Pembuatan Turbin Angin dan Beberapa Teori Fisikanya

18
TURBIN ANGIN Andreas XII2/02 Evelyne XII2/ 15 Frans XII2/18 Marco XII2/26 Merlyn XII2/27 Tamar XII2/33

description

Power Point ini mempresentasikan cara pembuatan turbin angin (lengkap beserta gambar) dan beberapa teori fisika yang berkaitan dengannya.

Transcript of Pembuatan Turbin Angin dan Beberapa Teori Fisikanya

Page 1: Pembuatan Turbin Angin dan Beberapa Teori Fisikanya

TURBIN ANGIN

Andreas XII2/02Evelyne XII2/ 15Frans XII2/18Marco XII2/26Merlyn XII2/27Tamar XII2/33

Page 2: Pembuatan Turbin Angin dan Beberapa Teori Fisikanya

Masalah Dewasa ini, persediaan minyak bumi, minyak alam, dan fosil yang

membentuk persediaan bahan-bahan alam untuk menghasilkan energi demi kebutuhan manusia semakin menipis karena banyaknya penggunaan

alat-alat kehidupan yang menggunakan bahan bakar terserbut.

Tujuan PercobaanMengetahui cara kerja turbin angin dan penerapannya dalam kehidupan

sehari-hari

Kegunaan Turbin AnginDigunakan untuk membangkitkan tenaga listrik. Dan karena manusia akan

dihadapkan dengan masalah kekurangan sumber daya alam tak terbaharui(Co : batubara, minyak bumi) sebagai bahan dasar untuk

membangkitkan listrik. Selain itu, turbin angin lebih ramah lingkungan karena menggunakan energi dasar angin.

Page 3: Pembuatan Turbin Angin dan Beberapa Teori Fisikanya

Dasar TeoriTurbin angin adalah kincir angin yang digunakan untuk

membangkitkan tenaga listrik. Perhitungan daya yang dapat dihasilkan oleh sebuah turbin angin dengan

diameter kipas r adalah :

ρ : kerapatan angin pada waktu tertentuv : kecepatan angin pada waktu tertentu

Umumnya daya efektif yang dapat dipanen oleh sebuah turbin angin hanya sebesar 20%-30%. Jadi rumus diatas dapat dikalikan dengan 0,2

atau 0,3 untuk mendapatkan hasil yang cukup eksak.Prinsip dasar kerja dari turbin angin adalah mengubah energi

mekanis dari angin menjadi energi putar pada kincir, lalu putaran kincir digunakan untuk memutar generator, yang akhirnya akan menghasilkan

listrik. Untuk percobaan ini, berlaku juga rumus GGL : Ɛ = B . L . V (pengaruh magnet dan kawat pada turbin)

Page 4: Pembuatan Turbin Angin dan Beberapa Teori Fisikanya

Sebenarnya prosesnya tidak semudah itu, karena terdapat berbagai macam sub-sistem yang dapat meningkatkan safety dan efisiensi dari

turbin angin, yaitu :

1. GearboxAlat ini berfungsi untuk mengubah putaran rendah pada kincir menjadi

putaran tinggi. Biasanya Gearbox yang digunakan sekitar 1:60.2. Brake System

Digunakan untuk menjaga putaran pada poros setelah gearbox agar bekerja pada titik aman saat terdapat angin yang besar. Alat ini perlu

dipasang karena generator memiliki titik kerja aman dalam pengoperasiannya. 3. Generator

Ini adalah salah satu komponen terpenting dalam pembuatan sistem turbin angin. Generator ini dapat mengubah energi gerak menjadi energi

listrik. Prinsip kerjanya dapat dipelajari dengan menggunakan teori medan elektromagnetik. Singkatnya, poros pada generator dipasang dengan

material ferromagnetik permanen. Setelah itu disekeliling poros terdapat stator yang bentuk fisisnya adalah kumparan-kumparan kawat yang

membentuk loop. Lebih jelasnya akan dijelaskan pada cara pembuatan dan kerja percobaan kami.

Page 5: Pembuatan Turbin Angin dan Beberapa Teori Fisikanya

4. Penyimpan energiKarena keterbatasan ketersediaan akan energi angin (tidak sepanjang hari angin akan selalu tersedia) maka ketersediaan listrik pun tidak menentu. Oleh karena itu digunakan alat penyimpan energi yang berfungsi sebagai

back-up energi listrik. Oleh karena itu kita perlu menyimpan sebagian energi yang dihasilkan ketika terjadi kelebihan daya pada saat turbin angin berputar

kencang. Contoh sederhana yang dapat dijadikan referensi sebagai alat penyimpan energi listrik adalah aki mobil.

5. Rectifier-inverterRectifier berarti penyearah. Rectifier dapat menyearahkan gelombang sinusodal(AC) yang dihasilkan oleh generator menjadi gelombang DC.

Inverter berarti pembalik. Ketika dibutuhkan daya dari penyimpan energi(aki/lainnya) maka catu yang dihasilkan oleh aki akan berbentuk

gelombang DC. Karena kebanyakan kebutuhan rumah tangga menggunakan catu daya AC , maka diperlukan inverter untuk mengubah gelombang DC

yang dikeluarkan oleh aki menjadi gelombang AC, agar dapat digunakan oleh rumah tangga.

Page 6: Pembuatan Turbin Angin dan Beberapa Teori Fisikanya

Jenis turbin angin

Jenis turbin angin ada 2, yaitu :Turbin angin sumbu horizontal

Turbin angin sumbu tegak/vertikal

Turbin angin sumbu horizontalTurbin angin sumbu horizontal (TASH) memiliki poros rotor utama dan

generator listrik di puncak menara. Turbin berukuran kecil diarahkan oleh sebuah baling-baling angin (baling-baling cuaca) yang sederhana, sedangkan turbin berukuran besar pada umumnya menggunakan sebuah sensor angin yang digandengkan ke sebuah servo motor. Sebagian besar memiliki sebuah gearbox yang mengubah perputaran kincir yang pelan menjadi lebih cepat

berputar.Kelebihan TASH

Dasar menara yang tinggi membolehkan akses ke angin yang lebih kuat di tempat-tempat yang memiliki geseran angin.

Page 7: Pembuatan Turbin Angin dan Beberapa Teori Fisikanya

Kelemahan TASHTASH yang tinggi sulit dipasang

TASH memerlukan biaya yang tinggiTASH yang tinggi bisa mempengaruhi radar airport.

Ukurannya yang tinggi merintangi jangkauan pandangan dan mengganggu penampilan lansekap.

Turbin Angin Sumbu VertikalTurbin angin sumbu vertikal/tegak (atau TASV) memiliki poros/sumbu rotor utama yang disusun tegak lurus. Kelebihan utama susunan ini adalah turbin

tidak harus diarahkan ke angin agar menjadi efektif. Kelebihan ini sangat berguna di tempat-tempat yang arah anginnya sangat bervariasi.

Kelebihan TASVTidak membutuhkan struktur menara yang besar.

Lebih kecil kemungkinannya rusak di saat angin berhembus sangat kencang.TASV bisa didirikan pada lokasi-lokasi dimana struktur yang lebih tinggi

dilarang dibangun.TASV tidak harus diubah posisinya jika arah angin berubah.

Page 8: Pembuatan Turbin Angin dan Beberapa Teori Fisikanya

Kekurangan TASVKebanyakan TASV memproduksi energi hanya 50% dari efisiensi TASH

Kebanyakan TASV mempunyai torsi awal yang rendah, dan membutuhkan energi untuk mulai berputar.

Page 9: Pembuatan Turbin Angin dan Beberapa Teori Fisikanya

Alat dan Bahan Percobaan

Gunting pisau serbaguna lem tembak penggaris plastik atau logam Obeng Pensil kawat kumparan Digital voltmeter dilengkapi dengan klip

buaya 4 magnet bumi rautan pensil Ampelas Saklar botol plastik 1,5 liter air karton duplek / kardus mie (sekitar 60 cm x

40 cm)

Sumpit kayu dasar (kayu lapis, papan partikel,

atau kayu solid, approx. 14cm dengan 30 cm, tebal minimal 15mm)

1 sekrup (# 8, 3 / 4 "Robertson) kayu dowel, 30 cm x 6 mm (1 / 4 ") kawat magnet (100m, 24 gauge dilapisi

enamel) Persegi Panjang karton bergelombang,

4cm oleh 16cm dipotong dengan corrugations berjalan tegak lurus terhadap sumbu panjang persegi panjang.

Lem kayu paku

Page 10: Pembuatan Turbin Angin dan Beberapa Teori Fisikanya

Cara Membuat Turbin Angina. Print-an

1. Print file gambar "Base" dengan ukuran 21,25 x 27,5 cm.

2. Gunting dan tempelkan “Base” pada papan kayu. Oleskan lem kayu secara tipis dan merata ke seluruh permukaan belakang kertas “Base”.

3. Tempelkan pada papan kayu. Tunggu hingga kering.

Page 11: Pembuatan Turbin Angin dan Beberapa Teori Fisikanya

4. Print file “Frame” dengan ukuran 21,25 x 35 cm dan "Rotor” dengan ukuran 21,25 x 27,5 cm.

Perlakukan hal yang sama seperti pada “Base”.

Page 12: Pembuatan Turbin Angin dan Beberapa Teori Fisikanya

b. Pemasangan “Frame”1. Bagian atas dan sisi “Frame” dibuat dari kardus, sedangkan bagian

dasarnya terbuat dari tripleks. 2. Buat lubang kecil di tengah dasar kayu menggunakan sekrup atau

paku. Hal ini untuk membuat proyek berada 4 mm di atas kayu.3. Lipat gambar frame sesuai dengan gambar print-an.

4. Tempelkan “Frame” pada “Base” di tempat khusus meletakkan “Frame”.5. Lubang pada bagian atas “Frame” harus diletakkan tepat lurus dengan

lubang yang dibuat oleh sekrup/paku pada kayu. 1. 2 & 4.

Page 13: Pembuatan Turbin Angin dan Beberapa Teori Fisikanya

c . Memasang Gulungan Kawat1. Gulung kawat menjadi 4 gulungan yang masih dalam keadaan sambung-menyambung

dengan gulungan lainnya. Pastikan arah gulungan sesuai dengan arah yang diminta pada print-an “Base”.

2. Gunakan amplas untuk menghilangkan bahan pelindung, enamel.3. Tempatkan 4 gulungan tersebut pada “Base” searah ajarum jam atau sebaliknya, sesuai

dengan gambar yang ada pada “Base”4. Jika sudah diletakkan pada posisi yang benar, sambungkan ujung-ujung gulungan kawat

dengan memutar ujung kawat dengan erat.5. Periksa hasil sambunganmu dengan menggunakan multi-meter untuk mengukur

hambatan listrik. Sambungan yang bagus jika hasil pengukurannya 7-10 Ohm.6. Saat gulungan-gulungan sudah dipasang dengan baik, lemkan kawat pada stator disk.

1 & 3. 2.

Page 14: Pembuatan Turbin Angin dan Beberapa Teori Fisikanya

d . Rotor [pola printi ng]1. Gunakan paku untuk melubangi kardus yang ditempeli Turbine Vane dan

Rotor Disk dari gambar “Rotor”.2. Tandai bagian kutub magnet.

3. Berikan lem pada Rotor Disk di setiap tempat magnet akan diletakkan4. Tempelkan magnet sesuai kutubnya.

1. 2 & 4.

Page 15: Pembuatan Turbin Angin dan Beberapa Teori Fisikanya

e. Turbin1. Gunakan gunting atau pisau untuk membuang bagian bawah dan atas

botol.2. Gunting plastik silinder (botol plastik tersebut) menjadi dua bagian

vertikal . (Biasanya pada tiap botol terdapat garis pinggir. Ini bisa membantu untuk membaginya menjadi dua).

3. Berikan lem dengan menggunakan lem tembak pada botol dan kardus Turbine Vane.

4. Gunakan peruncing pensil untuk menajamkan ujung sumpit yang akan diletakkan pada lubang “Base”.

5. Masukkan sumpit ke turbin yang sudah dibuat dari Turbine Vane dan botol aqua. Jika sumpit terasa kurang panjang untuk tinggi botol aqua,

gunakan sedotan dan lem kayu untuk menyambungkan 2 sumpit tersebut.

6. Masukkan juga Rotor Disk yang sudah dilubangi bagian tengahnya dan ditempeli keempat magnet ke dalam sumpit yang tadi. Sisi yang

bertempelkan magnet menghadap bawah.

Page 16: Pembuatan Turbin Angin dan Beberapa Teori Fisikanya

7. Pastikan sumpit/turbin bisa diputar dengan mudah.8. Pastikan magnet dan kumparan kawat tidak bersentuhan.

9. Cek baling-baling dan batang turbin agar muat pada “frame”. Baling-baling turbin harus berputar dengan mudah tanpa mengenai bagian

“frame”.3. 5.

5 & 6.

Page 17: Pembuatan Turbin Angin dan Beberapa Teori Fisikanya

KesimpulanCara kerja turbin angin dipengaruhi oleh angin yang menggerakkan kincir

pada turbin. Yang juga otomatis menggerakkan lempeng yang bertempelkan magnet, sehingga magnet bergerak mengatasi kawat listrik. Kecepatan dan

kerapatan angin juga mempengaruhi kecepatan putaran pada kumparan dan energi listrik yang dihasilkan. Selain itu, jari-jari dari kipas turbin juga

mempengaruhi daya yang dihasilkan oleh turbin angin.

Page 18: Pembuatan Turbin Angin dan Beberapa Teori Fisikanya