prinsip kerja motor stater bagian 5

motor stater tipe planetary

Sistem stater dengan motor stater tipe planetary pada prinsipnya sama dengan motor stater tipe lainnya. Motor stater jenis planetary termasuk pada jenis motor stater reduksi karena putaran armature diturunkan untuk mendapatkan tenaga putar yang lebih kuat. Mekanisme penurun putaran motor stater jenis ini menggunakan unit roda gigi planetary. Reduksi model planetary memungkinkan motor stater bekerja pada kecepatan tinggi dibandingkan dengan motor stater tipe konvensional. Kecepatan motor yang lebih tinggi menghasilkan torsi yang lebih besar. Keuntungan dari motor stater jenis ini adalah lebih kompak, lebih ringan, dan output torsi yang lebih ringan. Komponen-komponen utama motor stater tipe ini secara umum sama dengan motor stater tipe konvensional, namun ukuran aramature, kumparan medan dan lainnya lebih kecil. Perbedaan yang mencolok pada motor stater tipe ini adalah komponen untuk mereduksi putaran motor dengan unit roda gigi planetary. Unit gigi planetary terdiri dari beberapa komponen, yaitu ring gear, gigi planetary, pembawa gigi planetary dan poros pembawa (carrier shaft). Armature menghasilkan putaran yang tinggi. Putaran ini sebagai input pada sistem gigi planetary. Output dari sistem roda gigi planetary adalah putaran yang lebih lambat dibandingkan dengan putaran armature tetapi dengan torsi yang lebih tinggi.

Pada bagian ini tidak akan lagi dijelaskan tentang solenoid, armature, kumparan medan, koling stater dan komponen-komponen lainnya karena secara umum sama dan sudah dibahas pada bagian motor stater tipe konvensional maupun reduksi. Untuk cara kerja dan aliran arus motor stater model planetary sama dengan cara kerja motor stater tipe konvensional. Perbedaannya hanya pada penyaluran tenaga putar yang dihasilkan. Pada motor stater tipe konvensional tenaga putar dari armature lansung diteruskan ke kopling stater, sedangkan pada tipe planetary putaran armature diteruskan ke sistem gigi planetary untuk menurunkan putaran sekaligus menaikkan torsi. Perkaitan gigi pinion motor stater planetary dengan ring gear pada flywhell dilakukan oleh tuas penggerak seperti pada motor stater tipe konvensional. Pengurangan kecepatan poros armature dilakukan oleh tiga buah gigi planetary (B) yang berputar pada ring gear (C) dan satu buah gigi dalam (A) ‘lihat pada gambar dibawah. Apabila poros armature (roda gigi A) berputar searah jarum jam, maka gigi planetary akan berputar dengan arah yang berlawanan dan menyebabkan ring gear (seharusnya) berputar. Tetapi, ring gear terpasang pada rumah motor stater dan terikat sehingga tidak dapat berputar. Karena itu, maka gigi planetary itu sendiri yang bergerak dan berputar mengitari ring gear.

Gigi planetary terpasang pada poros unit gigi planetary. Dengan demikian, putaran gigi planetary akan menyebabkan poros pembawa ( poros gigi planetary ) juga ikut berputar. Perbandingan gigi antara gigi poros armature : gigi planetary : gigi ring gear adalah 11 : 15 : 43 yang menghasilkan perbandingan reduksi sebesar 5, dengan demikian kecepatan putaran poros armature akan turun menjadi 1/5 dari putaran poros armature sebenarnya. Namun, keuntungan dari penurunan putaran ini adalah naiknya torsi atau tenaga putar menjadi 5 kali lipat dibandingkan dengan tenaga putar pada armature.

Ring gear biasanya dipasang secara permanen, tetapi bila momen yang diberikanoleh stater berlebihan , maka ring gear pada akhirnya akan berputar untuk membuang momen yang berlebihan dan mencegah kerusakan pada armature dan bagian-bagian lainnya. Ring gear diikatkan pada plat kopling dan plat kopling didorong oleh spring washer. Bila momen yang berlebihan terjadi pada ring gear, kopling akan menahan gaya dorong spring washer dan berputar sehingga ring gear juga ikut berputar. Dengan demikian momen yang berlebihan dapat dikurangi.

karakteristik motor stater

Saat ini sebagian besar kendaraan menggunakan jenis motor gulungan seri untuk motor stater. Motor jenis gulungan seri menghasilkan putaran rendah dengan daya yang besar. Apabila bebannya dikurangi, gaya putarnya akan berkurang namun kecepatan putarnya akan meningkat. Karena itulah, kecepatan putarnya akan beragam. Motor stater harus dapat menghasilkan gaya putar yang bisa tahan terhadap tekanan kompresi dan gaya gesek komponen didalam mesin, sehingga gaya putarannya harus besar. Ketentuan yang diperlukan pada motor stater adalah sebagai berikut :

1. Gaya putar untuk starting mesin harus besar.
2. Harus bisa sekecil dan seringan mungkin dan mempunyai output yang besar
3. Harus dapat bekerja dengan kapasitas arus yang kecil
4. Tahan terhadap guncangan
5. Tahan terhadap kejutan mekanis

Gaya putar dan kecepata yang diperlukan motor stater untuk memutar mesin akan tergantung dari jenis mesinnya (volume silinder, ratio kompresi, dan jenis pengapiannya) atau temperature (temperature daerah setempat atau temperature oli pelumas). Kinerja sistem stater umumnya dipengaruhi oleh keadaan baterai sebagai sumber energi listrik. Tahanan putar pada mesin ditentukan oleh gaya yang diperlukan untuk mengkompresi campuran udara dan bahan bakar didalam silinder dan gaya gesek pada silinder, piston, bearing, gear dan lainnya. Pada saat mesin di start, gaya putar yang diperlukan pada motor stater untuk memutar poros engkol (crank shaft) melawan tahanan putar di sebut dengan starting rotation force (gaya putar stater). Gaya putar stater dapat dinaikkan dengan cara memperbesar ratio antara flywheel ring gear dan pinion gear (sekitar 10 – 15 : 1). Untuk menghidupkan mesin , kecepatan dan gaya putar harus lebih dari gaya putar poros engkol. Untuk mesin bensin , jika tegangan yang disuplai ke koil pengapian terlalu rendah , maka pengapiannya akan gagal. Untuk mesin diesel, jika tekanan kompresi tidak mencukupi maka temperature akhir kompresi tidak cukup untuk membakar bahan bakar. Batas terendah kecepatan putaran untuk menghidupkan mesin disebut minimum starting rotation speed (kecepatan putaran stater minimal). Kecepatan putaran mesin diesel sedikit lebih tinggi dibanding dengan kecepatan mesin bensin. Umumnya kecepatan putaran minimal tergantungdari jumlah silinder, jumlah siklus, bentuk ruang bakar, jenis pengapian dan lain-lain. Untuk mesin 2 tak kecepatan putaran minimum adalah 150-200 rpm dengan suhu sekitar 15 O celcius, untuk mesin 4 tak putarannya lebih dari 100 rpm untuk mesin bensin dan 180 rpm untuk mesin diesel.

Ouput pada motor stater beragam tergantung dari kapasitas dan temperature baterai. Gambar diatas menunjukkan karakteristik motor stater berdasarkan baterai yang mempunyai kapasitas berbeda untuk menjalankan motor stater.

Saat kapasitas baterai kecil, tegangan terminal akan turun dan kecepatan putarnya juga lambat untuk menghidupkan mesin, sehingga outputnya akan berkurang kemudian seperti tampak gambar diatas, kapasitas aktualnya juga menurun saat temperaturenya rendah sehingga output pada motor stater juga berkurang, karena itulah pada beberapa hal performa stater akan menurun.

Gambar diatas menunjukkan hubungan antara kecepatan putaran mesin yang diputar oleh motor stater dan gaya putar untuk menjalankan mesin melalui pinion gear dan ring gear pada flywheel. Ketika temperaturenya rendah , tingkat kekentalan oli akan naik sehingga tahanan putar dari mesin juga akan naik namun gaya putar pergerakannya akan berkurang karena penurunan kapasitas baterai.

Perbaikan dan pengujian pada motor stater

Membongkar motor stater

Pembongkaran motor stater dilakukan dengan langkah sebagai berikut

1. Lepas kabel kumparan medan yang terpasang pad terminal C solenoid, kemudian lepas solenoid
2. Lepas baut utama motor stater
3. Lepas baut utama motor stater
4. Lepas sekrup dari ujung rumah belakang
5. Lepas tutup belakang motor
6. Lepas sikat dan pemegang sikat dengan menggunakan tang lancip
7. Keluarkan armature dari rumah motor stater
8. Lepas sekrup dari ujung rumah penggerak
9. Lepaskan rumah ujung penggerak
10. Lepaskan kopling stater dari ujung rumah penggerak
11. Keluarkan bola baja dari dalam kopling stater
12. Lepaskan retainer
13. lepaskan roller dari ujung rumah penggerak
14. Lepas pegas pengembali dari solenoid

Pemeriksaan dan perbaikan

Pemeriksaan dan perbaikan perlu dilakukan pada motor stater jika terjadi kerusakan atau gangguan pada motor stater. Pemeriksaan dan pengujian yang dilakukan pada motor stater reduksi , planetary maupun konvensional secara umum sama. Pemeriksaan yang harus dilakukan adalah pemeriksaan pada armature, pemeriksaan pada yoke, pemeriksaan pada sikat dan pemegang sikat dan pemeriksaan pada kopling stater.

Pemeriksaan pada armature

1. Ukur run out atau kelengkungan pada kommutator. Ganti kommutator jika kelengkungannya melebihi standart. Nilai standart = 0.02 mm, limit = 0.05 mm (lihat buku pedoman perbaikan jika jenis atau model stater nya berbeda)
2. Pemeriksaan segmen kommutator dari keausan dan ukur kedalaman dari segmen mika. Nilai standart = 0.7-0.9 mm, limit = 0.2 mm. jika kedalaman segmen ini lebih kecil dari standart tetapi lebih besar dari limit kommutator dapat di bubut dan jika kurang dari limit ganti kommutator
3. Ukur diameter luar kommutator. Standart 35 mm, limit 34 mm. jika diameter luar kurang dari limit, ganti kommutator (lihat buku pedoman perbaikan jika jenis atau model stater nya berbeda)
4. Lakukan pengujian dengan glow tester. Pasang armature pada alat tersebut dan dekatkan bilah gergaji besi disekitar inti armature. Bilah gergaji akan bergetar jika hubungan pendek, ganti jika ada hubungan arus pendek.
5. Gunakan ohm meter, ukur hubungan antara kommutator dengan bodi armature. Jika terdapat hubungan berarti terjadi hubungan massa, dan ganti armature.
6. Gunakan ohm meter, ukur hubungan antara kommutator, lakukan untuk semua kommutator. Semua segmen kommutator harus berhubungan, ganti armature jika tidak berhubungan.
7. Gunakan ohm meter, ukur hubungan antara ujung kumparan medan dengan bodi, harus tidak ada hubungan dan ganti jika berhubungan. Perlu diperhatikan, hal itu berlaku untuk motor stater tipe seri. Untuk tipe parallel, ujung kumparan medan lainnya biasanya langsung diklem dengan bodi. Untuk model ini harus ada hubungan.
8. Ukur hubungan antara ujung terminal C dan ujung kumparan medan yang berhubungan dengan sikat. Harus terdapat hubungan. Ganti yoke jika tidak ada hubungan.
9. Ukur panjang sikat dengan jangka sorong. Standart 14.5 mm limit 9.5 mm. ganti sikat jika kurang dari limit (lihat buku pedoman perbaikan jika jenis atau model stater nya berbeda)
10. Ukur hubungan antara dudukan sikat positif dan plat pemegang sikat. Tidak boleh ada hubungan, jika terdapat hubungan berarti isolasi rusak. Periksa sikat dari keausan yang berlebihan , ganti sikat jika ada keausan yang berlebihan.
11. Periksa gigi kopling stater (gigi reduksi) dari keausan atau kerusakan. Putar gigi pinion searah jarum jam dan pinion harus dapat berputar dengan lembut. Putar pinion dengan arah yang berlawanan, pinion harus terkunci
12. Periksa bearing dari keausan dan kerusakan. Ganti jika diperlukan

Mengetes kondisi motor stater

Jika terjadi masalah pada sistem stater, maka perlu dilakukan pengecekan dan pengujian motor stater. Motor stater harus dilepas untuk diuji. Beberapa hal yang perlu diperhatikan saat akan melakukan pengujian adalah sebagi berikut :

1. Kabel negative baterai harus dilepas sebelum melepas motor stater
2. Pengujian dengan motor stater dengan menggunakan baterai dilakukan hanya 3 sampai 5 detik untuk menghindari terjadinya terbakarnya kumparan
3. Selalu gunakan buku manualsyang sesuai untuk melakukan pengujian

Pengetasan pada motor stater dilakukan sebagai berikut :

pengetesan pull in coil

1. Lepas kabel kumparan medan dari terminal C
2. Hubungkan positif baterai ke terminal 50 dan negative baterai ke terminal C dan bodi
3. Gigi pinion harus bergerak maju, jika tidak bergerak ganti solenoid.

pengetessan hold in coil

1. Pada saat gigi pinion maju (seperti pengetesan diatas) lepaskan kabel negative dari terminal C.
2. Gigi pinion harus tetap maju , jika gigi pinion kembali ke posisi semula, ganti solenoid

pengetesan kembalinya pinion

1. Lepas kabel negative dari bodi
2. Gigi pinion harus kembali ke dalam. Jika tidak kembali ganti solenoid.

pengetesan motor stater tanpa beban

1. Hubungkan kabel negative baterai ke bodi motor stater
2. Hubungkan kabel positif bateai ke ampere meter dan kaki ampere meter lainnya ke terminal 30, kemudian ke terminal 50.
3. Motor stater harus dapat berputar dengan lembut dan gigi pinion bergerak keluar . lihat buku petunjuk perbaikan untuk mengetahui berapa arus yang harus mengalir

Pemeriksaan pada rangkaian sistem stater

Rangkaian sistem stater

Rangkaian sistem stater merupakan kumpulan komponen-komponen sistem stater yang dihubungkan satu sama lain dengan kabel. Berikut ini adalah rangkaian umum dari sistem stater :

Apabila kunci kontak diputar pada posisi ST (stater) maka arus dari terminal positif baterai akan mengalir ke fusible link, ke terminal B kunci kontak, ke terminal ST kunci kontak, ke terminal 50, kemudian ke massa melewati kumparan pada solenoid (aliran arus ke kumparan solenoid secara khusus telah dijelaskan pada pembahasan tentang solenoid dan cara kerja motor stater)

Aliran arus ke terminal 50 menyebabkan solenoid bekerja sehingga arus yang besar akan mengalir ke motor stater melalui terminal 30. Aliran arus yang besar ini menyebabkan motor stater berputar memutarkan mesin. Jika kunci kontak dilepas, maka terminal ST kunci kontak tidak mendapat arus sehingga arus ke terminal 50 juga terputus. Hal ini menyebabkansolenoid tidak bekerja dan arus baterai lewat terminal 30 terputus sehingga motor stater berhenti berputar.

Sistem stater yang digunakan pada kendaraan dengan transmisi manual biasanya menggunakan saklar kopling. Saklar ini akan memutus rangkaian ke relay motor stater sehingga sistem stater tidak dapat bekerja apabila kopling dalam keadaan tidak terbebas. Hal ini digunakan sebagai pengaman agar jika gigi transmisi dalam keadaan berkaitan (tidak netral) kendaraan tidak bergerak saat di start. Jika kopling di injak, maka kendaraan tidak di bisa di start. Pada kendaraan dengan transmisi otomatis, saklar koling digantikan dengan saklar posisi netral.

Saklar netral dihubungkan secara seri dengan kontak pada relay dan kumparan relay dihubungkan pada electronic control unit (ECU) sebagai salah satu masukan ke ECU jika mesin dalam keadaan di start. Jika kunci kontak di putar pada posisi ST, arus mengalir dari baterai kekumparan relay sehingga relay bekerja. Arus kemudian mengalir juga dari terminal ST kunci kontak ke saklar netral, kemudian ke terminal 50 pada solenoid sehingga solenoid bekerja. Bekerjanya solenoid menyebabkan arus mengalir dari baterai ke terminal 30 kemudian ke motor stater sehingga motor starter berputar. Jika kunci kontak dikembalikanke posisi ON, maka tidak ada arus ke relay stater sehingga relay tidak bekerja dan arus ke terminal 50 terputus. Akibatnya motor stater berhenti berputar.

Apabila tuas transmisi tidak dalam posisi netral, maka saklar posisi netral akan terbuka sehingga sistem stater tidak bekerja dan kendaraan tidak bisa dihidupkan. Saklar ini mencegah berputarnya motor stater jika tuas transmisi berada pada posisi tertentu (selain netral) yang dapat membahayakan selama di start.

Pengujian pada rangkaian sistem stater

Pengujian pada rangkaian sistem stater yang dilakukan adalah pengujian penurunan tegangan (voltage drop) . pengujian ini dapat mengetahui kelebihan tahanan pada rangkaian sistem stater besarnya tahanan pada rangkaian motor stater dapat menyebabkan menurunnya arus yang mengalir ke motor stater yang dapat menyebabkan motor stater berputar lambat.

Pengetesan penurunan tegangan pada kabel positif baterai

Pengukuran ini dilakukan untuk mengetahui penurunan tegangan antara terminal baterai dengan kabel bateraidan penurunan tegangan antara baterai dengan motor stater (lihat gambar di bawah). Langkah-langkah yang dilakukan adalah sebagai berikut :

Stater mesin dan catat pembacaan tegangannya, jangan men start lebih dari 10 detik.

1. Penurunan tegangan tidak melebihi 0.5 V
2. Jika tegangannya lebih dari 0.5 V berarti terdapat tahanan yang berlebih

Jika terbaca tegangan lebih dari 0.5 V maka perlu diperiksa, dibersihkan dan di tes ulang. Tahanan yang berlebihan pada kabel baterai dapat di sebabkan oleh kabel baterai yang sudah rusak, sambungan yang kurang baik antara terminal baterai kabel baterai.

demikian lah materi akhir dai sistem stater yang saya berikan, mudah-mudahan dapat bermanfaat untuk para sahabat