22
BAB III METODE PENELITIAN
3.1
Sistem Alternator Alternator adalah peralatan elektromekanis yang mengkonversikan energi
mekanik menjadi energi listrik arus bolak-balik. Pada prinsipnya, generator listrik arus bolak-balik disebut dengan alternator, tetapi pengertian yang berlaku umum adalah generator listrik pada mesin kendaraan. Alternator pada pembangkit listrik yang digerakan dengan turbin uap disebut turbo alternator. Fungsi alternator adalah untuk mengubah energi mekanik yang di dapatkan dari tenaga listrik. Energi mekanik dari mesin disalurkan ke sebuah
22
23
pully yang memutar roda dan menghasilkan arus listrik bolak-balik pada stator. Arus bolak-balik ini kemudian dirubah menjadi arus searah oleh diode-diode. Alternator atau yang lebih kita kenal sebagai "Dinamo Amper" merupakan suatu unit yang berfungsi sebagai power supply dan charging system. Dalam kondisi normalnya, pada saat mesin mobil anda hidup, maka suplai kelistrikan keseluruhannya disuplai oleh unit ini, sedangkan battery dalam posisi istirahat dan sebagai input kontrol voltase saja. Apabila battery anda sering tekor, maka selain battery itu sendiri, maka unit ini ataupun wiring/sistem perkabelan yang berkaitan harus diperiksa fungsionalitasnya. Pada saat mesin hidup, tegangan dalam sistem yang berlaku adalah 13-14 volt. Dengan tegangan setinggi itu, maka tegangan dari battery yang normalnya sekitar 12,8V tidak akan keluar ke sistem berdasarkan hukum "Voltase tinggi mengalir ke voltase yang lebih rendah". Tegangan 13-14 volt dalam sistem diregulasi oleh suatu regulator yang bentuknya bisa berupa IC atau Cut-Out Relay. Tanpa regulator ini, maka tegangan akan terlalu tinggi (bisa mencapai 21V pada RPM 5000) dan pada gilirannya akan mengirim CD Changer, TV, atau perangkat elektronik dan digital lain anda ke tempat pembuangan sampa. 3.2
Komponen-komponen Alternator
3.2.1
Pully Pully berfungsi meneruskan putaran mesin ke alternator. Memuat
perbandingan putaran antara putaran mesin dan alternator. Pully alternator diikat/dikencangkan ke bagian sumbu rotor. Tipe pully tunggal atau poli PK dapat digunakan.
24
Gambar 3.1 Pully
3.2.2
Fan ( Kipas ) Fungsi fan (kipas) adalah untuk mendinginkan diode dan kumparan-
kumparan pada alternator.
Gambar 3.2 Fan (Kipas)
25
3.2.3
Spicer (Busing) Spicer (busing) Berfungsi untuk menahan kipas atau sebagai pembatas
antara kipas dan body depan alternator.
Gamabar 3.3 Spicer (Busing) 3.2.4
Housing (Depan dan Belakang) Housing Depan Dan Belakang (Rear end frame & drive end fram ) ini
berfungsi untuk sebagai kerangka luar yang memegang bagian-bagian dalam alternator, selain iotu juga mempunyai saluran udara untuk meningkatkan efisiensi pendinginan.
Gambar 3.4.a. Housing depan
Gambar 3.4.b. Housing belakang
26
3.2.5
Rotor Rotor merupakan bagian yang berputar di dalam alternator, ada rotor
terdapat kumparan rotor (rotor coil) yang berfungsi untuk membangkitkan kemagnetan. Kuku-kuku yang terdapat pada rotor berfungsi sebagai kutub-kutub magnet, dua slip ring yang terdapat pada alternator berfungsi sebagai penyalur listrik ke kumparan rotor. Untuk lebih jelasnya terlihat pada gambar 2.5 berikut
Gambar 3.5 Rotor www.blogcatalog.com/blog/ 3.2.6
Stator Pada gambar 2.6 terlihat konstruksi dan stator coil. Kumparan stator
adalah bagian yang diam dan terdiri dari tiga kumparan yang pada salah satu ujung-ujungnya dijadikan satu. Pada gambar sebelah kanannya terlihat teori gambar konstruksi ini disebut hubungan “Y” atau bintang tiga fhase. Bgian tengah yang menjadi satu adalah pusat gulungan.Dan bagian ini disebut terminal “N”. Pada bagian ujung kabel lainnya akan menghasilkan arus bolak-balik (AC) tiga phase.
27
Gambar 3.6 Stator www.blogcatalog.com/blog/ 3.2.7
Rectifier (Diode) Konstruksi dan hubungan antara stator coil dengan diode. Ketiga ujung
dari stator dihubingkan dengan kedua macam diode. Pada model yang lama terdapat dua bagian yang terpisah antara diode positif (+) dan diode negative (-). Bagian positif (+) mempunyai rumah yang lebih besar daripada yang negatif (-). Selain perbedaan tersebut ada lagi perbedaan lainnya yaitu strip merah pada diode positif dan strip hitam pada diode negative. Fungsi dari diode adalah menyearahkan arus bolak-balik (AC) yang dihasilkan oleh stator coil menjadi arus searah (DC). Diode juga berfungsi mencegah arus balik dari baterai ke alternator.
\ Gambar 3.7 Rectifier (Diode) www.blogcatalog.com/blog/
28
3.2.8
Rumah Sikat Sikat arang berfungsi mengalirkan arus ke kumparan rotor melalui slip
ring. Rumah sikat / Brush holder berfungsi sebagai tempat sikat arang.
Gambar 3.8 Rumah sikat 3.3
Jenis-jenis Alat Uji yang digunakan
3.3.1
Regulator Tegangan Pengatur tegangan (voltage regulator) berfungsi menyediakan suatu
tegangan keluaran DC tetap yang tidak dipengaruhi oleh perubahan tegangan masukan, arus beban keluaran, dan suhu. Pengatur tegangan adalah salah satu bagian dari rangkaian catu daya DC. Dimana tegangan masukannya berasal dari tegangan keluaran filter, setelah melalui proses penyearahan tegangan AC menjadi DC. Pengatur tegangan dikelompokkan dalam dua kategori, pengatur linier dan switching regulator. yang termasuk dalam kategori pengatur linier, dua jenis yang umum adalah pengatur tegangan seri (Series Regulator) dan pengatur tegangan parallel (Shunt Regualtors). Dua jenis pengatur di atas dapat diperoleh untuk keluaran tegangan positif maupun negatif. Sedangkan untuk switching regulator terdapat tiga jenis konfiguarsi yaitu, step-up, step-down dan inverting. Spesifikasi regulator tegangan yang digunakan :
29
Merek : (OKI)
Regulator : TDGC2-1KC€
VOL = 0 - 250 V/1KVA
Gambar 3.9 Regulator Tegangan 3.3.2
Motor Listrik Motor listrik termasuk kedalam kategori mesin listrik dinamis dan
merupakan sebuah perangkat elektromagnetik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan, dll di industri dan digunakan juga pada peralatan listrik rumah tangga (seperti: mixer, bor listrik, kipas angin). Motor listrik kadangkala disebut “kuda kerja” nya industri, sebab diperkirakan bahwa motor-motor menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri. Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor listrik secara umum adalah sama, yaitu: -
Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya.
30
-
Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran/loop, maka kedua sisi loop, yaitu pada sudut kanan medan magnet, akan mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan.
-
Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar/ torsi untuk memutar kumparan.
-
Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan. Motor
listrik
sudah
menjadi
kebutuhan
kita
sehari-hari
untuk
menggerakkan peralatan dan mesin yang membantu perkerjaan. Untuk memutar baling-baling pada kipas angin, digunakan motor listrik. Demikian juga, motor listrik digunakan pada peralatan rumah tangga lainnya seperti: hair dryer, blender, pompa air, mesin cuci, mesin jahit, bor listrik dll. Mesin-mesin pertanian terutama mesin pengolahan hasil pertanian dan mesin-mesin di industri pun banyak yang menggunakan tenaga putarnya dari motor listrik. Pada motor bakar, motor listrik digunakan sebagai motor starter. Pada traktor pertanian, motor Spesifikasi motor listrik yang digunakan : Tipe = yc 90L – 4
- 220 v
1 FASE
- 50 Hz
1,1 Kw
- 1420 r/min
1,5 Hp
- 10,5 A
31
Gambar 3.10 Motor Listrik 3.3.3
Pully Motor Listrik Puliy adalah sebuah mekanisme yang terdiri dari roda pada sebuah poros
atau batang yang memiliki alur diantara dua pinggiran di sekelilingnya. Sebuah tali, kabel, atau sabuk biasanya digunakan pada alur puli untuk memindahkan daya. Puli digunakan untuk mengubah arah gaya yang digunakan, meneruskan gerak rotasi, atau memindahkan beban yang berat. Puli merupakan salah satu dari enam mesin sederhana. Sistem puliy dengan sabuk terdiri dua atau lebih pully yang dihubungkan dengan menggunakan sabuk. Sistem ini memungkinkan untuk memindahkan daya, torsi, dan kecepatan, bahkan jika puli memiliki diameter yang berbeda dapat meringankan pekerjaan untuk memindahkan beban yang berat.
32
Gambar 3.11 Pully Motor Listrik 3.3.4
Kabel Alternator Kabel adalah alat untuk menghubungkan arus antara alternator dengan alat
ukur atau komponen yang lainnya.
Gamabr 3.13 Kabel Alternator 3.3.5
Battery Battery atau sering disebut aki, adalah salah satu komponen utama dalam
kendaraan bermotor, baik mobil atau motor, semua memerlukan aki untuk dapat menghidupkan mesin kendaraan (mencatu arus pada dinamo stater kendaraan). Aki mampu mengubah tenaga kimia menjadi tenaga listrik.
33
Dikenal dua jenis elemen yang merupakan sumber arus searah (DC) dari proses kimiawi, yaitu elemen primer dan elemen sekunder. Elemen primer terdiri dari elemen basah dan elemen kering. Reaksi kimia pada elemen primer yang menyebabkan elektron mengalir dari elektroda negatif (katoda) ke elektroda positif (anoda) tidak dapat dibalik arahnya. Maka jika muatannya habis, maka elemen primer tidak dapat dimuati kembali dan memerlukan penggantian bahan pereaksinya (elemen kering). Sehingga dilihat dari sisi ekonomis elemen primer dapat dikatakan cukup boros. Contoh elemen primer adalah batu baterai (dry cells). Elemen sekunder dalam pemakaiannya harus diberi muatan terlebih dahulu sebelum digunakan, yaitu dengan cara mengalirkan arus listrik (secara umum dikenal dengan istilah 'disetrum'). Akan tetapi, tidak seperti elemen primer, elemen sekunder dapat dimuati kembali berulang kali. Elemen sekunder ini lebih dikenal dengan aki. Dalam sebuah aki berlangsung proses elektrokimia yang reversibel (bolak-balik) dengan efisiensi yang tinggi. Yang dimaksud dengan proses elektrokimia reversibel yaitu di dalam aki saat dipakai berlangsung proses pengubahan kimia menjadi tenaga listrik (discharging). Sedangkan saat diisi atau dimuati, terjadi proses tenaga listrik menjadi tenaga kimia (charging). Besar ggl yang dihasilkan satu sel aki adalah 2 Volt. Sebuah aki mobil terdiri dari enam buah aki yang disusun secara seri, sehingga ggl totalnya adalah 12 Volt. Accu mencatu arus untuk menyalakan mesin (motor dan mobil dengan menghidupkan dinamo stater) dan komponen listrik lain dalam mobil. Pada saat mobil berjalan aki dimuati (diisi) kembali sebuah dinamo (disebut dinamo jalan) yang dijalankan dari putaran mesin mobil atau motor.
34
Pada aki kendaraan bermotor arus yang terdapat di dalamnya dinamakan dengan kapasitas aki yang disebut Ampere-Hour/AH (Ampere-jam). Contohnya untuk aki dengan kapasitas arus 5 AH, maka aki tersebut dapat mencatu arus 5 Ampere selama 1 jam atau 1 Ampere selama 5 jam. 3.4
Alat Ukur Uji yang digunakan Alat ukur atau alat bantu tambahan yang digunakan untuk mengetahui dari
karaktersistik Alternator 12 V/35 V yang dihasilkan antara lain : 1.
AVO meter
2.
Tachometer
Pengujian dilakukan di laboratorium proses produksi Universitas Mercu Buana dengan menggunakan suatu sistem pengujian yang terintegrasi. Alternator dirancang sedemikian rupa dengan regulator tegangan atas suatu kontruksi dengan didudukan yang dibuat sedemikian rupa . Uji seberapa besar berkapasitas alternator 12 v/ 35 V dengan tegangan legulator (n) = 75, 100, 125, 150, 175, 200, 225, dan 250. sehingga didapat hasil perbedaan yang dihasilkan oleh putaran pompa yang dimana dapat diketahui dari hasil RPM yang ditunjukan oleh Tacho meter. 3.4.1
AVO meter AVO meter adalah alat untuk mengukur arus, tegangan dan hambatan
listrik pada suatu komponen atau rangkaian komponen. AVO meter adalah kependekan dari Ampere Volt Ohm meter. Terdapat dua jenis AVO meter yaitu AVO meter analog (tampilannya berupa jarum putar) dan AVO meter digital
35
(tampilannya berupa display digital). Terkadang orang menyebut AVO meter dengan sebutan multi tester.
Gambar 3.14 AVO meter Dalam penggunaannya penting sekali untuk memperhatikan dan memilih skala pengukuran yang sesuai sebelum melakukan pengukuran. Biasakan untuk menggunakan skala paling tinggi pada saat awal pengukuran baik arus, tegangan ataupun hambatan listrik. Hal ini untuk menghindari rusaknya AVO meter yang dikarenakan arus atau teganganterlalu besar. Selanjutnya bisa diturunkan skalanya jika dirasakan hasil pengukuran masih belum mencukupi tingkat ketelitiannya. 3.4.2
Tacho Meter Tachometer adalah sebuah alat pengujian yang dirancang untuk mengukur
kecepatan rotasi dari sebuah objek, seperti alat pengukur dalam sebuah mobil yang mengukur putaran per menit (RPM) dari poros engkol mesin. Kata "tachometer" berasal dari kata Yunani tachos yang berarti "kecepatan" dan metron yang berarti "untuk mengukur". Perangkat ini pada masa sebelumnya dibuat dengan dial, jarum yang menunjukkan pembacaan saat ini dan tanda-tanda yang menunjukkan tingkat yang aman dan berbahaya. Pada masa kini telah diproduksi
36
tachometer digital yang memberikan pembacaan numerik tepat dan akurat dibandingkan menggunakan dial dan jarum.
Gambar 3.15 Tacho meter
37
3.5
Prosedur Penelitian Diagram Prosedur Penelitian Alternator Start
Studi Pustaka Tegangan yang dibutuhkan 12 volt/35 volt Tegangan yag didapat 1,22 volt
Persiapan Pengujian Tegangan regulator Motor listrik Alternator
Persiapan Pengujian
Pengumpulan Data Hasil Pengujian tegangan terhadap frekuensi putaran motor listrik. tegangan dan arus keluar terhadap kecepatan alternator.
Analisa Data Pengujian
YA
Hasil
Selesai
TIDAK
38
3.6
Pengujian dan Analisa Pengujian merupakan faktor utama yang mempengaruhi relevannya data
hasil pengujian dan analisa terhadap karakteristik pengujian yang terpenting dalam pengujian Analisa karakteristik alternator 12 V/35 V), adalah sebagai berikut : 1. Pengukuran perbedaan RPM yang dihasilkan pada motor listrik terhadap AVO meter yang dihasilkan alternator. 2. Pengukuran perbandingan kecepatan RPM pada tegangan 75, 100, 125, 150, 175, 200, 225, dan 250 dengan AVO meter pada alternator. 3.6.1
Pengukuran Putaran Motor Listrik yang dihasilkan Alternator pada Tegangan Legulator Tertentu. Adalah putaran motor listrik yang dihasilkan dari alternator yang
digerakan oleh regulator tegangan yang dikontakan dengan listrik setelah terdapat hasil daya RPM lalu dilakukan perhitungan kecepatan yang di ukur oleh alat ukur AVO meter. 3.6.2
Pengukuran Perbandingan Kecepatan RPM pada Tegangan 75, 100, 125, 150, 175, 200, 225, dan 250 dengan AVO meter. Adalah hasil kecepatan RPM yang sudah diukur pada AVO meter, dan
terdapat perbedaan, perbedaan itu yang dianalisa. Pada alternator terdapat perbedaan kecepatan RPM yang sudah dilakukan dan didapat hasil uji coba.
39
3.7
Informasi Umum “Analisa karakteristik alternator 12 V/35 V”. Adalah suatu analisa yang dimana akan didapat karakterisitk perbandingan
kecepatan RPM yang di hasilkan pada tegangan yang sudah di tentukan, dan dimana juga terdapat perbedaan antara ukuran AVO meter. 3.8
Persiapan Sebelum diuji.
3.8.1
Kondisi Tempat Uji.
a. Kondisi uji alat di dalam leb.mesin universitas mercu buana Jakarta. b. Tempat peralatan uji sebaiknya diletakkan tidak langsung kena matahari, hujan atau angin 3.8.2
Kondisi Alat Uji Coba.
a. Alternator yang siap untuk dilakukan pengujian. b. Kontruksi/rangkaian alternator berada pada tempat datar dan tidak bergeser. c. Regulator, motor listrik dan alternator berada dalam keadaan baik dan siap untuk digunakan. 3.8.3
Kondisi Alat Ukur.
a. Alat ukur AVO meter dalam keadaan baik. b. Alat ukur harus mampu mengukur kecepatan RPM hingga maksimal 1000 RPM. c. Alat ukur sebelum dipergunakan harus dilakukan proses pengecekan. d. Alat ukur bearada dalam keadaan baik dan siap untuk dipakai. e. Alat ukur harus dikalibrasikan nol, baik secara manual ataupun otomatis.
40
3.8.4
Prosedur Penghidupan Alternator Untuk Melakukan Uji Coba.
a. Tenaga listrik yang digunakan untuk menghidupkan alternator yaitu 1 phase. b. Putar tombol regulator tegangan ke posisi 0, agar putaran motor pada alternator berjalan normal. c. Naikan tegaangan regualor 75, 100, 125, 150, 175, 200, 225, dan 250. Dengan menaikan satu persatu. d. Setelah dilakukan aba-aba untuk menghidupkan regulator maka AVO meter siap untuk mengukur alat yang sesuai yang di tentukan. e. Memeriksa kondisi regulator tegangan dan mesin Motor listrik apakah sudah bekerja dengan baik melalui putaran puli yang berputar. 3.8.5
Prosedur Mematikan Alternator Untuk Melakukan Uji Coba.
a. Putar tombol regulator tegangan ke posisi 0, agar putaran motor pada alternator berhenti. b. Matikan Aliran listrik untuk mematikan alternator. 3.8.6
Prosedur Uji.
a. Periksa apakah regualtor tegangan, motor listrik dan alternator dalam keadaan baik. b. Periksa AVO meter meter dan Tacho meter apakah sudah berfungsi dengan baik. c. Periksa keamanan diri pada saat uji coba, agar terjadi keselamatan dalam kerja.
