C

PAGE

TUJUAN BAB

1. Mengetahui fungsi sistem pengisian

2. Menjelaskan fungsi dan cara kerja baterai

3. Memahami prinsip pembangkitan arus pada sistem pengisian

4. Menjelaskan komponen dan cara kerja alternator

5. Menguraikan fungsi dan cara kerja dioda penyearah

6. Menjelaskan cara kerja regulator alternatorA. PENDAHULUAN

Pada sistem kelistrikan mobil baterai merupakan sumber tenaga untuk sistem pengapian, penerangan, menghidupkan motor (motor starter) dan kelengkapan-kelengkapan lainnya. tetapi tenaga yang disimpan pada baterai terbatas, sehingga tidak memungkinkan untuk menyuplai arus listrik secara terus menerus (continu). Untuk mengisi baterai dan memenuhi kebutuhan komponen-koimponen kelistrikan saat mobil hidup diperlukan sistem pengisian (Chargi System)

B. BATERAI

Baterai adalah suatu alat yang dapat membangkitkan arus listrik secara kimia. Alat ini menyimpan listrik dalam bentuk energi kimia, yang dikeluarkannya bila diperlukan dan menyuplainya ke masing-masing sistem kelistrikan atau alat yang memerlukannya. Secara garis besar baterai dapat dikelompokkan menjadi dua macam, yaitu baterai elemen kering yang umumya disebut dengan baterai saja dan baterai elemen basah yang umumnya disebut dengan Aki (Accumulator).Baterai terdiri dari beberapa sel. Setiap sel terdiri dari pelat positif dan pelat negatif. Sel ini dibuat dari pelat logam timbel berpori, dengan maksud mempermudah reaksi kimia pada permukaan berpori tersebut. Bahan aktif dari pelat positif adalah timbel dioksida (PbO2) berwarna coklat dan untuk pelat negatif adalah timbel (Pb) berwarna abu abu.

Konstruksi baterai:

Konstruksi Baterai

Konstruksi sebuah sel baterai

Konstruksi blok sel

pelat ini digabung dalam blok blok sel. pelat positif dibatasi oleh Isolator (separator) yang terbuat dari fiber berpori dan serat gelas.

Blok blok sel ini dimasukkan dalam blok baterai yang diisi larutan Asam sulfat (H2SO4) yang merupakan campuran 60% Air murni dan 40% asam belerang. Dan setiap blok sel menghasilkan tegangan sebesar 2 Volt.

Hubungan blok sel

Tujuan menghubungkan blok blok sel secara seri adalah untuk memperoleh tegangan yang lebih tinggi . Misalnya untuk memperoleh tegangan 12 Volt, baterai memburuhkan 6 blok sel yang masing masing bertegangan 2 Volt

Reaksi kimia pada waktu beterai mengeluarkan arus

. Reaksi kimia pada waktu baterai mengeluarkan arus.Reaksi kimia

PbO2 + 2H2SO4 + Pb ( PbSO4 + 2H2O + PbSO4(pelat +) (elektrolit) (pelat-) (pelat +) (air) (pelat -)

Pada waktu baterai mengeluarkan arus listrik (discharge) pelat positif maupun pelat negatif bergabung (bereaksi ) dengan SO4, sehingga membentuk PbSO4, dengan adanya reaksi tersebut di atas H2SO4 sedikit demi sedikit berubah menjadi H2O. Akibatnya berat jenis akan turun karena konsentrasinya elektrolit berkurang.

Sedangkan reaksi kimia pada waktu baterai diisi (charge) adalah sebagai berikut :

PbO2 + 2H22 + PbSO4 ( PbO2 +2H2SO4 + Pb

(pelat +) (elektrolit) (pelat-) (pelat +) (air) (pelat -)

Cara kerja saat pengisian baterai

Selama pengisian arah arus listrik ke dalam baterai arahnya berlawanan, sehinga 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 H2 So4 akan terbentuk kembali di dalam elektrolit sehingga berat jenisnya naik lagi. C. BAGIAN PEMBANGKIT ARUS LISTRIK(GENERATOR)Bagian pembangkit arus listrik sistem pengisian mobil dapat dikelompokkan menjadi dua jenis yaitu:

1. Generator Arus Searah (Dinamo)

Secara garis besar generator terdiri atas

Kumparan medan yang menimbulkan kemagnetan byang selanjutnya akan membentuk garis gaya magnet

Lilitan jangkar yang akan memotong garis-garis gaya magnet.

Komutator yang akan mengeluarkan gaya gerak listrik

Prinsip pembangkitan arus listrik

Apabila sebuah kawat penghantar memotong garis-garis gaya magnet yang ditimbulkan kumparan-kumparan medan akan timbul tenaga listrik

Jika jangkar berputar 180 derajat ( setengah lingkaran ) arus listrik akan terbangkit dan mengalir ke arah beban (lampu) kemudian kembali lagi ke salah satu sikat lainnya, lilitan ,jangkar, arus yang mengalir tersebuat akan masuk kedalam kumparan magnet. Memperkuat fluksi. Pada setengah putaran berikutnya posisi konduktor terbalik. Dengan demikian arus listrik di dalam ke kumparan mengalir ke arah semula. 2. Alternator

Kelemahan dinamo adalah pada putaran rendah (idle) arus yang dihasilkan kecil. Dinamo juga tidak mampu menyuplai arus yang diperlukan oleh mobil dewasa ini yang kelengkapanya semakin kompleks. Untuk mengatasi hal tersebut pada sistem pengsisian mobil dipergunakan alternator (generator arus searah) Alternator berfungsi untuk mengubah energi mekanik dari mesin menjadi energi listrik. Energi mekanik dari mesin diterima melalui sebuah puli yang memutarkan rotor dan membangkitkan arus bolak-balik pada stator. Arus bolak-balik ini diubah menjadi arus searah oleh diode. Bagian-bagian utama dari alternator adalah rotor yang membangkitkan elektromagnet, stator yang membangkitkan arus listrik dan diode yang menyearahkan arus. Sebagai tambahan, terdapat pula sikat arang yang mengalirkan arus ke rotor koil untuk membentuk garis gaya magnet, bearing untuk memperhalus putaran rotor dan fan/kipas untuk mendinginkan rotor, stator serta diode. Semua bagian tersebut dipasang pada front dan rear frame(rumah bagian depan dan belakang)

keterangan :

1 Rumah bagian belakang

1. Plat dudukan dioda

1. Diode daya

4. Diode arus medan

5. Regulator Elektronik6 Stator

7 Rotor

8 Kipas

9 Puli10 Rumah bagian depan

Bagian-bagian alternator

1) Rotor

Rotor disusun dari inti kutub (kutub magnet), field coil (yang juga disebut dengan rotor coil), slip ring dan rotor shaft. Field coil digulung dengan arah yang sama seperti putarannya dan kedua inti kutub dipasang pada dua ujung kumparan sebagai penutup field coil. Garis gaya magnet akan timbul pada saat arus mengalir melalui kumparan, salah satu kutub menjadi kutub N dan yang lain menjadi kutub S. Slip ring/cincin gesek tersebut dari logam seperti stainless steel dengan permukaan yang berhubungan dengan brush dikerjakan sangat halus. Slip ring/cincin gesek diisolasi terhadap rotor shaft.

2) Stator

Stator terdiri dari stator core/inti stator dan field coil/kumparan medan dan diikat oleh rumah bagian depan serta belakang. Stator core terdiri dari lapisan steel plating yang tipis (inti besi berlapis). Di bagian dalamnya terdapat slot tempat masuknya tiga buah stator coil/kumparan yang masing-masing berdiri sendiri. Stator core bekerja sebagai saluran yang memungkinkan garis gaya magnet menyeberang dari pole core ke stator coil.

3) Dioda

Pada diode holder, terdapat tiga buah diode positif dan tiga buah diode negatif. Arus yang dibangkitkan oleh alternator dialirkan dari diode holder pada sisi positif sehingga terisolasi dari end frame. Selama proses penyearahan, diode akan menjadi panas sehingga plat dudukan diode bekerja meradiasikan panas ini dan mencegah diode menjadi terlalu panas. Selain enam diode daya pada type lain juga terdapat tiga diode arus medan.

Gambar di atas menunjukkan susunan diode yang terdiri dari tiga diode daya positip dan tiga diode daya negatip serta tiga diode arus medan

Keterangan:

1. Diode daya positip dan negatip

2. Diode arus medan

3. Plat dudukan diode sebagai plat pendingin diode

D. REGULATOR Tegangan dan arus keluaran alternator bervariasi tergantung pada kecepatan putaran alternator dan banyaknya beban (arus output) alternator. Putaran mesin yang terus berubah-ubah, demikian juga putaran alternator, selanjutnya beban, (lampu-lampu, wiper, sistem AC Mobil dan lain-lain) selalu berubah-ubah mempengaruhi kondisi pengisian baterai. Oleh karena itu, agar alternator dapat memberikan tegangan standard (tegangan sistem) diperlukan pengaturan tegangan. Regulator tegangan mengatur tegangan keluaran pada setiap perubahan putaran dan beban. Pada tegangan sistem 12 volt tegangan regulasi antara 14,4 14,8 volt, untuk tegangan sistem 24 volt tegangan regulasi pada 28 volt. Untuk meregulasi tegangan keluaran alternator dilakukan dengan cara mengatur arus yang mengalir ke kumparan rotor (arus medan)

1. Rangkaian Sistem Pengisian dengan Alternator Enam Diode Daya dan Regulator Tegangan Tipe Dua Point Satu Relai

2. Rangkaian Sistem Pengisian dengan Alternator Enam Diode Daya Tiga Diode Arus Medan dan Regulator Tegangan Tipe Dua Point Satu Relai

Pada rangkaian ini kerugian tegangan pada kunci kontak tidak berpengaruh terhadap fungsi sistem pengisian.Cara KerjaKunci Kontak ON Mesin Mati:

Arus medan mula mengalir dari baterai ( kunci kontak ( lampu kontrol pengisian ( terminal IG/D+ regulator ( regulator ( terminal F/DF regulator ( terminal F/DF alternator ( kumparan medan/rotor ( masa (lampu kontrol menyala).

Mesin hidup:

Arus medan mengalir dari terminal D+ alternator ( terminal IG/D+ regulator ( regulator ( terminal F/DF regulator ( terminal F/DF alternator ( kumparan medan/rotor ( masa (lampu kontrol padam).

Tegangan sinyal regulasi mengalir dari terminal D+ alternator ( terminal Ig/D+ regulator ( kumparan regulator ( masa.

Fungsi diode arus medan adalah:

Sebagai catu daya arus medan saat motor hidup

Sebagai sumber tegangan sinyal regulasi.

3. Rangkaian Sistem Pengisian dengan Alternator Enam Diode Daya dan Regulator Tegangan Tipe Dua Point Dua Relai.

Pada rangkaian tersebut di atas regulator terdiri dari dua bagian yaitu bagian regulator tegangan dan relai tegangan (relai lampu pengisian). Relai tegangan bekerja berdasarkan tegangan dari terminal Neutral (N) yang berfungsi untuk memutuskan hubungan masa lampu kontrol dan menghubungkan tegangan sinyal regulasi dari B+ alternator.

Cara Kerja:

Kunci kontak ON mesin mati.

Arus medan mula mengalir dari B+ baterai ( kunci kontak ( terminal IG regulator ( titik kontak PL1 ( titik kontak PL0 ( terminal F regulator ( terminal F alternator ( sikat ( slip ring ( kumparan medan/rotor ( slip ring ( terminal E alternator ( masa, ((( kumparan medan menjadi magnet.

Arus lampu kontrol pengisian mengalir dari B+ baterai ( kunci kontak ( lampu kontrol pengisian ( terminal L regulator ( titik kontak PL0 ( titik kontak PL1 ( terminal L regulator ( masa, ((( lampu menyala.

Mesin hidup : Kecepatan rendah sampai sedang

Alternator lewat terminal B+ mengeluarkan energi listrik untuk pengisian baterai dan beban kelistrikan mobil.

Arus medan mengalir dari B+ alternator ( kunci kontak ( terminal IG regulator ( titik kontak PL1 ( titik kontak PL0 ( terminal F regulator ( terminal F alternator( sikat ( slip ring ( kumparan medan/rotor ( slip ring ( terminal E alternator ( masa.

Arus dari terminal N alternator mengalir ke kumparan relai tegangan melalui terminal N regulator kemudian ke masa, yang mengakibatkan kontak gerak P0 tertarik ke titik kontak diam P2 menghubungkan tegangan sinyal regulasi dari B+ alternator ke kumparan regulator dan akibatnya lampu pengisian padam karena tidak ada beda potensial antara lampu kontrol dan terminal L regulator.

Pada kondisi tegangan baterai sudah mencapai 14,4 volt maka tegangan sinyal regulasi yang masuk ke kumparan regulator tegangan membuat medan magnet pada inti kumparan regulator tegangan yang mampu menarik kontak gerak PL0 lepas dari titik

Mesin hidup : Kecepatan sedang sampai tinggi

Bila kecepatan bertambah naik, tegangan keluaran alternator juga bertambah naik diatas 14,4 volt, yang berarti juga tegangan sinyal regulasi yang masuk ke kumparan regulator tegangan juga naik. Akibatnya kemagnetan pada inti kumparan regulator bertambah besar yang mampu menarik kontak PL0 hingga melayang (berada di tenggah-tenggah kontak PL1 dan PL2). Akibatnya arus medan melewati tahanan R tetapi karena kecepatanya sudah tinggi maka tegangan keluaran alternator akan tetap 14,4 volt.

Bila kecepatan bertambah naik lagi maka tegangan keluaran alternator juga bertambah naik hingga 14,8 volt. Pada tegangan tersebut kemagnetan pada inti kumparan menarik kontak gerak PL0 lebih jauh lagi hingga menempel pada titik kontak PL2 akibatnya arus medan menjadi nol dan tegangan keluaran alternator turun ( kontak gerak PL0 lepas kembali ( arus medan besar lagi ( tegangan keluaran naik lagi ( kontak gerak PL0 menempel lagi pada PL2 ( demikian seterusnya terjadi putus hubung antara kontak gerak PL0 dan kontak PL2 sehingga tegangan keluaran B+ alternator tetap pada 14,4 sampai 14,8 volt.EVALUASI1. Jelaskan fungsi sistem pengisian.2. Jelaskan fungsi dan cara kerja baterai

3. Uraikan prinsip pembangkitan arus listrik pada alternator4. Jelaskan komponen dan cara kerja alternator

5. Uraikan fungsi dan cara kerja dioda penyearah pada alternator

6. Jelaskan cara kerja regulatora. Pada saat kunci kontak ON, mesin dalam keadaan matib. Mesin hidup : Kecepatan rendah sampai sedang

c. Mesin hidup : Kecepatan sedang sampai tinggi

Diode arus medan berfungsi sebagai catu daya arus medan (rotor) dan sebagai sumber tegangan sinyal regulasi (untuk type Bosch dan Mitshubitsi, untuk type Nippodenso tegangan sinyal regulasi dari terminal keluaran B+ alternator

Contoh susunan diode pada alternator type Bosch yang mempunyai enam diode daya (a) dan tiga diode arus medan (b)

a

b

EMBED Word.Picture.8

x

Lampu kontrol Pengisian

Fungsi : Kunci kontak on motor mati, (arus medan mula dari (+) baterai ke K.K ( regulator ( masa.

Motor hidup, arus medan dari ( B+) alternator ( K.K ( regulator( rotor ( masa

Tegangan sinyal regulasi( dari B+ Alternator ( kunci kontak ( Ig regulator ( kumparan regulator (masa

Kerugian :

Jika ada rugi tegangan pada K.K tegangan pengisian terlalu tinggi karena tegangan sinyal regulasi tidak sama dengan tegangan keluaran B+ Alternator

K.K on, motor mati, arus medan tetap ada (kumparan medan panas (baterai di kosongkan

EMBED Word.Picture.8

Lampu Kontrol Pengisian

Alternator

Regulator Tegangan

Plat positif

Dinding blok sel

Pelat negatif

Isolasi (separator)

Larutan asam sulfat

Pelat positif (Pb)

Larutan asam

Sulfat (H2SO4)

Pelat positif (PbO2)

Batang penghubung sel-sel

Terminal negatif

Terminal positif

Larutan asam sulfat

PAGE 92

_1044124184.doc

_1044158965.doc