ELECTRIC SYSTEM 2 SEMESTER 2
MODUL SISWA
DESEMBER 2008
MSES2-11208-1 MSES2-11208-1
ELECTRICAL SYSTEM 2 GAMBARAN UMUM PELATIHAN
Materi pembelajaran Elec Electr tric ic Syst System em 2 terbagi terbagi menja menjadi di 4 (empat) (empat) bab. bab. Bab Bab 1 (satu) (satu) membahas mengenai basic electric, AVOmeter, magnet dan battery. Bab 2 (dua) membahas mengenai system yang terdapat pada engine, diantaranya starting system, charging system dan pre heating system. Bab 3 (tiga) pada materi pembelajaran Electric System 2 ini, membahas mengenai wiring diagram, sedangkan pada bab 4 (empat) dibahas perawatan battery dan wiring.
DAFTAR ISI GAMBARAN UMUM PELATIHAN DAFTAR ISI PENJELASAN PELATIHAN SASARAN PEMBELAJARAN PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL REFERENSI GLOSARIUM BAB I. BASIC ELECTRIC Pelajaran 1 : Basic Electric
2
Pelajaran 2 : AVOmeter
14
Pelajaran 3 : Magnet
17
Pelajaran 4 : Battery
25
Ringkasan
32
Latihan Soal
34
BAB II. SYSTEM PADA ENGINE Pelajaran 1 : Starting System
36
Pelajaran 2 : Charging System
44
Pelajaran 3 : Pre Heating System
48
Ringkasan
55
Latihan Soal
56
BAB III. WIRING DIAGRAM Pelajaran 1 : Simbol
58
Pelajaran 2 : Wiring Diagram
60
Ringkasan
72
Latihan Soal
73
BAB IV. PERAWATAN Pelajaran 1 : Battery
75
Pelajaran 2 : Wiring dan Connector
82
Ringkasan
86
Latihan Soal
87
ELECTRICAL SYSTEM 2 PENJELASAN PELATIHAN
Metode •
Teori (30%) a. Ceramah b. Diskusi
•
Praktek (70%) a. Demonstrasi b. Praktek
Durasi 5 hari kerja Jumlah Siswa Maksimal 16 orang Kriteria Kelulusan •
Kehadiran minimal 90% dari total hari pelatihan.
•
Evaluasi akhir a. Nilai minimal test teori: 75 b. Nilai minimal test praktek: 75.
Pemberian Sertifikat •
Sertifikat akan diberikan kepada siswa yang memenuhi kriteria kelulusan.
•
Surat keterangan akan diberikan kepada siswa yang memenuhi syarat kehadiran minimal tetapi tidak memenuhi syarat minimal nilai kelulusan.
ELECTRICAL SYSTEM 2 SASARAN PEMBELAJARAN
Setelah mengikuti pembelajaran ini secara tuntas, siswa dapat menjelaskan basic (prinsip dasar) electric serta struktur dan cara kerja baterai. Siswa juga dapat menjelaskan cara kerja dari starting system, charging system dan pre‐heating system.
Selain itu, setelah mengikuti pembelajaran ini secara tuntas, siswa juga mampu membaca wiring diagram serta menjelaskan dan melakukan perawatan terhadap komponen‐komponen electric.
ELECTRICAL SYSTEM 2 PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL
•
Petunjuk Bagi Siswa Untuk memperoleh hasil belajar secara maksimal dalam mempelajari materi modul ini, langkah-langkah yang perlu dilaksanakan antara lain:
Bacalah dan pahamilah dengan seksama uraian-uraian materi yang ada pada pada masing-masing kegiatan belajar. Bila ada materi yang kurang jelas, siswa dapat bertanya pada instruktur
yang
mengampu kegiatan belajar
tersebut.
Kerjakanlah setiap soal latihan yang terdapat pada modul ini untuk mengetahui seberapa besar pemahaman yang telah dimiliki terhadap materimateri yang dibahas dalam setiap kegiatan belajar.
Jika belum menguasai tingkat materi yang diharapkan, ulangi lagi pada kegiatan belajar sebelumnya atau bertanyalah kepada instruktur yang mengampu kegiatan pembelajaran yang bersangkutan.
•
Petunjuk Bagi Instruktur Dalam setiap kegiatan belajar instruktur berperan untuk:
Membantu siswa dalam merencanakan proses belajar.
Membimbing siswa melalui tugas-tugas pelatihan yang dijelaskan dalam tahap belajar.
Membantu siswa dalam memahami konsep, praktik baru, dan menjawab pertamnyaan siswa mengenai proses belajarnya.
Membantu siswa untuk menentukan dan mengakses sumber tambahan lain yang diperlukan untuk belajrar.
Mengorganisasikan kegiatan belajar kelompok jika diperlukan.
ELECTRICAL SYSTEM 2 REFERENSI
Shop Manual D60/65A,P-8 : D155A-2 : D85ESS-2 Training Aid The Gold Book Unit Instruction Manual Komatsu Electrical System (SEULU0601-0)
GLOSARIUM
Alternating Current (Arus Bolak-balik): Arus yang mengalir dengan polaritas yang selalu berubah-ubah. Dimana masing-masing terminalnya polaritas yang selalu bergantian. Armature: Bagian dari starting motor yang dapat berputar dan mengeluarkan arus listrik. Avometer (Multi Tester): Alat ukur yang multi guna untuk mengukur ampere, volt dan ohm. Battery: Alat perubah energi kimia menjadi energi listrik untuk menyediakan listrik bagi sistem kelistrikan pada unit. Battery Relay Switch: Komponen starting system yang digunakan untuk memutuskan atau menghubungkan negatif battery dengan body/chasis dan positif battery dengan starting motor. Carbon Potentiometer: Potentiometer yang mempunyai elemen resistor dalam suatu jalur yang berbentuk lingkaran. Charging System: Suatu sistem yang digunakan untuk mengembalikan kondisi battery agar selalu siap digunakan. Circuit Breaker: Suatu alat yang digunakan untuk mencegah kerusakan kerusakan komponen-komponen dan kabel-kabel pada preheating system (sistem pemanasan awal) yang dikarenakan arus berlebihan (short circuit). Direct Current (Arus Searah): Arus yang mengalir dalam arah yang tetap (konstan). Dimana masing-masing terminal selalu tetap polaritasnya. Electromagnet: Medan magnet yang ditimbulkan oleh adanya aliran arus listrik pada sebuah konduktor atau coil. Glow Plug: Alat pemanas yang dengan komponen-komponen lain akan memanaskan udara untuk pembakaran pada engine.
Isolator: Bahan atom–atomnya mempunyai lebih dari 4 elektron pada lintasan (kulit) terluar. Konduktor: Bahan yang atom–atomnya mempunyai jumlah elektron lebih kecil dari 4 pada lintasan (kulit) terluar. Preheating System: Suatu sistem yang digunakan untuk memanaskan udara yang akan masuk ke ruang bakar dengan tujuan mempermudah menghidupkan engine pada waktu udara sekeliling engine masih dingin. Safety Relay:
Komponen starting system yang digunakan sebagai relay (penghubung)
antara starting switch dan starting motor selain fungsi lainnya. Self Discharge: Suatu battery yang mengalami kehilangan muatan listrik yang tersimpan tanpa pemakaian melalui rangkaian luar. Self Induction (Induksi Diri): Gaya gerak listrik yang berbalik dengan arah aliran arus pada lilitan ketika switch dibuka (off) dari kondisi tertutup (on). Semi Konduktor: Sedangkan bahan atom–atomnya mempunyai 4 elektron pada lintasan (kulit) terluar. Starting Motor: Komponen starting system yang digunakan untuk menghidupkan engine dengan prinsip merubah energi listrik menjadi energi mekanis. Starting Switch: Komponen starting system yang digunakan untuk memutuskan atau menghubungkan komponen-komponen dalam sistem start. Starting System: Suatu sistem yang bertujuan untuk menghidupkan suatu engine atau unit. Komponen utama dalam sistem ini adalah starting switch, battery relay switch, starting motor dan safety relay. Valensi: Elektron yang terdapat pada kulit terluar.
BAB I BASIC ELECTRIC
Tujuan Bab 1: Setelah menyelesaikan pembelajaran pada Bab 1, siswa mampu menjelaskan: -
Basic (prinsip dasar) electric.
-
Struktur dan cara kerja battery.
Referensi: -
Training Aid.
-
Unit Instruction Manual Komatsu Electrical System (SEULU0601-0).
Electric System 2
Pelajaran 1: Basic Electric
Tujuan Pelajaran 1 Setelah mengikuti pembelajaran pada pelajaran 1, siswa mampu: -
Menjelaskan teori elektron.
-
Menjelaskan tentang arus, tegangan dan hambatan.
-
Menjelaskan tentang arus searah dan arus bolak-balik.
-
Menjelaskan tentang tenaga listrik.
-
Menjelaskan tentang simbol-simbol elektrik.
Teori Elektron Elektron adalah bagian terkecil dari suatu atom. Atom terdiri atas partikel-partikel yang lebih kecil lagi, disebut partikel subatom, yaitu proton (p), elektron (e) dan neutron (n).
Proton adalah partikel subatom yang bermuatan positif, ditemukan oleh Goldstein pada tahun 1886. Elektron adalah partikel subatom yang bermuatan negatif, ditemukan oleh J.J. Thomson pada tahun 1897, sedangkan neutron adalah partikel yang tidak bermuatan, ditemukan oleh J. Chadwick pada tahun 1932. Sampai saat ini diyakini bahwa atom t erdiri atas inti atom yang dikelilingi oleh elektron, dimana inti atom terdiri atas proton dan neutron.
Menurut model atom mekanika kuantum, elektron berada dalam suatu orbital. Orbital-orbital dengan tingkat
energi
yang
sama
atau
hampir
sama
membentuk kulit atom. Dalam suatu atom terdapat berbagai macam kulit atom. Kulit atom ini mempunyai harga n = 1, 2, 3, 4 dst, dinyatakan dengan lambang K, L, M, N dst. Elektron yang terdapat pada kulit terluar disebut elektron bebas (valensi). Menurut Paulli, banyaknya elektron maksimum yang dapat menempati tiap kulit dirumuskan dengan:
2 n2 (n = nomor lintasan kulit atom)
2
Electric System 2
Simbol kulit dan banyaknya elektron maksimum dalam setiap kulit adalah: K L M N O P
(n (n (n (n (n (n
= 1) = 2 x (1)2 = = 2) = 2 x (2)2 = = 3) = 2 x (3)2 = = 4) = 2 x (4)2 = = 5) = 2 x (5)2 = = 6) = 2 x (6)2 =
2 elektron 8 elektron 18 elektron 32 elektron 50 elektron 72 elektron
Atom yang sederhana adalah atom hidrogen. Atom ini mempunyai satu elektron yang mengorbit pada satu inti. Atom yang jumlah elektronnya lebih banyak adalah atom uranium. Atom ini mempunyai 92 elektron dan 92 proton.
Berdasarkan jumlah valensi atau jumlah elektron pada kulit atom terluar, suatu bahan dapat dikategorikan sebagai konduktor, semi konduktor dan isolator. Konduktor adalah bahan yang dapat menghantarkan arus listrik, mempunyai jumlah valensi
kurang dari 4 pada kulit terluar. Semi
konduktor adalah bahan yang dapat menghantarkan arus listrik, tapi juga dapat menjadi bahan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik, sedangkan isolator adalah bahan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik, mempunyai jumlah valensi lebih dari 4 pada kulit terluar. Di bawah ini ditunjukkan macam-macam bahan berdasarkan nomor atom dan sifat kemudahan menghantar arus listrik (konduktivitas).
Tembaga (Cu): NA = 29 K
= 2
L
= 8
M
= 18
N
= 1 (Valensi) , Konduktor
3
Electric System 2
Silicon (Si): NA = 14 K
= 2
L
= 8
M
= 4 (Valensi) , Semi konduktor
Silicon (Si): NA = 16 K
= 2
L
= 8
M
= 6 (Valensi) , Isolator
Elektron bebas (valensi) cenderung mudah berpindah ke atom yang lain. Akibat perpindahan elektron bebas ini, terjadi kekosongan di dalam atom dan segera diisi oleh elektron-elektron dari atom yang lain. Apabila pergerakan elektron bebas ini teratur ke satu arah, maka akan timbul aliran listrik.
Arus, Tegangan dan Hambatan
Untuk lebih memahami konsep arus, tegangan dan hambatan, gambar di atas dapat digunakan untuk mengilustrasikan konsep arus, tegangan dan hambatan. Pada gambar di atas ditunjukkan dua buah wadah yang terhubung satu dengan lainnya melalui sebuah pipa yang dipersempit untuk menghambat aliran.
Tegangan dapat diibaratkan beda ketinggian diantara kedua wadah yang menyebabkan terjadinya aliran air. Semakin besar perbedaan ketinggian air, semakin kuat keinginan air untuk mengalir. Arus
4
Electric System 2
diibaratkan jumlah air yang mengalir setiap detiknya melalui pipa, sedangkan hambatan diibaratkan semua hambatan yang dijumpai air saat mengalir di dalam pipa. Semakin besar pipa maka semakin kecil hambatan alirnya dan semakin besar arus air yang mengalir, begitu sebaliknya.
Arus ( I )
Air mengalir dari tempat yang tinggi ke tempat yang lebih rendah, semakin tinggi perbedaan antara dua level air tersebut maka akan semakin besar aliran/arus air mengalirnya. Hal yang sama juga terjadi pada sistem kelistrikan. Arus listrik mengalir dari level potensial yang tinggi ke level potensial yang rendah, potensial yang tinggi disebut potensial positif (+) dan potensial rendah disebut potensial negatif (-). Ketika 2 konduktor (A) dan (B) yang bermuatan positif dan negatif dihubungkan dengan kawat penghantar (C), elektron-elektron bebas yang berada pada konduktor (B) akan ditarik oleh konduktor (A) melalui penghantar (C). Hal
A
ini
akan
menyebabkan
arus
elektron
dari
konduktor (B) yang bermuatan negatif ke konduktor
B
(A) yang bermuatan positif. Pergerakan elektron
C
inilah yang kemudian menyebabkan terjadinya arus dari
konduktor
(A)
yang
bermuatan
positif
ke
konduktor (B) yang bermuatan negatif.
Coloumb (Q) adalah banyaknya muatan listrik (elektron) yang mengalir melalui suatu titik pada sebuah penghantar yang besarnya adalah:
1 Q = 6.25 x 1018 elektron
Arus listrik adalah jumlah muatan listrik yang mengalir melalui suatu titik tertentu selama satu detik.
I
=
Q t
Satuan arus listrik adalah coloumb per second atau , dimana:
Ampere dengan simbol “ A ”.
I = Arus (Ampere)
1 A = 1000 mA
Q = Muatan listrik (Coloumb)
1 mA = 1000 μ A
t
1 A = 106 μ A
= Waktu (Second)
Tegangan ( V )
Tegangan (voltage) adalah gaya yang mengakibatkan terjadinya arus listrik. Tegangan terjadi akibat adanya beda/selisih potensial antara dua ujung konduktor. Beda potensial terjadi karena perbedaan
5
Electric System 2
jumlah elektron pada ujung konduktor. Arus listrik akan mengalir dari tegangan yang tinggi (+) ke tegangan yang rendah ( - ). Satuan tegangan listrik adalah Volt dan disimbolkan “ V”.
1 MV = 1000 KV 1 KV = 1000 V 1 V = 1000 mV
Tegangan dihasilkan antara 2 titik, yaitu satu titik bermuatan positif dan satu titik bermuatan negatif. Tegangan akan timbul walaupun tidak terjadi aliran arus, tetapi tidak akan mengalir jika tidak ada beda potensial.
Hambatan (R)
Ketika elektron bebas berjalan melalui sebuah logam, elektron-elektron itu melalui molekul yang akan memperlambat kecepatan jalannya. Perlambatan kecepatan itu merupakan hambatan yang umumnya disebut dengan resistansi atau hambatan listrik. Kawat tembaga pada umumnya digunakan untuk menghantarkan arus listrik karena kawat tembaga memiliki hambatan yang kecil terhadap aliran listriknya.
Satuan hambatan listrik adalah ohm dan simbolnya adalah
Ω.
Hambatan suatu penghantar dikatakan
satu bila besarnya hambatan tersebut menyebabkan mengalirnya arus sebesar 1 A, bila pada kedua ujung penghantar dihubungkan dengan sumber tegangan sebesar 1 volts (pada temperatur konstan). Adapun harga hambatan pada sebuah penghantar dipengaruhi oleh bahan penghantar, luas penampang penghantar dan temperatur. Harga hambatan dapat dihitung dengan rumus:
R = L
ρ
A
, dimana:
R = Hambatan (Ohm ; ) ρ = Tahanan jenis (Ohmmeter ; meter)
L = Panjang kawat (meter) A = Luas penampang kawat (m2)
6
Electric System 2
Tahanan jenis setiap material berbeda-beda seperti pada tabel dibawah ini : No
Material
1
Cooper (Pure Soft)
2
( ) at 20 C
No
Material
( ) at 20 C
1,724 x 10-6
8
Gold
2,2 x 10-6
Cooper (Hard Draw)
1,777 x 10-6
9
Lead
20,0 x 10-6
3
Steel (Low Carbon)
9,69 x 10-6
10
Mercury
85,1 x 10-6
4
Cast Iron
19,1 x 10-6
11
Silver
1,59 x 10-6
5
Alumunium (Soft)
2,73 x 10-6
12
Zinc
6,21 x 10-6
6
Alumunium (Hard)
2,83 x 10-6
13
Nichrome
100,0 x 10-6
7
Nickel (100% Pure)
10,4 x 10 -6
14
Manganin
47,8 x 10-6
Hukum Ohm
Hukum Ohm menyatakan bahwa besar arus yang mengalir pada suatu konduktor pada suhu tetap sebanding dengan beda potensial antara kedua ujung-ujung konduktor. Hukum Ohm dapat dirumuskan sebagai:
I
=
V R
I
, dimana:
= Arus (Ampere)
V = Tegangan (Volt) R = Hambatan (Ohm)
Arus Searah dan Arus Bolak-balik
Arus Searah (Direct Current)
Arus searah (DC) adalah arus yang mengalir dalam arah yang tetap (konstan), dimana masingmasing terminal selalu tetap polaritasnya. Misal, sebagai kutub (+) selalu menghasilkan polaritas positif begitu pula sebaliknya. Contoh sumber arus searah (DC) adalah battery dan dynamo. 7
Electric System 2
Arus Bolak-balik (Alternating Current)
Arus bolak-balik (AC) adalah arus yang mengalir dengan polaritas yang selalu berubah-ubah. Dimana masing-masing polaritas terminalnya yang selalu bergantian. Contoh sumber arus bolak-balik adalah: Alternator (AC generator) dan PLN.
Tenaga Listrik Tenaga listrik adalah jumlah dari usaha listrik yang dihasilkan selama periode waktu satu detik. Generator set (genset) dan battery
merupakan
sumber
tenaga
listrik
yang
dapat
mensupply energi listrik ke peralatan elektronika (beban). Daya listrik dinyatakan dengan satuan Watt (W) dinotasikan dengan huruf P. Besar kecilnya tenaga listrik tergantung dari besarnya arus dan tegangan yang mengalir dalam rangkaian.
Horse Power (HP) digunakan sebagai satuan tenaga
P = V • I P
=
(R • I) I
=
R • I
2
P = Tenaga listrik (Watt) V = Tegangan (Volt)
mekanis, jika dikonversikan ke tenaga listrik adalah: , dimana:
1 HP = 746 W (Foot Pound HP) 1 PS = 735 W (Metrik Horse Power ; Pferde Starke)
I = Arus (Ampere) R = Hambatan (Ohm) 8
Electric System 2
Rangkaian Listrik Rangkaian Seri
Pada rangkaian seri, jumlah arus yang mengalir selalu sama pada setiap titik, sedangkan tahanan total adalah sama dengan jumlah dari masing-masing tahanan R 1, R 2 dan R 3. Dengan adanya tahanan listrik di dalam rangkaian, maka jika ada arus listrik yang mengalir akan menyebabkan tegangan turun setelah melewati tahanan. Besarnya perubahan tegangan karena adanya tahanan disebut dengan penurunan tegangan (voltage drop). Pada rangkaian seri, penjumlahan penurunan tegangan setelah melewati tahanan akan sama dengan tegangan sumber (Vt).
Adapun
rumus
arus
listrik,
tahanan
dan
tegangan pada rangkaian seri adalah sebagai berikut:
I
Total
R Total
= =
I 1
=
R 1
I
2
=
I
3
=
I
n
+ R + R + R
2
3
n
= V + V + V + V V Total 1 2 3 n
Berdasarkan gambar rangkaian di atas, besar tahanan, kuat arus dan tegangan dapat dihitung sebagai berikut: - Kuat arus ( I ) yang mengalir pada rangkaian seri besarnya sama pada R 1, R 2 dan R 3, sehingga dapat dihitung menjadi:
I
I
Total
Total
=
=
V R Total
=
V R 1
12 2+4
+
6
=
+
R 2
+
R 3
1 A
- Jika arus ( I ) mengalir pada rangkaian, penurunan tegangan V1, V 2 dan V3 setelah melewati R 1, R 2 dan R 3 adalah:
V 1
=
R 1
V 2
=
R 2
•
I
=
4 •1
=
4 V
V 3
=
R 3
•
I
=
6 •1
=
6 V
•
I
=
2 •1
=
2 V
9
Electric System 2
Rangkaian Paralel
Pada rangkaian paralel, tegangan sumber ( V ) adalah sama pada seluruh tahanan, sedangkan kuat arus ( I ) adalah sama dengan jumlah arus I1, I2 dan I3, yaitu arus yang mengalir melalui masing-masing resistor R 1, R 2 dan R 3. Adapun rumus arus listrik, tahanan dan tegangan pada rangkaian parallel adalah sebagai berikut:
I
Total
=
1 R Total
I 1
=
+
1 R 1
V = V Total 1
I
+
2
+
I
1 R 2
= V
2
3
+
I
n
1
+
R 3
= V
3
+
1 R n
= V
n
Berdasarkan gambar rangkaian di atas, besar tegangan pada masing-masing tahanan adalah sama dengan tegangan baterai, yaitu 12 V. Besar tahanan dan kuat arus dapat dihitung sebagai berikut: - Kuat arus ( I ) yang mengalir pada R 1, R 2 dan R 3 adalah:
I 1
=
I
=
I
2
3
=
V R 1l V R 2 V R 3
12
=
2 12
=
4 12
=
6
=
6 A
=
3 A
=
2 A
- Besar tahanan total adalah:
1 R Total 1 R Total R Total
=
=
=
1 R 1 1
2 12 11
+
+
1 R 2
1
4
+
+
1
6
1 R 3 =
6+3+2 12
Ω
10
Electric System 2
Rangkaian Kombinasi
Rangkaian kombinasi (seri – parallel) merupakan gabungan dari rangkaian seri dan paralel dalam satu rangkaian, seperti diperlihatkan pada gambar di samping. Besar tahanan, kuat arus dan tegangan dapat dihitung dengan menggunakan rumus rangkaian seri atau paralel di atas.
Symbol-Symbol Electric
Symbol
Description Electric wire (Bold line when large current flows) Wires crossing but are not electrically connected. No current flows from either wire to the other.
Two wire electrically connected to each other with current flowing from one to the other.
Wire grounded to the machine body.
Wire connected to a terminal Battery, longer line ( + ) and shorter line ( – ) Fuse.
Ammeter.
Voltmeter.
A switch which may be turned on or off by hand (single pole single throw).
11
Electric System 2
Pushbutton switch, normally open, push to “ON”.
Pushbutton switch, normally closed, push to “OFF”. Electromagnetic contact, normally open.
Electromagnetic contact, normally closed. Timer contact, normally open.
Timer contact, normally closed. Single pole double throw switch.
Bulb or lamp.
Wattmeter.
Ohmmeter.
Resistor (fixed). Resistor (variable).
Coil.
Electromagnetic relay.
Capacitor.
12
Electric System 2
Transformer.
Diode.
Zener diode.
Light emitting diode.
Transistor (PNP type).
Transistor (NPN type).
Operational amplifier, comparator.
Connector, female & male.
Pressure operated switch, normally open.
Pressure operated switch, normally closed.
Electromagnetic valve. Fusible link.
13
Electric System 2
Pelajaran 2: Avometer
Tujuan Pelajaran 2 Setelah mengikuti pembelajaran pada pelajaran 2, siswa mampu: -
Menjelaskan fungsi Avometer.
-
Menjelaskan dan melakukan pengukuran arus, tegangan dan hambatan dengan menggunakan Avometer.
-
Menjelaskan dan melakukan perawatan Avometer.
Fungsi Avometer adalah alat ukur multi guna yang banyak digunakan untuk mengukur besar arus, tegangan dan hambatan (Ampere, Volt, Ohm). Sebagian orang menyebut Avometer sebagai Multytester. Secara umum, terdapat dua jenis Avometer, yaitu jenis analog dan digital.
Mengukur Arus, Tegangan dan Hambatan
Di bawah ini diuraikan beberapa hal yang harus diperhatikan ketika mengukur arus, tegangan dan hambatan dengan menggunakan Avometer.
14
Electric System 2
Mengukur Arus -
Mengetahui kira-kira besarnya arus yang akan diukur.
-
Mengetahui sumber tegangannya DC atau AC. Jika sumbernya adalah DC maka harus diketahui kutub ( + ) atau kutub ( – ). Pada umumnya Avometer hanya untuk mengukur arus DC yang kecil (0-500 mA). -
Posisikan selektor (rotary switch) pada skala Ampere.
-
Set indicating pointer pada posisi 0 (nol) dengan menyetel zero point adjusting screw.
-
Pasang
Avometer
secara
seri
dengan
rangkaian yang akan diukur. -
Pembacaan besarnya arus yang akan diukur adalah sesuai dengan skala pada selektor (rotary switch).
Mengukur Tegangan -
Mengetahui kira-kira besarnya tegangan yang akan diukur.
-
Mengetahui sumber tegangannya DC atau AC. Jika sumbernya adalah DC maka harus diketahui kutub ( + ) atau kutub ( – ).
-
Posisikan selektor (rotary switch) pada skala Volt (DC volt atau AC volt).
-
Posisikan skala selektor di atas atau lebih besar dari tegangan yang akan diukur. -
Set pointer pada posisi 0 (nol) dengan menyetel zero point adjusting screw.
-
Pasang Avometer secara paralel dengan rangkaian yang akan diukur.
-
Pembacaan besarnya tegangan yang akan diukur adalah sesuai dengan skala pada selektor (rotary switch).
Mengukur Hambatan
Pengukuran hambatan diberi tenaga oleh battery pada Avometer. Kondisi battery yang lemah akan menyebabkan kesalahan pembacaan nilai yang diukur. Untuk pembacaan yang benar dari hambatan, kesensitifan dari indicating pointer harus di-adjust menurut tegangan yang di-supply oleh battery. Hal ini dinamakan penyetelan 0 Ω (kalibrasi).
15
Electric System 2
-
Pastikan bahwa hambatan yang akan diukur tidak dialiri arus dan tidak mempunyai hubungan dengan hambatan yang lain.
-
Posisikan selektor (rotary switch) pada skala Ohm.
-
Set pointer pada posisi 0 (nol) dengan menyetel zero ohm adjuster (kedua test pin dihubungkan)
-
Pasang Avometer secara paralel dengan hambatan yang akan diukur.
-
Pembacaan besarnya hambatan yang diukur adalah sesuai dengan skala pada selektor dan indicating pointer-nya.
Perawatan -
Gunakan skala ukur yang tepat untuk menambah keakuratan/ketepatan pengukuran.
-
Ketika mengukur nilai yang diketahui, maka gunakan skala ukur yang nilainya terdekat dengan nilai yang sedang diukur. Contoh untuk mengukur tegangan battery kering 1.5 volt, gunakan skala ukur DC 2.5 V.
-
Ketika mengukur nilai yang tidak diketahui, maka mulailah dengan skala ukur yang tertinggi. Setelah bisa diperkirakan besarnya, selektor bisa atur ke skala ukur
yang
lebih
rendah
untuk
menambah
keakuratan/ketepatan pengukuran. -
Lakukan penggantian battery jika penyetelan 0 Ω sudah tidak bisa dilakukan.
-
Hindari Avometer dari guncangan atau getaran yang kuat serta temperatur atau kelembaban yang tinggi.
16
Electric System 2
Pelajaran 3: Magnet
Tujuan Pelajaran 3 Setelah mengikuti pembelajaran pada pelajaran 3, siswa mampu: -
Menjelaskan pengertian kemagnetan.
-
Menjelaskan sifat-sifat magnet.
-
Menjelaskan tentang elektromagnet.
-
Menjelaskan prinsip kerja motor listrik.
-
Menjelaskan prinsip kerja alternator.
Pengertian Kemagnetan Dalam kehidupan sehari-hari kita selalu berdekatan dengan magnet. Bumi tempat kita tinggal merupakan magnet raksasana, tubuh kita dan benda-benda di sekeliling kita banyak yang mempunyai sifat magnet. Kekuatan
magnet
sumbernya.
Daerah
dinamakan
medan
sangat di
bergantung
sekitar
magnet.
pada
sumber
magnet
Medan
magnet
mempunyai kekuatan untuk menarik atau menolak bahan/benda yang mempunyai sifat kemagnetan. Sifat kemagnetan bahan sering diukur oleh mudah tidaknya
suatu
bahan
dipengaruhi
oleh
medan
magnet. Medan magnet ini muncul pada suatu konduktor yang dialiri arus. Arus yang berubah terhadap waktu akan menimbulkan medan magnet yang berubah terhadap waktu dan menimbulkan medan listrik induksi. Jadi sifat kemagnetan dan kelistrikan dan terjadi bolak balik sebagai penyebab dan akibat, dan sering dinamakan sebagai medan elektromagnet. Penerapan medan magnet dan medan elektromagnet sudah sangat banyak dalam berbagai bidang.
Magnet adalah sebuah benda logam yang mempunyai sifat menarik benda-benda besi. Terdapat 2 (dua) macam magnet, yaitu: -
Magnet alam, adalah magnet yang terdapat pada batu besi magnet.
-
Magnet buatan, adalah besi dengan cara tertentu dibuat menjadi magnet. Pada magnet buatan, bila dapat menyimpan kemagnetannya dengan baik (lama) disebut magnet permanen, sedangkan bila dapat menyimpan kemagnetan hanya sementara disebut remanen magnet.
17
Electric System 2
Sifat – Sifat Magnet -
Pada ujung-ujung sebuah magnet terdapat kutub utara (N pole) dan kutub selatan (S pole).
-
Kutub-kutub yang senama akan saling tolak-menolak, sedangkan kutub-kutub yang tidak senama akan saling tarik menarik.
-
Kemagnetan yang terkuat terdapat pada ujung-ujungnya.
-
Magnet mempunyai garis-garis gaya magnet yang mengarah dari kutub utara ke kutub selatan di luar magnet, sedangkan di dalam magnet mengarah dari kutub selatan ke kutub utara.
Elektromagnet Elektromagnet adalah medan magnet yang ditimbulkan oleh adanya aliran arus listrik pada sebuah konduktor atau coil. Percobaan yang dilakukan Oersted, yaitu mengamati jarum kompas yang ditempatkan di bawah kawat yang dilalui arus listrik, memperlihatkan bahwa jarum kompas menunjuk arah utara ketika kawat tidak dialiri arus listrik (1). Selanjutnya jarum kompas dialiri arus listrik ke arah utara, akibatnya penunjukan jarum kompas menyimpang ke arah timur (2). Apabila jarum kompas dialiri arus listrik ke arah selatan, maka penunjukan jarum menyimpang ke arah barat (3).
(1)
(2)
18
(3)
Electric System 2
Sifat-sifat elektromagnet: -
Bila sebuah konduktor dialiri arus listrik, maka disekeliling konduktor akan timbul medan magnet yang dapat ditentukan menurut aturan tangan kanan.
- Arah medan magnet yang timbul tergantung dari arah arus yang melewati konduktor tersebut. Apabila arus mengalir ke atas, maka arah medan magnet (B) berlawanan dengan putaran jarum jam. Jika arah arus ke bawah, maka arah medan magnet searah dengan putaran jarum jam. -
Makin besar arus yang mengalir, maka semakin besar medan magnet yang timbul.
-
Bila coil/gulungan dialiri arus listrik, maka pada coil/gulungan tersebut akan timbul medan magnet.
-
Jika arah gulungan atau arah arus listrik berubah, maka arah medan magnet yang timbul juga akan berbalik.
-
Medan magnet dapat diperbesar dengan cara memperbesar arus yang mengalir, menambahkan inti besi ke dalam coil atau memperbanyak jumlah coil.
-
Induksi diri (self induction) Pada gambar di samping diperlihatkan bahwa switch, lilitan dan battery dihubungkan seri. Bila switch di On-kan maka arus akan mengalir dan pada lilitan akan timbul garis-garis gaya magnet.
19
Electric System 2
Ketika switch dibuka (off), dengan tiba-tiba arus hilang dan medan magnet akan turun yang menyebabkan berbaliknya gaya gerak listrik. Gaya gerak listrik yang berbalik akan menyebabkan aliran arus induksi pada lilitan yang disebut induksi diri (self Induction).
Tegangan
yang
timbul
akan
berbalik
seperti
diperlihatkan pada gambar di atas.
Dalam percoban seperti pada gambar di bawah, ketika switch dihubungkan dengan battery 6 volt, lampu tidak menyala, tetapi jika switch dibuka dengan tiba-tiba lampu akan menyala sesaat. Makin cepat switch dilepas, semakin terang nyala lampu tersebut. Hal tersebut membuktikan bahwa terjadi induksi diri di lilitan.
-
Mutual induction (induksi timbal balik)
Sebuah lilitan dihubungkan seri dengan switch dan battery. Lilitan S dengan jumlah lilitan yang lebih banyak didekatkan dengan lilitan P tersebut.
Bila arus melewati lilitan P diputus dan dihubungkan, maka akan menyebabkan gaya gerak listrik pada lilitan S. Gaya gerak listrik pada lilitan S tersebut disebabkan oleh perubahan medan magnet (induksi medan magnet) dari lilitan P.
-
Transformer Gambar
di
samping
memperlihatkan
primary coil dihubungkan seri dengan battery dan switch. Ketika switch digerakgerakkan ON - OFF lampu akan menyala, dan bila primary coil dihubungkan dengan sumber AC, lampu juga akan menyala.
20
Electric System 2
Hal ini disebabkan perubahan arus bolak-balik berubah secara periodik dengan frequency yang sama besar. Perubahan arus karena ON dan OFF atau karena arus AC (bolak-balik) tersebut menyebabkan perubahan medan magnet pada lilitan primer dan menginduksi lilitan sekunder. Induksi medan magnet ini menjadikan gaya gerak listrik di secondary coil berlangsung terusmenerus. Inilah yang merupakan prinsip dasar sebuah transformer.
Pada umumnya transformer dibuat dalam bentuk seperti pada gambar di samping, dimana ketebalan plat core pada umumnya 0.35 mm. Hubungan antara tegangan dan arus di primary coil dan secondary coil adalah: Tegangan Primer
Lilitan Primer =
Tegangan Sekunder
Arus Sekunder =
Lilitan Sekunder V1 V2
=
N1
=
N2
Arus Primer
I2 I1
Prinsip Kerja Motor Listrik Bila sebuah konduktor yang dialiri arus listrik diletakkan diantara kutub utara dan selatan magnet, maka konduktor akan terlempar keluar dari kutub-kutub magnet tersebut.
Peristiwa tersebut di atas dapat dipahami dengan kaidah tangan kiri Fleming. -
Jari telunjuk menunjukkan arah medan magnet.
-
Jari tengah menunjukkan arah arus pada konduktor.
-
Ibu jari menunjukkan arah gaya pada konduktor.
Bila konduktor yang terletak sejajar dialiri arus listrik, garis gaya magnet yang mengelilingi masingmasing konduktor akan saling mempengaruhi, dimana garis-garis gaya yang searah akan tarik menarik, sedangkan garis-garis gaya yang berlawanan akan tolak menolak. 21
Electric System 2
Pada sebuah motor listrik, diantara kutub magnet N dan S terdapat sebuah konduktor yang berujung di C1 dan C2 (setengah cincin tembaga yang disebut commutator). Dua buah sikat arang (brush) B1 dan B2 yang berhubungan dengan commutator memungkinkan arus mengalir ke konduktor. Bagian yang dapat berputar ini disebut dengan armature.
Konduktor yang terletak didekat kutub S akan bergerak ke kanan dan konduktor yang terletak didekat kutub N akan bergerak ke kiri. Gabungan dari gerak tersebut akan memutar armature searah jarum jam (sesuai dengan kaidah tangan kiri fleming). Bila arus pada konduktor tersebut di balik, maka putaran armature akan berbalik.
Prinsip Kerja Alternator Bila sebuah konduktor digerak-gerakkan memotong garis gaya magnet, maka pada konduktor akan mengalir arus listrik (Hukum Faraday). Medan magnet di dalam lilitan akan berubah yang mengakibatkan gaya gerak listrik sehingga arus akan mengalir. Hal ini disebut dengan induksi elektromagnet.
22
Electric System 2
Bila sebuah konduktor yang berada dalam medan magnet, digerakkan memotong medan magnet tersebut, maka pada konduktor akan timbul gaya gerak listrik (timbul arus listrik).
Kaidah tangan kanan Fleming menyatakan bahwa: -
Jari telunjuk menunjukkan arah medan magnet.
-
Ibu jari menunjukkan arah gerak konduktor.
-
Jari tengah menunjukkan arah arus induksi.
Generator adalah sebuah alat yang merubah garis-garis gaya magnet yang memotong coil menjadi tenaga listrik. Generator secara umum terbagi menjadi dua, yaitu AC generator (alternator) dan DC generator (dynamo). Prinsip dasar dari keduanya adalah sama, namun konstruksinya yang berbeda.
Pada alternator ditandai dengan tidak adanya magnet tetap, dengan demikian alternator harus diberikan arus listrik awal agar tercipta medan magnet. Bagian yang berputar pada alternator disebut rotor coil atau field coil yang sekaligus sebagai pembangkit medan magnet bila coil tersebut dialiri arus. Sedangkan bagian yang diam disebut Stator coil atau armature coil. Armature coil inilah yang kemudian akan mengeluarkan arus listrik bila field coil berputar. Flux yang melalui stator coil akan berubah perlahan-lahan seperti berikut: Ketika rotor diputar searah jarum jam, maka induksi gaya gerak listrik akan maksimum pada 90° dan 270°, serta akan minumum pada 180° dan 360°. Dengan demikian arus listrik selalu berbeda polaritas setiap 180°. Polaritas yang demikian ini disebut dengan arus bolak-balik atau Alternating Current.
23
Electric System 2
Pada DC generator, ditandai dengan adanya medan tetap, sedangkan armature coilnya berputar didalam magnet tersebut. Akibatnya terjadilah pemotongan garis gaya magnet oleh armature coil sehingga pada armature coil akan ada arus listrik. Pada shaft armature terdapat commutator (cincin yang terbelah belah).
Adanya cincin ini menyebabkan arus yang berbalik
polaritasnya
tempat
yang
sama.
selalu
diarahkan
Dengan
ke
demikian
walaupun pada armature coil terjadi polaritas bolak
balik,
tetapi
keluarannya
setelah
melewati commutator memiliki polaritas yang selalu tetap. Arus yang polaritasnya tetap ini dinamakan arus searah atau atau Dirrect Current.
24
Electric System 2
Pelajaran 4: Battery
Tujuan Pelajaran 4 Setelah mengikuti pembelajaran pada pelajaran 4, siswa mampu: -
Menyebutkan dan menjelaskan tipe battery.
-
Menjelaskan struktur battery.
-
Menjelaskan tentang pengisian battery.
-
Menjelaskan tentang kapasitas battery.
Fungsi dan Tipe Battery merupakan sumber energi listrik utama pada unit. Proses kerja battery adalah sebuah reaksi kimia antara dua buah plat timbal yang berbeda sifat kimia dan terendam dalam larutan elektrolit. Berdasarkan kondisi operasional di unit maka fungsi battery adalah: -
Pada saat engine off, berfungsi untuk menyediakan arus listrik untuk lampu dan accesoris lainnya.
-
Pada saat engine start, berfungsi untuk mensuplay arus ke starting motor dan sistem electric control engine.
-
Pada saat engine running kebutuhan arus listrik sepenuhnya telah di-supplay dari charging system, battery hanya berfungsi sebagai penstabil tegangan atau filter, sehingga komponen-komponen yang sangat sensitif terhadap kenaikan dan penurunan tegangan seperti controller engine dan controller lainnya akan aman.
Berdasarkan konstruksinya, battery dapat dibedakan menjadi dua, yaitu: -
Konstruksi compound, dimana sel-sel yang terdapat pada battery berdiri sendiri-sendiri. Sel yang satu dengan yang lainnya, dihubungkan dengan lead bar (connector) di luar case.
-
Konstruksi solid, dimana sel yang satu dengan
yang
lainnya
dihubungkan
dengan lead bar di dalam case. Hanya terlihat
dua
terminal
yang
menghubungkan seri sel-sel di dalamnya.
25
Electric System 2
Berdasarkan tipenya, battery dapat dibedakan menjadi dua, yaitu: -
Tipe basah (wet type), terdiri dari elemen-elemen yang telah diisi penuh dengan muatan listrik (full charged) dan dalam penyimpanannya telah diisi dengan elektrolit. Battery ini tidak bisa dipertahankan tetap dalam kondisi full charge, sehingga harus diisi (charge) secara periodik. Selama battery tidak digunakan atau dalam penyimpanan, akan terjadi reaksi kimia secara lambat yang menyebabkan berkurangnya kapasitas battery, reaksi ini disebut self discharge.
-
Tipe Kering (dry type), terdiri dari plat-plat (positif & negatif) yang telah diisi penuh dengan muatan listrik, tapi dalam penyimpanannya tidak diisi dengan elektrolit. Battery tipe ini pada dasarnya sama seperti dengan battery tipe basah. Elemen-elemen battery diisi secara khusus dengan cara memberikan arus DC pada plat yang direndamkan dalam larutan elektrolit lemah. Setelah plat-plat terisi penuh dengan muatan listrik, kemudian diangkat dari larutan elektrolit kemudian dicuci dengan air dan dikeringkan. Plat -plat tersebut kemudian di-assembling dalam case battery, sehingga bila battery tersebut akan dipakai, cukup diisi elektrolit dan langsung bisa digunakan tanpa charge kembali.
Struktur
Vent Plug Lubang pengisian ditutup dengan sumbat ventilasi (vent plug). Fungsi vent plug adalah untuk mencegah masuknya debu dan kotoran ke dalam sel. Vent plug juga berfungsi untuk memisahkan gas hidrogen dan uap asam sulfat yang terbentuk pada saat proses pengisian berlangsung. Gas hidrogen keluar melalui lubang ventilasi (vent hole), sedangkan uap asam sulfat mengembun pada tepian ventilasi dan menetes kembali ke bawah.
Plat Positif dan Plat Negatif
Pada setiap sel baterai terdapat elemen yang terendam pada elektrolit. Elemen baterai adalah kesatuan dari plat (plate), pemisah (separator) dan serat gelas (fiberglass). Plat terbuat dari timah hitam atau campuran timah hitam dengan antimon ditambah dengan bahan aktif untuk menambah daya penyimpanan. Plat positif adalah oksida timah hitam (PbO2) berwarna sawo matang, sedangkan plat negatif adalah timah hitam (Pb) berpori berwarna kelabu.
26
Electric System 2
Plat positif dan negatif masing-masing dihubungkan oleh pengikat plat (plate strap) dipasangkan berselang-seling dan dibatasi oleh pemisah dan serat gelas. Serat gelas melindungi bahan aktif pada plat positif yang tidak tahan terhadap getaran dan mudah membentuk gumpalan-gumpalan. Posisi plat ditinggikan dari dasar dan diberi penyekat agar tidak terjadi hubungan singkat apabila terdapat bahan aktif yang lepas dari plat.
Elektrolit (H2SO4)
Elektrolit baterai adalah larutan asam sulfat (SO4) dengan air suling (H2O). Komposisi campuran adalah 36% SO4 dan 64% H2O. Standard berat jenis (specific gravity) elektrolit battery pada temperature standard (200C) adalah 1.280.
Apabila
temperature
larutan
elektrolit
berubah,
maka
standard berat jenis dapat dicari dengan rumus:
S20 = St + 0.0007 ( t – 20 ), dimana: S20 = Berat jenis pada temperatur 20°C St = Berat jenis pada temperatur pengukuran t
= Temperatur elektrolit pada saat pengukuran
Berat jenis akan turun pada saat battery dipakai (discharge). Pada kondisi
standard
(20°Celsius),
bila berat jenis elektrolit turun mencapai 1.200, maka battery harus diisi kembali (charging).
Bila jumlah elektrolit di dalam battery berkurang, maka harus ditambah dengan air suling. Perubahan berat jenis elektrolit tergantung pada: -
Discharge rate.
-
Charge rate.
-
Temperature.
-
Jumlah asam sulfat yang terkandung dalam elektrolit.
27
Electric System 2
Larutan
elektrolit
temperatur
dapat
tertentu.
membeku
Oleh
pada
karena
itu,
menyimpan battery boleh ditempat sedingin mungkin
asalkan
tidak
sampai
larutan
elektrolitnya membeku.
Reaksi Kimia
Proses pengosongan (discharge) dan pengisian (charge) battery merupakan satu siklus reaksi kimia sebagai berikut: Selama proses pengosongan plat positif (PbO2) dan negatif
(Pb)
bereaksi
dengan
sulfat
(SO4)
membentuk PbSO4. Reaksi tersebut menyebabkan H2SO4 sedikit demi sedikit berubah menjadi H2O, akibatnya konsentrasi dan berat jenis elektrolit berkurang.
Selama proses pengisian SO4 terpisah dari PbSO4, sehingga terbentuk PbO2 pada plat positif dan Pb pada plat negatif. H2SO4 akan kembali terbentuk di dalam elektrolit, sehingga konsentrasi dan berat jenis elektrolit bertambah.
28
Electric System 2
Terminal Voltage
Terminal voltage adalah batas tegangan battery yang diijinkan pada saat proses pengosongan (discharge) dan pengisian (charge) battery. Ketika battery dipakai dengan arus besar, sebagai contoh digunakan untuk memutar engine pada saat start, maka tahanan dalam battery akan naik. Hal ini tidak hanya disebabkan berkurangnya asam sulfat (yang semestinya untuk mempertahankan kecepatan reaksi kimia antara plat-plat dan elektrolit), tetapi juga akibat polarisasi battery itu.
Terminal volatge battery dalam satu sel yang dipakai selama 20 jam (untuk battery N200) dan arus yang digunakan 10A adalah seperti pada kurva di samping.
Proses pengisian (arus pengisian ± 1/10 dari arus discharge rata-rata) akan menghasilkan naiknya perbedaaan potensial antara terminal positif dan negatif. Pada saat charging tersebut, akan timbul gelembung-gelembung karena peristiwa elektrolisa (penguraian) H2O. Gelembung-gelembung tersebut dapat menyebabkan umur battery pendek. Oleh karena itu, apabila sudah mencapai terminal voltage, maka charging harus dihentikan.
Self Discharge
Suatu battery yang telah diisi elektrolit, jika didiamkan (tidak dipakai) akan kehilangan muatan listriknya. Hal ini disebabkan setelah battery diisi elektrolit, maka battery mulai mengalami suatu reaksi kimia, meskipun battery tersebut dipakai atau tidak. Sifat seperti ini tidak dapat dihindarkan
29
Electric System 2
pada semua battery. Kehilangan muatan listrik yang tersimpan tanpa pemakaian melalui rangkaian luar disebut self discharge. Sebab-sebab terjadinya self discharge adalah: -
Plat negatif beraksi langsung dengan asam sulfat dari elektrolit membentuk timbal sulfat (PbSO4)
-
Hubungan singkat antara plat positif dan plat negatif melalui endapan dari material aktif.
-
Jika suhu dan konsentrasi elektrolit tidak merata disekitar plat positif dan negatif akan terjadi reaksi elektrokimia lokal.
Reaksi kimia yang terjadi pada battery akan lebih
cepat
seiring
dengan
kenaikan
suhu
elektrolit. Hal ini juga berarti self discharge akan bertambah
cepat
jika
suhu
lebih
tinggi.
Penyimpanan battery pada suhu rendah akan lebih efektif dalam memperkecil kecepatan self discharge seperti terlihat pada kurva di samping.
Faktor lain yang mempercepat self discharge adalah bila elektrolit atau air suling yang diisikan ke dalam battery mengandung material-material pengetes, karena akan menimbulkan reaksi lokal.
Kapasitas
Kapasitas battery adalah jumlah listrik yang dapat dihasilkan dengan melepaskan arus tetap, sampai dicapai voltage akhir (final terminal voltage). Besarnya ditentukan dengan mengalikan besar arus pelepasan dengan waktu pelepasan dan dinyatakan dalam AH (Ampere Hour). Jadi untuk menyatakan kapasitas battery, perlu ditentukan laju arus pelepasan. Karena kapasitas battery tergantung dari kuat arus pelepasan. Misalnya suatu battery mempunyai kapasitas 100 AH untuk laju arus 20 jam. Ini berarti battery tersebut sanggup melepaskan muatan sebesar 5 ampere selama 20 jam. Tapi tidak berarti sanggup melepaskan muatan sebesar 10 ampere selama 10 jam. Suatu battery yang sanggup melepaskan muatan sebesar 10 ampere selama 10 jam disebut mempunyai kapasitas 100 AH untuk laju arus 10 jam. Sedang battery yang sanggup melepaskan muatan sebesar 5 ampere selama 20 jam disebut battery mempunyai kapasitas 100 AH untuk laju arus 20 jam.
Jadi jika ingin membandingkan kapasitas battery perlu disamakan dahulu laju arus pelepasan muatan listriknya. Makin besar arus pelepasan, makin kecil laju arus pelepasan. Hubungan antara laju arus pelepasan kapasitas battery (untuk battery 120 AH/20 H) dapat dilihat pada kurva di samping.
30
Electric System 2
Selain arus pelepasan dan laju arus pelepasan, suhu elektrolit juga mempengaruhi kapasitas battery. Standard suhu untuk menentukan kapasitas battery adalah 25ºC. Misalnya suatu battery yang dinyatakan mempunyai kapsitas 200 AH untuk laju arus 20 jam adalah bila battery tersebut dipakai (discharge) dengan arus konstan 10 A, akan sampai pada final terminal voltage selama laju arus 20 jam pada suhu elektrolit 25ºC. Pengaruh suhu elektrolit terhadap kapasitas battery dapat dilihat pada kurva di samping. Jika temperatur elektrolit rendah kecepatan reaksi kimia di dalam battery lambat yang menyebabkan berkurangnya kapasitas battery. Sebaliknya reaksi kimia terjadi dengan cepat pada
temperatur
kapasitas battery naik.
31
tinggi,
menyebabkan
Electric System 2
Ringkasan
Elektron adalah bagian terkecil dari suatu atom. Elektron yang terdapat pada kulit terluar disebut Valensi. Bahan yang elektron valensi lebih l ebih kecil dari 4 disebut Konduktor, jika lebih dari 4 elektron valensi disebut Isolator, sedangkan bahan dengan elektron valensi 4 disebut Semi Konduktor.
Arus listrik merupakan jumlah muatan listrik yang mengalir melalui suatu titik tertentu selama satu detik. Tegangan adalah gaya yang mengakibatkan terjadinya arus listrik. Tegangan (voltage) terjadi akibat adanya beda/selisih potensial antara dua ujung konduktor. Resistansi atau hambatan merupakan perlambatan kecepatan elektron bebas yang berjalan melalui sebuah logam. Alat ukur yang digunakan untuk mengukur besar arus, tegangan dan tahanan disebut Multytester/Avometer.
Arus searah (DC) adalah arus yang mengalir dalam arah yang tetap (konstan), dimana masingmasing terminal tetap polaritasnya. Arus bolak-balik (AC) adalah arus yang mengalir dengan polaritas yang selalu berubah-ubah, dimana masing-masing terminalnya polaritas yang selalu bergantian.
Magnet adalah sebuah benda logam yang mempunyai sifat menarik benda-benda besi. Terdapat dua macam magnet yaitu magnet alam magnet buatan. Magnet mempunyai beberapa sifat khusus, diantaranya adalah Pada ujungnya terdapat kutub utara dan kutub selatan. Kutub yang senama tolak-menolak, sedangkan kutub yang tidak senama tarik menarik. Kemagnetan terkuat terdapat pada ujungnya.
Elektromagnet adalah medan magnet yang ditimbulkan oleh adanya aliran arus listrik pada sebuah konduktor atau coil. Sifat elektromagnet diantaranya adalah bahwa arah medan magnet tergantung dari arah arus yang melewati konduktor tersebut. Bila sebuah konduktor dialiri arus listrik, maka disekeliling konduktor akan timbul medan magnet. Makin besar arus yang mengalir maka makin besar medan magnet yang timbul. Bila gulungan/coil dialiri arus listrik maka pada gulungan/coil tersebut akan timbul medan magnet. Arah gulungan atau arah arus listrik berubah, maka arah medan magnet yang timbul juga akan berbalik dan sifat elektromagnet yang lainnya.
Prinsip motor listrik adalah dengan menggunakan kaidah tangan kiri Fleming , dimana jari telunjuk menunjukkan arah medan magnet, jari tengah menunjukkan arah arus dan ibu jari menunjukkan arah gaya magnet. Apabila konduktor yang terletak sejajar dan dialiri arus listrik, garis gaya magnet yang mengelilingi masing–masing konduktor akan saling mempengaruhi.
Prinsip kerja alternator berdasarkan prinsip dari hukum Faraday. Pada alternator digunakan kaidah tangan kanan Fleming untuk menentukan arus induksi di dalam sebuah konduktor, dimana jari telunjuk menunjukkan arah medan magnet, ibu jari menunjukkan gerak konduktor dan jari tengah menunjukkan arah arus induksi.
Berdasarkan kondisi operasional di unit maka fungsi battery adalah: -
Pada saat engine off, berfungsi untuk menyediakan arus listrik untuk lampu dan accesoris lainnya.
32
Electric System 2
-
Pada saat engine start, berfungsi untuk mensuplay arus ke starting motor dan sistem electric control engine.
-
Pada saat engine running kebutuhan arus listrik sepenuhnya telah di-supplay dari charging system, battery hanya berfungsi sebagai penstabil tegangan atau filter, sehingga komponenkomponen yang sangat sensitif terhadap kenaikan dan penurunan tegangan seperti controller engine dan controller lainnya akan aman.
33
Electric System 2
Latihan Soal Latihan berikut dikerjakan oleh siswa secara mandiri, setelah menyelesaikan pembelajaran bab 1.
Siswa menjawab secara singkat dan jelas pertanyaan-pertanyaan di bawah ini! 1. Apakah yang dimaksud dengan arus, tegangan dan hambatan? 2. Jelaskan perbedaan dari arus searah dan arus bolak-balik! 3. Hal-hal apa saja yang harus dilakukan untuk merawat AVOmeter? 4. Sebutkan sifat-sifat dari magnet! 5. Apa yang harus dilakukan untuk memperbesar medan magnet? 6. Jelaskan prinsip kerja motor listrik dan alternator! 7. Sebutkan fungsi battery! 8. Apa yang dimaksud self discharge pada battery? 9. Apa yang dimaksud dengan larutan elektrolit battery? 10. Jelaskan reaksi pengosongan (discharge) dan pengisian (charging) battery!
34
BAB II Electrical Engine System
Tujuan Bab 2: Setelah menyelesaikan pembelajaran pada Bab 2, siswa mampu menjelaskan struktur dan cara kerja dari electrical engine system, yaitu: -
Starting system.
-
Charging system.
-
Pre Heating system.
Referensi: Training Aid. The Gold Book. Unit Instruction Manual Komatsu Electrical System (SEULU0601-0).
Electric System 2
Pelajaran 1: Starting System
Tujuan Pelajaran 1 Setelah mengikuti pembelajaran pada pelajaran 1, siswa mampu menjelaskan struktur, fungsi dan cara kerja dari starting system.
Struktur dan Fungsi Starting system pada sebuah engine merupakan suatu sistem yang berfungsi sebagai penggerak mula untuk menghidupkan engine. Komponen-komponen utama starting system diantaranya adalah: Battery. Starting switch. Battery relay switch. Starting motor. Safety relay.
Hubungan komponen-komponen tersebut di atas adalah sebagai berikut:
Rangkaian dasar starting system
36
Electric System 2
Starting Switch
Starting switch berfungsi untuk memutuskan atau
menghubungkan
dalam
starting
komponen
komponen-komponen
system,
dalam
electrical
juga
komponen-
engine
system
lainnya. Adapun konstruksi dan hubungan masing-masing terminal yang terdapat pada starting switch adalah sebagai berikut:
Battery Relay Switch
Battery
relay
memutuskan
switch
atau
berfungsi
untuk
menghubungkan
negatif
battery dengan body/chasis. Pada unit-unit tertentu, battery relay switch berfungsi untuk memutus atau menghubungkan positif battery dengan starting motor. Terdapat 2 (dua) jenis battery relay switch, yaitu battery relay negatif (3 terminal, 4 terminal) battery relay positif.
37
Electric System 2
Battery Relay Negatif
3 terminal
Arus pada saat starting switch posisi ON:
Arus yang melewati C1 diperlukan untuk menarik kontraktor P1 - P2, sedangkan arus yang melewati C1 dan C2 diperlukan untuk menahan kontraktor P1 - P2.
4 terminal
38
Electric System 2
Arus pada saat starting switch posisi ON:
Bila engine hidup dan tegangan pengisian battery mencapai 28 - 29 volt, maka arus dari Alternator adalah sebagai berikut:
Dengan demikian, jika starting switch di OFF-kan, maka P1 - P2 dan sub switch tidak akan terbuka secara tiba-tiba dan tegangan dari alternator turun menjadi 9 volt. D1 yang dihubungkan pararel dengan coil C adalah sebagai dioda fly wheel yang berfungsi untuk mengalirkan tegangan yang timbul pada coil C ketika sirkuit ground terputus. D2 berfungsi untuk mencegah terbaliknya polaritas terminal BR dan -b. D3 berfungsi untuk mencegah arus menuju alternator ketika sub switch terhubung.
Battery Relay Positif
Battery relay positif menghubungkan terminal positif battery dengan starting motor.
39
Electric System 2
Starting Motor
Starting motor berfungsi untuk memutar engine pada saat start (awal menghidupkan engine) dengan prinsip merubah energi listrik menjadi energi mekanis. Konstruksi dari starting motor diperlihatkan pada gambar di bawah:
Cara kerja dari starting motor adalah sebagai berikut:
Ketika
starting
switch
diposisikan
START
maka
jalannya arus adalah:
Kemagnetan yang terjadi mampu melawan spring (4), menarik plunger (3) sehingga terminal B - M berhubungan. Pada saat terminal B - M berhubungan, pull in coil (2) tidak bekerja, sedangkan hold in coil (1) bekerja untuk mempertahankan agar terminal B - M tetap berhubungan. Dengan adanya mekanisme shift lever, maka pergerakan plunger akan mendorong pinion gear sehingga berhubungan
40
Electric System 2
dengan ring gear. Pada field coil akan timbul medan magnet, sehingga armature akan berputar ketika mendapat arus untuk memutar engine.
Safety Relay
Fungsi safety relay adalah sebagai penghubung antara starting switch dengan starting motor. Safety relay juga berfungsi untuk: - Mencegah mengalirnya arus ke starting motor jika starting switch diputar ke posisi start sementara engine sudah hidup. - Secara otomatis memutus arus ke starting motor, sehingga pinion gear starting motor lepas dari ring gear (setelah engine hidup) walaupun starting switch masih berada pada posisi start. - Mencegah arus mengalir ke starting motor jika starting switch di putar ke posisi start pada saat starting motor masih berputar karena gagal menghidupkan engine (safety relay old model).
•
Safety Relay Old Model Konstruksi safety relay old model banyak digunakan pada unit-unit terdahulu yang saat ini sudah tidak dipakai lagi. Di bawah ini ditunjukkan konstruksi dan sirkuit dari safety relay old model.
41
Electric System 2
•
Safety Relay New Model
Konstruksi dan sirkuit dari safety relay new model adalah sebagai berikut:
Saat starting switch diposisikan start, maka jalannya arus adalah:
Ketika engine telah hidup sedang posisi starting switch masih pada posisi start, jalannya arus adalah:
42
Electric System 2
Karena kontaktor T terbuka, maka starting motor tidak bekerja. R 3 dan C1 digunakan sebagai pengaman agar arus ke starting motor tidak bekerja (segera terputus) ketika altenator mulai menghasilkan arus/tegangan, sedangkan zener diode Z digunakan untuk mencegah transistor Q1 on sebelum tegangan yang dihasilkan alternator sesuai spesifikasi yang ditentukan.
43
Electric System 2
Pelajaran 2: Charging System
Tujuan Pelajaran 2 Setelah mengikuti pembelajaran pada pelajaran 2, siswa mampu menjelaskan struktur, fungsi dan cara kerja dari charging system.
Struktur dan Fungsi Sistem kelistrikan pada alat berat seperti starting system, lighting system dan instrumen kelistrikan lainnya membutuhkan energi listrik untuk dapat bisa menjalankan fungsinya masing-masing. Energi listrik yang dapat di-supply oleh baterai sebagai sumber listrik jumlahnya terbatas dan akan habis jika terus menerus digunakan.
Secara umum sistem pengisian berfungsi untuk menghasilkan energi listrik supaya bisa mengisi kembali dan mempertahankan kondisi baterai. Disamping itu, sistem pengisian juga berfungsi untuk menyuplai energi listrik secara langsung ke sistem-sistem kelistrikan yang membutuhkan. Sistem pengisian (charging system), pada produk-produk Komatsu diklasifikasikan menjadi 4 (empat), yaitu: -
Sistem pengisian dengan DC Generator dan Tirril Regulator.
-
Sistem pengisian dengan Alternator dan Tirril Regulator.
-
Sistem pengisian dengan Alternator dan Semi Conductor Regulator.
-
Sistem pengisian dengan Alternator Brushless dan Semi Conductor Regulator.
Sistem pengisian
dengan DC Generator dan Tirril Regulator serta Alternator dan Tirril Regulator,
keduanya sudah tidak digunakan lagi. Sistem tersebut hanya digunakan pada unit terdahulu yang sekarang populasinya sudah hampir habis, sehingga tidak dibahas lagi.
Sistem Pengisian dengan Alternator dan Semi Conductor Regulator
Tegangan yang dihasilkan alternator diatur oleh regulator,
disesuaikan
dengan
karakteristik
sistem kelistrikan pada unitnya. Adapun arus yang masuk ke battery (sebagai arus pengisian) dapat dimonitor melalui Ammeter atau charging lamp yang dihubungkan seri dengan terminal R alternator dan terminal ACC starting switch.
44
Electric System 2
•
Alternator
Konstruksi dan prinsip kerja alternator adalah:
- Field coil (rotor coil) mendapat arus penguat sehingga pada rotor coil timbul medan magnet. - Bila alternator diputar oleh engine, maka medan magnet pada rotor coil akan dipotong oleh konduktor pada stator coil, sehingga pada stator akan timbul arus listrik. - Tegangan bolak balik yang keluar dari stator disearahkan oleh diode sehingga menjadi arus searah.
45
Electric System 2
•
Semi Conductor Regulator
Fungsi semi conductor regulator adalah mengontrol arus penguat ke field coil (rotor coil) sehingga didapatkan tegangan yang dihasilkan alternator antara 27,5 - 29,5 volt. Prinsip kerja regulator adalah:
-
Bila starting switch posisi ON, maka arus dari battery akan mengalir ke rotor coil. Jalannya arus penguat adalah: Battery - B - R - rotor coil - F - T1 – E
-
Setelah rotor coil menjadi magnet dan alternator diputar oleh engine, maka alternator akan menghasilkan tegangan.
-
Bila output voltage dari alternator masih kecil, maka arus yang keluar dari alternator akan memperkuat medan magnet pada rotor coil, sehingga output voltage dari alternator naik. Output voltage dari alternator adalah sebanding dengan putaran dan kekuatan medan magnetnya.
-
Saat tegangan mencapai 29,5 volt, maka voltage drop di V3 akan menyebabkan zener diode mendapat reverse voltage, sehingga T2 akan ON dan T1 akan OFF. Dengan demikian, arus penguat ke rotor coil tidak mendapat ground dan kemagnetan akan berkurang sehingga tegangan yang dihasilkan alternator akan turun.
-
Bila output voltage turun mencapai 27,5 volt, maka T 2 akan OFF dan T 1 kembali ON dan field coil mendapat arus penguat kembali, sehingga output voltage alternator naik kembali.
-
Hal tersebut di atas terjadi berulang-ulang sehingga mengatur output voltage sebesar 27,5 29,5 volt. 46
Electric System 2
Sistem Pengisian dengan Alternator Brushless dan Semi Conductor Regulator. Pada prinsipnya, sistem pengisian jenis ini sama dengan pengisian yang menggunakan alternator dan semi
conductor
terletak
pada
regulator. konstruksi
Adapun alternator
perbedaannya yang
tidak
menggunakan brush serta adanya sistem penguat yang disebut dengan Darlington pada regulatornya.
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16.
Stator ass’y Bracket rear Heat sink ass’y Heat sink ass’y Bolt Support Insulator Bushing Insulator Bushing Condenser Bolt Insulator Bushing Regulator ass’y O-ring
17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27.
Cover Bearing, Ball Cover Coil ass’y Rotor ass’y Bracket front Seal, Oil Bearing, Ball O-ring Cover Bolt 47
Electric System 2
Prinsip kerja Darlington regulator:
Bila switch ON, maka TR 1 ON, sehingga akan ada arus B2 - E2, dengan demikian TR 2 juga ON. Jadi:
IB2 = IB1 + IC1
Misal, hFE TR 1 = TR 2 = 20. hFE = Nilai penguatan, berarti penguatan yang terjadi adalah 20 kali. Bila I B1 = 1 mA dan IC1 = 20 mA, maka:
IB2 = IB1 + IC1 = 1 + 20 = 21 mA
dengan demikian : IC2 = 21 x 20 = 420 mA
48
Electric System 2
Pelajaran 3: Preheating System
Tujuan Pelajaran 3 Setelah mengikuti pembelajaran pada pelajaran 3, siswa mampu menjelaskan struktur, fungsi dan cara kerja dari preheating system.
Fungsi Fungsi preheating system atau sistem pemanasan awal adalah untuk memanaskan udara yang akan masuk ke ruang bakar dengan tujuan mempermudah menghidupkan engine pada saat udara di sekeliling engine masih dingin. Pada produk-produk Komatsu terdapat beberapa jenis sistem pemanasan awal, yaitu: -
Sistem pemanasan awal dengan Glow Plug
-
Sistem pemanasan awal dengan Ribbon Heater
-
Sistem pemanasan awal dengan Thermostat
-
Sistem pemanasan awal dengan APS (Auto Priming System)
Sistem Pemanasan Awal dengan Glow Plug Pada sistem pemanasan awal ini, udara dipanaskan dengan jalan membakar bahan bakar atau udara dengan menggunakan glow plug. Hubungan komponen-komponen pada sistem pemanasan awal ini adalah:
Prinsip kerja sistem pemanasan awal dengan glow plug adalah:
Battery B R 1 R 1 resistor R 2 Circuit Breaker Heater Switch Heater Signal Glow Plug Ground
49
Electric System 2
Pada saat starting switch diputar ke posisi heat, maka arus dari battery mengalir ke terminal R 1, kemudian diturunkan melalui hambatan R 1 dan R 2, sehingga tegangan yang diberikan ke glow plug menjadi 6 volt, karena glow plug yang dipakai adalah 6 volt. Namun, pada saat starting switch diputar ke posisi start, maka arus akan diteruskan ke terminal R 2 kemudian diturunkan oleh hambatan R 2 baru ke glow plug.
Glow Plug Glow plug adalah sebuah alat pemanas yang dengan komponen-komponen lain akan
memanaskan
udara
untuk
pembakaran pada engine.
Pada prinsipnya Glow Plug akan membara dan proses pemanasan pun berlangsung. Untuk mengetahui bahwa glow plug sudah membara maka dipasang glow plug indicator.
Circuit Breaker
Fungsi circuit breaker adalah mencegah kerusakan komponenkomponen dan kabel-kabel pada sistem pemanasan awal yang dikarenakan arus berlebihan (short circuit).
50
Electric System 2
Sistem Pemanasan Awal dengan Ribbon Heater Rangkaian dan prinsip kerja sistem pemanasan awal dengan ribbon heater (intake air heater) adalah:
Battery B R 1 C Coil Ground
magnet
Heater relay B - A terhubung
Heater signal Ground Battery B R1 Ribbon Heater Ground
Adapun konstruksi ribbon heater yang digunakan adalah:
51
Electric System 2
Contoh sistem pemanasan awal pada D375 yang mengunakan intake air heater:
Sistem Pemanasan Awal dengan Thermostat Pada sistem pemanasan awal ini bahan bakar dibakar dengan igniter yang konstruksinya adalah:
Bila starting switch diposisikan heat, maka jalannya arus adalah:
Battery Starting Switch Heater Signal Thermostart Ground.
-
Ketika heater coil memanas, valve steam mengembang dan ball valve terbuka.
-
Fuel yang keluar dari valve stem akan menyembur igniter dan terbakar (udara menjadi panas). 52
Electric System 2
Sistem Pemanasan Awal dengan APS (Auto Priming System) Pada sistem pemanasan awal ini, prinsipnya sama dengan yang menggunakan glow plug atau thermostat, yaitu dengan membakar bahan bakar di dalam intake manifold. Aplikasi APS adalah pada dozer D375-5.
Rangkaian APS pada dozer D375 adalah:
53
Electric System 2
APS membakar fuel di dalam intake manifold untuk memanaskan udara yang masuk. Cara kerja APS adalah:
-
Ketika suhu air pendingin engine di bawah suhu yang ditetapkan, kontak sensor suhu air APS tertutup sehigga sinyal masuk ke kontroller.
-
Dengan demikian, jika preheating switch ON, kontroller mengirim sinyal listrik ke glow plug supaya panas. Ketika glow plug panas, preheating pilot lamp menyala.
-
Ketika waktu preheating untuk glow plug selesai, lampu padam. Ketika pilot lamp padam, menunjukkan bahwa glow plug telah cukup dipanaskan untuk mengaktifkan APS.
-
Setelah preheating lamp padam, jika starting switch dipindah pada posisi START, APS injection nozzle di dalam intake manifold akan ON/OFF (10 kali/detik) untuk menginjeksikan fuel.
-
Ketika suhu air pendingin engine di atas suhu yang sudah ditetapkan, maka kontak sensor suhu air pendingin terbuka sehingga glow plug dan fuel injection nozzle tidak aktif. Preheting lamp kemudian berkedip 1 Hz untuk menandakan bahwa APS sudah selesai.
-
Pindahkan starting switch ke posisi OFF.
-
Jika glow plug atau APS nozzle system short dengan ground, lampu akan menyala sampai short circuit di perbaiki. Jika lampu tidak bisa padam ketika preheating selesai (setelah 12 detik), atau lampu padam kemudian nyala lagi, matikan engine dan periksa rangkaian yang short dengan ground.
-
Jika preheating switch ON ketika suhu air pendingin engine di atas suhu yang sudah ditetapkan, lampu akan menyala 12 detik dan kemudian berkedip. Dalam hal ini glow plug tidak aktif.
54
Electric System 2
Ringkasan
Starting system pada sebuah engine merupakan suatu sistem yang berfungsi sebagai penggerak mula untuk menghidupkan engine. Komponen-komponen utama starting system diantaranya adalah:
-
Battery.
-
Starting switch.
-
Battery relay switch.
-
Starting motor.
-
Safety relay.
Secara umum sistem pengisian berfungsi untuk menghasilkan energi listrik supaya bisa mengisi kembali dan mempertahankan kondisi baterai. Disamping itu, sistem pengisian juga berfungsi untuk menyuplai energi listrik secara langsung ke sistem-sistem kelistrikan yang membutuhkan. Sistem pengisian (charging system), pada produk-produk Komatsu diklasifikasikan menjadi 4 (empat), yaitu:
-
Sistem pengisian dengan DC Generator dan Tirril Regulator.
-
Sistem pengisian dengan Alternator dan Tirril Regulator.
-
Sistem pengisian dengan Alternator dan Semi Conductor Regulator.
-
Sistem pengisian dengan Alternator Brushless dan Semi Conductor Regulator.
Fungsi preheating system atau sistem pemanasan awal adalah untuk memanaskan udara yang akan masuk ke ruang bakar dengan tujuan mempermudah menghidupkan engine pada saat udara di sekeliling engine masih dingin. Pada produk-produk Komatsu terdapat beberapa jenis sistem pemanasan awal, yaitu: -
Sistem pemanasan awal dengan Glow Plug.
-
Sistem pemanasan awal dengan Ribbon Heater.
-
Sistem pemanasan awal dengan Thermostat.
-
Sistem pemanasan awal dengan APS (Auto Priming System).
55
Electric System 2
Latihan Soal Latihan berikut dikerjakan oleh siswa secara mandiri, setelah menyelesaikan pembelajaran bab 2.
Siswa menjodohkan pernyataan pada kolom A dengan kolom B yang tepat (pada kolom B dapat dipilih lebih dari satu kali). KOLOM A
KOLOM B
1. Berfungsi sebagai penggerak mula.
a. Safety relay
2. Berfungsi untuk memutuskan atau menghubungkan komponen-
b. Starting switch
3.
4.
komponen dalam starting system, juga komponen-komponen
c.
dalam electrical engine system lainnya.
d. Charging system
Berfungsi untuk memutuskan/menghubungkan negatif battery
e. Battery relay switch
dengan body/chasis atau positif battery dengan starting motor.
f.
Berfungsi untuk memutar engine pada saat start (awal
g. Starting system
menghidupkan engine) dengan prinsip merubah energi listrik
h. Starting motor
menjadi energi mekanis.
i.
Glow plug
j.
Regulator
5. Berfungsi sebagai penghubung antara starting switch dengan starting motor dan mencegah mengalirnya arus ke starting motor jika starting switch diputar ke posisi start sementara engine sudah hidup. 6. Berfungsi untuk menghasilkan energi listrik supaya bisa mengisi kembali dan mempertahankan kondisi baterai dan men-supply energi listrik secara langsung ke sistem-sistem kelistrikan yang membutuhkan. 7.
Mengatur tegangan yang dihasilkan oleh alternator.
8.
Berfungsi untuk memanaskan udara yang akan masuk ke ruang bakar dengan tujuan mempermudah menghidupkan engine pada saat udara di sekeliling engine masih dingin.
9. Sebuah alat pemanas yang dengan komponen-komponen lain akan memanaskan udara untuk pembakaran pada engine. 10. Berfungsi untuk mencegah kerusakan komponen-komponen dan kabel-kabel pada sistem pemanasan awal yang dikarenakan arus berlebihan.
56
Circuit breaker
Preheating system
BAB III Wiring Diagram
Tujuan Bab 3: Setelah menyelesaikan pembelajaran pada Bab 3, siswa mampu menjelaskan arti dari simbol kabel dan komponen electric. Siswa juga mampu membaca wiring diagram.
Referensi: -
Shop Manual D60/65A,P-8 : D155A-2 ; D85ESS-2
-
Training Aid.
-
Unit Instruction Manual Komatsu Electrical System (SEULU0601-0).
Electric System 2
Pelajaran 1: Simbol
Tujuan Pelajaran 1 Setelah mengikuti pembelajaran pada pelajaran 1, siswa mampu menjelaskan arti dari simbol kabel dan komponen electric.
Simbol Kabel Simbol kabel pada suatu wiring diagram pada umumnya menyatakan ketebalan dan warna kabel. Contoh:
0.85 BW nominal number : warna kabel :
0.85
hitam dengan garis putih.
Tabel di bawah menunjukkan klasifikasi kabel berdasarkan ketebalan.
58
Electric System 2
Tabel di bawah menunjukkan klasifikasi kabel berdasarkan kode dan warna.
Simbol Komponen Simbol komponen electric secara umum telah diuraikan pada bab 1 pelajaran 1.
59
Electric System 2
Pelajaran 2: Wiring Diagram
Tujuan Pelajaran 2 Setelah mengikuti pembelajaran pada pelajaran 2, siswa mampu membaca wiring diagram.
Wiring Diagram Electrical Wiring Diagram D60/65A,P-8:
60
Electric System 2
Electrical Circuit Diagram D60/65A,P-8:
61
Electric System 2
Electrical Circuit Diagram D155A-2:
62
Electric System 2
Connector Position Drawing D85ESS-2:
63
Electric System 2
64
Electric System 2
Connection table for connector pin numbers:
No. of pins
X type connector Male (female housing)
Female (male housing)
2
3
4
No. of pins
SWP type connector Male (female housing) Female (male housing)
6
8
12
65
Electric System 2
16
No. of pins
M type connector Male (female housing)
Female (male housing)
2
3
4
6
8
66
Electric System 2
No. of pins
S type connector Male (female housing)
Female (male housing)
8
10
12
16
No. of pins
MIC type connector Male (female housing) Female (male housing)
5
67
Electric System 2
9
13
17
21
No. of pins
AMP040 type connector Male (female housing) Female (male housing)
8
12
68
Electric System 2
16
20
No. of pins
AMP070 type connector Male (female housing) Female (male housing)
14
18
No. of pins
L type connector Male (female housing)
Female (male housing)
2
69
Electric System 2
No. of pins
Automobile connector Male (female housing) Female (male housing)
2
3
4
6
8
No. of pins
Relay connector Male (female housing)
Female (male housing)
5
70
Electric System 2
6
71
Electric System 2
Ringkasan Simbol kabel pada suatu wiring diagram pada umumnya menyatakan ketebalan dan warna kabel. Contoh:
0.85 BW nominal number : warna kabel :
0.85
hitam dengan garis putih.
72
Electric System 2
Latihan Soal Latihan berikut dikerjakan oleh siswa secara mandiri, setelah menyelesaikan pembelajaran bab 3.
Siswa menjawab secara singkat dan jelas pertanyaan-pertanyaan di bawah ini. 1. Jelaskan maksud simbol kabel dan connector di bawah ini! a. 0.5Y b. 0.2GL c.
J01 (Lihat Shop Manual PC200-7)
d. SR1 (Lihat Shop Manual HD785-5)
2. Gambarkan simbol komponen di bawah ini! a. Battery b. Battery Relay c.
Starting Switch
d. Alternator e. Oil Pressure Switch f.
Lamp
g. Heater Signal h. Horn i.
Heater Relay
j.
Lamp Switch
73
BAB IV Perawatan
Tujuan Bab 4: Setelah menyelesaikan pembelajaran pada Bab 4, siswa mampu menjelaskan dan melakukan perawatan pada battery. Siswa juga mampu menjelaskan dan melakukan perawatan pada kabel dan connector.
Referensi: -
Shop Manual D60/65A,P-8 : D155A-2 ; D85ESS-2
-
Training Aid.
Electric System 2
Pelajaran 1: Battery Tujuan Pelajaran 1 Setelah mengikuti pembelajaran pada pelajaran 1, siswa mampu menjelaskan dan melakukan perawatan pada battery.
Elektrolit Battery Kondisi dari sebuah battery ditunjukkan oleh nilai specific gravity
(berat
mengukur
jenis)
berat
larutan
jenis
elektrolitnya.
elektrolit
disebut
Alat
untuk
hydrometer.
Hydrometer harus dikalibrasi agar mendapatkan nilai berat jenis elektrolit standar pada temperatur 20ºC (68ºF) JIS. Untuk mendapatkan pembacaan berat jenis yang benar adalah jika temperatur di atas 20ºC, ditambah 0,0007 tiap kenaikan 1ºC. Jika temperatur di bawah 20ºC, ditambah 0,0007 tiap penurunan 1ºC.
Contoh, pada suhu 49ºC didapatkan pembacaan berat jenis elektrolit
adalah
1,25.
Temperatur
elektrolit
pada
saat
pengukuran adalah 29ºC di atas standard yang ditetapkan, yaitu 20ºC (68ºF) JIS, sehingga pembacaan berat jenis yang sebenarnya dihitung dengan rumus sebagai berikut: S20 = St + 0,0007 ( t – 20 ) = 1,25 + 0,0007 ( 49 – 20 ) = 1,25 + 0,0203 = 1,2703
Jadi pembacaan yang benar setelah dikoreksi dengan temperatur adalah 1,2703. Contoh lain, temperatur elektrolit pada saat pengukuran adalah 0ºC. Berat jenis elektrolit pada hydrometer terbaca 1,29. Temperatur elektrolit pada saat pengukuran adalah 20ºC di bawah standard, sehingga pembacaan berat jenis yang benar adalah: S20 = St + 0,0007 ( t – 20 ) = 1,29 + 0,0007 ( 0 – 20 ) = 1,29 – 0,014 = 1,276
Jadi pembacaan yang benar adalah 1,276 setelah dikoreksi dengan temperatur elektrolitnya. 75
Electric System 2
Pembacaan skala pada hydrometer harus dipastikan bahwa hydrometer floatnya benar-benar bebas, dan kita luruskan mata kita dengan permukaan zat cair untuk mendapatkan pembacaan yang tepat. Pembacaan yang dengan menyudut akan didapatkan hasil yang kurang tepat.
Selain menggunakan hydrometer, pengukuran berat jenis elektrolit battery dapat menggunakan Reflactometer seperti diperlihatkan pada gambar di samping. Reflactometer biasanya dilengkapi dengan skala temperatur elektrolit battery pada saat pengukuran.
Jumlah elektrolit battery perlu diperiksa melalui dua garis pada battery dengan kotak transparan yang menunjukkan batas tertinggi dan batas terendah. Permukaan elektrolit harus berada diantara kedua garis tersebut. Bila elektrolit sudah sampai pada batas terendah, maka harus ditambah dengan air suling sampai batas tertinggi.
Pemeriksaan jumlah elektrolit battery dengan kotak hitam
dilakukan
melalui
lubang
pengisian.
Bila
permukaan elektrolit berada di bawah split ring, maka harus ditambah dengan air suling.
Charging Sebuah battery yang telah lama digunakan akan berkurang unjuk kerjanya. Begitu pula dengan battery yang lama tidak digunakan, unjuk kerjanya akan berkurang karena terjadi self discharge. Pengosongan battery menjadi semakin cepat apabila battery tersebut harus mengeluarkan arus tanpa adanya pengisian. Agar dapat terus digunakan, maka battery tersebut harus diisi dengan menggunakan pengisi battery (battery charger).
Terdapat dua jenis pengisian battery, yaitu pengisian cepat (fast charging) dan pengisian lambat (slow charging). Pengisian cepat dilakukan bila diperlukan pengisian battery dengan waktu yang 76
Electric System 2
singkat dan arus pengisian yang besar. Pengisian cepat dapat mengurangi umur battery. Bila waktu yang tersedia cukup, lebih baik menggunakan pengisian lambat. Untuk mengisi battery sampai penuh atau mengisi battery yang sama sekali kosong, dianjurkan untuk menggunakan pengisian lambat dengan arus pengisian yang kecil. Beberapa hal yang perlu dilakukan sebelum pengisian adalah: -
Bersihkan terminal battery dari kotoran, karat atau kerak dengan menggunakan sikat kuningan atau kertas gosok halus.
-
Lepas semua sumbat ventilasi.
-
Periksa permukaan elektrolit, tambahkan air suling bila kurang.
-
Bila pengisian dilakukan dalam keadaan battery terpasang pada unit, lepas kabel dari terminal positif dan negatif battery untuk mencegah kerusakan pada rectifiers alternator dan komponen lainnya.
-
Tentukan besar arus pengisian.
Charging dengan arus tinggi (fast charging)
Metode charging dengan arus tinggi pada dasarnya men-charging battery dengan arus sebesarbesarnya untuk mendapatkan waktu yang sesingkat-singkatnya. Pengisian dengan arus tinggi harus dihindari karena metode ini akan memperpendek umur battery. Pada umumnya alat pengisi dilengkapi dengan alat pengukur arus dan waktu pengisian. Oleh karena itu, ikutilah instruksi yang ada. Bila alat pengisi tidak dilengkapi dengan alat pengukur arus dan waktu pengisian, gunakan rumus untuk menghitung besar arus pengisian di bawah. Arus Pengisian (A) =
Kapasitas Kekosongan (Ah) 1 + Waktu Pengisian (h)
Kapasitas kekosongan battery diketahui dari grafik kekosongan battery di samping setelah pengukuran berat jenis elektrolit battery. Besar arus pengisian maksimum adalah ½ kapasitas battery. Waktu untuk pengisian cepat adalah ½ – 1 jam.
Contoh, battery dengan kode N200 memiliki kapasitas 200 Ah dengan nilai berat jenis elektrolit adalah 1.20 pada suhu 20 °C. Dengan melihat grafik, maka kapasitas kekosongan battery pada berat jenis 1.20 adalah 30%. Artinya, 200 Ah x 30% = 60 Ah. Apabila waktu pengisian yang akan dilakukan adalah 1 jam, maka: Arus Pengisian (A) =
60 =
30 A
1+1
77
Electric System 2
Charging dengan arus rendah (slow charging)
Metode charging dengan arus rendah (slow charging) adalah cara yang paling tepat untuk mengembalikan battery ke kondisi semula. Pengisian dengan arus rendah akan memperpanjang umur battery karena reaksi yang terjadi dalam battery berlangsung pelan, sehingga tidak menimbulkan beban yang berlebih pada battery. Pengisian dengan arus kecil harus dihitung dengan rumus di bawah. Besar arus pengisian tidak boleh melebihi 10% kapasitas battery. Waktu Pengisian (H) =
Kapasitas Kekosongan (Ah) •
1.2
−
1.5
Besar Arus Pengisian (A) Contoh, battery dengan kode N200 memiliki kapasitas 200 Ah dengan nilai berat jenis elektrolit adalah 1.20 pada suhu 20 °C. Dengan melihat grafik, maka kapasitas kekosongan battery pada berat jenis 1.20 adalah 30%. Artinya, 200 Ah x 30% = 60 Ah. Apabila besarnya arus yang digunakan un tuk charging adalah 5 ampere, maka: Waktu Pengisian (H) =
60 •
1.2
−
1.5
4.8 - 6 Hours
=
5
Penggunaan Charger -
Pastikan saklar utama (main switch), saklar waktu (timer switch), dan saklar arus (current switch) berada pada posisi Off .
-
Hubungkan kabel pengisi (charging lead) positif dengan terminal positif battery dan kabel pengisi negatif dengan terminal negatif battery.
-
Hubungkan kabel daya (power lead) dengan sumber listrik.
-
Posisikan saklar tegangan (voltage switch) sesuai dengan tegangan battery.
-
Posisikan saklar utama pada posisi On.
-
Posisikan saklar waktu pada waktu yang sesuai.
-
Posisikan saklar arus pada besar arus yang sesuai.
Perawatan Battery
Agar sebuah battery dapat mencapai umur/masa pakai yang direkomendasikan oleh pabrik, maka dalam penggunaannya perlu diperhatikan hal-hal di bawah ini.
78
Electric System 2
Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam Discharging. -
Periksa kabel-kabel penghubung. Jika rusak, ganti yang baru.
-
Bersihkan terminal battery dan terminal kabel dengan sikat kawat
dan
bubuhkan
sedikit
gemuk/vaselin,
kemudian
kencangkan hubungan kabel kabelnya. -
Pemakaian arus battery untuk 6 volt tidak boleh lebih dari 2x kapasitasnya, sedangkan untuk 12 volt tidak boleh lebih dari 3x kapasitasnya, karena dapat memperpendek umur dari battery.
-
Pembebanan battery tidak boleh melebihi batas terminal voltage (final terminal voltage) yang diijinkan. Untuk tiap sel final terminal voltage-nya 1,75 volt.
-
Tutup battery terutama vent plug-nya tidak boleh tersumbat, karena bisa menyebabkan battery meledak.
-
-
Bila air battery kurang, harus ditambah dengan air suling.
Hal-hal yang perlu diperhatikan pada saat Recharging. Sebelum Recharging harus diperiksa jumlah elektrolit dalam battery. Bila kurang tambahkan air suling.
-
Jangan sekali-kali menambahkan larutan asam sulfat (H2SO4), karena akan mengakibatkan berat jenis elektrolit terlalu tinggi, sehingga akan mengurangi umur battery dan tidak memungkinkan untuk mengukur keadaan muatan listrik battery melalui berat jenisnya.
-
Kencangkan kabel-kabel penghubung, sebab bila kabel kendor akan terjadi loncatan bunga api.
-
Gas yang terjadi pada proses recharging harus segera dibebaskan (perhatikan vent plug-nya atau buka tutup jika perlu).
-
Bila memakai battery charger, harus ada fan untuk membuang gas-gas yang terbentuk dan harus dicegah supaya tidak terjadi bunga api yang bisa menyebabkan kebakaran.
- Arus pengisian dianjurkan adalah 0-70 Ampere untuk fast charging, sedangkan untuk slow charging tidak boleh melebihi 10% kapasitas battery. Saat pengisian, temperatur elektrolit tidak boleh melebihi 55°C.
-
Hal-hal yang perlu diperhatikan pada saat penyimpanan battery. Battery yang tidak dipakai harus disimpan ditempat yang kering, sejuk dan tidak kena sinar matahari langsung, karena bisa mempercepat reaksi kimia (self discharge).
-
Battery yang diterima lebih dahulu sebaiknya didahulukan pemakaiannya.
-
Pada waktu dikeluarkan dari kemasan, periksa dengan teliti apakah ada kerusakan luar. Jika ada kerusakan segera perbaiki.
-
Untuk battery tipe basah, perlu adanya pengisian secara periodik, yaitu minimal sebulan sekali, untuk menjaga agar battery tetap full charge dan tidak cepat rusak.
79
Electric System 2
Penyebab Kerusakan Battery Semua battery mempunyai umur tertentu, tetapi terdapat beberapa hal yang akan memperpendek umur battery.
Level Elektrolit
Level elektrolit yang rendah akan merusak active material yang ada pada plat-plat battery dan menyebabkan pembentukan asam sulfat, sehingga akan menurunkan reaksi kimia battery. Penyebab berkurangnya level elektrolit antara lain: -
Kotak battery retak/pecah.
-
Perawatan yang tidak baik, terutama tidak dilakukannya penambahan air pada saat dibutuhkan.
-
Terjadi overcharging pada battery, sehingga penguapan meningkat yang pada akhirnya elektrolit akan berkurang.
Level air battery yang terlalu banyak juga tidak baik, karena akan mencairkan/menurunkan berat jenis elektrolit dan suatu saat akan meluber keluar melalui vent hole, sehingga menimbulkan korosi pada terminal.
Overcharging
Overcharging bisa terjadi di unit atau pada saat di-charge dengan battery charger. Overcharging akan menyebabkan penguapan yang tinggi dan kenaikan panas pada battery. Penguapan yang berlebih akan melarutkan active material dari battery serta kebutuhan penambahan air akan bertambah. Peningkatan suhu yang berlebih akan menimbulkan oksidasi pada pelat dan membuat pelat battery bergelombang.
Undercharging
Kerusakan sistem pengisian pada unit biasanya menjadikan battery undercharging. Undercharging akan membuat asam sulfat dari pelat battery mengeras dan sulit untuk dikembalikan ke posisi semula. Selain itu juga akan membuat elektrolit battery mudah membeku. Battery jika dalam kondisi undercharge, tidak dapat digunakan untuk men-start engine.
Corrosion
Tumpahnya elektrolit dan kondensasi dari proses penguapan akan menyebabkan korosi pada terminal, konektor dan bahan-bahan logam dari bracket battery. Korosi akan menyebabkan kenaikan tahanan, sehingga akan mengurangi tegangan yang dialirkan serta efektifitas charging system.
80
Electric System 2
Cycling
Proses charging dan discharging yang terjadi secara berulang akan menyebabkan active material dari plat positif battery lepas. Hal ini akan menurunkan kapasitas battery dan pada akhirnya akan mengurangi umur battery.
Temperatur
Kenaikan temperatur dari battery bisa disebabkan karena battery mengalami overcharge atau karena engine mengalami overheat. Kenaikan suhu tersebut akan mengurangi umur battery. Temperatur yang terlalu rendah juga akan menyebabkan elektrolit battery menjadi mudah membeku. Pada suhu 0oF, sebuah battery dengan kondisi full charge hanya mampu mengirimkan arus sebesar setengah atau bahkan kurang dibandingkan dengan pada kondisi normal. Pada temperatur yang sama (0 oF atau -17,8oC), engine yang dalam kondisi dingin membutuhkan tenaga dua kali lebih banyak jika dibandingkan dengan kondisi normal. Elektrolit dalam kondisi full charge baru dapat membeku pada suhu -60oC atau dibawahnya, sedangkan apabila dalam kondisi tidak bermuatan sama sekali akan lebih mudah membeku, yaitu pada suhu 17,8oC.
Vibration
Battery harus diikat sekencang mungkin supaya tidak bisa bergerak dari dudukannya. Vibrasi pada battery akan menyebabkan lepasnya konektor, retak pada case-nya dan kerusakan pada komponen dalam battery.
Kekencangan Terminal
Kekencangan terminal battery perlu diperhatikan secara periodik. Konektor yang kendor akan mengakibatkan koneksi yang tidak baik. Apabila konektor tersebut kendor, pada saat dibutuhkan arus yang besar akan mengakibatkan bunga api, sehingga pada akhirnya akan merusak konektor dan terminal battery itu sendiri. Pemilihan konektor yang terlalu besar dibandingkan dengan terminal battery sehingga kekencangan sebuah konektor dipaksakan dengan menambah plat dan sebagainya, akan mengakibatkan penyaluran arus menjadi terhambat. Akibatnya adalah sama, yaitu muncul bunga api pada saat digunakan men-start engine.
81
Electric System 2
Pelajaran 2: Wiring & Connector Tujuan Pelajaran 2 Setelah mengikuti pembelajaran pada pelajaran 2, siswa mampu menjelaskan dan melakukan perawatan pada wiring & connector.
Wiring harnesses adalah sekelompok kabel yang digunakan sebagai penghubung antara satu komponen electric dengan komponen lainnya. Connectors digunakan untuk dapat menghubung atau memutuskan sebuah wiring dengan wiring lainnya. Untuk melindungi wiring dari kemungkinan terjadinya kerusakan, maka digunakan protectors atau tubes.
Dibandingkan dengan komponen electric yang tersimpan dalam sebuah kotak atau case, kemungkinan terjadinya kerusakan pada wiring harnesses lebih besar karena mendapat pengaruh langsung dari luar, misal hujan, panas maupun getaran. Selain itu, kerusakan juga dapat terjadi karena proses remove dan install yang terjadi berkali-kali selama pelaksanaan inspection dan repair. Oleh karena itu, wiring harnesses dan connector perlu mendapat perhatian khusus dalam penanganannya.
Beberapa kerusakan yang terjadi pada wiring harnesses, diantaranya:
-
Defective contact antara male dan female
-
Disconnecting pada wiring.
-
High pressure water pada connector.
connector.
-
Defective crimping atau soldering pada connector.
82
Electric System 2
-
Oli atau kotoran pada connector
Di bawah ini merupakan prosedur removing, installing and drying conectors dan wiring connector berdasarkan shop manual.
83
Electric System 2
84
Electric System 2
85
Electric System 2
Ringkasan
Kondisi dari sebuah battery ditunjukkan oleh nilai specific gravity (berat jenis) larutan elektrolitnya. Alat untuk mengukur berat jenis elektrolit disebut hydrometer. Selain menggunakan hydrometer, pengukuran berat jenis elektrolit battery dapat menggunakan Reflactometer.
Jumlah elektrolit battery perlu diperiksa melalui dua garis pada battery dengan kotak transparan yang menunjukkan batas tertinggi dan batas terendah. Pemeriksaan jumlah elektrolit battery dengan kotak hitam dilakukan melalui lubang pengisian.
Agar dapat terus digunakan, maka battery tersebut harus diisi dengan menggunakan pengisi battery (battery charger). Terdapat dua jenis pengisian battery, yaitu pengisian cepat (fast charging) dan pengisian lambat (slow charging).
Wiring harnesses adalah sekelompok kabel yang digunakan sebagai penghubung antara satu komponen electric dengan komponen lainnya.
Kemungkinan terjadinya kerusakan pada wiring harnesses sangat besar karena mendapat pengaruh langsung dari luar, misal hujan, panas maupun getaran. Selain itu, kerusakan juga dapat terjadi karena proses remove dan install yang terjadi berkali-kali selama pelaksanaan inspection dan repair.
Beberapa kerusakan yang terjadi pada wiring harnesses, diantaranya: -
Defective contact antara male dan female connector.
-
Defective crimping atau soldering pada connector.
-
Disconnecting pada wiring.
-
High pressure water pada connector.
-
Oli atau kotoran pada connector.
86
Electric System 2
Latihan Soal Latihan berikut dikerjakan oleh siswa secara mandiri, setelah menyelesaikan pembelajaran bab 4.
Siswa melengkapi pernyataan-pernyataan berikut. 1. Kondisi dari sebuah battery ditunjukkan oleh nilai _______________ larutan elektrolitnya.
2. _______________(a) _______________(a) dan _______________ _______________(b) (b) adalah dua alat yang digunakan untuk mengukur berat jenis elektrolit battery.
3. Jumlah elektrolit battery perlu diperiksa melalui _______________(a) pada battery dengan kotak transparan yang menunjukkan batas tertinggi dan batas terendah, sedangkan pemeriksaan pada battery dengan kotak hitam dilakukan melalui _______________(B). Bila elektrolit sudah sampai pada batas terendah, maka harus h arus ditambah dengan _______________(c).
4. Pada suhu 34ºC didapatkan pembacaan berat jenis elektrolit adalah 1,28 , maka pembacaan berat jenis yang sebenarnya adalah _______________ _______________ .
5. Terdapat dua jenis j enis pengisian battery, yaitu _______________(a) dan _______________(b). _______________(b).
_______________ adalah sekelompok kabel yang digunakan sebagai penghubung antara satu 6. _______________ komponen electric dengan komponen lainnya.
87
