KAJIAN EKSPERIMENTAL SISTEM PEMBANGKIT ALIRAN ELEKTROHIDRODINAMIKA LUCUTAN KORONA DENGAN ELEKTRODA BERKONFIGURASI PIN - MULTI CINCIN KONSENTRIS

SUMARIYAH, Prof. Dr. Kusminarto

2017 | Disertasi | S3 Ilmu Fisika

Ketika medan listrik yang kuat yang dihasilkan antara elektroda runcing pada tegangan tinggi dan elektroda lainnya sebagai ground dalam media gas, lucutan korona terbentuk di dekat ujung elektrode runcing dan, sebagai hasilnya, adanya arus gas ion (aliran EHD) dan arah aliran mengikuti arah garis medan. Disertasi ini mengkaji Sistem Pembangkit Aliran EHD Lucutan Korona (SPAELK) dengan elektroda berkonfigurasi pin-multi cincin konsentris dan pin-cincin tunggal sebagai pembanding. Komponen utama SPAELK terdiri dari elektrode berkonfigurasi pin-cincin/multi cincin konsentris dan meja tempat kedudukan pembangkit aliran EHD yang berlubang dan berlengan sebagai tempat kedudukan elektrode. Aliran EHD dibangkitkan dengan memasang tegangan tinggi DC 0-10 kV pada elektroda pin dengan positif dan elektroda cincin/multi cincin konsentris berpolaritas negatif, sehingga korona yang terbentuk adalah korona positip. Pengukuran tegangan yang diberikan pada sistem pembangkit aliran EHD dilakukan melalui pembagi tegangan probe tegangan tinggi dan tegangan terpasang ditentukan dengan menggunakan osiloskop. Pada saat terjadi lucutan korona, salah satunya radiasi dari lucutan berupa aliran EHD akan mengalir melalui lubang cincin dan arus listrik mengalir melintasi elektroda. Kecepatan aliran EHD diukur dengan Hot-wire Anemometer dan arus listrik diukur dengan multimeter. Hasil penelitian diperoleh karakteristik I-V dari SPAELK dengan elektroda pin-multi cincin konsentris maupun dengan elektroda pin-cincin tunggal merupakan fungsi parabolik. Nilai arus I sebanding dengan kuadrat nilai V . Untuk variasi jarak antar elektroda (d) pada tegangan tetap yaitu semakin besar jarak antar elektroda, arus yang dihasilkan semakin kecil. Tegangan awal munculnya arus ion pada sistem pembangkit aliran EHD menggunakan elektroda berkonfigurasi pin-multi cincin konsentris lebih kecil dibanding dengan menggunakan elektroda berkonfigurasi pin-cincin tunggal. Namun pada tegangan (V ) dan jarak antar elektroda (d) yang sama, arus ion dan tegangan maksimum (tegangan dimana arus ion berubah ke tidak stabil) dari sistem pembangkit aliran EHD menggunakan elektroda berkonfigurasi pin-multi cincin konsentris lebih besar dibanding dengan menggunakan elektroda berkonfigurasi pin-cincin tunggal. Mobilitas ion dalam zona aliran EHD dengan elektroda pin-multi cincin konsentris lebih besar daripada mobilitas ion dalam zona aliran EHD dengan elektroda pin-cincin tunggal. Mobilitas ion maksimum dalam zona HD dengan elektroda pin-multi cincin konsentris diperoleh pada jarak antar elektroda d=4 mm. Mobilitas ion maksimum dalam zona aliran EHD dengan elektroda pin-cincin tunggal pada jarak antar elektroda d=8 mm. Hasil karakterisasi kecepatan aliran EHD dengan elektroda pin-multi cincin maupun elektroda pin-cincin tunggal diperoleh hubungan antara kecepatan aliran EHD dan tegangan merupakan fungsi linier. Sesuai dengan perumusan teoritik yang menunjukkan bahwa u sebanding dengan tegangan V. Sedangkan hubungan kecepatan aliran EHD terhadap jarak antar elektroda berbanding terbalik secara linear. Hubungan antara kecepatan aliran EHD menggunakan elektroda pin-multi cincin konsentris (uT) dibagi kecepatan aliran EHD menggunakan elektroda pin- cincin tunggal (uS) sebagai fungsi jarak antar elektroda (d) pada tegangan (V) turun secara eksponensial. Nilai (uT/(uS )) pada semua jarak nilainya lebih besar dari 1 (satu). Hal ini dapat disimpulkan bahwa pada jarak antar elektroda dan tegangan V sama uT selalu lebih besar dari uS. Dari karakteristik u-P aliran EHD dengan elektoda pin-cincin konsentris maupun elekroda pin-cincin tunggal diperoleh hubungan antara kecepatan u dan daya P merupakan fungsi pangkat sepertiga .Efisiensi energi SPAELK dengan elektroda pin-multi cincin konsentris sebesar 0..0,54% , sedangkan efisiensi energi SPAELK dengan elektroda pin-cincin tunggal sebesar 0..0,23%.

When a strong electrical field is generated between a sharp electrodes at high voltage and the other electrode as a ground in a gas medium, corona discharge is formed near the tip of the sharp electrode and, as a result, the flow of ionized gas (flow EHD) and the direction of flow follows the direction of the field lines. This dissertation studies the generating system of EHD Flow by corona discharge (SPAELK) utilizing an electrode configuration of pin-multi concentric rings and a pin- single ring as a comparison. The main components of SPAELK consist of pin-single ring/multi-concentric rings electrodes and a table as the seat of an EHD flow generator. This table has a hole and a sleeve as the seat of an electrode. EHD flow is generated by installing a high-voltage DC 0-10 KV with the positive polarity of pin electrode and the ring/multi-concentric rings electrodes of negative polarity, so that the formed corona is positive corona. Measurement of the voltage applied to the power system of EHD flow was done through a voltage divider of high voltage probes and the voltage was determined using an oscilloscope. At the time of corona discharge, one radiation from the discharges is a EHD stream that will flow through the manhole ring and the electric current flowing across the electrodes. EHD flow velocity was measured by hot-wire anemometer and electric current is measured with a multimeter. The results obtained of the I-V characteristics of SPAELK with pin-multi concentric rings electrodes or with a single pin-ring electrode is a parabolic function. The value of current I is proportional to the square of the voltage value V. For a variation of the distance between the electrodes at a fixed voltage that the greater the distance between the electrodes, the current generated is getting smaller. Break down voltage of the ion current on EHD flow generating system by a pin-multi concentric rings electrodes is smaller than by a pin- single ring electrode. However, of the same voltage ( V ) and the distance ( d ) between the electrodes are the same, the ion current and maximum voltage (the voltage where the ion current is changed to unstable) of the EHD flow generating system using pin-multi concentric rings electrodes are greater than by pin-single ring electrodes. At the distance between electrodes is same, ion mobility in EHD flow zones by pin-multi concentric rings electrodes is greater than the ion mobility in EHD flow zones by a pin-single ring electrode. The result of the EHD flow velocity characterization shows that a relationship between EHD flow velocity and voltage is a linear function, in accordance with the theoretical formulation which shows that u ∞ V. While EHD flow velocity relation to the distance between the electrodes is inversely linear. The relationship between EHD flow velocity by pin-multi concentric rings electrodes divided EHD flow velocity by pin-single ring electrode as a function of the distance between the electrodes at the voltage decreases exponential. The u-P characteristics of EHD flow by the pin-multi concentric rings electrodes and the pin-single ring electrode shows that a relationship between velocity and electric power is a function of the power of 1/3. The energy efficiency of SPAELK by pin-multi concentric rings electrodes are between 0- 0.54 percent While The energy efficiency of SPAELK with pin-single ring electrode are 0-0.23 percent.

Kata Kunci : Lucutan Korona, Aliran EHD, Elektoda pin-multi cicin