SISTEM PENGISIAN

 

Nama, konstruksi , fungsi dan cara kerja komponen – komponen sistem pengisian.

1.       Tujuan pembelajaran

Setelah menyelesaikan kegiatan pembejaran 2 ini diharapkan siswa mampu :

a.       Menjelaskan fungsi sistem pengisian.

b.       Menjelaskan, mengidentifikasi komponen dan fungsi komponen.

2.       Uraian Materi

a.       Tujuan sistem pengisian

Energi listrik yang dibutuhkan oleh komponen – komponen pemakai listrik pada mobil disediakan oleh baterai. Energi listrik baterai dipakai secara terus menerus maka accu akan tekor maka supaya kondisi energi listrik selalu siap sewaktu – waktu dibutuhkan maka diperlukan adanya sistem pengisian. Tujuan sistem pengisian adalah : untuk mengisi baterai selalu dalam kondisi penuh dan mensuplai arus listrik kepada komponen – komponen pemakai arus listrik pada saat mesin hidup.

Gambar 1. Konstruksi sistem pengisian

b.       Alternating current alternator

1).     Tujuan dari pemakaian alternator AC

Jenis alternator arus alternatif adalah 3-phase AC alternator yang memperoleh output arus langsung melalui pemakaian rectifier silicon diode. Ketahanannya bagus pada kecepatan tinggi dan kemampuan pengisiannya agak lambat sehingga kebanyakan dipakai untuk sistem pengisian baterai pada kendaraaan. Alternator ini digerakkan oleh driving belt yang dihubungkan ke engine crankshaft pulley. Karakteristiknya adalah sebagai berikut;

a).     Ukurannya kecil dan beratnya ringan, dapat membuat tegangan output dengan kecepatan rendah.

b).     Tidak mempunyai komutator pada komponen yang berputar, batas kecepatan putarnya bisa sangat tinggi.

c).     Karena diselaraskan dengan memakai silicon diode, maka kapasitas listriknya besar.

d).     Usia brush cukup lama.

                             2).     Konstruksi dan cara kerja alternator AC

Komponen altenator AC terdiri dari stator yang merupakan komponen tetap ( diam ) dan komponen yang berputar ( rotor ), dan end frame yang menopang kedua ujung rotor.

 

Gambar 2. konstruksi alternator AC

 

 

Keterangan gambar :
No.	Nama komponen	No	Nama Komponen
1.	Baut pengikat pulley	11.	Rotor
2.	Ring pegas	12.	Slip ring
3	Pulley	13.	Bantalan belakang
4.	Kipas	14.	Stator
5.	Washer	15.	Brostel
6.	Tutup depan	16.	Pemegang brostel
7.	Shim	17.	Diode dan pemegang diode
8.	Bantalan depan	18.	Tutup belakang
9.	Penutup bearing	19.	Penyekat / isolator
10.	As rotor	20.	Plat pendingin.

Nama komponen dan fungsinya :

                                        a).     Pulley

Berfungsi untuk memindahkan tenaga dari mesin ke alternator dengan perantaraan van belt.

                                        b).     Kipas

Berfungsi untuk mendinginkan alternator. Pendinginan ini bertujuan untuk mendinginkan komponen alternator terutama stator coil dan diode.

                                        c).     Washer

Berfungsi untuk menyetel celah / jarak antara tutup depan dengan kipas, sehingga kipas pada waktu berputar tidak menyentuh tutup depan.

                                        d).     Tutup depan dan tutup belakang

Berfungsi sebagai rangka dan tempat dudukan bantalan dan melindungi komponen – komponen yang berputar di dalam alternator.

                                        e).     Shim

Berfungsi untuk menyetel celah aksial / gerak bebas rotor dalam arah aksial .

                                        f).      Bantalan

Berfungsi untuk menopang rotor supaya bisa berputar lancar dan dan berputar tidak oleng. Bantalan aus akan mengakibatkan rotor berputar eksentrik yang bisa mengakibatkan bodi rotor menyentuh stator .

                                        g).     Rotor coil

Berfungsi untuk untuk membangkitkan medan magnet. Magnet yang dibangkitkan bersifat tidak permanen atau magnet buatan. Magnet yang terjadi pada rotor coil akan hilang apabila arus listrik yang mengalir ke rotor coil dihentikan.

                                        h).     Slip ring

Berfungsi untuk meneruskan arus listrik dari brostel atau sikat ke dalam rotor coil. Slip ring mempunyai permukaan yang licin , karena kontak dengan brostel sehingga brostel tidak cepat aus.

i).       Pemegang sikat / brush holder.

Berfungsi untuk memegang brostel / sikat supaya bisa selalu kontak dengan slip ring dengan baik. Pemegang sikat / brostel ini harus terbuat dari bahan yang yang bersifat isolator / penyekat sehingga terminal – terminal yang terpasang pada bush holder tidak terjadi koneksi secara langsung.

                                        j).       Stator coil

Berfungsi untuk membangkitkan arus listrik AC ( Alternating Current ) berdasarkan pemotongan garis gaya magnet yang dilakukan oleh rotor coil.

                                        k).     Diode dan pemegang diode.

                                     Diode berfungsi untuk menyearahkan arus listrik yang dibangkitkan oleh                                      stator coil. Dan pemegang diode berfungsi untuk menempatkan diode                                                 sekaligus sebagai pendingin diode.

l).       Isolator.

Berfungsi untuk menyekat terminal N dan terminal B terhadap body / massa. Isolator ini terbuat dari bahan yang bersifat isolator dan tahan terhadap temperature / panas yang tinggi. Biasanya bahan isolator ini terbuat dari bahan keramik.

Arus AC ( Alternating Current ) yang dihasilkan di dalam stator coil disearahkan oleh rectifier (silicon diode) yang dipasang pada tutup belakang menjadi arus searah ( DC ) dan disuplai ke luar melalui terminal B. Brush digunakan untuk meyalurkan arus listrik ke dalam rotor coil sehingga membangkitkan medan magnet pada rotor coil melalui pemberian arus ke rotor coil dari baterai. Fungsi silicon diode menyearahkan arus AC yang dibangkitkan dari stator coil menjadi arus DC, disamping itu juga untuk mencegah arus tidak mengalir balik dari baterai ke alternator. Karena itulah, tidak lagi diperlukan cut out relay seperti pada altenator DC. Apabila tegangan yang dibangkitkan dari alternator lebih tinggi dari tegangan terminal baterai, maka proses pengisian baterai secara otomatis akan dimulai.

Gambar 4. Alternator IC regulator

  

Gambar 5. Terminal alternator dng IC regulator

 Konstruksi dan cara kerja komponen – komponen alternator :

a).     Stator

Stator coil ( kumparan medan ) berfungsi untuk membangkitkan arus listrik AC ( Alternating Current ) arus yang dibangkitkan pada stator coil yang diakibatkan karena adanya pemotongan garis gaya magnet dari rotor coil. Seperti tampak pada Gambar 66, tiga coil secara terpisah dililitkan disekitar steel core yang terdiri dari banyak layer. Arus 3-phase AC akan diinduksikan ke dalam coil-coil ini.

 

Gambar 6. Konstruksi stator

Untuk mengurangi hilangnya medan magnet (gejala yang ditimbulkan oleh pusaran arus hilang yang terjadi karena banyaknya garis magnet disekeliling steel core), maka stator steel core terdiri dari susunan pelat baja silicon tipis, dan diantara pelat-pelat tersebut terdapat beberapa celah untuk memasang stator coil. Selama bekerja, stator coil akan menjadi jalan bagi magnetic flux yang dihasilkan dari kutub rotor.

Satu kelompok stator coil dibuat dari gulungan kawat tembaga yang ditutup dengan material insulating menjadi celah seperti tampak pada Gambar 67. Coil pitch pemasangannya pas dengan celah yang ada pada kutub (pole pitch). Tiga kelompok coil ini disusun secara 120° (2/3 dari pole pitch) dan dibentuk dengan sambungan 3-phase. Untuk metode penyambungan lilitannya ada dua macam yaitu koneksi Y dan koneksi segitiga ( delta ).

 

Gambar 7. Bentuk stator coil

b).     Rotor

Rotor adalah untuk membuat magnetic flux (garis magnet). Rotor terdiri dari rotor core, rotor coil, shaft, dan slip ring. Untuk jenis rotor ada dua macam yaitu jenis randle dan pole. Untuk jenis pole diameter luarnya lebih kecil namun cara gulungnya agak sulit. Jenis rotor ini umumnya dipakai untuk alternator dengan kapasitas besar. Untuk alternator AC kendaraan, jenis randle strukturnya sederhana dan kekuatannya cukup baik sehingga banyak digunakan pada kendaraan. Seperti tampak pada gambar 68, jenis randle terdiri dari 4~6 inti baja yang disisipkan pada shaft dari kedua ujung rotor coil yang berbentuk tabung. Lilitan awal dan akhir pada rotor coil dihubungkan ke dua slip ring yang dipasang pada shaft yang sudah terbungkus.

Gambar 8. Konstruksi rotor

 

Gambar 9 Jenis rotor

Cara kerja rotor adalah sebagai berikut : pada saat arus mengalir di dalam rotor coil melalui kontak brush ke slip ring, garis-garis magnet akan terbentuk sesuai dengan arah shaft sehingga satu sisi dari inti dimagnetkan ke kutup U dan satu sisinya lagi dimagnetkan ke kutub

S. Karena itulah, masing-masing kutub yang saling berhadapan satu sama lainnya juga dimagnetkan dan kutub N dan S disusun secara berjajar. Bahan rotor terbuat dari baja tempa atau cetak dengan komposisi rendah carbon. Slip-nya terbuat dari material konduksi yang baik seperti tembaga atau besi baja.

 

c).     Brush

Kedua brush disisipkan ke dalam brush holder yang terpasang pada rumah pemegang brostel / sikat dan melakukan kontak ke slip ring melalui spring. Satu brush dihubungkan ke terminal luar ( Terminal F ) sebagai arus input rotor coil, dan satu brush dihubungkan ke terminal F yang di-grounded melalui brush holder.

Gambar 10. Konstruksi brush holder

Slip ring berputar dan sikat / brush melakukan kontak ke slip ring, karena itulah brush ini terbuat dari material metal carbon yang ketahanannya cukup baik dan tahanan kontaknya rendah.

d).     Rectifier

Rectifier terdiri dari diode. Seperti tampak pada Gambar 80, 6 diode dipasang di bagian belakang end frame untuk menyearahkan arus 3- phase AC yang dihasilkan dari stator coil untuk dirubah menjadi arus DC.

Pada saat arus mengalir ke diode, temperatur diode akan naik, sehingga perlu dipasang heat sink (pelat pendingin). Umumnya tiga diode sisi negatif dimasukkan ke bagian belakang end frame dan tiga diode positif dipasang ke heat sink yang sudah dibungkus. Atau bisa juga, masing-masing ketiga positif dan negatif disolder ke heat sink. Dengan kata lain, ke enam diode dipasang pada pemegang diode yang mempunyai heat sink ( plat pendingin ).

 

Gambar 11 Koneksi diode