Jurnal Perancangan Generator Magnet Permanen Tiga Phasa

518

PERANCANGAN GENERATOR MAGNET PERMANEN TIGA PHASA DENGAN MODEL ROTOR IPM–V SHAPED

Okta Fernanda U, Zuriman Anthony, Yusreni Warmi, Andi Syofian, Anggun Anugrah

Prodi Teknik Elektro Sarjana, Fakultas Teknik, Institut Teknologi Padang

Jl. Gajah Mada Jl. Kandis Raya, Kp. Olo, Kec. Nanggalo, Kota Padang, Sumatera Barat 25173

Email: 2017310064.okta@itp.ac.id

 

ABSRAK

Tujuan dari penelitian perancangan Generator Magnet Permanen Tiga Phasa Untuk Model Rotor IPM V – SHAPED adalah untuk mengetahui output Amplitude tegangan dan Ftequency pada generator. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah membuat generator magnet permanent type V dengan mnyusun magnet menjadi 12 kutub pada rotor mengikuti desain 12 kutub pada stator dengan soft iron pada rotor diganti Dengan pilot epoxy resin sebagai pengganti soft iron pada kedudukan magnet di rotor. Dari hasil pegujian diketahui tegangan keluaran generator pada kecepatan 500Rpm Amplitudonya 2,5 Volt dan Frequency nya 48Hz. Pada kecepatan 1000Rpm Amplitudo nya 5 Volt dan Frequency nya 100Hz. Pada kecepatan 1500Rpm Amplitudo nya 7,8 Volt dan Frequency nya 150Hz. Pada kecepatan 2000Rpm Amplitudo nya 10 Volt dan Frequency ny 200Hz. Dapat dilihat dari hasil pengujian frekuensinya 48 Hz dan output dengan gelombang sinusoidal namun tapi tidak sempurna, hal ini disebabkan oleh bentuk dan ukuran magnet permanen yang digunakan terhadap toot-toot (gigi-gigi) stator.

1. PENDAHULUAN
   Elektromagnetik adalah sebuah kajian tentang bagaimana suatu arus listrik bisa menghasilkan magnet dan juga sebaliknya, bagaimana magnet bisa menghasilkan arus listrik. Dengan menggunakan prinsip elektromagnetik tersebut, maka munculah generator listrik yang pertama kali ditemukan oleh Michael Faraday pada tahun 1831(Rohmah et al., 2020)(Rohmah et al., 2020)(Fajar,2017). Dimana suatu kumparan kawat akan teraliri listrik (terinduksi) arus listrik, ketika kumparan kawat-kawat tersebut melintasi medan magnet(Edition, 2005).
   Generator saat ini dapat di kelompokkan atas 2 kelompok DC dan AC, Generator AC (Alternating Current) menghasilkan arus listrik yang mengalir secara bolak-balik (bergantian arah) dalam kumparan kawatnya dan DC (Direct Current) menghasilkan arus listrik yang mengalir dalam satu arah konstan melalui kumparan kawatnya(Indriani, 2015).
   Generator AC dapat dikategorikan lagi menjadi 2 kategori; Sinkron dan Asinkron (induksi), generator merupakan generator serempak karena arus listrik yang dihasilkan oleh generator ini memiliki frekuensi dan fase yang serempak atau sesuai dengan sumber listrik yang digunakan untuk menggerakkannya sedangkan generator asinkron merupakan generator tidak serempak karena putaran rotornya tidak sama dengan putaran medan magnet pada stator(Sunarlik, 2017).
   Generator sinkroon dan asinkron memiliki beberapa keunggulan, generator sinkron mampu menghasilkan arus listrik dengan frekuensi dan tegangan yang stabil dan juga dapat dijalankan secara parallel dengan generator lain atau jaringan listrik yang ada sedangkan generator asinkron pada umumnya tidak menggunakan brush karena prinsip kerja generator asinkron mengubah energi mekanik menjadi energi listrik dengan memanfaatkan interaksi antara medan magnet stator dan medan magnet yang dihasilkan oleh rotor yang berputar.
   Dari uraian yang disampaikan sebelumnya, penulis akhirnya memilih judul. Perancangan generator magnet permanen tiga phasa dengan model rotor IMP-V shape.

2. METODE
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik kinerja generator magnet permanen tiga phasa dengan model rotor IPM V – Parallel dengan adanya perubahan rotor generator magnet permanen dari bentuk magnet dan susunannya untuk meningkatkan prediksi kinerja dan efisiensi.

3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Hasil pengujian pada kecepatan 500 Rpm
Dari pengujian yang telah dilakukan pada generator magnet permanent 3 phasa dengan model rotor IPM-V SHAPE. Pada pengujian pertama generator di putar dengan kecepata 500 Rpm.

Dapat dilihat dari hasil pengujian frekuensinya 48 Hz dan output dengan gelombang sinusoidal namun tapi tidak sempurna, hal ini disebabkan oleh bentuk dan ukuran magnet permanen yang digunakan terhadap toot-toot (gigi-gigi) stator.

f= 48,2Hz

Amplitudo VAN=2,44V VAN=VBN=VCN Amplitudo VBN=2,44V

Amplitudo VCN=2,44V

Perhitungan;

K= 2π∙r

= 2π∙51cm

= 2π∙0,051m

= 2∙3,14∙0,051 = 0,32038m

Lebar kumaparan = 0,32028/12 kutub = 0,02669m

Tinggi kumparan = 4cm = 0,04m

A = L∙T

= 0,02669∙0,04

= 0,0010676 m2

Emf = 𝜔 ∙ 𝑁 ∙ � ∙ �

= 500∙48∙B∙0,0010676

= 25,6224∙B

= 0,1

= 25,6224∙0,1 = 2,56224V

Menentukan rpm putaran untuk menghasilkan frekuensi jala-jala 3 phasa sebesar 50 Hz maka dari persaman () rotor harus diputar pada kecepatan : rpm = (120∙50)/12 = 6.000 / 12 = 500 rpm Sehingga generator harus diputar pada 500 rpm agar dihasilkan frekuensi keluaran sebesar 50 Hz.

3.2 Hasil pengujian pada kecepatan 1000 Rpm

Frekuensi yang di hasilkan 100 Hz dan amplitude nya 5 Volt. f= 100Hz
Amplitudo VAN=5,20V VAN=VBN=VCN Amplitudo VBN=5,20V
Amplitudo VCN=5,20V

Perhitungan;
K= 2π∙r

= 2π∙51cm

= 2π∙0,051m

= 2∙3,14∙0,051 = 0,32038m

Lebar kumparan = 0,32028/12 kutub = 0,02669m

Tinggi kumparan = 4cm = 0,04m

A = L∙T

= 0,02669∙0,04

= 0,0010676 m2

Emf = 𝜔 ∙ 𝑁 ∙ � ∙ �

= 1000∙48∙B∙0,0010676

= 51,2448∙B

= 0,1

= 51,2448∙0,1 = 5,12448V

Menentukan rpm putaran untuk menghasilkan frekuensi jala-jala 3 phasa sebesar 50 Hz maka dari persaman (2.9) rotor harus diputar pada kecepatan : rpm = (120∙100)/12 = 12.000 / 12 = 1.000 rpm. Sehingga generator harus diputar pada 1.000 rpm agar dihasilkan frekuensi keluaran sebesar 100 Hz.

3.3 Hasil pengujian dengan kecepatan 1.500 Rpm

Pada pengujian ketiga generator diputar dengan kecepatan 1.500 Rpm

Frekuensi yang dihasilkan 150 Hz Tegangan yang dihasilkan dipengaruhi jumlah lilitan celah udara, frequensi, Rpm, dan kuat medan magnet pada rotor.
f= 150Hz
Amplitudo VAN=7,84V VAN=VBN=VCN Amplitudo VBN=7,84V
Amplitudo VCN=7,84V

Perhitungan;
K= 2π∙r

= 2π∙51cm

= 2π∙0,051m

= 2∙3,14∙0,051 = 0,32038m

Lebar kumparan = 0,32028/12 kutub = 0,02669m

Tinggi kumparan = 4cm = 0,04m

A = L∙T

= 0,02669∙0,04

= 0,0010676 m2

Emf = 𝜔 ∙ 𝑁 ∙ � ∙ �

= 1500∙48∙B∙0,0010676

= 76,8672∙B

= 0,1

= 76,86672∙0,1 = 7,68672V

Menentukan rpm putaran untuk menghasilkan frekuensi jala-jala 3 phasa sebesar 50 Hz maka dari persaman () rotor harus diputar pada kecepatan : rpm = (120∙150)/12 = 18.000 / 12 = 1.500 rpm. Sehingga generator harus diputar pada 1.500 rpm agar dihasilkan frekuensi keluaran sebesar 150 Hz.

3.4 Hasil pengujian dengan kecepatan 2.000 Rpm
Pada pengujian terakhir generator diputar dengan kecepatan 2.000 Rpm

Frekuensi yang dihasilkan 200 Hz f= 200Hz
Amplitudo VAN=10,4V VAN=VBN=VCN Amplitudo VBN=10,4V
Amplitudo VCN=10,4V

Perhitungan;
K= 2π∙r

= 2π∙51cm

= 2π∙0,051m

= 2∙3,14∙0,051 = 0,32038m

Lebar kumparan = 0,32028/12 kutub = 0,02669m

Tinggi kumparan = 4cm = 0,04m

A = L∙T

= 0,02669∙0,04

= 0,0010676 m2

Emf = 𝜔 ∙ 𝑁 ∙ � ∙ �

= 2000∙48∙B∙0,0010676

= 102,4896∙B

= 0,1

= 10,24896∙0,1 = 10,24896V

Menentukan rpm putaran untuk menghasilkan frekuensi jala-jala 3 phasa sebesar 50 Hz maka dari persaman () rotor harus diputar pada kecepatan : rpm = (120∙200)/12 = 24.000 / 12 = 2.000 rpmSehingga generator harus diputar pada 2.000 rpm . agar dihasilkan frekuensi keluaran sebesar 200 Hz.

4. Kesimpulan

Pada penelitian tentang studi Generator Magnet permanen Tiga phasa untuk model Rotor IPM V- PARALEL dengan kontruksi motor berbentuk V, torsi dan kecepatan motor dengan kecepatan awal pada putaran 500 RPM dan putaran 1000 Rpm, sampai keputaran maksimal 2.000 Rpm.
1. Dari hasil pegujian diketahui tegangan keluaran generator pada kecepatan 500Rpm
Amplitudonya 2,5 Volt dan Frequency nya 48Hz
Pada kecepatan 1000Rpm Amplitudo nya 5 Volt dan Frequency nya 100Hz
Pada kecepatan 1500Rpm Amplitudo nya 7,8 Volt dan Frequency nya 150Hz
Pada kecepatan 2000Rpm Amplitudo nya 10 Volt dan Frequency ny 200Hz
2. Dapat dilihat dari hasil pengujian frekuensinya 48 Hz dan output dengan gelombang sinusoidal namun tapi tidak sempurna, hal ini disebabkan oleh bentuk dan ukuran magnet permanen yang digunakan terhadap toot-toot (gigi-gigi) stator.
3. Kecepatan maksimal hanya 2.000 Rpm yang mana harusnya kecepatan maksimalnya 3.000 Rpm, hal ini di karenakan untuk mengurangi resiko dalam pengujian mengingat masih ada rotor yang akan di uji untuk selanjutnya.

DAFTAR PUSTAKA

Edition, F. M. (2005). First Multicolour Edition Electrical. In System: Vol. I (Issue I).

Fajar, A. (2017). Rancang Bangun Generator Sinkron Axial Flux Permanent Magnet 1500 Watt.

Jurnal Teknik Energi, 5(33), 18–36.

Indriani, A. (2015). Analisis Pengaruh Variasi Jumlah Kutub dan Jarak Celah Magnet Rotor Terhadap Performan Generator Sinkron Fluks Radial. Electrician – Jurnal Rekayasa Dan Teknologi Elektro, 9(2), 62–71.

Manishe, M. I., Hasibuan, A., & Putri, R. (2021). Perancangan Radial Flux Permanent Magnet

Synchronous Generator Sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Angin Menggunakan Finite Element Method (Fem). Jurnal Energi Elektrik, 9(2), 42. https://doi.org/10.29103/jee.v10i1.4895

Ramadhan, A., & Tamam, M. T. (2021). Perancangan Permanent Magnet Synchronous Generator

Kapasitas 22 KVA Menggunakan Metode Finite Element Method. Jurnal Riset Rekayasa

Elektro, 3(2), 83–90. https://doi.org/10.30595/jrre.v3i2.11516

Rohmah, A., Hadi, W., & Cahyadi, W. (2020). Rancang Bangun Generator Ac Konstruksi Axial

Flux Satu Fasa Menggunakan Magnet Neodymium Silinder Dengan Kutub Berlawanan. Jurnal

Arus Elektro Indonesia, 6(2), 33. https://doi.org/10.19184/jaei.v6i2.19654

Sunarlik, W. (2017). Prinsip Kerja Generator. Jurnal Pendidikan Teknik Mesin, 6.