1.
Introduction
Sering kita mendengar istilah kereta
super cepat (rapid trains) yang ada
di negara - negara Eropa, Jepang, dan China, di mana dapat menempuh perjalanan
jauh hanya dengan hitungan jam. Bahkan untuk bahan bakar yang digunakan sudah
tidak menggunakan bahan bakar fosil, tetapi menggunakan material yang memiliki
prinsip kerja dengan listrik dan magnet atau biasa disebut dengan
elektromagnetik. Namun, jenis bahan yang digunakan karena harus memiliki sifat
elektromagnetik yang besar disebut dengan superkonduktor. Karena sifat dari
bahan superkonduktor, maka kereta MagLev ini dapat melayang di atas rel.
2.
Konsep Dasar Kereta Magnetic Levitation
Kereta MagLev ini berupa kereta yang
dapat ditahan dan didorong sesuai jalur yang telah dibuat khusus untuk kereta
MagLev dengan magnet. Kereta MagLev ini dapat didorong dengan menggunakan
bantuan motor induksi linier, sehingga tidak membutuhkan roda baja dan bahan
bakar untuk menggerakkan kereta MagLev ini[1].
Gambar 1. Kereta Magnetic Levitation (MagLev)[1]
Terdapat dua konsep berbeda mengenai
kereta ini dan telah mengalami evolusi hingga sekarang, yaitu :
- Gaya tarik electromagnetic suspension (EMS) menggunakan elektromagnet pada tubuh kereta yang ditarik ke rel besi (guideway). Magnet kendaraan yang melingkupi besi dan gaya tarik ke atas mengangkat kereta.
- Electrodynamic suspension (EDS) membuat kereta melayang dengan gaya repulsif (tolak) dari arus induksi di dalam guideway konduktif[2].
Beberapa pengembang terbesar dari
kereta maglev adalah Jerman dan Jepang. Meskipun konsep dasar yang digunakan
untuk konstruksi adalah sama, prototipe yang digunakan berbeda. Kereta Jerman
menggunakan sistem electromagnetic
suspension (EMS) sehingga bagian bawah kereta dibungkus untuk guideway baja. Jadi levitasi terjadi
antara elektromagnet yang terpasang di bawah kereta dan guideway sekitar 1 centimeter [1].
Gambar 2. Mekanisme Kereta Magnetic Levitation dengan sistem EMS (Electromagnetic Suspension)[3]
Prinsip dari Electromagnetic
Suspension (EMS) yakni dengan cara menginduksikan arus listrik dengan
elektromagnet sehingga membuat medan magnet yang besar. Untuk membuat medan
magnet yang besar dari elektromagnetik, maka dibutuhkan pula sumber daya
listrik yang besar pada jalur kereta ini. Medan magnet dihasilkan oleh fungsi
magnet itu sendiri. Magnet memiliki dua kutub, yakni kutub utara dan kutub
selatan, di mana keduanya memiliki efek gaya tarik ataupun gaya tolak
tergantung dengan kutub yang ditemui[5].
Gambar 3. Garis medan magnet yang terbentuk dari kedua kutub magnet[5]
Jika kutub utara bertemu dengan kutub yang sama begitu juga
dengan kutub selatan bertemu dengan kutub yang sama, maka terjadi gaya tolak
menolak. Namun, jika kutub utara bertemu dengan kutub selatan, begitu
sebaliknya kutub selatan bertemu dengan kutub utara, maka terjadi gaya tarik -
menarik.
Gambar 4. Gaya tolak - menolak akibat bertemunya dua kutub yang sama[3]
Magnetic Levitation memanfaatkan sifat dari magnet ini
sepanjang jalur kereta. Sedangkan elektromagnet tidak memiliki sifat pembuat
medan magnet permanen. Dengan menggunakan induksi listrik pada elektromagnet, maka terbentuk medan magnet
sementara. Polarisasi sementara ni memungkinkan elektromagnet akan diaktifkan
dan dinonaktifkan dan memberikan kontribusi untuk penggerak kendaraan di
sepanjang trek. Kereta levitasi magnetik ditarik ke depan oleh medan magnet
yang diciptakan oleh elektromagnet[5]. Adapun mekanisme yang terjadinya magnetic levitation pada kereta
menggunakan prinsip EMS ini dapat dilihat pada gambar 2.
Di Jepang, kereta maglev menggunakan
teknologi yang disebut sistem electrodynamic
suspension (EDS), yang menyebabkan kereta untuk pindah karena gaya
tolak-menolak magnet. Perbedaan utama dengan EMS adalah bahwa elektromagnet
yang digunakan akan "super" didinginkan dan "super" konduksi.
Magnet tersebut cenderung untuk menkonduksi arus bahkan jika tidak ada pasokan
listrik. Dengan demikian sistem EDS membantu untuk menghemat daya lebih daripada
sistem EMS. Tapi dengan menggunakan mekanisme pendinginan tersebut, maka dengan
demikian membutuhkan biaya awal akan mahal[1].
Dalam sistem EDS, jarak levitasi
hampir 10 centimeter di atas guideway.
Jarak ini akan memerlukan penggunaan ban karet untuk awal kecepatan kereta
hingga 62 mil / jam. Karena sistem EDS menghasilkan medan magnet
superkonduktor, orang yang memiliki alat pacu jantung harus dijaga dari medan
magnet[1].
Gambar 5. Teknologi Electrodynamic Suspension (EDS)[3]
Dalam EDS, baik rel dan kereta mengerahkan medan magnet, dan
kereta yang diangkat oleh gaya tolak di antara medan magnet. Medan magnet di
kereta diproduksi oleh salah satu elektromagnet atau dengan susunan magnet
permanen (seperti dalam Inductrack). Gaya
tolak di jalur yang dibuat oleh medan magnet induksi di kabel atau bidang
konduksi di jalur.
Pada kecepatan lambat, arus induksi dalam kumparan tersebut
dan hasil fluks magnetik yang dihasilkan tidak cukup besar untuk mendukung
berat kereta. Untuk alasan ini kereta harus memiliki roda atau bentuk lain dari
landing gear untuk mendukung kereta sampai mencapai kecepatan yang dapat
mempertahankan levitasi.
Propulsion coils pada guideway yang digunakan untuk memberikan gaya pada magnet di kereta
dan membuat kereta bergerak ke depan. Propulsion
coils (kumparan propulsi) yang mengerahkan kekuatan motor linear di kereta
secara efektif : Sebuah arus bolak-balik yang mengalir melalui kumparan
menghasilkan medan magnet terus bervariasi bergerak maju sepanjang jalur.
Frekuensi arus bolak - balik disinkronisasi dengan mencocokkan kecepatan
kereta.Keseimbangan antara bidang yang diberikan oleh magnet pada kereta dan
medan listrik menciptakan kekuatan kereta bergerak ke depan[6].
Gambar 6. Tenaga penggerak Maglev dengan sistem EDS melalui tenaga
kumparan[3]
3. Lintasan Magnetic Levitation
Lintasan sepanjang kereta melintas
disebut dengan guideway. Kedua guideway bagian bawah dengan baik
mengandung magnet yang saling menolak kemudian kereta dapat dikatakan melayang
sekitar 0,39 inci di atas guideway.
Setelah dilakukan pengangkatan dan kekuatan yang cukup telah dihasilkan
sehingga mampu memindahkan kereta melewati guideway[1].
Arus yang diberikan kepada kumparan
listrik dari guideway akan bergantian
secara alami. Kemudian polaritas dari arus akan berubah secara periodik dan
perubahan menyebabkan gaya tarik untuk kereta di depan dan medan magnet di
belakang kereta menambah lebih daya dorong sehingga kecepatan kereta juga akan
bertambah[1].
Gambar 7. Lintasan Kereta Magnetic Levitation (MagLev)[1]
4.
Keuntungan Kereta Magnetic Levitation
Berikut merupakan keuntungan dari kereta
Magnetic Levitation (MagLev) yaitu di
antaranya :
- Perjalanan lebih cepat - kecepatan puncak tinggi dan akselerasi tinggi / pengereman memungkinkan kecepatan rata-rata tiga sampai empat kali batas kecepatan jalan raya nasional 65 mph (30 m/s) dan waktu perjalanan door-to-door lebih rendah daripada kereta api atau udara berkecepatan tinggi (untuk perjalanan di bawah sekitar 300 mil atau 500 km).
- Maglev memiliki keandalan yang tinggi dan lebih rendah rentan terhadap kemacetan dan kondisi cuaca daripada perjalanan udara atau jalan raya.
- Maglev tidak menggunakan minyak bumi - karena Maglev bertenaga listrik. Minyak tidak diperlukan untuk memproduksi listrik.
- Maglev mengurangi polusi - Emisi dapat dikendalikan lebih efektif karena menggunakan sumber pembangkit tenaga listrik.
- Maglev memiliki kapasitas yang lebih tinggi dibandingkan perjalanan udara dengan setidaknya 12.000 penumpang per jam di setiap arah.
- Maglev memiliki tingkat keselamatan yang tinggi.
- Maglev memiliki kenyamanan - karena frekuensi layanan yang tinggi dan kemampuan untuk melayani distrik pusat bisnis, bandara, dan titik wilayah metropolitan utama lainnya.
- Maglev telah meningkatkan kenyamanan - karena ruang yang lebih besar, yang memungkinkan memisahkan antara area makan dan ruang konferensi dengan kebebasan untuk bergerak di sekitar. Tidak adanya turbulensi udara memastikan konsisten jalan mulus[4].
- Memudahkan pemeliharaan. Tidak ada kontak antara guideway dan kereta yang mengurangi jumlah bagian yang bergerak. Dengan demikian komponen yang aus sedikit.
- Pengurangan kebisingan. Karena tidak ada roda berjalan bersama sehingga tidak ada suara roda. Namun suara karena gangguan udara akan tetap ada[1].
REFERENSI
:
[1] http://www.circuitstoday.com/working-of-maglev-trains
diakses pada tanggal 19 Agustus 2014 pukul 11.24 WIB
[2] http://www.lanl.gov/orgs/mpa/stc/train.shtml
diakses pada tanggal 19 Agustus 2014 pukul 11.24 WIB
[3] http://www.hk-phy.org/articles/maglev/maglev_e.html
diakses pada tanggal 19 Agustus 2014 pukul 15.40 WIB
[4] http://inventors.about.com/library/inventors/blrailroad3.htm
html diakses pada tanggal 19 Agustus 2014 pukul 16.43 WIB
[5] https://manual.eg.poly.edu/index.php/Magnetic_Levitation_Competition
html diakses pada tanggal 20 Agustus 2014 pukul 15.25 WIB
[6] http://www.newworldencyclopedia.org/entry/Maglev_train
diakses pada tanggal 20 Agustus 2014 pukul 17.19 WIB
Tidak ada komentar:
Posting Komentar