Pembuatan dan Uji Kelistrikan Generator Magnet Permanen Fluks Aksial
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pembangkit energi listrik terbarukan merupakan pilihan terbaik untuk memenuhi
kebutuhan energi listrik dunia mengingat mahal dan langkanya energi minyak
bumi yang selama ini selalu menjadi pilihan utama pada sistem pembangkitan
energi listrik. Kebutuhan energi listrik terus meningkat seiring dengan
pertumbuhan industri dan masyarakat dunia. Kebutuhan energi dipenuhi dengan
fasilitas ekonomi dan teknologi yang masih menggunakan sumber energi yang
tidak terbarukan seperti bahan bakar fosil yang mengakibatkan pasokan listrik ikut
berkurang seperti tidak beroperasinya PLTD dan PLTU dengan optimal akibat
melonjaknya harga bahan bakar minyak. Kebutuhan energi yang besar
mengakibatkan pasokan sumber energi dari bahan bakar fosil mulai berkurang, hal
ini sangat menggangu proses produksi dan distribusi energi listrik. Untuk
menanggulangi hal ini maka banyak penelitian yang mengkaji energi alternatif
untuk mengurangi penggunaan bahan bakar fosil dengan pemanfaatan sumber
energi lain seperti air, angin, gelombang laut yang membutuhkan generator
putaran rendah untuk dapat menghasilkan listrik.
Pada umumnya, untuk membangkitkan energi listrik dari energi alternatif
yang ada biasanya tetap menggunakan generator untuk proses pembangkitan
listrik. Generator yang tersedia banyak dipasaran biasanya berjenis high speed
induction generator dimana pada generator jenis ini membutuhkan putaran tinggi
dan juga membutuhkan energi listrik awal untuk membuat medan magnetnya.
Sehingga generator jenis ini tidak cocok digunakan pada sumber energi yang daya
putarnya rendah. Sedangkan pada perancangan generator magnet permanen fluks
aksial ini adalah generator yang berjenis low speed, artinya hanya dengan putaran
rendah generator ini dapat menghasilkan energi listrik.
Selain itu generator yang tersedia di pasaran membutuh daya gerak tinggi
untuk dapat memutar rotor generator, ini disebabkan karena kumparan generator
dililitkan pada besi lunak yang memyebabkan terjadinya gaya tarik antara magnet
Universitas Sumatera Utara
2
dengan besi, sedangkan pada perancangan penelitian ini, kumparan tidak dililitkan
pada besi lunak, sehingga rotor generator tetap bergerak bebas.
Penyusunan Skripsi ini bertujuan untuk mengkaji tentang penggunaan
magnet permanen dalam pemanfaatanya untuk membangkitkan energi listrik.
Pemanfaatan magnet permanen sangat berguna dalam penerapan pembangkitan
listrik skala kecil, karena generator magnet permanen mempunyai keunggulan
ketika hanya mendapatkan putaran rendah tetap bisa mengeluarkan energi listrik
yang cukup besar. Perancangan generator magnet permanen fluks aksial ini
menggunakan magnet permanen jenis Neodymium, dikarenakan magnet jenis ini
mempunyai kerapatan fluks magnet yang sangat tinggi, sehingga sangat baik
digunakan untuk merancang generator magnet permanen.
Dalam perancangan pembangkit listrik skala kecil ini generator magnet
permanen digerakan oleh motor AC sebagai penggerak utama. Perancangan alat
pembangkit listrik ini dirancang untuk dapat menghasilkan performa yang
lebih baik, disini adalah arus dan tengangan keluaran generator dengan
memvariasikan dimensi dan jumlah magnet pada rotor generator.
Semoga pada penelitian ini dapat dimanfaatkan untuk mengurangi
masalah krisis energi listrik dan semoga dapat dimanfaatkan untuk
pencahayaan bagi daerah-daerah terpencil yang susah dijangkau penyaluran
listrik negara.
1.2 Rumusan Masalah
Dalam penelitian pembuatan dan uji kelistrikan generator magnet permanen fluks
aksial ini akan dibahas tentang hal-hal sebagai berikut:
1. Bagaimana cara membuat generator magnet permanen dengan satu stator
dan satu rotor
2. Bagaimana pengaruh output energi listrik dengan memvariasikan dimensi
magnet permanen
3. Bagaimana pengaruh output energi listrik ketika diberi beban lampu AC
5W/220V
4. Bagaimana mengetahui Tegangan induksi (Erms), Arus induksi (Irms), Fluks
maksimum (Φmax), Frekuensi (f) dan Daya (P) Keluaran generator MPFA
Universitas Sumatera Utara
3
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini yaitu:
1. Membuat generator listrik tipe aksial dengan rotor dan stator tunggal
2. Mengetahui pengaruh dimensi dan jumlah magnet permanen terhadap
performa dari generator listrik, disini adalah arus listrik dan tegangan
1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dalam penelitian ini adalah:
1. Mengembangkan teknologi dengan memanfaatkan energi terbarukan
2. Pemanfaatan generator pada pembangkit listrik kincir angin kecepatan
rendah
3. Membantu dalam penghematan energi konvensional
1.5 Batasan Masalah
Dalam penelitian ini, pembahasan dibatasi pada batasan-batasan berikut ini:
1. Rancangan generator magnet permanen pada penelitian ini adalah
generator tipe aksial dengan rotor dan stator tunggal
2. Jenis magnet permanen yang digunakan pada penelitian adalah magnet
NdFeB dengan ukuran 3 cm x 6.5 cm, 4 cm x 5 cm, dan 5 cm x 12 cm
3. Pengujian menggunakan Motor AC sebagai penggerak mula-mula
4. Pada pengujian, kecepatan putar rotor generator adalah 200 rpm sampai
320 rpm dengan interval 10 rpm
5. Pada pengujian menggunakan beban, digunakan lampu AC 5W/220V
1.6 Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat
sistematika pembahasan sebagai berikut :
Bab I
Pendahuluan
Berisi mengenai latar belakang penulisan, rumusan
masalah,
batasan
masalah
dalam
penulisan,
tujuan
penulisan, metodologi penulisan dan sistematika penulisan.
Universitas Sumatera Utara
4
Bab II
Tinjauan Pustaka
Pada bab ini berisi teori pendukung tentang teori-teori yang
menyangkut teori induksi magnet, generator, dan jenis-jenis
magnet permanen
Bab III
Metodologi Penelitian
Pada bab ini dibahas mengenai perancangan desain
generator dan pengujian generator
Bab IV
Hasil dan Pembahasan
Pada bab ini membahas tentang hasil dan analisi pengujian
generator magnet permanen
Bab V
Kesimpulan dan Saran
Pada bab ini berisi tentang kesimpulan yang dapat diambil
dari hasil penelitian
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pembangkit energi listrik terbarukan merupakan pilihan terbaik untuk memenuhi
kebutuhan energi listrik dunia mengingat mahal dan langkanya energi minyak
bumi yang selama ini selalu menjadi pilihan utama pada sistem pembangkitan
energi listrik. Kebutuhan energi listrik terus meningkat seiring dengan
pertumbuhan industri dan masyarakat dunia. Kebutuhan energi dipenuhi dengan
fasilitas ekonomi dan teknologi yang masih menggunakan sumber energi yang
tidak terbarukan seperti bahan bakar fosil yang mengakibatkan pasokan listrik ikut
berkurang seperti tidak beroperasinya PLTD dan PLTU dengan optimal akibat
melonjaknya harga bahan bakar minyak. Kebutuhan energi yang besar
mengakibatkan pasokan sumber energi dari bahan bakar fosil mulai berkurang, hal
ini sangat menggangu proses produksi dan distribusi energi listrik. Untuk
menanggulangi hal ini maka banyak penelitian yang mengkaji energi alternatif
untuk mengurangi penggunaan bahan bakar fosil dengan pemanfaatan sumber
energi lain seperti air, angin, gelombang laut yang membutuhkan generator
putaran rendah untuk dapat menghasilkan listrik.
Pada umumnya, untuk membangkitkan energi listrik dari energi alternatif
yang ada biasanya tetap menggunakan generator untuk proses pembangkitan
listrik. Generator yang tersedia banyak dipasaran biasanya berjenis high speed
induction generator dimana pada generator jenis ini membutuhkan putaran tinggi
dan juga membutuhkan energi listrik awal untuk membuat medan magnetnya.
Sehingga generator jenis ini tidak cocok digunakan pada sumber energi yang daya
putarnya rendah. Sedangkan pada perancangan generator magnet permanen fluks
aksial ini adalah generator yang berjenis low speed, artinya hanya dengan putaran
rendah generator ini dapat menghasilkan energi listrik.
Selain itu generator yang tersedia di pasaran membutuh daya gerak tinggi
untuk dapat memutar rotor generator, ini disebabkan karena kumparan generator
dililitkan pada besi lunak yang memyebabkan terjadinya gaya tarik antara magnet
Universitas Sumatera Utara
2
dengan besi, sedangkan pada perancangan penelitian ini, kumparan tidak dililitkan
pada besi lunak, sehingga rotor generator tetap bergerak bebas.
Penyusunan Skripsi ini bertujuan untuk mengkaji tentang penggunaan
magnet permanen dalam pemanfaatanya untuk membangkitkan energi listrik.
Pemanfaatan magnet permanen sangat berguna dalam penerapan pembangkitan
listrik skala kecil, karena generator magnet permanen mempunyai keunggulan
ketika hanya mendapatkan putaran rendah tetap bisa mengeluarkan energi listrik
yang cukup besar. Perancangan generator magnet permanen fluks aksial ini
menggunakan magnet permanen jenis Neodymium, dikarenakan magnet jenis ini
mempunyai kerapatan fluks magnet yang sangat tinggi, sehingga sangat baik
digunakan untuk merancang generator magnet permanen.
Dalam perancangan pembangkit listrik skala kecil ini generator magnet
permanen digerakan oleh motor AC sebagai penggerak utama. Perancangan alat
pembangkit listrik ini dirancang untuk dapat menghasilkan performa yang
lebih baik, disini adalah arus dan tengangan keluaran generator dengan
memvariasikan dimensi dan jumlah magnet pada rotor generator.
Semoga pada penelitian ini dapat dimanfaatkan untuk mengurangi
masalah krisis energi listrik dan semoga dapat dimanfaatkan untuk
pencahayaan bagi daerah-daerah terpencil yang susah dijangkau penyaluran
listrik negara.
1.2 Rumusan Masalah
Dalam penelitian pembuatan dan uji kelistrikan generator magnet permanen fluks
aksial ini akan dibahas tentang hal-hal sebagai berikut:
1. Bagaimana cara membuat generator magnet permanen dengan satu stator
dan satu rotor
2. Bagaimana pengaruh output energi listrik dengan memvariasikan dimensi
magnet permanen
3. Bagaimana pengaruh output energi listrik ketika diberi beban lampu AC
5W/220V
4. Bagaimana mengetahui Tegangan induksi (Erms), Arus induksi (Irms), Fluks
maksimum (Φmax), Frekuensi (f) dan Daya (P) Keluaran generator MPFA
Universitas Sumatera Utara
3
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini yaitu:
1. Membuat generator listrik tipe aksial dengan rotor dan stator tunggal
2. Mengetahui pengaruh dimensi dan jumlah magnet permanen terhadap
performa dari generator listrik, disini adalah arus listrik dan tegangan
1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dalam penelitian ini adalah:
1. Mengembangkan teknologi dengan memanfaatkan energi terbarukan
2. Pemanfaatan generator pada pembangkit listrik kincir angin kecepatan
rendah
3. Membantu dalam penghematan energi konvensional
1.5 Batasan Masalah
Dalam penelitian ini, pembahasan dibatasi pada batasan-batasan berikut ini:
1. Rancangan generator magnet permanen pada penelitian ini adalah
generator tipe aksial dengan rotor dan stator tunggal
2. Jenis magnet permanen yang digunakan pada penelitian adalah magnet
NdFeB dengan ukuran 3 cm x 6.5 cm, 4 cm x 5 cm, dan 5 cm x 12 cm
3. Pengujian menggunakan Motor AC sebagai penggerak mula-mula
4. Pada pengujian, kecepatan putar rotor generator adalah 200 rpm sampai
320 rpm dengan interval 10 rpm
5. Pada pengujian menggunakan beban, digunakan lampu AC 5W/220V
1.6 Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat
sistematika pembahasan sebagai berikut :
Bab I
Pendahuluan
Berisi mengenai latar belakang penulisan, rumusan
masalah,
batasan
masalah
dalam
penulisan,
tujuan
penulisan, metodologi penulisan dan sistematika penulisan.
Universitas Sumatera Utara
4
Bab II
Tinjauan Pustaka
Pada bab ini berisi teori pendukung tentang teori-teori yang
menyangkut teori induksi magnet, generator, dan jenis-jenis
magnet permanen
Bab III
Metodologi Penelitian
Pada bab ini dibahas mengenai perancangan desain
generator dan pengujian generator
Bab IV
Hasil dan Pembahasan
Pada bab ini membahas tentang hasil dan analisi pengujian
generator magnet permanen
Bab V
Kesimpulan dan Saran
Pada bab ini berisi tentang kesimpulan yang dapat diambil
dari hasil penelitian
Universitas Sumatera Utara