pembuatan turbin angin dan beberapa teori fisikanya
DESCRIPTION
Power Point ini mempresentasikan cara pembuatan turbin angin (lengkap beserta gambar) dan beberapa teori fisika yang berkaitan dengannya.TRANSCRIPT
TURBIN ANGIN
Andreas XII2/02Evelyne XII2/ 15Frans XII2/18Marco XII2/26Merlyn XII2/27Tamar XII2/33
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.
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)
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.
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.
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.
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.
Kekurangan TASVKebanyakan TASV memproduksi energi hanya 50% dari efisiensi TASH
Kebanyakan TASV mempunyai torsi awal yang rendah, dan membutuhkan energi untuk mulai berputar.
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
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.
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”.
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.
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.
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.
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.
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.
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.