pengukuran parameter internal super kapasitor sebagai pengganti

PENGUKURAN PARAMETER INTERNAL SUPER KAPASITOR SEBAGAI

PENGGANTI BATERAI TELEPON SELULAR BERDASARKAN

KARAKTERISTIK PENGISIAN DAN PENGOSONGAN

Diajukan untuk memenuhi persyaratan

menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada

Departemaen Teknik Elektro Sub konsentrasi Teknik Energi Listrik

Oleh

Ricki Frans Sitorus

110402093

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2016

Universitas Sumatera Utara

i

ABSTRAK

Berbagai teknologi penyimpanan energi listrik sudah banyak dikembangkan untuk

mendukung berbagai aplikasi. Baterai flywheels, fuel cells adalah contoh umum perangkat

penyimpanan energi. Super kapasitor merupakan salah satu teknologi sebagai media

penyimpanan energi, yang digunakan untuk mengganti baterai dengan menganalisa

parameter internalnya.

Dalam penelitian ini, parameter internal super kapasitor merupakan syarat agar

karakteristik baterai dapat diamati. Untuk mendapatkan parameter internal baterai, maka

dibuat pemodelan dalam bentuk simulasi berdasarkan karakteristik pengisian dan

pengosongan.

Hasil pengujian ini diperoleh bahwa pada pengukuran parameter internal baterai

telepon selular lithium ion (3.8V,2Ah) dengan arus pengisian 2A dan arus pengosongan

2A, diketahui tahanan Ri1 sebesar 1.2359Ω, Rd sebesar 1.65Ω, dan Rl sebesar 0.2355 Ω

serta besar kapasitansi Ci0 sebesar 72.8 F, Ci1 sebesar 586.95 F, Cd sebesar 583.61 F,

danCl sebesar 403.6 F dan data parameter internal super kapasitor yang diamati, diambil

dari perusahaan, bahwa data yang diperoleh dari super kapasitor 1500 F DLC dengan arus

pengisian 2A dan arus pengosongan 2A, diketahui tahanan Ri1 sebesar 1.5 mΩ, Rd sebesar

0.4 Ω, dan Rl sebesar 3.2 Ω serta besar kapasitansi Ci0 sebesar 900 F, Ci1 sebesar 600 F,

Cd sebesar 200 F, dan Cl sebesar 330 F.

Kata kunci : Baterai Telepon Selular, Super Kapasitor, Karakteristik Pengisian dan

Pengosongan


ii

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus yang telah

memberikan kesanggupan dan kekuatan pada penulis untuk menyusun dan menyelesaikan

Tugas Akhir ini.

Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk

memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di

Departemen Teknik Elektro, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Tugas Akhir ini

adalah:

“Pengukuran Parameter Internal Super Kapasitor Sebagai Pengganti Baterai

Telepon Selular Berdasarkan Karakteristik Pengisian Dan Pengosongan”

Tugas akhir ini penulis persembahkan kepada orangtua tercinta yaitu Ayahanda Paris

Sitorus beserta Ibunda Dorna Br. Sihombing, dan adik ku Monalisa Sitorus,Indah Sari

Sitorus, dan Ardi Frederik Sitorus yang selalu menjai sumber semangat dan motivasi serta

doa-doa yang memampukan penulis menyelesaikan masa studi dan menyusun Tugas Akhir

ini.

Selama masa kuliah hingga penyelesaian Tugas Akhir ini penulis banyak

mendapatkan dukungan dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin

menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Ir. Arman Sani, M.T., sebagai dosen pembimbing Tugas Akhir yang telah

memberikan banyak waktu dan pikirannya untuk mengarahkan dan membimbing

saya selama penyusunan Tugas Akhir ini.

2. Bapak Suherman, S.T.M.Com, Ph.D, selaku Dosen Penguji Tugas Akhir yang

telah memberikan banyak masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini.


iii

3. Bapak Drs. Hasdari Helmi, M.T., selaku Dosen Penguji Tugas Akhir yang telah

banyak memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini.

4. Bapak Ir.Surya Tarmizi Kasim,M.Si., selaku Ketua Departemen Teknik Elektro

FT USU yang telah banyak memberikan bimbingan selama perkuliahan.

5. Bapak Soeharwinto, S.T., M.T., selaku dosen wali penulis yang telah banyak

memberikan bimbingan selama kuliah.

6. Seluruh Bapak dan Ibu dosen yang telah mendidik serta memberikan pelajaran

hidup yang berharga selama penulis menjalani masa perkuliahan.

7. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro FT USU.

8. Kawan-kawan satu stambuk yang telah menemani penulis dari awal perkuliahan

hingga penulis dapat menyelesaikan sarjananya, seperti Samgar Siahaan, Tony

Putra Tobing, Guntur Sihotang, Irvan Hutajulu, Putra Hasiolan, Henry

Situmorang, Yudha Simamora, Ari ginting, Albert Sitorus, Christo Surbakti,

Emir Pahlevi, Winner Roedily, Andri Simamora, Andri Sihite, Sandro

Panggabean, Yoshua Bangun, Canboy Doloksaribu.

9. Semua pihak yang tidak dapat penulis tuliskan satu persatu.

Saran dan kritik dari pembaca sangat penulis harapkan untuk menyempurnakan dan

mengembangkan kajian dalam bidang terkait Tugas Akhir ini. Akhir kata, penulis berharap

semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi pembacanya.

Medan, Agustus 2016

Penulis

Ricki Frans Sitorus


iv

DAFTAR ISI

Halaman

Abstrak ………………………………………………………………………… i

Kata Pengantar ………………………………………………………………… ii

Daftar Isi ……………………………………………………………………….. v

Bab 1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang………………………………………………………… 1

1.2 Perumusan Masalah ………………………………………………….. 2

1.3 Tujuan ………………………………………………………………… 2

1.4 Batasan Masalah ……………………………………………………… 2

1.5 Manfaat Tugas Akhir …………………………………………………. 3

1.6 Metode Penelitian …………………………………………………….. 3

1.7 Sistematika Penulisan ………………………………………………… 4

Bab 2. Tinjauan Pustaka

2.1 Kapasitor ………………………………………………………………. 5

2.1.1 Kapasitansi…………………………………………………….. 6

2.1.2 Energi Pada Kapasitor………………………………………… 6

2.1.3 Pengisian Dan Pengosongan Muatan Pada Kapasitor………... 7

2.1.4 Hubungan Seri Dan Paralel…………………………………… 7

2.1.5 Tipe Kapasitor………………………………………………… 8

2.2 Super Kapasitor………………………………………………………. 11

2.3 Baterai ………………………………………………………………... 13

2.3.1 Jenis-Jenis Baterai……………………………………………… 15

2.3.2 Kapasitas Baterai………………………………………………. 16


v

Bab 3. Metode Penelitian

3.1 Umum ………………………………………………………………. 18

3.2 Spesifikasi Perangkat Penelitian…………………………………… 18

3.2.1 Perangkat Lunak……………………………………………… 18

3.2.2 Perangkat Keras………………………………………………. 19

3.3 Alat Selama Pengujian……………………………………………… 19

3.3.1 Super Kapasitor ……………………………………………… 19

3.3.2 Baterai Telepon Selular ……………………………………… 19

3.3.3 Sumber Arus………………………………………………….. 19

3.4 Rangkaian Ekuivalen……………………………………………… 20

3.5Parameter Internal Yang Diamati………………………………….. 24

3.6 Matlab/Simulink…………………………………………………… 25

3.7 Rankaian Simulasi…………………………………………………. 27

3.8 Prosedur Penelitian……………………………………………….... 29

3.9 Pelaksanaan Penelitian…………………………………………….. 30

Bab 4. Hasil Simulasi dan Analisa

4.1 Umum……………………………………………………………… 32

4.2 Pengukuran Parameter Internal Baterai……………………………. 32

4.3 Super Kapasitor Yang Digunakan………………………………….. 38

4.4 Perbandingan Parameter Internal Baterai Telepon Selular

Lithium Ion (3.8 V, 2 Ah) Dengan Super Kapasitor Nesscap 1600 F 39

4.5 Perbandingan Grafik Pengisian Baterai Telepon Selular Lithium Ion (3.8V,2Ah)

Dengan Super Kapasitor 1500 F DLC…………………. 40


vi

Bab 5. Kesimpulan dan Saran

5.1 Kesimpulan…………………………………………………………. 43

5.2 Saran………………………………………………………………… 43

Daftar Pustaka………………………………………………………………. 44


vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Struktur kapasitor……………………………………………… 5

Gambar 2.2 Rangkaian RC hubungan seri dicatu oleh tegangan dc……… 7

Gambar 2.3 Kapasitor polar………………………………………………… 9

Gambar 2.4 Kapasitor non polar…………………………………………… 10

Gambar 2.5 Kapasitor tidak tetap………………………………………….. 11

Gambar 2.6 Struktur super kapasitor……………………………………… 12

Gambar 2.7 Struktur baterai………………………………………………. 14

Gambar 2.8 Berbagai jenis beterai primer………………………………… 15

Gambar 2.9 Berbagai jenis baterai sekunder…………………………….... 16

Gambar 3.1 Rangkaian ekuivalen super kapasitor dan baterai telepon selular 20

Gambar 3.2 Tampilan awal Matlab……………………………………….. 25

Gambar 3.3 Tampilan Simulink library browser…………………………. 26

Gambar 3.4 Tampilan lembar kerja rangkain simulasi…………………… 26

Gambar 3.5 Grafik yang menampilkan waktu dan tegangan…………….. 27

Gambar 3.6 Rangkain simulasi pengisian baterai telepon selular……….. 28

Gambar 3.7 Rangkaian simulasi pengosongan baterai telepon selular….. 28

Gambar 3.8 Diagram alir penelitian……………………………………… 29

Gambar 4.1 Rangkaian ekuivalen baterai dan super kapasitor………….. 31

Gambar 4.2 Block parameter battery……………………………………... 32

Gambar 4.3 Grafik pengisian baterai telepon selular selama 9 detik…….. 33

Gambar 4.4 Grafik pengisian baterai telepon selular selama 27.2 s……… 33

Gambar 4.5 Grafik pengisian baterai telepon selular selama 2500 s…….. 34


viii

Gambar 4.6 Grafik pengosongan baterai telepon selular selama 9 s………… 35

Gambar 4.7 Grafik pengosongan baterai telepon selular selama 3370 s…… 36

Gambar 4.8 Grafik pengosongan baterai telepon selular selama 3472.8…… 37

Gambar 4.9 Simulasi rangkaian ekuivalen baterai telepon selular dengan super

kapasitor………………………………………………………... 41

Gambar 4.10 Grafik pengisian super kapasitor selama 10 s…………………. 42

Gambar 4.11 Grafik pengisian baterai telepon selular selama 10 s………….. 42

Gambar 4.12 Grafik pengisian super kapasitor selama 600 s………………... 43

Gambar 4.13 Grafik pengisian baterai telepon selular selama 600 s………… 43

Gambar 4.14 Grafik pengisian super kapasitor selama 1800 s……………… 44

Gambar 4.15 Grafik pengisian baterai telepon selular selama 1800 s………. 44

Gambar 4.16 Rangkaian simulasi rangkaian ekuivalen baterai telepon selular dengan super

kapasitor……………………………………………………… 45

Gambar 4.17 Grafik pengosngan super kapasitor selama 1800 s pada cabang

pertama……………………………………………………………... 46

Gambar 4.18 Grafik pengosongan baterai telepon selular selama

1800 s pada cabang pertama…………………………………. 46

Gambar 4.19 Grafik pengosongan super kapasitor selama

1800 s pada cabang kedua……………………………………. 47


1800 s pada cabang kedua……………………………………. 48


ix

Gambar 4.21 Grafik pengosongan super kapasitor selama

1800 s pada cabang ketiga…………………………………….. 48


1800 s pada cabang ketiga……………………………………... 49


x

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Parameter internal telepon selular lithium ion (3.8V,2Ah)……… 39

Tabel 4.2 Parameter internal super kapasitor 1500 F DLC………………… 39

Tabel 4.3 Parameter internal baterai telepon selular lithium ion

(3.8V,2Ah) dengan super kapasitor 1500 F DLC………………. 40

.


pengukuran parameter internal super kapasitor sebagai pengganti

Documents