< Previous 4 D. MATERI PEMBELAJARAN Semakin canggih dan modern unit-unit alat berat maka akan membutuhkan arus listrik yang besar. Sistem pengisian (charging sistem) harus dapat memenuhi kebutuhan arus tersebut di bawah semua kondisi oprasi unit dan harus dapat mengisi dengan cepat baterai. Komponen utama dari sistem pengisian (charging sistem) adalah alternator dan pada kebanyakan unit alat berat modern –dengan pengecualian jika hal itu terkait wiring–adalah satu-satunya componen pada charging sistem. Gambar 1.1 menunjukkan alternator yang biasa dipakaip pada unit alat berat. . Gambar 1.1 Alternator Pada dasarnya alternator adalah juga sebuah generator AC (arus bolak-balik) yaitu merupakan alat yang berfungsi untuk merubah energi mekanik yang dihasilkan engine menjadi energi listrik. Beberapa komponen elektrik sistem yang juga sebagai perubah energi adalah motor setarter dan baterai. Ketiganya merupakan komponen yang saling terkait dan bekerja sama mendukung kinerja engine. Motor setarter sebagai penggerak awal engine berfungsi merubah energi listrik menjadi energi gerak. Sebagai penggerak mula tentu saja motor starter 5 membutuhkan cadangan energi listrik untuk dapat dirubah menjadi energi mekanik dan hal ini didapatkan dari baterai, yang berfungsi merubah energi listrik menjadi energi kimia (untuk disimpan) dan dirubah kembali menjadi energi listrik sebagai suplai arus listrik ke motor starter. Pada rangkaian kerja ini baterai berfungsi hanya sebagai penyimpan energi listrik sedangkan sebagai sumber energi listrik adalah alternator yang berfungsi merubah energi mekanik menjadi energi listrik, agar lebih jelas perhatikan gambar 1.2 di bawah ini: Motor starter Baterai Engine Alternatoror Merubah energi panas dari bahan bakar menjadi energi mekanik Merubah energi mekanik menjadi energi listrik Merubah energi listrik menjadi energi kimia dan kembali menjadi energi listrik Merubah energi listrik menjadi energi mekanik Energi mekanik untuk penggerak awal Energi listrik untuk disimpan Energi listrik untuk menggerakkan motor starter 6 Gambar 1.2 pengkonversi energi MENGAMATI Perhatikan gambar 1.2 di atas, pada semua alat pengkonversi energi di atas semuanya memiliki komponen-komponen tersendiri yang apabila tiap komponenya berfungsi sebagaimana mestinya maka alat tersebut juga dapat bekerja sebagaiman mestinya. a. Amatilah komponen-komponen pada sebuah alternator. b. Cari tahu dan catatlah nama-nama komponen tersebut. c. Buat kesimpulan penjelasan tentang bagaimana cara kerja dari sebuah alternator. Sejauh ini kita telah membahas tentang beberapa alat pengkonversi energi, selain alat-alat yang telah kita pelajari diatas tentu masih ada baberapa alat pengkonversi energi yang laian dalam sebuah unit alat berat. Beberapa yang akan kita bahas adalah alat-alat yang mengkonversikan energi listrik menjadi bentuk energi lain. Hal ini penting mengingat jumlah konsumsi energi listrik pada unit saat beroprasi, tergantung dari seberapa banyak alat-alat tersebut digunakan, contohnya pada saat unit bekerja pada malam hari dengan semua lampu menyala selain itu juga pengkondisi udara (AC) juga bekerja dengan blower ON. Tetap ingat juga jika beberapa alat pada kabin unit mungkin tetap bekerja meskipun engine unit OFF atau pada posisi idle untuk jangka waktu yang lama, hal ini juga memberikan kontribusi dalam mengurangi arus dalam baterai. Perlu diingat jika baterai adalah alat untuk menyimpan energi listrik, dan perlu diisi kembali saat kehilangan sejumblah energi listrik. Alternator di sini dimaksudkan sebagai pengisi kembali serta mempertahankan arus baterai pada titik tertentu dan arus outputnya juga dibutuhkan oleh banyak komponen elektrik Gambar 1.3 Alternator, komponen dan cara kerjanya 7 yang digunakan oleh unit alat berat saat ini. Alternator didesain agar outputnya dapat memenuhi kebutuhan ampere unit. Berikut ini adalah daftar beberapa alat yang dapat ditemukan pada unit alat berat saat ini beserta beban arusnya. Nama Komponen Beban arus dalam Ampere Lampu rem 5.0 Lampu mundur 4.0 Lampu signal belok 4.0 Lampu belakang 1.5 Lampu kepala low beams 7.0 Lampu kepala high beams 9.0 Lampu kabut 12.0 Lampu tanda 4.0 Lampu depan 1.2 Lampu identifikasi 1.8 Lampu cab dome 2.0 Lampu tanda bahaya 8.5 Lampu instrumen 1.0 Kipas Heater/defrost (low) 5.0 Kipas Heater/defrost (High) 14.0 Pengkondisi udara (AC) Low 9.0 Pengkondisi udara (AC) High 18.0 Elektrik wiper 6.0 Radio 1.0 Tape 3.0 Scanner satellite 12.0 Electric window 7.0 Refrigerator (initial start up) 30.0 Refrigerator (normal) 7.0 Tidak semua komponen di atas menyala secara bersamaan dalam satu waktu. Jika beberapa arus mengalir saat idle ini akan menyebabkan alternator 8 bekerja keras karena alternator pada saat engine idle hanya mengeluarkan output sekitar 40% dibandingkan pada saat RPM tinggi. Saat ini banyak perusahaan memprogram agar diesel engine mati setelah idle dalam waktu yang pendek. Hal ini meningkatkan evisiensi bahan bakar serta memperpanjang usia engine dan dapat memenuhi perundang-undangan tentang lingkungan hidup. Sekarang kita telah memahami jika unit alat berat membutuhkan arus listrik yang besar, untuk menjaga keseimbangan antara energy input dan output maka alternator dapat disesuaikan dengan kebutuhan unit. Untuk beberapa tahun yang lalu unit, truck serta kendaraan ringan menggunakan DC generators untuk menghasilkan arus DC atau Direct Curent (arus searah). Hal ini dikarenakan semua komponen pada unit termasuk baterai membutuhkan tegangan DC (arus searah). Seiring dengan perkembangan teknologi, kendaraan dan unit dilengkapi dengan komponen elektrik yang lebih banyak, mengakibatkan lebih sulit untuk generator memenuhi kebutuhan arus. Ingat baterai adalah sumber arus listrik saat engine cranking (start) dan juga merupakan sumber arus saat engine tidak bekerja (running). Generator menjadi sumber arus saat engine bekerja (running). Meskipun generator DC menghasilakn arus searah dengan menggunakan sistem comutataor, berikut ini beberapa kerugian pada generator DC: Rentang RPM terbatas. Menghasilkan sedikit atau bahkan tidak sama sekali tegangan saat posisi idle. Untuk meningkatkan arus output, ukuran fisik dari generator sangat meningkat. Semikonduktor membuka kemungkinan untuk mengembangkan dan memperkenalkan generator AC Alternating Current (arus bolak-balik) untuk menggantikan generator DC. Keunggulan generator AC/ alternator adalah: Menghasilkan arus yang cukup saat RPM rendah atau idle Lebih ringan dan ukurannya lebih kecil Lebih awet 9 penyearahan AC ke DC melalui dioda bukan penyearahan mekanik yang digunakan seperti pada generator DC. Sebelum mempelajari tentang prinsip kerja dari generator kita dapat melihat gambar 1.4. Sebuah sistem pengisian (charging sistem) terdiri dari alternator, regulator tegangan (internal atau eksternal), baterai, dan setiap kabel yang dibutuhkan untuk menghubungkan sirkuit dan mendistribusikan arus listrik. Gambar 1.4 Rangkaian starting dan charging Sebuah batterai terisi penuh memiliki persediaan sekitar 12,6 volt. Setiap penggunaan listrik akan menurunkan tegangan itu. Ketika tegangan batterai turun ke tingkat ini, regulator tegangan mengaktifkan alternator untuk mengisi tegangan. Batterai membutuhkan output alternator sekitar 14,2 volt untuk membuat batterai kembali ke 12,6 volt. Siklus tegangan regulator alternatorakan ON dan OFF sebanyak 700 kali per menit. Selama kebutuhan arus listrik tinggi, alternator tetap dihidupkan untuk waktu yang lebih lama. Selama kebutuhan arus rendah, alternator berubah bebas dan tidak ada output yang dihasilkan. 10 MENGAMATI Perhatikan gambar 1.4 di atas, 1. Tulislah nama-nama komponen yang merupakan bagian dari charging sistem. 2. Jelaskan pula fungsi dari komponen yang namanya telah anda tuliskan. E. Prinsip Dasar Kerja Generator DC Sebelum kita membahas cara kerja dari AC Generator/Alternator agar membantu kita pelajari secara singkat DC generator untuk melihat charging sistem dalam persepektif yang tepat. Generator DC seperti tampak pada gambar 1.5 terdiri dari rangkaian armature, dimana sebuah inti besi lunak bercelah dengan banyak jalur kabel. Armature ini diletakkan didalam housing dimana mengandung medan electromagnet. 11 Gambar 1.5 Generator DC Pada titik ini generator tampak sama dengan motor starter. Motor starter armature, bagaimanapun juga dapat berputar dikarenakan interaksi dari medan elektro magnetic. Untuk menginduksi tegangan mealui elektro magnit, armature harus berputar dengan digerakan oleh pulley dan belt atau melalui mekanisme lain dengan menggunakan gear. Ujung bagian akhir kumparan armatur terhubung dengan commutator. Pada armatur generator Ac yang dihasilkan adalah tampak pada gambar 1.6: Gambar 1.6 gelombang sinus yang dihasilkan oleh satu putaran penghantar medan magnet. 12 Gambar 1.7 pergerakan rotor serta comutator pada generator DC Gambar 1.8 gelombang DC Namun hasil dari pergerakan comutator dan brush menghasilkan tegangan diantara bruh yang bergelombang diantara 0 dn hasil positif, menghilangkan bagian negatif pada gelombang sinus. Gelombang inilah yang disebut gelombang DC dan dihasilkan oleh generator DC. Seperti pad gambar 1.8. Spring mendorong brush agar tetap menempel kepada comutator serta menghantarkan arus ke external voltage regulator serta menjaga suplai arus dan tegangan kepada baterai. F. Prinsip Dasar Kerja Generator AC Telah dijelaskan sebelumnya jika generator DC tidak mampu dalam memenuhi kebutuhan arus untuk unit-unit alat berat maupun kendaraan saat ini. AC 13 generator, atau alternator yang mampu memenuhi kebutuhan ini. Perbandingan sebuah alternator dan generator AC secara simple ditunjukkan pada gambar 1.9 a. Generator AC sederhana b. Alternator sederhana Gambar 1.9 perbandingan konstruksi generator dan alternator secara sederhana Dapat diketahui perbandingan diantara generator dan alternator, pada alternator medan magnet berputar dan outputnya berasal dari penghantar yang disebut stator. Next >