Studi Eksperimental Variasi Tipe Rotor Terhadap Amplitudo Getaran Poros Turbin Angin Sumbu Vertikal Sebagai Pembangkit Listrik Alternatif

Abstract

Getaran pada poros turbin angin merupakan salah satu penyebab terjadinya kerusakan sistem dan penurunan keandalan. Hal ini akan diteliti lewat studi eksperimental dengan menganalisa karakteristik getaran poros turbin angin jenis savonius yang menggunakan rotor yang berbeda tipe, yaitu rotor tipe-U dan rotor tipe-Helix, namun kedua sudu rotor memiliki diameter dan tinggi yang sama. Tesis ini mengkaji karakteristik getaran yang terjadi. Jika karakter getaran diketahui, maka hubungan tipe rotor yang berbeda dengan output daya mekanik dapat dianalisis sehingga efisiensi turbin angin dapat ditingkatkan. Pengamatan meliputi kecepatan angin, putaran poros, tegangan listrik, dan arus listrik. Adapun hasil dari studi eksperimental ini adalah : 1) Displacemen getaran tipe-Helix, amplitude relative stabil, namun pada putaran poros 23,20 rpm serta pada kecepatan angin 4,5 m/s terjadi fluktuasi. Puncak tertinggi gelombang getaran terjadi pada kecepatan angin 4,5 m/s dan mempunyai amplitude sebesar 0,5228 μm, dan tipe-U, mempunyai amplitude cenderung stabil, dan puncak tertinggi gelombang getaran terjadi pada kecepatan angin 4,5 m/s dengan amplitude sebesar 0,4170 μm. 2) Velocity getaran tipe-Helix, mempunyai amplitude cenderung naik, namun pada putaran poros 32,80 rpm serta pada kecepatan angin 5,5 m/s terjadi fluktuasi. Puncak tertinggi gelombang getaran terjadi pada kecepatan angin 6 m/s dan amplitude sebesar 1,8627 mm/s, dan tipe-U, amplitude relative naik, namun pada putaran poros 21,20 rpm pada kecepatan angin 4,5 m/d dan pada putara poros 31,20 rpm pada kecepatan angin 5,5 m/s terjadi fluktuasi. Puncak tertinggi gelombang getaran terjadi pada kecepatan angin 6 m/s dan mempunyai amplitude sebesar 1,4474 mm/s. 3) Acceleration getaran tipe-Helix, mempunyai amplitude cenderung naik dan berfluktuasi. Puncak tertinggi gelombang getaran terjadi pada kecepatan angin 6 m/s dengan amplitude sebesar 6,8532 gmm/s2, dan Tipe-U, mempunyai amplitude cenderung naik dan berfluktuasi. Puncak tertinggi gelombang getaran terjadi pada kecepatan angin 6 m/s dengan amplitude sebesar 5,2043 gmm/s2. Semakin tinggi kecepatan angin yang mendorong rotor dari kedua tipe turbin maka semakin cepat putaran porosnyan, semakin besar kecepatan sudutnya semakin besar frekuensinya dan semakin kecil periodenya, dengan kecepatan angin yang sama arus listrik yang dihasilkan turbin angin tipe-Helix lebih besar dibandingkan tipe-U.

Vibration on the shaft wind turbine is one cause of damage to the system and decreased reliability. This will be investigated through an experimental study to analyze the characteristics of the shaft vibration Savonius type wind turbine that uses a different rotor type, ie rotor and rotor-type U-type Helix, but both rotor blade has the same diameter and height. This thesis examines the characteristics of vibration that occurs. If the vibration character is known, then the relationship with different types of rotor mechanical power output can be analyzed so that the efficiency of the wind turbine can be improved. Observations included wind speed, shaft speed, voltage, and amperage. The results of this experimental study are: 1) Displacemen vibration-type Helix, amplitude relatively stable, but at 23.20 rpm shaft rotation and at a wind speed of 4.5 m/s fluctuations. The highest peak of the wave vibrations occur at a wind speed of 4.5 m/s and has an amplitude of 0.5228 μm, and Type-U, has the amplitude tends to be stable, and the highest peak of the wave vibrations occur at a wind speed of 4.5 m/s with amplitude amounted to 0.4170 lm. 2) Velocity vibration-type Helix, having amplitude tends to rise, but at 32.80 rpm shaft rotation and at a wind speed of 5.5 m/s fluctuations. The highest peak of the wave vibrations occur at a wind speed of 6 m/s and amplitude of 1.8627 mm/s, and type-U, relative amplitude rise, but at 21.20 rpm shaft speed at a wind speed of 4.5 m/ d and on 31.20 rpm spindle rounds at a wind speed of 5.5 m/s fluctuations. The highest peak of the wave vibrations occur at a wind speed of 6 m/s and has an amplitude of 1.4474 mm/s. 3) Acceleration vibration-type Helix, having amplitude tends to rise and fluctuate. The highest peak of the wave vibrations occur at a wind speed of 6 m/s with an amplitude of 6.8532 gmm/s2, and Type-U, has the amplitude tends to rise and fluctuate. The highest peak of the wave vibrations occur at a wind speed of 6 m/s with an amplitude of 5.2043 gmm/s2. The higher the wind speed that drives the rotor of the second type of turbine, the faster lap porosnyan, the greater the angular velocity greater frequency and the smaller the period, with the same wind velocity electric current produced wind turbines of type-Helix is greater than the type-U.