SISTEM PENGISIAN GENERATOR AC (ALTERNATOR)

Sistem pengisian AC paling banyak digunakan, baik sistem pengisian dengan regulator mekanik (konvensional) maupun dengan IC regulator.

Sistem pengisian regulator mekanik

Komponen sistem pengisian regulator mekanik terdiri dari :

1. Alternator yang berfungsi merubah energi gerak menjadi energi listrik. Listrik yang dihasilkan merupakan arus bolak-balik (AC), untuk merubah arus AC menjadi arus DC digunakan diode yang dipasang menjadi satu bagian dengan alternator.
2. Regulator berfungsi untuk mengatur tegangan dan arus yang dihasilkan alternator dengan cara mengatur kemagnetan pada rotor altenator. Regulator juga berfungsi untuk mengatur hidup dan matinya lampu indikator pengisian.
3. Sekering untuk memutus aliran listrik bila rangkaian dialiri arus berlebihan akibat hubungan singkat.
4. Kunci kontak untuk menghubungkan atau memutus aliran ke lampu indicator dank e regulator. Aliran listrik ke regulator diteruskan ke altenator berfungsi untuk menghasilkan magnet pada altenator.
5. Baterai menyimpan arus listrik dan stabilizer tegangan yang dihasilkan sistem pengisian.    

 ALTERNATOR

Alternator yang berfungsi merubah energi gerak menjadi energi listrik. Listrik yang dihasilkan merupakan arus bolak-balik (AC), untuk merubah arus AC menjadi arus DC digunakan diode yang dipasang menjadi satu bagian dengan Alternator.

PRINSIP KERJA ALTERNATOR

Prinsip alternator

Bila pada generator DC sebuah penghantar dibentuk “U”, di ujung penghantar dipasang komutator, pada komutator menempel sikat. Sikat “A”  merupakan sikat positip dan sikat “B” adalah sikat negatip, maka pada generator AC (altenator) kedua ujung penghantar dihubungkan ke slip ring dan jenis sikat sudah tidak jelas karena berubah ubah sesuai posisi penghantar.  Saat penghantar diputar maka penghantar tersebut akan memotong medan magnet sehingga menghasilkan induksi elektromagnetik. Arah arus yang dihasilkan akan berubah-ubah, pada posisi (1) arah arus menuju sikat “A”, namun pada posisi (2) arah arus berubah menuju sikat “B”. Perubahan tersebut dapat digambarkan dalam fungsi gelombang sinus.

KONSTRUKSI ALTERNATOR

Konstruksi alternator

Pada altenator terdapat 4 terminal yaitu terminal B,E,F dan N. Terminal B merupakan terminal output altenator yang dihubungkan ke baterai, beban dan regulator terminal B. Terminal E berhubungan dengan sikat negatip, bodi alternator dan terminal E regulator. Terminal F berhubungan dengan sikat positip dan dihubungkan ke terminal F regulator, Terminal N berhubungan dengan neutral stator coil, saat altenator menghasilkan listrik maka terminal N juga menghasilkan listrik, listrik yang dihasilkan terminal N dialirkan ke regulator terminal N, untuk mematikan lampu indicator pengisian.

Pada regulator terdapat 6 terminal mempunyai terminal B,E,F,N, IG dan L.  Empat dari 6 terminal tersebut berhubungan dengan terminal altenator yaitu B, E,F,  N. Dua  terminal regulator yang lain yaitu terminal IG dan L, berhubungan dengan terminal IG kontak dan lampu.

KOMPONEN UTAMA ALTERNATOR

Pulley

Berfungsi untuk tempat V belt penggerak alternator yang memindahkan gerak putar mesin untuk memutar alternator.

Kipas (fan)

Berfungsi untuk mendinginkan komponen altenator yaitu diode maupun kumparan pada alternator.

Rotor

Fungsi rotor untuk menghasilkan medan magnet, kuat medan magnet yang dihasilkan tergantung besar arus listrik yang mengalir ke rotor coil.  Listrik ke rotor coil disalurkan melalui sikat yang selalu menempel pada slip ring. Terdapat dua sikat yaitu sikat positip berhubungan dengan terminal F,  sikat negatip berhubungan dengan massa atau terminal E.  Semakin tinggi putaran mesin, putaran rotor altenator semakin tinggi pula, agar listrik yang dihasilkan tetap stabil maka kuat magnet yang dihasilkan semakin berkurang sebanding dengan putaran mesin.

Rotor alternator

Bila rotor dirangkai seperti gambar diatas, maka arus listrik akan mengalir dari positip baterai, variable resistor, amper meter, slip ring, rotor coil, slip ring dan ke negatip baterai. Adanya aliran listrik pada rotor menyebabkan rotor menjadi magnet,  saat tahanan pada variable resistor kecil maka arus yang mengalir sangat besar, magnet pada rotor sangat kuat, namun bila tahanan variable resistor besar maka arus yang mengalir ke rotor coil menjadi kecil sehingga kemagnetan juga menjadi kecil. Pada saat tahanan variable resistor kecil maka voltmeter  yang dipasang pada slip ring menunjukan tegangan yang besar, sebaliknya saat tahanan variable resistor besar maka tegangan pada slip ring menjadi kecil.

Stator

Stator berfungsi sebagai kumparan yang menghasilkan listrik saat terpotong medan magnet dari rotor. Stator terdiri dari stator core (inti stator)  dan stator coil. Disain stator coil ada 2 macam yaitu model “delta” dan model “Y”. Pada model  “Y”, ketiga ujung kumparan tersebut disambung menjadi satu. Titik sambungan ini disebut titik “N” (neutral point). Pada model delta ketiga ujung lilitan dijadikan satu sehingga membentuk segi tiga (delta). Model ini tidak memiliki terminal neutral (N). Stator coil menghasilkan arus listrik AC tiga phase. Tiap ujung stator dihubungkan ke diode positip dan diode negatip.

Konstruksi stator

Output stator

Tipe rangkaian stator

Dioda (rectifier)

Dioda  berfungsi untuk menyearahkan arus AC yang dihasilkan oleh stator coil  menjadi arus DC, disamping itu juga berfungsi untuk menahan agar arus dari baterai tidak mengalir ke stator coil.  Sifat diode adalah meneruskan arus listrik satu arah. Gambar 4.12 a. merupakan diode positip yang dirangkai seri dengan lampu pada sebuah baterai 12 V. rangkaian tersebut merupakan rangkaian bias maju (forward direction voltage) sehingga diode dapat mengalirkan arus listrik, lampu menyala. Bila hubungan kabel ditukar yang kabel yang berhubungan dengan positip dipindah ke negatip dan sebaliknya maka diode mendapat bias mundur (reverse direction voltage) sehingga diode tidak dapat mengalirkan arus listrik, maka lampu padam.

Konstruksi dioda pada alternator

Pada altenator jumlah diode terdiri dari 6 atau 9 buah diode yang digabungkan.  Menurut pemasangannya diode ini dapat dibagi menjadai 2 bagian yaitu diode positip dan diode negatip.  Membeda diode posistip dan negatip saat terpasang pada dudukannya dengan cara  dioda negatip plat pemegang bodi diode dibautkan langsung ke bodi alternator tanpa isolator, sedangkan pada diode positip plat pemegang bodi diode dipasang ke rumah alternator dengan menggunakan isolator.  Membedahkan diode lebih akurat menggunakan Ohm meter.  

 

 

Prinsip kerja penyearah arus listrik pada stator coil

Prinsip kerja penyearahan arus listrik yang dihasilkan stator coil pada altenator adalah sebagai berikut:

Saat rotor altenator berputar maka terjadi induksi elektromagnetik pada stator coil, gambar 4.13 a, menunjukkan bahwa ujung stator coil “A” negatip dan ujung stator coil “C” menghasilkan arus positip,  arus yang dihasilkan stator coil “C” disearahkan oleh diode positip “C” , kemudian dialirkan ke baterai (battery). Rotor terus berputar sehingga stator coil “C” yang tadinya menghasilkan arus positip menjadi menghasilkan arus negatip, arus positip dihasilkan oleh stator coil “B”,  arus yang dihasilkan stator coil “B” disearahkan oleh diode positip “B” , kemudian dialirkan ke baterai. Demikian seterusnya sehingga secara bergantian stator coil mengasilkan gelombang listrik dan disearakan oleh diode, selisih gelombang satu dengan yang lain 120º.

Sikat (brush)

Sikat berfungsi untuk mengalir arus listrik dari regulator ke rotor coil. Pada altenator terdapat dua sikat, yaitu :

1. Sikat positip yang berhubungan dengan terminal F alternator
2. Sikat negatip berhubungan dengan bodi altenator dan terminal E

Sikat selalu menempel dengan slip ring, saat rotor berputar maka akan terjadi gesekan antara slip ring dengan sikat, sehingga sikat menjadi cepat aus.  Kontak sikat dengan slip ring harus baik agar listrik dapat mengalir dengan baik,  agar kontak sikat dengan slip ring baik maka sikat ditekan oleh pegas.

Sikat merupakan bagian yang sering menjadi penyebab gangguan pada altenator, karena cepat aus. Sikat yang sudah pendek dapat menyebabkan aliran listrik ke rotor coil berkurang, akibat tekanan pegas yang melemah. Berkurangnya aliran listrik ke rotor coil menyebabkan  kemagnetan rotor berkurang dan listrik yang dihasilkan altenator  menurun.  Bila sikat suda pendek harus segera diganti, sebab kalau sampai sikat habis maka slip ring akan bergesekan dengan pegas sikat sehingga menjadi aus. Sikat yang sudah habis dapat menyebabkan liran listrik ke rotor coil terputus, kemgnetan rotor hilang, altenator tidak dapat menghasilkan listrik, tidak terjadi proses pengisian.

Sikat patah  dan pecahnya rumah sikat sering dijumpai akibat kesalahan saat merakit altenator. Saat  rotor dilepas sikat akan keluar akibat tekanan pegas, pada kondisi tersebut bila seseorang merakit rotor, maka bearing rotor akan menekan sikat sehingga sikat patah dan hal ini dapat pula menyebabkan rumah sikat pecah, untuk menghindari hal tersebut maka sikat harus dimasukkan ke rumahnya dan ditahan menggunakan kawat yang dimasukan melaui lubang kecil yang sedah tersedia, bila sikat sudah tertahan oleh kawat maka rotor dapat dimasukkan dengan aman.

Regulator

Regulator berfungsi untuk mengatur arus dan tegangan yang dihasilkan oleh altenator. Arus yang dihasilkan altenator sampai putaran 2000 rpm sebesar 10 A atau kurang, namun saat beban lampu dihidupkan maka arus yang dihasilkan pada putaran 2000 rpm sebesar 30 A atau lebih sesuai kapasitas dari altenator dan beban listriknya. Tegangan yang dihasilkan altenator dijaga tetap stabil pada 13,8-14,8 Volt. 

Regulator mekanik 6 terminal mempunyai terminal E, F, N, B, IG dan L. Pada regulator ini terdiri dari dua bagian yaitu voltage regulator yang berfungsi untuk mengatur arus dan tegangan pengisian dan voltage relay yang berfungsi untuk mengatur hidup dan matinya lampu indicator pengisian sebagai indikasi sistem pengisian berfungsi.

Pola susunan terminal pada regulator tipe A adalah IG,N,F dan E,L,B, sedangkan pola susunan terminal pada regulator tipe B adalah B,L,E dan F,N,IG. Meskipun terminal regulator mempunyai pola tertentu, namun kita sering mengalami kesulitan dalam menentukan terminal regulator, sehingga kita kesulitan menentukan apakah regulator tertentu tipa A atau tipe B. Cara menentukan terminal regulator mekanik 6 terminal adalah:

1.    Tentukan mana bagian voltage regulator, mana bagian voltage relay. Voltage regulator mudah dikenali karena mempunyai ciri mempunyai  resistor.

2.    Identifikasi terminal pada voltage regulator, dimana voltage regulator mempunyai 3 terminal yaitu IG, F dan E.

Terminal	Ciri-ciri
IG	Berhubungan dengan resistor, dapat platina tepi yang saat normal/ belum bekerja posisi menempel dengan platina tengah
F	Berhubungan dengan resistor, dapat platina tengah
E	Berhubungan dengan massa/ bodi regulator, berhubungan dengan ujung kabel lilitan voltage regulator maupun voltage relay

3.    Identifikasi terminal pada voltage relay, dimana voltage relay mempunyai 3 terminal yaitu B, L dan N. 

 

Terminal	Ciri-ciri
B	Berhubungan platina tepi yang saat normal/ belum bekerja posisi tidak menempel dengan platina tengah
L	Berhubungan dengan platina tengah
N	Berhubungan dengan kabel lilitan voltage relay

Tweet