Analisis Pengaruh Air Gap, Besar Arus, dan Jumlah Lilitan pada Coil Terhadap Gaya Aksial pada Active Magnetic Bearing

Aji, Muhammad Darma Susilo (2020) Analisis Pengaruh Air Gap, Besar Arus, dan Jumlah Lilitan pada Coil Terhadap Gaya Aksial pada Active Magnetic Bearing. Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

[img] Text
02111640000014-Undergraduate_Theses.pdf - Accepted Version
Restricted to Repository staff only

Download (4MB) | Request a copy

Abstract

Bearing memegang peranan penting dalam menjalankan peralatan yang menunjang kehidupan manusia, salah satunya transportasi. Fungsi utama bearing adalah untuk mengurangi gesekan dan menjaga komponen yang bergerak linier agar selalu pada jalurnya. Salah satu bearing yang digunakkan oleh mobil Toyota Prius adalah bearing angular contact. Mengingat gesekkan dan sulitnya melakukan perawatan yang menyebabkan kerusakan pada bearing. Maka dari itu diperlukan inovasi perancangan bearing seperti magnetic bearing. Magnetic bearing dapat dengan signifikan menghilangkan gesekan yang tidak dapat dilakukan oleh bearing konvensional, mengefisiensi energi, life time yang tinggi, mampu berperasi dengan putaran yang sangat tinggi, tidak memerlukan pelumasan, bersih dan layak beroperasi pada ruangan yang vakum. Penelitian ini dilakukan untuk merancang sebuah axial active magnetic bearing untuk dibandingkan dengan produk bearing dari Toyota Manufacturing Indonesia dengan kode DAC4075W – 2CS73. Analisis dilakukan untuk mengetahui pengaruh dari variabel simulasi, yaitu variabel air gap, air gap minimum yang digunakan adalah 0,1 mm dan air gap maksimum yang digunakan adalah 2.5 mm. Selanjutnya analisis dengan variabel jumlah lilitan pada bearing, dengan jumlah minimum lilitan 100 dan maksimum lilitan 366 dan juga variasi besar arus dimana arus minimum yang digunakan adalah 0.2 A dan arus maksimum yang digunakan adalah 3 A . Analisis meliputi permodelan pada proses simulasi dan parameter yang diukur. Setelah dilakukan pemodelan pada software ANSYS Electronics Maxwell 3D, dilakukan simulasi dengan menggunakan penyelesaian magnetostatic dilanjutkan dengan transient. Hasil analisa magnetostatic berhasil apabila hasil yang didapatkan memiliki energy error yang konvergen dan sesuai dengan parameter yang telah ditentukan dengan besar nilai error dibawah atau sama dengan 1 %, dan analisan transien dengan variasi air gap, besar arus dan jumlah lilitan menggunakkan kecepatan rotasi adalah 1000 rpm untuk mendapat nilai gaya aksial dan flux density Berdasarkan hasil penelitian terlihat bahwa air gap, besar arus, jumlah lilitan memiliki pengaruh terhadap gaya aksial yang dihasilkan active magnetic bearing. Semakin kecil air gap dan semakin besar besar arus dan jumlah lilitan yang digunakan maka gaya aksial yang dihasilkan akan semakin besar. Air gap sebesar 1 mm merupakan variasi celah udara yang paling optimum yang menghasilkan gaya aksial terbesar dan tidak memberikan beban secara radial. Karena beban radial menyebabkan bearing tidak bergerak secara linear dan membuat poros bending. Dengan memerhatikan current density dan ukuran dari kumparan. Besar arus 3 A dan jumlah lilitan 366 menghasilkan gaya aksial terbesar. Hal ini disebabkan oleh nilai flux density yang lebih besar. Sehingga didapatkan maksimal gaya aksial pada desain ini adalah 236 N ==================================================================================================================== Bearing plays an important role in carrying out equipment that supports human life, one of them is transportation. The main function of the bearing is to reduce friction and keep the linearmoving components in line . One of the bearing used by Toyota Prius car is double row angular contact. Given the friction and difficulty of doing maintenance that causes failure of bearing. So it is necessary to do design innovations such as magnetic bearing. Magnetic bearing can significantly eliminate friction which cannot do by mechanical bearing, reduce energy efficiency, high life time, able to operate with high rpm, does not require lubrication, clean and suitable to operate in a vacuum. This research was conducted to design an active magnetic bearing for comparison with product from Toyota Manufacturing Indonesia with code DAC4075W – 2CS73. The analysis was carried out to determine the effect of the simulation variable, that is air gap variable. The minimum air gap used is 0,1 mm and the maximum air gap used is 2,5 mm. furthermore analysis with variable number of turn in the coil with minimum number of turn is 100 and maximum is 366. And then analysis with variable current with minimum current used is 0,2 A and maximum used is 3 A. Analysis included modeling the simulation process and measured parameters. After modeling the ANSYS Electronics Maxwell 3D software. The simulation was performed using a magnetostatic solution and transient solution. The results of magnetostatic analysis were successful if the results obtained have a convergent energy error and are in accordance with predetermined parameters with a large error value below or equal to 1%. And transient solution analysis with variable of air gap, current, and number of turn in the coil and rpm used is 1000 to get axial force and flux density. Based on the result of the research, it is known that variable of air gap, current, and number of turn in the coil affect the axial force produced. The smaller air gap and bigger current and number of turns coil used, the greater the resulting axial force. Air gap of 1 mm is the most optimum variation of air gap that produces the largest axial force and does not give a radial load. Because the radial load causes the bearing to not move linearly and makes the shaft bend. By adjusting the current density and size of coil. Current 3 A and number of turns of coil 366 produces the largest axial force. This is caused by a greater flux density value. The maximum axial force obtained in this design is 236 N

Item Type: Thesis (Undergraduate)
Uncontrolled Keywords: Air Gap, Flux density, Gaya Aksial, Magnetic Bearing, Jumlah lilitan, Besar arus, Axial Force, Magnetic Bearing, Number of turns coil, Coil Current
Subjects: Q Science > QC Physics > QC765 Magnetic materials
T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery
T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ230 Machine design
Divisions: Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User: MUHAMMAD DARMA SUSILO AJI
Date Deposited: 24 Aug 2020 02:05
Last Modified: 24 Aug 2020 02:05
URI: https://repository.its.ac.id/id/eprint/79571

Actions (login required)

View Item View Item