berikut di jelaskan lanjutan dari materi sistem stater
Armature
Armature terdiri dari beberapa bagian yaitu poros armature, kumparan, inti armature dan kommutator. Plat besi yang tipis digabung menjadi satu bentuk inti armature. Kumparan dililitkan pada inti armature dan dihubungkan dengan inti kommutator. Setiap segmen kommutator diisolasi dari segmen-segmen yang berada didekatnya. Sebuah poros baja dipasangkan pada lubang tengah inti armature. Kommutator terpasang pada poros tersebut dengan diberi isolasi. Kedua ujung poros ditopang oleh bantalan dan dapat berputar dengan bebas didalam yoke. Shaft pada armature terbuat dari baja khusus agar tidak mudah patah, bengkok atau berubah akibat adanya gaya yang besar. Poros armature mempunyai ulir atau spline dimana pinion bisa meluncur.
armature
Pada daerah luar armature ada slot isolator untuk kumparan armature dengan tujuan agar inti besinya tidak overheating. Inti besi pada armature akan memperkuat medan magnet yang di hasilkan oleh kumparan armature. Besar kecilnya kumparan armature akan mempengaruhi besar kecilnya arusyang mengalir ke kumparan armature. Besar kecilnya arus akan mempengaruhi kuat medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan armature sehingga akan mempengaruhi besar kecilnya gaya putar yang dihasilkan.
Kumparan armature dialiri arus yang besar sehingga terbuat dari konduktor persegi yang digulung. Kumparan disisipkan kedalam slot yang sudah diisolasi dimana satu ujung kumparan disolder ke satu segmen kommutator dan satu ujung lainnya ke satu segmen kommutator lain. Karena itulah gaya putar yang dihasilkan dari masing-masing kumparan pada saat arus nya mengalir akan menyebabkan armature berputar. Bentuk inti besi nya ditunjukkan pada gambar dibawah umumnya dua kumparan disisipkan kedalam satu slot. Bahan untuk membungkus kumparan armature adalah kertas mika, fiber, atau plastik.
macam-macam bentuk inti besi
kommutator
Kommutator berfungsi untuk mengalirkan arus dari kumparan medan melalui sikat positif ke kumparan armature dan dari kumparan armature ke sikat negatif. Bentuk kommutator yang terbuat dari plat tembaga yang disusun dalam bentuk melingkar dengan isolator (mika) diantara plat-plat tersebut. Kumparan armature disolder pada plat kommutator. Dengan cara tersebut maka arus dapat mengalir dari sikat dalam satu arah kekumparan armature. Bagian dalam kommutator lebih tipis dari bagian luarnya. Untuk mencegah agar tidak mudah lepas, maka kommutator dipasangkan dengan mika berbentuk V atau ring penejepit berbentuk V. Masing-masing plat potongan kommutator dibungkus dengan mika yang ketebalannya sekitar 1 mm dan diameternya 0.5-0.8 mm lebih kecil dari diameter luar kommutator. Selama berputar kommutator selalu berhubungan dengan sikat yang dialiri arus yang besar diantara sikat dan kommutator. Karena itulah temperaturnya lebih tinggi sehingga mudah aus.
Kumparan medan (field coil)
Kumparan medan berfungsi untuk menghasilkan medan medan magnet yang diperlukan untuk memutarkan armature. Arus listrik yang mengalir kekumparan medan berasal dari terminal C solenoid. Kumparan medan adalah kumparan yang dililitkan pada inti kutub yang terbuat dari besi untuk menghasilkan medan magnet (terbentuk kutub utara dan kutub selatan) pada saat arus besar mengalirinya. Inti kutub terpasang pada rumah motor stater (yoke). Inti kutub dan rumah stater berfungsi juga untuk meningkatkan dan mengkonsentrasikan medan magnet yang dihasilkan kumparan medan. Kumparan medan terbuat dari kawat tembaga persegi dengan luas penampang yang cukup besar. Jumlah kumparan medan pada motor stater biasanya 2 buah atau 4 buah. Ujung kumparan medan terhubung dengan terminal C pada solenoid dan ujung-ujung lainnya dihubungkan dengan sikat. Ada 2 macam tipe magnet yang digunakan pada motor stater yaitu kumparan medan dengan elektromagnetic dan magnet permanen. Konstruksi dan komponen-komponen pendukungnya ditunjukkan pada gambar berikut.
Ada beberapa jenis hubungan antara kumparan medan dan armature yang digunakan untuk motor arus searah (DC) yaitu jenis gulungan seri, jenis gulungan shunt(paralel), tipe gulungan compound atau campuran, dan sejarang sudah ada gulungan yang menggunakan magnet permanen. Berikut penjelasan tentang jenis-jenis hubungan kumparan medan dan armature yang dipakai pada motor stater.
- Motor dengan kumparan medan jenis gulungan seri
Gambar diatas memperlihatkan hubungan seri antara kumparan medan dan armature. Saat motor stater bekerja arus mengalir melalui kumparan medan kemudian ke kumparan armature dan ke massa melalui sikat. Ciri khas jenis ini adalah dapat memberikan daya putar yang besar namun tidak membuat arus yang berlebihan pada beban tinggi karena kecepatan putarannya dapat diatur secara otomatis sesuai dengan besar bebannya. Namun demikian tanpa beban kecepatan putarannya akan sangat tinggi sehingga motornya harus ditangani dengan benar agar tidak rusak. Karena itulah jenis motor ini banyak digunakan untuk motor stater. Karakteristik motor ini adalah sebagai berikut. Besarnya gaya putar pada motor adalah sesuai dengan besar arus armature dan kekuatan medan magnet. Kekuatan medan magnet ditentukan oleh arus kumparan medan dan arus armature. Grafik karaktristiknya tampak pada gambar dibawah ini. Pada saat arus armature nya besar maka gaya putarannya akan meningkat,
Arus armature berbanding terbalik dengan gaya elektromotif yang dihasilkan oleh motor. Gaya elektromotif adalah berbanding lurus dengan kecepatan motor atau maki cepat putaran motor makin besar gaya elektromptif lawan yang dibangkitkan. Oleh karena itulah arus armaturenya adalah berbanding terbalik dengan kecepatan motor. Seperti terlihat pada grafik, ketika kecepatannya renadah atau (bebannya tinggi) gaya putarannya akan tinggi karena arus pada armature naik, oleh karena itu gulungan model seri banyak dipakai pada motor stater. - Motor dengan kumparan medan jenis gulungan shunt (paralel) Kumparan armature dan kumparan medan pada tipe ini dihubungan secara paralel. Sumber tegangan diberikan kemasing-masing kumparan dan masing-masing kumparan mempunyai massa sendiri. Kecepatan putaran motor jenis ini dapat di dengan mudah dengan mengatur arus yang mengalir ke kumparan medan. Gulungan jenis ini dapat digunakan pada motor dengan putaran yang tetap dan putarannya tidak akan berubah meskipun bebannya beragam. Akselerasi dan deselerasi kecepatan motor nya bisa divariasi tergantung dari arus kumparan medan. motor jenis ini diguanakan untuk window washer, cooling fan, power window dan sebagainya.
skema motor jenis shunt (paralel) Karakteristik motor jenis ini, gaya putarannya berbanding lurus dengan arus armature dan kekuatan medan magnet pada kumparan medan. namun pada tipe ini kekutan medan magnetnya tidak dapat diubah sehingga grafiknya akan terlihat seperti gambar grafik diatas, karena itulah begitu arus armature nya besar(bebannya tinggi) maka gaya putarannya akan meningkat. Namun demikian ratio kenaikkannya lebih kecil dibandigkan dengan tipe gulungan seri.
Kecepatan putaran motor berbanding lurus dengan tegangan dan berbanding terbalik dengan kekuatan medan magnet. Karena itulah ketika sumber power nya adalah baterai, maka tegangannnya akan stabil dan medan magnet tidak berubah, sebagai akibatnya ketika arus armature naik, maka tegangannya akan sedikit turun namun kecepatan putarannya hampir tetap konstan.
- Motor dengan kumparan medan jenis gulungan campupran (compound) Motor stater tipe ini kumparan armature dan satu kumparan medan dihubungkan secara seri dan dihubungkan juga kekumparan medan lainnya secara paralel. Arah kutub pada kedua kumparan medan ini adalah sama. Tipe ini adalah gabungan dari karakteeistik tipe seri dan tipe paralel.
Pada saat motor stater melakukan start, ,motor ini mempunyai gaya putar yang besar seperti yang dimiliki oleh tipe kumparan seri, Setelah di start, motor ini akan berputar secara tetap seperti yang telah dimiliki oleh kumparan shunt. Jadi motor jenis ini struktur nya lebih rumit dibandingkan dengan jenis seri, Motor jenis ini biasanya digunakan untuk jenis wiper.
Beberapa magnet permanen dibuat dari campuran boron, neodinium, dan besi yang dipasang pda rumah motor stater. Penggunaan magnet permanen dapat menghasilkan rangkaian kumparan medan magnet dan mengurangi berat motor stater sampai dengan 50%. Ciri utama motor jenis ini adalah ringan dan mempunyai daya magnet yang kuat. Kumparan medan dan inti kutub sudah tidak ada lagi. Kebutuhan arus listrik hanya digunakan untuk kumparan armature. Apabila arah arus dibalik maka arah putaran motor stater juga berubah. Hal ini karena arah kutub magnet permanen tidak berubah. Namun arah kutub armature dan elektromagnetik dapat diubah sesuai dengan arah arus. Tipe motor ini juga digunakan untuk windshield wiper motor, servo motor untuk mengontrol kecepatan idle ECU engine, motor step, pompa bahan bakar dan sebagainya.
Empat buah sikat biasanya dipasang pada motor stater, dua untuk sikat positif dan dua lagi untuk sikat negatif, sikat atau brush sendiri berfungsi untuk mengalirkan arus dari kumparan medan kekumparan armature (pada motor dengan gulungan tipe seri) melalui kommutator dan menyalurkan arus dari kumparan armature melalui kommutator ke massa. Dua sikat ditopang oleh pemegang sikat berisolasi (disebut dengan sikat positif), dan dua sikat lainnya ditopang oleh pemegang sikat yang terhubung dengan massa dan disebut sikat negatif. Sikat terbuat dari karbon, karbon graphit (electrical graphitic carbon, atau karbon graphit logam yang mempunyai kemampuan pelumasan dan kemampuan mengalirkan arus listrik yang baik.
Motor stater dialiri arus yang besar dan beroperasi dengan jangka waktu yang pendek, maka bahan Metallic graphitic carbon untuk tegangan rendah dan arus listrik besar biasanya dipakai oleh motor stater. Sikat Metallic grhapitic carbon terbuat dari bubuk tembaga dan grhapite yang mempunyai rasio tembaga sekitar 50-90%, sehingga tingkat tahananya rendah. Agar sikat dapat mengalirkan arus ke kumparan armature melalui kommutator, sikat harus kontak dengan kommutator. Kontak antara sikat dengan kommutator dijamin oleh pegas sikat yang dapat menjaga sikat selalu menempel dengan kommutator meskipun ada gerakan naik-turun akibat kommutator yang kurang rata atau faktor lainnya.
Tuas penggerak berfungsi untuk mendorong gigi pinion agar bisa berkaitan dengan gigi roda penerus (flywheel) pada saat motor stater dioperasikan. Bagian atas dari tuas penggerak ini dikaitkan dengan plunyer pada solenoid dan bagian bawahnya berhubungan dengan hub pada kopling stater (overrunning clutch). Gerak mendorng tuas tersbut berasal dari kaitan tuas plunyer (stud bolt) pada solenoid.
Tuas penggerak pada motor stater
Kerja siswtem stater ini dibagi menjadi tiga keadaan, yaitu saat kunci kontak pada posisi start (ST), saat gigi pinion berhubungan dengan gigi pada roda penerus (flywheel), dan saat kunci kontak kembali pada posisi ON atau IG, Berikut akan dijelaskan cara kerja sistem stater pada tiap posisi.
kerja sistem stater saat kunci kontak pada posisi start (ST)
Kunci kontak (ignition switch) yang diputar pada posisi start menyebabkan terjadinya aliran arus kekumparan penarik (pull-in coil) dan kekumparan penahan (hold-in coil) yang secara bersamaanberikut adalah aliran arus kemasing-masing kumparan tersebut
- arus dai baterai mengalir ke kunci kontak -> terminal 50 pada solenoid -> kumparan pull-in coil-> terminal C-> kumparan medan (field coil)-> sikat positif -> kumparan atmature -> sikat negatif -> massa --> terbentuk medan magnet pada kumparan pull-in coil
- arus dari baterai mengalir ke kunci kontak -> terminal 50 pada solenoid ->kumparan hold-in coil -> massa --> terbentuk medan magnet pada kumparan hold-in coil.
aliran arus pada kumparan pull-in coil dan kumparan hold-in coil menyebabkan terjadinya kemagnetan pada kedua kumparan tersebut. Letak plunyer di dalam solenoid yang tidak simetris atau tidak berada ditengah kumparan menyebabkan plunyer tertarik dan bergerak ke kanan melawan tekanan pegas pengembali (return spring). Karena ada aliran arus (kecil) dari pull-in coil ke kumparan medan dan ke kumparan armature, maka medan magnet yang terbentuk pada kumparan medn dan armature lemah sehingga motor stater berputar lambat. Pada saat plunyer tertarik, tuas penggerak (drive lever) yang terpasang pada ujung plunyer juga akan tertarik ke arah kanan. Bagian tengah tuas penggerak terdapat baut yang berfungsi sebagai engsel sehingga tuas penggerak bagian bawah yang berkaitan dengan kopling stater (stater clutch) bergerak ke kiri mendorng gigi pinion agar berkaitan dengan ring gear. Pada kondisi pluyer tertarik (plat kontak belum menempel), motor stater berputar lambat. Putaran lambat ini membantu gigi pinion agar mudah masuk atau berkaitan dengan ring gear.
kerja sistem stater saat gigi pinion berhubungan dengan ring gear
Plunyer bergerak ke kanan pada saat kumparan pull-in coil dan kumparan hold-in coil menghasilkan medan magnet. Gerakan ini menyebabkan gigi pinion berkaitan penuh dengan ring gear dan plat kontak pada bagian ujung kanan plunyer menempel dengan terminal utama pada solenoid sehingga pada terminal 30 dan terminal C terhubung. Arus yang besar dapat mengalir melewati kedua terminal tersebut. Pada keadaan ini tegangan di terminal 50 sama dengan tegangan di terminal 30 dan terminal C. Karena tegangan di terminal C sama dengan tegangan di terminal 50, maka tidak ada arus yang megalir ke kumparan pull-in coil dan kemagnetan di kumparan tersebut hilang . secara rinci aliran arus dalam keadaan ini dijelaskan sebagai berikut.
- Arus dari baterai mengalir ke teminal 50 -> kumparan hold-in coil -> massa --> terbentuk medan magnet pada kumparan hold-in coil.
- Arus yang besar dari baterai mengalir ke terminal 30 -> plat kontak -> terminal C -> kumparan medan -> sikat positif -> kommutator -> kumparan armature -> sikat negatif -> massa --> terbentuk medan magnet yang sangat kuat pada kumparan medan dan kumparan armature sehingga motor stater berputar.
Aliran arus yang besar pada kumparan medan dan kumparan armature menyebabkan terjadinya medan magnet yang sangat kuat sehingga motor stater berputar cepat dan mengahasilkan tenakembaliga yang besar untuk memutarkan mesin. Medan magnet pada kumparan pull-in coil dalam kondisi ini tidak terbentuk karena arus tidak mengalir ke kumparan tersebut. Selama motor stater berputar plat kontak harus ada dalam kondisi menempel dengan terminal utama pada solenoid. Oleh sebab itu pada kondisi ini kumparan hold-in coil tetap dialiri arus listrik sehingga medan magnet yang terbentuk pada kumparan tersebut mampu menahan plunyer dan plat kontak tetap menempel. Dengan demikian, meskipun kumparan pada pull-in coil kemagnetannya hilang, plunyer masih dalam kondisi tertahan.
kerja sistem stater saat kunci kontak kembali ke posisi ON (IG)
Setelah mesin hidup, maka kunci kontak dilepas dan posisinya kembali keposisi ON atau IG. Namun demikian sasaat kunci kontak dilepas, plat kontak masih dalam kondisi menempel. Pada keadaan ini terminal 50 tidak akan mendapatkan arus listrik dari baterai. Aliran arus listrik pada kondisi ini dijelaskan sebagai berikut.
- arus dari baterai mengalir ke terminal 30 -> plat kontak -> terminal C -> kumparan medan -> sikat positif -> kommutator -> kumparan armature -> sikat negatif -> massa --> masih terbentuk medan magnet yang sangat kuat pada kumparan medan dan kumparan armature, motor stater masih berputar
- Arus dari baterai ke terminal 30 -> plat kontak -> terminal C -> kumparan pull-in coil -> kumparan hold-in coil -> massa --> kumparan pull-in coil dan kumparan hold-in coil menghasilkan medan magnet, namun arahnya berlawanan.
Seperti dijelakan pada aliran no.1, motor stater masih dialiri arus yang besar sehingga pada saat ini motor stater masih berputar. Aliran arus seperti yang dijelaskan pada no.2, terjadi juga pada kumparan pull-in coil dan kumparan hold-in coil. Dari penjelasan dari gambar tentang solenoid tampak bahwa arus dari terminal C ke kumparan pada pull-in coil dan kumparan hold-in coil arahnya beralawanan sehingga medan magnet yang diahasilkan juga akan berlawanan arah kutubnya sehingga terjadi demagnetisasi atau saling menhilangkan medan magnet yang terbentuk oleh kedua kumparan tesebut. Akibatnya, tidak ada kekuatan medan magnet yang dapat menahan plunyer sehingga plunyer akan bergerak kekiri dan kembali pada posisi semula sehingga plat kontak terlepas dari terminal 30 dan terminal C. Arus yang besar akan berhenti mengalir dan motor stater berhenti berputar.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar