= ��
� 6
dengan tsr adalah tip speed ratio, n adalah kecepatan putar poros kincir angin rpm,
� adalah kecepatan sudut sudu kincir angin rads, � adalah jari-jari kincir m, dan v adalah kecepatan angin ms.
Menurut ilmuwan asal Jerman, Albert Betz, efisiensi atau koefisien daya maksimal sebuah kincir angin adalah sebsar 59 .Teorinya tersebut kemudian dinamakan
dengan Betz limit yang grafiknya dapat dilihat pada Gambar 2.5
Gambar 2.5 Hubungan antara koefisien daya dengan tip speed ratio tsr dari
berbagai jenis kincir angin
2.3. Magnet
Magnet merupakan suatu material yang mempu memberikan gaya dorong maupun gaya tarik terhadap benda konduktormagnet lain disekitar medan
magnetiknya. Umumnya magnet yang dapat dijumpai digolongkan menjadi dua yaitu magnet permanen dan magnet belitanlilitan yang terdiri dari suatu kumparan.
American Multi blade
C
p
Savonius
Dalam pengembangan aplikasi magnet sendiri, ditemukan bahwa magnet dapat dimanfaatkan untuk membangkitkan suatu gerakan linier, rotasi, hingga
menghasilkan akselerasi. Hal inilah yang kemudian dimanfaatkan pada generator maupun suatu motor untuk mengkonversi energi kinetik dari gerakan yang
dihasilkan magnet tersebut, dalam hal ini magnet yang digunakan berupa magnet lilitan.
2.3.1. Magnet Neodymium Ada beberapa macam magnet permanent yang telah dijual secara komersial
dipasaran, salah satunya yaitu magnet neodymium seperti pada Gambar 2.6. Magnet neodymium merupakan salah satu magnet permanen terkuat di dunia.
Magnet ini terbuat dari Neodymium Nd, besi Fe, dan Boron B. Magnet neodymium memiliki induksi magnet yang besar sekitar 1,3 tesla. Adapun yang
tersedia di pasaran dalam bentuk kubus, cincin, dan trapesium dalam berbagai ukuran dan dimensi.
Gambar 2.6 Magnet neodymium bentuk kubus Sumber :
https:en.wikipedia.orgwikiNeodymium_magnet PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Magnet neodymium dijual di pasaran dengan berbagai tingkatangrade. Magnet ini digolongkan kedalam beberapa tingkatan berdasarkan energi
maksimumnya yang berkaitan erat dengan flux magnetiknya per satuan volume. Semakin besar tingkatannya, semakin kuat kekuatan magnetnya. Beberapa grade
magnet yang dijual dan dapat dijumpai diantaranya N35, N38, N40, N42, N45, N48, N50, dan N52.
2.3.2. Karakterisitik Magnet Neodymium Penting untuk diketahui, beberapa karakteristik penting magnet permanen
yang dapat digunakan untuk membandingkan 1 magnet dengan magnet lainnya diantaranya :
1. Remanence
�
Satuan ukur untuk kekuatan medan magnet. 2.
Coercivity �
��
Tolak ukur suatu magnet sifat kemagnetannya. 3.
Energy Product �
��
Densitas dari energi magnet. 4.
Curie Temperature �
�
Batas temperature magnet kehilangan sifat kemagnetannya. Dalam hal ini, magnet neodymium mempunyai karakteristik seperti pada tabel 2.2
Magnet neodymium tidak rentan terhadap korosi karena telah dilapisi nikel dan tembaga dalam proses produksi beberapa perusahaan, bahkan dalam hal ini ada
yang menambahkan pelapis polimer maupun pelapis logam lain. Tidak hanya itu, dalam pengaplikasian magnet ini juga dianjurkan untuk sangat berhati-hati.
Tabel 2.2 Karakteristik Magnet Neodymium
Properti nilai
Remanence T 1-1.3
Coercivity MAm 0.875-1.99
Relative Permeability 1.05
Curie Temperature °C 320
Density ��
7.3-7.5 Tensile Strength
� 75
Magnet neodymium berukuran kecil bahkan mampu membuat luka pada tubuh, menghancurkan material yang rapuh, hingga menyebabkan tulang patah jika
digunakan pada jarak antar kutub yang cukup dekat.
2.3.3. Magnet Neodymium Sebagai Penggerak dan Unit Penghasil Akselerasi Magnet neodymium saat ini mampu menggantikan magnet alnico maupun
magnet ferit yang sudah banyak dijumpai di pasaran. beberapa pengaplikasiannya antara lain untuk mainan, pengunci pintu, loudspeaker, dsb. Dalam ranah yang lebih
ilmiah, didapati banyak pengembangan dari magnet neodymium sebagai motor servo, motor sinkron, driver motor kendaraan mobil listrik hybrid, dsb. Tidak hanya
itu, dalam dunia medis khususnya radiologi, MRI Magnetic Resonance Imaging yang dikenal dunia sekarang merupakan pengembangan dan pengaplikasian
kekuatan homogenitas medan magnet pada magnet neodymium yang dianggap mampu meng-scan tubuh manusia dengan lebih baik.
Selain dikembangkan sebagai rotor dan stator pada motor listrik dan generator, magnet mempunyai banyak aplikasi dibidang keteknikan. Salah satu
contoh paten yang pernah dibuat yaitu Robert Tracy Magnet Motor U.S patent No.3703653, 1972 seperti pada Gambar 2.7.
Gambar 2.7 Desain permanent magnet motor Robert Tracy Sumber :
www.free-energy-info.co.uk
Magnet ketika didekatkan dengan kutub yang berbeda akan menghasilkan gaya tarik-menarik. Kejadian ini dapat dimanfaatkan sebagai penghasil energi jika
magnet-magnet tersebut disusun secara berpasangan kutub yang berlainan dan disusun dengan pola yang memungkinkan menggerakan poros generator mengikuti
pola sekring dari aki yang disusun melingkar agar dengan crankshaft sebagai PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
penghubung ke poros generatornya. Hal inilah yang kemudian digunakan Robert Tracy untuk menggunakan magnet sebagai penggerak poros generator.
Dilain kasus, magnet juga sudah diuji sekelompok peneliti untuk meningkatkan akselerasi poros turbin angin. Dalam kajian teori yang digunakan
[Ranalkar et all., 2013] telah disebutkan bahwa “terdapat gaya tolak dorong dari
magnet dengan permukaan kutub yang sama. Gaya dorong ini dihasilkan dari energi ikatan atom mereka. Banyak energi magnet dari sini yang bisa
menghasilkan energi kinetik untuk menambah akselerasi pada rotor turbin angin”. Dalam hal ini, ranalkar S dan kawan-kawan membuktikan dengan desain turbin
angin mereka Gambar 2.8 dan 2.9 bahwa energi kinetik merupakan penjumlahan potensi gaya gravitasi terdistribusi dengan gaya magnetk yang terdistribusi.
Gambar 2.8 Piringan magnetik dan alternator [Ranalkar et all., 2013]
Magnet neodymium
alternator Piringan
berbahan polypropylene
Gambar 2.9 Susunan turbin angin uji [Ranalkar et all., 2013]
Dengan konsep bahwa turbin angin menghasilkan energi listrik dari konversi energi kinetik hasil perputaran poros, diyakini bahwa energi dari gaya tolakdorong
magnet dapat memperbesar energi kinetik yang bisa dikonversi. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Diagram Penelitian
