i

PEMBANGKIT LISTRIK ENERGI TERBARUKAN DENGAN

MEMANFAATKAN GENERATOR MAGNET PERMANEN

PADA SEPEDA STATIS

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Melengkapi Tugas Akhir dan Memenuhi Syarat-syarat Untuk

Mencapai Gelar Sarjana Teknik Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Diajukan oleh :

MUHAMMAD WASI AL HAKIM

D 400 1000 06

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2014

ii

iii

iv

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan hidayah dan

inayahNYA, sehingga sampai detik ini masih diberi kesempatan untuk menjalankan

perintahNYA dan menjauhi laranganNYA. Sholawat serta salam bagi Nabi

Muhammad SAW beserta, keluarga, sahabat dan pengikutnya yang selalu ditunggu

dan dinanti syafa’atnya dihari akhir nanti, amin.. yaa robbal allamin.

Alhamdulillah hanya padaMU ya Allah, dengan hidayahMU penulis dapat

menyelesaikan dan menyusun laporan tugas akhir ini. Tugas akhir ini disusun dan

diajukan sebagai syarat untuk kelulusan dan mendapatkan gelar Sarjana Teknik di

Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta. Adapun judul yang

penulis ajukan adalah : “ PEMBANGKIT LISTRIK ENERGI TERBARUKAN

DENGAN MEMANFAATKAN MAGNET PERMANEN PADA SEPEDA

SATATIS ”

Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis mendapatkan dukungan dan

saran dari berbagai pihak, memotivasi penulis agar mendapatkan hasil yang lebih

baik. Penulis mengucapkan banyak terima kasih yang sebesar- besarnya kepada :

1. Bapak Ir. Sri Sumarjono, MT, P.h.D selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiayah Surakarta.

2. Bapak Umar, ST, MT selaku Ketua Program Studi Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

v

3. Bapak Hasyim Asy’ari, ST, MT selaku Pembimbing I yang telah

memberikan bimbingan, dukungan, dan pengarahan kepada penulis

sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

4. Bapak Aris Budiman, ST, MT selaku selaku Pembimbing II yang telah

memberikan bimbingan, dukungan, dan pengarahan kepada penulis

sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini..

5. Bapak umar, ST, MT. dan Bapak Agus Supardi, ST, MT selaku penguji

Tugas Akhir.

6. Bapak Agus Supardi, ST, MT selaku Pembimbing Akademik yang telah

banyak membimbing selama menempuh studi di Teknik Elektro UMS.

7. Segenap dosen dan karyawan Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

8. Ayahanda dan Ibunda tercinta “terima kasih atas do’a, kasih sayang,

dukungan, dan materi yang senantiasa tercurah untuk Ananda” yang selalu

memberikan “segalanya “ untuk kehidupan dan keberhasilan Ananda.

9. Kakakku dan adikku tersayang Anissa Rosyanda dan Ima Abdul Aziz,

Medina Puspita Inaray, Ajeng Aprilia Murtirani, Ana, Ria ” terima kasih

atas dukungan, nasehat dan kebersamaanya”

10. Keluarga Besar di Salatiga dan Purwodadi terima kasih semuanya..

11. Teman-teman Teknik Elektro 2010 : Sistem Tenaga Listrik (Amri Amfar

teman satu kontrakan, Jumanto, Agus triyono, Edi riyanto, Agung

aristiyanto, Fajar widi, Hilda jembling, Risma sion, Dono eker, Tri widodo

alias ndolor, Hangga karuna, Ari arek, Sumartanto Musmunk, Ardiya alias

vi

bejo, Tifando, Muzamil, Ridho, Teguh, Joko susanto, Arif budi, Ralif,

Nofix profesor). Serta teman-temanku yang tidak dapat disebut satu persatu

(semoga suatu hari nanti kita dapat bertemu lagi).

12. Seluruh rekan-rekan Asisten Laboratorium Teknik Elektro UMS atas

kerjasama dan dukungan selama ini.

13. Keluarga Mahasiswa Teknik Elektro (KMTE) UMS.

14. Sahabat-sahabatku di Salatiga.

15. Seluruh pihak yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan

Tugas Akhir ini.

Dengan segala kerendahan hati penulis berharap semoga karya ini dapat

memberikan manfaat kepada semua pihak dan bagi penulis sendiri pada khususnya,

penulis mengharapkan kritik dan saran yang bermanfaat dan bersifat membangun

dalam penyempurnaan Tugas Akhir ini. Akhir kata.

Surakarta, ... Juli 2014

Penulis

vii

MOTTO

Jangan lihat masa lampau dengan penyesalan, jangan pula lihat masa depan

dengan ketakutan, tapi lihatlah sekitar kita dengan penuh kesadaran.

( James Thurber )

Orang-orang yang sukses telah belajar membuat diri mereka melakukan hal

yang harus dikerjakan, entah mereka menyukainya atau tidak.

( Aldus Huxley )

Hai orang-orang yang beriman, jadikanlah sabar dan shalatmu sebagai

penolongmu, sesungguhnya Allah beserta orang-orang yang sabar.

( Al-Baqarah : 153 )

Jadi diri sendiri, cari jati diri, dan dapatkan hidup yang mandiri.

(Rina Rista )

Optimis, karena hidup terus mengalir dan kehidupan terus berputar.

( Cristalia Dwita Wijayanti )

Barang siapa keluar untuk mencari ilmu maka dia berada di jalan Allah.

( HR. Turmudzi )

viii

Allah Azza wa Jalla yang senantiasa yang selalu melimpahkan nikmat dan

hidayahnya kepadaku, bersama Sang Uswatun Khasanah, Rasulallah SAW.

Pemilik Cinta Yang Sejati

“ Ayah ” dan ” Ibunda ” yang tak henti-hentinya selalu memberikan “

semangat “ memberikan ” dukungannya ” untuk kehidupan anak-anaknya

Serpihan Mutiara Sedarah

- Anissa Rosyanda

- Ima Abdul Aziz

Keluarga Besar

Di Salatiga, Purwodadi, dan Semarang

Kotaku Yang Sangat Kucintai

Salatiga

Mutiata Yang Selalu Mewarnai Hariku

- Almamaterku (Universitas Muhammadiyah Surakarta)

- Segenap Dosen dan Karyawan Jurusan Teknik Elektro UMS

- Lembaga Pendidikan PRIMAGAMA Surakarta

- SMK Negeri 2 Purwodadi

Sahabat-Sahabat Seperjuanganku

Sahabat-Sahabatku Di Kota Salatiga, Purwodadi dan Kota Solo

Sahabat-Sahabat Teknik Elektro 2010 Khususnya di Universitas

Muhammadiyah Surakarta

Keluarga Mahasiswa Teknik Elektro (KMTE)

Seluruh Teman-Temanku

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................................ i

HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................. ii

HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................... iii

KATA PENGANTAR .......................................................................................... iv

MOTTO ................................................................................................................ vii

PERSEMBAHAN ................................................................................................. viii

DAFTAR ISI ......................................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xii

DAFTAR TABEL ................................................................................................. xiii

DAFTAR KONTRIBUSI ..................................................................................... xiv

ABSTRAKSI ........................................................................................................ xvi

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang ............................................................................... 1

1.2. Perumusan Masalah ....................................................................... 4

1.3. Tujuan Penelitian ........................................................................... 4

1.4. Batasan Lingkup Masalah .............................................................. 4

1.5. Manfaat Penelitian ........................................................................ 5

1.6. Sistematika Penulisan .................................................................... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Telaah Penelitian ........................................................................... 7

2.2. Landasan Teori .............................................................................. 8

x

2.2.1. Medan Magnet .......................................................................... 8

2.2.1.1. Jenis - Jenis Magnet ............................................................ 9

2.2.1.2. Sifat – Sifat Magnet ............................................................. 10

2.2.1.3. Flux Magnet ........................................................................ 13

2.2.2. Generator Listrik ........................................................................ 13

2.2.2.1. Macam – Macam Generator ................................................ 14

2.2.3. Generator magnet Permanen ...................................................... 17

2.2.4 Prinsip medan magnet permanen .................................................. 18

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Waktu dan Tempat ........................................................................ 20

3.2. Bahan dan Peralatan ..................................................................... 21

3.2.1. Bahan dan Peralatan Utama ...................................................... 21

3.2.1.1. Bahan ................................................................................. 21

3.2.1.2. Peralatan Utama ................................................................. 21

3.2.2. Peralatan Pendukung ................................................................. 22

3.3. Metode Yang Digunakan ............................................................... 22

3.3.1. Studi Literatur ........................................................................... 23

3.3.2. Observasi ................................................................................... 23

3.3.3. Pengujian sistem ....................................................................... 23

3.3.4. Analisa Data .............................................................................. 23

3.3.5. Pengambilan Kesimpulan ......................................................... 23

3.4. Flowchart Penelitian ..................................................................... 24

xi

BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Penelitian ............................................................................. 25

4.1.1. Percobaan pertama tampa beban ................................................ 25

4.1.2. Percobaan kedua di hubungkan ke inverter ............................... 26

4.1.3. Percobaan ketiga menggunakan beban kipas DC 12 volt ......... 26

4.1.4 Percobaan keempat menggunakan beban lampu 15 volt ……... 27

4.1.5 Percobaan Kelima menggunakan beban lampu 12 volt 5 watt.. 28

4.1.6 Percobaan Keenam menggunakan beban lampu 12 volt 10 watt. 28

4.2. Analisa Data percobaan ................................................................ 29

4.2.1. Analisa percobaan pertama tanpa beban ................................... 29

4.2.2. Analisa percobaan kedua generator terhubung langsung dengan

inverter ................................................................................................ 30

4.2.3. Analisa percobaan ketiga dengan beban kipas DC 12 volt ....... 32

4.2.4. Analisa percobaan keempat dengan beban lampu 15 volt…. 33

4.2.5. Analisa percobaan kelima dengan beban lampu 12 volt 5 watt 34

4.2.6. Analisa percobaan keenam dengan beban lampu 12 volt 10 watt

……………………………………………………………………… 36

BAB V PENUTUP

5.1. Kesimpulan ..................................................................................... 38

5.2. Saran .............................................................................................. 38

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 40

LAMPIRAN .......................................................................................................... 41

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Arah medan magnet ............................................................................ 8

Gambar 2.2. Kutub medan magnet ......................................................................... 8

Gambar 2.3. Medan Magnet . ................................................................................... 9

Gambar 2.4. Gaya listrik ......................................................................................... 9

Gambar 3.1. Flowchat penelitian ............................................................................ 11

Gambar 4.1. Grafik menunjukkan hubungan antara kecepatan putar RPM dan

output tegangan sebelum diberi beban .................................................................... 12

Gambar 4.2. Grafik menunjukkan kecepatan putar RPM generator yang tersambung

langsung ke inverter ............................................................................................. 12

Gambar 4.3. Grafik hubungan kecepatan putar RPM dengan output tegangan dan

arus setelah di bebani kipas 12 volt DC ................................................................ 13

Gambar 4.4. Grafik pengaruh kecepatan RPM terhadap tegangan dan arus ketika

dibebani lampu 15 volt…………………………………………………………… 13

Gambar 4.5. Grafik pengaruh kecepatan RPM terhadap tegangan dan arus ketika

dibebani lampu 12 volt 5 watt ............................................................................. 16

Gambar 4.6. Grafik Pengaruh kecepatan RPM terhadap tegangan dan arus ketika

dibebani lampu 12 volt 10 watt………………………………………….………. 23

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 . Jadwal Pelaksanaan Penelitian......................................................... 30

Tabel 4.1 Pengujian tanpa beban ……………………………………............... 36

Tabel 4.2 Generator terhubung langsung ke inverter………………………….. 37

Tabel 4.3 Percobaan dengan beban kipas DC 12 V ……………………........... 38

Tabel 4.4 Percobaan dengan beban lampu 15 Volt……………………………. 39

Tabel 4.5 Percobaan dengan beban lampu 12 Volt 5 watt…………………….. 40

Tabel 4.6 Percobaan dengan beban lampu 12 Volt 10 watt…………………… 41

xiv

DAFTAR KONTRIBUSI

Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir ini tidak terdapat

karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan disuatu

Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat

karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain

kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam

daftar pustaka.

Setelah mendapatkan inspirasi dan topik yang akan dituang ke dalam

Tugas Akhir, penulis berkonsultasi dengan Bapak Hasyim Asy’ari S.T,

M.T,. Beliau menawarkan untuk membuat sepeda electric yang terintegrasi

dengan generator magnet permanen. Generator sebagai pembangkit listrik

yang disuplai untuk mengisi akumulator dan motor akan menggerakan

putaran dari sumber akumulator tersebut. Penelitian ini terbagai menjadi

dua, penulis membahas fungsi alatnya sebagai motor dan fungsi sebagai

generator dibahas dengan teman saya bernama Arief Rahman Hakim.

Setelah berkonsultasi dengan Bapak Hasyim Asyi’ari, S.T, M.T mengenai

judul Tugas Akhir dan beliau bersedia untuk membimbing penulis dalam

menyusun laporan Tugas Akhir ini. Beliau juga menyarankan untuk dosen

pembimbing II Tugas Akhir ini adalah Bapak Aris Budiman, ST, M.T.

Setelah seminar Proposal Tugas Akhir ada beberapa saran dan masukkan

dari dosen penguji demi perbaikkan Tugas Akhir ini.

Penelitian ini dilakukan disebuah bengkel teknik, penulis mencari

alat dan bahan yang sesuai dengan rancangan. Setelah alat dan bahan

xv

xvi

ABSTRAKSI

Penelitian ini bertujuan untuk pemanfaatan sepeda statis sebagai sarana

olahraga sekaligus menjadi pembangkit listrik. Generator yang digunakan adalah

jenis megnet permanen.

Desain pada sepeda statis ini, pada bagian rotornya menggunakan magnet

permanen sebanyak 8 buah dengan ukuran 2 cm x 7 cm x 1 cm. Menggunakan

kawat email berukuran 0,8 mm dengan jumlah lilitan 180. Selain itu juga

menggunakan dudukan spull sebanyak 2 buah dengan ukuran 2 cm x 3 cm x 1

cm.Sepeda statis ini sudah terintegrasi dengan generator magnet permanen.Cara

kerja dari sepeda statis ini yaitu dimana saat sepeda dikayuh maka generator yang

terintegrasi dengan sepeda statis akan berputar dengan mememanfaatkan gaya

tarik magnet. Kecepatan putar rotor ditentukan oleh kecepatan kayuhan sepeda.

Pengujian dilakukan pada saat tanpa beban dan dibebani lampu.

Hasil penelitian menunjukkan pada kecepatan minimal adalah 1500 RPM

dan kecepatan maksimal 3800 RPM. Ketika dibebani dengan lampu dan kipas

putaran rotor adalah 1500 generator menghasilkan tegangan 17.2 volt sedangkan

arusnya 0.93 A mampu memikul beban sebesar 15 watt pada kecepatan 20

Km/jam, dan untuk kecepatam maksimalnya yaitu pada putaran 3800 generator

dapat menghasilkan tegangan sebesar 25.2 volt sedangkan arusnya 1.2 A mampu

memikul beban sebesar 31 watt pada kecepatan 50 Km/jam

Kata kunci : Magnet Permanen, Pembangkit Listrik, Sepeda Statis