Sistem Stater

SISTEM STARTER

Mesin tidak dapat mulai hidup (start) dengan sendirinya,untuk itu mesin
tersebut memerlukan tenaga dari luar untuk memutarkan poros engkol dan
membantu untuk menghidupkan mesin. Dari beberapa cara yang ada, mobil pada
umumnya menggunakan motor listrik, digabungkan dengan magnetic switch yang
memindahkan gigi pinion yang berputar ke ring gear yang dipasangkan ke pada
bagian luar dari fly wheel, sehingga ring gear berputar ( dan juga poros engkol ).

Motor starter harus dapat menghasilkan momen yang besar dari tenaga yang kecil yang tersedia pada baterai. Hal lain yang harus diperhatikan ialah bahwa motor
starter harus sekecil mungkin. Untuk itulah, motor serie DC (arus searah)
umumnya yang dipergunakan.

1. FUNGSI DAN KEGUNAAN MOTOR STARTER

Motor starter berfungsi untuk memutarkan fly wheel (poros engkol) pertama kali sehingga mesin dapat hidup setelah itu terjadi siklus yang akan menghasilkan tenaga. Lebih efisien menghidupkan mesin dengan motor starter daripada dengan menggunakan tenaga manual (tenaga manusia).

2. PRINSIP KERJA MOTOR STARTER

2.1. Medan Elektromagnetik

Dalam ilmu Fisika, medan elektromagnetik adalah suatu medan yang dibentuk dengan menggerakkan muatan listrik (arus listrik) yang menyebabkan munculnya gaya di muatan listrik yang bergerak lainnya. Arus mengalir melalui sepotong kawat membentuk suatu medan magnet (M) di sekeliling kawat.

2.2. Kaidah Tangan Kiri Fleming

Fleming Left Hand Rule

Ø  Ibu jari menunjukkan arah gaya elektromagnetik

Ø  Jari telunjuk menunjukkan arah medan magnet

Ø  Jari tengah menunjukkan arah aliran arus listrik

Sesuai dengan kaidah tangan kiri fleming. Jika di tengah tengah medan magnet dialirkan arus listrik maka akan timbul gaya elektromagnet. Pada gambar diatas, medan magnet dari kutup utara (N) menuju kutup selatan (S). Di tengah tengah medan magnet diletakkan konduktor yang dialiri arus, sehingga akan timbul gaya elektromagnetik yang menyebabkan konduktor bisa berputar.

3. JENIS MOTOR STARTER

Motor starter yang dipergunakan pada automobile dilengkapi dengan magnetic
switch yang memindahkan gigi yang berputar (selanjutnya disebut gigi pinion)
untuk berkaitan atau lepas dari ring gear yang dipasangkan mengelilingi fly wheel
(roda gila) yang dibuat pada poros engkol. Saat ini kita mengenal dua tipe motor
starter yang digunakan pada kendaraan atau truck-truck kecil, yaitu motor starter
konvensional dan reduksi.

Mobil-mobil yang dirancang untuk dipergunakan pada
daerah dingin mempergunakan motor starter tipe reduksi, yang dapat
menghasilkan momen yang lebih besar yang diperlukan untuk menstart mesin
pada cuaca dingin.

Motor starter tipe ini dapat menghasilkan momen yang lebih
besar dari pada motor starter konvensional untuk ukuran dan berat yang sama.,
saat ini mobil cenderung mempergunakan tipe ini meskipun untuk daerah yang
panas. Pada umumnya motor starter digolongkan (diukur) berdasarkan output
nominalnya (dalam KW) makin besar output makin besar kemampuan starternya .

1. Motor Starter Tipe Konvensional

2. Motor Starter Tipe Reduksi

3. Tipe Planetary

1. TIPE KONVENSIONAL

            Motor starter tipe ini terdiri dari sebuah magnetic switch, motor elektrik, drive lever pinion gear, starter clutch.pinion gear ditempatkan satu poros dengan armatur dan berputar dengan kecepatan yang sama Drive lever yang dihubungkan dengan plunger magnetic switch mendorong pinion gear dan menyebabkannya berkaitan dengan ring gear.

a. Magnetic Switch

Magnetic switch terdiri dari hold-in coil, pull in coil, return spring, pluger dan komponen lain        Sakelar magnet (magnetik switch) bertugas menghubungkan dan
melepaskan pinion gear ke dan dari roda penerus, sekaligus mengalirkan
arus listrik yang besar pada sirkuit motor starter melalui terminal
utama

b. Field Coil

            Arus listrik dari magnetic switch mengalir melalui field coil yang selanjutnya membangkitkan medan magnet yang diperlukan untuk memutar armature.

           

c. Brush

Sikat ( brush ) yang dibuat dari tembaga lunak, berfungsi meneruskan arus dari field coil ke armature coil dan langsung ke massa melalui
komputer. Umumnya starter memiliki empat buah brush, yang
dikelompokan menjadi dua, yaitu dua buah menjadi brush positif dan
dua buah lagi menjadi brush negatif

d. Armature

Armature, bagian motor yang berputar, terdiri dari armature core, armature coil, comutator dan lainnya. Armature berputar diakibatkan dari interaksi antara medan magnet yang dibangkitkan oleh field coil dan armature coil.

e. Stater Clutch

Starter clutch berfungsi untuk memindahkan momen puntir dari
premature shaft ke roda penerus, sehingga dapat berputar. Starter
berfungsi juga sebagai pengaman armature coil apabila rod penerus
cenderung memutarkan pinion gear.

Kontruksi stater cluch yang digunakan untuk motor stater tipe konvensional agak berbeda dengan yang digunakan pada tipe reduksi, tetapi prinsip dan cara kerja masing-masing dapat dikatan sama, dan bagian ini hanya menjelaskan konstruksi dan cara kerja tipe konvensional saja.

1) Stater Cluch selama memutarkan

Armature yang berputar akan memaksa cluch housing yang beralur untuk berputar lebih cepat dari pada iner race yang disatukan dengan pinion gear. Cluch roller akan mengeliling ke arah yang lebih sempit antara cluch housing dan iner race sehingga terikat mati antara cluch housing dan inner race. Sebagai akibatnya roller akan memindahkan momen dari cluch housing ke inner race dan selanjutnya ke pinion gear.

2) Stater Cluch setelah mesin hidup

Bila mesin talah hidup momennya kan memaksa inner race untuk berputar jauh  lebih cepat dari cluch housing. Cluch roller kemudian akan menggelinding mendorong pegas ke ruang yang lebih luas di dalam housing. Akibatnya housing dan inner race akan saling lepas untuk mencegah agar stater cluch memindahkan momen mesin dari pinion gear ke motor stater.

CARA KERJA

1. Kunci Kontak Pada Posisi START

            Bila kunci kontak diputar pada posisi START terminal 50 akan mengalirkan arus lisrik dari baterai ke hold-in dan pull-in coil, dari pull-in cooil kemudian arus mengalir ke field coil dan armature coil melalui terminal C. pada titik ini penurunan tegangan pada pull-in coil mempertahankan aliran arus yang mengalir pada bagian motor (field coil dan armature)kecil, sehingga motor berputar dengan putaran lambat.

Pada saat yang bersamaan medan magnet yang dibangkitkan oleh hold-in dan pull-in coil menarik plunger kekanan melawan pegas pengembali. Gerakan ini menyebabkan pinion gear terdorong kekiri dan berkaitan dengan ring gear. Kecepatan motor yang lambat akan membuat perkaitan gigi lembut. Alur spiral membantu perkaitan pinion dengan ring gear menjadi lebih lembut

 

2. Pinion Gear Dengan Ring Gear Berkaitan

Bila magnetic switch dan ulir spiral mendorong pinion gear mendorong pada posisi dimana bekaitan penuh dengan ring gear, kontak plate yang terseantuh ujung plunger membuat main relay on dengan menghubungkan terminal 30 dsan C. akibat hubungan ini maka arus yang mengalir kemotor menjadi lebih besar dan menyebabkan motor berputar dengan moment yang lebih besar.

Alur spiral memperkuat perkaitan pinion gear dengan ring gear. Pada saat itu tegangan pada kedua ujung pull-in coil menjadi sama sehingga arus tidak lagi mengalir pada kumparan ini, oleh karena itu plunger ditahan pada posisinya dengan gaya magnet yang dihasilkan oleh hold-in coil.

 

 3.Pada Saat Stater Switch ON

Apabila saklar starter diputar ke posisi ON, maka arus baterai mengalir melalui kumparan penahan ke massa dan dilain pihak kumparan penarik, Kumparan medan dan ke massa melalui anker. Pada saat ini kumparan penahan dan kumparan penarik membentuk gaya magnet dengan arah yang sama, dikarenakan arah arus yang mengalir pada kedua kumparan tersebut sama, seperti pada.gambar di atas.

Maka plat kontak (plunyer) akan bergerak ke arah menutup saklar utama, sehingga lengan penggerak menggeser kopling jalan bebas ke arah posisii berkaitan dengan roda gaya. Untuk lebih jelas lagi jalannya arus adalah sebagai berikut :

 

4. Armature Brake

            Sesaat setelah star mesin pinion gear yang masih berputar karena gaya inertia dapat menyebabkan kerusan bila terjadi antara pinion ring gear untuk mencegah hal ini, motor starter tipe konventional dilengkapi dengan mekanisme brake dengan konstruksi seperti diperlihatkan pada gambar dibawah ini.

Ketika return spring didalam magnetik switc menarik kembali pinion gear, brake spring menarik armature melawan brush holder. Bila brush holder telah menyatu dengan komutator and frame, armature akan segara berhasil berputar.

2. TIPE REDUKSI

KONSTRUKSI

            Motor stater tipe ini terdiri dari sebuah magnetic switch, sebuah motor berkecepatan tinggi yang sangat kompak, beberapa roda gigi reduksi, sebuah pinion gear, sebuah starter celuth, dll. Roda gigi ekstra memperlambat putaran motor sampai sepertiga atau seperempat putaran dan memindahkan putaran tersebut ke piniion gear.

            Pluger dari magnetic switch akan masuk menekan pinion gear yang letaknya satu sumbuh menyebabkan pinion gear berhubungan debgan ring gear. Motor starter tipe ini menghasilkan momen yang lebih besar, dengan ukuran dan berat yang sama, bila dibandingkan dengan tipe konfisional.

CARA KERJA

1.      KUNCI KONTAK PADA POSISI  “START”

Bila kunci kontak diputar pada posisi start, terminal 50 dilalui arus listrik dari baterai ke hold-in dan pull-in coil. Dari pull-in coil, arus kemudian mengalir ke field coil dan armature coil melalui terninal C. pada titik ini motor berputar pada kecepatan rendah, dengan adanya energi pada pull-in coil menyebabkan tegangannya urun yang mana akan membatasi  arus yang mengalir ke komponen motor (field coil dan armature).

Pada saat yang sama, pull-in dan hold-in membangkitkaqn medan magnet yang menekan plunger ke kiri melawan return spring. Pinion gear kemudian bergeser ke kiri sampai berhubungan dengan ring gear. Kecepatan motor yang rendah pada tahap ini menyebabkan kedua roda gigi berhubungan dengan lembut. Alur spiral juga membantu pinion dan ring gear untuk berhubungan lebih lembut.

2.      Pinion Dan Ring Gear Berhubungan

Bila magnetic switch dan alur spiral mendorong pinion gear pada posisi dimana berkaitan penuh dengan ring gear, kontak plate mnyentuh plunger membuan main switch ON oleh hubungan singkat antara terminal 30 dan C. akibat hubungan ini maka arus yang melalui motor starter lebih besar, yang menyebabkan motor berputar dengan moment yang lebih besar pula.

Alur spiral membantu pinion gear berkaitan lebih kuat dengan ring gear. Pada saat yang sama, tegangan pada kedua ujung pull-in coil menjadi sama sehingga tidak arus yang mengalir melalui kumparan ini. Plunger kemudian bertahan pada posisinya hanya dengan gaya magnet yang dihasilkan oleh hold-in coil.

3. Kunci Kontak Pada Posisi ON

Bila kunci kontak dikembalikan pada posisi ON dari posisi start maka tegangan yang diberikan ketermina 50 akan terputus. Main switch akan tetap tertutup, tetapi arus sebagian mengalir dari terminal C ke hold-in coil melalui Pull-in coil dengan mengalirnya arus melalui hold-in coil dengan arah yang sama seperti pada saat kunci kontak pada pisisi start, hal ini akan membangkitkan medan megnet yang menarik plunger. Pada pull-in coil, arus mengalir dengan arah yang berlawanan, dengan membangkitkan medan magnet yang akan mengembalikan plunger pada posisi semula.

Medan megnet yang dihasilkan oleh kedua kumparan ini akan saling meniadakan, sehingga plunger akan tertarik mundur oleh return spring dengan demikian arus yang besar yang diberikan kemotor akan terputus dengan bersamaan itu pula plunger akan membebasakan hubungan pinion dengan ring gear.

Armatur yang digunakan pada motor starter diproduksi mempunyai gaya inertia lebih kecil bila dibandingkan denga tipe konvensional, sehingga akan segera berhenti bila terjadi gesekan. Motor starter tipe ini tidak memerlukan mekanisme brake seperti yang digunakan pada motor starter tipe konvesional.

3.TIPE PLANETARY

KONSTRUKSI

Motor starter tipe planetary menggunakan planetary gear untuk mengurangi kecepatan putaran armature, seperti pada tipe reduksi, dan pinion gear bekaitan dengan ring gear melalui drive lever, seperti pada tipe konvensional.

CARA KERJA

1. Mekanisme Pengurangan Kecepatan

Pengurangan kecepatan poros armature dilakukan oleh tiga buah planetary gear dan satu internal gear. Apabila poros armature berputar, maka planetary gear akan berputar kearah sebaliknya dan selanjutnya menyebabkan internal gear berputar. Akan tetapi internal gear terikat planetaty gear itu sendiri akhirnya berputar didalam internal gear karena plenetary gear tepasang pada poros planetary gear, maka putaran planetary gear akan menyebabkan poros planetry gear akan berputar juga.

Perbandingan gigi antara gigi poros armatur dengan plenetary gear dan internal gear adalah 11:15:43 yang menghasilkan perbandingan reduksi sekitar 5,mengungi kecepatan putar pinion gear setengah dari putaran yang sebenarnya.

1.      Damping Device

Internal gear biasanya dipasang mati, tetapi bila momen yang diberikan ke starter terlalu besar, maka internal gear pada akhirnya akan berputar untuk membuang momen yang berlebihan dan mencegah kerusakan pada armature dan bagian-bagian lain. Internal gear diikatkan dengan clutch plate dan clutch plate didorong oleh spring washer.

Bila momen yang berlebihan membawa internal gear, clutch plate akan mmenahan gaya dorong spring washer dan berputar sehingga internal gear ikut berputar. Dengan cara itulah momen yang berlebihan dapat diredam.

TROUBLESHOOTING

Problem starter (starting) dapat dikelompokkan dalam dua kategori :

-          Mesin Dapat Berputar Normal Tetapi Tidak Hidup

-          Kecepatan Putar Terlalu Rendah Untuk Menghidupkan Mesin

Pada troubleshooting diperlukan penelitian yang cermat pada kondisi dimana masalah timbul untuk membantu menentukan sumber masalah dengan tepat.

1. GARIS BESAR PEMERIKSAAN PADA KENDARAAN

Bila terpikir bahwa penyebab gangguan tidak terletak pada mesin melainkan pada sistem starter, maka pertama-tama periksalah apakah tegangan yang diberikan pada motor stater terpasang pada kendaraan.

Meskipun sirkuit yang digunalkan pada automobil yang sebenarnya bervariasi konfigurasinya dari satu model ke model yang lain. Mereka dikelompokan dalam dua tipe, yaitu : mempunyai relay stater dan tanpa relay. Diagram dibawah mengambarkan dua tipe. Terminal 30 tetap berhubungan dengan terminal baterai sedangkan terminal 50 hanya terhubung pada saat kunci kontak pada posisi start.

Sirkuit stater yang digunakan pada kendaraan dengan transmisi otomatis juga mempunyai netral start switch untuk mencegah terhubungnya sirkuit yang dapat menghidupkan motor stater kecuali bila shift lever pada posisi N (neutarl) atau P (park). Bila kendaraan dengan cluth start sistem (model tranmisi manual untuk US dan canada), clutch starter relay dan clutch start switch dipasang untuk mencegah start bila pedal kopling tidak diinjak.

PROSEDUR TROUBLESHOOTING

1). Pada saat kunci kontak diputar  ke posisi start motor starter tidak bekerja . (Pinion gear tidak bergerak keluar dan motor starter tidak berputar).

Gangguan semacam ini mungkin terdapat pada bagian kelistrikan yang berhubungan dengan terminal 50, atau pada motor strater.

			Lakukan pengisian atau ganti baterai

 

                                                                         Terlalu

                                                                         rendah

2. periksa tegangan terminal 50

                          Baik

                                                                         Terlalu

3. tes kemampuan motor starter

Pebaiki motor starter

                                                                         rendah

                                                                   tidak baik

1. Ukur tegangan terminal baterai. Pada saat kunci kontak diposisikan ke START, tegangannya harus 9,6 Volt atau lebih tinggi. Bila hasil pengukuran ternyata lebih rendah, lakukang pengisian atau ganti baterai. Periksa juga kerak atau kotoran pada terminal baterai.

2. Ukur tegangan terminal 50 motor starter dengan massa. Pada saat kunci kontak pada posisi START tegangannya hrus 8 Volt atau lebih tinggi. Bila tegangannya dibawah harga tersebut, periksa bagian-bagian wiring antara baterai dengan terminal 50 dan perbaiki atau ganti bagian-bagian yang rusak
3. Sebelum membongkar motor starter, dengan menentukan secara kasar sumber masalah akan memperlancar pekerjaaan.(dalam hal ini gangguan mungkin saja terjadi karena gangguan pada pull-in coilfiel coil, kabel-kabel dari terminal C sampaidengan bagian-bagian motor dan sebagainya).

2). Kunci kontak diputar keposisi START, menyebabkan pinion gear bergerak keluar dengan suara klik, tetapi motor starter tetap diam atau tidak berputar.

Permasalahan seperti ini biasanya terdapat pada motor starter, mesin itu sendiri, atau pada sisitem kelistrikan sampai keterminal 30.

 

                                                                Terlalu tinggi

baik

                                                                        Terlalu

                                                                         rendah

Periksa sirkuit kunci kontak dan perbaiki atau ganti.

3. periksa tegangan terminal 30

                          Baik

   Terlalu

   

4. tes kemampuan motor starter

rendah

Pebaiki motor starter

            baik

                                                               

                                                                tidak baik              

1. Periksa tahanan putaran mesin. Periksa apabila diputarkan moment yang lebih besar dari biasanya untuk memutarkan mesin dengan cara memutarkan poros engkol dengan kunci shok, dsb.
2. Ukur tegangan terminal baterai. Pada saat kunci kontak pada posisi Start. Tegangan pada terminal baterai harus 9,6 Volt atau lebih besar. Bila hasil pengukuran dibawah harga tersebut, lakukan pengisian ataub ganti baterai. Periksa juga kotoran dan karat pada terminal baterai.
3. ukur tegangan antara terminal 30 motor starter dengan massa. Pada saat kunci kontak diposisikan pada START, tegangan harus 8 Volt atau lebih besar. Bila hasil pengukuran dibawah harga tersebut, periksa kebel antara terminal baterai dengan terminal 30 dan perbaiki atau ganti bila perlu.
4. Sebelum membongkar motor starter, menentukan sumber masalah secara kasar akan sangat membantu, sehingga pekerjaan dapat dilaksanakan dengan lebih lancar.(dalam hal ini gangguan mungkin timbul pada switc kontak yang keadaannya kurang baik, tahanan listrik atau komutator dengan brush terlalu tinggi, starter clutc slip dan lain-lain).

3). Bila kunci kontak diputar ke posisi START, pinion gear  akan bergerak keluar masuk berulang-ulang.

Masalah ini biasanya disebabkan pada tegangan pada terminal 50 tidak cukup, atau kerusakan pada motor stater itu sendiri.

			Lakukan pengisian atau ganti baterai

                                                    

    Baik                                                      Terlalu

       rendah

3. Test kemampuan motor stater

                                                             Terlalu rendah

	Perbaiki motor stater

                                                                 Tidak baik

1.      Ukur tegangan pada baterai

Bila kunci kontak diputar pada posisi START, tegangan baterai harus 9,6 V atau lebih besar.

Bila hasil pengukuran ternyata berada di bawah harga tersebut, lakukan pengisian atau ganti bateri. Periksa juga kotoran dan karat pada terminal baterai.

2.      Ukur tegangan antara terminal 50 motor stater dengan massa.

Bila kunci kontak diposisikan ke START, maka tegangannya harus 8 V atau lebih besar. Bila ternyata hasil pengukurannya berada di bawah harga tersebut, periksa komponen wiring antara baterai dengan  terminal 50 dan perbaiki atau ganti bila ada bagian yang rusak.

3.      Sebelum membongkar motor stater, tentukan sumber masalah secara kasar sehingga pekerjaan dapat dilaksanakan dengan lebih lancar.

4). Motor stater terus bekerja meskipun kunci kontak telah dikembalikan ke posisi ON dari posisi START

Masalah ini mungkin sumbernya terdapat pada kunci kontak, relay stater atau motor stater.

2.  Periksa relay stater ( kalau ada )

ganti

Baik                                                   tidak baik

 

Baik                                                     tidak baik

                                                              tidak baik

1.      Periksa kunci kontak

Pada saat kunci kontak dikembalikan ke posisi ON, hubungan ke motor stater harus terputus.

2.      Periksa relay stater, bila ada.

Periksa dan pastikan relay bekerja normal.

3.      Sebelum membongkar motor, tentukan sumber gangguan secara kasar dan ini akan sangat membantu memperlancar pekerjaan.

5). Bila kunci kontak diputar pada posisi START, akan menyebabkan pinion gear bergerak ke luar. Starter berputar, dan menimbulkan suara berisik yang tidak wajar tetapi mesin tidak berputar.

Masalah seperti ini biasanya disebabkan oleh pinion atau ring gear yang rusak. Bila di temukan kerusakan maka gantilah gear.

6). Bila kunci kontak dikembalikan ke posisi START setelah mesin gagal hidup, maka pinion gear akan membuat suara berisik yang tidak wajar, (hanya terjadi pada motor tipe konvensional)

Dalam hal ini gangguan biasanya terletak pada mekanisme brake. Lakukan test motor stater tanpa beban dan lihat bahwa pinion gear segera berhenti berputar bila daya diputuskan. Bila tidak berhenti dengan segera, perbaiki mekanisme brake.

PENUTUP

1. KESIMPULAN

Berdasarkan pembahasan yang telah dikemukakan pada makalah ini dihasilkan beberapa kesimpulan , antara lain :

1. Motor starter merupakan bagian dari sistem kelistrikan mobil yang berfungsi untuk mengubah energi listrik dari baterai menjadi energi listrik mekanik berupa gerak putar untuk memutar poros engkol sebagai pemicu gerak awal memperoleh putaran minimum dalam usaha pembakaran.
2. kerusakan yang sering terjadi pada motor starter antara lain, motor stater tidak berfungsi (tidak berputar), kunci kontak pada posisi start, pinion gear bergerak keluar, tetapi motor starter tetap diam, pinion gear bergerak bolak balik, mesin berputar lambat, dan motor starter berputar terus walaupun kunci kontak dikembalikan keposisi ON.

DAFTAR PUSTAKA

1. TOYOTA ASTRA STEEP 2
2. Web
3. Teknik Servis Mobile