< Previous 315 Teknologi Dasar Otomotif Jarum galvanometer akan bergerak bila penghantar atau magnet digerakkan. Arah gerakan jarum akan bervariasi mengikuti arah gerakan penghantar atau magnet. Besarnya gerakan jarum akan semakin besar sebanding dengan kecepatan gerakan. Jarum tidak akan bergerak bila gerakan dihentikan. Bila dengan beberapa cara, penghantar dilewatkan melalui garis gaya magnet, maka dalam penghantar akan terbangkit gaya gerak listrik. Fenomena ini disebut dengan ―Induksi elektromagnet‖. Generator menghasilkan gaya gerak listrik dengan cara induksi elektromagnet dan mengubahnya menjadi tenaga listrik (tegangan dan arus) 2. Gaya Gerak Listrik Arah gaya gerak listrik yang dibangkitkan di dalam penghantar di antara medan magnet bervariasi mengikuti perubahan arah garis gaya magnet dan gerakan penghantar. Apabila penghantar digerakkan (dengan arah seperti ditunjukkan oleh tanda panah besar pada gambar di bawah) di antara kutub magnet utara dan selatan, maka gaya gerak listrik akan mengalir dari kanan ke kiri (arah garis gaya magnet dari kutub utara ke kutub selatan). Arah garis gaya magnet dapat dipahami dengan menggunakan Hukum Tangan Kanan Fleming (Fleming’s Right-hand Rule) Dengan ibu jari, telunjuk dan jari tengan tangan kanan dibuka dengan sudut yang tepat satu sama lain, maka telunjuk akan menunjukkan garis gaya magnet, ibu jari menunjukkan arah gerakan penghantar dari jari tengah menunjukkan arah gaya gerak listrik. Gambar 12.2. Prinsip tangan kanan Flemming 316 Teknologi Dasar Otomotif Gaya gerak listrik yang dibangkitkan pada saat penghantar memotong (melewati) garis gaya magnet di antara medan magnet besarnya sebanding dengan banyaknya garis gaya magnet yang dipotong pada suatu satuan waktu.Sebagai contoh, bila banyaknya garis-garis N dipotong dalam waktu t detik dan gaya gerak listrik U volt, ini dapat dinyatakan dengan rumus berikut (simbol berarti ―sebanding dengan‖) Dalam medan magnet dengan densitas yang seragam, besarnya gaya gerak listrik yang dibangkitkan tergantung pada arah gerakan penghantar meskipun kecepatan gerakan penghantar konstan.Seperti terlihat pad gambar, sebuah penghantar digerakkan dari titik A ke B ke C ke D dan kembali ke A. Bagaimanapun, ia memotong garis gaya magnet hanya pada saat bergerak dari A ke B dan dari C ke D. Dengan kata lain, meskipun penghantar bergerak dengan kecepatan yang sama di antara masing-masing titik, gaya gerak listrik akan bangkit hanya pada saat penghantar bergerak antara A dan B dan antara C dan D. Gambar 12.3. Konstruksi sederhana pembangki Gambar 12.4.Pembangkitan GGL Jalur empat 317 Teknologi Dasar Otomotif Bila penghantar (conductor) digerakkan dengan jalur melingkar di dalam medan magnet, maka besarnya garis gaya magnet akan berubah secara konstan. Pada gambar ini, penghantar digerakkan dalam lingkaran dengan kecepatan tetap dari titik A ke L antara kutub magnet utara dan selatan. Dalam hal ini jumlah garis gaya magnet terbesar dipotong antara titik D dengan E dan antara titik J dengan K, tetapi tidak ada garis yang dipotong antara A dengan B atau G dengan H. Jadi, bila gaya gerak listrik yang dibangkitkan pada saat penghantar digerakkan dalam lingkaran dinyatakan dalam sebuah grafik, dapat dilihat bahwa keberadaan gaya ini secara tetap mengalami perubahan (bertambah dan berkurang). Selanjutnya, arah arus yang dibangkitkan oleh gaya gerak listrik ini akan berubah setiap setengan putaran penghantar. Meskipun gaya gerak listrik dihasilkan bila sebuah penghantar diputar dalam medan magnet, sebenarnya besarnya gaya gerak listrik (ggl) yang dihasilkan sangat kecil Besarnya gaya gerak listrik yang dibangkitkan tergantung pada besarnya kekuatan medan magnet, banyaknya kawat kumparan yang memotong medan magnet dan kecepatan memotong medan magnet Gambar 12.5. Pembangkit GGL jalur melingkak Gambar 12.6. Hasil GGL jalur melingkar 1 318 Teknologi Dasar Otomotif Prinsip Generator Bila penghantar terbentuk dalam satu kumparan jumlah total gaya gerak listrik yang dibangkitkan akan menjadi lebih besar, demikian juga besarnya tenaga listrik (arus dan tegangan) yang dihasilkan. Generator membangkitkan tenaga listrik dengan jalan memutarkan sebuah kumparan di dalam medan magnet. Ada dua macam listrik, arus searah dan arus bolak-balik dan tergantung pada cara menghasilkan listrik generator juga dibedakan dalam generator jenis arus searah dan arus bolak-balik B. Generator Arus Bolak-Balik Bila arus listrik yang dibangkitkan oleh kumparan diberikan melalui cincin gesek dan sikat (jadi kumparan dapat berputar), besarnya arus yang mengalir ke lampu akan berubah, pada saat yang sama, demikian juga arah alirannya. Gambar 12.8 a prinsip kerja generaor AC Gambar 12. 7 prinsip kerja generator 319 Teknologi Dasar Otomotif Pada saat kumparan berputar, arus yang dihasilkan pada setengah putaran pertama akan dikeluarkan dari brush pada sisi A, mengalir melalui lampu dan kembali ke brush pada sisi B. Pada setengah putaran selanjutnya, arus akan mengalir dari B dan kembali ke A. 320 Teknologi Dasar Otomotif Gambar 12. 8 b. Generator arus bolak balik Gambar 12. 9 Grafik arus bolak balik Pembangkit listrik dalam bidang otomotif (kendaraan) dapat dibagi menjadi dua yaitu: 1. Prinsip Kerja Generator DC Generator DC prinsip kerjanya seperti yang telah dijelaskan pada gambar di atas. Tegangan bolak balik yang dihasilkan kumparan disearahkan oleh komutator Gambar 12. 10. Prinsip Generator DC Arus listrik dibangkitkan dalam kumparan pada saat kumparan diputarkan dalam medan magnet. Jenis arus listrik yang dibangkitkan adalah arus bolak-balik yang arah alirannya secara konstan berubah-ubah dan untuk mengubahnya menjadi arus searah diperlukan sebuah komutator dan sikat-sikat. 321 Teknologi Dasar Otomotif Ini adalah untuk menarik arus searah yang dibangkitkan pada setiap stator koil. Armatur dengan komutator dapat diputarkan di dalam kumparan. Akan tetapi, konstruksi armatur akan menjadi rumit dan tidak dapat diputarkan pada kecepatan tinggi. Kerugian yang lainnya adalah bahwa arus mengalir melalui komutator dan sikat (brush), maka keausan akan cepat terjadi karena adanya lompatan bunga api. 2. Prinsip Kerja Alternator Gambar12. 11. Prinsip Alternator Untuk mendapatkan arus searah dapat dilakukan dengan menyearahkan arus bolak-balik yang dihasilkan oleh stator koil tepat sebelum dijadikan output dengan menggunakan rectifier, atau dengan cara mengganti putaran stator coil dengan memutarkan magnet di dalam kumparan. Semakin besar volume listrik yang dibangkitkan di dalam kumparan, maka kumparan semakin panas dikarenakan aliran arus. Oleh karena itu, pendinginan akan menjadi lebih baik kalau stator koil ditempatkan di luar dengan rotor koil berputar di dalamnya. Untuk tujuan itulah maka alternator mobil menggunakan kumparan pembangkit (stator koil) dengan magnet berputar (rotor koil) di dalamnya. Gambar 12.12. Mekanisme kerja Alternator 322 Teknologi Dasar Otomotif Hubungan antara arus yang dibangkitkan dalam kumparan dengan posisi magnet adalah seperti yang ditunjukkan pada gambar. Arus tertinggi akan bangkit pada saat kutub N dan S mencapai jarak yang terdekat dengan kumparan. Bagaimanapun, setiap setengah putaran arus akan mengalir dengan arah yang berlawanan. Arus yang membentuk gelombang sinus dengan cara ini disebut ―Arus bolak-balik satu fase‖. Perubahan 360 pada grafik berlaku untuk satu siklus dan banyaknya perubahan yang terjadi pada setiap detik disebut dengan ―frekuensi‖ A. Prinsip Kerja Motor Listrik Arus Searah Motor listrik arus searah merupakan suatu alat yang berfungsi mengubah daya listrik arus searah menjadi daya mekanik (tenaga gerak) berupa tenaga putar. Dalam teknik kendaraan motor listrik arus searah bersumber pada baterai / alternator. Motor listrik digunakan secara luas dalam kendaraan antara lain motor starter, motor wiper, blower Air Conditioning (AC), pompa air pembasuh kaca, power window, pompa bahan bakar, motor untuk otomatisasi gerakan antena/perubahan posisi tempat duduk/kaca spion, dan lain sebagainya. Motor listrik arus searah mempunyai prinsip kerja berdasarkan percobaan Lorents yang menyatakan.―Jika sebatang penghantar listrik yang berarus berada di dalam medan magnet maka pada kawat penghantar tersebut akan terbentuk suatu gaya‖. Gaya yang terbentuk sering dinamakan gaya Lorents. Untuk menentukan arah gaya dapat digunakan kaidah tangan kiri Flemming atau kaidah telapak tangan kiri. Jika ibu jari, jari tengah dan jari telunjuk disusun seperti gambar 1, garis gaya magnet sesuai dengan arah jari telunjuk, arus yang mengalir pada penghantar searah dengan jari tengah maka, gaya yang terbentuk pada kawat penghantar akan searah dengan arah ibu jari. Jika digunakan kaidah telapak tangan kiri, maka didalam menentukan arah gaya dapat dikerjakan sebagai berikut ―Telapak tangan kiri direntangkan sedemikian rupa sehingga ibu jari dengan keempat jari yang lain saling tegak lurus. Jika garis gaya magnet menembus tegak lurus telapak tangan, arah 323 Teknologi Dasar Otomotif arus sesuai dengan arah keempat jari tangan, maka ibu jari akan menunjukkan arah gaya yang terbentuk pada kawat penghantar. Hubungan antara garis gaya magnet, arah arus dan gaya yang terbentuk pada kawat penghantar dapat dilukiskan seperti gambar. Arus Gaya Garis gaya magnet 324 Teknologi Dasar Otomotif Gambar 12.13. Kaidah tangan kiri Flemming a b c d Keterangan : : Arah arus meninggalkan kita : Arah arus menuju kita Gambar 12.14. Arah arus dan gaya Pada gambar 2 a dan b diatas, penghantar yang ada dialiri ‗arus meninggalkan kita‘, maka penghantar akan terdorong oleh garis gaya magnet (U ke S) untuk bergerak ke kiri. Sementara pada gambar 2 c dan d diatas, penghantar yang ada dialiri ‗arus menuju kita‘, maka penghantar akan terdorong oleh garis gaya magnet (U ke S) untuk bergerak ke kanan. 1. Kumparan medan 2. Kumparan Anker 3. Sikat-sikat 4. Komutator Gambar 12 15. Konstruksi dasar motor arus searah 1 2 3 U S S U U S S U F F Next >