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 konsumer-
konsumer 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 suatu konduktor
menimbulkan lapangan magnit disekililing 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 dan
mengeluarkan gas bekas dari silinder disebut satu siklus.
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
0 1800 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 truk-
truk 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