TUGAS TERSTRUKTURMOTOR BAKAR DAN TENAGA PERTANIAN

SISTEM KELISTRIKAN

Oleh :

Danis Nur Rohmah AIH007013Anggi Pradiska Abadi A1H009030Abdul Rauf Y.T A1H009056Heri Setiono A1H009061Mustika Ervina R A1H009069Irfanuddin Suryawinata A1H009072Aditya Prabaningrum A1H011001Noviardi A1H011002

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAANUNIVERSITAS JENDRAL SOEDIRMAN

FAKULTAS PERTANIANPURWOKERTO

2013

I. PENDAHULUAN

Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang

cepat membawa dampak bagi perkembangan dunia industri

terutama industri daya dan mesin. Mengingat kebutuhan daya

yang terus meningkat dan perkembangan motor bakar yang

demikian pesat, para produsen mesin kini berlomba-lomba

menampilkan mesin-mesin baru dengan berbagai keunggulan

baik dari segi desain maupun keunggulan teknologinya.

Mesin sendiri terdiri dari berbagai komponen yang kerjanya

saling terkait satu sama lain. Beberapa sistem yang merupakan

komponen vital dalam mesin diantaranya sistem bahan bakar,

sistem pengisian, sistem pengapian, sistem pelumasan, dan

sistem pendinginan. Komponen komponen tersebut dari waktu

ke waktu mengalami perkembangan yamg tujuannya untuk

mendapatkan komponen yang lebih praktis dan efisien.

Pada dasarnya campuran bahan bakar dan udara yang

masuk ke dalam ruang bakar harus disundut. Penyundutan

merupakan salah satu komponen yang mengalami

perkembangan pesat dalam dunia permesinan khususnya mesin

bensin adalah pada komponen sistem pengapian. Perkembangan

sistem pengapian listrik secara singkat adalah mulai dari sistem

pengapian konvensional, semi transistor, full transistor, IIA

(integrated ignition assembly), dan yang terbaru adalah DLI (distributor

less ignition).

Sistem pengapian terbagai menjadi sistem nyala terbuka,

sistem bola pijar, sistem kompresi dan sistem listrik. Sistem

nyala terbuka dan sistem bola pijar merupakan sistem pengapian

konvensional yang lebih dahulu digunakan. Dewasa ini keduanya

mulai ditinggalkan. Dewasa ini produsen mesin lebih memilih

sistem listrik untuk motor berbahan bakar bensin dan sistem

kompresi untuk motor berbahan bakar minyak solar atau yang

biasa disebut dengan mesin Diesel.

II. SISTEM LISTRIK

A. TEORI KELISTRIKAN

Sistem pengapian pada motor bensin pada dasarnya

ditujukan untuk menghasilkan percikan bunga api yang kuat dan

tepat agar diperoleh daya mesin yang optimal. Sistem pengapian

pada motor menggunakan sistem pengapian batere yang

prinsipnya adalah menaikkan tegangan baterai 12 volt menjadi ±

10 kV agar menghasilkan percikan bunga api pada elektroda

busi. Teori dasar kelistrikan yang erat kaitannya dengan sistem

pengapian adalah teori induksi listrik.

1. Induksi Sendiri ( Self Induction Effect )

Medan magnet akan dibangkitkan pada saat arus listrik

dialirkan melalui kumparan, akibatnya garis gaya listrik

dibangkitkan dan menghasilkan garis gaya magnet (magnetic

flux) dengan arah yang berlawanan dengan pembentukan

garis gaya magnet dalam kumparan. Oleh karena itu arus

tidak akan mengalir seketika pada saat dialirkan kekumparan

tetapi membutuhkan waktu untuk menaikkan arus tersebut.

Saat arus mengalir dalam kumparan kemudian arus

diputuskan tiba-tiba, maka gaya gerak listrik akan

dibangkitkan dalam kumparan dengan arah cenderung

menghalangi hilangnya garis gaya magnet. Dengan cara ini

apabila kumparan yang dialiri arus kemudian arus diputus

secara tiba-tiba maka akan dibangkitkan gaya gerak listrik

yang arahnya melawan perubahan garis gaya magnet.

( Fundamental of Electricity Step 2, 1996 : 3 )

Gambar 1. Induksi sendiri ( Self Induction Effect )

2. Induksi Timbal Balik ( Mutual Induction Effect )

Saat dua kumparan disusun dalam satu garis dan besarnya

arus yang mengalir pada satu kumparan diubah, maka gaya

gerak listrik akan dibangkitkan pada kumparan lainnya

dengan arah melawan perubahan garis gaya magnet pada

kumparan primer. Pada gambar dibawah ini bila arus tetap

mengalir pada kumparan primer maka tidak ada perubahan

gaya gerak listrik pada kumparan sekunder, tetapi saat arus

yang mengalir diputuskan maka gaya gerak listrik

dibangkitkan pada kumparan sekunder. Kemudian apabila

arus dihubungkan kembali maka pada kumparan sekunder

akan dibangkitkan gaya gerak listrik dengan arah yang

berlawanan dengan garis gaya magnet pada kumparan

primer. ( Fundamental of Electricity Step 2, 1996 : 4 )

Gambar 2. Induksi Timbal Balik ( Mutual Induction Effect )

Koil pengapian membangkitkan tegangan tinggi dengan

cara yang sama seperti uraian diatas, yang terjadi saat arus

primer tiba-tiba diputuskan dengan membuka breaker point.

Besarnya gaya gerak listrik yang dihasilkan dipengaruhi oleh tiga

hal yaitu banyaknya garis gaya magnet yang dipengaruhi oleh

besarnya arus yang dialirkan pada kumparan primer, banyaknya

jumlah lilitan pada kumparan, dan kecepatan pemutusan arus

pada kumparan primer. pada sistem kelistrikan ini menggunakan

sistem konvensional. jadi penggunaannya masih tergantung

dengan magnet yang ada pada samping poros engkol. cara kerja

dari sistem kelistrikan ini adalah sebagai berikut:

1. kunci kontak dalam posisi on, guna intuk

menyambung rangkaian.

2. magnet diputar baik secara manual(kick starter)

ataupun menggunakan sistem starter.

3. ketika tonjolan yang ada pada magnet bertemu

dengan pulsa akan terjadi medan magnet yang

mengalirkan induksi secara cepat.

4. kemudian induksi yang ada dialirkan ke

CDI(capacitor discharger ignition)

5. dalam CDI di proses kemudian dialirkan menuju coil,

guna untuk menaikkan tegangan induksi.

6. setelah melewati coil tegangan menjadi 5-25 kV.

sehingga ketika di lewatkan pada busi dapat memberikan

loncatan bunga api pada busi.

Gambar 3. Sistem Kelistrikan Pada Motor Bensin

B. KOMPONEN SISTEM KELISTRIKAN

Gambar 4. Komponen sistem kelistrikan

1. Baterai

2. Sikring (fuse)

3. Kunci kontak (switch)

4. External resistor

5. Ignition coil

6. Distributor

7. Busi

8. Kabel tegangan tinggi

1. Baterai

Berfungsi untuk menyediakan arus listrik tegangan rendah untuk ignition coil.

Tegangan baterai kendaraan biasanya 12 atau 24 volt, nilai yang terlalu rendah

untuk dapat menghasilkan percikan bunga api pada celah busi di dalam silinder

yang bertekanan.

Gambar 5. Baterai

2. Koil

Menaikkan tegangan yang diterima dari baterai menjadi tegangan tinggi yang

diperlukan untuk pengapian. Koil berfungsi merubah arus listrik 12V yang

diterima dari baterai menjadi tegangan tinggi (10 KV atau lebih) untuk

menghasilkan loncatan bunga api yang kuat pada celah busi.

Gambar 6. Ignition coil

3. Kontak pemutus

Kontak pemutus berguna untuk menghubungkan dan memutuskan arus primer agar

terjadi induksi tegangan tinggi pada sirkuit sekunder sistem pengapian

4. Kondensator

Kondensator berfungsi untuk :

a. Mencegah loncatan bunga api diantara celah kontak pemutus pada saat kontak

mulai membuka

b. Mempercepat pemutusan arus primer sehingga tegangan induksi yang timbul

pada sirkuit sekunder tinggi

5. Distributor

Fungsi distributor dapat dibagi dalam 4 bagian :

a. Bagian pemutus

Pada bagian ini terdiri dari breaker point, camlobe, dan kondenser.

Fungsi breaker point adalah untuk memutuskan arus listrik dan

menghubungkannya dari kumparan primer coil ke massa agar terjadi

induksi pada kumparan sekunder coil. Induksi terjadi pada saat breaker

point diputus atau terbuka.

Condensor berfungsi untuk menghilangkan atau mencegah terjadi loncatan

api atau bunga api listrik pada breker point. Konstruksinya dapat dilihat

pada gambar dibawah. Kemampuan dari suatu kondensor dapat ditunjukan

dg berapa besar kapasitasnya. Kapasitas kondensor diukur dalam mikro

farad. Terbakarnya breaker point sering juga diakibatkan oleh kondenser

yang tidak sesuai dg kapasitasnya atau kapasitasnya tidak normal.

b. Bagian Distributor

Bagian ini berfungsi membagi-bagikan (mendistribusikan) arus

tegangan tinggi yang dihasilkan (dibngkitkan) oleh kumparan sekunder

pada igniton coil ke busi pada tiap-tiap silinder sesuai dg urutan pengapian

(ignition order). Bagian ini terdiri dari tutup distributor dan rotor.

c. Bagian Governor Advancer

Bagian ini berfungsi untuk memajukan saat pengapian sesuai

dengan pertambahan putaran mesin. Bagian ini terdiri dari governor

weight dan governor spring (pegas governor).

d. Bagian Vakcum Advancer

Bagian ini berfungsi untuk memundurkan atau memajukan saat

pengapian pada saat baban mesin bertambah atau berkurang. Bagian ini

terdiri dari breaker plate dan vacum advancer, yang akan bekerja atas

dasar kevakuman yang terjadi didalam intake manidfold

Gambar 7. Distributor

6. Busi

Busi atau elektroda berfungsi meloncatkan bunga api listrik diantara kedua elektroda

busi di dalam ruang bakar, sehingga pembakaran dapat dimulai

Gambar 8. Busi7. Kabel tegangan tinggi

Kabel tegangan tinggi berfungsi sebagai penyalur arus yang dihsilkan oleh koil.

Kabel tegangan tinggi dihubungkan dengan busi lewat sebuah Choke yang berguna

untuk menjepit kelapa elektroda.

C. CARA KERJA SISTEM PENGAPIAN LISTRIK DENGAN CDI

Sistem pengapian kondensator (kapasitor) atau CDI (bahasa

Inggris: Capacitor Discharge Ignition) merupakan salah satu jenis

sistem pengapian pada kendaraan bermotor yang

memanfaatkan arus pengosongan muatan (discharge current)

dari kondensator, guna mencatudaya Kumparan pengapian

(ignition coil).

Pada saat magnet permanen (dalam flywheel magnet)

berputar, maka akan dihasilkan arus listrik AC dalam bentuk

induksi listrik dari source coil . Arus ini akan diterima oleh CDI

unit dengan tegangan sebesar 100 sampai 400 volt. Arus

tersebut selanjutnya dirubah menjadi arus setengah gelombang

(menjadi arus searah) oleh diode, kemudian disimpan dalam

kondensor (kapasitor) dalam CDI unit.

Kapasitor tersebut tidak akan melepas arus yang disimpan

sebelum SCR (thyristor) bekerja. Pada saat terjadinya pengapian,

pulsa generator akan menghasilkan arus sinyal. Arus sinyal ini

akan disalurkan ke gerbang (gate) SCR. Seperti terlihat pada

gambar di bawah ini: Dengan adanya trigger (pemicu) dari gate

tersebut, kemudian SCR akan aktif (on) dan menyalurkan arus

listrik dari anoda (A) ke katoda (K) (lihat posisi anoda dan katoda.

Dengan berfungsinya SCR tersebut, menyebabkan kapasitor

melepaskan arus (discharge) dengan cepat. Kemudian arus

mengalir ke kumparan primer (primary coil) koil pengapian untuk

menghasilkan tegangan sebesar 100 sampai 400 volt sebagai

tegangan induksi sendiri (lihat arah panah aliran arus pada

kumparan primer koil).

Akibat induksi diri dari kumparan primer tersebut, kemudian

terjadi induksi dalam kumparan sekunder dengan tegangan

sebesar 15 KV sampai 20 KV. Tegangan tinggi tersebut

selanjutnya mengalir ke busi dalam bentuk loncatan bunga api

yang akan membakar campuran bensin dan udara dalam ruang

bakar.

Terjadinya tegangan tinggi pada koil pengapian adalah saat

koil pulsa dilewati oleh magnet, ini berarti waktu pengapian

(Ignition Timing) ditentukan oleh penetapan posisi koil pulsa,

sehingga sistem pengapian CDI tidak memerlukan penyetelan

waktu pengapian seperti pada sistem pengapian konvensional.

Pemajuan saat pengapian terjadi secara otomatis yaitu saat

pengapian dimajukan bersama dengan bertambahnya tegangan

koil pulsa akibat kecepatan putaran motor. Selain itu SCR pada

sistem pengapian CDI bekerja lebih cepat dari contact breaker

(platina) dan kapasitor melakukan pengosongan arus (discharge)

sangat cepat, sehingga kumparan sekunder koil pengapian

teriduksi dengan cepat dan menghasilkan tegangan yang cukup

tinggi untuk memercikan bunga api pada busi.

D. CARA KERJA SISTEM PENGAPIAN LISTRIK DENGAN

PLATINA

Platina sebagai plat kontak untuk menghubungkan dan

memutus aliran listrik primer koil agar terjadi induksi/GGL pada

sekunder yang berupa listrik tegangan tinggi untuk mensuplai

busi agar memercikkan bunga api.

Platina adalah plat kontak yang berfungsi sebagai

penghubung & pemutus yang di hubungkan oleh ebonit/kaki

platina dan di kontrol oleh nok delco(Distributor), apabila kaki

ebonit tidak terdorong oleh nok delco maka plat kontak akan

terhubung sekaligus mengalirkan aliran listrik primer koil ke

ground dan menciptakan medan magnet pada primer coil, dan

pada saat nok delco menyentuh/mendorong ebonit platina maka

listrik dari primel coil akan terputus, pada saat listrik primer coil

terputus maka terjadi GGL/induksi tegangan tinggi pada

sekunder coil, dengan adanya kondesor/kapasitor yang

terhubung secara paralel dengan platina akan membantu

meningkatkan besar induksi dan menghilangkan bunga api pada

saat platina mulai terbuka/memutus, hal ini bertujuan agar plat

kontak platina tidak mudah terbakar dan mampu berumur

panjang.

Besar/lamanya saat platina terhubung di pengaruhi oleh

lebar Permukaan AS delco yang rata/datar hal ini di sebut

dengan sudut dwell, dimana sudut/lama saat platina

menghubungkan aliran listrik ke primer coil. Apabila celah platina

kita bikin rapat so pasti sudut dwell akan menjadi besar dan

kebalikannya.

CDI dan Platina adalah suatu alat yang digunakan pada

mesin untuk pengapian, maksudnya untuk mengatur waktu

pengapian. jadi pada saat piston pada posisi dibawah (Titik Mati

Bawah) busi tidak mengeluarkan api, nah pada saat piston diatas

(titik mati atas), busi akan memercikan bunga api, untuk

mengatur hal ini digunakan platina atau CDI.

Platina menggunakan cara konvesional untuk mematikan

dan menyalakan busi, yaitu masih mengandalkan pegas yang

menempel pada rotor..

kelemahan platina :

- cepet rusak, karena terjadi gesekan antara platina dan

rotor

- pada putaran mesin yang tinggi, pengapian kurang

sempurna

kelebihan platina :

- murah

- masih bisa disetel kalau udah mulai rusak

Sedangkan CDI, untuk mematikan dan menyalakan busi

menggunakan cara elektronik dengan bantuan pulser yang ada

di medan magnet.

kelemahan CDI :

- mahal (kalau yang murah cepet rusak dan harus diganti

dengan yang baru)

E. PERKEMBANGAN SISTEM PENGAPIAN LISTRIK

Sistem pengapian pada perkembangannya telah

mengalami banyak inovasi yang tentu tujuannya untuk

memperoleh kualitas pengapian yang semakin sempurna.

1. Sistem Pengapian Konvensional

Sistem pengapian konvensional menggunakan breaker

point untuk memutus dan menghubungkan arus pada

kumparan primer. Sistem ini memerlukan perawatan berkala

terutama pada breaker point yang dikarenakan hubungan antar

benda logam disertai arus listrik sehingga menyebabkan

breaker point cepat aus. Namun demikian sistem ini masih

banyak digunakan sampai saat ini. ( New Step 1 Training

Manual, 1996 : 6-7 )

2. Sistem Pengapian Semi Transistor

Sistem pengapian semi transistor menggunakan transistor

untuk memutus dan menghubungkan arus ke kumparan

primer pada koil pengapian. Sedangkan untuk mematikan dan

menghidupkan transistor tersebut menggunakan breaker

point. Sistem ini relatif lebih bagus daripada system

pengapian konvensional karena breaker point tidak

menghubungkan arus yang besar sehingga relatif lebih tahan

terhadap keausan. ( New Step 1 Training Manual, 1996 : 6-7 )

3. Sistem Pengapian Full Transistor

Sistem pengapian full transistor menggunakan transistor

untuk memutus dan menghubungkan arus pada kumparan

primer koil pengapian. Sedangkan untuk menghidupkan dan

mematikan transistor menggunakan signal rotor dan generator

yang cara kerjanya dengan induksi listrik. Ada juga yang

untuk mematikan dan menghidupkan transistor ini dengan

menggunakan sensor infra merah. ( New Step 1 Training

Manual, 1996 : 6-7 )

1. Integrated Ignition Assembly ( IIA )

Sistem pengapian ini menggunakan sistem pengapian full

transistor hanya saja keunggulannya adalah koil pengapian

disatukan didalam distributor sehingga dari segi konstruksi

lebih kompak dan praktis. ( Fundamental of Electricity Step 2,

1996 : 42 )

2. Electronic Spark Advancer ( ESA )

Sistem pengapian ini juga menggunakan sistem pengapian

full transistor seperti pada IIA , keunggulannya adalah

mekanisme pemajuan saat pengapian tidak lagi di kontrol

secara mekanik tetapi dikontrol menggunakan computer

sehingga pemajuan saat pengapian lebih akurat baik berdasar

putaran mesin ataupun beban mesin. ( Fundamental of

Electricity Step 2, 1996 : 43 )

3. Distributor Less Ignition ( DLI )

Sesuai namanya sistem ini tidak lagi menggunakan

distributor. Sistem ini menggunakan sebuah koil untuk dua

buah busi. Pengaturan arus yang masuk ke kumparan primer

dikontrol langsung oleh komputer. Keunggulan sistem ini

adalah koil pengapian dapat ditempatkan dekat dengan busi

sehingga kabel tegangan tinggi dapat diperpendek, selain

sistem ini tidak memerlukan penyetelan-penyetelan seperti

pada sistem yang lain. ( Fundamental of Electricity Step 2,

1996 : 44

III. KESIMPULAN

1. Sistem kelistrikan pada motor bakar digunakan untuk

sistem penyundut atau pematik api pada sistem

pembakaran

2. CDI dan Platina adalah suatu alat yang digunakan pada

mesin untuk pengapian, maksudnya untuk mengatur waktu

pengapian. jadi pada saat piston pada posisi dibawah (Titik

Mati Bawah) busi tidak mengeluarkan api, nah pada saat

piston diatas (titik mati atas), busi akan memercikan bunga

api, untuk mengatur hal ini digunakan platina atau CDI.

3. Komponen sistem kelistrikan berupa Baterai

Sikring (fuse)

Kunci kontak (switch)

External resistor

Ignition coil

Distributor

Busi

Kabel tegangan tinggi

DAFTAR PUSTAKA

Adin, Fikri. 2006. Teknik Dasar Motor Bakar. (On-line). http://www.bukabuku.com. Diakses 3 April 2013.

Anonymous. 2007. Bahan Ajar Motor dan Tenaga Pertanian. (On-line). http://www.ipb.ac.id. Diakses 3 April 2013.

Anonymous. 2008. Prinsip Kerja Motor Bakar. (On-line). http://www.fateta.ipb.ac.id. Diakses 3 April 2013.

Hardjosentono, Mulyoto.1978. Mesin-mesin Pertanian. Yasaguna: Jakarta.

Smith, Harris P & Wilkes, Lambert H. 1990. Mesin dan Peralatan Usaha Tani. Gadjah Mada University Press: Yogyakarta.

Sitompul R.G., Djojomartono, & Daywin, Frans. 1991.Motor Bakar Internal dan Tenaga di bidang Petanian. IPB : Bogor