SISTEM PENGISIAN SEPEDA MOTOR

 By. @chsan M

Yukk latihan soalnya dulu n lihat skormu... klik tautan berikut https://forms.gle/oW5iyzDYxFNs4M256 masuk dan mengerjakan soal nya 

Fungsi Sistem Pengisian

Sistem pengisian berfungsi untuk merubah energi gerak menjadi energi listrik. Listrik yang dihasilkan digunakan untuk mensuplai kebutuhan listrik pada kendaraan dan mengisi baterai. Tegangan yang dihasilkan harus tetap stabil walaupun putaran mesin berubah-ubah. Beban kelistrikan pada kendaraan semakin lama semakin besar seperti ditunjukan pada gambar grafik peningkatan kebutuhan listrk pada kendaraan, karena banyak komponen dan sistem pada kendaraan menggunakan komponen elektrik yang mampu dikontrol.

 

Gambar. Grafik peningkatan kebutuhan listrik pada kendaraan

Sehingga sistem pengisian mempunyai peran yang sangat penting dalam sistem kelistrikan kendaraan khusunya sepeda motor dimana kedudukan sistem pengisian pada sepeda motor bisa digambarkan sebagaimana deperlihatkan pada gambar berkut.

 

Gambar.Sistem pengisian yang baik

Sistem pengisian yang tidak berfungsi dengan baik menyebabkan suplai energi listrik kurang dari kebutuhan, hal ini menyebabkan energi listrik yang tersimpan di baterai dimanfaatkan untuk menutupi kekurangan suplai dari sistem pengisian sehingga energi listrik pada baterai dapat habis, bila energi listrik di baterai habis maka sistem kelistrikan tidak dapat berfungsi. Salah satu sistem kelistrikan adalah sistem pengapian, bila sistem pengapian tidak berfungsi maka motor bensin akan mati.

Sistem stater merupakan contoh lain pada sistem kelistrikan yang paling besar kebutuhan energi listriknya, karena digunakan untuk menggerakan dinamo stater sehingga mesin dapat berputar untuk pertama kali menghidupkan mesin. Apabila energi listrik yang tersimpan di baterai cepat berkurang akibat sistem pengisian tidak sempurna maka mesin tidak mau berputar dan sulit hidup karena putaran motor starter lemah bahkan tidak berputar. Dengan demikian sistem pengisian yang baik yaitu:

1)   Mampu mensuplai semua kebutuhan beban kelistrikan

2)   Mampu mengisi baterai sesuai kebutuhan

3)   Dapat bekerja saat mesin idle

4)   Tegangan tetap stabil pada semua kondisi kerja kendaraan

5)   Mempunyai efisiensi rasio antara daya yang dihasilkan dengan berat yang baik

6)   Rendah dalam perawatan

7)   Memberi indikasi kalau terjadi gangguan

Komponen sistem pengisian

Pada gambar dibawah merupakan  penampang letak komponen sistem pengapian Supra 100 cc. Pada dasarnya kerja dari pada sistem pengisian adalah mengalirkan arus listrik dari sumber arus Alternator menuju Rectifier/Regulator   menuju Baterai dan bukan sebaliknya karena arus baterai tidak bisa mengalir ke alternator dikarenakan ada regulator yang mana komponen di dalam regulator bisa mencegah aliran arus  balik tersebut.

 

Gambar. Letak komponen sistem pengisian Supra 100 cc

a.    Alternator

Alternator atau sering disebut generator merupakan penghasil sumber arus AC, sebagai sumber utama kebutuhan arus listrik pada sistem kelitrikan sepeda motor. Komponen-komponen dari alternator terdiri dari Roda gaya magnet dengan 2 pasang pool medan magnet atau 6 pasang pool medan magnet. Roda gaya tersebut biasanya dirakit pada ujung poros engkol sehingga putaran roda gaya sama dengan putaran mesin, bagian ini disebut sebagai Rotor (bagian yang berputar) yang terdiri dari magnit permanen dan dudukan magnit. Pada bagian yang lain dari alternator adalah kumparan pembangkit yang terikat mati pada rumah alternator. Pada bagian tersebut terdapat inti besi lunak berjumlah 2 batang atau 12 bagian yang dililit kumparan, ada yang ujung kumparannya berjumlah 2 ada juga 3 buah, kumparan tersebut disebut juga denan istilah stator. Masing-masing ujung kumparan dihubungkan dengan massa (-), ujung yang lain digunakan untuk lampu penerangan, pengapian dan pengisian.

Pada umumnya sepeda motor yang tergolong berkapasitas kecil sampai dengan 250 cc menggunakan alternator jenis yang seperti ditunjukkan pada gambar. Dengan   konstruksi   banyak   pool   medan   magnet   dan   pool   pembangkit diharapkan arus pengisian menjadi lebih rata. Kebutuhan listrik pada sepeda motor jenis ini tidak begitu besar sehingga cukup dengan menggunakan magnet permanen sehingga konstruksinya menjadi kompak menyatu didalam mesin.

 

Gambar. Konstruksi alternator

Berbeda dengan kebutuhan arus pada sepeda motor besar yang memerlukan daya untuk system kelistrikan besar dan menggunakan baterai yang juga berkapasitas besar. Guna memenuhi kebutuhan arus tersebut diaplikasikan generator bentuk lain yang merupakan bagian diluar mesin seperti pada gambar. Hal ini dimungkinkan karena generator ini menggunakan magnet listrik (remanen) yang dapat diatur kekuatan magnetnya sehingga dapat membangkitkan arus yang cukup untuk keperluan system kelistrikan.

Sepeda motor besar atau lazim disebut motor gede mulai dengan sepeda motor berkapasitas diatas 500 cc dengan 4 silinder kebanyakan menggunakan alternator yang sama digunakan pada kendaraan ringan (mobil). Konstruksi ini memungkinkan dilakukan perbaikan pada komponennya tanpa harus melepas bagian bagian mesin tetapi cukup unit alternator dilepas dari mesin. 

 

Gambar. Alternator motor besar

Pertimbangan tersebut diambil alternator memiliki daya lebih besar untuk dapat memenuhi kebutuhan arus lebih besar. Untuk komponen alternator pada motor gede bisa dilihat pada gambar dibawah ini

Pada alternator yang digunakan pada sepeda motor dengan kapasitas besar seperti ditunjukkan pada gambar komponen alternator yang sudah dilengkapi dengan regulator yang terpasang jadi satu unit alternator, sehingga arus yang keluar dari kumparan (stator) sudah dalam bentuk arus searah (DC). Selain itu pada alternator jenis ini komponen rotor berbentuk magnit remanen (tidak tetap) yang terdiri dari inti besi dan lilitan, sehingga apabila ada aliran listrik dari baterai ke lilitan maka rotor tersebut akan menjadi magnit.

 

Gambar. Komponen alternator dengan regulator

b.   Regulator

Untuk bisa memberikan suplay ke sistem kelistrikan sepeda motor dimana harus berupa arus DC (searah) terlebih untuk pengisian baterai maka arus dari alternator harus disearahkan. Regulator adalah komponen yang berperan untuk menyearahkan (rectifier) arus AC menjadi DC yang nantinya digunakan untuk pengisian baterai, selain juga berperan sebagai pengatur/pengontrol (regulator) besar kecilnya arus yang mengalir pada sistem kelistrikan.

 

Gambar. Regulator (kiprok) dan jalur soket (pin) regulator

Proses menyearahkan arus listrik AC menjadi DC pada sepeda motor terdapat 3 jenis, yaitu :

1)   Penyearah setengah gelombang (Half wave)

2)   Penyearahan gelombang penuh (Full wave)

3)   Penyearahan 3 phase

1)    Penyearah setengah gelombang

    

Gambar. Penyearahan setengah gelombang

Penyearahan setengah gelombang alternator coil dihubungkan dengan ground, dan ujung yang lain dihubungkan ke diode. Saat magnet berputar memotong alternator coil, maka alternator menghasilkan arus bolak-balik. Diode dipasang bias maju, sehingga meneruskan listrik gelombang positip. Karena hanya meneruskan gelombang positip saja yang mampu diteruskan ke baterai berarti hanya setengah gelombang yang diteruskan baterai. Sistem pengisian setengah gelombang banyak diterapkan pada sepeda motor dengan kapasitas mesin dibawah 150 cc.

 

Gambar. Skema setengah gelombang (Half wave)

2)    Penyearahan gelombang penuh (Full Wave)

Penyearahan gelombang penuh membutuhkan 4 diode, 2 diode dirangkai bias maju dan 2 diode dirangkai bias mundur seperti pada gambar penyearahan gelombang penuh. Diode yang dirangkai bias maju dihubungkan ke baterai sedangkan yang dirangkai bias mundur dihubungkan ke ground.

 

.Gambar. Penyearahan gelombang penuh (Full wave)

Proses penyearahannya adalah sebagai berikut : saat poros engkol berputar maka magnet juga berputar memotong alternator coil.

 

Gambar. Skema penyearahan Full Wave

Saat ujung A alternator menghasilkan gelombang positip maka D4 sebagai penghubung ground dan D1 sebagai penyearah. Pada setengah putaran berikutnya maka ujung B alternator coil yang menghasilkan gelombang positip, D3 bertindak sebagai penghubung ground dan D2 sebagai penyearah. Dengan demikian dalam satu putaran ujung A alternator coil menyearahkan setengah gelombang, dan ujung B alternator coil juga menyearahkan setengah gelombang, sehingga satu putaran menghasilkan 2 gelombang positip hasil penyearahan. Skema sistem pengisian dengan gelombang penuh ditunjukan pada gambar  biasa dipakai pada sepeda motor dengan kapasitas mesin diatas 100 cc .

3)    Penyearahan 3 phase

Pada penyearahan 3 phase, membutukan 3 alternator coil yang dirangkai bintang atau delta. Tiap ujung alternator coil hubungkan dengan sepasang diode. Dengan demikian dibutuhkan 6 diode. Gelombang listrik yang dihasilkan dalam satu putaran ada 3, dengan selisih 360º : 3 = 120º. Karena lebih rapat gelombang yang dihasilkan maka arus yang dibangkitkan lebih besar dan stabil, Model ini banyak digunakan pada sepeda motor dengan kapasitas besar.

 

Gambar. Penyearahan 3 phase

c.    Baterai (Accumulator)

Komponen sistem pengisian yang terakhir adalah baterai. Secara umum baterai berfungsi sebagai sumber arus searah (DC) serta sebagai penyimpan arus listrik sementara waktu, apabila arus listrik pada baterai dipakai secara kontinyu maka arus yg tersimpan akan habis. Selain itu kedudukan baterai pada sepeda motor bisa dikategorikan sebagai berikut :

1)    Mesin dalam keadaan mati dan sewaktu mesin dihidupkan. 

Baterai akan memasok kebutuhan listrik ke semua komponen listrik.

 

Gambar. Suplai arus listrik saat mesin mati

2)    Pada putaran mesin rendah

Sewaktu daya listrik yang dihasilkan oleh alternator lebih rendah daripada yang diperlukan oleh komponen-komponen listrik, baik baterai maupun alternator memasok listrik ke komponen-komponen listrik tersebut.

3)    Pada putaran mesin tinggi

Sewaktu daya listrik yang dihasilkan oleh alternator lebih tinggi daripada yang diperlukan oleh komponen-komponen listrik, baterai menyimpan listrik yang diterimanya dari alternator.

 

Gambar. Suplai arus listrik saat mesin putaran tinggi

 Prinsip kerja rangkaian sistem pengisian 

Bila suatu penghantar digerakkan memotong suatu medan magnet, maka pada penghantar tersebut akan dihasilkan suatu arus listrik. Listrik yang dihasilkan disebut induksi elektromagnetik. Hubungan arah garis gaya magnet, arah gerak penghantar memotong dan arah arus yang dihasilkan dijelaskan menurut kaedah tangan kanan Fleming,s. Menurut kaedah tangan kanan Fleming`s maka ibu jari menunjukkan arah gerakan penghantar, jari telunjuk menunjukkan arah garis gaya magnet dan jari tengah menunjukkan arah arus listrik yang dihasilkan.

 

Gambar Kaedah tangan kanan Fleming`s

Semakin cepat kita menggerakan penghantar semakin besar induksi elektromagnetik yang dihasilkan, semakin banyak penghantar yang memotong medan magnet semakin besar induksi elektromagnetik yang dihasilkan, semakin kuat medan magnet yang dipotong oleh penghantar semakin besar induksi elektromagnetik yang dihasilkan.

Besarnya induksi elektromagnetik dapat dirumuskan sebagai berikut:

E= B.L.V.

E = Besar induksi elektromagnetik

B = Kuat medan magnet

L = Panjang penghantar

V = Kecepatan memotong medan magnet

Dari rumus tersebut nampak bahwa besarnya induksi elektromagnetik yang dihasilkan berbanding lurus dengan:

a.    Kecepatan pemotongan medan magnet.

b.    Panjang penghantar yang memotong medan magnet

c.     Kuat medan magnet

Pada gambar  di bawah ini menunjukan rangkaian sistem penerangan dan pengisian, dimana kedua sumber listrik diatur oleh regulator rectifier. Rangkaian tersebut adalah contoh rangkaian sistem pengisian setengah gelombang dan banyak digunakan pada sepeda motor dibawah 150 cc.

Pada regulator tidak hanya mengatur stabilitas tegangan pengisian, namun juga mengatur stabilitas tegangan penerangan. Sehingga kalau ada gangguan regulator maka lampu menjadi cepat putus.

 

Gambar. Rangkaian sistem pengisian dan penerangan Supra 100 cc

Pada gambar cara kerja sistem pengisian sepeda motor dimana saat mesin hidup maka magnet berputar menginduksi alternator coil, saat putaran rendah tegangan yang dihasilkan alternator coil masih di bawah batas, arus listrik disearahkan oleh diode untuk mengisi baterai dan ke beban lain.

 

Gambar. Cara kerja sistem pengisian sepeda motor

Saat putaran mesin semakin tinggi, tegangan yang dibangkitkan oleh alternator coil juga semakin tinggi. Agar tegangan yang dibangkitkan tidak merusak maka tegangan dibatasi antara 14 -16 V pada putaran 5000 rpm. Pada saat tegangan mencapai 14 V, zener diode (ZD2) akan On sehingga memicu SCR2 menjadi On. Saat SCR2 ON, arus akan mengalir ke ground melalui R4, sehingga tegangan ke baterai dan beban berkurang.

Hal itu sama dengan pada sistem penerangan, apabila tegangan melebihi batas maka ZD1 akan On sehingga memicu SCR1 menjadi On. Saat SCR1 ON maka arus akan mengalir ke ground melalui R3, sehingga tegangan ke lampu berkurang. Saat tegangan di bawah batas maka ZD1 akan Off sehingga tegangan naik lagi. Demikian seterusnya sehingga tegangan tetap stabil.