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