electric system
DESCRIPTION
electrik bookTRANSCRIPT
-
No. Publikasi :
Kode Pub. :
Grup : BASIC MECHANIC
PLANT DEPARTMENT
PT SAPTAINDRA SEJATI Jl . TB Simatupang Kav 18 Ci landak Barat
JAKARTA 12430. Untuk Lingkungan Sendiri
MATERI
ASSESMENT
KELUAR
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development PT SAPTAINDRA SEJATI i
KATA PENGANTAR
Dengan mengucapkan rasa syukur kehadirat Allah Yang Maha Kuasa, yang telah memberikan kekuatan dan
ketetapan hati, serta rahmat dan hidayah-NYA, juga ucapan terimakasih disampaikan kepada semua rekan dan
sahabat dan para senior praktisi alat berat yang memberikan masukan, kritikan dan koreksinya dan yang tidak kalah
pentingnya diucapkan terimakasih kepada keluarga (istri dan anakku tercinta) yang telah mengorbankan waktu dan
memberikan dorongan dan semangat, sehingga buku untuk pembahasan sistem electrical system dapat
diselesaikan.
Pembahasan dalam buku ini, berisikan informasi dasar, umum dan sederhana daripada sistem electrical system
yang berlaku pada unit-mesin heavy equipment (alat berat) penjelasan-penjelasan dari spesifikasi komponen-
komponen dan fungsinya serta yang terangkai dalam suatu sistem electrical system yang juga diaplikasikan dalam
bentuk aplikatip baik untuk mesin Bulldozer, Wheel loade, Hauling Truck (Rigid & Articulated) dan mesin-mesin
peralatan berat lainnya.
Buku ini merupakan hand-out, bagi peserta didik tentang sistem electrical system, yang mengacu pada kurikulum
Basic Machine Course atau Latihan Dasar Mekanik yang berdasarkan pada Standar Kompetensi Kerja Nasional
Indonesia (SKKNI) yang telah dikonvesikan di Jakarta pada bulan Februari 2004.
Kompetensi yang menjadi sasaran dalam bahan ajar pelatihan ini adalah: Unit Kompetensi No. ABMR 011.20-1.A
tentang: MELAKSANAKAN PEKERJAAN DASAR POWER TRAIN , dengan rincian uraian pada element tugas:
ABMR 011.20.07.1. tentang mengidentifikasi kompetensi yang dibutuhkan untuk MENGIDENTIFIKASI
PENGUASAAN PEKERJAAN DASAR SISTEM ELECTRICAL SYSTEM.
Semoga pembahasan sistem steering dan brake seri pertama ini, akan menajdi daya tarik tersendiri untuk lebih
mendalami dan mendalami lagi, tentang keunikan sistem steering dan brake dari unit mesin. Kekurang sempurnaan
dalam pembahasan buku ini, agar dapat menjadikan awal dari semangat belajar lagi.
Terakhir terima-kasih atas kritik dan sarannya untuk perbaikan dan kemajuan bersama.
Wassalam,
Narogong, .......... Mei 2010
Penyusun
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development PT SAPTAINDRA SEJATI ii
DAFTAR ISI
Kata Pengantar .........................................................................................................i
Daftar Isi ...................................................................................................................ii
BAB I DASAR DASAR LISTRIK
a. Teori Listrik .............................................................................................1
b. Hukum Ohm ............................................................................................6
c. Arus Searah dan arus bolak balik ............................................................7
d. Tenaga Listrik ..........................................................................................9
e. Jenis jenis rangkaian listrik .....................................................................11
f. Avometer ................................................................................................17
BAB II MAGNET
a. Pengertian Kemagnetan ............................................................................21
b. Sifat sifat Magnet ..................................................................................21
c. Elektromagnet .........................................................................................22
d. Prinsip kerja alternator .............................................................................27
e. Prinsip Motor listrik ...................................................................................30
BAB III KOMPONEN KOMPONEN LISTRIK
a. Resistor ..................................................................................................31
b. Kapasitor ................................................................................................35
c. Semikonduktor ........................................................................................41
d. Diode ......................................................................................................44
e. Transistor ................................................................................................47
f. Thyristor (SCR : Silicon Controller Rectifier) ................................................50
g. Battery ...................................................................................................52
BAB IV STARTING SYSTEM
a. Starting Switch ........................................................................................63
b. Battery Relay switch .................................................................................63
c. Starting Motor .........................................................................................66
d. Safety Relay ............................................................................................67
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development PT SAPTAINDRA SEJATI iii
BAB V CHARGING SYSTEM
a. Alternator dan Semi konduktor Regulator ....................................................72
b. Alternator brushless dan Semi konduktor Regulator ......................................76
BAB VI PREHEATING SYSTEM
a. Sistem Pemanasan awal dengan Glow plug..................................................77
b. Sistem Pemanasan awal dengan Ribbon Heater ...........................................78
BAB VII LIGHTING SYSTEM
a. Sirkuit head lamp .....................................................................................80
b. Sirkuit turn signal.....................................................................................81
c. Sirkuit Back up lamp ................................................................................83
d. Sirkuit stop lamp ......................................................................................83
e. Sirkuit parking lamp .................................................................................84
f. Sirkuit electric luminance ..........................................................................84
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 1
BAB I DASAR-DASAR LISTRIK
A. TEORI LISTRIK
Elektron adalah bagian terkecil dari suatu atom. Sifatnya ringan dan selalu mengorbit pada inti
(proton). Lihat gambar berikut ini :
Gambar I 1. Elektron dan Proton
Atom yang sederhana adalah atom hydrogen. Atom ini mempunyai satu elektron yang mengorbit
pada satu inti (proton). Atom yang elektronnya lebih banyak adalah atom uranium. Atom ini
mempunyai 92 elektron dan 92 proton. Setiap atom mempunyai struktur sendiri sendiri. Tetapi
pada umumnya setiap atom mempunyai jumlah proton dan elektron yang sama (sebanding). Atom
atom tersebut menyebar dalam lintasan yang terdapat pada atom tersebut.
Menurut paulli, banyaknya elektron maksimum yang dapat menempati tiap kulit dirumuskan
dengan :
2 n2 (n : Nomor Lintasan Kulit Atom)
Simbol kulit dalam banyaknya elektron maksimum dalam setiap kulit adalah :
K = (n 1) = 2 x (1) = 2 elektron
L = (n 2) = 2 x (2) = 8 elektron
M = (n 3) = 2 x (3) = 18 elektron
N = (n 4) = 2 x (4) = 32 elektron
O = (n 5) = 2 x (5) = 50 elektron
P = (n 6) = 2 x (6) = 72 elektron
Elektron yang terdapat pada kulit terluar disebut Elektron Valensi
ATOM HYDROGEN
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 2
Contoh
Gambar I 2. Atom dan Lintasan elektron konduktor, semi konduktor dan Isolator Contoh diatas menunjukan macam macam bahan berdasarkan nomor atom dan sifat kemudahan
menghantarkan arus listrik (konduktivitas). Berdasarkan jumlah valensi atau jumlah elektron pada
kulit atom terluar suatu bahan dapat di kategorikan sebagai konduktor, semi konduktor dan
isolator.
1. Konduktor
Konduktor adalah bahan yang dapat menghantarkan arus listrik. Konduktor juga merupakan bahan
yang atom atomnya mempunyai jumlah electron kurang dari 4 lintasan (kulit) terluar.
2. Semi Konduktor
Semi konduktor adalah bahan yang dapat menghantarkan arus listrik (konduktor) tapi juga dapat
menjadi bahan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik (isolator). Semi konduktor mempunyai
jumlah atom sama dengan 4 pada lintasan (kulit) terluar.
3. Isolator
Isolator adalah bahan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik. Isolator merupakan bahan
yang atom atomnya mempunyai jumlah elektron lebih dari 4 pada lintasan (kulit) terluar.
Proton dan elektron dalam atom mempunyai gaya potensial:
1. Proton mempunyai muatan positif (+)
2. Elektron mempunyai muatan negatif (-)
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 3
Inti (proton) menarik elektron dan mempertahankan dalam lintasannya dan pada saat muatan
positif (proton) sebanding dengan muatan negative (elektron), maka atom menjadi netral
(kelistrikannya). Meskipun demikian, muatan atom dapat berubah dari netral menjadi bermuatan
positif (+) jika elektron terluarnya ada yang terlepas atau negative jika mendapat tambahan
electron dari atom lain pada kulit terluarnya.
1. Tegangan (Voltage).
Tegangan adalah beda potensial yang menimbulkan gaya yang mengakibatkan terjadinya arus
listrik (perpindahan electron). Tegangan dapat dianalogikan sebagai perbedaan ketinggian air pada
dua buah tabung, apabila dihubungkan dengan sebuah pipa sehingga air mengalir dari level yang
tinggi ke level rendah. Kemudian tidak mengalir setelah ketinggian (beda potensial) sama.
Gambar I 3. Perbedaan level 2 buah tabung
Tegangan juga dapat didefinisikan sebagai perbedaan potensial yang diperlukan untuk mengalirkan
1 Ampere arus melalui 1 Ohm hambatan. Satuan tegangan listrik disebut Volt dan disimbolkan
V
2. Arus
Ketika dua konduktor (A) dan (B) di isi muatan positif dan negatif yang dihubungkan dengan kawat
penghantar (C). Elektron elektron bebas yang berada pada konduktor (B) akan ditarik oleh
konduktor (A) (yang bermuatan positif) dan bergerak melalui kawat penghantar (C) dari muatan
positif (A) ke muatan negatif (B). Arah aliran elektron mengalir dari muatan negatif (B) ke muatan
positif (A).
Gambar I 4. Hubungan antara arus listrik dan arus electron
: Electron flow
: Current flow
: Proton
: Free Electron
A B
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 4
Arus adalah jumlah muatan listrik yang mengalir melalui suatu titik tertentu selama satu detik.
I : Coulomb/detik
Keterangan :
I : Arus (Ampere)
Q : Muatan listrik (Coulomb)
t : Waktu (detik)
satuan arus listrik adalah Ampere (A). 1 (satu) Ampere didefinisikan sebagai aliran 1 (satu)
coulomb muatan listrik dalam 1 detik.
Coloumb (Q) adalah banyaknya muatan listrik (electron) yang mengalir melalui suatu titik pada
penghantar.
1 Q : 6,28 x 1018 electron
3. Hambatan
Setiap objek atau unsur memiliki nilai hambatan, hambatan ini melawan atau menghambat aliran
arus listrik. Besarnya hambatan dalam rangkaian listrik menentukan jumlah arus yang mengalir
dalam rangkaian pada setiap tegangan sumbernya. Satuan dari hambatan adalah ohm ().
Hambatan suatu penghantar dikatakan mempunyai nilai 1 bila besarnya hambatan tersebut
menyebabkan mengalirnya arus sebesar 1A, bila pada kedua ujung kawat penghantar tersebut
dihubungkan dengan sumber tegangan sebesar 1V (pada temperatur konstan). Singkatan yang
baku untuk hambatan listrik adalah R.
Kawat tembaga pada umumnya digunakan untuk menghantarkan arus listrik karena kawat
tembaga mempunyai hambatan terhadap aliran listriknya kecil. Lihat gambar berikut :
Gambar I 5. Hambatan listrik dalam Konduktor
Gambar 5, merupakan gambaran umum hambatan listrik dalam konduktor. Ketika electron bebas
berjalan melalui sebuah logam, electron electron itu melambung melawan molekul, yang akan
memperlambat kecepatan ini disebut dengan Electric Resistance atau Hambatan Listrik.
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 5
Adapun nilai hambatan pada sebuah penghantar dipengaruhi oleh bahan penghantar, luas
penampang penghantar, panjang penghantar, serta temperature. Besarnya harga hambatan dapat
di hitung secara rumus :
R = L
Keterangan : R : Hambatan ()
L : Panjang penghantar (m)
A : Luas Penampang kawat (m2)
: Hambatan jenis (/meter)
Tahanan jenis setiap material berbeda beda. Beberapa diantaranya adalah sebagai berikut :
Material (.cm) at 20 Material (.cm) at 20
Cooper (pure soft) 1.724 x 10-6 Gold 2.2 x 10-6
Cooper, hard draw 1.777 x 10-6 Lead 20 x 10-6
Steel low carbon 9.96x 10-6 Mercury 85.1 x 10-6
Cast Iron 19.1 x 10-6 Silver 1.59x 10-6
Aluminium (Soft) 2.73 x 10-6 Zinc 6.21 x 10-6
Aluminium (Hard) 2.83 x 10-6 Nichrome 100.0 x 10-6
Nickel (pure 100%) 10.4 x 10-6 Manganin 47.8 x 10-6
Tabel 1. Jenis material dan hambatan jenisnya.
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 6
B. Hukum Ohm.
Hukum Ohm menyatakan bahwa banyaknya arus (I) yang mengalir melalui konduktor adalah
berbanding lurus dengan tegangannya (V) dan berbanding terbalik dengan hambatannya (R).
Kalau dirumuskan:
V = I x R
Dimana : I = Arus (Ampere).
V = Tegangan (Volt).
R = Hambatan (Ohm).
Berikut adalah contoh rangkaian percobaan untuk membuktikan hukum ohm. Komponen yang
dibutuhkan adalah sumber tegangan 12 V, potensiometer 10 kOhm, Resistor 0,5 kOhm, Ampere
meter, Voltmeter dan switch.
Gambar I 7. Menguji rangkaian hukum ohm
Jika switch SW dihubungkan, maka arus yang mengalir pada rangkaian akan dapat terukur, begitu
juga tegangan pada masing masing resistor dapat juga diukur dengan menggunakan Voltmeter.
Jika resistansi pada potensiometer diperkecil maka arus akan besar, sebaliknya jika resistansi
pada potensiometer diperbesar maka arus akan kecil.
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 7
C. ARUS SEARAH DAN ARUS BOLAK BALIK
A. Arus searah (Direct Current)
Arus searah (DC) adalah arus yang mengalir dalam arah yang tetap (konstan). Arus searah dapat
di illustrasikan sebagai berikut :
Gambar I 8. Illustrasi arus searah
Generator adalah salah satu alat yang dapat membuat beda potensial. Putaran engine akan
menciptakan beda potensial antara kedua polaritas. Masing masing terminal selalu tetap
polaritasnya. Misalkan sebagian kutub (+) selalu menghasilkan polaritas positif, begitu pula
sebaliknya. Beberapa contoh sumber arus searah (DC) adalah battery, accu, dynamo, generator
DC.
Gambar I 9. Dasar sumber arus searah
Bentuk gelombang tersebut adalah gelombang tegangan, jika bentuk gelombang tegangan hanya
dalam satu arah saja (arah positif) maka akan menghasilkan arus yang searah. Arus yang
demikian disebut Direct Current (DC).
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 8
B. Arus Bolak balik (Alternating Current).
Arus bolak balik (AC) adalah arus yang mengalir dengan polaritas yang selalu berubah ubah.
Arus bolak balik dapat di ilustrasikan :
Gambar I 10. Illustrasi arus bolak-balik
Putaran engine membuat beda potensial yang berubah ubah sehingga arus akan mengalir
dengan arah yang berubah ubah. Pada masing masing sumber arus bolak balik polaritasnya
selalu bergantian. Contoh sumber arus bolak balik adalah : Alternator (Generator AC), PLN.
Gambar I 11. Dasar sumber arus bolak-balik
Arus bolak balik dari alternator akan berbentuk gelombang yang berubah ubah dari positif ke
negative dalam waktu tertentu. Seperti terlihat pada gambar diatas. Arus yang demikian ini disebut
Alternating Current dan disingkat AC. Polaritas yang berubah ubah ini terjadi secara terus
menerus dalam tiap detiknya sehingga disebut frekuensi.
Frekuensi adalah banyaknya gelombang dalam tiap detik.
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 9
D. TENAGA LISTRIK
1. Sumber Tenaga Listrik
Sumber tenaga listrik adalah alat yang dapat mensupply energi listrik ke peralatan elektronika
(beban). Contoh : Generator (genset), Battery kering, Accu.
Gambar I 12. Generator Set
Tenaga listrik adalah jumlah dari usaha listrik yang dihasilkan selama periode 1 detik. Pembangkit
tenaga listrik ini berfungsi untuk mensupply kebutuhan tenaga listrik dari beban. Horse power (HP)
digunakan sebagai satuan tenaga mekanis, jika di konversikan ke tenaga listrik :
1 HP = 746 [ W ] (Foot Pound HP)
1 PS = 735 [ W ] (Metrik Horse Power = Pferde Starke)
Tenaga ini disediakan oleh generator. Kemudian tenaga yang dihasilkan oleh generator dapat di
simbolkan P.
P = V.I (Watt)
(Kerugian dalam generator dan sirkuit dianggap nol).
2. Tenaga listrik yang diserap
Tenaga listrik yang diserap adalah tenaga yang diubah dalam bentuk lain selama periode waktu
satu detik. Tenaga ini merupakan tenaga yang dibutuhkan oleh beban atau yang di suplly oleh
sumber tenaga listrik. Contoh lampu, Motor, pendingin, pemanas dan lain lain. Sebagai contoh
lihat gambar berikut :
Gambar I 13. Pembebanan pada battery
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 10
Sebuah battery menghasilkan tegangan V melewati beban R untuk menghasilkan arus I melalui
beban R, maka tenaga P adalah :
P = V.I (Watt)
= R.I.I (Watt)
= (I)2.R (Watt)
Keterangan : P : Tenaga Listrik (Watt)
V : Tegangan (Volt)
I : Arus (Ampere)
Satuan tenaga listrik adalah watt (W). Satu watt menunjukkan tenaga yang membutuhkan arus
sebesar 1 Ampere pada tegangan 1 Volt dalam setiap detik. Jika sebuah lampu bertuliskan
24W/12V, berarti lampu tersebut menyerap daya 24 Watt jika dipasang pada tegangan 12 Volt,
maka daya yang diserap lampu tersebut adalah :
I : R : P : I2.R
: 22. 6
: 2 Ampere : 6 : 24 Watt
Jadi daya yang diserap lampu adalah 24 W sesuai dengan daya yang tertulis pada lampu.
3. Energi Listrik.
Energi listrik adalah jumlah dari kemampuan kerja listrik dalam setiap satuan waktu (detik).
Jumlah tenaga listrik diartikan salah satu jumlah usaha listrik yang dihasilkan atau ditetapkan
dalam periode tertentu. Satuan energi listrik adalah watt detik disingkat dengan (WS) atau joule
(J) jika jumlah pengukuran besar satuan yang digunakan (Wh) Watt jam.
W : V.I.t (Joule)
Keterangan :
V : Tegangan (Volt)
I : Arus (Ampere)
t : Waktu (detik)
4. Panas Joule
Joule menemukan bahwa tenaga listrik yang dipakai dalam sebuah hambatan berubah semuanya
menjadi panas. Penemuan ini disebut Hukum Joule Panas yang dihasilkan berasal dari aliran
listrik dalam sebuah hambatan dan disebut Panas Joule dan 1 (WS) = 1 joule.
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 11
E. JENIS-JENIS RANGKAIAN LISTRIK
1. Rangkaian Seri
Gambar I 14. Rangkaian Resistor Seri
a. Tegangan (Voltage)
Tegangan kalau di seri akan berlaku rumus :
Vtotal = V1 + V2 + V3 +Vn
Dimana : Vt : Voltage total seri
V1.Vn : Voltage masing masing resistor
b. Hambatan (Resistansi)
Hambatan dirangkai seri maka akan berlaku rumus :
Rtotal = R1 + R2 + R3 + Rn
Dimana : Rt : Hambatan total seri
R1.Rn : Hambatan masing masing resistor
c. Arus
Arus listrik yang mengalir dalam rangkaian seri dirumuskan dengan :
Itotal = I1 = I2 =I3 =..In
Dimana : It : Arus Total
I1.In : Arus masing masing yang mengalir pada rangkaian
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 12
Rangkaian parallel
Gambar I 15. Rangkaian resistor parallel
a. Tegangan (Voltage)
Tegangan sumber di rangkai parallel berlaku rumus :
Vt = V1 = V2 = V3 Vn
Dimana Vt : Tegangan total parallel
V1..Vn : Tegangan masing masing resistor
b. Hambatan (Resistansi)
Hambatan di rangkai secara parallel akan berlaku rumus :
Dimana : Rt : Hambatan total parallel
R1Rn : Hambatan masing masing resistor
c. Arus
Arus listrik yang mengalir pada rangkaian parallel di rumuskan dengan :
It = I1 + I2 + I3 +In
Dimana : It : Arus total parallel
I1In : Arus yang masing masing rangkaian
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 13
2. Rangkaian seri parallel
Gambar I 16. Rangkaian resistor seri parallel
a. Tegangan (voltage)
Tegangan sumber di rangkai seri parallel berlaku rumus :
VRp = V2 + V3
Vt = V1 + VRp
Dimana : Rt = Hambatan total seri parallel
VRp = Tegangan pengganti parallel
b. Hambatan (Resistansi)
Hambatan di rangkaikan secara seri parallel akan berlaku rumus :
Rtotal = R1 + Rp
Dimana Rt = Hambatan total seri parallel
R1Rn = Hambatan masing masing resistor
c. Arus
Arus listrik yang mengalir dalam rangkaian seri parallel di rumuskan dengan :
It = I2 = I3 + I1
I2 = I3 =
Dimana : It = Arus total parallel
I1In = Arus yang masing masing rangkaian
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 14
Contoh
1. Rangkaian seri berikut :
Gambar I 17. Rangkaian lampu seri
Diketahui : Sebuah sumber 12 Volt di hubungkan seri dengan dua buah lampu masing masing
24W/12V dan 12W/12V.
Hitung : a. Arus Total (It)
b. Voltage droop (Vd1 dan Vd2)
c. Power (P1 dan P2)
Jawab :
Lampu 1
Arus yang diminta : IL1 =WL1/VL1 = 24/12 = 2 A
Hambatan lampu 1 : RL1=VL1/IL1 =12/2 = 6
Lampu 2
Arus yang diminta : IL2 =WL2/VL2 = 12/12 = 1 A
Hambatan lampu 2 : RL2=VL2/IL2 = 12/1 = 12
Rt = RL1 + RL2 = 6 + 12 = 18
a. Arus Total (It) : V/Rt = 12/18 = 0.66 A
b. Vd1 : I1 x R1 = 0.66 x 6 = 3.96 Volt
Vd2 : I2 x R2 = 0.66 x 12 = 7.92 Volt
Besarnya voltage drop pada hambatan yang dihubungkan seri adalah tergantung besarnya arus
yang mengalir dan besarnya hambatannya.
c. Tenaganya adalah :
P1 = (It)2 x RL1 P2 =(It)
2 x RL2
= (0.66)2 x 6 =(0.66)2 x 12
= 2.6 Watt = 5.2 Watt
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 15
2. Rangkaian parallel berikut :
Gambar I 18. Rangkaian lampu parallel
Diketahui : Sebuah sumber 12 volt dihubungkan parallel dengan dua buah lampu masing masing
24 W / 12 V dan 12 W / 12 V.
Hitung : a. Arus Total (It)
b. Arus tiap lampu (IL1 dan IL2)
c. Power (P1 dan P2)
Jawab :
Lampu 1 Lampu 2
Arus yang diminta : IL1=WL1/VL1 = 24/12 = 2 A Arus yang di minta : IL2=WL2/VL2 = 12/12 :1A
Hambatan lampu1 : RL1=VL1/IL1 =12/2 = 6 Hambatan lampu 2 : RL2=VL2/IL2 =12/12 =12
Hambatan Total 1/Rt : 1/R1 + 1/R2
: 1/6 + 1/12
: 2/12 + 1/12
: 4
a. Arus total (It) : Vtotal/Rtotal
: 12/4 : 3 A
b. IL1 : IL2 = R2 : R1
IL1 = IL2 =
= =
= 2 A = 1 A
c. Tenaga pada masing masing Lampu :
Lampu 1 Lampu 2
P1 : (IL1)2 x R1 P2 : (IL2)
2 x R2
: 22 x 6 : 12 x 12
: 24 Watt : 12 Watt
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 16
3. Rangkaian seri parallel
Gambar I 19. Rangkaian seri parallel
Diketahui : Sebuah sumber tegangan 12 volt dihubungkan dengan 3 buah lampu.
Hitung : a. Arus total (It)
b. Arus tiap lampu (IL1, IL2 dan IL3)
c. Voltage drop (Vd1, Vd2 dan Vd3 )
d. Power (P1, P2 dan P3)
Jawab
Lampu 1
Arus yang diminta : IL1=WL1/VL1 = 12/12 = 1 A b. I2 : I3 = R3 : R2
Hambatan lampu 1 : RL1=VL1/IL1 =12/1 = 12 I2 = 6/12 x 0.8 I3 = 6/12 x 0.8
Lampu 2 = 0.4 A = 0.4 A
Arus yang diminta : IL2=WL2/VL2 = 24/12 = 2 A c. Voltage drop pada R1 dan Rp
Hambatan lampu 2 : RL2=VL2/IL2 =12/2 = 6 Vd1 = It x R1 Vd2.3 = It x R2,3
Lampu 3 = 0.8 x 12 = 0.8 x 3
Arus yang diminta : IL3=WL3/VL3 = 24/12 = 2 A = 9.6 Volt = 2.4 Volt
Hambatan lampu 3 : RL3=VL3/IL3 =12/2 = 6 d. Tenaga yang diserap lampu
a. Arus Total Lampu 1
1/R2,3 = 1/R2 + 1/R3 It = Vt/Rt P1 =(IL1)2 x R1
= 1/6 + 1/6 = 12/15 =(0.8)2 x 12
= 3 = 0.8 A = 7.68 watt
Rt = R1 + R2,3 Lampu 2 Lampu 3
= 12 + 3 P2 =(IL2)2 x R2 P3 =(IL3)
2 x R3
= 15 =(0.8)2 x 6 =(0.8)2 x 6
= 0.96 Watt = 0.96 Watt
12W/12V 24W/12V
24W/12V
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 17
F. AVOMETER.
Avometer adalah alat ukur yang multiguna untuk mengukur (Ampere, Volt, Ohm) dan sebagian
orang menyebut Multi Tester.
A. Bentuk dan bagian Avometer.
Gambar I 20. Avometer dan bagian bagiannya.
B. Mengukur Arus (Ampermeter)
a. Mengetahui kira - kira besarnya arus yang akan diukur.
b. Mengetahui sumber tegangannya DC atau AC. Bila sumbernya adalah DC maka harus
diketahui kutub (+) atau kutub (-). Pada umumnya Avometer hanya untuk mengukur arus
DC yang kecil (0 - 500 mA).
c. Posisikan selektor (rotary switch) pada skala Ampere.
d. Set pointer pada posisi 0 (nol) dengan menyetel zero point adjusting screw.
e. Pasang Ampere meter serie dengan sirkuit yang akan diukur.
f. Pembacaan besarnya arus yang akan diukur adalah sesuai dengan skala pada selektor
(rotary switch).
Gambar 21 Mengukur arus
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 18
C. Mengukur Tegangan (Volt Meter)
a. Mengetahui kira - kira besarnya tegangan yang akan diukur.
b. Mengetahui sumber tegangannya DC atau AC. Bila sumbernya adalah DC maka harus
diketahui kutub (+) atau kutub (-).
c. Posisikan selektor (rotary switch) pada skala volt (DC volt atau AC volt).
d. Posisikan skala selektor diatas atau lebih besar dari tegangan yang akan diukur.
e. Set pointer pada posisi 0 (nol) dengan menyetel zero point adjusting screw.
f. Pasang volt meter parallel dengan sirkuit yang akan diukur.
g. Pembacaan besarnya tegangan yang akan diukur adalah sesuai dengan skala pada selektor
(rotary switch).
Gambar I 21. Mengukur Tegangan
Gambar I 22. Mengukur arus dan tegangan
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 19
D. Mengukur Hambatan
a. Pastikan bahwa hambatan yang akan diukur tidak dialiri arus dan tidak mempunyai
hubungan dengan hambatan yang lain.
b. Posisikan selektor (rotary switch) pada skala Ohm.
c. Set pointer pada posisi 0 (nol) dengan menyetel zero ohm adjuster (kedua test pin
dihubungkan).
d. Pasang Ohm meter parallel dengan hambatan yang akan diukur.
e. Pembacaan besarnya hambatan yang diukur adalah sesuai dengan skala pada selektor
switch nya.
Gambar I 23. Mengukur hambatan pada R4
E. Cara setting pointer 0
a. Posisikan rotary switch ke x 10 .
b. Hubungkan kedua test pin.
c. Lihat penunjukkan skala, atur zero point adjustment screw supaya penunjukkan 0 . Jika
setelah di atur tidak bisa 0 , maka ganti battery dalam AVO.
Gambar I 24. Setting Meter dan konstruksi dalam AVO analog
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 20
F. Penggunaan dan Perawatan
a. Pilihlah jarak pengukuran yang tepat. Contoh untuk mengukur tegangan battery kering 1.5
volt, gunakan skala ukur DC 2.5 V.
b. Mengukur nilai yang tidak diketahui, mulailah dengan jarak ukur yag tertinggi. Sesudahnya,
rotary switch bisa diatur untuk mendapatkan ketepatan bacaan.
c. Hindari avometer dari goncangan/getaran dan jangan disimpan di temparatur tinggi atau
kelembaban tinggi.
d. Hindarilah avometer terbakar karena salah aplikasi.
e. Jika penyetelan 0 ohm tidak didapat, gantilah battery (2 x 1.5 volt).
f. Jika penyetelan 0 ohm tidak didapat pada jarak ukur x 10, gantilah battery (1 x 9 volt).
g. Fuse akan putus bila Ac 100 v atau lebih secara tidak sengaja disalurkan ke tester dengan
skala selector switch pada posisi pengukuran arus. Gantilah dengan fuse cadangan.
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 21
BAB II
MAGNET
A. PENGERTIAN KEMAGNETAN.
Magnet adalah sebuah benda logam yang mempunyai sifat menarik benda benda besi. Terdapat
2 (dua) macam magnet, yaitu :
1. Magnet alam adalah magnet yang terdapat pada batu besi magnet.
2. Magnet buatan adalah besi dengan cara tertentu dibuat menjadi magnet. Pada magnet
buatan, bila dapat menyimpan kemagnetannya dengan baik (lama) di sebut Magnet Permanen
sedangkan bila dapat menyimpan kemagnetan hanya sementara disebut Remanen Magnet.
B. SIFAT - SIFAT MAGNET.
1. Pada ujung - ujung sebuah magnet terdapat kutub utara (N pole) dan kutub selatan (S pole)
Gbr II - 1.Kutub - kutub magnet.
2. Kutub - kutub yang senama akan saling tolak - menolak, sedangkan kutub - kutub yang tidak
senama akan saling tarik menarik.
Gbr II - 2. Gaya tarik menarik dan tolak menolak kutub magnet.
3. Kemagnetan yang terkuat terdapat pada ujung - ujungnya.
Gbr II - 3. Kekuatan pada ujung-ujung magnet.
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 22
4. Magnet mempunyai garis-garis gaya magnet yang :
Diluar magnet mengarah dari kutub utara ke kutub selatan.
Sedangkan di dalam magnet mengarah dari kutub selatan ke kutub utara.
Gbr II - 4. Arah garis gaya magnet.
C. ELEKTROMAGNET
1. Pengertian Electromagnet
Electromagnet adalah medan magnet yang ditimbulkan oleh adanya aliran arus listrik pada
sebuah konduktor atau coil.
Gbr II - 5. Medan magnet karena arus listrik.
2. Sifat - sifat Electromagnet.
a. Bila sebuah konductor dialiri arus listrik, maka di sekeliling konductor akan timbul
medan magnet. Hal ini dapat ditentukan menurut aturan tangan kanan.
Gbr II - 6. Kaidah tangan kanan dan bentuk lingkaran medan magnet pada konduktor yang dialiri
arus listrik
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 23
b. Arah medan magnet yang timbul tergantung dari arah arus yang melewati konduktor
tersebut.
Gbr II - 7. Arah medan magnet berubah bila arah arus berubah
c. Makin besar arus yang mengalir, makin besar medan magnet yang timbul.
Gbr II - 8. Pengaruh kuatnya arus terhadap medan magnet.
d. Bila gulungan/coil dialiri arus listrik, maka pada gulungan/coil tersebut akan timbul
medan magnet.
Gbr II - 9. Medan magnet pada kumparan/coil.
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 24
e. Arah gulungan atau arah arus listrik berubah, maka arah medan magnet yang timbul
juga akan berbalik.
Gbr II - 10. Arah medan magnet berubah bila arus atau gulungan berubah.
f. Untuk memperbesar medan magnet dapat dilakukan :
1. Memperbesar arus yang mengalir.
2. Menambahkan inti besi ke dalam gulungan/coil.
3. Memperbanyak jumlah gulungan/coil.
Gbr II - 11. Inti besi memperkuat medan magnet pada kumparan / coil.
B = 0.I.n
n = N/L
Keterangan :
B : Medan Magnet (Tesla) N : banyaknya lilitan
0 : permitifitas ruang hampa (9 x 1018) L : Panjang lilitan (meter)
I : Kuat Arus (ampere)
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 25
g. Induksi diri (self Induction).
Pada gambar berikut ini diperlihatkan bahwa switch, lilitan dan battery dihubungkan serie. Bila
switch di ON kan maka arus akan mengalir pada lilitan akan timbul garis - garis gaya.
Gambar II 12. Induksi diri.
Ketika switch dibuka (off) dengan tiba - tiba hilang dan medan magnet akan turun tiba - tiba
yang menyebabkan berbaliknya gaya gerak listrik, gaya gerak listrik yang berbalik akan aliran
arus pada lilitan dicegah agar tidak turun (tetap ada) dan disebut induksi diri (self
Induction). Tegangan yang timbul akan berbalik seperti diperhatikan pada gambar di atas.
Didalam percobaan seperti pada gambar berikut ini, ketika switch dihubungkan dengan battery
6 volt, lampu akan menyala sesaat. Makin cepat switch dilepas, makin terang nyala lampu
tersebut. Hal tersebut membuktikan bahwa terjadi induksi diri dari lilitan.
Gambar II 13. Percobaan Induksi Diri
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 26
h. Mutual Induction (Induksi timbal balik).
Sebuah lilitan dihubungkan serie 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 seperti diperlihatkan
pada gambar berikut ini :
Gambar II 14. Induksi timbal balik
i. Transformer.
Pada gambar berikut ini diperlihatkan bahwa primary coil yang dihubungkan serie dengan
battery dan switch, maka ketika switch digerak - gerakkan ON dan OFF lampu akan menyala.
Sedangkan bila primary coil dihubungkan dengan sumber AC, lampu akan menyala.
Hal ini disebabkan perubahan arus bolak -balik berubah secara periodik dengan frekuensi yang
sama besar. Induksi medan magnet ini menjadikan gaya gerak listrik di secondary coil
berlangsung terus - menerus. Inilah yang merupakan prinsip dasar sebuah transformer.
Gambar II - 15. Dasar teori transformator.
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 27
Pada umumnya transformer dibuat dalam bentuk seperti pada gambar berikut ini, dimana
ketebalan plat core pada umumnya 0.35 mm.
Gambar II - 16. Core transformator.
Adapun hubungan antara tegangan dan arus di primary coil dan secondary coil adalah :
D. PRINSIP KERJA ALTERNATOR.
1. Hukum Faraday.
Bila sebuah konduktor digerak - gerakkan memotong garis gaya magnet, maka pada konduktor
akan mengalir arus listrik.
Gambar II - 17. Induksi elektro magnet.
Medan magnet di dalam lilitan akan berubah yang mengakibatkan gaya gerak listrik sehingga
arus akan mengalir. Hal ini disebut dengan Induksi elektromagnet.
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 28
2. Arus induksi di dalam sebuah konduktor.
Pada gambar dibawah ini terlihat bahwa bila sebuah konduktor yang berada dalam medan
magnet, digerakkan memootong 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 gerak konduktor.
Jari tengah menunjukkan arah arus induksi.
Gambar II 18. Kaidah Tangan Kanan Fleming
3. Prinsip generator.
Generator adalah sebuah alat yang merubah garis - garis gaya magnet yang memotong coil
menjadi tenaga listrik. Prinsip dasar dari keduanya ini adalah sama namun dengan konstruksi
yang berbeda. Perbedaan konstruksi inilah yang pada akhirnya generator dibagi atas dua jenis
yaitu :
AC generator (alternator).
DC generator (dynamo).
a. Alternator.
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.
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 29
Flux yang melalui stator coil akan berubah perlahan lahan seperti berikut :
Gambar II - 19. Induksi gaya gerak listrik alternator.
Ketika rotor diputar searah jarum jam, maka induksi gaya gerak llistrik 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.
b. DC generator (Dynamo).
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 comutator
(cincin yang terbelah belah). Adanya cincin ini menyebabkan ini menyebabkan arus yang
berbalik polaritasnya selalu diarahkan ke tempat yang sama. Dengan demikian biarpun pada
armature coil terjadi polaritas bolak balik, tetapi keluarannya setelah melewati comutator
memiliki polaritas yang selalu tetap . Arus yang polaritasnya tetap ini dinamakan arus searah.
Prinsip penyearahan ini dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar II 20. Prinsip penyearahan pada generator
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 30
E. PRINSIP MOTOR LISTRIK.
1. Kaidah Tangan Kiri Fleming.
Bila sebuah konduktor diletakkan kutub N dan S dari magnet tapal kuda dan konduktor dialiri
arus, maka konduktor akan terlempar keluar dari kutub kutub magnet tersebut. Peristiwa ini
dapat dilihat pada gambar berikut ini.
Gambar II 21. Arah gaya gerak magnet dan kaidah tangan kiri Fleming.
Peristiwa tersebut dapat dipahami dengan kaidah tangan kiri Fleming :
Jari telunjuk sebagai simbol arah medan magnet.
Jari tengah sebagai simbol arah arus pada konduktor.
Ibu Jari sebagai simbol arah gaya magnet pada konduktor.
2. Prinsip Kerja Motor.
Diantara dua buah 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.
Gambar II 22. Prinsip kerja motor.
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 31
BAB III
KOMPONEN KOMPONEN LISTRIK
A. RESISTOR.
Resistor dapat digolongkan menjadi 3 (tiga) jenis :
1. Resitor tetap.
2. Resitor variable.
3. Resitor non linier.
1. Resistor Tetap.
Yang dimaksud dengan resistor adalah resistor yang sengaja dibuat dengan harga resistansi (ohm
= ) tertentu. Namun demikian, selain harga resistansinya, yang perlu diketahui adalah power
ratingnya. Resistor tersedia dengan harga resistansi yang cukup banyak, mulai dari beberapa ohm
sampai dengan beberapa mega ohm. Adapun power ratingnya mulai dari 0.1 watt sampai dengan
beberapa ratus watt.
Power rating adalah hal yang diperlukan agar resistor dapat bekerja tanpa panas yang berlebihan
karena bisa merusak resistor itu sendiri.
Pada umumnya resistor dibuat dari kawat yang dililit atau dari karbon dan dibentuk seperti contoh
berikut ini.
Gambar III 1. Contoh bentuk resistor tetap.
Adapun untuk mengidentifikasi besarnya harga resistansi sebuah resistor tetap, apabila pada
badan resistor tidak ditulisjkan harga resistansinya, maka pada badan resistor dibuat gelang -
gelang berwarna.
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 32
Tabel berikut ini dapat dipergunakan untuk menghitung harga resistansi sebuah resistor.
Tabel 2. Harga resistansi resistor
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 33
2. Resistor Variable.
Resistor variable yang digunakan di dalam peralatan elektronik dikenal dalam 2 jenis yaitu :
a. Potentiometer.
b. Trimmer.
Semua resistor variable diatas mempunyai terminal tetap dan terminal tidak tetap yang dapat
digeser sepanjang elemen resistor tersebut.
1. Potentiometer.
a. Wire wound Potentiometer.
Potentiometer ini terbuat dari lilitan kawat yang berbentuk lingkaran. Sebuah lengan yang
digeser geser dibuat berhubungan dengan elemen resistor yang bisa digeser yang akan
menghasilkan harga resistansi berbeda.
Gambar III 2. Wirewound potentiometer.
Pada umumnya potentiometer ini tersedia dengan harga resistansi 50 sampai 50 K dengan
rating sampai 8 watt.
b. Carbon Potentiometer.
Potentiometer ini mempunyai elemen resistor dalam suatu jalur yang berbentuk lingkaran.
Lengan variablenya berhubungan dengan elemen resistor oleh suatu pemutar. Apabila sumbu
pemutar diputar, maka lengan variablenya akan menggerakkan wiper dan membuat hubungan
pada beberapa terminal. Contoh konstruksi dan bentuk carbon potentiometer ini adalah sebagai
berikut :
Gambar III - 3. Carbon potentiometer.
Carbon potentiometer ini tersedia dengan harga resistansi 50 sampai 10M dengan rating daya
0,1 sampai 2,25 watt.
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 34
c. Trimmer.
Potensiometer jenis ini biasanya dipasang pada PCB dimana dibutuhkan suatu pengkalibrasian.
Bahan yang digunakan adalah karbon. Contoh berbagai bentuk trimmer sebagai berikut :
Gambar III 4. Potentiometer jenis trimmer.
3. Resistor Non Linier.
Resistor non linier ada 3 jenis yaitu :
a. Thermistor.
b. Voltage Dependent Resistor.
c. Light Dependent Resistor.
a. Thermistor.
Thermistor adalah salah satu jenis resistor yang mempunyai koefisien temperatur yang sangat
tinggi, dimana dengan adanya perubahan temperatur, resistansinya juga akan berubah. Ada 2
jenis thermistor yaitu :
1. Thermistor NTC.
Thermistor NTC merupakan resistor dengan koefisien temperatur negatif yang sangat tinggi.
Thermistor jenis ini pada umumnya dibuat dari NiO, CoO atau Fe2O3. Harga nominal biasanya
ditetapkan pada temperatur 25C. Perubahan resistansinya yang diakibatkan dalam bentuk non
liniernya ditunjukkan dalam bentuk diagram resistansi dengan temperatur.
Gambar III - 5. Hubungan resistansi dan temperatur pada thermistor NTC.
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 35
2. Thermistor PTC.
Thermistor PTC merupakan resistor dengan temperatur positif yang sangat tinggi. Thermistor jenis
ini pada umumnya dibuat dari Ba TiO3. Skala resistansinya berubah mulai dari beberepa ratus ohm
pada temperatur 75C dan beberapa kilo ohm pada temperatur 150C. Berikut ini adalah contoh
diagram resistansi dengan temperatur untuk thermistor PTC.
Gambar III - 6. Hubungan resistansi dan temperatur pada thermistor PTC.
B. KAPASITOR.
Gambar III 7. Kapasitor
Kapasitor adalah suatu komponen elektronika yang mempunyai sifat - sifat :
a. Dapat menyimpan muatan listrik.
b. Dapat menahan arus searah (DC).
c. Dapat melewatkan arus bolak - balik (AC).
Dalam pemakaian kapasitor dapat diisi muatan dan dikosongkan kembali yang sangat tergantung
pada sirkuit yang memakainya.
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 36
1. Konstruksi.
Pada gambar berikut ini diperlihatkan bahwa kapasitor terbuat dari 2 (dua) buah plat. Plat
konduktor tersebut dibuat sejajar dan dipisahkan oleh bahan dielektrika.
Gambar III 8. Konstruksi dasar kapasitor.
Yang dimaksud bahan dielektrika adalah bahan yang mempunyai kemampuan menerima medan
listrik. Bahan dielektrika tersebut mempunyai faktor dielektrika atau permitivitas yang berlainan
dengan satuan farad/meter.
Contoh - contoh bahan dielektrika adalah sebagai berikut :
Bahan r
Ruang Hampa 1,00
Udara 1,00006
Kertas paraffin 2 3
Mika 4 7
Porselin 6
Air Suling 80.0
Tabel 3. Nilai permitivitas bahan
Adapun yang dimaksud dengan permitivitas (Er) adalah suatu konstanta pembanding antara
permitivitas suatu bahan dielektrika dengan permitivitas ruang hampa udara.
Besarnya permitivitas ruang hampa udara adalah :
o = 8.854 x 10-12 farad/meter
Adapun fungsi bahan dielektrika tersebut adalah untuk :
a. Memisahkan kedua plat secara mekanis sehingga jaraknya sangat dekat tetapi bersinggungan.
b. Memperbesar kemampuan kedua plat dalam menerima tegangan
c. Memperbesar nilai kapasitansi.
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 37
2. Kapasitas Kapasitor.
Yang dimaksud dengan kapasitor adalah kemampuan suatu kapasitor di dalam menyimpan muatan
listrik. Pada dasarnya kapasitas kapasitor tergantung dari beberapa faktor, yaitu :
a. Bahan dielektrika yang digunakan.
b. Jarak antara kedua plat konduktor.
c. Luas penampang plat konduktor.
Dengan demikian, pada bahan dielektrika yang sama bila luas penampang plat makin besar,
berarti makin besar kemampuan kapasitor menyimpan muatan listrik. Sebaliknya bila jarak antara
kedua plat semakin jauh maka kapasitas kapasitor akan semakin kecil.
Rumus kapasitansi dari suatu kapasitor dapat dituliskan sebagai berikut :
C =Eo.Er.A/d
Keterangan :
C = Kapasitansi dalam Farad (Farad).
Eo = Permitivitas ruang hampa udara (8.854 x 10-12 F/m).
Er = Permitivitas relatif bahan dielektrika.
A = Luas penampang plat (m2).
d = Jarak antara kedua plat (meter).
Selanjutnya sebuah kapasitor dikatakan mempunyai kapasitas 1 Farad bila diberi tegangan 1 volt
dan dapat menyimpan muatan sebesar 1 coulomb (6.28 x 1018 elektron).
Adapun untuk kapasitor yang mempunyai jumlah plat lebih dari dua (umumnya digunakan untuk
kapasitor variable), bila n adalah jumlah plat, maka :
Luas efektif = (n-1) A
Sehingga :
C = Eo. Er ( n - 1) A/d
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 38
A. Pengisian Dan Pengosongan Kapasitor.
Untuk menjelaskan pengisian dan pengosongan kapasitor dapat dipergunakan gambar berikut ini :
Gambar III 9. Rangkaian pengisian dan pengosongan kapasitor
Pada saat switch s dihubungkan keposisi 1, maka arus akan mengalir dari battery, switch S,
hambatan R dan capasitor C. Perbedaannya potensial pada kapasitor akan mulai naik bersamaan
dengan menurunnya arus, sedemikian rupa sehingga saat perbedaan potensial pada kapasitor
maksimum arus akan berhenti.
Hal ini dapat dilihat pada gambar berikut ini :
Gambar III - 10. Grafik arus dan tegangan pada pengisian kapasitor.
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 39
Selanjutnya setelah perbedaan potensial pada kapasitor maksimum, switch S dihubungkan ke
posisi 2, terjadilah proses pengosongan kapasitor. Perhatikan bahwa arus yang mengalir adalah
berlawanan arah dengan arus saat pengisian. Kapasitor akan mengeluarkan energi yang
disimpannya dan kemudian disisipkan ke hambatan R. Tegangan pada kapasitor akan menurun
dan arus pada hambatan R pun akan menurun sampai tegangan pada kapasitor nol dan arus pun
berhenti mengalir seperti dijelaskan pada gambar berikut ini :
Gambar III - 11. Grafik arus dan tegangan pada pengosongan kapasitor.
Didalam penyelidikan, ternyata waktu yang diperlukan untuk pengisian kapasitor tergantung dari
besarnya kapasitansi kapasitor dan hambatan yang dipasang secara serie dengan kapasitasnya.
T = R.C
Keterangan :
T = waktu pengisian pengosongan kapasitor
R = Resistansi resistor
C = Kapasitas kapasitor
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 40
4. Hubungan serie dan parallel pada kapasitor.
a. Hubungan serie.
Pada hubungan serie adalah harga kapasitor dari dapat diperoleh dengan cara sama seperti
memperoleh tahanan total dari tahanan yang dihubungkan parallel.
Gambar III - 12. Rangkaian kapasitor serie.
Pada contoh gambar diatas, maka :
1/Ct = 1/C1 + 1/C2
= 1/1000 + 1/1000
Ct = 1000/2 = 500 F
b. Hubungan parallel.
Pada hubungan parallel adalah harga total dari kapasitansi pengganti dari beberapa kapasitor
diperoleh dengan cara sama seperti memperoleh tahanan total pada rangkaian serie.
Gambar III - 13. Rangkaian kapasitor parallel.
Pada contoh gambar diatas, maka :
Ct = C1 + C2
= 1000 + 1000
Ct = 2000 F
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 41
C. SEMIKONDUKTOR
Keuntungan penggunaan semikonductor adalah :
1. Kecil dan ringan.
2. Effisiensi yang tinggi dengan konsumsi daya yang rendah.
3. Tahan lama.
4. Tahan terhadap goncangan.
5. Kebisingan suara rendah.
Kerugiannya adalah :
1. Pembuatan tidak mudah (terutama untuk frekuensi tinggi, daya besar dan tegangan tinggi)
2. Peka terhadap temperatur.
3. Pada jenis - jenis tertentu sangat mahal.
1. Material Semi Konduktor.
Bahan semi konduktor yang banyak dipergunakan dalam pembuatan komponen semi konduktor
adalah silikon (Si) dan Germanium (Ge).
Pada umumnya Si dipergunakan untuk komponen dengan kapasitas besar, sedangkan Ge untuk
kapasitas kecil karena Ge mempunyai sifat lebih buruk dari Si. Semi Konduktor memiliki jumlah
elektron terluar 4 (ingat teori elektron). Dalam material atom Si atau Ge terikat dalam bentuk
ikatan covalent. Dimana elektron terluar saling mengisi sehingga jumlah elektron terluar pada
ikatan tersebut adalah 8. Lihat gambar :
Gambar III 14. Kristal semi konduktor
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 42
2. Material N.
Bila kristal Si atau Ge ditambah (di doping) dengan material P (phosphorus) yang mempunyai 5
elektron di kulit terluar, maka akan terjadi salah satu elektron P yang tidak saling mengikat dengan
kristal Si atau Ge.
Salah satu elektron dari material P tersebut dapat bergerak bebas ke seluruh kristal sehingga
menjadi elektron bebas (free electron). Selanjutnya material tersebut dinamakan Material - N
(material donor). Selain material Phosphorus (P), untuk membuat material N dapat juga digunakan
material Arsenic (As), Antimony (Sb) dan Bismuth (Bi).
Gambar III - 15. Kristal material N.
3. Material P.
Bila kristal Si atau Ge ditambah (di doping) dengan material Al (Aluminium) yang mempunyai 3
elektron di kulit terluar, maka untuk membentuk ikatan kristal/covalent bonding akan kekurangan
elektron yang disebut dengan hole.
Dengan sifat yang demikian, maka kristal Si atau Ge yang didoping dengan Al disebut dengan
Material - P (material akseptor). Selain material Al (aluminium), untuk membuat material P dapat
juga digunakan material Boron (B), Gallium (Ga) dan Indium (In).
Gambar III - 16. Kristal material - P.
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 43
4. Arus pada Material N atau P.
Bila material N dihubungkan dengan sebuah sumber, maka arus elektron akan mengalir disirkuit.
Arus ini adalah gerakan dari elektron - elektron bebas seperti halnya pada sebuah kabel tembaga.
Gambar III 17. Gerak elektron pada material N.
Bila material P dihubungkan dengan sebuah sumber, maka arus yang terjadi adalah gerakan
Positive Charged Holes seperti terlihat berikut ini :
Gambar III 18. Gerak hole material P.
Gerakkan hole yang secara terus - menerus dari terminal positif ke negatif inilah yang merupakan
dasar pengoperasian komponen semi konduktor (misalnya diode dan transistor).
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 44
D. D I O D E.
1. Konstruksi Dasar Diode.
Diode adalah suatu komponen elektronika dua kutub Anoda dan Katoda. Dioda terdiri dari
gabungan material N dan material P.
Gambar III 19. Konstruksi dan simbol dioda.
2. Prinsip Kerja Diode.
Diode dikatakan mendapat arus forward Bias apabila anode (A) lebih positif dari Cathode (K) dan
dikatakan mendapat reverse Bias apabila Cathode (K) lebih positif dari anode (A). Arus listrik
hanya bisa mengalir apabila diode mendapat Forward Bias atau arus hanya mengalir dari anode ke
cathode saja.
Gambar III 20. Prinsip kerja diode
Saat forward bias, terminal yang kelebihan elektron akan mampu menembus junction
(sambungan) sehingga aliran elektron yang berpindah secara terus menerus akan menimbulkan
hole, timbulnya hole inilah yang menyebabkan timbulnya arus.
Saat reverse bias, terminal yang kelebihan elektron akan di isi oleh material N sehingga tidak
ada aliran elektron dan tidak ada hole yang timbul, sehingga arus tidak mengalir.
K A
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 45
3. Karakteristik Diode.
Untuk menelaah karakteristik sebuah diode, maka pada gambar berikut ini diberikan suatu contoh
karakteristik sebuah diode.
Gambar III 21. Karakteristik Dioda
4. Bentuk - bentuk Diode.
Berikut ini contoh bentuk - bentuk diode pada umumnya.
Gbr III - 22. Bentuk - bentuk diode.
Selanjutnya, untuk mengidentifikasi sebuah diode, pada umumnya terminal cathode diberi tanda /
warna atau pada badan diode digambarkan simbol diode.
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 46
5. Zener Diode.
Zener diode adalah sebuah diode yang dirancang khusus untuk menghantarkan arus reverse tanpa
merusaknya. Simbol dan contoh karakter Zener diode dapat dilihat pada gambar berikut ini :
Gambar III - 23. Simbol dan contoh karakteristik Zener Diode.
Suatu contoh, sebuah zener diode tidak mengalirkan arus bila reverse bias voltage lebih rendah
dari 6 volt. Tetapi bila reverse bias voltage menjadi 6 volt atau lebih, maka zener diode dengan
seolah olah mengalirkan arus reverse.
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 47
E. TRANSISTOR.
Transistor adalah suatu komponen elektronika yang dibuat dengan penggabungan dari material P
dan N yang disisipkan suatu lapisan tipis P atau N. Dengan demikian terdapat dua kemungkinan
transistor yaitu PNP atau NPN. Adapun dalam penggunaannya transistor dapat berfungsi sebagai
electric switch dan sebagai penguat.
1. Transistor PNP.
Dalam pembuatannya transistor PNP adalah dua buah lapisan P yang disisipkan ditengahnya satu
lapisan tipis N.
Gambar III 24. Konstruksi dan simbol Transistor PNP
Prinsip kerja transisitor PNP dapat dijelaskan sebagai berikut :
Gambar III - 25. Prinsip kerja transistor PNP.
Pada prinsipnya akan ada arus mengalir dari emitter (E) ke collector (C) bila sudah ada arus dari
emitter (E) ke base (B).
Dan bila : lb = arus base.
lc = arus collector.
le =arus emitter.
maka: le = lb + lc
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 48
2. Transistor NPN.
Dalam pembuatan transistor NPN diantara lapisan N disisipkan satu lapisan P. Dengan demikian
konstruksi dasar transistor NPN dan simbolnya dapat digambarkan sebagai berikut :
Gambar III - 26. Konstruksi dan simbol transistor NPN.
Prinsip kerja transistor NPN dapat dijelaskan sebagai berikut :
Gambar III - 27. Prinsip kerja transistor NPN.
Pada prinsipnya akan ada arus mengalir dari collector (C) ke emitter (E) bila sudah ada arus dari
base (B) ke emitter (E).
Dan bila : lb = arus base.
lc = arus collector.
le = arus emitter.
maka: le = lb + lc
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 49
3. Pemberian Polaritas transistor
Dalam keadaan kerja normal, transistor harus diberi polaritas sebagai berikut :
Pertemuan emitter base diberi polaritas dalam arah maju.
Pertemuan base collector diberi polaritas dalam arah mundur.
Gambar III 28. Pemberian Polaritas transistor.
4. Bentuk - bentuk transistor .
Berikut ini adalah contoh bentuk - bentuk transistor pada umumnya :
Gambar III - 29. Contoh bentuk - bentuk transistor.
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 50
F. THYRISTOR (SCR = SILICON CONTROLLED RECTIFIER).
1. Konstruksi dasar thyristor.
Konstruksi dasar sebuah SCR adalah merupakan susunan empat lapisan bahan semi konduktor P N
P N atau N P N P dengan tiga terminal keluaran yaitu Anode (A), Cathode (K) dan Gate (G). Hal
tersebut diatas dapat dilihat pada gambar berikut ini :
Gambar III 30. Konstruksi dasar silicon
2. Prinsip Kerja thyristor.
Prinsip kerja sebuah thyristor dapat dijelaskan sebagai berikut :
Gambar III - 31. Prinsip kerja thyristor.
Pada dasarnya sebuah thyristor sama dengan dua buah transistor yang dihubungkan seperti pada
gambar diatas. Bila base current (1) sudah mengalir ke Tr1, maka arus akan mengalir arus base
(2) pada Tr2. Akibatnya, arus collector (3) pada Tr2 akan mengalir yang juga merupakan arus
base (1) ditiadakan (thyristor tetap ON). Selanjutya untuk mengOFFkan thyristor dapat dilakukan
dengan 2 cara yaitu :
a. Memperkecil arus mengalir hingga nol.
b. Diberikan hubung singkat dengan kapasitor yang sudah diberi charge.
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 51
3. Karakteristik thyristor.
Pada gambar berikut ini diperlihatkan contoh karakteristik sebuah thyristor.
Gambar III - 32. Contoh karakteristik sebuah thyristor.
Jika thyristor diberi forward bias (anode diberi tegangan positif dan cathode diberi tegangan
negatif), maka thyristor akan ON setelah ada arus gate.
Dalam kondisi diatas (forward bias) tegangan dinaikkan sampai tegangan tertentu, maka tiba - tiba
thyristor akan ON. Tegangan ini disebut break - over voltage yang dapat merusak thyristor.
Dari hal tersebut thyristor tidak akan ON kecuali berikan arus gate (thyristor diberi forward bias).
5. Bentuk - bentuk thyristor.
Contoh bentuk - bentuk thyristor dapat dilihat pada gambar berikut ini :
Gambar III - 33. Contoh bentuk - bentuk thyristor.
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 52
G. BATTERY
Fungsi battery adalah sebagai alat perubah energi kimia menjadi energi listrik untuk menyediakan
listrik bagi sistem kelistrikan pada unit.
1. Konstruksi.
Battery dapat dibedakan berdasarkan konstruksi dan tipenya ada 2 macam yaitu :
a. Konstruksi compound.
Battery ini sel - selnya berdiri sendiri - sendiri dan antara sel yang satu dengan yang lain
dihubungkan dengan lead bar (connector) di luar case, seperti pada gambar berikut ini :
Gambar III - 34. Battery jenis Compound.
b. Konstruksi Solid.
Battery ini antara sel yang satu dengan yang lain dihubungkan dengan lead bar di dalam case.
Terminal yang kelihatan hanya dua buah hasil hubungan seri dari sel - selnya seperti gambar
berikut ini.
Gambar III 35. Battery jenis Solid
2. Tipe Battery.
Battery menurut tipenya ada 2 macam yaitu :
a. Tipe Basah (Wet Type).
Battery 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 dalam penyimpanan, akan terjadi reaksi kimia secara lambat yang
menyebabkan berkurangnya kapasitas battery, reaksi ini disebut Self Discharge .
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 53
b. Tipe Kering ( Dry Type ).
Battery tipe kering (Dry Type) terdiri dari plate - plate (positif & negatif) yang telah diisi penuh
dengan muatan listrik, tapi dalam penyimpanannya tidak diisi dengan elektrolit. Jadi keluar dari
pabrik dalam kondisi kering.
Setelah battery tersebut diaktif (diisi elektrolit), battery dry tipe ini pada dasarnya sama seperti
dengan battery tipe basah (Wet Type). Elemen - elemen battery ini diisi secara khusus dengan
cara memberikan arus DC pada plat yang direndamkan ke dalam larutan elektrolit lemah. Setelah
plat - plat itu terisi penuh dengan muatan listrik, kemudian di angkat dari larutan elektrolit
kemudian dicuci dengan air dan dikeringkan. Kemudian plat - plat tersebut diassembling dalam
case battery. Sehingga bila battery tersebut akan dipakai, cukup diisi elektrolit dan langsung bisa
digunakan tanpa charge kembali.
Gambar III 36. Pengaktifan dry charges battery
3. Vent Plug .
Vent plug terdapat (menjadi satu) pada tutup di setiap sel. Fungsi tutup itu itu adalah untuk
mencegah masuknya debu dan kotoran ke dalam sel.
Fungsi yang lebih penting lagi adalah agar tersedia saluran (lubang) untuk membebaskan gas dan
memungkinkan terbentuknya lagi asam sulfat yang terkandung di dalam uap asam yang terbentuk
pada saat pengisian battery (lihat bentuk saluran vent plug). Membiarkan tutup sel itu terbuka
menyebabkan kotornya sekitar lubang oleh karena adanya uap asam.
Gambar III - 37. Vent Plug.
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 54
4. Plat Positif Dan Plat Negatif.
a. Plat Positif.
Plat positif terbuat dari material PbO2 (Lead Peroxide) yang berwarna coklat tua.
b. Plat Negatif.
Plat negatif terbuat dari material Pb (spongy lead) yang berwarna kelabu.
Untuk mencegah plat positif dan plat negatif bersinggungan, dipasang separator yang terbuat dari
polyvinyl chloride (PVC) yang berpori - pori.
5. Elektrolit (H2SO4).
Standard berat jenis (specific gravity) elektrolit battery pada temperature standard (20C) adalah
1.280. Apabila temperature larutan elektrolit berubah, maka standard berat jenis elektrolit battery
dapat dicari dengan rumus :
S20 = St + 0,007 (t 20)
Dimana :
S20 = Berat jenis pada temperatur 20 C.
St = Berat jenis pada temperatur pengukuran
t = Temperature elektrolit pada saat pengukuran
Berat jenis akan turun pada saat battery dipakai (discharge). Pada kondisi standard (20C), 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 accu (air suling
saja).
Perubahan berat jenis elektrolit tergantung oleh :
a. Discharge rate. c. Temperatur
b. Charge rate. d. Jumlah asam sulfat yang terkandung dalam elektrolit
Gambar III - 38. Perubahan berat jenis elektrolit saat battery digunakan.
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 55
Gambar III - 39. Perubahan berat jenis elektrolit saat pengisian battery.
Larutan elektrolit dapat membeku pada temperatur tertentu. Oleh karena itu kalau menyimpan
battery boleh ditempat sedingin mungkin asalkan tidak sampai larutan elektrolitnya membeku.
Seperti terlihat pada tabel berikut ini :
Gambar III - 40. Pembekuan elektrolit pada berat jenis dengan temperatur tertentu.
6. Reaksi Kimia.
Battery pada saat discharging maupun re charging akan terjadi reaksi kimia.
a. Reaksi Kimia Pada Saat Discharging.
Yang dimaksud discharging adalah penggunaan isi (kapasitas) battery. Reaksi kimia yang terjadi
ialah :
PbO2 + 2 H2SO4 + Pb ----------> PbSO4 + 2 H2O + PbSO4
Pada akhir discharging plat positif dan plat negatif akan menjadi PbSO4 dan elektrolitnya akan
menjadi H2O.
b. Reaksi Kimia Pada Saat Recharging.
Recharging adalah proses pengisian battery. Reaksi kimia yang terjadi ialah :
PbO2 + 2 H2SO4+ PbSO4 ----------> PbO2 + 2 H2O + Pb
Akhir dari proses recharging ini, plat positif kembali menjadi PbO2 dan plat negatifnya Pb,
sedangkan elektrolit kembali terbentuk menjadi H2SO4.
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 56
c. Larutan Elektrolit.
Larutan elektrolit ini terdiri dari pencampuran antara Asam Sulfat (H2SO4) yang berat jenisnya
1,835 dan air (H2O) yang berat jenisnya 1 dengan komposisi tertentu seperti gambar berikut ini :
Gambar III - 41. Komposisi elektrolit battery.
Hasil campuran 36% Asam sulfat dan 64% air akan menghasilkan elektrolit yang berat jenisnya
1.270 pada 80 F (27C).
d. Terminal Voltage.
Terminal voltage adalah batas tegangan battery yang di ijinkan pada saat discharging dan
recharging.
a) Saat Dicharging.
Ketika battery dipakai degan arus besar, sebagai contoh digunakan untuk memutar engine waktu
start, maka tahanannya 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 voltage battery dalam satu sel
yang dipakai selama 20 jam (untuk battery N 200) dan arus yang digunakan 10A adalah seperti
pada kurva berikut ini :
Gambar III - 42. Final terminal voltage untuk 1 sel battery saat discharge.
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 57
b) Saat Recharging.
Pada saat recharging (arus pengisian kurang lebih sepersepuluh dari arus discharging rata - rata)
maka akan menghasilkan naiknya perbedaaan potensial antara terminal positif dan negatif.
Pada saat recharging tersebut, akan timbul gelembung - gelembung karena peritiwa elektrolisa
(penguraian) H2O. Gelembung - gelembung tersebut dapat menyebabkan umur battery pendek,
oleh karena itu, ketika recharging apabila sudah mencapai terminal voltage maka recharging
dihentikan. Lihat kurva berikut ini :
Gambar III - 43. Terminal voltage pada saat recharging untuk 1 sel.
7. 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
pada semua battery. Kehilangan muatan listrik yang tersimpan tanpa pemakaian melalui rangkaian
luar disebut Self Discharge .
Sebab - sebab self discharge sebagai berikut :
a. Plat negatif beraksi langsung dengan asam sulfat dari elektrolit membentuk timbal sulfat
(PbSO4).
b. Hubungan singkat antara plat positif dan plat negatif melalui endapan dari material aktif.
c. Jika suhu dan konsentrasi elektrolit tidak merata disekitar plat posiitf dan negatif akan terjadi
reaksi elektro kimia lokal.
Hal - hal seperti diatas ini yang menyebabkan muatan battery akan berkurang meskipun tidak
dipakai. Reaksi kimia yang terjadi dalam battery akan lebih cepat dengan kenaikan suhu elektrolit.
Hal ini juga berarti Self Discharge akan bertambah cepat jika suhu lebih tinggi. Jadi penyimpanan
battery pada suhu rendah lebih effektif dalam memperkecil kecepatan Self Discharge seperti
terlihat pada kurva berikut ini :
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 58
Gambar III 44. Self Discharge terhadap temperatur elektrolit.
Faktor lain yang mempercepat Self Discharge adalah bila elektrolit atau air suling yang disiikan
ke dalam battery mengandung material material pengetes, karena akan menimbulkan reaksi
lokal.
8. Kapasitas Battery.
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.
Gambar III - 45. Hubungan antara kapasitas battery dan laju arus pelepasan.
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 59
Selain arus pelepasan dan laju arus pelepasan, suhu elektrolit juga mempengaruhi kapasitas
battery. Standard suhu untuk menentukan kapasitas battery adalah 25C. Misalnya suatu battery
yang dinyatakan mempunyai kapasitas 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 25C. Pengaruh suhu elektrolit terhadap kapasitas battery
dapat dilihat pada kurva berikut ini :
Gambar III - 46. Hubungan temperatur elektrolit dan kapasitas battery.
8. Pengetesan Battery.
Kondisi dari sebuah battery yang ditunjukkan oleh berat jenis larutan elektrolitnya. Salah satu cara
yang paling sederhana dan lebih dipercaya adalah dengan mengukur berat jenis dari larutan
elektrolit. Alat untuk mengukur berat jenis elektrolit disebut Hydrometer dan dilengkapi dengan
thermometer elektrolit.
Hydrometer dikalibrasi untuk mengukur berat jenis elektrolit pada temperatur standard (JIS) 20C
(68F).
Untuk menemukan pembacaan berat jenis yang benar adalah sebagai berikut :
Bila suhu diatas 20C (68F), ditambah 0,0007 tiap kenaikan 1C.
Bila suhu dibawah 20C (68F), ditambah 0,0007 tiap penurunan 1C.
Sebagai contoh, pada suhu 49C (68F) didapatkan pembacaan berat jenis elektrolit 1,2597.
Dimana pengukuran ini suhu elektrolitnya 29C diatas standard yang ditetapkan yaitu 20C (68F)
JIS. Sehingga pembacaan berat jenis yang sebenarnya dihitung dengan rumus sebagai berikut :
S20 = St + 0,0007 (t - 20)
= 1,2597 + 0,0007 (49- 20)
= 1,28
Jadi pembacaan yang benar setelah dikoreksi dengan temperatur adalah 1,28.
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 60
Pada contoh yang lain, suhu elektrolit pada saat pengukueran 0C (32F) berat jenis elektrolit
terbaca 1,294. Dimana temperatur elektrolit 20C (68F) dibawah standard (JIS). Sehingga
pembacaan berat jenis yang benar adalah :
S20 = St + 0,0007 (t - 20)
= 1,294 + 0,0007 (0- 20)
= 1,294 + 0,0203
= 1,28
Jadi pembacaan yang benar adalah 1,28 setelah dikoreksi dengan temperatur elektrolitnya. Oleh
karena itu, kalau kita mengukur berat jenis elektrolit harus dikoreksi dengan temperatur
elektrolitnya.
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 dengan menyudut akan didapatkan hasil yang kurang tepat lihat gambar
berikut ini :
Gambar III 47. Cara pembacaan hydrometer.
Jika level elektrolit terlalu rendah, tambahkan air suling di tiap - tiap sel dan battery recharging
beberapa lama untuk memastikan percampuran antara air dan elektrolit. Kemudian check dengan
hydrometer. Apabila dalam pengetesan berat jenis elektrolit lebih kecil dari 1,28 berarti battery
tersebut perlu recharging kembali.
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 61
9. Perawatan Battery.
Salah satu faktor agar suatu battery dapat mencapai umur sesuai pabrik maka di dalam
menggunakan battery perlu diperhatikan hal - hal berikut ini :
a. Hal - hal yang perlu diperhatikan dalam Discharging.
1) Periksa kabel - kabel penghubung. Jika rusak, ganti yang baru.
2) Bersihkan terminal battery dan terminal kabel dengan sikat kawat dan bubuhkan sedikit
gemuk/vaselin, kemudian kencangkan hubungan kabel kabelnya.
3) 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.
4) Pembebanan battery tidak boleh melebihi batas terminal voltage (final terminal voltage) yang
diijinkan. Untuk tiap sel final terminal voltagenya 1,75 volt.
5) Tutup battery terutam vent plugnya tidak boleh tersumbat, karen bisa menyebabkan battery
meledak.
6) Bila air battery kurang, harus ditambah dengan air suling.
b. Hal - hal yang perlu diperhatikan pada saat Recharging.
1) Sebelum Recharging harus diperiksa jumlah elektrolit dalam battery. Bila kurang tambahkan air
suling.
2) Jangan sekali - kali menambahkan larutan asam sulfat (H2SO4), karena akan mengakibatkan
berat jenis elektrolit terlalu tinggi, yang akan mengurangi umur battery dan tidak
memungkinkan untuk mengukur keadaan muatan listrik battery melalui berat jenis.
3) Kencangkan kabel penghubung, sebab bila kabel kendor akan terjadi loncatan bunga api.
4) Gas yang terjadi pada proses recharging harus segera dibebaskan (Perhatikan vent plugnya
atau buka tutup jika perlu).
5) Bila memakai battery charger, harus ada fan untuk membuang gas - gas yang terjadi dan
harus dicegah supaya tidak terjadi bunga api yang bisa menyebabkan kebakaran.
6) Arus pengisian dianjurkan sebagai berikut :
Untuk fast charging : 40 - 70 Ampere.
Untuk slow charging : Kurang lebih 7 % dari AH - nya.
7) Saat pengisian temperatur Elektrolit tidak boleh melebihi 55C.
c. Hal - hal yang perlu diperhatikan pada saat penyimpanan battery
1) Battery yang tidak dipakai harus disimpan di tempat yang kering, sejuk dan tidak kena sinar
matahari langsung, karena bisa mempercepat reaksi kimia (self discharge).
2) Battery yang diterima lebih dahulu sebaiknya didahulukan pemakaiannya.
3) Pada waktu dikeluarkan dari kemasan, periksalah dengan teliti apakah ada kerusakan luar. Jika
ada kerusakan perbaiki.
4) Untuk battery tipe basah, perlu adanya pengisian secara periodik, yaitu minimal sebulan sekali.
Untuk menjaga agar battery tetap full charge dan tidak cepat rusak.
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 62
BAB IV
STARTING SYSTEM
Fungsi sistem start adalah untuk menghidupkan engine. Komponen - komponen utama yang
termasuk dalam sistem start ini adalah :
a) Battery.
b) Starting switch.
c) Battery relay switch.
d) Starting motor.
e) Safety relay.
Hubungan masing - masing komponen tersebut adalah sebagai berikut :
Gambar IV 1. Hubungan Komponen - Komponen Sistem Start.
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 63
A. STARTING SWITCH.
Fungsi starting switch adalah untuk memutuskan atau menghubungkan komponen - komponen
dalam sistem start. Dalam kondisi tertentu, starting switch juga memutuskan atau
menghubungkan komponen - komponen sistem lain.
Adapun konstruksi dan hubungan masing - masing terminalnya adalah sebagai berikut :
Gambar IV 2. Konstruksi dan hubungan terminal Starting Switch.
B. BATTERY RELAY SWITCH.
Fungsi battery relay switch adalah untuk memutuskan atau menghubungkan negatif battery
dengan body/chasis. Pada unit unit tertentu, battery relay switch berfungsi untuk memutuskan
atau menghubungkan positif battery dengan starting motor.
Terdapat 2 (dua) jenis battery relay switch yaitu :
1) Battery relay switch 3 terminal.
2) Battery relay switch 4 terminal.
1. Battery Relay Switch 3 Terminal.
Konstruksi battery relay switch 3 terminal adalah sebagai berikut :
Gambar IV - 3. Konstruksi Battery Relay switch 3 terminal
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 64
Prinsip kerja battery relay switch 3 terminal adalah sebagai berikut :
Gambar IV - 4. Skematik Diagram Battery Relay Switch 3 Terminal.
Pada saat starting switch posisi ON, maka jalannya arus adalah :
BR - C1 - P3 - b
magnet
P1 - P2 terhubung, (-b) dan E berhubungan
P3 terbuka
BR - C1 - C2 - (-b)
Arus melewati C1 diperlukan untuk menarik kontraktor P1 - P2, sedangkan arus melewati C1
dan C2 diperlukan untuk menahan kontraktor P1 dan P2.
2. Battery Relay Switch 4 Terminal.
Konstruksi battery relay switch 4 terminal adalah sebagai berikut :
1. Case.
2. Terminal.
3. Base.
4. Cover.
5. Plate.
6. Sub switch.
Gambar IV - 5. Konstruksi Battery Relay Switch 4 terminal.
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 65
Prinsip kerja battery relay switch 4 terminal adalah sebagai berikut :
Gambar IV - 6. Skematik Diagram Battery Relay Switch 4 Terminal.
a) Pada saat starting switch posisi ON, maka jalannya arus adalah :
BR - D2 - C - b
magnet
Sub switch dan P1 - P2 terhubung, (-) b dan E berhubungan
b) Bila engine sudah hidup dan tegangan pengisian battery mencapai 28 - 29 volt, arus dari
alternator ke :
R - D3 - Sub switch - C - (- b)
Dengan demikian, jika engine hidup dan starting switch di-OFF-kan, P1 - P2 dan sub switch
tidak terbuka secara mengejut hingga tegangan dari alternator turun menjadi 9 volt.
D1 yang dihubungkan parallel dengan coil C adalah flywheel diode yang digunakan untuk
mengalirkan tegangan yang timbul pada coil C ketika sirkuit ground terputus.
D2 untuk mencegah terbaliknya polaritas terminal BR dan (- b).
D3 untuk mencegah arus menuju altenator ketika sub switch terhubung.
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 66
2. Battery Relay Positif.
Battery relay ini menghubungkan terminal postif battery dengan starting motor.
Gambar IV - 7. Battery Relay Positif.
A. STARTING MOTOR.
Fungsi starting motor adalah untuk menghidupkan engine dengan prinsip merubah energi listrik
menjadi energi mekanis. Konstruksi starting motor sebagai berikut :
Gambar IV 8. Konstruksi starting motor
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 67
Prinsip kerja motor adalah sebagai berikut :
Gambar IV 9. Prinsip kerja starting Motor Ketika starting switch di posisikan START maka jalannya arus adalah sebagai berikut :
Kemagnetan yang terjadi mampu melawan spring 4, menarik plunger 3 sehingga terminal B - M
berhubungan. Saat terminal B - M berhubungan pull in coil 2 tidak bekerja, sedangkan hold in coil
bekerja untuk mempertahankan agar terminal B - M tetap berhubungan.
Dengan adanya mekanisme shift lever, maka saat plunger bergerak pada pinion gear akan
bergerak maju. Sedangkan pada field coil timbul medan magnet sehingga saat armature mendapat
arus akan di dapat gerakkan berputar (kopel) untuk memutar engine.
B. SAFETY RELAY.
Pada produk Komatsu, alat - alat besar, pada sistem start terdapat komponen safety relay. Adapun
fungsi safety relay selain sebagai relay (penghubung) antara starting switch dan starting motor,
juga berfungsi untuk :
a) Mencegah mengalirnya arus ke starting motor jika starting switch diputar ke posisi START
sementara engine sudah hidup.
b) Secara otomatis memutus arus ke starting motor sehingga starting motor lepas (disengaged)
dari engine flywheel (setelah engine hidup) sementara starting switch masih di posisi START.
c) Mencegah arus mengalir ke starting motor jika starting switch diputar ke posisi start ketika
starting motor masih berputar karena gagal menghidupkan engine (untuk safety relay model
lama).
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 68
1. Safety Relay (Old Model).
Konstruksi safety relay (old model) adalah sebagai berikut :
Gambar IV - 10. Konstruksi safety relay old model.
Adapun bekerjanya safety relay ini dapat dijelaskan sebagai berikut:
Gambar IV - 11. Skematik diagram safety relay old model.
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 69
a. Menghidupkan engine:
Bila starting switch diposisikan START, maka jalannya arus adalah :
S C1 F E
Magnet
Contact point D A B terhubung, contact point C terbuka
b. Setelah engine hidup, starting switch diposisikan START :
Arus dari generator atau alternator masuk ke terminal A dan jalannya arus adalah :
Pada kondisi ini, meskipun starting switch diposisikan START, starting motor tidak akan bekerja.
c. Starting motor berputar karena gagal menghidupkan engine :
Starting motor bersifat sebagai generator, arus keluar dari terminal C. Jalannya arus adalah
C C3 E
Magnet
Contact Point F terbuka
Dengan demikian meskipun starting switch diposisikan START, starting motor tidak bekerja.
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 70
2. Safety Relay (New Model).
Konstruksi safety relay new model adalah sebagai berikut :
Gambar IV - 12. Konstruksi Safety Relay New Model.
Prinsip kerja safety relay new model ini dapat dijelaskan sebagai berikut :
Gambar IV - 13. Skematik Diagram Safety Relay New Model.
-
PT SAPTAINDRA SEJATI
Plant People Development - PT SAPTAINDRA SEJATI 71
a) Menghidupkan engine :
Saat starting switch diposisikan START, maka jalannya arus adalah :
R4 Base Q2
S E
L Collector/Emitter Q2
magnet
Contactor T tertutup, B C berhubungan sehingga Starting Motor bekerja
b) Setelah engine hidup, starting switch diposisikan START :
Alternator mengeluarkan arus, dan jalannya arus adalah :
R R2 - Z D2 - base Q1 E
S R4 - Collector/emitter Q1 E
Q1 ON, Q2 OFF sehingga contactor T terbuka
Karena kontaktor T terbuka, maka starting motor tidak bekerja.
R2 dan C1 digunakan sebagai pengaman agar arus ke starting motor tidak bekerja segera terputus
ketika altenator mulai menghasilkan arus/tegangan.
Zener diode Z digunakan untuk mencegah transistor Q1 ON sebelum tegang