BAB II Dapur Induksi

BAB II KAJIAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI

2.1 Kajian Kajian Pustaka Pustaka Berdas Berdasark arkan an hasil hasil penelit penelitian ian Nasuti Nasution, on, dkk (2009) (2009) dalam dalam pembua pembuatan tan

tungku induksi berkapasitas 1500W. Tungku induksi dibuat untuk menairkan  paduan

aluminium dan tembaga. Nasution, dkk semula meranang tungku

induksi dengan temperatur bagian dalam tungku menapai 1200 o! dan temperatur   permukaan luar tungku 25 o!. "asiln# "asiln#a, a, temper temperatu aturr maksim maksimum um #ang #ang mampu mampu diapai han#a $%0 o! sehingga tidak mampu dipakai untuk menairkan tembaga. &enelitian lain dilakukan 'ung dkk (200) dengan melakukan kalkulasi desain desain dan mengu menguii kinera kinera koil koil pemana pemanass pada pada mesin mesin perlak perlakuan uan permuk permukaan aan dengan metode induksi. *ari eksperimen tersebut didapatkan bah+a bentuk dan ukur ukuran an koil koil sanga sangatt berp berpen enga garu ruh h terha terhada dap p kine kinera ra kesel keselur uruh uhan an,, term termas asuk  uk  diantaran#a rekuensi resonansi,- ator, eisiensi dan aktor da#a. ain lagi dengan /ik# dan 'gung (2011), mereka memanaatkan mesin  pemanas induksi untuk pengerasan permukaan roda gigi produk saha eil enengah (). 'lat ini ini terdiri dari dua rangkaian, #ang pertama terdiri dari 2  buah transistor eek medan3moset dan satu buat trao  step down untuk down untuk penurun tegangan. tegangan. /angkaian /angkaian #ang kedua kedua menggunakan menggunakan % buah trao  step down  down  dan 4  buah transistor eek medan3moset #ang dipararel dalam rangkaian half bridge. bridge . &erobaan pertama menggunakan speimen T 40 bentuk silinder pipih dengan teba teball $ mm dan dalam bentu bentuk k roda roda gigi. gigi. Specimen silinder silinder pipih dipanaskan dipanaskan menggunak menggunakan an rangkaian rangkaian in6erter pertama pertama dan speimen roda gigi dipanaskan dipanaskan menggunakan rangkaian in6erter kedua. &ada ui oba #ang pertama, temperatur  maksimal #ang dapat diapai adalah $27! pada +aktu 8$0 detik transistor eek  medan3 medan3mo moset set mengal mengalami ami kegagal kegagalan an setelah setelah terap terapain# ain#aa tempera temperatur tur tersebu tersebut. t. &emanasan dilanutkan dengan rangkaian in6erter kedua di mana penurunan arus diba dibagi gi men menad adii % trao trao step step do+n do+n dan dan meng menggu guna naka kan n 4 buah buah tran transis sisto torr eek  eek  medan3moset medan3moset.. /angkaian /angkaian ini mampu berungsi lebih baik sehingga memiliki kenaikan temperatur #ang lebih epat dan mampu menapai temperatur 007!

5

6

setelah $00 detik. &embagian kinera trao dan transistor eek medan3moset pada rangakaian kedua dipandang memiliki da#a tahan #ang lebih baik dalam +aktu dan proses pemanasan . /aharo dan usharanta (201%) meranang pemanas induksi berkapasitas 400W. &emanas induksi ini selanutn#a diui oba untuk melakukan proses  perlakuan permukaan pada spesimen baa ' 1080. Temperatur pada spesimen diukur menggunakan termometer inramerah. Waktu perlakuan di6ariasikan 1, 2, %, 8 dan 5 menit, kemudian spesimen di:;uenh menggunakan media pendingin air. elanutn#a dilakukan preparasi permukaan mengau pada standar 'T <%. &enguian kekerasan dilakukan menggunakan mesin

ui

miro

Vickers

 berdasarkan standar 'T <%8. "asiln#a menunukkan bah+a temperatur  maksimum pada permukaan spesimen #ang dipanaskan menapai $8% o!. ementara itu kekerasan maksimum spesimen adalah %$2 ="N untuk pemanasan selama 5 menit. &engerasan eekti #ang diperoleh berarak 1,5 mm

dari

 permukaan spesimen. *ari beberapa peranang mesin pemanas induksi tersebut dapat disimpulkan bah+a mesin pemanas induksi dalam peranangann#a harus diperhatikan komponen:komponen utaman#a antara lain> dimensi koil, bentuk  koil, dan umlah lilitan karena ini akan berpengaruh terhadap kinera keseluruhan, termasuk diantaran#a rekuensi resonansi, - aktor, eisiensi dan aktor da#a. elain itu transistor eek medan3moset atau #ang sering dikenal denagan transistor uga sangat berpengaruh, semakin besar da#a #ang dimiliki oleh transistor eek medan3moset maka rangkaian mesin pemanas induksi mampu memanaskan3menairkan benda kera #ang besar pula.

2.2 Dasar teori 2.2.1 Pemanas induksi (induction heater) &emanas induksi adalah sebuah proses pemanasan tanpa adan#a kontak 

isik antara pemanas dan benda #ang akan dipanaskan. "al ini berbeda dengan  pemanas lain dimana panas dihasilkan melalui pembakaran kemudian diterapkan ke benda kera #ang dipanaskan. &emanasan seara induksi berdasarkan pada

7

 prinsip induksi elektromagnetik menggunakan rekuensi tinggi, prinsip ini dielaskan pertama kali oleh ihael ?arada# pada tahun 1%1. &emanas induksi adalah

timbuln#a panas pada logam #ang terkena

induksi medan magnet, hal ini disebabkan karena pada logam timbul arus
(2) ditentukan dari besarn#a arus pada kumparan primer (1) dan

 perbandingan lilitan antara kumparan primer dan skunder (N 13N2). eperti pada @ambar 2.1, ketika kumparan sekunder kita ganti dengan 1 ka+at (N 2A1) dan diadikan rangkaian tertutup, maka kita akan mendapatkan nilai perbandingan lilitan #ang besar dari kumparan primer dan sekunder dan akan menimbulkan arus sekunder (2) #ang besar. "al ini uga akan diikuti oleh kenaikan panas #ang ukup besar karena adan#a kenaikan beban tersebut (hulkarnaen, 201%>1).

8

@ambar 2.1. !ara kera tranormator dengan kumparan sekunder diganti satu ka+at. (hulkarnaen, 201%>1).

@ambar 2.2. &roses induksi dari kumparan primer ke kumparan sekunder  (hulkarnaen, 201%>1). &emanas induksi adalah sistem pemanas dengan menggunakan induksi medan magnet #ang dihasilkan dari rekuensi tinggi /high frequency. "al ini dapat teradi dikarenakan pada obek timbul arus
Prinsi kerja emanas induksi

Tegangan bolak:balik #ang memiliki rekuensi tinggi #ang dibangkitkan dari po+er modul. ?rekuensi ini akan memiu sebuah komponen elektronika untuk membangkitkan da#a '! #ang memiliki rekuensi tinggi. *a#a '! rekuensi tinggi ini #ang dikirimkan ke kumparan untuk menimbulkan luks. Besar keiln#a luks #ang di bangkitkan bergantung pada luas bidang kumparan

9

induksi #ang digunakan. "al ini dikarenakan induction heater   memanaatkan rugi:rugi #ang teradi pada kumparan penginduksi. 'rus
@ambar 2.% 'rus edd# (http>33smart:hameleon.blogspot.om3201%3103indution: heater:pemanas:dengan:s#stem.html) enurut oCinski (1949), hal #ang dapat menentukan ban#akn#a arus 1. Besar medan magnet #ang menginduksi ogam. 2. Bahan logam #ang digunakan untuk menghasilkan panas . emakin keil hambatan enis logam, semakin baik untuk diadikan ob#ek panas logam. %. uas permukaan logam, makin luas permukaan logam maka makin ban#ak  arus
2.2.!

Pen"ertian arus Edd# 'rus edd# merupakan arus listrik #ang diinduksikan kedalam konduktor 

dengan mengubah medan magnet konduktor tersebut. irkulasi pusaran arus

10

ini memiliki induktansi dan medan magnet. edan ini dapat men#ebabkan tolakan, tarikan, dorongan, dan eek pemanasan. 'rus edd# terbentuk ketika teradi perubahan letak konduktor dalam sebuah medan magnet seperti terlihat  pada gambar 2.8. onduktor #ang bergerak dalam sebuah medan magnet #ang tetap ataupun megan magnet #ang berubah disekitar konduktor #ang diam, keduan#a men#ebabkan arus edd# terbentuk dalam konduktor tersebut. 'rus edd# menghasilkan losses resisti #ang dapat mengubah beberapa bentuk  energi, seperti energi kinetik menadi panas.

@ambar 2.8 'rus
industri, berikut beberapa ontoh dapur induksi #ang ada saat ini>

@ambar 2.5 Th#rsitor http>33eletri: mehani.blogspot.om320103113tungku:induksi.html

11

@ambar 2.4 apasitor http>33eletri: mehani.blogspot.om320103113tungku induksi.html

@ambar 2.$ Tungku induksi http>33eletri: mehani.blogspot.om320103113tungku:induksi.html

12

@ambar 2. esin tungku induksi. http>33semgroup:in.om31:8:holding: indution:urnae.html 2.2.(

Karakteristik daur induksi

arakteristik dapur induksi adalah sebagai berikut> eara teknis> 1. ampu melepaskan panas dalam +aktu #ang relati singkat. "al ini dikarenakan kerapatan energin#a tinggi. 2. *engan induksi dimungkinkan untuk menapai suhu #ang sangat tinggi. %. &emanasan dapat dilakukan pada lokasi tertentu. 8. istem dapat dibuat bekera seara otomatis. &emakaian energi> 1. &emanas induksi seara umum memiliki eisiensi energi #ang tinggi, akan tetapi hal ini bergantung pada karakteristik material #ang dipanaska. 2. /ugi:rugi pemanasan dapat ditekan seminimal mungkin. 2.2.) Keuntun"an daur induksi 1. &anas dihasilkan seara langsung didalam dinding koil 2. &anas dapat diterapkan seragam di seluruh koil %. Dperasi elemen dingin, sehingga tidak memiliki batas +aktu 8. Waktu start up epat 5. "emat energi 2.2.* Pen"ertian da#a eara umum pengertian da#a adalah energi #ang dikeluarkan untuk melakukan

usaha. *alam sistem tenaga listrik, da#a merupakan umlah energ# listrik #ang digunakan untuk melakukan usaha. *a#a listrik biasan#a din#atakan dalam Watt atau Horsepower ("&). Horsepower merupakan satuan da#a listrik dimana 1 "& sama dengan $84 Watt. edangkan Watt merupakan satuan da#a listrik dimana 1 Watt memiliki da#a setara dengan da#a #ang dihasilkan oleh perkalian arus 1 'mpere dan tegangan 1 =olt. (saranabelaar.+ordpress.om,2009). ntuk menghitung da#a digunakan rumus berikut> &A=E FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF.(2.1) *imana & adalah da#a listrik dengan satuan Watt, = adalah tegangan dengan satuan =olt dan  adalah 'rus dengan satuan 'mpere.

13

2.2.+

enghitung besarn#a energi pemanas induksi - A m .  . (T 2:T1) (oule) FFFFFFFF(2.2) eterangan - > &anas (Goule) m > asa aterial (kg) 

> alor Genis aterial (G.kg:1.k :1)

T1 > uhu a+al T2 > uhu akhir  2.2., enghitung da#a #ang dihasilkan selama +aktu penguian menaikan

temperatur spesimen dalam t (detik). &m A 8.1$ E m E  E T 23t FFFFFFFFFFFFFF(2.%) eterangan t > +aktu (detik) m > asa material (kg)  > alor enis material (G.kg:1.k :1) T2  > Temperatur speimen3suhu akhir (o!) 2.2.1- %en"itun" /aju eru0aan suu ratarata terada aktu. HṫAT2:T13t (o!3detik) FFFFFFFFFFFFFF....(2.8) eterangan HṫA lau perubahan suhu terhadap +aktu (o!3detik) T2A uhu akhri ( o!) T1A uhu a+al ( o!) t A Waktu (detik) 2.2.11 %en"itun" te"an"an #an" diasi/kan o/e en#eara "e/om0an" enu. Besar tegangan rata:rata #ang dihasilkan pen#earah gelombang penuh setelah

dipasang kapasitor menadi > V  !  " V m *imana

V m "

aka

V  !  "

√ 2 . V  √ 2 . V 

 #$ 

 #$ 

eterangan =*! > Tegangan *! keluaran (6olt) =m > Tegangan maksimum (6olt) =N> Tegangan sebelum masuk dioda (6olt)