BAB II LANDASAN TEORI
2.1
Pengertian Listrik Di dalam kelistrikan ada dua tipe listrik yaitu: Listrik statis dan listrik dinamis. Listrik dinamis dapat dibagi lagi menjadi arus searah (DC) dan arus bolak-balik (AC). a. Pada listrik statis (static electricity) yang dibangkitkan dengan menggosokkan sebatang gelas, anggaplah ia sebagai barang ajaib dari benda kemudian banyak teori yang tumbuh dan sekarang teori itu diterima dan disebut “teori elektron” yang timbul sekitar tahun 1900. diakhir abad ke XVIII ketika pertama kali sumber listrik ditemukan oleh Volta Galvani. Arus listrik dapat disamakan dengan cairan di dalam sebuah pipa bila disambungkan sebuah penghantar ke pole-pole sumber arus. Arus listrik berarti arus dari listrik yang mengalir melalui penghantar dan konsumerkonsumer pada suatu rangkaian tertutup. Arus listrik menimbulkan efek di dalam penghantar dan pada konsumer
Gambar 2.1 Arus Listrik
6 b. Sedangkan listrik dinamis yaitu: suatu keadaan terjadinya aliran elektron-elektron bebas di mana elektron-elektron ini berasal dari elektron-elektron yang sudah terpisah dari atomnya masing-masing dan bergerak melalui suatu benda yang sifatnya konduktor. Arus searah (DC) yaitu arus yang selalu mempunyai arah arus yang sama melalui rangkaian listrik dan bila arus sejenis yang mempunyai arah bolak-balik karena sumber arus listrik yang menghasilkan voltase bolak-balik (voltase alternating).
(Arus Searah ) (Arus Bolak-balik) Gambar 2.2 Arus Searah dan Arus Bolak-balik 2.2
Akibat Listrik Arus listrik menimbulkan panas, daya mekanik dan bentuk-bentuk lain dari energi di dalam dan di sekitar konduktor dan peralatan di mana ia bekerja, elektrisitas (kelistrikan) adalah suatu bentuk energi. a. Efek Panas Suatu bahan kawat bila dilalui aliran menjadi panas. Misal busi pijar untuk motor diesel, pemanas listrik jendela belakang kendaraan, kumparan pemanas rokok dan di dalam lampu pijar di mana filamen dipanaskan sampai satu temperatur yang tinggi sehingga dapat mengeluarkan cahaya.
7 b. Efek Mekanik Listrik Arus
listrik
yang
mengalir
melalui
menimbulkan lapangan magnit disekililing
suatu
konduktor
konduktor, kejadian ini
dimanfaatkan pada komponen kendaraan, misal: regulator, relai starter, koil penyalaan dan sebagainya.
Gambar 2.3 Efek Panas dan Efek Magnet Listrik c. Efek Kimia Listrik Arus listrik menyebabkan reaksi bila mengalir melalui suatu elektrolit, misal: cairan zat asam atau garam baterai oleh efek kimia listrik, pada baterai arus listrik disebabkan oleh reaksi kimia.
Gambar 2.4 Efek Kimia Listrik
8
2.3
Kemagnetan Kemagnetan adalah sifat dari magnit dan arus listrik dapat menghasilkan suatu lapangan gaya, sifat magnit ialah dapat menarik benda (besi). a. Magnit Permanen Semula magnit mempunyai kutub utara dan kutub selata, lapanagan magnit trediri dari garis-garis gaya magnet yang ada diantara kutub-kutub, garis-garis gaya magnet, bertolak dari kutub-kutub utara kepada selatan magnet. Jarum kompas menunjukkan arah dari garis-garis gaya. Diantara kutub-kutub magnet U lapangan gaya lebih konsentrasi karena jarak antara kutub lebih pendek. Semakin sempit jarak antara kutub magnet dikonsentrasikan lapangan gaya magnet.
Gambar 2.5 Magnet Permanen b. Pengaruh-pengaruh Magnet Bila dua buah magnet permanen ditempatkan berlawanan kutub, magnet itu akan menarik sesamanya. Jika magnet itu dilepaskan dengan kutub-kutub sesama magnet akan menolak satu dengan yang lainnya (terpisah). Kutub yang berlawanan tarik-menarik, kutub yang senama tolak-menolak.
9
Gambar 2.6 Pengaruh-pengaruh Magnet c. Lapangan Magnet di Sekitar kumparan Lapangan magnet akan dihasilkan di sekitar kumparan melalui gabungan gulungan arus, kumparan itu mempunyai kutub utara dan kutub selatan seperti batang magnet permanen, kutub-kutub kumparan itu (koil) bergantung pada arah arus dan dapat menggunakan dengan dalil tangan kanan. Peganglah kumparan dengan tangan kanan, jari-jari menunjukkan arah arus dan ibu jari menunjukkan kutub utara.
Gambar 2.7 Lapangan Magnet di Sekitar Kumparan dengan Dalil Tangan Kanan Jika sepotong besi lunak digunakan sebagai inti kumparan itu kuat arus lapangan magnet bertambah ratus kali, sebab inti besi penghantar yang baik untuk garis-garis magnet, sedangkan udara adalah
10 penghantar yang tidak baik. Kekuatan lapangan magnet listrik bergantung pada jumlah lilitan pada kumparan dan jumlah arus melalui kumparan itu, arus = A, lilitan = N dinamakan ampereturn (ampere lilitan) AN dan ini adalah ukuran dan kekuatan magnet, kekuatan magnet akan sama walaupun jumlah lilitan tidak sama.
Gambar 2.8 Arus Lilitan 2.4
Arus Searah (DC) dan Arus Bolak-balik (AC) Arus searah (DC) adalah sejenis arus yang selalu mempunyai arah arus yang sama melalui rangkaian listrik, itu adalah suatu keadaan di mana sumber listrik dalam rangkaian itu mempunyai kutub yang tak berubah yaitu menghasilkan voltase searah (DC). Arus bolak-balik (AC) adalah sejenis arus yang mempunyai arah bolak-balik karena sumber arus listrik menghasilkan voltase bolek-balik (voltase alternating)
2.5 Sistem Pengapian Motor pembakaran dalam (internal combustion engine) menghasilkan dengan jalan membakar campuran bahan bakar di dalam silinder. Pada motor bensin, loncatan bunga api busi diperlukan untuk
menyalakan campuran
11 bahan bakar dan udara yang telah dikompresikan
oleh torak di dalam
silinder. Sistem pengapian ini menimbulkan arus tegangan tinggi yang berasal dari baterai (6-12 V) dinaikkan sampai (5000-15000 V). sistem pengapian biasanya digunakan pada mesin dua tak dan empat tak.
Gambar 2.9 Sistem Pengapian 2.5.1 Komponen-komponen Sistem Pengapian 2.5.1.1 Baterai Baterai adalah alat elektrik kimia yang dibuat untuk menyuplai listrik ke sistem starter mesin, sistem pengapian, lampu-lampu dan komponen-komponen listrik lainnya. Alat ini menyimpan klistrik dalam bentuk energi kimia yang dikeluarkan bila diperlukan dan menyuplainya ke masing-masing kelistrikan. 1. Kontruksi Baterai Di dalam baterai mobil terdapat elektrolit asam sulfat, elektroda positif dan negatif dalam bentuk plat. Plat-plat dibuat dari timah atau berasal
dari timah. Ruangan
12 dalamnya dibagi dalam beberapa sel (biasanya enam sel, untuk
baterai mobil) dan di dalam masing-masing sel
terdapat beberapa elemen yang terendam di dalam elektrolit.
Gambar 2.10 Kontruksi Baterai 1.1 Elemen Baterai Plat positif dan negatif masing-masing dihubungkan oleh plate stop. Ikatan plat positif dan negatif dipasang selang seling yang dibuat oleh separator dan fiber glass. Jadi satu kesatuan plat separator dan fiber glass disebut elemen baterai.
Gambar 2.11 Elemen Baterai
13 1.2 Elektrolit Baterai Ialah larutan asam sulfat dengan air sulingan. Jenis elektrolit pada baterai saat ini dalam keadaan terisi penuh ialah 1,260 atau 1,280 (pada temperatur 20˚C) perbedaan ini disebabkan perbandingan antara air sulingan dengan asam sulfat pada masing-masing tipe berbeda.
Gambar 2.12 Elektrolit Baterai 1.3 Kotak Baterai Wadah yang menampung elektrolit dan elemen baterai disebut kotak baterai. Ruangan dalamnya dibagi enam ruangan atau sel pada kotak baterai terdapat garis tanda permukaan atas dan bawah (upper dan lower) plat-plat posisinya ditinggikan dari dasar da
diberi penyekat
tujuannya agar tidak terjadi hubungan singkat apabila ada bahan aktif terjatuh dari plat.
14
Gambar 13 Kotak Baterai 1.4 Sumbat Ventilasi Ialah tutup untuk
lubang pengisian alektrolit di
samping itu untuk memsahkan gas hidrogen dan uap asam sulfat di dalam baterai dengan cara membiarkan gas hidrogen ke luar lewat lubang ventilasi sedangkan uap asam sulfat mengembun pada tepian ventilasi dan menetes kembali ke bawah.
Gambar 2.14 Sumbat Ventilasi
15 2. Reaksi kimia di dalam baterai 2.1 Reaksi kimia pada waktu baterai mengeluarkan arus
Gambar 2.15 Baterai Mengeluarkan Arus Reaksi kimia PbO2 + 2H2SO4 + Pb → PbSO4 + 2H2O + PbSO4 (Plat +)(Elektrolit)(Plat) (Plat+)(Air)(Plat-) Pada
waktu
baterai
mengeluarkan
arus
listrik
(dischange) pelat positif maupun plat negatif bergabung (bereaksi) dengan SO4, sehingga membentuk PbSO4, dengan adanya reaksi tersebut di atas 2H2SO4 sedikit demi sedikit berubah menjadi H2O. Akibatnya berat jenisnya akan turun karena konsentrasinya electrilite berkurang.
16 2.2 Reaksi kimia pada waktu baterai isi
Gambar 2.16 Baterai isi Reaksi kimia PbSO4 + 2H2O + → + 2H2SO4 + PbO2 Plat + Elektrolite + Plat
Plat + Air + Plat
Selama pengisian arah arus listrik ke dalam baterai arahnya berlawanan, sehingga mengakibatkan kebalikan reaksi. H2SO4 terpisah dari PbSO4 pada tiap-tiap pelat sehingga pelat positif akan terdapat PbO2, dan pelat negatif terdapat Pb. Dalam reaksi ini H2SO4 akan terbentuk kembali di dalam elektrolit sehingga berat jenisnya naik lagi. 2.5.1.2 Ignition Coil Ignition oil berfungsi merubah tegangan listrik 12V yang diterima dari baterai menjadi tegangan tinggi (10KV atau lebih) untuk menghasilkan loncatan bunga api yang kuat pada celah busi. Pada ignition coil kumparan primer dan sekunder
17 digulung pada inti besi. Kumparan-kumparan ini akan menaikkan tegangan yang diterima dari baterai menjadi tegangan yang sangat tinggi melalui induksi elektromagnet atau induksi magnet listrik. 1. Penampang Ignition Coil Inti besi (core) yang dikelilingi oleh kumparan, terbuat dari baja silicon tipis yang digulung ketat. Kumparan skunder terbuat dari kawat tembaga tipis (ø 0,05 – 0,1 mm) yang digulung 150.000 sampai 300.000 kali lilitan pada inti besi, sedangkan kumparan primer terbuat dari kawat tembaga yang relatif tebal (ø 0,5 – 1,0 mm) yang digulung 150 sampai 300 kali lilitan mengelilingi kumparan skunder.
Gambar 2.17 Penampang Ignition Coil 2.5.1.3 Distributor Distributor umumnya diputar pada poros bumbungan. Pengapian dikontrol oleh sentrifugal yang terpasang pada poros
18 distributor di bawah cam dan vakum regulator yang dipasang pada rumah distributor. Pada bagian pemutus arus terdapat “breaker point” yang berfungsi untuk memutuskan arus listrik dan menghubungkannya dari kumparan primer coil ke massa agar terjadi induksi pada kumparan skunder coil.
Gambar 2.18 Distributor Kontruksi distributor ini dibagi empat macam, yaitu: 1. Bagian pemutus (arus). Bagian ini terdiri dari breaker point (contack point) atau “point” saja, camlobe dan kondensor. a. Breaker point berfungsi untuk memutuskan listrik dan menghubungkannya dari kumparan primer coil ke massa agar terjadi induksi pada kumparan skunder coil. Induksi terjadi pada saat breaker point diputus atau terbuka.
19 b. Camlobe berfungsi untuk
mengungkit breaker point
agar dapat memutus dan menghasilkan arus listrik pada kumparan primer coil. c. Kondensor berfungsi untuk
menghilangkan atau
mencegah terjadinya loncatan bunga api atau bunga api listrik pada breaker point pada mobil Toyota, kondenser yang dipergunakan ada tiga macam yaitu: -
Kondensor dengan kabel hijau, kapasitas adalah 0,15 µf
-
Kondensor dengan kabel warna kuning, kapasitasnya adalah 0,22 µf
-
Kondensor dengan kabel warna biru, kapasitasnya adalah 0,25 µf
Terbakarnya breaker point sering juga diakibatkan oleh kondensor yang tidak sesuai dengan kapasitasnya atau kapasitasnya tidak normal. 2. Bagian Distributor Berfungsi untuk membagikan arus tegangan tinggi yang dihasilkan oleh kumparan skunder pada ignition coil ke busi pada tiap-tiap silinder sesuai dengan urutan pengapian.
20 Bagian ini terdiri dari tutup distributor dan rotor.
Gambar 2.19 Distributor 3. Bagian Generator Advencor Berfungsi untuk
menunjukkan saat pengapian
sesuai dengan pertambahan putaran mesin. Bagian ini terdiri dari governor weight dan governor spring (pegas governor)
Sebelum kerja Saat kerja Gambar 2.20 Konstruksi Governor Advencor
21 4. Bagian Vakum Advencor Berfungsi untuk
memundurkan atau memajukan
saat pengapian pada saat beban masih bertambah atau berkurang. Bagian ini terdiri dari breaker plate dan vakum advencor, yang berfungsi atas dasar kevakuman yang terjadi di dalam intake menifold.
Sebelum kerja Saat kerja Gambar 2.21 Vakum Advencor
2.5.1.4 Busi Arus listrik tegangan tinggi dari distributor menimbulkan (membangkitkan) bunga api dengan temperatur tinggi diantara elektroda tengah dan massa dari busi untuk
menyalakan
campuran bahan bakar dan udara yang telah dikompresi.
22 Temperatur elektroda busi +2000˚ (3632˚F) selama langkah pembakaran, tapi akan turun drastis pada langkah hisap karena didinginkan oleh campuran udara dan bahan bakar. 1. Konstruksi Komponen utama busi yaitu, insulator, casing dan elektroda tengah.
Gambar 2.22 Konstruksi Busi a. Insulator Keramik Berfungsi untuk memegang elektroda tengah dan berguna sebagai isolator antara elektroda tengah dan casing, gelombang yang dibuat pada permukaan insulator keramik berguna untuk memperpanjang jarak
23 permukaan antara terminal dan casing untuk mencegah terjadinya loncatan api tegangan tinggi. b. Casing Berfungsi untuk
menyangga insulator keramik
dan juga sebagai mounting busi terhadap mesin. c. Elektroda Tengah Terdiri dari komponen-komponen: -
Sumbu pusat (center shaft) = mengulirkan arus dan meradiasikan
panas
yang
ditimbulkan
oleh
elektroda. -
Seal glas (kaca) = membuat kerapatan (merapatkan untuk menghindari kebocoran udara) antara center shaft dan insulator keramik dan mengikatkan antara center shaft dan elektroda tengah.
-
Resistor = mengurangi suara pengapian untuk mengurangi gangguan frekwensi radio.
-
Copper Core (inti tembaga) = merambatkan panas dari elektrida dan ujung insulator agar cepat radiasi/dingin.
-
Elektroda Tengah = membangkitkan loncatan bunga api ke massa (elektroda massa).
2. Nilai Panas
24 Nilai panas (heat range) busi adalah kemampuan meradiasikan sejumlah panas oleh busi. Busi yang meradiasikan panas lebih banyak disebut “busi dingin” sedang busi yang meradiasikan panas yang sedikit disebut “busi panas”. Batas operasional terndah dari busi adalah self cleaning temperatur (busi akan bersih sendirinya) bila temperatur elektroda kurang dari 450˚C, carbon akan terbentuk disebabkan adanya pembakaran yang tidak sempurna yang menempel pada permukaan penyekat. Sehingga mengurangi tahanan penyekat. Sedangkan batas tertinggi adalah pre_ignition, bila temperatur elektroda tengah lebih dari 950˚C, maka elektroda sendiri akan merupakan sumber panas yang dapat menimbulkan terjadinya
penyalaan
sebelum
busi
bekerja.
Bila
pre_ignition terjadi, maka out put mesin akan menurun disebabkan oleh penyalaan yang tidak tepat. 2.5.1.5 Kabel Tegangan Tinggi Kabel tegangan tinggi (high tensiun cord) harus mampu mengalirkan arus tegangan tinggi yang dihasilkan oleh ignition coil ke busi melalui distributor tanpa adanya kebocoran. Oleh sebab itu penghantar (core) dibungkus dengan insulator karet yang tebal untuk mencegah terjadinya kebocoran arus lidtrik tagangan tinggi. Insulator karet (rubber insulator) kemudian
25 dilapisi dengan pembungkus (sheath). Kabel resistive terbuat dari fiber glass yang dicampur dengan carbon dan karet sintetis yang digunakan sebagai core untuk memberikan peregangan yang cukup kuat untuk meredam bunyi pengapian (ignition noise) pada radio. Tanda tahanan dicetak pada permukaan pembungkus (sheath) sebagai pertanda bahwa inti dari kabel tegangan tinggi adalah kabel bertahan (resistive wire)
Gambar 2.23 Pemerikasaan Tegangan Tinggi 2.5.2 Cara Kerja Apabila kunci kontak dihubungkan, arus listrik akan mengalir dari baterai melalui kunci kontak dikumparan primer, ke breaker point dan ke massa. Breaker point masih dalam keadaan tertutup akibatnya mengalir arus pada kumparan primer, maka inti besi akan menjadi magnet. Bila breaker point ternuka arus yang mengalir pada kumparan primer akan terputus dan kemagnetan pada inti besi akan segera hilang.
26 Jumlah gulungan pada kumparan sekunder lebih banyak dari pada tegangan tinggi, tegangan tinggi ini selanjutnya disalurkan ke rotor distributor untuk dibagi-bagikan ke busi-busi pada tiap silinder yang sedang mengahiri pada langkah kompresi selanjutnya tegangan tinggi pada busi dirubah menjadi percikan api guna pembakaran gas pada ruang bakar. 2.5.3
Prinsip Kerja Mesin Bensin Di dalam mesin bensin campuran udara dan bensin di hisap kedalam silinder kemudian dikompresikan oleh torak saat bergerak naik. Bila campuran udara dan bensin terbakar dengan adanya bunga api dari busi yang panas sekali, maka akan menghasilkan tekanan gas pembakaran yang besar di dalam siilinder. Tekanan gas pembakaran ini mendorong torak kebawah menggerakkan torak turun naik dengan bebas di dalam silinder. Dari gerak lurus torak dlirubah menjadi gerak putar pada poros engkol melalui batang torak. Gerak putan inilah yang naenghasilkan tenaga pada mobil. Posisi tertinggi yang dicapai torak di dalam silinder disebut titik mati atas ( TMA ) dan posisi terendah yang dicapai oleh torak disebut titilk rnati bawah ( TMB ). Jarak bergeraknya torak antara TMA ke TMB disebut lamgkah torak ( Stroke ). Campuran udara dan bensin dihisap kedalam silinder adalah gas yang mudah
terbakar
ini
mengkompresikan,
membakarnya
mengeluarkan gas bekas dari silinder disebut satu siklus.
dan
27
Intake
Exhaust
Compression
Combustion
2.5.4
Prinsip Kerja Mesin 4 Langkah 1. Langkah hisap Dalam langkah ini, torak bergerak dari TMA ke TMB. Campuran udara dan bensin dihisap kedalam silinder katnp hisap terbuka sedangkan katup buang tertutup. Waktu torak bergerak kebawah menyebabkan ruang silinder vakum. Masuknya campuran udara dan bensin ke dalam silinder disebabkan adanya tekanan udara luar ( atmospheric pressure ). 2. Langkah kompresi Dalam langkah ini, campuran udara dan bensin dikompresikan katup hisap dan katup buang menutup waktu torak mulai naik dari TMB ke TMA campuran yang dihisap tadi kompresikan. Akibatnya tekanan dan temperaturnya naik sehingga campuran tersebut mudah terbakar (gas). Poros engkol berputar satu kali ketika torak mencapai TMA. 3. Langkah usaha Dalam
langkah
ini,
mesin
menghasilkan
tenaga
untuk
menggerakkan mobil. Sesaat torak mencapai 'I'MA pada langkah
28 kompresi busi kemercikan bunga api, sehingga terjadi ledakan didalam silinder dan mendorong torak kebawah. Usaha ini yang menjadi tenaga mesin ( engine power ). 4. Langkah buang Dalam langkah ini, gas terbakar dibuang dari dalam silinder katup buang membuka torak bergerak dari TMB ke TMA mendorong gas bekas keluar dari silinder melalui lubang knalpot.
Gambar 2.24 Prinsip kerja mesin bensin 4 langkah. 2.5.5 Urutan Pengapian Diagram urutan kerja motor bensin 4T, 4 silinder dengan FO : 1342 1800
0
3600
5400
7200
1
H
K
U
B
2
K
U
B
H
3
B
H
K
U
4
U
B
H
K
29 Keterangan: 1
= silinder 1
2
= silinder 2
3
= silinder 3
4
= silinder 4
H = langkah hisap K = langkah kompresi U = langkah usaha B = langkah buang -
Ketika pada saat silinder 1 terjadi langkah hisap, silinder 2 terjadi langkah kompresi, sedangkan silinder 3 terjadi langkah buang dan silinder 4 terjadi langkah usaha.
-
Ketika pada saat silinder 1 terjadi langkah kompresi, silinder 2 terjadi langkah usaha, sedangkan silinder 3 terjadi langkah hisap dan silinder 4 terjadi langkah buang.
-
Ketika pada saat silinder 1 terjadi langkah usaha, pada silinder 2 terjadi langkah buang, sedangkan silinder 3 terjadi langkah kompresi dan silinder 4 terjadi langkah hisap.
-
Ketika pada saat silinder 1 terjadi langkah buang, silinder 2 terjadi langkah hisap, sedangkan pada silinder 3 terjadi langkah usaha dan silinder 4 terjadi langkah kompresi.
30
2.6 Sistem Starter Motor starter fungsinya yaitu untuk memutarkan mesin secukupnya untuk memperoleh putaran minimum dalam usaha memulai pembakaran.
gambar 2.25 Sistem Starter Macam-macam motor starter Saat ini motor starter yang digunakan pada kendaraan atau truktruk kecil yang kita kenal ada dua tipe yaitu: a. Motor starter tipe konvensional (motor starter biasa) b. Motor starter tipe reduksi. Motor starter reduksi adalah motor starter yang disempurnakan dalam bentuk yang lebih kecil dan lebih cepat putarannya dan juga menghasilkan gaya putar yang lebih kuat karena memakai idle gear. Dengan idle gear tersebut, gaya rotasi dari armature diperlambat sampai sepertiga agar dapat menghasilkan momen puntir yang kuat pada pinion gear. Motor starter tipe ini menghasilkan momen yang lebih besar dengan ukuran dan berat yang sama, bila dibandingkan dengan tipe konvensional.
31
Gambar 2.26 Konstruksi Motor Starter Reduksi 2.6.1 Komponen-komponen motor starter reduksi a. Yoke dan Pole Core Yoke berfungsi sebagai tempat mengikatkan pole core yang terbuat dari logam berbentuk silinder dan sekaligus merupakan rumah armature. Sedangkan pole core berfungsi penompang field coil dan memperkuat medan magnet yang ditimbulkan oleh field coil. Umumnya setiap starter mempunyai empat buah pole core. b. Field Coil Untuk menghasilkan medan magnet pada starter, pada starter tidak digunakan medan magnet permanen. Melainkan suatu medan magnet yang kuat yang dihasilkan dengan jalan mengalirkan arus listrik ke suatu kumparan yang disebut field coil. Field coil dibuat dari lempengan tembaga untuk mampu mengalirkan arus listrik yang kuat. Arus mengalir melewati field
32 coil untuk menghasilkan kemagnetan yang kuat pada pole core dan memperkuat garis gaya magnet. Field coil disambungkan secara seri dengan armature coil, agar arus yang melewati field coil juga mengalir ke armature coil.
Gambar 2.27 Yoke, Pole Core dan Field Coil c. Armature dan Sharft Armature terdiri dari sebatang besi yang berbentuk silindris dan diberi slot-slot, poros, kumutator serta kumparan armature dan berfungsi untuk
merubah energi listrik menjadi
energi mekanik, dalam bentuk gerak putar.
Gambar 2.28 Aramature dan Sharft
33 d. Brush (sikat) Starter motor biasanya dilengkapi dengan empat buah sikat brush dua buah diikatkat pada pemegang yang diisolator dan disambungkan dengan armature coil melalui komutator. Sedangkan sikat lainnya diikat pada pemegang yang dihubungkan ke massa body kendaraan. Sikat ditekan kekomutator oleh pegas, bila sikat tersebut telah aus atau tekanan pegasnya menjadi lemah, maka sikat tidak akan dapat melakukan hubungan baik dengan komutator. Akibatnya starter tidak akan dapat menerima torgue yang memadai untuk menghasilkan torgue yang dibutuhkan.
Gambar 2.29 Sikat-sikat (Brush) 2.6.2 Mekanisme pemindah daya a. Reduction Gear (Gigi Reduksi) Motor starter terdiri dari armature, starter dan brush (sikat-sikat) seperti yang ditunjukkan pada gambar (5.1.9), drive pinion, idle gear dan clutch gear berkaitan tetap. Putaran armature dipindahkan ke drive pinion, melalui idle gear dan clutch gear
34 sehingga putarannya berkurang sampai seperempat setelah melalui mekanisme clutch.
Gambar 2.30 Reduction Gear (Gigi-gigi Reduksi) b. Kopling Starter (Starter Clutch) Kopling starter berfungsi untuk memindahkan momen puntir dari armature shaft ke roda penerus dan mencegah berpindahnya tenaga gerak mesin ke starter ketika mesin sudah hidup.
Gambar 2.31 Starter Clutch Reduksi
35 Starter
clutch
terdiri
dari
pinion
shaft
yang
perpindahannya jadi satu dengan pinion, splinge tube yang disesuaikan terhadap clutch bagian dalam, clutch cover untuk menutup clutch outer, clutch roller dan clutch gear. Clutch roller adalah jenis outer roller dan cara kerja pergerakan dari magnetic switch menyebabkan plunger magnetic switch menekan clutch pinion shaft yang mana putarannya menekan return spring dan bergerak ke arah kiri. Oleh karena screw spline memotong terhadap pinion shaft, pinion akan maju sambil berputar dan berkaitan dengan ring gear. Untuk mencegah gigi dari roda gigi rusak (chipping) pada peristiwa persentuhan antara gigi ke gigi karena kegagalan dalam perkaitannya dan untuk menjamin perkaitan yang wajar antara pinion dan ring gear. Drive spring dilengkapi dengan pinion. Bila pinion meluncurkan kring gear, drive spring ditekan dengan pinion shaft supaya hanya shaft saja yang maju, menyerap gaya plunger dan mencegah gigi-gigi dari kerusakan. Dengan pengajuan dari pinion shaft, pinion diputar oleh putaran torgue dari screw spline dan menjamin perkaitan dengan ring gear. Bila pinion seharusnya tidak berkaitan dengan ring gear, shaft sendiri yang akan maju menutup titik kontak utama magnetic switch. Armature akan berputar, menyebabkan pinion berputar dan berkaitan dengan
36 ring gear. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat cara kerja starter clutch.
2.6.3 Sakelar Magnet (Magnetic Switch) Fungsi utama saklar magnet yaitu untuk menghubungkan dan melepaskan starter clutchdg roda penerus dan sekaligus mengalirkan arus listrik yang besar ke motor starter melalui terminal utama. Saklar magnet terdiri dari kontak plate yang dihubungkan dengan plunger bekerja secara bersamaan dan digulung oleh dua buah gulungan, gulungan bagian dalam dibuat lebih tipis dan disebut pull-in coil. Sedangkan gulungan bagian luar lebih tebal disebut hold-in coil. Bila kekuatan magnet dari kedua kumparan bereaksi dalam arah yang sama, plunger akan tertarik sebaliknya pada saat gaya magnet yang dihasilkan berlawanan arah dan masing-masing menghapuskan maka plunger akan kembali ke posisi semula dengan bantuan pegas pembalik (return spring). Pull-in coil dihubungkan ke massa melalui field coil dan armature, sedangkan hold-in coil dihubungkan langsung dengan massa.
37
Gambar 2.32 Konstruksi Saklar Magnet 2.6.4 Cara Kerja Motor Starter Reduksi 1. Pada saat starter switch ON Bila starter switch diputar ke posisi ON, maka arus baterai mengalir melalui hold-in coil ke massa dan dilain pihak pull-in coil, field coil dan ke massa melalui armature. Pada saat hold dan pull-in coil membangkitkan medan magnet dengan arah yang sama karena arah arus yang mengalir pada kedua kumparan yang sama. Kejadian ini kontak plate (plunger) akan bergerak ke arah menutup main switch. Sehingga drive lever bergerak menggeser starter clutch ke arah posisi berkaitan dengan ring gear maka arus mengalir ke field coil relatif kecil dan armature berputar lembut sehingga memungkinkan perkaitan pinion dengan ring gear menjadi lembut. Untuk lebih jelasnya lagi aliran arusnya adalah sebagai berikut.
38
Gambar 2.33 Cara Kerja Starter Reduksi Starter ON 2. Pada saat pinion berkaitan penuh Bila pinion gear sudah berkaitan penuh dengan ring gear, kontak plate akan mulai menutup main switch dan diterminal C ada arus, maka arus dari pull-in coil tidak dapat mengalir, akibatnya kontak plate ditahan oleh kemagnetan hold-in coil saja, bersamaan dengan itu arus yang besar akan mengalir dari baterai ke field coil menuju armature kemudian massa melalui main switch. Akibatnya starter dapat menghasilkan momen puntir yang besar yang digunakan memutarkan ring gear. Bila mesin sudah mulai hidup, ring gear akan memutarkan armature melalui
pinion. Untuk
menghindari kerusakan pada starter, maka kopling starter akan membebaskan dan melindungi armature dari putaran berlebihan.
39
Gambar 2.34 Cara Kerja Starter Reduksi pada Saat Pinion Berkaitan Penuh 3. Pada saat starter switch OFF a. Bila starter switch diputar ke posisi OFF dan main switch dalam keadaan belum membuka maka pull-in coil tidak dapat arus dari terminal 50 melainkan dari terminal C sehingga aliran arusnya mengalir ke armature dan menuju ke massa. Karena arus pull-in coil dan hold-in coil berlawanan maka arah gaya magnet yang dihasilkan juga berlawanan sehingga keduanya saling menghapuskan. Akibat kekuatan return spring dapat mengembalikan kontak plate ke posisi semula.
40
Gambar 2.35 Cara Kerja Starter Saat Switch OFF
2.7 Sistem Pengisian
Gambar 2.36 Sistem Pengisian)
41 2.7.1 Komponen-komponen Sistem Pengisian 2.7.1.1 Alernator
Gambar 2.37 Alternator Fungsi alternator yaitu untuk
mengubah energi
mekanik menjadi tenaga listrik. Tenaga mekanik mesin dihubungkan oleh puli yang memutarkan rotor dan membangkitkan arus listrik bolak-balik dalam stator. Arus bolak-balik disearahkan oleh diode-diode. Komponen utama alternator adalah rotor, yang menghasilkan kemagnetan listrik dan diode-diode yang menyearahkan listrik tersebut.
42 1. Rotor
Gambar 2.38 Konstruksi Rotor Rotor tersusun dari inti magnet (pole core) field coil atau juga disebut rotor coil, slip ring dan rotor shaft. Fiels coil tersebut digulung dengan cara penggulungan yang arahnya sama dengan putaran, dan masing-masing ujungnya dihubungkan pada slip ring. Kedua pole core tersebut
dipasangkan
pada
masing-masing
ujung
gulungan dan juga sebagai pembungkus kumparan rotor. 2. Startor
Gambar 2.39 Startor
43 Startor disusun dari startor core dan kumparan startor. (startor coil). Startor dilindungi bagian depan dan bagian belakang dari frame. Startor coil terdiri dari kawat tembaga yang dilapisi dengan lapisan tipis yang bersifat sebagai insulator. Inti startor bertugas sebagai saluran garis-garis gaya magnet dari pole core ke hasil yang efektif startor coil. 3. Diode
Gambar 2.40 Diode Diode terdiri atas diode (+) dan (-), tiap tiga diode diikat dalam masing-masing pemegang diode. Arus yang dibangkitkan oleh alternator dikirim dari sisi pemegang positif (+) dan juga ujung dari framenya semua terisolasi. Selama penyearahan, diode-diode akan menjadi panas selanjutnya diode holders bertindak meradiasikan panas ini dan mencegah diode dari panas yang berlebihan.
44 2.7.1.2 Regulator
Gambar 2.41 Regulator Regulator berfungsi untuk mengatur tegangan yang dibangkitkan oleh alternator agar tetap konstan. 2.7.1.3 Cara kerja sistem pengisian
Gambar 2.42 Cara kerja rangkaian sistem pengisian Bila kunci kontak diputar ke posisi ON, arus dari baterai akan mengalir ke rotor dan merangsang rotor coil. Pada waktu yang sama, arus baterai juga mengalir ke lampu
45 pengisian dan akibatnya lampu menjadi nyala. Sesudah mesin hidup dan rotor berputar, tegangan dibangkitkan dalam startor coil, dan tegangan netral dipergunakan untuk voltage regulator. Arus medan (field current) yang ke rotor dikontrol dan disesuaikan dengan tegangan yang dikeluarkan terminal B yang beraksi pada voltage regulator. Bila putaran mesin bertambah, voltage yang dihasilkan oleh kumparan startor naik, dan gaya tarik kemagnetan kumparan voltage regulator menjadi lebih kuat.
2.8 Dasar Teori Perhitungan 1. Perhitungan Daya pada Baterai P=V.I Dan juga pada Hukum OHM yaitu: hubungan antara tegangan, arus dan tahanan. V R = I Di mana: I = Kuat arus 45 Ampere P = Daya (Watt) V = Tegangan 12 Volt R = Tahanan/hambatan (Ohm)
46 2. Perhitungan tegangan induksi pada coil Ns Vs = Vp . Np Di mana: Vs = Tegangan induksi pada kumparan sekunder (Volt) Vp = Tegangan induksi pada kumparan primer 250 Volt Ns = Jumlah lilitan pada kumparan sekunder 20.000 gulungan Np = Jumlah lilitan pada kumparan primer 250 gulungan
3.
Gambar 2.43 Ignition Coil Keterangan: R1 = Tahanan pada coil primer positif 1,4 Ω R2 = Tahanan pada coil sekunder 11,7 KΩ = 11.700 Ω R3 = Tahanan pada coil primer negatif 0,8 Ω
47 4. Perhitungan pada putaran starter n NE = Ng Di mana: NE = Putaran mesin n
= Putaran
Ng = Jumlah perbandingan gigi
5. Perhitungan pada momen puntir/torsi (T1 – 1000) (2π n1/60) P = 102 Sehingga T1 = 9,74 x 105 P/n1 Di mana: T1 = Torsi/momen puntir (Kg. m) P = Daya motor penggerak 10 KWatt n1 = Putaran penggerak 1.400 RPm 10 T2 = 9, 74 . 105 1400 = 6957 Kg . m r2 T2 = r1
48 Di mana: T2 = Torsi/momen puntir yang digerakkan (Kg.m) T1 = Torsi/momen puntir penggerak (Kg.m) r2 = Jari-jari yang digunakan (m) r1 = Jari-jari yang digunakan (m) D1 = Diameter puli 97 mm = 0,097 m D1 = Diameter puli 47 mm = 0,047 m
