SISTEM PENGISIAN (charging system)

Sistem kelistrikan pada kendaraan mobil selain sistem pengapian dan sistem starter adalah sistem pengisian. Sistem ini merupakan sistem yang mempunyai fungsi menyediakan atau menghasilkan arus listrik yang nantinya dimanfaatkan oleh komponen kelistrikan pada kendaraan dan sekaligus mengisi ulang arus pada baterai.
Baterai pada kendaraan merupakan sumber listrik arus searah. Sifat muatannya adalah akan habis jika dipakai terus secara kontinu. Padahal keperluan arus listrik bagi perlengkapan kendaraan adalah setiap saat,utamanya akan banyak dihabiskan oleh sistem starter. Muatan listrik baterai akan berkurang bahkan habis apabila komponen kelistrikan kendaraan dihidupkan saat mesin mati.

Dengan demikian agar baterai selalu siap pakai dalam arti muatannya selalu penuh, maka harus ada suatu sistem yang dapat mengisi ulang muatan. Nah sistem pengisian inilah yang mempunyai fungsi tersebut.Sistem pengisian bekerja apabila mesin dalam keadaan berputar. Selama mesin hidup sistem pengisian yang akan menyuplai arus listrik bagi semua komponen kelistrikan yang ada, namun jika pemakaian arus tidak terlalu banyak dan ada kelebihan arus, maka arus akan mengisi muatan di baterai. Dengan demikian baterai akan selalu penuh muatan listriknya. Arus yang dihasilkan oleh sistem pengisian adalah arus bolak balik. Padahal semua sistem dan komponen kelistrikan kendaraan memakai arus searah. Diodalah yang berfungsi menyearahkan arus bolak balik.

1.    KOMPONEN SISTEM PENGISIAN
Adapun komponen sistem pengisian adalah sebagai berikut:

1.    Baterai,
sebagai sumber arus dan media penyimpanan arus pengisian Fungsi lainnya sebagai pemasok arus listrik untuk kebutuhan lampu-lampu waktu kendaraan berhenti/parkir di malam hari, alarm, jam elektronik, dan sebagainya saat mesin mati.
Ketika mesin hidup, aki berhenti bekerja. la hanya menerima pengisian yang dikirim oleh alternator

2.    Kunci Kontak,
sebagai pemutus dan penghubung arus dari baterai ke regulator

3.    Regulator,
Tegangan listrik dar alternator tidak selalu konstan hasilnya, karena hasil listrik alternator tergantung kecepatan putaran mesin. Fungsi regulator adalah mengatur besarnya arsu listrik yang masuk kedalam rotor coil sehingga tegangan yang dihasilkan oleh alternator tetap/konstan menurut harga yag ditentukan walaupun kecepatannya berubah-ubah, selain itu juga berfungsi untuk mematikan tanda dari  lampu pengisian, lampu ini akan otomatis mati apabila alternator sudha menghasilkan arus listrik.

Gambar diatas memperlihatkan hubungan fungsi dari regulator, alternator dan baterai. Regulator pada mobil ada dua jenis yaitu regulator tipe kontak point dan regulator tipe IC.
a.    regulator alternator tipe kontak point
yaitu memanfaatkan kontak point yang mengikuti voltage regulator dan voltage relay. Voltage regulator dan voltage relay merupakan kumparan yang akan menghasilkan kemagnetan jika di aliri listrik, selanjutnya kemagnetan tersebut akan menggerakkan kontak point.

b.    regulator tipe IC,
untuk regulator tipe ini biasanya dipakai pada mobil keluaran baru. Regulator tipe ini sudah bekerja secara elektronik sehingga lebih awet, keuntungan yang lain dengan menggunakan regulator tipe IC ini adalah

4.    Alternator.
Alternator berfungsi untuk merubah energi mekanik yang didapatkan dari mesin menjadi tenaga listrik. Energi mekanik mesin dihubungkan oleh pully yang memutarkan rotor sehingga membangkitkan arus bolak-balik pada stator yang diubah menjadi arus searah oleh dioda. Bagian utama dari sebuah Alternator terdiri dari sebuah rotor yang membangkitkan elektromagnetik, stator yang membangkitkan arus listrik dan dioda yang menyearahkan arus listrik. Sebagai tambahan terdapat pula brush yang mengalirkan arus ke rotor coil untuk membentuk garis gaya magnet, bearing untuk memperhalus putaran motor dan fan untuk mendinginkan rotor, stator, dan dioda. Semua bagian tersebut dipegang oleh front dan rear frame.

Konstruksi Alternator terdiri dari:
a.    Puli (Pully)
Puli berfungsi untuk tali kipas.

b.    Kipas (Fan)
Fungsi kipas untuk mendinginkan diode dan kumparan-kumparan pada Alternator.
c.    Brush
Yaitu berfungsi sebagai panghantar arus kerotor coil
d.    Rotor coil
Rotor tersusun dari inti kutub magnet (pole core), Field coil (rotor koil), slip ring dan rotor shaft. Field coil tersebut digulung dengan cara penggulungan yang arahnya sama dengan putarannya, dan masing-masing ujungnya dihubungkan pada slip ring, kedua inti kutub dipasang pada kutub ujung kumparan sebagai penutup field coil. Garis gaya magnet akan timbul pada saat arus mengalir, salah satu kutub menjadi kutub N dan yang lain menjadi kutub S. Slip ring tersebut dibuat dari logam baja putih (stainless stell) dengan permukaan yang berhubungan dengan brush dan dikerjakan sangat halus. Slip ring dipisahkan dari poros rotor (rotor shaft).

e.    Stator coil
Stator terdiri dari inti magnet dan kumparan, bagian depan dan belakang dipasang frame sebagai pelindung. Gulungan terdiri dari kawat tembaga yang dilapisi dengan lapisan tipis yang bersifat isolator. Di bagian dalam terdapat slotslot yang terdiri dari tiga kumparan yang terdiri dari tiga kumparan yang bebas. Inti magnet bertugas sebagai saluran garis-garis gaya magnet. Gulungan kawat pada stator berjumlah tiga pasang yang dipasangkan secara segi tiga atau bintang, namun yang paling banyak dipakai adalah hubungan bintang, arus listrik yang dihasilkan adalah arus bolak balik tiga phase.

f.    Rectifier (silicon diode)
Pada diode holder terdapat tiga buah diode positif dan tiga buah diode negative. Arus yang dibangkitkan oleh alternator dialirkan dari diode holder pada posisi positif sehingga terisolasi dari end frame. Selama proses penyearah, diode menjadi panas sehingga diode holder bekerja meradiasikan panas ini dan mencegah diode menjadi terlalu panas. Pada model yang lama bagian diode
positif (+) mempunyai rumah yang lebih besar dari bagian negative (-). Selain
perbedaan tersebut ada lagi perbedaannya yaitu strip merah pada diode positif dan strip hitam pada diode negatif.

g.    Frame
Mempunyai dua fungsi yaitu sebagai pendukung rotor dan sebagai pemegang dengan mesin, kedua frame mempunyai beberapa saluran udara untuk meningkatkan kemampuan pendinginan.

Gambar 21. Cara Kerja Intern Pengisian Pada Posisi Mesin Mati

1)     Arus yang ke field coil.
Terminal (+) baterai → fusible link → kunci kontak → (IG switch) → fuse terminal IG regulator → point PL 1  → point PL o  → terminal F regulator → terminal F alternator → brush → slip ring → rotor coil → slip ring → brush → terminal E alternator → massa body.
Akibatnya rotor terbangkitkan dan timbul kemagnetan yang selanjutnya arus tersebut disebut arus medan (field current).

2)    Arus ke lampu indicator
Terminal (+) baterai → fusible link → kunci kontak IG (IG switch) → fuse → lampu CHG → terminal L regulator → titik kontak Po→ titik kontak P1 → terminal E regulator → massa body.
Akibatnya lampu indicator (lampu CHG) menyala.

b.    Mesin Dari Kecepatan Rendah ke Kecepatan Sedang.
Sesudah  mesin  hidup  dan  rotor  pada  alternator  berputar,  tegangan  / voltage dibangkitkan  dalam stator  coil,  dan  tegangan  netral  dipergunakan  untuk voltage relay, karena itu lampu charge jadi mati. Pada waktu yang sama tegangan yang  di  keluarkan  beraksi  pada  voltage  regulator.  Arus  medan  (field  current) yang  ke  rotor  dikontrol  dan  disesuaikan  dengan  tegangan  yang  dikeluarkan terminal  B  yang  beraksi  pada  Voltage  regulator.  Demikianlah  salah  satu  arus medan  akan  lewat  menembus  atau  tidak  menembus  resistor  R,  tergantung  pada keadaan titik kontak PO.
Bila  gerakan  PO   dari  voltage  relay,  membuat  hubungan  dengan  titik kontak  P2,  maka  pada  sirkuit  sesudah  dan  sebelum  lampu  pengisian  (charge) tegangannya  sama  sehingga  arus  tidak  akan  mengalir  ke  lampu  dan  akhirnya lampu  mati.  Untuk  jelasnya  aliran  arus  pada  masing-masing  peristiwa  sebagai berikut:
a)    Tegangan netral
Terminal  N  alternator  →  terminal  N  regulator  →  magnet  coil  dari voltage relay →  terminal E regulator → massa body. Akibatnya pada magnet coil dari voltage relay akan terjadi kemagnetan dan dapat menarik titik kontak Po dan P1  dan selanjutnya Po akan bersatu dengan P2 dengan demikian lampu pengisian (charge) jadi mati.

Gambar 22. Cara Kerja Rangkaian Pengisian Pada Posisi Kecepatan Rendah
b)    Tegangan yang keluar (output voltage)

Terminal B alternator → terminal B regulator → titik kontak P2  → titik kontak Po  →  magnet coil dari voltage regulator → terminal E regulator → massa body.
Akibatnya  pada  coil  voltage  regulator  timbul  kemagnetan  yang  dapat mempengaruhi posisi dari titik kontak (point) PLo  akan tertarik pada PL1 sehingga pada kecepatan sedang PLo akan mengambang (seperti pada gambar rangkaian).
c)     Arus yang ke field (field current)
Terminal B alternator → IG switch → fuse → terminal IG regulator → point  PL1   →  point  PL2   →  resistor  R  →  terminal  F  regulator  →  terminal  F alternator → rotor coil → terminal E alternator → massa body.

Dalam hal ini jumlah arus / tegangan yang masuk ke rotor coil biasanya melalui dua saluran.
1.   Bila kemagnetan di voltage regulator besar dan mampu menarik PLo  dari PL1 maka arus yang mengalir ke rotor coil akan melalui resistor R. Akibatnya arus akan kecil dan kemagnetan yang ditimbulkan rotor coil pun kecil (berkurang).
2.   Sedangkan jika pada saat voltage regulator  lemah dan PLo  tidak tertarik pada PL1   maka  arus  yang  ke  rotor  coil    akan  tetap  melalui  poin  PL1   ke  PLo. Akibatnya arus tidak melalui resistor dan arus yang masuk ke rotor coil  akan normal kembali.
d)     Output current
Terminal B alternator → baterai dan beban → massa body
c.    Mesin dari Kecepatan Sedang ke Kecepatan Tinggi
Bila  putaran  mesin  bertambah,  voltage  yang  dihasilkan  oleh  kumparan stator menjadi naik, dan gaya tarik dari kemagnetan kumparan voltage regulator menjadi lebih kuat.
Dengan  gaya  tarik  yang  lebih  kuat,  field  current  yang  ke  rotor  akan mengalir terputus-putus (intermittently), akan tetapi selama mesin berputar tinggi arus dapat mengalir ke rotor coil. Dengan kata lain, gerakan titik kontak PLo  dari voltage regulator kadang-kadang membuat hubungan dengan titik kontak PL2. Bila  gerakan  titik  kontak  PLo  pada  regulator  berhubungan  dengan  titik kontak  PL2,  field  coil  akan  dibatasi.  Bagaimana  pun  juga,  point  Po  dari  voltage relay tidak akan terpisah dari point P2,  sebab tegangan neutral terpelihara dalam sisa flux dari rotor. Aliran arusnya adalah sebagai berikut:
1)    Voltage Neutral (tegangan netral)
Terminal  N  alternator  →  terminal  N  regulator  →  magnet  coil  dari voltage relay → terminal E regulator → massa body. Arus ini sering disebut juga neutral voltage
2)    bOutput voltage
Terminal B alternator → terminal B regulator → point P2   → point Po  → magnet coil dari N regulator → terminal E regulator. Ini yang disebut dengan output voltage.

Gambar 23. Cara Kerja Rangkaian Pengisian Pada Posisi Kecepatan Tinggi

3)    Tidak ada arus ke Field Current
Terminal B alternator → IG (switch) → fuse → terminal IG regulator → resistor R → terminal F regulator → terminal F alternator → rotor coil → point PLo → ground (no. F.C) → terminal E alternator → massa (F current). Bila  arus  resistor  R  →  mengalir  terminal  F  regulator  →  rotor  coil  → massa, akibatnya arus yang ke rotor ada, tetapi jika PLo menempel PL 2  → maka arus mengalir ke massa sehingga yang ke rotor coil tidak ada.
4)    Output Current
Terminal B alternator baterai / load masa.

Type IC Regulator
a.   Konstruksi
Konstruksi pada alternator type IC Regulator hampir sama dengan yang ada  pada  type  konvensional,  yang  membedakan  keduanya  adalah  hanya  pada penggunaan IC Regulatornya .

Gambar 24. Gambar Alternator Type IC Regulator
Disini akan ditambahkan beberapa komponen yang ada pada Alternator dengan   type   IC   Regulator   dimana   di   dalam   type   konvensional   tidak   ada. Komponen tersebut adalah:

IC Regulator
IC  Regulator  mempunyai  fungsi  membatasi tegangan  yang  dikeluarkan alternator  dengan  mengatur  arus  field  yang  mengalir  pada  rotor  coil.  Perbedaan antara  keduanya  adalah  pemutusan  arus,  sedangkan  pada  regulator  type  poin pemutusan arus oleh relay. IC (Integrited Circuit) adalah sirkuit yang dikecilkan yang  terdiri  dari  bagian-bagian  listrik  dan  elektronik  kecil  (transistor,  dioda,
resistor, kapasitor, dan lain-lain).

Gambar 25. Terminal IC Regulator

Gambar 26. Skema Dasar IC Regulator

Lihat  gambar  26  di  atas,  dalam  sirkuit  diagram  IC  regulator  pada  saat tegangan  output  terminal  B  rendah  tegangan  baterai  mengalir  ke  Tr1   melalui resistor R1  dan Tr1  ON pada saat itu arus field ke rotor coil  mengalir dari B → rotor coil → F → Tr1 → E.
Putaran rendah : B → R1 → B Tr1 → E Tr1 → massa. Mengakibatkan
Tr1 ON. Stator → Rotor Coil → F → C Tr1 → Massa.
Putaran   tinggi   :   B→   R1   →   DZ   →   B   Tr2   →   E   Tr2    →   Massa. Mengakibatkan  Tr2  ON.  Stator  Coil  →  B  →  R1  →  C  Tr2  →  E  Tr2  →  Massa. Mengakibatkan Tr1 OFF.
Pada  saat  tegangan  output pada terminal  B  tinggi,  tegangan yang lebih tinggi   itu   dialirkan   ke   dioda   zener   (ZD)   dan   bila   tegangan   (ZD)   menjadi penghantar akibatnya Tr2 ON dan Tr1  OFF.
Alternator pada gambar tersebut adalah compact alternator dengan netral point   dioda.   Pada   alternator,   IC   regulator   yang   mengatur   arus   perangsang (exceting current). IC berfungsi sebagai detektor rotor coil open circuit dan untuk lampu peringatan pengisian.

Gambar 27. Cara Kerja IC Regulator
2.    Cara Kerja Sistem Pengisian IC Regulator
1. Kunci kontak ON, mesin mati
Bila  kunci kontak  ON,  maka tegangan  baterai  mengalir  ke  terminal  IC Regulator.  Tegangan  akan  dideteksi  oleh  MIC  dan  Tr1   ON,  arus  perangsang mengalir ke rotor coil melalui baterai dan terminal B. Lihat gambar dibawah ini:

Gambar 28. Skema Arus Pada Posisi Kunci Kontak ON Mesin Mati
Untuk mengurangi pengeluaran arus baterai pada saat kunci kontak ON seperti ini, MIC mempertahankan arus perangsang pada harga yang kecil (0,2 A) dengan  ON  –  OFF  pada  Tr1   dengan  cara  terputus-putus.  Tegangan  terminal  P adalah  0  dan  ini  dideteksi  oleh  MIC  dan  mengakibatkan  Tr2   OFF,  Tr3   ON sehingga lampu peringatan pengisian menyala.

2. Pembangkitan arus oleh alternator (tegangan dibawah standar)

Gambar 29. Skema Pembangkit Arus Oleh Altenator

Bila  alternator  mulai  membangkitkan  arus,  maka  tegangan  terminal  P naik  MIC  merubah  Tr1    dan  ON  –  OFF  putus-putus  menjadi  terus  ON  ini menyebabkan baterai mengalirkan arus perangsang yang cukup ke rotor coil.
Pada saat tegangan terminal P naik, MIC membuat Tr3  OFF dan Tr2  ON dan  lampu  peringatan  pengisian  mati.  Jalannya  rotor  coil  berputar →  stator  coil menghasilkan arus → B alternator mengisi baterai. Arus N alternator → N relay →  kumparan  positif,  maka  lampu  mati  karena  tidak  dapat  massa.  Kontak  poin semula  F  →  IG  berpindah  F  →  B.  Dioda  zener  tidak  menjadi  penghantar  bila output alternator dibawah tegangan regulator. Demikian arus yang mengalir ke Tr1 terputus oleh zener dioda.

3. Pembangkitan arus oleh alternator (mencapai tegangan standar)
Pengisian  tetap  tidak  menyala  bila  Tr1   ON  dan  tegangan  terminal  S
mencapai  harga  standar,  kondisi  seperti  ini  dideteksi  oleh  MIC  dan  Tr1  OFF. Apabila  tegangan  terminal  S  turun  di  bawah  standar  maka  MIC  mendeteksi penurunan ini dan Tr1  ON lagi.
Pengulangan   proses   ini   terminal   S   akan   terus   pada   harga   standar tegangan terminal P tinggi MIC mempetahankan Tr3.

Gambar 30. Skema Pembangkit Arus Oleh Altenator

4. Terbuka pada sirkuit regulator sensor (Terminal S)
Bila sirkuit regulator sensor terbuka pada saat alternator berputar (tidak ada input dari   terminal   S)   yang   dideteksi   oleh   MIC   Tr1     ON   dan OFF   untuk mempertahankan  tegangan  terminal  B  antara  13,3  V  dan  16,3  V.  Bila  MIC mendeteksi (tidak ada input dari terminal S) Tr2  OFF dan Tr3  ON menyebabkan lampu peringatan menyala.

Gambar 31. Terbukanya Sirkuit Regulator Sensor
5. Terbuka pada terminal B alternator
Pengisian    baterai    yang    tidak    dapat    berlangsung    sehingga    MIC mempertahankan  tegangan  terminal  B  20  V  dengan  basis  tegangan  terminal  P membuat  Tr1  ON  dan  Tr2   OFF.  Bila  pengisian  baterai  tidak  terus  berlangsung maka tegangan baterai tentu akan menurun, Tegangan baterai turun dibawah 13V,
ini dideteksi oleh MIC selanjutnya Tr2  OFF dan Tr3  ON dan menyebabkan lampu
peringatan menyala.

Gambar 32. Terbuka Pada Sirkuit B Altenator
6. Terbukanya sirkuit rotor coil
Bila    rotor    coil    terbuka    pengisian    baterai    berhenti    dikarenakan pembangkitan  listrik  berhenti  dan  tegangan  output  terminal  P  menjadi  nol.  Bila kondisi  ini  tidak  ada  pembangkitan  listrik  tegangan  terminal  P  nol,  kondisi  ini dideteksi oleh MIC dan Tr2  OFF sedangkan Tr3  ON lampu peringatan menyala.

Gambar 33. Terbukanya Pada Sirkuit Rotor Coil

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s