JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS ANDALAS PADANG 2017
KATA PENGANTAR
Puji syukur dipanjatkan kehadirat Allah SWT karena atas limpahan rahmat-Nya sehingga makalah Magnetic Levitation Ball ini dapat diselesaikan tepat pada waktunya. Makalah ini dibuat dengan tujuan memenuhi tugas mata kuliah Pemodelan dan Simulasi. Disadari bahwa tulisan ini dibuat masih jauh dari kesempurnaan. Untuk itu kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan demi perbaikan makalah yang selanjutnya.
Padang, 22 Oktober 2017
Penulis
1
DAFTAR ISI JUDUL KATA PENGANTAR.............................................. ................................................ 1 DAFTAR ISI............................................................................................................. 2 BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ......................................................................................... ............ 3 1.2 Rumusan Masalah ............................................................................................. .... 3 1.3 Tujuan ................................................ ................................................................... 4 BAB II PEMBAHASAN 2.1 Magnetic Levitation Ball ......................................................................... ............. 5 2.2 Bentuk Fisik Dari Sistem Magnetic Levitation Ball ............................................ 6 2.3 Model Matematis Dari Magnetic Levitation Ball ................................................ 7 BAB III PENUTUP 3.1 Simpulan ..................................................... .......................................................... 9 DAFTAR PUSTAKA
2
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Istilah magnetic levitation dewasa ini bukan merupakan istilah yang tidak asing lagi. Definisi dari magnetic levitation (maglev) adalah proses pengangkatan sebuah objek terhadap suatu acuan tanpa menggunakan bantuan apapun selain medan magnet. Telah banyak alat-alat di dunia industri dan transportasi yang mengaplikasikan teori magnetic levitation tersebut. Sistem ini dapat digunakan untuk mengurangi gesekan dan suara bising yang biasa ditimbulkan oleh komponen-komponen yang saling berkontak pada sistem mekanisme konvensional. Sehingga energi yang hilang akibat gesekan dapat dikurangi, dan memperpanjang umur komponen tersebut. Salah satu contoh aplikasinya adalah magnetic bearing yang digunakan pada flywheel , poros turbin pembangkit tenaga listrik,dan spindel mesin-mesin perkakas berputaran tinggi, serta sistem magnetic levitation ball . Pada makalah ini akan dibahas mengenai Magnetic Levitation Ball Magnetic Levitation Ball adalah suatu rangkaian sistem yang terdiri atas bola baja padat yang bersifat ferromagnetic (benda yang memiliki sifat kemagnetan yang paling kuat dan tahan lama) dimana akan melayang diatas permukaan suatu medium udara apabila diberi tenaga elektromagnet yang berasal dari kumparan elektromagnet. Sistem Magnetic Levitation Ball memiliki peranan yang penting dalam dunia industri dan transportasi, contohnya dapat diaplikasikan pada kereta api yang bergerak melayang di atas rel dengan kecepatan tinggi (kereta MAGLEV).
1.2 Rumusan Masalah Dari uraian latar belakang di atas, beberapa permasalahan yang akan dibahas pada makalah ini adalah: 1. Apa itu Magnetic Levitation Ball ?
3
2. Bagaimana bentuk sistem fisik dari Magnetic Levitation Ball ? 3. Bagaimana bentuk model matematis dari Magnetic Levitation Ball ?
1.3 Tujuan 1. Mengetahui tentang Magnetic Levitation Ball. 2. Mengetahui bentuk fisik dari Magnetic Levitation Ball. 3. Mengetahui bentuk model matematis dari Magnetic Levitation Ball.
4
BAB II PEMBAHASAN
2.3 Magnetic Levitation Ball Magnetic levitation Ball adalah sebuah sistem yang terdiri atas bola baja ferromagnetic yang disuspensi dalam sebuah medan magnet oleh tegangan listrik dengan cara mengendalikan arus pada saat mengalir pada kumparan elektromagnet yang terdiri dari sejumlah lilitan tembaga dan posisi kumparan tepat berada diatas bola baja. Pada sistem ini bola baja diasumsikan bergerak secara vertikal yaitu naik turun dan berhenti tepat pada posisi melayang dari posisi bola saat diletakkan dalam kondisi awal.
Gambar 2.1 contoh sederhana magnetic levitation
5
Gambar 2.1 contoh penerapan dari magnetic levitation ball pada rel kereta Cara termudah untuk melayangkan objek elektromagnetik dilihat dari sistem kontrol adalah magnetik suspensi. Obyek yang akan dilayangkan ditempatkan di bawah sebuah elektromagnet. Dengan kekuatan medan magnet yang dihasilkan oleh elektromagnet yang dikendalikan dengan tepat akan melawan gaya gravitasi pada objek yang dilayangkan. Metode ini disebut teorema circumvents Earnshaw dengan menggunakan kontrol umpan balik. Dengan demikinan sistem hanya akan melawan gaya gravitasi, sistem ini bekerja pada gaya tarik antara gaya elektromagnetik dan benda. Selain itu objek yang akan dilayangkan adalah bola baja biasa. Untuk mencegah bola baja menempel pada electromagnet maka posisi benda harus bisa diperhitungkan dengan menggunakan sensor infra merah. Informasi dari sensor akan masuk pada rangkaian kontrol yang akan mengatur arus dalam elektromagnet. Jika benda terlalu dekat dengan elektromagnet maka benda akan menempel maka arus yang masuk di electromagnet harus dikurangi, tetapi jika objek terlalu jauh mak a arus pada electromagnet harus ditambah. Hal ini menghasilkan sistem umpan balik dasar yang digambarkan dibawah ini:
6
Gambar 2.3 sistem umpan balik
2.4 bentuk fisik dari sistem Magnetic Levitation Ball Bagian-bagian dari Magnetic Levitation Ball , yakni : a. Bola baja : Bagian yang dikontrol posisinya b. Kumparan elektromagnet : Bagian yang menghasilkan medan magnet c. Sumber tegangan magnet : Bagian yang menghasilkan arus listrik d. Sensor cahaya ( Light Sensor ): Bagian yang mengukur ketinggian bola untuk gambar rancangan sistem Magnetic Levitation Ball dapat ditunjukkan seperti gambar berikut:
Gambar 2.4 bentuk fisik magnetic levitation ball 2.5 model matematis dari magnetic levitation ball Model dinamika Magnetic Levitation Ball diberikan sebagai berikut
7
Dimana : p = Posisi bola yang dikontrol ( ketinggian bola ) dengan satuan meter v = Kecepatan bola baja ketika bergerak vertikal dengan satuan m/s i = Arus yang mengalir pada kumparan elektromagnet dengan satuan Ampere V = Tegangan listrik dengan satuan Volt R= Hambatan kumparan dengan satuan Ohm L = Induksi Kumparan dengan satuan Henry C = Konstanta gaya magnet m = Massa Bola Baja dengan satuan kg g = Konstanta gravitasi Bumi dengan satuan Kemudian dimisalkan beberapa variabel yang ada pada model Magnetic Levitation Ball yaitu variabel: serta
adalah vektor keadaan, sehingga model
Persamaan dari sistem Magnetic Levitation Ball dapat ditulis sebagai :
8
BAB III PENUTUP
3.1 Simpulan 1. Magnetic Levitation Ball adalah suatu rangkaian sistem yang terdiri atas bola baja padat yang bersifat ferromagnetic. 2. Sistem Magnetic Levitation Ball diaplikasikan pada kereta api yang bergerak melayang di atas rel dengan kecepatan tinggi (kereta MAGLEV).
9
DAFTAR PUSTAKA http://digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-26399-1206100710-Paper.pdf
