Tuesday, 15 September 2009

KELISTRIKAN MOBIL

STARTER
Karena mesin tidak dapat di-start sendiri, maka diperlukan daya dari luar untuk membangkitkan tenaga pertama kali. Untuk men-start mesin, motor starter memutar crankshaft via ring gear.
Starter diperlukan untuk membangkitkan tenaga yang besar dari sumber tenaga yang kecil (baterai) .Untuk itulah diperlukan tenaga listrik arus searah dari motor untuk menggerakkan starter.
Untuk men-start mesin crankshaft harus berputar lebih cepat dari putaran minimum. Putaran minimum crankshaft ini berbeda satu dengan yang lain tergantung kondisi, konstruksi, dan cara kerja mesin. Tetapi umumnya sekitar 40 sampai 60 rpm untuk mesin berbahan bakar bensin dan 80 sampai 100 rpm untuk mesin diesel.
*Motor seri *DC (direct current)
Motor seri DC terdiri dari kumparan medan dan armatur yang dihubungkan secara seri, motor ini dipakai untuk membangkitkan torsi maksimum bila starter mulai berputar.
TYPE STARTER
Tipe Reduksi
Starter tipe reduksi meningkatkan torsi dengan mengurangi kecepatan putaran armatur melalui roda gigi reduksi.


Roda gigi pinion terletak pada sumbu yang sama dengan armatur dan berputar dalam kecepatan yang sama.


Tuas penggerak dihubungkan dengan plunyer switch magnet untuk mendorong roda gigi pinion dan agar terhubung dengan ring gear.




Tipe Planetary

Starter tipe planetary memakai roda gigi planet untuk mengurangi kecepatan putaran armature.


Roda gigi pinion terhubung dengan ring gear via tuas penggerak seperti pada tipe konvensional.




Motor tipe planetary reduction-segment conductor (PS)

Motor tipe planetary reduction-segment conductor (PS) men-start memakai magnet permanent dalam kumparan medannya.


Mekanisme pertautan dan pelepasannya (engagement/disengagement) bekerja dengan cara yang sama dengan tipe planetary .
KARAKTERISTIK STARTER
Karakteristik motor DC seri arus searah


Hubungan antara kecepatan starter , torsi dan arus
Sirkuit motor pada dasarnya terdiri hanya dengan koil. Nilai hambatan di dalam sirkuit sangat kecil karena hanya nilai hambatan koil yang ada dalam sirkuit. Sesuai dengan hukum Ohm nilai arus meningkat bila tegangan baterai ( 12 V) konstan dan nilai hambatan kecil. Maka arus mengalir ke starter dalam jumlah besar, dan torsi maksimum timbul saat setelah starter mulai berputar.
Karena motor dan generator mempunyai konstruksi yang sama, arah gaya lawan elektromotif timbul bila motor berputar, sehingga mempengaruhi arus untuk mengalir dengan lembut.
Karena gaya lawan elektromotif menjadi lebih besar saat kecepatan starter meningkat, arus masuk motor menjadi lebih kecil , torsi dan arus masuk berkurang.

REFERENSI:
Ratio ring gear ke gigi pinion starter kurang lebih 1:10 sampai 1:15.


Output menjadi rendah sesaat setelah starter mulai berputar karena torsi besar dan kecepatan starter rendah, tetapi output meningkat ke tingkat maksimum sesuai dengan perubahan torsi dan kecepatan starter , kemudian menurun. Output mengikuti kurva seperti ditunjukkan dalam gambar sesuai dengan perubahan torsi dan kecepatan starter.

Hubungan antara arus dan tegangan.
Bila starter mulai bergerak tegangan terminal baterai menurun karena arus mengalir dalam jumlah besar. Bila arus yang mengalir dalam jumlah besar maka hambatan internal baterai tidak bisa diabaikan. Sesuai dengan hukum Ohm tegangan turun lebih besar bila nilai arus lebih besar. Penurunan tegangan berkurang saat aliran arus berkurang dan tegangan baterai kembali normal.


KONSTRUKSI STARTER TYPE REDUKSI
1. Switch Magnet
Switch magnet bekerja sebagai switch utama untuk mengatur arus masuk ke motor penggerak dan mengontrol roda gigi pinion dengan mendorong dan menariknya.
Pull in coil dibungkus dengan kabel yang lebih tipis daripada hold in coil dan daya magnet dari pull in coil lebih besar dari pada daya magnet dari hold in coil.


2. Armature dan ball bearing
Armature membangkitkan daya gerak putar dan ball bearing menopang putaran kecepatan tinggi dari armature.


3. Yoke sub-assembly
Yoke sub assembly menghasilkan medan magnet yang dibutuhkan motor untuk bekerja. Cara kerja yoke sub-assembly ini seperti field coil. Field coil dihubungkan dengan armatur coil secara seri.

4. Sikat dan Pemegang Sikat
Sikat menekan komutator armatur dengan pegas sikat, membuat arus dari koil ke armatur pada arah yang tetap. Sikat ini terbuat dari paduan karbon dan tembaga, yang mempunyai daya konduksi tinggi dan tidak gampang aus. Pegas sikat menekan pada permukaan putaran armatur dan menahan putaran armatur tepat saat starter berhenti dengan menekan sikat.

PETUNJUK:
Pegas sikat yang lemah bisa membuat kontak listrik antara sikat dan komutator menjadi lemah . Ini membuat hambatan yang berlebihan dan mengakibatkan suplai arus ke motor berkurang . .


5. Roda gigi reduksi
Roda gigi reduksi meneruskan daya putar motor ke roda gigi pinion dan meningkatkan torsi dengan melambatkan putaran motor sedemikian rupa. Dengan rasio 1/3-1/4 dan roda gigi ini mempunyai overrunning clutch yang dibuat secara built-in.


6. Overrunning clutch

Overrunning clutch meneruskan putaran motor ke mesin via roda gigi pinion..


Overrunning clutch berfungsi untuk mencegah starter rusak karena putaran yang berlebihan.



7. Roda gigi pinion dan helical splines
Roda gigi pinion dan ring gear meneruskan daya putar starter ke mesin dengan pengikatan satu dengan lainnya . Helical splines mengubah daya berputar dari motor ke tuas pinion dan sedemikian rupa menopang pertautan/pelepasan roda gigi pinion

STARTER KONVENSIONAL
1. Konstruksinya dibedakan antara tipe konvensional dan tipe reduksi

2. Pertautan dan pelepasan roda gigi pinion

(1) Switch Magnetik
Konstruksi switch magnetik dari tipe konvensional pada dasarnya sama dengan tipe reduksi. Betapa pun tipe ini mendorong plunyer untuk bertautan dan melepaskan dari roda gigi pinion, begitu pula tipe reduksi bekerja dengan prinsip yang sama.


(2) Tuas Penggerak
Tuas penggerak meneruskan gerakan dari switch magnetik ke roda gigi pinion. Dengan tenaga gerakan ini gigi pinion bertautan dan melepaskan dirinya dengan ring gear.


(3) Pegas Penggerak
Pegas penggerak dibuat di dalam tuas penggerak atau dalam switch magnetik. Pegas penggerak pada tipe konvensional bekerja dengan prinsip kerja yang sama dengan pegas pembalik pada tipe reduksi



3. Mekanisme penurunan kecepatan
Lantaran tipe konvensional dapat menghasilkan puntiran yang cukup untuk men-start mesin dengan bentuk armature yang besar, mekanisme pengurangan kecepatan pada tipe ini tidak lagi diperlukan. Dengan alasan ini armature dihubungkan langsung ke roda gigi pinion.
4. Mekanisme Rem

(1) Umum
Beberapa tipe konvensional dilengkapi dengan mekanisme pengereman, dengan menghentikan putaran motor bila mesin gagal dihidupkan. Mekanisme ini juga mengontrol kecepatan tinggi motor sesaat setelah mesin hidup.

REFERENSI:
Tipe konvensional atau tipe reduksi tidak dilengkapi dengan mekanisme pengereman antara lain karena alasan:

Armature ringan dan lambat.



Tekanan dari sikat cukup besar.


Kecepatan reduksinya menyebabkan gesekan.


Namun ada banyak starter ukuran besar ( tipe 24 V) yang dilengkapi mekanisme pengereman elektrik.


STARTER TYPE PLANETARY
1. Perbedaan konstruksi antara tipe planetary dan tipe reduksi serta tipe konvensional (gambar di samping)

2. Pertautan/pelepasan roda gigi pinion

Pegas penggerak (drive spring)
Drive spring dibuat built in dalam switch magnet. Drive spring bekerja dengan cara yang sama dengan tipe reduksi dan tipe konvensional .



PETUNJUK:
Switch magnetik dan drive lever bekerja dengan cara yang sama seperti tipe konvensional.
Starter PS (Planetary reduction-Segment conductor motor)
1. Field coil
Sebagai ganti field coil yang dipakai dalam starter konvensional , starter PS (Planetary Reduction-Segmen Conductor motor) memakai 2 tipe magnet permanen: magnet utama dan interpolar magnet.
Magnet utama dan interpolar magnet diatur bergantian dalam yoke. Ini membuat fluks magnetik timbul antara magnet utama dan interpolar magnet, sehingga menambah daya magnet dari magnet utama. Selain meningkatkan jumlah fluks magnetik, konstruksinya dapat memperpendek bentuk yoke.



2. Armature
Sebagai ganti kabel konduktor berbentuk melingkar pada starter konvensional, starter PS (Planetary reduction-Segment conductor motor) memakai bentuk konduktor persegi. Dengan konstruksi pada tipe ini, konduktor persegi bisa meningkatkan kondisi yang sama dengan konduktor kabel berbentuk gulungan, tetapi tanpa meningkatkan massa. Hasilnya output pada coil armature berfungsi sebagai komutator, dan panjang starter PS menjadi pendek.

CHARGING SYSTEM
1. Fungsi sistem pengisian
Mobil dilengkapi dengan banyak bagian kelistrikan untuk alasan keamanan dan kenyamanan. Sistem kelistrikan tidak saja diperlukan pada saat jalan tetapi juga diperlukan pada saat berhenti.
Karena itu diperlukan baterai sebagai catu daya dan sistem pengisian untuk seluruh keperluan kelistrikan pada saat mesin hidup. Sistem ini menjamin ketersediaan listrik serta pengisian kembali baterai.
2. Konstruksi sistem pengisian dan aliran listrik

Konstruksi sistem pengisian


Alternator

Pada saat mesin hidup akan menghasilkan sejumlah listrik untuk menjalankan peralatan listrik dan mengisi baterai.


Regulator (dipasang dalam alternator)

Ini adalah bagian untuk mengatur tegangan supaya tetap konstan meskipun alternator berubah kecepatannya atau volume arus listrik berfluktuasi.


Baterai

Ini adalah sumber tenaga bila mesin berhenti dan mengalirkan listrik ke alat-alat listrik atau ketika alternator tidak menghasilkan listrik. Listrik yang dihasilkan alternator itu berfungsi untuk mengisi baterai pada saat mesin sudah jalan.


Lampu peringatan pengisian

Ini menginformasikan gangguan dalam sistem pengisian.


Switch pengapian

Ini adalah untuk menghidupkan mesin, membuat alternator menghasilkan listrik.


Aliran listrik dalam sistem pengisian
Mari kita lihat aliran listrik pada setiap posisi di dalam sistem pengapian.


3. Fungsi alternator
Alternator berperan besar dalam sistem pengisian. Sebagai pembangkit listrik, penyearah arus, dan pengatur tegangan.
Pembangkit
Meneruskan gerakan mesin ke pulley lewat v ribbed belt ke rotor yang mempunyai daya elektromagnetik. Hal ini menyebabkan mengalirnya arus listrik ke stator coil.

Penyearah arus
Stator coil menghasilkan listrik arus bolak-balik (AC). Arus ini tidak bisa digunakan pada peralatan listrik yang memerlukan arus searah( DC) yang terpasang di beberapa bagian kendaraan. Alat penyearah arus akan bertugas mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah.


Pengatur tegangan
IC Regulator mengatur tegangan listrik yang dihasilkan menjadi konstan meski alternator berputar lebih cepat sehingga arus yang masuk ke sistem kelistrikan berfluktuasi.

DASAR-DASAR ALTERNATOR
1. Tiga fase arus bolak-balik
Bila magnet berputar dalam kumparan, akan menghasilkan tegangan diantara dua ujung kumparan. Ini akan berkembang menjadi arus bolak-balik.


Hubungan antara arus yang dihasilkan dalam kumparan dan posisi magnet ditunjukkan seperti dalam gambar. Arus paling besar dihasilkan saat kutub magnet N dan S menutup kumparan. Arus mengalir berlawanan arah pada setiap setengah lingkaran magnet. Perubahan dari 360° di dalam gambar menunjukkan satu putaran dan perubahan nomor yang terjadi pada setiap detik dinamakan frekwensi.


Untuk menghasilkan listrik yang lebih efisien alternator menggunakan tiga kumparan seperti ditunjukkan dalam gambar


Setiap kumparan A, B dan C menempati 120 secara terpisah. Bila magnet berputar diantaranya arus bolak balik muncul dari setiap kumparan. Gambar menunjukkan hubungan antara tiga set arus bolak balik dan magnet. Tiga set arus listrik bolak-balik ini menunjukkan tiga fase arus listrik bolak-balik. Umumnya alternator yang sudah modern menggunakan sistem tiga fase arus bolak-balik ini.

2. Penyearah arus
Mekanisme penyearah dalam alternator

Konstruksi

Bentuk rangkaian penyearah arus pada alternator yang disebut rectifier .Untuk menselaraskan arus dari sistem 3 fase ini digunakan 6 diode. Rangkaian penyearah arus ini dibuat dalam rectifier holder seperti tampak dalam gambar.



Fungsi

Bila rotor membuat satu putaran di dalam stator koil ,daya listrik akan timbul pada setiap koil seperti ditunjukkan di (a) ke (f) pada gambar 3. Pada keadaan (a) listrik positif (+) timbul dari koil III
Arus mengalir sebagai beban via diode 3 kemudian kembali ke koil II via diode 5. Pada saat ini tidak ada arus yang melewati koil 1 .
Dengan logika yang sama , pada keadaan (b) sampai (f) arus bolak-balik masing-masing diselaraskan melalui 2 diode dan sejumlah beban arus listrik akan mengalir dengan tegangan yang konstan.
Alternator dengan Tegangan Titik Netral
Tegangan titik netral

Alternator konvensional memakai diode untuk mensearahkan 3 fase arus searah/ AC (Alternating Current) ke arus bolak balik/ DC (Direct Current). Output tegangannya yang timbul pada titik netral digunakan sebagai sumber daya untuk mengisi relay lampu indikator peringatan. Diketahui bahwa rata-rata tegangan pada titik netral adalah 1/2 dari output tegangan DC. Saat output arus mengalir ke alternator, tegangan pada titik netral hampir DC, tetapi masih mengandung sedikit AC.
Porsi AC adalah induksi dari setiap fase dari mengalirnya output arus. Bila kecepatan alternator bertambah dari 2.000 ke 3.000 rpm, nilai puncak dari porsi AC melebihi output tegangan DC.


Ini artinya dibanding dengan karakteristik output alternator tanpa diode titik netral, output meningkat secara gradual, meningkat dari pertengahan 10 ke 15%, pada keadaan normal kecepatan alternator sekitar 5.000 rpm.



Rangkaian dan Konstruksi
Untuk menambah variasi potensial pada titik netral ke tegangan output DC dalam penggunaan alternator yang memakai diode titik netral, dipasang 2 penyearah arus (rectifier) di antara output terminal (B) dan ground (E) yang dihubungkan dengan titik netral. Diode ini dipasang pada pemegang rectifier.

Mengatur Pembangkit Listrik
Kebutuhan untuk mengatur jumlah listrik yang dihasilkan

Alternator digunakan bagi kendaraan yang dijalankan dengan mesin. Pada saat berkendara kecepatan mesin berubah-ubah dengan demikian putaran alternator tidak konstan. Bila tidak memakai regulator, maka sistem pengisian tidak bisa memasok listrik secara konstan .
Jadi meski kecepatan putar alternator berubah, tegangan yang dibutuhkan harus tetap terjaga. Pengaturan ini pada alternator dilakukan oleh IC regulator.



Dasar pengaturan

Pada umumnya jumlah listrik yang dihasilkan bisa diubah dengan cara sebagai berikut :

Peningkatan dan Penurunan daya magnetik (rotor)


Cepat dan lambatnya putaran magnet
Ketika metode ini dijalankan pada alternator kendaraan, kecepatan rotor tidak bisa dikendalikan karena putarannya tergantung mesin. Dengan kata lain, yang bisa diubah pada alternator kendaraan adalah daya magnetik (rotor). Sedangkan mengubah jumlah arus listrik yang mengalir ke koil rotor (arus field) akan mengubah gaya magnetik pula. IC Regulator mengatur jumlah listrik dalam alternator dengan cara mengendalikan arus filed, jadi voltasenya cenderung konstan menurut perubahan kecepatan perputaran rotor dan jumlah pemakaian listrik (penambahan dan berkurangnya beban listrik).
Kendali diri untuk arus output maksimum.
Karakteristik alternator adalah aliran arus keluarnya hampir selalu konstan jika melebihi kecepatan tertentu (kontrol diri).
Oleh karena itu, ketika terjadi beban besar yang melebihi arus output maksimum voltasenya akan turun. Karakteristik lainnya adalah bahwa output arusnya lebih kecil saat panas dibanding ketika dingin. Hal ini karena nilai tahanan masing-masing komponen berubah tergantung dari temperatur, meski kecepatannya tidak berubah.

PETUNJUK SERVIS:

Jika v-ribbed belt lepas, kecepatan alternator akan menurun dan listrik yang dihasilkan juga menurun. Hal ini tentu menyebabkan baterai tidak terisi.



Jika listrik yang dipakai lebih besar dari yang dihasilkan, akan mengambil listrik dari baterai dan baterai akan kosong.
Jika kecepatan rendah (pada saat mesin dalam keadaan idle), listrik yang dihasilkan kecil. pemakaian alat listrik seperti pemanas dan lampu depan pada keadaan ini akan mengambil listrik dari baterai. Jika keadaan ini berlangsung lama, baterai bisa habis dan kosong.

No comments:

Post a Comment