POST TEST SISTEM PENGISIAN KONVENSIONAL

SISTEM PENGISIAN KONVENSIONAL

A. Prinsip Dasar Pembangkit Listrik pada Alternator

 Bila garis gaya magnet dipotong atau dilewati arus listrik yang bergerak di antara medan magnet, akan timbul gaya gerak listrik pada penghantar dan arus akan mengalir apabila penghantar tersebut merupakan bagian dari sirkuit lengkap. Besarnya arus induksi tergantung pada kekuatan medan magnet,  jumlah konduktor pemotong medan magnet dan kecepatan perpotongan.

Kerja sebuah alternator adalah medan magnet berputar (rotor) sedangkan penghantar (stator) diam.

Gambar 1. Induksi Elektromagnet (PT. Toyota Astra Motor Step 2)

Seperti ditunjukan 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 di antara kutub utara dan kutub selatan magnet, maka gaya gerak listrik mengalir dari kanan ke kiri.

Bila satu buah penghantar disambung dari ujung ke ujung, maka akan timbul gaya gerak listrik yang dihasilkan bila sebuah penghantar diputar dalam medan magnet, sebenarnya gaya yang dihasilkan sangat kecil. Bila penghantar terbentuk dalam dua kumparan, jumlah total gaya gerak listrik yang dibangkitkan menjadi lebih besar. Demikian juga 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 cara menghasilkan listrik generator.

 

Gambar 2. Prinsip Generator (PT. Toyota Astra Motor Step 2)

Bila penghantar terbentuk dalam dua kumparan, jumlah total gaya gerak listrik yang dibangkitkan 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.

Alternator berfungsi untuk merubah energi mekanik yang didapatkan dari mesin menjadi tenaga listrik. Energi mekanik mesin dihubungkan oleh pully yang memutarkan rotor sehingga membangkitkan arus bolak-balik pada stator yang diubah menjadi arus searah oleh dioda sebelum digunakan oleh komponen- komponen kendaraan yang membutuhkan ataupun untuk mengisi baterai kendaraan.

 

B. Komponen dan Macam Sistem Pengisian

1. Komponen Sistem Pengisian

a. Baterai

 Baterai berfungsi sebagai sumber tenaga listrik yang digunakan untuk menggerakkan komponen-komponen kelistrikan pada kendaraan, yang kerjanya yaitu dengan cara merubah energi kimia menjadi energi listrik. Umumnya ada dua macam baterai yang digunakan dalam kendaraan yaitu beterai kering yang tidak dapat diisi kembali dan baterai basah (automotive baterai) yang dapat diisi kembali. Jumlah tenaga listrik yang disimpan dalam baterai dapat digunakan sebagai sumber tenaga listrik dinamakan kapasitas baterai untuk ini digunakan satuan ampere jam (ampere hour = AH).

Fenomena yang terjadi apabila energi kimia diubah menjadi energi listrik disebut discharging (pengosongan), dan sebaliknya apabila energi listrik diubah menjadi energi kimia disebut charging (pengisian). Bila pelat negatif dan pelat positif baterai dihubungkan dengan rangkaian kelistrikan, elektrolit dan bahan aktif dari pelat baterai mulai bereaksi satu sama lain secara kimia dan listrik akan mengalir dalam rangkaian tersebut, pada saat itulah baterai mulai discharging (pengosongan). Pengisian atau charging dapat dilakukan dengan adanya alternator yang dipasang pada suatu kendaraan

Konstruksi baterai:

1. Kotak dan Sel Baterai

 Kontak baterai terbuat dari ebonite atau dammar sintesis, berfungsi untuk menampung elektrolit. Sel-sel tersebut digabungkan secara seri, dengan demikian tegangan listrik yang terbentuk sama dengan jumlah tegangan listrik tiap-tiap sel. Setiap sel mampu menghasilkan tegangan 2,1 volt. Jadi bila baterai mempunyai 6 buah sel teganganya menjadi 12,6 volt. Setiap sel pada baterai mempunyai satu lubang untuk mengisi air sulingan (air accu) atau electrolit (accu zuur).

2. Pelat-pelat

 Ada dua macam plat yang digunakan pada baterai, yaitu pelat positif dan pelat negatif. Pelat-pelat ini terbuat dari timah hitam atau campuran dari timah hitam dan antimon. Pelat ini diselubungi dengan zat aktif yang berfungsi menyimpan listrik. Penyusunan pelat ini diselang-seling antara pelat positif dan pelat negatif. Pada umumnya plat negatif jumlahnya lebih satu dari pelat positif, sehingga kedua ujungnya merupakan pelat negatif.

3. Separator

 Separator ditempatkan antara pelat positif dan pelat negatif yang berfungsi untuk mencegah persiggungan langsung antara dua pelat tersebut. Separator ini terbuat dari ebonit, kayu dan fiber glass. Pada separator ini terdapat lubang- lubang dan alur-alur yang memungkinkan untuk elektrolit mengalir.

4. Elektrolit

 Elektrolit merupakan campuran dari air yang disuling (60,8%) dan asam sulfat (39,2%). Pada suhu 20⁰C berat jenis air (elektolit) dalam baterai yang berkapasitas penuh berada pada 1,26 atau 1,28. Perbedaan ini disebabkan karena perbandingan antara air sulingan dengan asam sulfat pada masing-masing tipe berbeda. Elekterolit yang berat jenisnya 1,26 mengandung 65% air sulingan dan 35% asam sulfat, sedangkan elektrolit yang berat jenisnya 1,28 mengandung 63% air sulingan dan 37% asam sulfat. Pelat-pelat yang terendam elektrolit akan menjadi energi listrik karena reaksi kimia antara zat aktif dari pelat-pelat dan elektrolit.

 Gambar 3. Komponen Baterai (PT. Toyota Astra Motor Step 1)

b. Alternator

Kebanyakan mobil dilengkapi dengan alternator arus bolak-balik (AC) karena ini lebih baik dibandingkan dengan alternator yang menghasilkan arus searah (DC), baik dari segi konstruksi maupun dari segi kemampuan memproduksi listriknya untuk menyuplai kelistrikan pada kendaraan. Karena komponen-komponen lebih banyak menggunakan arus searah (DC), maka arus listrik yang dihasilkan alternator (AC) diubah terlebih dahulu menjadi arus searah (DC) sebelum dikeluarkan.

 

Gambar 4. Konstruksi Alternator dan Bagiannya (PT. Toyota Astra Motor Step 2)

 

Konstruksi Alternator terdiri dari:

1. Puli (Pully)

Puli berfungsi untuk tali kipas.

Gambar 5. Pully (PT. Toyota Astra Motor Step 2)

2. Kipas (Fan)

Fungsi kipas untuk mendinginkan diode dan kumparan-kumparan pada Alternator.

3. Rotor coil

 Rotor tersusun dari inti kutub magnet (pole core), Field coil (rotor koil), slip ring dan rotor shaft. Field coil tersebut digulung dengan cara penggulungan yang arahnya sama dengan putarannya, dan masing-masing ujungnya dihubungkan pada slip ring, kedua inti kutub dipasang pada kutub ujung kumparan sebagai penutup field coil. Garis gaya magnet akan timbul pada saat arus mengalir, salah satu kutub  menjadi kutub N dan yang lain menjadi kutub S. Slip ring tersebut dibuat dari logam baja putih (stainless stell) dengan permukaan yang berhubungan dengan brush dan dikerjakan sangat halus. Slip ring dipisahkan dari poros rotor (rotor shaft)

 

Gambar 6. Rotor Coil (PT. Toyota Astra Motor Step 2)

4. Stator coil

 Stator terdiri dari inti magnet dan kumparan, bagian depan dan belakang dipasang frame sebagai pelindung. Gulungan terdiri dari kawat tembaga yang dilapisi dengan lapisan tipis yang bersifat isolator. Di bagian dalam terdapat slot- slot yang terdiri dari tiga kumparan yang terdiri dari tiga kumparan yang bebas. Inti magnet bertugas sebagai saluran garis-garis gaya magnet. Gulungan kawat pada stator berjumlah tiga pasang yang dipasangkan secara segi tiga atau bintang, namun yang paling banyak dipakai adalah hubungan bintang, arus listrik yang dihasilkan adalah arus bolak balik tiga phase.

Gambar 7. Stator Coil (PT. Toyota Astra Motor Step 2)

  

5.      Rectifier (silicon diode)

 Pada diode holder terdapat tiga buah diode positif dan tiga buah diode negative. Arus yang dibangkitkan oleh alternator dialirkan dari diode holder pada posisi positif sehingga terisolasi dari end frame. Selama proses penyearah, diode menjadi panas sehingga diode holder bekerja meradiasikan panas ini dan mencegah diode menjadi terlalu panas. Pada model yang lama bagian  diode positif (+) mempunyai rumah yang lebih besar dari bagian negatif (-). Selain perbedaan tersebut ada lagi perbedaannya yaitu strip merah pada diode positif dan strip hitam pada diode negatif.

Gambar 8. Rectifier (Diode) (PT. Toyota Astra Motor Step 2)

 

6. Frame

 Mempunyai dua fungsi yaitu sebagai pendukung rotor dan sebagai pemegang dengan mesin, kedua frame mempunyai beberapa saluran udara untuk meningkatkan kemampuan pendinginan.

Gambar 9. Frame (PT. Toyota Astra Motor Step 2)

c. Regulator

 Tegangan listrik yang dihasilkan dari alternator tidak selalu konstan atau sama hasilnya. Karena hasil listrik dari alternator tergantung dari kecepatan putaran motor, makin cepat putaran motornya, makin besar pula listrik yang dihasilkan demikian pula sebaliknya makin rendah putaran motor, maka makin rendah pula listrik yang dihasilkan.

Rotor berfungsi sebagai magnet. Adapun magnet yang dihasilkan adalah magnet listrik, maka dengan menambah atau mengurangi arus listrik yang masuk ke rotor coil akan mempengaruhi daya magnet tersebut sehingga hasil pada stator coil pun akan terpengaruh. Jadi hasil alternator salah satunya sangat dipengaruhi oleh adanya arus listrik yang masuk ke rotor coil.

Gambar 10. Konstruksi Regulator (PT. Toyota Astra Motor Step 2)

Fungsi Regulator adalah mengatur besar kecilnya arus yang masuk ke dalam rotor, sehingga arus yang dihasilkan dari stator coil akan tetap konstan atau sama menurut harga yang telah ditentukan walaupun putaran mesin berubah - ubah. Selain daripada itu regulator juga berfungsi untuk mematikan lampu tanda pengisian, lampu tanda pengisian akan secara otomatis mati apabila alternator sudah menghasilkan arus listrik. Regulator terdiri dari titik-titik kontak, kumparan magnet (coil magnet) dan tahanan (resistor).

d. Rangkaian Sistem Pengisian

 Sirkuit atau rangkaian dari sistem pengisian yang menggunakan regulator dua titik kontak seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah ini. Kebutuhan tenaga yang menghasilkan medan magnet (magnetic flux) pada rotor Altenator disuplai dari terminal F, arus ini diatur dalam arti ditambah atau dikurangi oleh regulator sesuai dengan tegangan terminal B dan dipakai untuk mensuplai kembali beban-beban yang terjadi pada lampu besar (head light), wiper, radio dan lain-lain dalam penambahan untuk kembali mengisi baterai. Lampu pengisian akan menyala bila alternator tidak mengirimkan jumlah arus listrik yang normal. Hal tersebut terjadi bila tegangan dari terminal N alternator kurang dari jumlah yang ditentukan.

Seperti ditunjukan pada gambar, apabila sekering terminal IG putus, arus listrik tidak akan mengalir ke rotor dan akibatnya alternator tidak dapat membangkitkan arus listrik. Walaupun sekering charge (CHG) putus alternator akan tetap berfungsi. Hal tersebut dapat dibuktikan dengan bantuan sirkuit pengisian.

Gambar 11. Rangkaian Sistem Pengisian (PT. Toyota Astra Motor Step 2)

 Gambar diatas adalah rangkaian pemasangan pada kendaraan (mobil). Terminal negatif pada baterai dihubungkan dengan masa (body) dan terminal positif baterai dihubungkan dengan terminal B pada altenator, temimal B pada regulator dan kunci kontak. Terminal N, F, E pada alternator di hubungkan dengan terminal N, F, E pada regulator. Terminal IG pada regulator dihubungkan ke kunci kontak dengan melalui fuse. Terminal L regulator di hubumgkan dengan lampu kemudian ke kunci kontak melalui fuse.

 

2. Macam Sistem Pengisian

Macam Sistem Pengisian pada mobil ada 2 tipe yaitu :

 

a. Sistem Pengisian tipe Konvensional

b. Sistem Pengisian tipe IC

Tetapi yanmg dibahas hanya sistem pengisian tipe konvensional

 

C. Cara Kerja Sistem Pengisian Konvensional pada Toyota Kijang 5K

1.   Kunci Kontak ON, Mesin Mati.

 Bila kunci kontak dihidupkan (ON), maka arus field dari baterai akan mengalir ke rotor dan membangkitkan rotor coil. Pada saat itu juga arus dari baterai akan mengalir ke lampu indikator dan lampu menyala. Secara keseluruhan mengalirnya arus listrik sebagai berikut:

Gambar 12. Rangkaian Cara Kerja Sistem Pengisian Pada Saat Mesin Mati (PT. Toyota Astra Motor Step 2)

 

1).  Arus yang ke field coil.

 Terminal (+) baterai → fusible link → kunci kontak → (IG switch) → fuse terminal IG regulator → point PL 1 → point PL o → terminal F regulator → terminal F alternator → brush → slip ring → rotor coil → slip ring → brush → terminal E alternator → massa body. 

 

Akibatnya rotor terbangkitkan dan timbul kemagnetan yang selanjutnya arus tersebut disebut arus medan (field current). 

2). Arus ke lampu indikator 

          Terminal (+) baterai → fusible link → kunci kontak IG (IG switch) → fuse →  lampu  CHG →  terminal  L regulator  → titik  kontak Po→ titik kontak  P1  → terminal E regulator → massa body.

Akibatnya lampu indikator (lampu CHG) menyala.

2. Mesin Dari Kecepatan Rendah ke Kecepatan Sedang.

 Sesudah mesin hidup dan rotor pada alternator berputar, tegangan / voltage dibangkitkan dalam stator coil, dan tegangan netral dipergunakan untuk voltage relay, karena itu lampu charge jadi mati. Pada waktu yang sama tegangan yang di keluarkan beraksi pada voltage regulator. Arus medan (field current) yang ke rotor dikontrol dan disesuaikan dengan tegangan yang dikeluarkan terminal B yang beraksi pada Voltage regulator. Demikianlah salah satu arus medan akan lewat menembus atau tidak menembus resistor R, tergantung pada keadaan titik kontak PO.

Bila gerakan PO dari voltage relay, membuat hubungan dengan titik kontak P2, maka pada sirkuit sesudah dan sebelum lampu pengisian (charge) tegangannya sama sehingga arus tidak akan mengalir ke lampu dan akhirnya lampu mati. Untuk jelasnya aliran arus pada masing-masing peristiwa sebagai berikut:

a. Tegangan neutral

 Terminal N alternator → terminal N regulator → magnet coil dari voltage relay → terminal E regulator → massa body.

Akibatnya pada magnet coil dari voltage relay akan terjadi kemagnetan dan dapat menarik titik kontak Po dan P1 dan selanjutnya Po akan bersatu dengan P2 dengan demikian lampu pengisian (charge) jadi mati.

Gambar 13. Rangkaian Cara Kerja Sistem Pengisian Pada Saat Mesin Kecepatan Rendah sampai Sedang (PT. Toyota Astra Motor Step 2)

 

b.  Tegangan yang keluar (output voltage)

 Terminal B alternator → terminal B regulator → titik kontak P2 → titik kontak Po → magnet coil dari voltage regulator → terminal E regulator → massa body.

Akibatnya pada coil voltage regulator timbul kemagnetan yang dapat mempengaruhi posisi dari titik kontak (point) PLo akan tertarik pada PL1 sehingga pada kecepatan sedang PLo akan mengambang (seperti pada gambar rangkaian).

c. Arus yang ke field (field current)

 Terminal B alternator → IG switch → fuse → terminal IG regulator → point PL1 → point PL2 → resistor R → terminal F regulator → terminal F alternator → rotor coil → terminal E alternator → massa body.

Dalam hal ini jumlah arus / tegangan yang masuk ke rotor coil biasanya melalui dua saluran.

1. Bila kemagnetan di voltage regulator besar dan mampu menarik PLo dari PL1 maka arus yang mengalir ke rotor coil akan melalui resistor R. Akibatnya arus akan kecil dan kemagnetan yang ditimbulkan rotor coil pun kecil (berkurang).
2. Sedangkan jika pada saat voltage regulator lemah dan PLo tidak tertarik pada PL1 maka arus yang ke rotor coil akan tetap melalui poin PL1 ke PLo. Akibatnya arus tidak melalui resistor dan arus yang masuk ke rotor coil akan normal kembali.

d. Output current

Terminal B alternator → baterai dan beban → massa body

 

3. Mesin dari Kecepatan Sedang ke Kecepatan Tinggi

 Bila putaran mesin bertambah, voltage yang dihasilkan oleh kumparan stator menjadi naik, dan gaya tarik dari kemagnetan kumparan voltage regulator menjadi lebih kuat.

Dengan gaya tarik yang lebih kuat, field current yang ke rotor akan mengalir terputus-putus (intermittently), akan tetapi selama mesin berputar tinggi arus dapat mengalir ke rotor coil. Dengan kata lain, gerakan titik kontak PLo dari voltage regulator kadang-kadang membuat hubungan dengan titik kontak PL2.

Bila gerakan titik kontak PLo pada regulator berhubungan dengan titik kontak PL2, field coil akan dibatasi. Bagaimana pun juga, point Po dari voltage relay tidak akan terpisah dari point P2, sebab tegangan neutral terpelihara dalam sisa flux dari rotor. Aliran arusnya adalah sebagai berikut:

a. Voltage Neutral (tegangan netral)

 Terminal N alternator → terminal N regulator → magnet coil dari voltage relay → terminal E regulator → massa body.

Arus ini sering disebut juga neutral voltage

 

b.  Output voltage

            Terminal B alternator → terminal B regulator → point P2 → point Po → magnet coil dari voltage regulator → terminal E regulator.

Ini yang disebut dengan output voltage.

Gambar 14 . Rangkaian Cara Kerja Sistem Pengisian Pada Saat Mesin Kecepatan Sedang SampaiTinggi (PT. Toyota Astra Motor Step 2)

 

c. Tidak ada arus ke Field Current

 Terminal B alternator → IG (switch) → fuse → terminal IG regulator → resistor R → terminal F regulator → terminal F alternator → rotor coil → point PLo → ground (no. F.C) → terminal E alternator → massa (F current).

 

Bila arus resistor R → mengalir terminal F regulator → rotor coil → massa, akibatnya arus yang ke rotor ada, tetapi jika PLo menempel PL 2 → maka arus mengalir ke massa sehingga yang ke rotor coil tidak ada.

d. Output Current

 Terminal B alternator baterai / load masa.

 

Untuk lebih jelasnya, silahkan simak video pembelajaran berikut ini.

 

Setelah selesai mempelajari materi tersebut, untuk mengukur kemampuan, silahkan kerjakan soal evaluasi berikut.

SOAL EVALUASI KLIK DI SINI

POST TEST MENDIAGNOSIS SISTEM PENGISIAN IC REGULATOR

SISTEM PENGISIAN IC REGULATOR

 a.        Pengertian Sistem Pengisian

Hampir semua sistem kelistrikan pada kendaraan menggunakan arus listrik DC. Sebagai sumbernya digunakan baterai yang jika digunakan secara terus menerus, maka arus yang tersimpan dalam baterai akan habis. Untuk mengganti arus baterai yang digunakan oleh sistem kelistrikan diperlukan sistem pengisian (charging system).

Gambar 2.1. Sistem Pengisian Kendaraan

Sistem pengisian atau charging system akan memproduksi listrik untuk mengisi kembali baterai dan menyuplai kelistrikan ke komponen yang memerlukannya pada waktu mesin dihidupkan.

1)        Prinsip Pembangkitan Kelistrikan

a)        Induksi elektromagnet

Bila sebuah konduktor digerakkan melintasi bidang magnet, maka di dalam konduktor tersebut terdapat electromotive force (emf) atau gaya gerak listrik. Bila konduktor membentuk bagian sirkuit yang sangat dekat maka gaya gerak listrik yang dihasilkan akan mengalirkan arus mengelilingi sirkuit. Disini gaya gerak listrik di biaskan “induced” ke dalam konduktor sebagai hasil dari gerakan melintasi bidang magnet. Efek dari reaksi tersebut dikenal sebagai induksi elektromagnet.

Tiga hal yang diperlukan untuk induksi elektromagnet, yaitu:

(1)     Jumlah garis magnet yang memotong coil.

(2)     Gerakan relatif antara medan magnet dan konduktor.

(3)     Kecepatan konduktor bergerak melalui medan magnet

Gambar 2.2. Induksi Elektomagnet

(Toyota Astra Motor, 1994: 2)

 b)        Arah gaya gerak listrik

Arah gaya gerak listrik yang dibangkitkan di dalam penghantar diantara medan magnet bervariasi mengikuti arah perubahan garis gaya magnet dan gerakan penghantar. Arah garis gaya magnet dapat dipahami dengan menggunakan hukum tangan kanan Fleming (Fleming’s Right-hand Rule).

Gambar 2.3. Kaidah Taangan Kanan Flaming

(Toyota Astra Motor, 1994: 3)

Dengan ibu jari, telunjuk dan jari tengah kanan dibuka dengan sudut yang tepat satu sama lain, maka telunjuk akan menunjukkan garis gaya magnet, ibu jari menunjukkan arah gerakan penghantar dan jari tengah menunjukkan arah gaya gerak listrik.

c)        Besar Gaya Listrik

Gambar 2.4. Perpotongan Medan Magnet

Besarnya gerak listrik yang dibangkitkan pada saat penghantar  memotong (melewati) garis gaya magnet diantara medan magnet sebanding dengan banyaknya garis gaya magnet yang dipotong pada suatu satuan waktu.

Bila penghantar digerakkan dengan jalan melingkar dalam medan magnet, maka akan berubah secara konstan. Pada gambar dibawah ini, penghantar digerakkan dalam lingkaran dengan kecepatan tetap dari titik A ke L antara kutub magnet utara dan selatan. Dalam hal ini jumlah garis gaya magnet terbesar dipotong antara titik D dengan E dan antara titik J dengan K, tetapi tidak ada garis gaya yang dipotong antara A dengan B atau G dengan H.

Jadi gaya gerak listrik yang dibangkitkan pada saat penghantar digerakkan dalam lingkaran dinyatakan dalam sebuah grafik, dapat dilihat bahwa keberadaan gaya ini secara tetap mengalami perubahan. Arah arus yang dibangkitkan oleh gaya gerak listrik ini akan berubah setiap setengah putaran penghantar.

 

Gambar 2.5. Output arus yang dihasilkan konduktor

(Toyota Astra Motor 1994: 4)

2)        Generator

Generator adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengubah energi mekanis menjadi energi listrik. Energi mekanis diubah menjadi energi listrik. Reaksi tersebut merupakan satu contoh sederhana dari generator.

Untuk meningkatkan daya generator, bisa dibuat medan magnet yang lebih kuat, yaitu dengan cara mengganti magnet tetap dengan magnet buatan atau elektromagnet. Kumparan yang ditempatkan berlawanan dari kutub-kutub dan dipercepat ke steel frame atau generator case. Revolving coil atau armatur, digantungkan di dalam case resting pada bearing yang sesuai. Single coil diganti dengan lilitan kawat coil ke armatur. Putaran armatur dihubungkan ke bagian luar sirkuit. Kontruksi generator brushes sangat sederhana dan terbuat dari karbon lunak.

Perbedaan utama antara Generator AC dan DC adalah pada pemakaian slip ring di dalam generator AC dan pemakaian commutator (split ring) di dalam generator DC. Kedua slip ring dan split ring gunanya adalah memberikan koneksi arus listrik dari armatur ke sirkuit beban generator. Dua slip ring digunakan pada generator AC. Slip ring tersebut berfungsi menyediakan suatu alat mekanis untuk tetap menjaga koneksi antara sirkuit armatur dan sirkuit bagian luar. Dalam generator AC, slip ring secara tetap melakukan kontak dengan brushes.

 b.        Komponen dan Fungsinya pada Sistem Pengisian

Komponen utama pada sistem pengisian terdiri dari beberapa bagian, yaitu: baterai, altenator dan regulator.

1)        Baterai

 

Gambar 2.6. Baterai

Baterai adalah alat elektrokimia yang dibuat untuk menyuplai arus listrik ke sistem starter, sistem pengapian, assesoris kendaraan, sistem kelistrikan bodi dan peralatan lainnya. Alat ini menyimpan arus listrik dalam bentuk energi kimia yang dikeluarkan bila diperlukan dan menyuplainya ke masing-masing sistem kelistrikan atau alat yang memerlukannya.

Dalam baterai terdapat plat positif dan plat negatif sebagai terminal baterai. Plat-plat tersebut biasanya terbuat dari timbal dan timah, maka baterai ini disebut baterai timah. Ruang dalamnya dibagi menjadi beberapa sel dan dalam masing masing sel terdapat beberapa elemen yang terendam didalam larutan elektrolit. Baterai menyediakan arus listrik tegangan rendah 12 volt. Kutub negatif baterai dihubungkan dengan masa, sedangkan kutub positif baterai dengan kunci kontak dan altenator.

 2)        Alternator

Alternator berfungsi untuk mengubah energi mekanis yang didapatkan dari mesin menjadi tenaga listrik. Alternator menyuplai kebutuhan listrik pada kendaraan sewaktu mesin hidup. Tetapi apabila jumlah pemakaian listrik lebih besar daripada yang dihasilkan alternator, maka baterai ikut memikul beban kelistrikan tersebut. Altenator berfungsi untuk menghasilkan arus listrik untuk mengisi baterai.

Gambar 2.7. Alternator

(Toyota Astra Motor, 1994: 17)

Gambar 2.8. Komponen Alternator

(Toyota Astra Motor, 1994: 15)

(a)      Puli (pulley), fungsinya sebagai tempat tali kipas yang menggerakkan rotor yang berasal dari sumber tenaga atau crankshaft.

Gambar 2.9. Puli

(b)     Kipas (fan), fungsinya mendinginkan dioda dan kumparan pada alternator selama bekerja.

(c)      Rotor, terdapat plat-plat yang fungsinya sebagai kutub-kutub magnet dan slip ring menyalurkan listrik kekumparan rotor, berputarnya rotor ditumpu oleh bantalan (bearing) yang menjadikan simbang.

Gambar 2.10. Rotor dan Simbol Kumparan

(Toyota Astra Motor, 1994: 16)

(d)     Stator, merupakan bagian yang diam dalam alternator, arus listrik keluar dari kumparan ini apabila rotor berputar.

Gambar 2.11. Simbol Stator Coil dan Stator Coil

(Toyota Astra Motor, 1994 16)

Pada stator terdapat tiga (3) kumparan yang berjarak masing-masing 120o. Pada saat rotor berputar pada masing-masing kumparan akan timbul arus bolak balik ini berarti alternator membangkitkan arus bolak-balik 3 phase.

Arus tertinggi 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 phase, banyaknya perubahan yang terjadi setiap detik disebut dengan frekuensi.

 

Gambar. 2.12. Rangkaian Arus Bolak Balik 1 Phase dan 3 Phase

(Toyota Astra Motor: 9)

(e)      Dioda (Rectifier), berfungsi untuk merubah arus bolak – balik (AC) menjadi arus searah (DC). Rectifier terdir dari dioda-dioda. Dalam altenator terdapat tiga buah dioda positif, tiga buah dioda negatif dan dioda holder. Dioda ini berfungsi untuk menyearahkan arus AC yang dibangkitkan oleh stator menjadi arus searah (DC). Dioda holder berfungsi untuk meradiasikan panas dan mencegah dioda panas.

 

Gambar 2.13. Dioda

(Toyota Astra Motor, 1994: 16)

Gambar 2.14. Lambang Dioda

(Toyota Astra Motor, 1994: 10)

(f)      Sikat (Brush), fungsinya untuk menyalurkan arus listrik yang menuju kumparan rotor melalui slip ring. Sikat-sikat arang / carbon brush berhubungan dengan cincin-cincin gesek yang dipasangkan pada rumah bagian belakang, atau menyatu dengan regulator tegangan di dalam alternator yang dipasangkan pada plat dudukan dioda.

 

Gambar 2.15. Sikat dan Lambang Sikat

3)        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.

IC regulator sangat kompak dan ringan dan mempunyai kemampuan yang tinggi karena tidak mempunyai titik kontak mekanik. Dibandingkan dengan tipe titik kontak (point type), ini mempunyai kelebihan sebagai berikut :

a.         Rentang tegangan outputnya lebih sempit dan variasi tegangan outputnya dalam waktu singkat.

b.        Tahan terhadap getaran dan dapat digunakan dalam waktu lama karena tidak banyak bagian-bagian yang bergerak.

c.         Karena tegangan outputnya rendah suhunya naik, pengisisan baterai dapat dilakukan dengan baik.

Sedangkan kerugiannya adalah mudah terpengaruh oleh tegangan dan suhu yang tidak wajar.  IC adalah sirkuit yang dikecilkan yang terdiri dari bagian-bagian listrik dan elektronik kecil seperti transistor, dioda, dioda zener, resistor kapasitor dan lain-lain yang dipasang atau dibuat pada substrate (bahan dasar semacam circuit board atau silicon chip).

Gambar 2.16. IC Regulator

(Toyota Astra Motor, 1994: 18)

Komponen IC regulator dan fungsinya, yaitu:

a)        Transistor

Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya atau tegangan inputnya, memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya.

Gambar 2.17. Transistor

(Toyota Astra Motor, 1994: 9)

Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal, yaitu Basis (B), Emitor (E) dan Kolektor (C). Tegangan yang di satu terminalnya misalnya Emitor dapat dipakai untuk mengatur arus dan tegangan yang lebih besar daripada arus input Basis, yaitu pada keluaran tegangan dan arus output Kolektor.

Arus akan mengalir dari kolektor menuju Emitor apabila kaki basis diberikan arus atau tegangan. Sedikit saja arus atau tegangan kita berikan ke kaki basis, maka arus yang besar akan mengalir dari Kolektor ke Emitor. Perbandingan arus colektor yang mengalir ke Emitor dan arus basis yang diberikan dinamakan penguatan atau Gain. Variasi arus basis yang diberikan juga akan mengakibatkan variasi besarnya arus yang mengalir di kolektor ke Emitor.

b)        Dioda

Dioda adalah komponen aktif bersaluran dua (dioda termionik mungkin memiliki saluran ketiga sebagai pemanas). Dioda mempunyai dua elektrode aktif dimana isyarat listrik dapat mengalir, dan kebanyakan dioda digunakan karena karakteristik satu arah yang dimilikinya. Dioda varikap (variable kapasitor/kondensator variabel) digunakan sebagai kondensator terkendali tegangan.

Gambar 2.18. Gambar Dioda dan Simbol Dioda

(Toyota Astra Motor, 1994: 8)

Sifat kesearahan yang dimiliki sebagian besar jenis dioda seringkali disebut karakteristik menyearahkan. Fungsi paling umum dari dioda adalah untuk memperbolehkan arus listrik mengalir dalam suatu arah (disebut kondisi panjar maju) dan untuk menahan arus dari arah sebaliknya (disebut kondisi panjar mundur). Karenanya, dioda dapat dianggap sebagai versi elektronik dari katup pada transmisi cairan.

c)        Dioda Zener

Dioda Zener adalah dioda yang memiliki karakteristik menyalurkan arus listrik mengalir ke arah yang berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui batas "tegangan tembus" (breakdown voltage) atau "tegangan Zener". Ini berlainan dari dioda biasa yang hanya menyalurkan arus listrik ke satu arah.

Gambar 2.19. Gambar Dioda Zener dan Simbol Dioda Zener

Dioda yang biasa tidak akan mengalirkan arus listrik untuk mengalir secara berlawanan jika dicatu-balik (reverse-biased) di bawah tegangan rusaknya. Jika melampaui batas tegangan operasional, dioda biasa akan menjadi rusak karena kelebihan arus listrik yang menyebabkan panas. Namun proses ini adalah reversibel jika dilakukan dalam batas kemampuan. Dalam kasus pencatuan-maju (sesuai dengan arah gambar panah), dioda ini akan memberikan tegangan jatuh (drop voltage) sekitar 0.6 Volt yang biasa untuk dioda silikon. Tegangan jatuh ini tergantung dari jenis dioda yang dipakai.

d)       Resistor

Resistor adalah komponen elektronik dua kutub yang didesain untuk menahan arus listrik dengan memproduksi tegangan listrik di antara kedua kutubnya, nilai tegangan terhadap resistansi berbanding dengan arus yang mengalir. Resistor digunakan sebagai bagian dari jejaring elektronik dan sirkuit elektronik, dan merupakan salah satu komponen yang paling sering digunakan. Resistor dapat dibuat dari bermacam-macam komponen dan film, bahkan kawat resistansi (kawat yang dibuat dari paduan resistivitas tinggi seperti nikel-kromium).

 

Gambar 2.20. Gambar Resistor dan Simbol Resistor

Gambar 2.21. Gambar Skema Kode Warna Resistor (http://id.wikipedia.org/wiki/Resistor)

Prinsip Kerja IC Regulator

Saat tegangan output diterminal B rendah, tegangan baterai mengalir ke base Tr1 melalui resistor R1 dan Tr1 ON, pada saat itu arus field ke rotor coil mengalir dari B rotor coil F Tr1 E (massa).

Gambar 2.23. Prinsip Kerja IC Regulator 1

(Toyota Astra Motor, 19994: 24)

Saat tegangan output pada terminal B tinggi (14,8 Volt), tegangan ini mencapai tegangan zener, maka zener dioda akan menjadi penghantar, akibatnya Tr2 ON sedangkan Tr1 OFF ini akan menghambat field dan mengatur tegangan output.

Gambar 2.23. Prinsip Kerja IC Regulator 1

(Toyota Astra Motor, 19994: 24)

c.         Cara Kerja Sistem Pengisian

Berikut adalah cara kerja dari sistem pengisian dengan IC regulator.  Supaya lebih mudah memahami cara kerja sistem pengisian IC regulator, silahkan simak video pembelajaran berikut ini:

 

Penjelasan: 

1)      Cara kerja Saat kunci kontak “ON” mesin mati

Gambar 2.24. Pengisian saat Kunci Kontak “ON” Mesin Mati

Bila kunci kontak ON maka tegangan baterai mengalir ke terminal IG regulator. Tegangan ini dideteksi oleh MIC dan Tr1 menjadi ON. Ini menyebabkan arus mengalir ke rotor coil melalui baterai dan terminal B, sehingga rotor coil timbul kemagnetan. Pada saat itu MIC mempertahankan arus ke rotor coil pada harga yang kecil, yaitu sebesar 0,2 A dengan mengendalikan Tr1 dengan cara terputus-putus atau ON dan OFF secara terus menerus untuk mengurangi pengeluaran arus baterai atau untuk penghematan pada saat kunci kontak ON seperti ini, karena mesin mati maka rotor tidak berputar sehingga tidak terjadi pembangkitan arus listrik dan tegangan pada terminal P adalah nol. Kondisi ini dideteksi oleh MIC dan mengakibatkan Tr2 OFF dan TR3 ON maka listrik akan mengalir dari bateri kontak, lampu, Tr3 dan massa, sehingga lampu CHG menyala..

2)        Cara Kerja saat Putaran Stasioiner

Gambar 2.25. Pengisian saat Mesin Putaran Stasioner

Pada saat mesin hidup maka rotor berputar, sehingga alternator membangkitkan arus listrik, maka tegangan pada terminal P naik dan dideteksi oleh MIC sehingga MIC merubah Tr1 dari posisi ON-OFF putus-putus menjadi terus ON. Ini menyebabkan arus dari baterai ke rotor coil menjadi besar, kemagnetan menjadi besar, sehingga arus yang dibangkitkan menjadi tinggi. Adanya tegangan pada P menyebabkan MIC membuat Tr3 OFF dan Tr2 ON. Karena Tr2 ON maka lampu menjadi mati karena tidak ada beda potensial antara kedua terminal lampu.

3)        Cara Kerja saat Putaran Tinggi

Gambar 2.26. Pengisian saat Mesin Putaran Tinggi

Saat putaran mesin semakin tinggi maka output alternator menjadi semakin tinggi, hal ini dapat merusak sistem kelistrikan pada kendaraan, untuk mengatasi itu maka kemagnetan harus dikurangi agar tegangan keluaran alternator berkurang. Bila tegangan terminal B naik maka tegangan pada terminal S juga naik dan mencapai harga standar, kondisi ini dideteksi oleh MIC dan menyebabkan Tr1 OFF, maka tidak ada arus pada rotor coil, tegangan output alternatorpun menurun. Saat tegangan output alternator turun maka tegangan terminal S juga turun, kondisi ini dideteksi oleh MIC dan Tr1 kembali ON. Demikian seterusnya sehingga tegangan output dipertahankan pada tegangan tertentu yaitu sebesar 13,3 -16,3 Volt.

d. Perawatan Sistem Pengisian IC Regulator

e. Mendiagnosis Kerusakan dan Cara Perbaikan Sistem Pengisian IC Regulator 

 

Akhirnya, kita telah sampai pada tahap akhir pembelajaran "Mendiagnosis Kerusakan Sistem Pengisian IC Regulator". Untuk mengukur pehamanan kalian, silahkan kerjakan soal evaluasi pada link berikut:

 

 SOAL EVALUASI KLIK DI SINI

 

Selamat Belajar

Terima Kasih