DESAIN GENERATOR MAGNET PERMANEN UNTUK SEPEDA LISTRIK

1. Pendahuluan

Perkembangan teknologi semakin inovatif guna mempermudah manusia dalam melakukan pekerjaan. Namun perkembangan teknologi tidak lepas dari sumber energi yang digunakan. Contohnya hampir semua kendaraan bermotor di dunia menggunakan energi bahan bakar minyak atau yang biasa disebut dengan BBM. Seperti dewasa ini, sumber energi semakin hari semakin menipis, maka dibutuhkan energi lain sebagai alternative sumber energi baru untuk mengurangi krisis energi yang pada akhirnya akan meningkatkan kesejahteraan manusia.

Oxford Dictionary mendefinisikan energy alternatif sebagai energi yang digunakan bertujuan untuk menghentikan penggunaan sumber daya alam atau pengrusakan lingkungan. Ada banyak sekali sumber daya primer alam yang terbarukan dan bias digunakan untuk menghasilkan energi salah satunya energi listrik (Djiteng Marsudi, 2005) baik sumber bersifat alamiah seperti cahaya, angin dan air maupun yang bersifat material fisika seperti magnet permanen, perbedaan tekanan dan efek grafitasi. Energi yang dihasilkan oleh magnet permanen dapat berlangsung selama 400 tahun hingga daya magnetnya hilang selain itu juga tanpa efek pencemaran lingkungan.

Integrasi antara teknologi yang menggunakan energi terbarukan sangat membantu kegiatan manusia disamping menyelamatkan bumi ini karena bersifat ramah lingkungan dan bisa mengurangi pemanasan global. Perkembangan ini salah satunya bias diwujudkan dalam bidang transportasi yang pada akhirnya bertujuan untuk memberikan kemudahan kepada manusia.

Sepeda listrik adalah sebuah alat transportasi yang ramah lingkungan, didesain untuk mengurangi emisi dari kendaraan bahan bakar minyak serta dapat digunakan untuk sarana rekreasi, fitness dan olahraga lainnya. Penelitian ini akan dikembangkan untuk sepeda listrik dengan menggunakan generator magnet permanen yang sekaligus memiliki fungsi sebagai motor. Generator sebagai pembangkit listrik dengan penggerak kayuhan sepeda yang kemudian mengisi akumulator dan motor akan menggerakan roda sepeda dengan menggunakan sumber listrik dari akumulator tersebut.

2. Pembahasan 

·      Magnet Permanen

Magnet permanen atau magnet tetap adalah objek terbuat dari bahan yang magnet dan menciptakan medan magnet sendiri. Magnet permanen atau magnet tetap tidak memerlukan tenaga atau bantuan dari luar untuk menghasilkan daya magnet. Jenis-jeni magnet permanen.

1.    Magnet Neodymium, merupakan magnet tetap yang paling kuat. Magnet Neodymium (juga dikenal sebagai NdFeB, NIB, atau magnet Neo), merupakan sejenis magnet tanah jarang, terbuat dari campuran logam Neodymium,

2.    Magnet Samarium-Cobalt, salah satu dari dua jenis magnet bumi yang langka, merupakan magnet permanen yang kuat yang terbuat dari paduan samarium dan kobalt.

3.    Ceramic Magnet.

4.    Plastic Magnet.

5.     Alnico Magnet

 

Gambar 1. Medan Magnet di Sekitar Magnet

·      Medan Magnet

Medan magnet adalah suatu daerah atau ruang di mana mengalami gaya magnet. Garis gaya magnet atau fluks menggambarkan adanya medan magnetik dan garis gaya magnet digambarkan dengan garis lengkung.

Sifat garis-garis gaya magnetik :

1.    Garis-garis gaya magnet tidak pernah saling berpotongan.

2.    Garis-garis gaya magnet selalu keluar dari kutub utara dan masuk ke kutub selatan magnet.

3.    Garis-garis gaya magnet rapat = medan magnetnya kuat.

4.    Garis-garis gaya magnet renggang = medan magnetnya lemah.

·           Fluks Magnetik adalah banyaknya garis medan magnetik yang dilingkup oleh suatu luas daerah tertentu (A) dalam arah tegak lurus.

·           Generator

Generator adalah suatu perangkat mesin yang menghasilkan energi listrik dari sumber energi mekanik atau gerak melalui proses induksi elektromagnetik. Generator memperoleh energi mekanis dari prime mover atau penggerak mula. Energi mekanis dapat berasal dari tenaga panas, tenaga potensial air, motor diesel, motor bensin bahkan ada yang berasal dari motor listrik. Prinsip kerja generator berdasarkan hukum Faraday yang mengandung pengertian bahwa apabila sepotong kawat penghantar listrik berada dalam medan magnet berubah-ubah, maka di dalam kawat tersebut akan terbentuk GGL induksi. Demikian pula sebaliknya bila sepotong kawat penghantar listrik digerak-gerakkan dalam medan magnet, maka kawat penghantar tersebut juga terbentuk GGL induksi.

Generator AC adalah generator yang menghasilkan listrik arus bolak balik. Generator arus bolak balik sering disebut generator sinkron atau altenator.

Pada generator AC, kumparan jangkar disebut juga kumparan stator karena berbeda pada tempat yang tetap, sedangkan kumparan rotor bersama-sama dengan kutub magnet diputar oleh tenaga mekanik. Sesuai dengan hukum Faraday, tegangan akan diinduksikan pada konduktor apabila konduktor tersebut berada dalam medan magnet berubah-ubah sehingga memotong garis-garis gaya, maka di dalam konduktor tersebut akan terbentuk GGL induksi.

GGL induksi pada generator AC dapat diperbesar dengan cara memperbanyak lilitan kumparan, menggunakan magnet permanen yang lebih kuat, mempercepat putaran rotor, dan menyisipkan inti besi lunak ke dalam kumparan.

 

Gambar 2. Struktur Generator AC

 

Gambar 3. Struktur Generator AC

 

gambar 4. stator dan rotor

Secara umum generator AC terdiri dari stator, rotor, dan celah udara (ruang antara stator dan rotor).

1. Stator

Stator adalah bagian yang tak berputar (diam) yang mempunyai bagian terdiri dari rangka stator yang merupakan salah satu bagian utama dari generator yang terbuat dari besi tuang dan ini merupakan rumah dari semua bagian-bagian generator. Pada stator terdapat stator core (inti) dan kumparan stator. Stator core dibuat dari bahan baja dan mempunyai alur pada bagian dalamnya untuk menempatkan kumparan stator. Pada kumparan inilah GGL induksi dibangkitkan karena adanya medan magnet dari rotor yang bergerak.

2.  Rotor

Rotor adalah bagian dari generator yang berputar yang terdapat magnet. Rotor pada

generator AC pada dasarnya adalah sebuah elektromagnet yang besar.

·           Generator DC

Generator DC adalah generator yang menghasilkan arus searah. Prinsip kerja generator DC sama dengan generator AC. Namun, pada generator DC arah arus induksinya tidak berubah. Hal ini disebabkan cincin yang digunakan pada generator DC

berupa cincin belah (komutator). Komutator menyebabkan terjadinya komutasi, peristiwa komutasi merubah arus.

Gambar 5. Konstruksi Generator DC

Generator DC terdiri dua bagian, yaitu stator, yaitu bagian mesin DC yang diam, dan

bagian rotor, yaitu bagian mesin DC yang berputar. Bagian stator terdiri dari: rangka motor, belitan stator, sikat arang, bearing dan terminal box. Sedangkan bagian rotor terdiri dari komutator, belitan rotor, kipas rotor dan poros rotor. Bagian yang harus menjadi perhatian untuk perawatan secara rutin adalah sikat arang yang akan memendek dan harus diganti secara berkala. Komutator harus dibersihkan dari kotoran sisa sikat arang yang menempel dan serbuk arang yang mengisi celah-celah komutator, gunakan amplas halus untuk membersihkan noda bekas sikat arang.

Sumber arus searah dari tegangan bolak-balik, meskipun tujuan utamanya adalah

pembangkitan tegangan searah, tampak bahwa tegangan kecepatan yang dibangkitkan pada kumparan jangkar merupakan tegangan bolak-balik. Bentuk gelombang yang berubah-ubah tersebut karenanya harus disearahkan. Untuk mendapatkan arus searah dari arus bolak balik dengan menggunakan saklar, komutator dan dioda.

Daftar Pustaka

Budiman, Aris. Asy’ari, Hasyim. Hakim, Arif Rahman. Desain Generator Magnet Permanen Untuk Sepeda Listrik. Jurnal Teknik Elektro Fakultas Teknik UMS,  Vol.  12 No. 01 ISSN 1411-8890