4.2
Mendesain Flywheel
Setelah kita melakukan pemilihan pada generator yang akan
kita gunakan maka kita akan melakukan perhitungan untuk mengetahui inersia dari
generator yang mana hasil dari perhitungan inersia dari generator tersebut
dapat digunakan untuk mendesain flywheel yang
akan kita gunakan.
Jika diketahui daya generator sebesar 3000 watt
diasumsikan sebagai energi kinetik (Ek) dan kecepatan putaran standar generator
1500 rpm maka dapat kita gunakan persamaan berikut untuk mengetahui inersia
dari generator : [4]
Ek = ½ . I . (ɷ)2
Keterangan :
Ek = energi kinetik
I = inersia
ɷ = kecepatan
sudut
n = putaran
generator (rpm)
π = fi, 3,14
Maka kita cari dahulu kecepatan sudut (ɷ)2
ɷ = n . 2 . π / 60
= 1500 . 2 .
3,14 / 60
= 9420 / 60
= 157 rad/s
Ek = ½ . I . (ɷ)2
3000 = ½ . I . 1572
3000 = ½ . I . 24649
3000 = I . 12324,5
I = 3000 /
12324,5
I = 0,24
Kg.m
Jadi inersia dari generator (I) adalah 0,24 Kg.m .
Setelah kita mengetahui inersia dari generator maka hal
yang harus kita lakukan adalah menentukan jari – jari untuk flywheel yang akan kita gunakan, akan
tetapi kita harus menetapkan dahulu berat dari flywheel yang akan kita gunakan disini penulis menetapkan untuk
berat flywheel sebesar 10 kg untuk
menentukan jari – jari flywheel dapat
kita gunakan persamaan sebagai berikut : [4]
I = ½ . m . r2
Keterangan :
I = inersia
m = massa flywheel
r = jari – jari flywheel
Sehingga :
0,24 = ½ . 10 . r2
0,24 = 5 . r2
r2 = 0,24 / 5
r2 = 0,048
r = √0,048
r = 0,21 m atau 21 cm
Jadi jari – jari untuk flywheel yang akan kita gunakan yaitu sebesar (r) adalah 21 cm.
Setelah kita ketahui untuk jari – jari flywheel (r = 21) maka kita akan
menentukan ketebalan untuk flywheel
adapun untuk massa jenis (ρ) bahan yang digunakan adalah pelat baja yaitu 7850 Kg/m3
dan berat flywheel yang telah kita
tentukan sebesar 10 Kg maka untuk menentukan ketebalan dapat kita gunakan persamaan
sebagai berikut : [4]
v = π . r2 . h
Keterangan :
v = volume flywheel
r = jari – jari flywheel
h = tebal flywheel
m = massa / berat flywheel
ρ = rho atau massa
jenis bahan material yang digunakan untuk jenis baja
7850 Kg/m3
Maka kita harus menghitung dahulu volume dari flywheel yang direncanakan dengan
menggunakan persamaan berikut : [4]
m = ρ . v
v = m / ρ
v = 10 / 7850
v = 0,0012739 m3 atau 1273,9
cm3
Jadi volume flywheel
yang direncanakan adalah 1273,9 cm3.
Setelah itu kita menentukan ketebalan flywheel yaitu : [4]
v = π . r2 . h
1273,9 = 3,14 . 212 . h
1273,9 = 3,14 . 441 . h
1273,9 = 1384,74 . h
h = 1273,9
/ 1384,74
h = 0,919
cm
Jadi untuk ketebalan flywheel
yang direncanakan (h) adalah 0,919 cm
Setelah kita melakukan perhitungan perencanaan diatas
maka dapat kita tentukan dimensi dan ukuran dari flywheel yang akan digunakan yaitu dari bahan baja yang memiliki
massa jenis (ρ) 7850 Kg/m3 dan jari – jari (r) 21 cm ketebalannya (h) 0,919 cm,
sehingga berat atau massa dari flywheel sebesar
10 Kg.
4.3
Menghitung Jumlah Energi
Kinetik Yang Tersimpan Pada Flywheel
Diketahui diameter pada rodagila atau flywheel (D)
sebesar 42 cm atau jari – jari (r) = 21 cm,
massa (m) flywheel 10
kg, kecepatan putar (n) flywheel 1750
rpm maka jumlah energi kinetik yang tersimpan pada flywheel dapat dihitung menggunakan persamaan berikut : [4]
Ek = ½ . I . (ɷ)2
Keterangan :
Ek = energi kinetik
I = inersia
ɷ = kecepatan
sudut
n = putaran
generator (rpm)
π = fi, 3,14
r = jari – jari
m = massa / berat
Sebelum kita menghitung energi kinetik maka kita mencari
perhitungan inersia dan kecepatan sudut terlebih dahulu : [4]
I = inersia
I = ½ . m . r
2
I = ½ . 10 . 0,212
I = ½ . 10 . 0,0441
I = 0,22 kg.m
ɷ = kecepatan sudut
ɷ = n . 2 . π / 60
ɷ = 1750 . 2 . 3,14 / 60
ɷ = 10990 / 60
ɷ = 183,16 rad/s
Ek = Energi kinetik
Ek = ½ . I . (ɷ) 2
Ek = ½ . 0,22 . (183,16)2
Ek = ½ . 0,22 . 33547,58
Ek = 3690 Joule
4.4 Menghitung Jumlah Energi mekanik Yang Akan Dimanfaatkan
Diketahui daya
motor listrik 0,75 kw = 750 watt = 750 joule karena nilai tetapan 1 watt = 1
joule, daya motor ini kita anggap sebagai Energi potensial (Ep) dan Energi
kinetik diketahui Ek = 3690 joule, maka Energi mekanik dapat kita hitung sebagai
berikut : [5]
Em = Ep + Ek
Em = energi mekanik
Ep = energi potensial
Ek = energi kinetik
Sehingga :
Em = 750 joule + 3690 joule
Em = 4440 joule atau 4440 watt
Jadi Energi mekanik yang dapat dikonversikan atau diubah
menjadi Energi listrik sebesar 4440 watt dengan besaran energi tersebut maka
kita dapat menggunakan generator 3 Kva atau 3000 watt sebagai alat pengubah
Energi mekanik menjadi Energi listrik.
