VARIASI SUDUT SUDU KINCIR ANGIN MULTIBLADE BERSUDU DELAPAN TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin
VARIASI SUDUT SUDU KINCIR ANGIN MULTIBLADE
BERSUDU DELAPAN
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Mesin
Disusun Oleh :
ANTONIUS RICKY JELIVAN PARAN
NIM : 055214066
EIGTH BLADES WINDMILL WITH VARIATION BLADES
ANGULAR
FINAL ASSIGNMENT
Presented as a Partial Fulfilment Of The Requirement
To Obtain Sarjana Teknik Degree
In Mechanical Engineering
By :
Antonius Ricky Jelivan Paran
Student Number : 055214066
To :
INTISARI
Energi merupakan salah satu kebutuhan dalam kehidupan. Peran energi dalam pembangunan telah lama dikenal manusia. Sumber energi tak terbarukan yang kita miliki saat ini seperti minyak, batubara dan gas bumi merupakan kekayaan alam yang tidak dapat diperbaharui sehingga suatu saat akan habis. Di negara-negara berkembang seperti Indonesia, minyak dan gas bumi merupakan sumber energi yang banyak digunakan sebagai pembangkit listrik. Pemanfaatan sumber energi angin merupakan salah satu alternatif untuk menggantikan energi tak terbarukan yang suatu saat akan habis.
Energi angin merupakan salah satu energi alternatif yang dapat digunakan sebagai pembangkit listrik. Kincir angin adalah alat untuk mengkonversi energi angin menjadi energi listrik. Penulisan Tugas Akhir ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh sudut sudu terhadap e fisiensi (η) kincir angin multiblade bersudu delapan dan mengetahui efisiensi tertinggi pada kincir angin multiblade bersudu delapan. Kincir angin multiblade bersudu delapan menggunakan transmisi puli, roda gigi dan kopling. Diameter untuk sudu kincir 1 m dan untuk pembangkit listrik menggunakan motor listrik mesin fotokopi.
Variabel yang diukur pada penelitian ini adalah variasi sudut, variasi kecepatan angin dan variasi beban lampu. Variasi sudut sudu 55 , 57,5 , 60 , 62,5 , dan 65 . Variasi beban lampu 0 watt, 8 watt, 16 watt, 24 watt, 32 watt, dan 40 watt. Variasi kecepatan angin rata-rata 5 m/s, 6 m/s, dan 7 m/s.
Hasil yang dicapai kincir angin multiblade bersudu delapan mampu mencapai efisiensi sebesar 5,55% terjadi pada sudut sudu 57,5 dengan kecepatan angin rata-rata 7 m/s, sudut sudu berpengaruh terhadap karakteristik kincir angin dan sudut optimal yang diperoleh untuk kincir angin multiblade bersudu delapan dalam penelitian ini adalah 57,5 .
ABSTRACT
The energy is one of the necessities in life. The role of energy in development has long been known to man. Nonrenewable energy sources that we have today such as oil, coal and gas were a natural wealth that can not be updated so that a time will run out. In developing countries like Indonesia, oil and natural gas are energy sources which are widely used as power plants. Utilization of wind energy is one alternative to replace non-renewable energy that will someday run out.
Wind energy is one alternative energy that can be used as power plants. The windmill is a device for converting wind energy into electrical energy. The final project aimed to investigate the effect point of the blade to the efficiency
(η) windmill eight blades and find the highest efficiency at windmill eight blades. Windmill eigth blades used transmission pulleys, gears, and clutch. Diameter blades 1 m and for generating electricity using a electrical motor photocopy machine.
The variables measured in this study is the variation of angle, variations in wind speed and light load variations. The variation of blade angle 55 , 57,5 , 60 , 62,5 , and 65 . The Light load variations 0 watt, 8 watt, 16 watt, 24 watt, 32 watt and 40 watt. The variation of average wind speed of 5 m/s, 6 m/s, and 7 m/s.
Achievements windmill eight blades capable of achieving an efficiency of 5,55% at 57,5 with the blade angle average wind speed of 7 m/s, angle blade windmill effect on the characteristics and optimal angle obtained for windmill eight blade in this study was 57,5 .
KATA PENGANTAR
Puji Syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik.
Tugas akhir yang berjudul “Variasi Sudut Sudu Kincir Angin Multiblade Bersudu Delapan” ini bertujuan untuk memenuhi salah satu persyaratan mencapai derajat Sarjana Teknik Mesin pada Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.
Penulisan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan dan dukungan dari berbagai pihak sehingga skripsi ini bisa tersusun dengan baik, untuk itu penulis mengucapkan banyak terima kasih pada berbagai pihak antara lain: 1.
Bapak Yosef Agung, S.T., M.T., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.
2. Bapak Budi Sugiharto, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Fakultas Sains dan Teknologi dan selaku Dosen Pembimbing, yang telah banyak membantu dan memberikan masukan dalam penyusunan tugas akhir ini.
3. Bapak I Gusti Ketut Puja, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing akademik selama studi di Universitas Sanata Dharma.
4. Bapak Ir. YB. Lukiyanto, M.T., selaku Dosen yang telah banyak membantu dan memberikan masukan selama pengambilan data di laboratorium.
5. Bapak Ir. Rines, M.T., selaku Dosen yang telah banyak memberi masukan dan memberikan kemudahan selama pengambilan data.
6. Seluruh staf Laboratorium Konversi Energi yang telah bersedia untuk bekerjasama saat melakukan penelitian.
Dalam penulisan tugas akhir ini, penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan, mengingat keterbatasan pengetahuan dan pengalaman yang dimiliki penulis, maka saran dan kritik yang membangun sangat diharapkan dari semua pihak.
Akhir kata, penulis berharap agar skripsi ini bisa bermanfaat bagi semua pihak yang memerlukannya. Terima kasih.
Yogyakarta, 30 September 2010 Penulis
DAFTAR ISI
Halaman Judul ...................................................................................... i
Lembar Pengesahan............................................................................... iii
Lembar Pernyataan .............................................................................. v
Intisari ................................................................................................... vii
Kata Pengantar ..................................................................................... ix
Daftar Isi ............................................................................................... xi
Daftar Gambar ...................................................................................... xiii
Daftar Tabel .......................................................................................... xv
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ..................................................................1 1.2 Tujuan Penelitian ..............................................................
3 1.4 Variasi Yang Dilakukan .....................................................
3 1.5 Manfaat Penelitian..............................................................
4 1.6 Metode Penelitian ..............................................................
4 BAB II DASAR TEORI 2.1 Macam – Macam Kincir Angin ..........................................
5 2.2 Koefisien Daya Kincir Angin Multiblade............................
8 2.3 Daya Yang Tersedia Pada Angin .......................................
9 2.4 Daya Yang Dihasilkan Oleh Generator Listrik ...................
9
BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Susunan Alat ......................................................................
11 3.2 Cara Pengukuran Sudut Sudu Kincir ....................................
12 3.3 Alur Proses Pengambilan Data ............................................
13 3.4 Persiapan Penelitian.............................................................
15 3.4.1 Peralatan Yang Digunakan Dalam Pengambilan Data ..
15 3.5 Langkah – Langkah Pengambilan Data ..............................
18 3.6 Pengolahan Dan Analisa Data ............................................
20 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil ..................................................................................
21 4.2 Pengolahan Dan Perhitungan Data ......................................
31 4.3 Pembahasan.........................................................................
44 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan .......................................................................
54 5.2. Saran .................................................................................
54 DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR GAMBAR
Gambar (2.1) Kincir Angin Poros Horisontal ..........................................6 Gambar (2.2) Kincir Angin Poros Vertikal..............................................
7 Gambar (2.3) Kinerja Jenis – Jenis Kincir Angin .....................................
8 Gambar (3.1) Susunan Alat Pada Saat Pengambilan Data........................
11 Gambar (3.2) Posisi Sudut Sudu...............................................................
12 Gambar (3.3) Diagram Alur Proses Pengambilan Data.............................
14 Gambar (3.4) Kincir Angin Multiblade Bersudu Delapan ........................
16 Gambar (3.5) Motor Fan Dan Wind Tunnel .............................................
17 Gambar (3.6) Lampu Dan Saklar..............................................................
17 Gambar (3.7) Anemometer Digital...........................................................
17 Gambar (3.8) Tachometer Digital.............................................................
17 Gambar (3.9) Multimeter Digital .............................................................
18 Gambar (4.1) Grafik Efisiensi (η) Vs TSR Terhadap Kecepatan Angin Rata – Rata 7 m/s ...............................................................
45 Gambar (4.2) Grafik Efis iensi (η) Vs TSR Terhadap Kecepatan Angin Rata – Rata 6 m/s ...............................................................
45
Gambar (4.7) Grafik Efisiensi (η) Vs TSR Dengan Sudut 62.5 ...............
49 Gambar (4.8) Grafik Efisiensi (η) Vs TSR Dengan Sudut 65 .................
49 Gambar (4.9) Grafik Efisiensi ( η) Vs TSR Dengan Beban 8 Watt ...........
50 Gambar (4.10) Grafik Efisiensi (η) Vs TSR Dengan Beban 16 Watt .......
51 Gambar (4.11) Grafik Efisiensi (η) Vs TSR Dengan Beban 24 Watt .......
51 Gambar (4.12) Grafik Efisiensi (η) Vs TSR Dengan Beban 32 Watt .......
52 Gambar (4.13) Gra fik Efisiensi (η) Vs TSR Dengan Beban 40 Watt .......
53
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Data Pada Kecepatan Angin 7.16 m/s Untuk Sudut 55 ............28 Tabel 4.10 Data Pada Kecepatan Angin 7.52 m/s Untuk Sudut 62.5 ........
31 Tabel 4.16 Perhitungan Data Kecepatan Angin 7.16 m/s Untuk Sudut 55
31 Tabel 4.15 Data Pada Kecepatan Angin 5.8 m/s Untuk Sudut 65 ............
30 Tabel 4.14 Data Pada Kecepatan Angin 6.22 m/s Untuk Sudut 65 ...........
30 Tabel 4.13 Data Pada Kecepatan Angin 7.35 m/s Untuk Sudut 65 ...........
29 Tabel 4.12 Data Pada Kecepatan Angin 5.74 m/s Untuk Sudut 62.5 ........
29 Tabel 4.11 Data Pada Kecepatan Angin 6.14 m/s Untuk Sudut 62.5 ........
28 Tabel 4.9 Data Pada Kecepatan Angin 5.5 m/s Untuk Sudut 60 ..............
21 Tabel 4.2 Data Pada Kecepatan Angin 6.16 m/s Untuk Sudut 55 ............
27 Tabel 4.8 Data Pada Kecepatan Angin 6.39 m/s Untuk Sudut 60 ............
26 Tabel 4.7 Data Pada Kecepatan Angin 7.18 m/s Untuk Sudut 60 ............
25 Tabel 4.6 Data Pada Kecepatan Angin 5.48 m/s Untuk Sudut 57.5 ..........
24 Tabel 4.5 Data Pada Kecepatan Angin 6.42 m/s Untuk Sudut 57.5 ..........
23 Tabel 4.4 Data Pada Kecepatan Angin 7.16 m/s Untuk Sudut 57.5 ..........
22 Tabel 4.3 Data Pada Kecepatan Angin 5.71 m/s Untuk Sudut 55 ............
33
Tabel 4.22 Perhitungan Data Kecepatan Angin 7.18 m/s Untuk Sudut 6039 Tabel 4.23 Perhitungan Data Kecepatan Angin 6.39 m/s Untuk Sudut 60
40 Tabel 4.24 Perhitungan Data Kecepatan Angin 5.5 m/s Untuk Sudut 60 .
41 Tabel 4.25 Perhitungan Data Kecepatan Angin 7.52 m/s Untuk Sudut 62.5
41 Tabel 4.26 Perhitungan Data Kecepatan Angin 6.14 m/s Untuk Sudut 62.5
42 Tabel 4.27 Perhitungan Data Kecepatan Angin 5.74 m/s Untuk Sudut 62.5
42 Tabel 4.28 Perhitungan Data Kecepatan Angin 7.35 m/s Untuk Sudut 65
43 Tabel 4.29 Perhitungan Data Kecepatan Angin 6.22 m/s Untuk Sudut 65
43 Tabel 4.30 Perhitungan Data Kecepatan Angin 5.8 m/s Untuk Sudut 65 .
44
BAB I PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG MASALAH
Energi merupakan salah satu kebutuhan dalam kehidupan. Peran energi dalam pembangunan telah lama dikenal manusia. Sumber energi tak terbarukan yang kita miliki saat ini seperti halnya minyak, batubara, dan gas bumi, merupakan kekayaan alam yang tidak dapat diperbaharui sehingga suatu saat akan habis. Di negara-negara berkembang seperti Indonesia, batubara, minyak dan gas bumi merupakan sumber energi yang banyak digunakan untuk membangkitkan listrik. Sehingga dibutuhkan pemanfaatan energi alternatif untuk menggantikan energi yang tak terbarukan tersebut dengan energi terbarukan. Salah satu energi terbarukan yang berlimpah dan tersedia di alam semesta ini adalah energi angin.
Angin adalah udara yang bergerak dari satu tempat ke tempat lainnya. Angin berhembus dikarenakan beberapa bagian bumi mendapat lebih banyak panas matahari dibandingkan tempat yang lain. Permukaan tanah yang panas membuat suhu udara di atasnya naik. Akibatnya udara mengembang dan menjadi lebih ringan. Udara yang lebih ringan dibanding sekitarnya, maka akan bergerak sebagai penyumbang kurang dari 1% kebutuhan energi listrik dunia, itupun 73% dari instalasi tenaga angin berada di Amerika Serikat dan Eropa. Negara Amerika Serikat menempati urutan pertama dalam pemanfaatan energi angin ini, dengan kapasitas tenaga angin yang terpasang 25,170 MW. Sedangkan di Asia, Cina merupakan negara yang paling besar menggunakan energi angin dengan kapasitas pemanfaatannya sebesar 12,210 MW, sedangkan Indonesia sendiri belum termasuk sebagai negara yang memanfaatkan sumber energi ini.
Selain dimanfaatkan sebagai sumber energi listrik, kincir energi angin juga dapat digunakan untuk memutar peralatan mekanik untuk kerja fisik, seperti menggiling atau memompa air, dan semua ini diperlukan daya yang besar.
Kincir angin terbagi dalam dua jenis berdasarkan porosnya yaitu kincir angin poros horizontal dan kincir angin poros vertikal. Contoh kincir angin poros vertikal yaitu Savonius dan Darrieus. Dan contoh kincir angin poros horizontal yaitu Dutch Four Arm dan American Multiblade atau lebih dikenal dengan kincir angin multiblade.
Dalam penelitian yang telah dilakukan oleh beberapa orang sebelumnya, yaitu penelitian tentang ”Kopling Sentrifugal Pada Kincir Angin Dengan Variasi Pegas”. Hal ini dilakukan untuk mengetahui seberapa besar pengaruhnya kopling sebelumnya dengan kincir angin multiblade bersudu delapan. Penelitian tersebut didapatkan sudut optimal yaitu pada sudut 60 . Hal itu dijadikan bahan penelitian selanjutnya yaitu meneliti kembali pengaruh sudut sudu dengan kincir angin yang modelnya sama namun pada transmisinya ditambahkan kopling sentripugal.
Kincir angin yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah kincir angin multiblade bersudu delapan.
1.2 TUJUAN PENELITIAN
Tujuan dari pembuatan Tugas Akhir ini adalah : 1. Mengetahui pengaruh sudut sudu terhadap Efisiensi (η) kincir angin multiblade bersudu delapan.
2. Mengetahui Efisiensi (η) tertinggi pada kincir angin multiblade bersudu delapan.
1.3 VARIASI YANG DILAKUKAN
Variasi yang dilakukan meliputi: 1. , 57.5 , 60 , 62.5 , dan 65 . Variasi sudut sudu yaitu 55 2. Variasi kecepatan angin rata-rata sebesar 5 m/s, 6 m/s, dan 7 m/s.
1.5 MANFAAT PENELITIAN
Manfaat yang didapat dari penelitian ini : 1. Mengurangi ketergantungan penggunaan batubara, minyak dan gas bumi khususnya untuk membangkitkan listrik.
2. Menambah kepustakaan teknologi pembangkit listrik tenaga angin.
1.6 METODE PENELITIAN
Adapun metode penelitian dalam pembuatan skripsi ini dengan cara eksperimental.
BAB II DASAR TEORI
2.1 MACAM-MACAM KINCIR ANGIN
Walaupun ada berbagai macam bentuk dan ukuran, kincir angin dikelompokkan menjadi dua berdasarkan kedudukan poros terhadap permukaan tanah. Untuk kincir angin dengan rotor parallel dengan permukaan tanah disebut dengan kincir angin poros mendatar (horizontal-axis wind turbine/HAWT) .
Diperlukan peralatan tambahan agar kedudukan rotor dapat selalu searah dengan arah datangnya angin. Jika tidak, maka kincir ini tidak dapat memberikan efisiensi atau unjuk kerja yang maksimum pada saat arah datangnya angin berubah-ubah.
Kincir angin dengan rotor tegak lurus dengan permukaan tanah disebut dengan kincir angin poros tegak (vertical-axis wind turbine/VAWT). Kincir angin poros tegak dapat menerima angin dari segala arah. Gambar 2.1 dan Gambar 2.2 menunjukkan contoh kincir angin HAWT dan VAWT.
3. Transmisi gear berfungsi sebagai alat untuk menyalurkan daya.
4. Ekor sudu berfungsi sebagai pengubah posisi kincir jika ada angin datang dari arah yang berbeda .
5. Poros vertikal yang berfungsi untuk meneruskan daya selama berputar.
6. Tower berfungsi sebagai tempat meletakkan kincir angin.
Gambar 2.2 Kincir Angin Poros Vertikal3. Rotor blade adalah bagian penting dalam kincir angin yang berfungsi sebagai penerima angin.
4. Guy wire adalah kabel yang dirancang untuk kestabilan struktur kincir angin.
5. Gearbox adalah alat yang digunakan untuk mengubah putaran rendah menjadi putaran tinggi.
6. Generator adalah alat yang mengubah energi gerak menjadi energi listrik.
2.2 KOEFISIEN DAYA KINCIR ANGIN MULTIBLADE
Kinerja dari beberapa jenis kincir angin berdasarkan pada perhitungan Gary L. Johnson ditunjukkan pada grafik dalam Gambar 2.2
2.3 DAYA YANG TERSEDIA PADA ANGIN
Daya yang dimiliki oleh angin menurut Gary L. Johnson dituliskan dalam persamaan 2.1 P in = ½ (
ρ
Sebuah generator listrik berfungsi untuk mengubah daya mekanis menjadi daya listrik yang besarnya : P out = V x I Watt (2.3) dengan V= Tegangan listrik (volt) I = Kuat Arus (Ampere)
(di atas permukaan air laut), maka daya yang tersedia menjadi P in = 0.6 x A x v
3
udara ) sama dengan 1.2 kg/m
) v = kecepatan angin (m/s) Jika massa jenis udara (ρ
2
) A = area penangkapan angin (m
3
udara = massa jenis udara (kg/m
ρ
) (2.1) dengan
3
udara . A . v
3 Watt (2.2)
2.4 DAYA YANG DIHASILKAN OLEH GENERATOR LISTRIK
TSR = (2.4)
Keterangan : r = jari-jari terluar sudu (m) v = kecepatan angin (m/s) n = putaran sudu (rpm)
2.6 EFISIENSI KINCIR ANGIN
Efisiensi ( η) kincir angin adalah bilangan tak berdimensi yang menunjukkan perbandingan antara daya yang tersedia dengan daya yang dihasilkan oleh generator. Ditulis dalam persamaan 2.5
= (2.5) η =
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 SUSUNAN ALAT
Pada penelitian ini jenis kincir angin yang digunakan adalah kincir angin multiblade bersudu delapan. Posisi kincir angin dan susunan beban lampu ditunjukkan pada Gambar 3.1. Posisi anemometer (anemo) berada di depan kincir angin, posisi tachometer (TC) sebenarnya berada di depan poros kincir angin namun pada penggambaran posisi tachometer berada di bawah poros kincir angin. Untuk penyusunan multimeter, amperemeter (Amp) disusun secara seri dan voltmeter (Volt) disusun secara paralel.
3.2 CARA PENGUKURAN SUDUT SUDU KINCIR
Cara pengukuran sudut sudu kincir, pertama terlebih dahulu sudu dikendurkan dengan memutar baut yang mengunci sudu. Sudu diletakkan pada posisi 90 dari arah poros kincir angin seperti pada gambar 3.2, kemudian dengan menggunakan busur derajat sudut
α dapat ditentukan. Sudut α tegak lurus sumbu poros kincir angin.
Sudu Poros
α
Gambar 3.2 Posisi Sudut Sudu3.3 ALUR PROSES PENGAMBILAN DATA
Gambar 3.3 menunjukkan alur proses pengambilan data yang telah dilakukan. Diawali dengan menentukan kincir angin yang akan digunakan, kincirangin yang digunakan adalah kincir angin bersudu delapan. Menyetting alat-alat yang dipergunakan seperti anemometer diletakkan pada posisinya, menyusun multimeter, dan sebagainya. Menentukan variasi sudut sudu terlebih dahulu, sudut sudu yang akan diukur pertama kali adalah sudut 55 . Untuk menentukan variasi angin, motor fan dinyalakan terlebih dahulu dengan menekan tombol hijau kemudian dengan mengubah jarak antara wind tunnel dengan motor fan dan melihat anemometer sampai mendapatkan kecepatan angin yang akan diambil datanya. Menyalakan lampu sebesar 8 watt untuk memulai pengambilan data.
Data-data yang akan diambil adalah data kecepatan angin yang tercatat pada anemometer, data tegangan dan arus yang tercatat dalam multimeter, dan data putaran sudu kincir angin. Pengambilan data dilanjutkan kembali dengan mengubah beban lampu setelah didapatkan semua data dari beban lampu, mengubah kembali kecepatan angin yang pada mulanya sebesar 7 m/s menjadi 6 m/s. Melakukan kembali pengambilan data dengan variasi beban lampu yang sama dan variasi kecepatan angin. Setelah selesai mengambil data, menentukan
3.4 PERSIAPAN PENELITIAN
Dilakukannya persiapan penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan data- data lapangan yang diperlukan. Karena penelitian dilakukan dengan menguji kincir di laboratorium, maka diperlukan berbagai persiapan-persiapan sebelum hari pelaksanaannya. Hal ini dimaksudkan untuk meminimalkan kemungkinan yang tidak diinginkan sehingga dapat diperoleh data-data yang akurat,valid, dan dapat dipertanggungjawabkan.
3.4.1 PERALATAN YANG DIGUNAKAN DALAM PENGAMBILAN
DATAPeralatan-peralatan pendukung yang diperlukan dalam pengambilan data antara lain adalah :
1. Kincir angin multiblade bersudu delapan dengan diameter sudu sebesar 1 meter yang ditunjukkan pada gambar 3.4
2. Wind Tunnel digunakan sebagai tempat meletakkan kincir angin dan motor fan digunakan sebagai pembuat angin yang ditunjukkan pada gambar 3.5
3. Busur derajat dipergunakan untuk mengukur sudut sudu.
4. Lampu dan saklar dipergunakan sebagai beban yang ditunjukkan pada gambar 3.6
8. Kabel-kabel dipergunakan untuk menghubungkan multimeter dengan generator listrik.
9. Tachometer digital yang digunakan untuk mengukur putaran yang dihasilkan oleh kincir angin yang ditunjukkan pada gambar 3.8
10. Kunci pas, kunci ring, kunci L, obeng, tang.
11. Multimeter digital digunakan untuk mengukur tegangan dan arus yang dihasilkan ditunjukkan pada gambar 3.9
1
2
3
4
5
6 Gambar 3.4 Kincir Angin Multiblade Bersudu Delapan
3. Roda gigi.
4. Kopling sentrifugal.
5. Puli transmisi penggerak generator.
6. Generator
Gambar 3.5 Motor Fan Dan Wind Tunnel Gambar 3.6 Lampu Dan SaklarGambar 3.9 Multimeter Digital3.5 LANGKAH-LANGKAH PENGAMBILAN DATA 1.
Menyiapkan semua peralatan, seperti kincir angin multiblade, anemometer, tachometer, multimeter, lampu, kabel, dll.
2. Memasang kincir angin pada wind tunnel.
3. Menentukan variasi sudut sudu yang akan dianalisa, dimulai dari sudut 55 , 57,5 , 60 , 62,5 , dan terakhir 65 .
4. Menempatkan anemometer tepat di depan garis tengah untuk mengukur kecepatan angin yang menerpanya.
5. Memasang multimeter dan beban lampu dalam satu rangkaian dengan generator.
6. Setelah semua telah siap, pengujian untuk beban pertama dapat dilakukan c.
Mengatur jarak motor fan terhadap wind tunnel hingga kecepatan angin sesuai yang diinginkan.
d.
Mencatat data-data yaitu kecepatan angin, putaran sudu, arus dan tegangan listrik, pada saat tanpa beban, watt = 0.
e.
Mengatur saklar lampu sehingga jumlah watt sesuai dengan yang diinginkan.
f.
Tunggu sekitar 2 s/d 3 menit agar sistem menjadi tunak (steady).
g.
Mencatat data-data yaitu kecepatan angin, putaran sudu, arus dan tegangan listrik serta jumlah watt lampu yang menyala.
h.
Setelah semua telah dilakukan ulangi langkah e dan f sampai diperoleh minimal 3 set data. i.
Mematikan semua saklar lampu. j.
Kemudian mengulangi kembali langkah c s/d h sampai diperoleh 3 variasi kecepatan angin. k.
Menekan tombol stop (warna merah) untuk mematikan blower. l.
Setelah pengambilan data untuk sudut sudu 55 selesai, lakukan kembali langkah-langkah yang telah dilakukan dengan variasi sudut sudu sebesar 57,5 , dan untuk variasi sudut sudu lainnya langkah-
3.6 PENGOLAHAN DAN ANALISA DATA
Pengolahan data dan analisa data diawali dengan melakukan perhitungan pada parameter-parameter yang diperlukan dengan menggunakan persamaan 2.2 untuk memperoleh nilai daya yang tersedia pada angin (P in ) dan untuk memperoleh nilai daya yang dihasilkan generator (P out ) digunakan persamaan 2.3.
Untuk membuat nilai TSR dan efisiensi menggunakan persamaan 2.4 dan 2.5.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 HASIL
0.97
0.57
7.00 101.60
15.01
0.60
7.50
16 Watt
81.43
9.53
0.98
7.30
77.13
9.20
7.00
90.42
73.38
8.55
0.92
7.00
80.30
9.35
0.98
7.30
75.14
8.75
0.96
7.00
12.76
Pengambilan data tiap variasi dilakukan beberapa kali untuk mendapatkan data yang akurat. Data-data yang diperoleh berupa variabel-variabel yang diukur kemudian mengolah dengan menggunakan persamaan 2.2 dan 2.3, untuk mendapatkan nilai
η menggunakan persamaan 2.5. Untuk nilai TSR menggunakan persamaan 2.4. Hasil pengambilan data ditampilkan dalam Tabel 4.1 s/d 4.15.
0.00
Tabel 4.1 Data pada Kecepatan Angin 7.16 m/s untuk Sudut 55Beban Putaran sudu Tegangan Arus v
0 Watt 137.60
19.80
0.00
7.50 118.40
19.24
0.00
7.00 112.40
19.20
0.00
7.00 124.00
19.28
7.00 126.50
0.57
19.78
0.00
7.40
8 Watt 105.30
15.27
0.62
7.50
95.29
13.62
0.57
7.40
92.30
13.54
7.40
Tabel 4.1 Data pada Kecepatan Angin 7.16 m/s untuk Sudut 55 (lanjutan)68.35 9.56 0.48 6.10
0 Watt 102.20 17.40 0.00 6.50 100.00 17.00 0.00 6.40
92.59 16.57 0.00 6.50
87.54 15.75 0.00 6.10
82.52 15.66 0.00 6.10
8 Watt
68.42 9.78 0.48 6.10
66.37 9.18 0.48 6.10
Tabel 4.2 Data pada Kecepatan Angin 6.16 m/s untuk Sudut 5568.87 9.84 0.48 6.10
67.57 8.73 0.48 6.10
16 Watt
55.44 6.38 0.76 6.50
53.78 6.01 0.75 6.30
52.13 5.69 0.72 6.10
Beban Putaran Sudu Tegangan Arus V~
52.25 3.62 1.54 7.00
24 Watt
58.78 4.32 1.38 7.00
64.25 5.97 1.19 7.00
72.83 7.14 1.27 7.10
70.77 6.88 1.25 7.10
70.04 6.56 1.23 7.10
65.04 6.44 1.22 7.00
32 Watt
61.03 4.99 1.44 7.10
52.81 3.40 1.45 7.00
59.21 4.58 1.40 7.00
61.03 4.80 1.43 7.10
53.03 4.06 1.36 7.00
40 Watt
54.68 3.63 1.54 7.30
54.12 3.48 1.46 7.30
52.62 3.40 1.45 7.30
51.07 5.63 0.71 6.10
Tabel 4.2 Data pada Kecepatan Angin 6.16 m/s untuk Sudut 55 (lanjutan)59.94 8.10 0.38 5.90
80.73 11.93 0.00 5.50
8 Watt
57.02 8.14 0.42 5.80
58.56 7.78 0.39 5.80
59.34 8.57 0.39 5.80
53.09 7.88 0.39 5.70
16 Watt
82.14 13.12 0.00 5.70
46.38 5.34 0.59 5.60
47.57 5.22 0.62 5.70
47.73 5.48 0.63 5.70
47.44 5.35 0.63 5.70
44.93 4.79 0.57 5.50
24 Watt
38.46 3.54 0.75 5.80
81.59 12.05 0.00 5.60
83.80 13.51 0.00 5.80
Beban Putaran Sudu Tegangan Arus V~
40 Watt
32 Watt
40.81 2.88 1.15 6.10
39.82 2.45 1.01 6.00
40.03 2.10 1.00 6.10
39.97 2.20 1.10 6.10
39.40 2.17 1.05 6.10
36.83 1.99 1.15 6.10
84.81 14.05 0.00 5.80
37.06 1.84 1.01 6.10
36.72 1.94 1.00 6.10
37.27 1.76 1.10 6.20
38.05 2.03 1.05 6.20
Tabel 4.3 Data pada Kecepatan Angin 5.71 m/s untuk Sudut 55Beban Putaran Sudu Tegangan Arus V~
0 Watt
35.94 3.42 0.74 5.70
Tabel 4.4 Data pada Kecepatan Angin 7.16 m/s untuk Sudut 57.567.33 6.88 1.10 7.00
54.58 3.92 1.32 7.20
53.56 3.93 1.32 7.00
56.96 4.04 1.32 7.20
55.18 3.88 1.32 7.20
40 Watt
59.55 4.95 1.25 7.20
59.28 5.20 1.25 7.20
62.37 5.14 1.25 7.00
60.13 5.18 1.25 7.20
60.30 5.08 1.25 7.20
32 Watt
69.25 6.63 1.10 7.20
68.51 6.44 1.10 7.20
67.07 6.63 1.10 7.20
Beban Putaran Sudu Tegangan Arus V~
63.46 6.60 1.10 7.20
24 Watt
82.60 9.16 0.92 7.20
82.88 9.75 0.92 7.20
82.17 9.75 0.92 7.00
83.66 9.93 0.92 7.20
80.11 10.00 0.92 7.20
16 Watt
76.64 14.80 0.61 7.20
89.45 14.50 0.61 7.20
76.98 14.90 0.61 7.20 103.50 14.10 0.61 7.00
8 Watt 105.00 15.30 0.61 7.20
0 Watt 138.60 20.40 0.00 7.20 131.50 21.20 0.00 7.20 119.50 21.30 0.00 7.00 133.40 20.90 0.00 7.20 135.20 20.60 0.00 7.20
55.77 3.92 1.32 7.20
Tabel 4.5 Data pada Kecepatan Angin 6.42 m/s untuk Sudut 57.51.00
0.90
6.20
0.35
32 Watt
39.92
2.84
6.50
41.26
0.32
38.13
2.89
1.00
6.40
0.31
39.84
3.46
0.36
1.00
0.35
6.50
0.36
43.37
3.47
0.90
6.40
43.50
6.50
3.32
0.90
6.40
0.36
44.87
3.37
0.90
2.74
6.40
3.83
36.15
0.30
36.34
1.80
1.12
6.40
0.30
1.73
1.14
1.12
6.50
0.29
35.96
1.68
1.12
6.20
6.40
1.82
0.33
1.00
38.61
2.81
1.00
6.50
0.31
37.89
2.77
6.20
36.90
0.32
40 Watt
34.66
1.68
1.13
6.50
0.28
0.90
44.72
Beban Putaran sudu Tegangan Arus v TSR
6.50
6.50
0.83
8 Watt
76.25
10.48
0.51
0.61
17.36
74.83
10.22
0.51
6.50
0.60
73.35
10.07
0.00
0.86 103.60
6.50
0.00
0 Watt 107.10
17.62
0.00
6.50
0.86 104.50
17.53
6.50
6.50
0.84 102.50
17.26
0.00
6.50
0.83 106.50
17.26
0.00
0.51
0.59
24 Watt
6.34
55.32
6.39
0.80
6.50
0.45
54.14
0.80
6.50
6.30
0.45
51.33
6.16
0.80
6.30
0.43
0.43
0.80
70.07
6.30
10.06
0.51
6.30
0.58
70.95
10.11
0.51
0.59
6.30
16 Watt
53.05
6.37
0.80
6.50
0.43
53.06
0.30
Tabel 4.6 Data pada Kecepatan Angin 5.48 m/s untuk Sudut 57.55.50
5.50
0.74
3.03
37.65
5.50
0.71
2.94
37.58
32 Watt
5.60
0.65
3.50
39.64
0.65
3.03
3.30
36.37
5.40
0.65
3.51
35.26
5.60
0.65
3.35
38.24
5.70
0.65
3.33
35.34
0.69
24 Watt
2.67
0.73
2.68
34.37
5.50
0.72
2.65
33.16
5.40
0.74
2.70
34.44
5.50
0.73
34.94
5.40
5.50
0.73
2.76
34.42
40 Watt
5.50
0.69
2.91
35.89
5.50
0.71
2.87
34.54
39.71
5.50
Beban Putaran sudu Tegangan Arus v
11.74
6.84
53.40
5.50
0.40
6.92
52.05
8 Watt
5.50
0.00
11.65
67.00
5.50
0.00
68.26
5.40
5.40
0.00
11.77
67.89
5.40
0.00
12.02
71.37
5.50
0.00
12.42
68.25
0 Watt
0.40
54.89
0.55
42.12
4.93
45.34
5.50
0.55
4.80
45.60
5.40
0.55
5.01
48.53
5.40
0.55
4.68
5.50
6.73
0.55
4.76
45.79
16 Watt
5.50
0.40
6.51
51.85
5.50
0.40
6.88
53.11
5.40
0.40
5.50
Tabel 4.7 Data pada Kecepatan Angin 7.18 m/s untuk Sudut 606.13
53.98
7.10
1.15
4.87
55.52
7.20
1.13
4.92
54.95
32 Watt
7.20
1.05
62.03
1.17
7.10
1.04
6.27
59.61
7.10
1.05
6.24
58.59
7.20
1.04
6.20
60.88
7.10
4.81
7.20
6.19
1.22
1.22
4.00
46.71
7.20
1.23
3.88
50.85
7.10
1.24
3.80
47.51
7.00
3.75
54.41
48.61
7.00
1.21
3.84
48.70
40 Watt
7.10
1.19
4.89
56.14
7.10
1.17
4.78
1.05
54.80
Beban Putaran sudu Tegangan Arus v
0.00
14.16
93.80
7.40
0.56
13.29
94.17
7.50
0.57
13.83
82.38
8 Watt
7.00
20.40
7.40
7.10 114.40
0.00
20.90
7.00 121.40
0.00
20.70
7.50 118.60
0.00
20.10
7.50 123.50
0.00
20.30
0 Watt 123.50
0.56
95.37
24 Watt
7.30
7.20
0.90
9.48
75.26
7.10
0.87
8.73
76.89
7.00
0.87
9.80
73.07
0.90
14.02
9.54
73.47
7.30
0.88
9.37
71.76
16 Watt
7.40
0.56
14.29
96.55
7.00
0.57
7.00
Tabel 4.8 Data pada Kecepatan Angin 6.39 m/s untuk Sudut 606.19
25.72 2.40 0.77 6.50
33.37 2.41 0.77 6.50
33.32 2.50 0.77 6.50
Tabel 4.9 Data pada Kecepatan Angin 5.5 m/s untuk Sudut 60Beban Putaran Sudu Tegangan Ampere V~
0 Watt
33.77
0.00
33.86 2.63 0.76 6.50
5.50
35.85
5.95
0.00
5.50
31.30
5.27
0.00
40 Watt
35.78 2.69 0.78 6.60
Beban Putaran Sudu Tegangan Arus V~
57.51 8.05 0.42 6.30
0 Watt
84.75 14.26 0.00 6.10
70.89 10.11 0.00 6.10
85.64 14.36 0.00 6.20
8 Watt
71.83 7.78 0.44 6.30
57.77 7.86 0.42 6.30
16 Watt
33.57 2.65 0.75 6.60
38.69 4.24 0.60 6.30
42.94 4.44 0.60 6.60
34.00 4.36 0.62 6.30
24 Watt
35.92 3.46 0.73 6.20
37.36 3.34 0.74 6.60
26.30 3.25 0.74 6.50
32 Watt
5.50
Tabel 4.10 Data pada Kecepatan Angin 7.52 m/s untuk Sudut 62.570.34 8.81 0.42 6.30
Beban Putaran Sudu Tegangan Arus V~
0 Watt
86.95 14.50 0.00 6.30
86.94 14.46 0.00 6.30
86.90 14.32 0.00 6.30
8 Watt
70.21 8.78 0.42 6.20
58.24 5.14 1.40 7.40
70.15 8.61 0.42 6.20
16 Watt
50.14 5.28 0.61 6.00
51.20 5.16 0.61 6.00
50.84 5.07 0.61 6.00
24 Watt
Tabel 4.11 Data pada Kecepatan Angin 6.14 m/s untuk Sudut 62.559.33 5.25 1.40 7.40
Beban Putaran Sudu Tegangan Arus V~
24 Watt
0 Watt 122.50 20.20 0.00 7.60 121.20 19.98 0.00 7.60 119.68 19.63 0.00 7.50
8 Watt 107.90 14.80 0.57 7.60 106.60 13.47 0.57 7.60 105.14 12.84 0.57 7.50
16 Watt
80.33 10.34 0.95 7.80
79.82 9.76 0.95 7.70
78.93 9.52 0.92 7.70
68.32 7.04 1.06 7.60
59.72 5.48 1.40 7.40
67.21 6.85 1.06 7.50
68.23 6.97 1.06 7.60
32 Watt
66.50 6.62 1.32 7.40
65.30 6.35 1.32 7.40
62.65 6.12 1.32 7.00
40 Watt
41.30 3.49 0.66 6.00
Tabel 4.12 Data pada Kecepatan Angin 5.74 m/s untuk Sudut 62.539.56 2.56 0.51 5.60
24 Watt
77.85 9.75 0.92 7.40
78.54 9.97 0.92 7.40
78.73 10.00 0.92 7.40
16 Watt
8 Watt 111.70 15.00 0.59 7.50 110.50 14.98 0.59 7.50 110.47 14.92 0.59 7.50
0 Watt 134.50 22.80 0.00 7.30 133.74 22.67 0.00 7.30 133.53 22.53 0.00 7.30
Beban Putaran Sudu Tegangan Arus V~