SISTEM PENGISIAN DAN TROUBLE SHOOTING PADA MESIN MITSUBISHI LANCER 4 G13 PROYEK AKHIR Diajukan Dalam Rangka Penyelesaian Studi Diploma III Untuk Mencapai Gelar Ahli Madya
Disusun oleh : Nama
: Eko Hadi Utoyo
NIM
: 5250304548
Jurusan
: Teknik Mesin
Prodi
: Teknik Mesin D III
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2007
i
HALAMAN PENGESAHAN
Laporan Proyek Akhir ini telah dipertahankan di hadapan sidang penguji Proyek Akhir Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang pada :
Hari
:
Tanggal : Pembimbing:
Penguji II:
Hadromi, S.Pd, MT NIP. 132093201 Penguji I:
Drs. Murdani, M.Pd NIP. 130894848
Hadromi, S.Pd, MT NIP. 132093201
Ketua Jurusan
Ketua Program Studi D3
Teknik Mesin,
Drs. Pramono MT. NIP. 131474226
Drs. Wirawan S. SPd, NIP. 131876223 Mengetahui Dekan Fakultas Teknik,
Prof. Dr. Soesanto NIP. 130875753
ii
MOTO DAN PERSEMBAHAN
MOTTO 1. Kesempatan itu datang hanya sekali selanjutnya kitalah yang harus mencari. 2. Kesuksesan belajar itu bukan karena kecerdasan, akan tetapi karena besarnya kemauan dan kesungguhan hati. 3. Percaya diri adalah kunci kebehasilan. 4. Tak ada kata mustahil bagi orang yang mau mencoba.
PERSEMBAHAN 1. Ibu dan Bapak Tercinta atas pengorbanan dan do’anya. 2. Adikku tercinta. 3. Rekan satu hati dan satu rasa yang selalu mendukung dalam pembuatan laporan.
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan Proyek Akhir dengan judul “Sistem Pengisian dan Trouble Shooting pada Mesin Mitsubishi Lancer 4 G15” ini dengan lancar. Penulis menyadari bahwa tanpa adanya bantuan dari berbagai pihak, penulis tidak dapat menyelesaikan laporan ini dengan baik. Kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada : 1.
Prof. Dr. Soesanto Dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.
2.
Drs. Pramono Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Negeri Semarang.
3.
Drs. Wirawan Sumbodo, MT Ketua Program Studi D3 Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.
4.
Bapak Dwi Widjanarko, S.Pd, ST, M.T Dosen Pembimbing yang telah memberikan bimbingan dan pengarahan dalam menyusun laporan.
5.
Drs. Widi Widayat Pembimbing Lapangan yang selalu memberi semangat.
6.
Semua pihak yang membantu hingga terselesainya penulisan laporan ini. Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna. Oleh
karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun. Semoga laporan ini bermanfaat bagi penulis khususnya dan pembaca pada umumnya. Semarang,
Penyusun
iv
Juli 2006
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ….. ..............................................................................
i
HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................... ii MOTTO DAN PERSEMBAHAN ................................................................. iii KATA PENGANTAR .................................................................................. iv DAFTAR ISI ....... ........................................................................................ v DAFTAR GAMBAR .................................................................................... vii DAFTAR TABEL ........................................................................................ x DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................ xi BAB I
PENDAHULUAN A. Latar Belakang ....................................................................... 1 B. Tujuan..................................................................................... 3 C. Manfaat ................................................................................... 3 D. Permbahasan ........................................................................... 3 E. Sistematika Penulisan…………………………………………. 4
BAB II LANDASAN TEORI 1. Prinsip Pembangkit Kelistrikan .......................................... 5 2. Prinsip Generator ............................................................... 7 B. SITEM PENGISIAN PADA MITSUBISHI LANCER ........... 12 a. Baterai ................................................................................. 11 b. Kotak baterai........................................................................... 12
v
c. Elemen baterai......................................................................... 12 d. Sumbat ventilasi...................................................................... 12 C. PRINSIP ALTERNATOR........................................................... 12 1. Mesin Berputar dalam Kumparan....................................... 12 2. Kumparan Menghasilkan Electromagnet ............................ 14 3. Arus Bolak –balik 3 Fase..................................................... 14 4. Penyearahan Arus .............................................................. 14 A. Prinsip IC Regulator ................................................................ 18 B. SISTE PENGISIAN PADA MITSUBISHI LANCER ............. 21 1. Konstuksi Alternator .......................................................... 21 2. IC Regulator ...................................................................... 28 3. Cara Kerja ......................................................................... 32 4. Pengujian Tegangan Output Alternator .............................. 36 C. Trouble Shooting..................................................................... 41 D. Pemeriksaan ............................................................................ 45 BAB III PENUTUP A. Simpulan ................................................................................ 51 B. Saran ....................................................................................... 52 DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 53 LAMPIRAN
vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar
Halaman
1. Induksi Elektromagnet ….. ..................................................................... 5 2. Hukum Tangan Kanan Fleming….. ........................................................ 6 3. Prisip Generator ….. ............................................................................... 7 4. Prinsip Kerja Generator Arus Searah ….................................................. 8 5. Tegangan yang dihasilkan Generator DC ….. ......................................... 9 6. Prinsip Kerja Generator Arus Bolak-Balik ….. ....................................... 9 7. Tegangan yang dihasilkan Generator AC….. .......................................... 10 8. Tegangan Setelah Disearahkan .............................................................. 10 9. Magnet Berputar didalam Kumparan ….. ............................................... 13 10. Kumparan Penghasil Elektromagnet ….. ................................................ 14 11. Arus Bolak-Balik 3 Fase ….. .................................................................. 15 12. Penyearahan pada Dioda ….. .................................................................. 16 13. Penyearahan ….. .................................................................................... 17 14. Sirkuit Penyearah …............................................................................... 17 15. Transistor PNP dan NPN ….. ................................................................. 18 16. Aliran Arus pada Dioda….. .................................................................... 19 17. Prinsip Dasar IC Regulator….. ............................................................... 20
vii
18. Alternator Mitsubishi Lancer….. ............................................................ 21 19. Komponen Alternator….. ....................................................................... 22 20. Fungsi Beberapa Komponen dalam Alternator ........................................ 23 21. Jenis-Jenis Puli ….. ................................................................................ 24 22. Rotor…… ….. ........................................................................................ 25 23. Rotor Mitsubisahi Lancer….................................................................... 25 24. Stator..……….. ...................................................................................... 26 25. Stator Mitsubishi Lancer…………………………………………..….. . 26 26. End Frame.…......................................................................................... 27 27. Susunan Rectifier….. .............................................................................. 28 28. Tipe-Tipe Alternator….. ......................................................................... 30 29. Rangkaian IC Regulator ......................................................................... 30 30. Terminal dalam Alternator Mitsubishi Lancer….. ................................... 31 31. Cara Kerja saat Kunci Kontak ON, Mesin Mati….. ................................ 32 32. Cara Kerja saat Putaran Rendah .............................................................. 33 33. Cara Kerja saat Putaran Tinggi ….. ........................................................ 34 34. Grafik Hubungan Tegangan Output Alternator dengan Putaran 1000 rpm.. .................................................................................................................... 36 35. Grafik Hubungan Tegangan Output Alternator dengan Putaran 1500 rpm. ................................................................................................................... 37
viii
36. Grafik Hubungan Tegangan Output Alternator dengan Putaran 2000 rpm................................……………………………………………..….. 38 37. Grafik Hubungan Tegangan Output Alternator dengan Putaran 3000 rpm................................……………………………………………..….. 39 38. Throble Shooting .................................................................................... 41 39. Test Hubung Masa Rotor ….. ................................................................. 45 40. Test Hubung Terbuka Rotor…................................................................ 46 41. Test Hubung Masa Stator….. ................................................................. 47 42. Test Hubung Terbuka Stator….. ............................................................. 47 43. Pemeriksaan Dioda Positif ….. ............................................................... 48 44. Pemeriksaan Dioda Negatif…................................................................. 48 45. Batas Limit Keausan Brush….. ............................................................... 49 46. Pemeriksaan Bearing .............................................................................. 49 47. Pemeriksaan Slip Ring ............................................................................ 50
ix
DAFTAR TABEL
Tabel
Halaman
1. Grafik Hubungan Tegangan Output Alternator dengan Putaran 1000 rpm.. .................................................................................................................... 36 2. Grafik Hubungan Tegangan Output Alternator dengan Putaran 1500 rpm. ................................................................................................................... 37 3. Grafik Hubungan Tegangan Output Alternator dengan Putaran 2000 rpm................................……………………………………………..….. 38 4. Grafik Hubungan Tegangan Output Alternator dengan Putaran 3000 rpm................................……………………………………………..….. 39 5. Bekerja lampu waring charge tidak normal……………………………. 41 6. Lampu tidak mati pada waktu mesin mulai hidup................................... 42 7. Baterai lemah...........................................................................................
x
43
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran
Halaman
1. Foto Engine Stand….. ............................................................................ 54 2. Surat Keterangan Selesai Pembuatan Engine Stand ….. .......................... 56 3. Surat Pengajuan Dosen Pembimbing…................................................... 57
xi
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Pemilihan Judul Perkembangan ilmu dan teknologi pada zaman sekarang yang semakin pesat menuntut peningkatan kemampuan, ketrampilan dan profesionalitas sumber daya manusia. Berbagai usaha peningkatan telah dilakukan pada semua bidang, termasuk bidang otomotif. Perkembangan teknologi pada bidang otomotif berperan cukup besar terhadap kemajuan bidang-bidang lainnya. Untuk itu perlu adanya tenaga-tenaga ahli dalam bidang ini, apalagi menghadapi serbuan negara-negara produsen otomotif dengan pemasaran produk mereka menjelang perdagangan bebas Pada suatu kendaraan (mobil) sumber tenaga yang berupa arus listrik diperoleh dari baterai di mana kapasitas baterai sendiri sangatlah terbatas, bila pada mobil hanya mengandalkan baterai saja sebagai sumber listrik, akibatnya hanya dalam beberapa jam saja arus baterai akan habis. Untuk itu pada mobil dilengkapi dengan generator sebagai pembangkit tenaga listrik, adapun generator yang dipasang yaitu dinamo menghasilkan arus DC, bila tidak menggunakan generator DC, maka mobil selalu dilengkapi dengan pembangkit tenaga listrik AC yang disebut alternator. Sistim kelistrikan pada mobil diantaranya sistim stater untuk menghidupkan mesin, sistim pengapian, sistim penerangan, sistim pengisian, dan perlengkapan listrik lainnya. Menurut Daryanto (1999 : 334) sistim pengisian akan mengisi baterai selama kendaraan berjalan atau mesin berputar supaya baterai terisi penuh untuk memberikan arus yang cukup pada bagian-bagian kelistrikan 1 selama mesin berkerja. Baterai hanya dapat diisi oleh arus DC, untuk merubah arus AC menjadi DC digunakan rectifie atau dioda yang biasanya dipasang pada bagian dalam alternator.
1
2 Mengingat kegunaan dari baterai yang beraneka ragam tersebut tentu akan menyebabkan turunya kemampuan atau tegangan baterai. Hal ini akan mempengaruhi kinerja sistim kelistrikan yang ada pada kendaraan. Oleh karena itu setiap kendaraan harus mempunyai sistim pengisian yang baik agar baterai selalu dalam kondisi terisi penuh. Sistim pengisian pada mobil mempunyai peranan yang sangat penting, untuk itu kondisinya harus diperhatikan. Kondisinya sistimnya harus dalam keadaan baik guna mendukung kelangsungan hidup suatu mesin. Adapun pada mobil Mitsubishi Lancer tipe alternator yang digunakan adala alternator IC (Intergrated Circuit). IC regulator terbentuk menjadi satu dengan alternator dan dipasangkan pada jaringan kelistrikan di antaranya kumparan medan dan massa yang berfungsi untuk mengontrol arus ke field coil. Sehingga tegangan yang keluar dari alternator dapat dipelihara pada harga yang konstan ( PT. Toyota Astra Mobil Step 2, 1995 : 6-25). Alternator yang digunakan penulis dalam pembuatan proyak ini manggunakan IC regulator sebagai pengatur tegangan. Hal-hal yang mendasari penulis memilih judul Sistem Pengisian. Kelistrikan pada Mobil Mitsubishi Lancer adalah sebagai berikut: a. Untuk mengkaji lebih dalam tentang Sistem Pengisian Kelistrikan pada Mobil Mitsubishi lancer. b. Sistem Pengisian merupakan salah satu dari system kelistrikan vital pada mobil perlu untuk dipahami cara kerja dan aliran arus listriknya c. Untuk memudahkan penganalisaan dan memperbaiki kerusakan pada system pengisian yang menggunakan IC regulator khususnya tipe M.
3 B. Tujuan Proyek Akhir Tujuan yang diperoleh antara lain : a. Menjelaskan sistem pengisian pada mesin Mitsubishi lancer. b. Menjelaskan komponen-komponen sistem pengisian model IC beserta prinsip cara kerjanya. c. Mengetahui terjadinya kerusakan pada sistem pengisian model IC pada mobil Mitsubishi Lancer. C. Manfaat Adapun manfaat yang diperoleh pembahasan system pengisian Mitsubishi Lancer adalah: a. Dapat mengerti dan memahami tentang sistem pengisian IC Mitsubishi Lancer. b. Dapat mengetahui fungsi komponen- komponen sistem pengisian Mitsubishi Lancer beserta cara kerjanya. c. Dapat membantu meningkatkan pemahaman dalam hal indikasi terjadinya kerusakan sistem pengisian. d. Dapat memperbaiki jika terjadi kerusakan pada sistem pengisian Mobil Toyota Starlet. e. Sebagai syarat kelulusan program Diploma III jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Nigeri Semarang. D. Pembatasan Pembahasan Permasalahan yang akan dibahas dalam proyek Akhir ini adalah sebagai berikut : 1. Bagaimana cara kerja dari sistim pengisian ? 2. Apa fungsi komponen-komponen sistim pengisian ?
4 3. Bagaimana memperbaiki dan mencegah kerusakan pada sistem pengisian. E. Sistimatik Penulisan Sistimatik penulisan laboran Proyek Akhir ini dibagi menjadi beberapa Bab dan masing-masing Bab membahas masalah yang berlain, seperti yang dijelaskan sebagai berikut : Bab I : Pendahuluan yang berisikan tentang alasan pemilihan judul, tujuan, manfaat, pembatasan masalah, sistimatika penulisan. Bab II : Bagian isi berisi tentang prinsip pembangkitan tenaga listrik, komponen dan cara kerja sistim pengisian, Hasil pengujian, dan serta trobel shooting. Bab III : Penutup yang berisikan simpulan dan saran.
BAB II A. LANDASAN TEORI
1. Prinsip Pembangkit Kelistrikan . a. Induksi elektromagnet Bila garis gaya magnet dipotong atau dilewati arus listrik yang bergerak di antara medan magnet, akan timbul gaya gerak listrik pada penghantar dan arus aka mengalir apabila penghantar tersebut bagian dari sirkuit lengkap (PT. Toyota Astra Motor Fundamentals Of Electricity Step 2, 1994 :2). Induksi electromagnet dipengaruhi tiga factor yaitu (1)kemagnetan, (2)konduktor, (3)kecepatan potong. Bila fluk magnet dipotong oleh gerakan konduktor didalam sebuah magnet, maka didalam kondoktor tersebut akan dihasilkan gaya listrik (tegangan induksi) pada penghantar dan arus akan mengalir apabila penghantar tersebut merupakan bagian dari sirkuit lengkap.
Gambar 1. Induksi Elektromagnet (Dokumen, 2007) 5
6
Seperti ditunjukkan pada gambar 1, jarum galvanometer (ammeter yang dapat mengukur arus yang sangat kecil) akan bergerak karena gaya gerak listrik yang dihasilkan pada saat penghantar digerakkan maju mundur diantara kutub utara dan kutub selatan magnet, maka gaya gerak listrik mengalir dari kanan ke kiri. b. Arah gaya gerak listrik kaidah tangan kanan fleeming.
Gambar 2. Hukum tangan kanan (Dokumen, 2007)
Arah gaya gerak listrik yang ditimbulkan didalam penghantar diantara magnet bermacam-macam, mengikuti arah gaya medan magnet dan gerakan penghantar. Arah garis gaya magnet dapat dimengerti dengan menggunakan hukum tangan kanan fleming (fleming right hand rule) seperti terlihat pada gambar 2, dengan ibu jari, telunjuk dan jaari tengah tangan kanan dibuka dengan sudut yang tepat dan sama lain, telunjuk akan menunjukkan garis gaya magnet, ibu jari menunjukkan arah gerakan penghantar dan jari tengah menunjukkan arah gaya gerak listrik.
7
2. Prinsip Generator Bila dua buah penghantar disambung dari ujung ke ujung, maka akan timbul gaya gerak listrik pada keduanya, jadi semakin banyak penghantar yang berputar dalam medan magnet maka semakin besar gaya gerak listrik yang dihasilkan.. (PT. Toyota Astra Motor Fundamentals Of Electricity Step 2, 1994 :5)
Gambar 3. Prinsip generator (Dokumen, 2007)
Bila penghantar terbentuk dalam satu kumparan, jumlah total gaya gerak listrik yang dibangkitkan menjadi menjadi lebih besar. Demikian juga besarnya tenaga listrik yang dihasilkan. Generator membangkitkan tenaga listrik dengan jalan memutar sebuah kumparan di dalam medan magnet. Ada dua macam arus listrik, arus searah dan arus bolak-balik dan tergantung pada cara menghasilkan listrik generator.
8
a. Generator arus searah (Direct Curent) Arus searah adalah sejenis arus yang selalu mempunyai arah arus yang sama melalui rangkaian listrik, itu adalah suatu keadaan dimana sumber listrik di dalam rangkaian itu mempunyai kutub yang tidak berubah yaitu menghasilkan voltase searah.
Gambar 4. Prinsip Kerja Generator Searah (Toyota Service Training, 1995: 6)
Gambar tersebut menjelaskan prinsip kerja generator arus searah, arus listrik dibangkitkan dalam kumparan komutator dan sikat-sikat (brush). Jumlah arus yang mengalir ke lampu perubahannya akan konstan, sedangkan arah arusnya tidak berubah. Pada saat kumparan berputar dari 0-180o, akan timbul arus dan arus tersebut akan mengalir melalui komutator dan brush kemudian ke lampu dan lampu akan menyala.
9
Gambar 5. Tegangan yang dihasilkan Generator DC (Toyota Service Training, 1995: 6)
b. Generator arus bolak-balik (Alternating Curent) Bila arus listrik yang dibangkitkan oleh kumparan diberikan melalui slip ring dan brush sehingga kumparan dapat berputar, besarnya arus yang mengalir ke lampu akan berubah pada saat yang sama, demikian arah alirannya. Arus bolak balik adalah sejenis arus yang mempunyai arah bolak balik karena sumber arus listrik menghasilkan voltase bolak balik. Pada gambar di bawah diperlihatkan arah arus listrik bolak balik.
Gambar 6. Prinsip Kerja Generator Arus Bolak-Balik (Toyota Service Training, 1995: 6)
10
Prinsip kerjanya adalah {gambar 7(1)} rotor mulai berputar dari 0o-180o pada porosnya dan akan menghasilkan tegangan positif, {gambar 7(2)} pada posisi ini rotor tidak mengahasilkan arus listrik. {Gambar 7(3)} rotor terus bergerak pada putaran 180o sampai 360o pada saat ini tegangan yang dihasilkan negatif dan akan terjadi hal yang sama secara terus menerus.
Gambar 7. Tegangan yang dihasilkan Generator AC. (Toyota Service Training, 1995: 6)
Gambar di atas menunjukkan kurva tegangan yang dihasilkan generator arus bolak balik dengan satu putaran penuh (360o) dimana tegangan positif dihasilkan pada setengah putaran pertama dan setengah putaran berikutnya tegangan yang dihasilkan adalah negatif. Kemudian arus ini akan disearahkan oleh dioda, dan tegangan yang dihasilkan seperti gambar dibawah.
Gambar 8. Tegangan Setelah Disearahkan (Toyota Service Training, 1995: 6)
11
Generator arus bolak-balik memberikan arus yang dihasilkan oleh kumparan dalam medan magnet. Alternator yang digunakan pada sistem pengisian mobil menggunakan dioda untuk menyearahkan arus (merubahnya menjadi arus searah) sebelum dialirkan ke sistem pengisian.
B. SISTEM PENGISIAN PADA MITSUBISHI LANCER Baterai pada mobil berfungsi untuk memberikan tenaga listrik dalam jumlah yang cukup pada bagian-bagian kelistrikan mobil seperti lampu-lampu besar,motor stater, dasbod. Akan tetapi, kapasitas baterai terbatas dan tidak mampu memberikan semua tenaga yang diperlukan secara terus menarus oleh mobil.oleh karena itu diperlukan sistem pengisian untuk mengisi baterai. a. Baterai 1. Pengertian Baterai adalah komponen yang sangat penting dalam kelistrikan mobil. Baterai berfungsi sebagai penyimpan arus sementara, yang digunakan untuk memenuhi kebutuhan arus listrik pada peralatan mobil, di samping itu baterai sebagai sumber tenaga cadangan untuk kebutuhan mobil. 2. komponen baterai Baterai yang digunakan untuk mobil terdiri dari beberapa komponen antara lain sebagai berikut:
12
a) Kotak baterai Kotak baterai adalah tempat yang menampung elektrolit dan elemen baterai (PT. Toyota Atra Motor Step 1, 1995 : 6-3). Ruangan dalamnya dibagi menjadi 6 ruangan atau sel dan masing-masing sel terdapat beberapa elemen yang terendam elektrolit. Pada kontak baterai terdapat garis tanda permukaan atas dan bawah. b) Elemen baterai Elemen baterai adalah satu kesatuan dari plat-plat negatif yang dipasangkan secara berseling-seling, yang dibatasi seperator dan fiberglass. c) Sumbat ventilasi Sumbat ventilasi berfungsi untuk memisahkan gas hidrogen dan uap asam sulfat didalam baterai.
C. PRINSIP ALTERNATOR 1. Magnet Berputar dalam Kumparan Alternator adalah salah satu komponen dari sistem pengisian yang berfungsi untuk merubah energi mekanis yang dapat dari mesin menjadi energi listrik. Energi dari mesin disalurkan dari sebuah pulley yang memutar rotor dan menghasilkan arus bolak-balik pada stator. Arus listrik yang dihasilkan kemudian dirubah menjadi arus searah oleh rectifier (dioda). Kontruksi dasar altenator adalah magnet yang berputar dalam sebuah kumparan stator yang menghasilkan arus listrik. Listrik dibangkitkan dalam
13
kumparan pada saat magnet diputarkan dalam kumparan tersebut. Jenis arus listrik yang dihasilkan adalah arus bolak-balik. Magnet yang digunakan dalam altenator adalah magnet buatan. Proses kemagnetan terjadi bila ada aliran arus masuk melalui brush menuju slip ring dan kemudian menuju kumparan rotor sehingga rotor menjadi magnet. Semakin besar volume listrik yang dibangkitkan di dalam kumparan, maka kumparan semakin panas. Oleh karena itu stator coil diletakkan diluar, dengan rotor coil berputar di dalamnya, hal ini dimaksudkan agar pendinginan akan menjadi lebih baik.
Gambar 9. Magnet Berputar di dalam Kumparan (Toyota Service Training, 1995: 7) 2. Kumparan Menghasilkan Electromagnet Listrik dibangkitkan pada kumparan yaitu saat magnet di dalam kumparan berputar dan besarnya bisa berubah-ubah sesuai dengan kecepatan pemutusan gaya gerak magnet. Untuk menghindari terjadinya tegangan yang berubah-ubah dalam kumparan maka magnet permanen diganti dengan elektromagnet, yang garis gaya magnetnya berubah-ubah sesuai dengan putaran altenator. Elektromagnet mempunyai
14
inti besi dengan kumparan yang dililitkan di sekelilingnya. Saat arus mengalir melalui kumparan, inti besi tersebut akan menjadi magnet, jadi saat altenator berputar dengan kecepatan rendah, arus naik dan sebaliknya jika altenator berputar dengan kecepatan tinggi arus menurun.
Gambar 10. Kumparan Penghasil Electromagnet (Dokumen, 2007)
3. Arus Bolak-Balik 1-3 Fase Pada saat magnet berputar dalam kumparan akan timbul tegangan di antara kedua ujung kumparan, ini akan memberikan kenaikan pada arus bolak-balik, arus tertinggi akan bangkit pada saat kutub N dan S mencapai jarak terdekat dengan kumparan, setiap setengah putaran arus akan mengalir dengan arah berlawanan, dan arus yang mengalir dengan cara ini disebut arus bolak-balik satu fase, banyaknya perubahan yang terjadi setiap detik disebut dengan frekuensi.
15
Alternator dalam mobil menggunakan tiga kumparan, masing-masing kumparan berjarak 120 derajat, seperti terlihat dalam gambar. Keuntungan menggunakan tiga kumparan yaitu arus yang dibangkitkan lebih efisien. Dan arus yang dihasilkan adalah arus bolak-balik.
Gambar 11. Arus Bolak-Balik 1-3 Fase (Dokumen, 2007) 4. Penyearahan Arus Proses penyearah alternator dilakukan oleh dioda. Pada dioda arus mengalir dari positif ke negatif dan tidak sebaliknya. Bahkan pada arah positif ke negatif, bila tegangan kurang dari nilai tertentu. Maka arus tidak dapat mengalir. Altenator mobil menghasilkan arus bolak-balik tiga Fase, karena dalam pengisian diperlukan arus searah maka perlu diubah menjadi arus searah. Proses ini disebut penyearahan yang
16
dapat dilakukan dengan beberapa cara, namun alternator mobil banyak menggunakan dioda yang efektif, dimana dioda memungkinkan arus hanya mengalir pada satu arah.
Gambar 12. Penyearah Pada Dioda (Nippon Denso, _____: 11) Pada dioda arus mengalir dari P ke N dan tidak sebaliknya. Ini adalah sifat dasar dioda yang digunakan untuk fungsi penyearahan, bahkan pada arah P ke N, bila tegangannya kurang dari suatu nilai tertentu, maka arus tidak dapat mengalir. Sistem penyearahan dengan dioda terbagi menjadi dua cara yaitu: a. Penyearahan setengah gelombang Hanya sisi positif dari arus AC yang digunakan b. Penyearahan gelombang penuh Sisi positif dan negative dari arus AC dirubah menjadi DC.
17
Gambar 13. Penyearahan (Nippon Denso, _____: 11)
Penyearahan pada alternator adalah dengan penyearahan gelombang penuh. Ini dimaksudkan agar arus yang dihasilkan lebih rata. Dan apabila arus rata maka tidak akan cepat merusak komponen dalam alternator.
Gambar 14.Sircuit Penyearah (Toyota Service Training, 1995: 10)
18
D. PRINSIP IC REGULATOR IC regulator merupakan suatu sistem yang digunakan untuk memutus arus rotor. IC (Integrated Circuit) adalah sirkuit yang dikecilkan yang terdiri dari bagianbagian listrik dan elektronik kecil (transistor, dioda, resistor, capasitor dan lain-lain) yang dipasang atau dibuat pada substrate. IC regulator sangat kompak dan ringan dan mempunyai kemampuan yang tinggi karena tidak mempunyai
kontak mekanik
seperti pada regulator tipe kontak poin. Komponen IC regulator antara lain: 1. Transistor Transistor merupakan gabungan dari beberapa semi konduktor. Dalam IC regulator transistor mempunyai dua fungsi yaitu sebagai sakelar otomatis dan sebagai amplifikasi untuk memperbesar arus. Transistor mempunyai tiga terminal antara lain: a). Basis (B), sebagai pengontrol arus. b). Emitor (E), sebagai jalan masuk arus. c). Colector (C), sebagai pinti keluar arus. Transistor terbagi dalam 2 tipe yaitu tipe PNP dan NPN
Gambar 15. Transistor PNP dan NPN (Mitsubishi Motor Corporatian, 1995 : 7)
19
2. Dioda (
)
Dioda (D) adalah semi konduktor yang menghantarkan arus hanya pada satu arah. Arah dimana arus dapat mengalir disebut forward direction, dan arah dimana arus tidak dapat mengalir disebut reverse direction.
Gambar 16. Aliran Arus Pada Dioda (Mitsubishi Motor Corporatian, 1995 : 5)
3. Dida Zener (
)
Dioda zener mempunyai sifat yang sama pada forward direction sebagaimana dioda biasa, tetapi pada reverse direction arus dapat mengalir apabila reverse direction mencapai tegangan tertentu (tegangan zener). 4. Kondensator (
)
Kondensator berfungsi sebagai penyimpan arus listrik dalam jumlah tertentu sesuai dengan kapasitasnya dan dapat dikeluarkan sewaktu-waktu bila diperlukan. 5. Resistor Resistor berfungsi sebagai tahanan atau memperkecil arus dan sebagai pengaman rangkaian . Di dalam IC regulator digunakan 2 tipe resistor yaitu:
20
a). Resistor tetap ( b). Resistor variable (
) yaitu resistor yang nilai tahanannya tetap. ) yaitu resistor yang nilai tahanannya dapat
diubah
Gambar 17. Prinsip Dasar IC Regulator (Mitsubishi Motor Corporatian, 1995 : 24) Gambar 19. menunjukkan prinsip dasar IC regulator. Pada saat tegangan output di terminal B rendah, tegangan baterai mengalir ke Basis Tr2 melalui R1 dan R3, di samping itu juga ke Basis Tr3, melewati R4 mengakibatkan Tr2 dan Tr3 ON, pada saat itu arus field ke rotor coil mengalir dari B
rotor coil
F
C Tr2
E Tr2
masa. Dan arus juga mengalir ke CTr3
E Tr3
masa. Pada saat tegangan output pada terminal B tinggi,
tegangan yang lebih tinggi itu dialirkan ke zener dioda (ZD) dan bila tegangan itu mencapai tegangan dioda zener, maka ZD menjadi penghantar, akibatnya TR1 ON dan power transistor OFF. Ini akan menghambat arus field dan mengatur tegangan output.
21
E. SISTEM PENGISIAN MITSUBISHI LANCER 1. Konstruksi Alternator Agar mencukupi kebutuhan listrik pada mobil, maka setiap mobil dilengkapi dengan alternator. Alternator berfungsi untuk merubah energi mekanik yang didapatkan dari mesin menjadi tenaga listrik. Adapun konstruksi alternator dapat dilihat pada gambar (22). Sistem pengisian yang digunakan pada Mitsubishi Lancer menggunakan alternator dengan spesifikasi sebagai berikut. Tipe
: Batetery Voltage Sensing
Besar output
: 12 Volt / 65 Ampere
Voltage regulator
: Electronic built in type
Gambar 18. Alternator (Dokumentasi)
22
Gambar 19. Prinsip Dasar IC Regulator (Mitsubishi Motor Corporatian, 1995 : 24)
Keterangan : 1. Puli Alternator
9. Terminal
2. Seal
10. Plate
3. Rotor
11. Regulator dan Brush holder
4. Rear bearing
12. Brush
5. Bearing retainer
13. Brush spring
6. Front Bearing
14 Slinger
7. Front Bracket
15. Rectifier
8. Stator
16. Rear Bracket
23
Penyalur energi makanis (puli)
Pembangkit medan magnet (rotor)
Membangkitkan tenaga listrik secara berkesinambungan (stator) Mensuplai listrik ke battery dan beban Merubah listrik AC menjadi DC (rectifier)
A L T E R N A T O R
Pendingin alternator (fan)
Menjaga putaran agar halus (bearing)
Memegang stator dan rotor (end frame) Memegang komponen-komponen dalam dan melindunginya Memegang masuknya benda asing (end frame) Memasang ke mesin (End frame stay) Pemegan g ke mesin
Melekatkan alternator Memudahkan dilepas (End frame stay) Menyetel kekencangan belt
Gambar 22. Fungsi Beberapa Komponen dalam Alternator (Nippon Denso, 21)
24
Komponen-komponen altenator 1. Puli (Pully) Pully berfungsi untuk menerima tenaga mekanis dari mesin untuk memutarkan rotor. Energi mekanik dari mesin akan disalurkan ke altenator melalui sebuah puli dengan penghubung belt.
Gambar 23. Jenis-Jenis Puli (Dokumen, 2007) Jenis puli dibagi menjadi dua yaitu puli V dan puli V Ribbed. Untuk Mitsubishi Lancer adalah puli V ribbed. 2. Kipas (Fan) Kipas berfungsi untuk mendinginkan komponen-komponen dalam altenator, seperti diode dan kumparan-kumparan pada altenator. 3. Rotor Rotor berfungsi untuk membangkitkan kemagnetan. Rotor merupakan bagian yang berputar bersama mesin melalui perantara puli. Rotor disusun dari inti kutub (kutub magnet) field coil, slipring, rotor shaft dan fun.
25
Gambar 24. Rotor (Dokumen, 2007)
Gambar 25. Rotor Mitsubishi Lancer (Dokumentasi) 4. Stator Stator berfungsi untuk menghasilkan arus listrik dengan memotong garisgaris gaya magnet yang dihasilkan rotor, sehingga pada stator terjadi induksi magnet yang menghasilkan arus listrik. Arus yang dihasilkan stator merupakan arus bolak-balik (AC) 3 fase.
26
Stator terdiri dari stator core (inti stator), dan stator coil (lilitan stator) yang disatukan dengan drive and frame.
Gambar 26. Stator (Dokumen, 2007)
Gambar 27. Stator Mitsubishi Lancer (Dokumentasi)
27
5. End Frame Frame mempunyai dua fungsi yaitu sebagai pendukung rotor dan sebagai pemegang dengan mesin, kedua End Frame mempunyai beberapa saluran udara untuk meningkatakan efisiensi pendinginan.
Gambar 28.End Frame (Dokumen, 2007)
Gambar 29. End frame (Dokumentasi)
28
6. Rectifier Rectifier merupakan rangkaian dari dioda-dioda. Dalam altenator terdapat tiga buah dioda positif dan tiga buah dioda negative. Dioda ini berfungsi untuk menyearahkan arus AC yang dibangkitkan oleh stator menjadi arus searah (DC). Rectifier pada mitsubihsi Lancer menggunakan sembilan buah dioda, dengan perincian 6 buah dioda utama (main dioda) dan tiga buah dioda (dioda trio) ditambahkan untuk mensuplay arus rotor. Dioda ini juga disebut dengan tiga dioda ekstisasi. Untuk lebih jelas dapat dilihat pada gambar berikut.
Dioda positif Dioda trio Dioda negatif
Gambar 30. rangkaian rectifier (PT. Krama Yudha Tiga Berlian Motors,1995:8) 2. IC Regulator Dalam sistem pengisian dikenal dua jenis regulator yaitu regulator tipe titik (point type) dan regulator tipe IC. Namun pada dasarnya mempunyai fungsi dasar yang sama yaitu untuk mengatur tegangan yang dihasilkan oleh altenator agar tidak terjadi over charge. Yang membedakan adalah cara pengaturannya, IC regulator pemutusannya menggunakan IC, sedangkan regulator tipe poin pengaturannya menggunakan relay.
29
IC adalah sirkuit yang dikecilkan yang terdiri dari bagian-bagian listrik dan elektronik kecil seperti transistor, diode, resistor dan kondensor. Keuntungan tipe IC regulator a. Pengisian baterei dapat dilakukan dengan baik. b. Dengan memakai IC regulator arus rotor bertambah besar (tahanan kumparan rotor lebih kecil), sehingga tersedia daya keluaran yang lebih besar. c. Rentang tegangan outputnya lebih sempit dan variasi tegangan outputnya dalam waktu singkat. d. Tahan terhadap getaran e. Dapat digunakan dalam waktu lama (awet). Berdasarkan penempatannya, IC regulator dibagi menjadi dua macam yaitu: 1. IC regulator Built in type, yaitu IC regulator yang ditempatkan dalam rumah alternator. 2. IC regulator mount type, yaitu IC regulator yang ditempatkan menempel pada bagian atas rumah alternator.
30
Gambar 31. Tipe-Tipe Altenator (Nippon Denso,____: 52) Tipe yang digunakan pada mitsubushi Lancer adalah tipe built in.
Gambar 32. Rangkaian IC Regulator (Mitsubishi Motor Corporation, 1995:23)
BAB III PENUTUP
A. Kesimpulan Berdasarkan hasil bahasan yang telah diuraikan dapat ditarik beberapa kesimpulan: 1. Pada Mitsubishi Lancer sistim pengisian menggunakan alternator dengan IC regulator. IC regulator adalah srkuit yang dikecilkan yang terdiri dari bagianbagian listrik dan elektronik transistor, dioda, resistor, dan kondensor, yang berfungsi mengatur tegangan yang dihasilkan oleh alternator agar tidak terjadi over charge. 2. Komponen-komponen alternator terdiri dari stator, rotor, dioda, slip ring, bearing, fan, brush, End frame. Prinsip kerja dari sistim pengisian listrik pada Mitsubishi Lancer yaitu alternator membangkitkan arus listrik AC dengan memanfaatkan putaran mesin kemudian diubah menjadi arus DC sebelum disuplai ke baterai. 3. Gangguan-gangguan kerusakan yang terjadi pada sistem pengisian Mitsubishi Lancer adalah sebagai berikut, 1. Pada waktu bekerja lampu warning charge tidak normal ; a) lampu tidak menyala pada saat kunci kontak ON ; b) lampu tidak mati pada waktu mesin mulai hidup, 2. Baterai lemah (drop/kosong) ; 3. Baterai terjadi over charge; 4. Suara tidsak normal.
51
52 B. Saran Akhir dari proyek ini, Penulis akan menyampaikan beberapa saran sebagai masukan untuk pemanfaatan sistim pengisian pada Mitsubishi Lancer, sebagai berikut: 1. Selain berat jenisnya, juga periksa banyaknya cairan elektrolit pada tiap sel baterai. Bila kurang tambahkan air sulingan (murni) hingga batas upper. 2. Keterangan atau defleksi tali kipas pada alternator harus sering diperiksa. Bila perlu setel ketegangan tali kipas. Keterangan adalah: 12 – 15 mm. 3. Bila brush habis maka kemagnetan pada rotor coil kecil, sehingga arus yang dihasilkan berkurang, maka untuk mempertahankan kestabilan arus ganti brush dengan yang baru. 4. Periksa kemampuan dioda bila kemampuan dioda untuk menyearahkan arus berkurang atau sudah tidak berfungsi maka ganti dioda agar arus yang dihasilkan alternator untuk pengisian baterai stabil. 5. Supaya arus ynag dihasilkan alternator kebaterai konstan, pastikan hubungan terminal pada alternator tidak longgar, bila sudah longgar dan sudah tidak berfungsi sebagai meskinya maka ganti dengan yang baru.
53 DAFTAR PUSTAKA Mitsubishi Motor Corporation. 1995. M-Step Eletrical 2: Buku Panduan Siswa. Nippon Denso. Alternator dan sistem pengisian : Buku panduan siswa. Toyota Astra Motor, 1996, New Step 1 Training Manual. Jakarta : PT. Toyota Astra Motor (tidak diterbitkan). Toyota Training Manual Step 2, 1994, Fundamentals Of Electricity, Jakarta : PT. Toyota Astra Motor (tidak diterbitkan).
