diikuti empat variasi kecepatan
angin. 3.
Variasi pembebanan : tanpa lampu pembebanan atau dengan lampu pembebanan.
Variabel data yang diambil dalam penelitian ini antara lain : 1.
Kecepatan angin V. 2.
Putaran poros kincir n. 3.
Gaya pengimbang F. 4.
Temperatur udara T.
Setelah mendapatkan variabel data diatas, maka dari variabel data tersebut parameter yang dihitung untuk mendapatkan karakteristik kincir adalah :
1. Daya angin P
a
. 2.
Torsi T. 3.
Daya kincir P
k
. 4.
Tip Speed Ratio tsr. 5.
Koefisien daya C
p
.
3.6. Langkah Pengambilan Data
Pengambilan data kecepatan angin, putaran poros, torsi dinamis dan temperatur udara dilakukan secara bersamaan dengan cara berikut ini :
1. Memasang kincir yang akan diuji pada wind tunnel lorong angin.
2. Memasang neraca pegas pada tempat yang telah ditentukan.
3. Memasang tali yang menghubungkan antara neraca pegas dengan lengan
generator. 4.
Memposisikan anemometer didepan kincir untuk mengukur kecepatan angin yang diinginkan di dalam terowongan angin.
5. Menghubungkan rangkaian lampu dengan generator menggunakan kabel
yang telah disiapkan. Sebelumnya lampu harus pada posisi off.
23
6. Memutar saklar blower dari posisi off ke posisi on. Menekan tombol
start warna hijau.
7. Mengatur jarak blower terhadap wind tunnel hingga kecepatan angin
sesuai yang diinginkan. 8.
Meluruskan lengan generator dengan cara mengatur tali pada neraca pegas.
9. Setelah kecepatan angin konstan pengambilan data dimulai dari
pembacaan kecepatan angin pada layar anemometer, pembacaan temperatur udara, pengukuran putaran poros kincir dengan takometer,
dan yang terakhir pembacaan beban untuk penghitungan torsi dinamis pada neraca pegas. Pada saat pengamatan tanpa lampu pembebanan.
10. Mengulangi langkah 8 dan 9 sampai pembebanan maksimal sehingga
lengan generator yang terhubung dengan neraca pegas tidak bisa bergerak lagi.
11. Mematikan semua saklar lampu pembebanan.
12. Mengulangi langkah 7 sd 10 sampai kincir angin tidak bisa menyalakan
lampu pembebanan dengan cara menurunkan kecepatan angin 0,5 ms. 13.
Menekan tombol stop warna merah untuk mematikan blower. Memutar saklar blower dari posisi on ke posisi off.
14. Melepas anemometer untuk mengganti kincir angin.
15. Mengganti kincir yang satunya dan mengulangi langkah 1 sd 13.
16. Melepaskan dan mengembalikan semua peralatan ke tempat semula.
3.7. Langkah Pengolahan Data
Data yang didapat dengan menggunakan langkah-langkah diatas, kemudian data tersebut diolah dengan langkah sebagai berikut :
1. Dari data kecepatan angin v dan dengan diketahui luasan frontal kincir
A, maka daya angin P
a
dapat dicari dengan Persamaan 4. 2.
Data beban pegas F dapat digunakan untuk mencari torsi dinamis T dengan Persamaan 6.
24
3. Data putaran poros n dan torsi dinamis T dapat digunakan untuk
mencari daya yang dihasilkan kincir P
k
dengan Persamaan 8. 4.
Dengan membandingkan kecepatan keliling diujung sudu dan kecepatan angin, maka tip speed ratio tsr dapat dicari dengan Persamaan 9.
5. Dari data daya kincir P
k
dan daya angin P
a
maka power coefficient C
P
dapat diketahui dengan Persamaan 10.
25
BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
4.1. Data Hasil Penelitian
Data hasil penelitian terdiri dari kincir angin Savonius dengan sudu standard dan kincir angin Savonius dengan sudu modifikasi. Setiap kincir angin dilakukan
lima kali variasi kecepatan rata-rata angin dengan cara mengatur jarak blower terhadap terowongan angin untuk setiap perubahan posisi. Untuk setiap variasi
kincir angin data dianggap selesai apabila putaran poros sudah tidak konstan dan gaya pengimbang F tidak mengalami perubahan. Dari hasil percobaan
didapatkan data seperti yang ditunjukkan dalam Tabel 4.1 dan Tabel 4.2.
4.2. Pengolahan Data dan Perhitungan
Contoh perhitungan yang disajikan diambil dari data dalam Tabel 4.1 pada baris pertama dengan kondisi kincir angin tanpa pembebanan dan jarak antara
blower dengan terowongan angin pada posisi rapat. Dari data tersebut diketahui
kecepatan angin 7,49 ms, putaran poros kincir 205,93 rpm, gaya pengimbang 0,395 kg dan suhu 27,9
C.
4.2.1. Perhitungan Daya Angin
Untuk mengetahui daya yang dihasilkan angin dapat dicari dengan Persamaan 4 pada Sub Bab 2.3.1. yaitu :
P
a
= 0,5.
ρ
.A.v
3
dengan : P
a
= daya yang dihasilkan angin watt.
ρ =
massa jenis udara kgm
3
. A
= luasan angin yang ditangkap kincir m
2
.
