SISTEM PENGISIAN (ELECTRICAL ENGINE)

Sistem pengisian berfungsi untuk :

1. Mengisi arus listrik ke battery

2. Mensuplai arus listrik ke seluruh sistem kelistrikan setelah mesin hidup

Ada dua type sistem pengisian :

1. Generator yang berfungsi untuk menghasilkan arus searah (Direct Current) digunakan awal tahun 60-an.

2. Alternator yang berfungsi untuk menghasilkan arus bolak-balik (Alternating Current).

Alasan penggunaan alternator :

1. Konstruksi lebih kecil dan tahan lama.

2. Mampu menghasilkan arus output saat kecepatan idle.

Bagian-bagian :

1. Ignition switch (kunci kontak)

2. Battery

3. Alternator

4. Voltage regulator

PRINSIP DASAR

HUKUM FARADAY

Hukum Faraday berbunyi :

Bila sebuah konduktor digerakkan di dalam medan magnet, maka akan tim-bul arus induksi pada konduktor terse-but.

HUKUM TANGAN KANAN FLEMING

Apabila sebuah penghantar bergerak keluar memotong garis gaya magnet, maka gaya gerak listrik akan mengalir dari kanan ke kiri.

Arah gaya gerak listrik dapat diketahui dengan menggunakan hukum tangan kanan fleming dimana, jari telunjuk menunjukkan arah fluksi magnet, ibu jari menunjukkan arah gerakan konduktor, dan jari tengah menunjukkan arah arus induksi.

BESARNYA GAYA GERAK LISTRIK

Bila perubahan medan magnet berlangsung dengan cepat maka gaya gerak listrik yang dibangkitkan pada kumparan akan semakin besar

Hubungan ini dapat dinyatakan dengan rumus :

E = N x dÂ
dt

E = Gaya gerak listrik yang dibangkitkan

N = Jumlah gulung

dÂ = Perubahan flux magnet

dt = Waktu

PRINSIP GENERATOR

Generator membangkitkan arus listrik dengan cara memutarkan kumparan di dalam medan mag-net.

PRINSIP ALTERNATOR

Magnet Berputar Dalam Kumparan

Alternator membangkitkan arus listrik dengan cara memutarkan magnet listrik (rotor coil) didalam kumparan (stator coil).

Pembangkitan Arus Bolak-balik (Alternating Current)

Saat magnet berputar di dalam kum-paran maka akan timbul arus bolak-balik pada kumparan.

Hubungan antara arus yang dibangkit-kan dengan posisi magnet adalah :

- Pada 0° dan 180° arus yang di-bangkitkan adalah nol

- Pada 90° arus yang dibangkitkan adalah maksimum positif

- Pada 270° arus yang dibangkitkan adalah maksimum negatif

Arus Bolak-balik 3 Phase

Pada alternator terdapat 3 kumparan yang berjarak masing-masing 120°

Pada saat alternator berputar pada masing-masing kumparan akan timbul arus bolak-balik Ini berarti alternator membangkitkan arus bolak-balik 3 phase.

Cara penyambungan 3 phase

1. Hubungan “Y” (Star/Bintang)

Ujung dari tiap-tiap kumparan dihu-bungkan menjadi satu, dimana sam-bungan / titik tengah kumparan itu di-sebut titik netral (netral point)

2. Hubungan Delta

Ujung dari tiap-tiap kumparan dihu-bungkan ke awal dari kumparan lain. Ini berarti ketiga kumparan dihubung-kan secara seri

Karakteristik dari kedua hubungan tersebut adalah :

Hubungan	Tegangan	Arus
“Y” (Star)	Eí3	I
Delta	E	Ií3

Saat ini alternator menggunakan hubungan “Y” dengan alasan :

· Penghubungan kumparan sederhana

· Tegangan output lebih besar

· Mempunyai titik netral yang dapat digunakan

· Meskipun kurang baik saat arus output maksimum, tetapi pada putaran rendah lebih baik

Penyearahan

Kelistrikan mobil membutuhkan arus searah, oleh karena itu arus yang di-hasilkan oleh alternator tidak dapat langsung digunakan. Untuk itu diperlu-kan proses penyearahan yang berfungsi untuk merubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC), dimana proses penyearahan ini menggu-nakan dioda Pada alternator menggunakan dioda sebanyak 6,8,9,11.

Pada diagram (a) tegangan di-bangkitkan diantara phase 1 & 2. Arus mengalir melalui dioda 1 la-lu ke beban dan kembali melalui dioda 5. Pada langkah selanjutnya arus yang dibangkitkan pada tiap-tiap kumparan arahnya berubah, te-tapi arus yang ke beban selalu mengalir dengan arah yang sama.

GELOMBANG OUTPUT SETELAH PENYEARAHAN

Terminal dimana arus yang ke-luar sudah disearahkan disebut terminal B (Battery). Dan terminal dimana arus kembali disebut terminal E (earth). Tegangan antara terminal N (titik netral) dan E adalah ½ dari tegangan terminal B. Gelombang output sesudah penyearahan digambarkan pada grafik ©.

KONSTRUKSI ALTERNATOR

Alternator berfungsi untuk merubah energi mekanik menjadi energi listrik.

1. Pulley

2. Cooling fan

3. Drive end frame

4. Stator core

5. Stator coil

6. Brush (sikat)

7. Brush holder

8. Rectifier

9. Rear end frame

10. Rotor coil

11. Rotor core

1. ROTOR

Rotor berfungsi untuk membangkitkan medan magnet.

Rotor terdiri dari :

1. Rotor coil

2. Rotor core

3. Slip ring

4. Rotor shaft

2. STATOR

Stator berfungsi untuk membangkit-kan arus listrik bolak-balik.

Stator terdiri dari :

1. Stator coil

2. Stator core

3. PULLEY

Pulley berfungsi untuk menerima te-naga mekanis dari mesin untuk me-mutarkan rotor.

Rasio pulley alternator terhadap pulley mesin adalah 1,8 – 2,2 : 1.

4. END FRAME

End frame berfungsi untuk pemegang bagian-bagian alternator. Pada end frame terdapat lubang venti-lasi untuk tempat mengalirnya udara pendingin.

5. RECTIFIER

Rectifier berfungsi untuk merubah arus AC menjadi arus DC. Rectifier terdiri dari 3 dioda positif, 3 dioda negatif, dan diode holder. Diode holder berfungsi untuk mera-diasikan panas dan mencegah dioda panas.

REGULATOR

Tegangan yang dihasilkan oleh alternator bervariasi tergantung dari kecepatan putaran dan banyaknya beban. Untuk itulah digunakan regulator yang berfungsi untuk menjaga tegangan out-put alternator tetap konstan.

REGULATOR TIPE KONTAK POINT

Regulator tipe kontak point terdiri dari :

· Voltage regulator yang berfungsi untuk menjaga tegangan output alter-nator tetap konstan.

· Voltage relay yang berfungsi untuk mematikan lampu CHG dan meng-hubungkan arus ke voltage regulator.

Cara Kerja

Kecepatan Rendah ke Sedang

Saat kecepatan rendah arus yang dihasilkan alternator masih kecil sehingga yang mengalir ke voltage regulator juga masih ke-cil, sehingga kemagnetan pada voltage regulator (M) belum mampu menarik P0. Arus yang mengalir ke rotor coil (F) melalui P1 > P0

Saat kecepatan mesin naik arus yang dihasilkan alternator juga naik, se-hingga yang mengalir ke voltage regulator juga naik, sehingga kemag-netan pada voltage regulator (M) sudah mampu menarik P0 lepas dari P1. Arus yang mengalir ke rotor coil (F) melalui tahanan (R), sehingga arus yang dihasilkan alternator menjadi turun dan menyebabkan kemagnetan pada voltage regulator (M) turun dan P0 kembali berhubungan dengan P1.

Kecepatan Sedang ke Tinggi

Saat kecepatan sedang, posisi P0 adalah mengambang. Dengan naiknya putaran maka arus yang dihasilkan alternator besar, se-hingga arus yang mengalir ke voltage regulator besar, dan kemagnetan pa-da voltage regulator mampu menarik P0 berhubungan dengan P2. Arus yang mengalir ke rotor coil (F) menjadi terputus.

SISTEM PENGISIAN DENGAN REGULATOR TIPE KONTAK POINT

Sistem pengisian dengan regulator tipe kontak point terdiri dari :

1. Kunci kontak 5. Socket Voltage regulator

2. Fuse (sekering) 6. Alternator

3. CHG lamp 7. Terminal B

4. Voltage regulator 8. Fusible link

CARA KERJA

Kunci kontak “ON” mesin belum berputar

Saat kunci kontak “ON” mesin belum berputar pada stator coil belum ada tegangan induksi, sehingga terjadi aliran arus :

Battery - KS - fuse - IG regulator - a - P1 - F regulator - F alternator - rotor coil - E alternator - massa. (arus field)

Rotor coil menjadi magnet.

Battery - KS - charge lamp - L regulator - P2 - c - E regulator - massa. (arus lampu charge). Lampu charge menyala

Mesin Hidup Putaran Rendah

Saat mesin hidup dengan putaran rendah pada stator coil terjadi tegangan induksi, sehingga terjadi aliran arus :

N alternator - N regulator - C2 (voltage relay) - E regulator - massa.(tegangan netral)

· Voltage relay menjadi magnet menarik P2 berhubungan dengan d, sehingga menyebabkan charge lamp mati (tidak ada beda potensial)

B alternator - B regulator - d - P2 - C1 (voltage regulator) - E regulator - massa. (tegangan output)

· Voltage regulator menjadi magnet tetapi belum mampu menarik P1

B alternator - KS - fuse - IG regulator - a - P1 - F regulator - F alternator - rotor coil - E alternator - massa. (arus field)

· Rotor coil menjadi magnet

B alternator - beban - massa (arus output)

Mesin Hidup Putaran Sedang

Saat mesin hidup dengan putaran sedang pada stator coil terjadi tegangan induksi, sehingga terjadi aliran arus :

N alternator - N regulator - C2 (voltage relay) - E regulator - massa. (tegangan netral)

· Voltage relay menjadi magnet menarik P2 berhubungan dengan d, sehingga menyebabkan charge lamp mati (tidak ada beda potensial)

B alternator - B regulator - d - P2 - C1 (voltage regulator) - E regulator - massa. (tegangan output)

· Voltage regulator menjadi magnet menarik P1 lepas dari a tetapi tidak berhubungan dengan b.

B alternator - KS - fuse - IG regulator - tahanan - F regulator - F alternator - rotor coil - E alternator - massa. (arus field)

· Rotor coil menjadi magnet (kecil).

B alternator -- beban - massa (arus output)

Mesin Hidup Putaran Tinggi

Saat mesin hidup dengan putaran tinggi pada stator coil terjadi tegangan induksi, sehingga terjadi aliran arus :

N alternator - N regulator - C2 (voltage relay) - E regulator - massa.(tegangan netral)

· Voltage relay menjadi magnet menarik P2 berhubungan dengan d, sehingga menyebabkan charge lamp mati (tidak ada beda potensial)

B alternator - B regulator - d - P2 - C1 (voltage regulator) - E regulator - massa. (tegangan output)

· Voltage regulator menjadi magnet menarik P1 berhubungan dgn b.

B alternator - KS - fuse - IG regulator - tahanan - P1 - b - E regulator - massa. (tidak ada arus field)

· Rotor coil tidak menjadi magnet.

B alternator - beban - massa (arus output)

ALTERNATOR DENGAN IC REGULATOR

Dibandingkan dengan alternator yang memakai regulator tipe kontak point, al-ternator dengan IC regulator mempunyai keuntungan :

· Tahan terhadap getaran dan tahan lama

· Tegangan output lebih stabil

· Tahanan kumparan rotor lebih kecil sehingga arus dapat diperbesar.

KONSTRUKSI

Alternator dengan IC regulator (small alternator) terdiri dari :

1. Front end frame 8. Brush (sikat)

2. Rear end frame 9. Slip ring

3. Stator 10. Rectifier

4. Terminal B 11. Rear end cover

5. Konektor 12. Rotor

6. IC regulator 13. Bearing

7. Brush spring 14. Pulley

Rotor

Pada beberapa jenis alternator, rotor ada yang dijadikan satu dengan fan, sehingga memungkinkan ukuran alter-nator menjadi lebih kompak.

Rectifier

Rectifier pada alternator dengan IC re-gulator mempunyai konstruksi yang lebih kompak (kecil)dibanding deng-an alternator dengan regulator tipe kontak point.

IC Regulator

IC regulator berfungsi untuk menjaga tegangan output alternator agar tetap konstan.

IC REGULATOR

IC regulator mempunyai keuntungan :

· Waktu pengaturan tegangan lebih pendek

· Lebih tahan terhadap getaran

· Ukurannya lebih kecil (disatukan dengan alternator).

Dan mempunyai kerugian :

· Harganya mahal

· Kurang tahan terhadap tegangan dan panas yang tinggi.

Ada dua cara pemasangan IC regulator :

1. Add on : IC regulator dipasang di luar alternator.

2. Built in : IC regulator dipasang di dalam alternator

Prinsip Kerja IC Regulator

· Saat Tegangan Output Pada Terminal B Rendah

Tegangan output belum dapat melewati ZD, sehingga Tr2 “Off”.Tegangan output mengalir ke ba-se Tr1 melalui resistor R1 dan Tr1 “On”. Arus yang mengalir ke rotor coil melalui B - rotor coil - F - Tr1(On) - E (massa).

· Saat Tegangan Output Pada Terminal B Tinggi

Tegangan output sudah dapat melewati ZD, sehingga Tr2 “On” dan Tr1 “Off”. Dan arus yang ke rotor coil terputus.

Tipe IC Regulator

· IC Regulator Tipe A

Cara pemasangan IC regulator ke alternator adalah add on.

Jenis IC regulator ini sekarang sudah tidak digunakan lagi.

· C Regulator Tipe B

Cara pemasangan IC regulator ke alternator adalah built in.

Jenis IC regulator ini digunakan pada semua kendaraan Isuzu yang menggunakan alternator dengan IC regulator.

CARA KERJA SISTEM PENGISIAN DENGAN IC REGULATOR TIPE B

Kunci Kontak “ON” Mesin Belum Berputar

Saat kunci kontak “ON” mesin belum berputar pada stator coil belum ada tegangan induksi, sehingga terjadi aliran arus :

1. Battery - fuse - S alternator - S IC regulator – BIC - BAT alternator - B IC regulator - BIC

· BIC meng”ON”kan transistor karena mendeteksi tegangan battery kurang dari 14,7 volt.

2. Battery - fuse - starter switch - IG alternator - dioda - R IC regulator - tahanan - L IC regulator - rotor coil - F IC regulator - Tr “ON” - E (massa).

· Kemagnetan pada rotor coil kecil sekali.

3. Battery - fuse - starter switch - IG alternator - dioda - R IC regulator - tahanan - L IC regulator - L alternator - kumparan charge relay- ZD “OFF”.

· Kumparan charge relay tidak menjadi magnet.

4. Battery - fuse - starter switch - charge light - plat kontak CHG relay - massa.

· Charge light menyala.

Mesin Hidup Tegangan Output Di Bawah Standar (<14,7 Volt)

Saat mesin hidup pada stator coil terjadi tegangan induksi, sehingga terjadi aliran arus :

1. Stator coil - dioda - BAT alternator - S alternator - S IC reg - BIC - B IC regulator - BIC

· BIC meng”ON”kan transistor karena mendeteksi tegangan output ku-rang dari 14,7 volt.

2. Stator coil - field dioda - rotor coil - F IC regulator - Tr “ON” - E IC regulator - E alternator - massa.

· Rotor coil menjadi magnet.

3. Stator coil - field dioda - L alternator - kumparan charge relay - ZD ”ON” - massa

· Kumparan charge relay menjadi magnet menarik plat kontak ke atas, sehingga charge light mati karena tidak ada beda potensial.

Mesin Hidup Tegangan Output Di Atas Standar (¦14,7 Volt)

Saat mesin hidup pada stator coil terjadi tegangan induksi, sehingga terjadi aliran arus :

1. Stator coil - dioda - BAT alternator - S alternator - S IC reg – BIC- B IC regulator - BIC

· BIC meng”OFF”kan transistor karena mendeteksi tegangan output lebih dari 14,7 volt.

2. Stator coil - field dioda - rotor coil - F IC regulator - Tr “OFF”

· Rotor coil tidak menjadi magnet.

3. Stator coil - field dioda - L alternator - kumparan charge relay - ZD ”ON” - massa

· Kumparan charge relay menjadi magnet menarik plat kontak ke atas, sehingga charge light mati karena tidak ada beda potensial.

IC Regulator Tipe M

Cara pemasangan IC regulator ke alternator adalah built in.

Jenis IC regulator ini digunakan pada kendaraan sedan.

CARA KERJA SISTEM PENGISIAN DENGAN IC REGULATOR TIPE M

Kunci Kontak ON Mesin Belum Berputar

MIC mendeteksi tegangan battery melalui terminal IG dan akan menghidupkan Tr1.

· Rotor coil menjadi magnet

(Tr1 akan ON dan OFF secara bergantian agar arus yang ke rotor minimum ! 0,17 A)

Belum ada listrik yang dibangkitkan alternator. Tegangan pada terminal P IC regulator 0 volt dideteksi oleh MIC yang mengirimkan sinyal untuk mengaktifkan Tr3.

· Lampu CHG menyala

Mesin Hidup Tegangan Di Bawah Standar

Mesin hidup dan alternator membangkitkan listrik.

Tr1 akan diaktifkan oleh MIC dari kondisi ON – OFF menjadi ON terus-menerus. Ia juga akan mematikan Tr3 dan menyalakan Tr2 sehingga lampu CHG mati.

Mesin Hidup Tegangan Mencapai Tegangan Standar

Tr1 tetap pada posisi ON tegangan pada terminal B meningkat sesuai dengan naiknya putaran mesin. Saat tegangan mencapai 14,5 ! 0,1 volt rangkaian MIC akan mendeteksinya dan mematikan Tr1 sehingga arus pada rotor coil terputus.

Akibatnya tegangan pada terminal B akan drop, dan MIC akan menghidup-kan Tr1 lagi dan arus pada rotor coil meningkat dan tegangan di terminal B akan naik. Dengan proses ini maka tegangan di B dapat dipertahankan pada nilai konstan.

Kumparan Rotor Coil Putus

Bila karena sesuatu hal hubungan ke kumparan rotor putus ketika alternator berputar, tegangan pada terminal P IC regulator adalah 0 volt. Rangkaian MIC akan mendeteksi serta mematikan Tr2dan menyalakan Tr3 sehingga lampu CHG akan menyala.

Hubungan Ke Terminal S Putus

Bila terminal S terlepas / terputus saat alternator sedang berputar, rangkai-an MIC akan mendeteksi tidak ada input pada terminal S dan mematikan Tr2 dan menyalakan Tr3 sehingga lampu CHG akan menyala untuk mempe-ringatkan adanya ketidak-normalan.

Hubungan Ke terminal B Putus

Bila terminal B terlepas / terputus saat alternator sedang berputar, tegangan pada battery akanturun perlahan-lahan (tegangan pada terminal S) karena pengisian battery terhenti.

Pada saat tegangan pada terminal S melebihi 13 volt rangkaian MIC akan mendeteksinya dan menyalakan Tr3 serta mematikan Tr2 sehingga lampu CHG akan menyala.

ALTERNATOR DENGAN DIODA NETRAL (NEUTRAL POINT DIODA)

Tegangan rata-rata pada titik netral adalah ½ terminal B. Tegangan ini digunakan untuk mengak-tifkan lampu CHG.

Untuk meningkatkan output alternator ada beberapa metoda :

· Memperbesar ukuran.

· Merubah hubungan stator ke Y.

· Menambah netral point dioda.

Penambahan netral point dioda akan meningkatkan out put sebesar 10 – 15%

Cara Kerja

tegangan pada titik netral bukan hanya DC tetapi juga AC. Tegangan AC timbul di N sebagai hasil dari tegangan harmonik ketiga yang diinduksikan pada tiap phase oleh aliran output dan tepat pada phase yang sama. Jadi tegangan pada titik netral lebih tinggi atau lebih rendah dari tegangan output, arus akan mengalir melalui dioda yang dipasang antara titik netral serta terminal output.

· Tegangan Titik Netral Melebihi 14 Volt