Alternator

Alternator

ALTERNATOR / Sistem pengisian

GAMBARAN UMUM
Generator dan system pengisian untuk kendaraan terdiri dari Generator dan Voltage regulator . bersama –sama mensuplay tenaga listrik ke semua peralatan listrik. Generator listrik mengeluarkan tenaga listrik AC dengan memanfaatkan putaran tenaga mesin kemudian di ubah menjadi tenaga listrik DC sebelum di suplay ke battery dan peralatan listrik lainnya.

Gbr 1-1.

Regulator adalah komponen yang menjaga tegangan generator serta menetapkan kontinuitas suplay pada saat putaran mesin tinggi atau rendah. Beban kelistrikan pada mobil dari tahun ke tahun naik,sesuai dengan perkembangan dari system pengaman dan kenyamanan yang tentunya membutuhkan lebih banyak tenaga listrik. Altenator adalah generator listrik 3 phase yang di lengkapi dengan rectifier untuk mensuplay tenaga listrik DC dan biasanya terdiri dari generator 3 phase dan rectifier.
Dengan adanya permintaan yang meningkat terhadap kebutuhan tenaga listrik yang semakin besar ,dan perhitungan berat kendaraan ,maka di buatlah small altenator tetapi dengan output arus yang lebih besar bila di bandingkan altenator biasa. Untuk menyesuaikan dengan permintaan maka altenator di lengkapi dengan Dioda pada titik netral (N) dan IC R egulator.Saat sekarang altenator sudah di pakai secara luas .Dan untuk mengimbangi perkembangan altenator ,regulator juga di buat dengan ukuran kecil.
Alternator yang di produksi Nippondenso di klasifikasikan menurut kelompok di bawah ini, tergantung dari bentuk ,perlengkapan dan kelebihan –kelebihannya ;

1. Alternator standar
2. Alternator dengan pompa vakum.
3. Alternator dengan IC Regulator
4. Small Alternator dengan IC regulator.
5. Brushless alternator. ( Alternator tanpa sikat arang )

Gbr 1-2

1. ALTERNATOR STANDAR
Alternator di gerakkan oleh mesin melalui V-belt dan puly crankshaft . puly crankshaft di hubungkan dengan rotor alternator . pada saat rotor berputar ,timbul tegangan pada stator. Alternator standar biasanya di lengkapi dengan regulator ( tipe kontak point )

Gbr 1-3

2. ALTERNATOR DENGAN POMPA VAKUM.
Alternator di lengkapi dengan pompa vakum yang menghasilkan kevakuman yang di butuhkan untuk mengaktifkan sitem servorem. Pada gbr 1-4 ,terlihat bahwa pompa vakum di pasang pada bagian belakang alternator ( berlawanan dengan tempat puli ) di mana perpanjangan poros dari alternator di hubungkan dengan rotor pompa vakum.

Gbr 1-4

3. Pada Alternator tipe ini di gunakan sebuah IC Regulator.ada 2 cara pemasangan IC Regulator yaitu ;
 Built-in ( di pasang di dalam alternator )
 Add-on ( di pasang pada bagian luar alternator )

Alternator jenis ini mempunyai keunggulan di bandingkan dengan alternator dengan regulator tipe kontak point, yaitu dapat mengalirkan arus medan yang lebih besar.

Gbr 1-5

Referensi
Tabel berikut ini memperlihatkan hubungan antara diameter luar stator dengan output untuk alternator standard an alternator dengan IC regulator.

Diameter luar stator OUTPUT
Φ 118 12 Volt 15 ~ 40 A
Φ 124 12 Volt 40 ~ 50 A
Φ 132 12 Volt 50 ~ 65 A
24 Volt 15 ~ 30 A
Φ 155 12 Volt 70 ~ 80 A
24 Volt 30 ~ 40 A

GBR 1-6

4. SMALL ALTERNATOR DENGAN IC REGULATOR.
Di bandingkan dengan alternator standar,celah udara pada small alternator lebih kecil dan sirkuit kemagnetan dari inti kutup ( pole core ) di modifikasi untuk meningkatkan jumlah flux magnet efektif dan mengurangi berat alternator.Alternator jenis ini lebih ringan 26 % dan lebih kecil 17 % dari alternator standar.

Referensi
Tabel berikut ini memperlihatkan hubungan antara diameter luar stator dan output dari small alternator .

Diameter luar stator OUTPUT
Φ 118 12 Volt 40 ~ 50 A
Φ 118 12 Volt 50 ~ 60 A
Φ 118 12 Volt 60 ~ 70 A

Gbr 1-7

5. BRUSHLESS ALTERNATOR ( Alternator tanpa sikat arang )
Alternator jenis ini mempunyai beberapa kelebihan dan biasanya di gunakan pada sepeda motor dan mesin –mesin kontruksi.

Gbr 1-8

Kelebihan – kelebihannya ;
o Tahan getaran
o Bebas dari gangguan yang di sebabkan oleh lumpur ,air dan olie.
o Mudah perawatannya.

Gambaran umum

Kontruksi dasar alternator standar dapat di lihat pada gbr 2-1

Puli alternator di satukan dengan rotor dan di putar oleh poros engkol melalui perantara V-Belt . Arus yang di bangkitkan pada stator kumparan adalah arus DC . Arus ini di rubah menjadi arus DC oleh penyearah ( rectifier )

Bagian – bagian Alternator

ROTOR

Rotor berfungsi untuk MEMBANGKITKAN MEDAN MAGNET . Rotor berputar bersama poros . karena gerakannya ,maka di sebut alternator dengan medan magnet berputar . Rotor terdiri dari ; inti kutup ( pole core ) ,kumparan medan ,slip ring ,poros dan lain lainnya. Inti kutup berbentuk seperti cakar dan di dalamnya terdapat kumparan medan

gbr 2-2.

Padasaat arus mengalir melalui kumparan medan, satu sisi dari inti kutup akan menjadi kutup U dan yang lain menjadi kutup S . jadi pada sistem kutup cakar ini , kedua kutup dimagnetisasi oleh satu kumparan medan. Pada gbr 2-3 terlihat bahwa flux magnet pada bagian dalam kutup bergerak sejajar poros lalu secara radial bergerak ke sisi sisi kutup, kemudian masuk ke stator.

Cover alternator di buat dari bahan bahan non magnetis seperti alumunium. Bila cover di buat dari material yang mengandung besi ( ferrous ) , maka pada saat flux magnet bergerak secara radial melalui sisi kutup, sebagian dari flux ini akan mengalir ke cover dan mengurangi flux yang melalui cakar.

Dua buah slip ring di pasang pada salah satu sisi dari rotor untuk mensuplay arus eksitasi ke rotor . slip ring ini di buat dari material seperti ; tembaga , perunggu stainless steel, dan lain lain, serta di lapisi dengan bahan insulator. Arus eksitasi mengalir ke slip ring melalui brush ( sikat arang ).

STATOR

Stator terdiri dari stator core ( inti) dan kumparan stator dan di letakkan pada frame depan dan belakang . Stator core di buat dari beberapa lapis plat besi tipis dan mempunyai alur pada bagian dalamnya untuk menempatkan kumparan stator.

Gbr 2-4.

Stator core ini akan mengalirkan flux magnet ynag di suplay oleh inti rotor sedemikian rupa sehingga flux magnet akan menghasilkan efek yang maksimum pada saat melalui kumparan stator. Jumlah alur ini berbeda –beda menurut jumlah kutup magnet dan kumparan . ada 3 kumparan stator yang terpisah pada stator core. Hubungan pada kumparan stator bisa Y atau ∆ . tapi hubungan Y adalah yang paling popular saat ini.

Gbr 2-5

Refrensi

Auxiliary coil ( kumparan tambahan )

Untuk meningkatkan output ,beberapa alternator di lengkapi kumparan tambahan pada stator . ada juga beberapa alternator yang mempunyai 7 atau 8 terminal

Gbr 2-6

PULI

Puli yang di gunakan adalah puli V atau V ribbetd. Ratio puli ( perbandingan antara diameter puli mesin dan alternator ) biasanya berkisar antara 1,8 ;2,2. Kelebihan puli V ribbed adalah dapat di gunakan untuk ratio puli yang lebih besar.

Gbr 2-7

END FRAME

Pada end frame terdapat stator dan rotor , Pada end frame terdapat lubang –lubang untuk mengalirkan udara pendingin . pada rear end frame terdapat diode, brush ( sikat arang ) dan terminal output. Aliran udaranya dapat di lihat pada

gbr ;2-8

RECTIFIER

Rectifier terdiri dari 6 atau 8 dioda . diode hanya dapat di aliri arus listrik secara satu arah saja. Prinsip inilah yang di gunakan untuk merubah arus AC yang di bangkitkan di kumparan stator menjadi arus DC. Rectifier mempunyai sisi (+) dan (-). Selain itu ,ada rectifier dengan 6 dioda yang di pasang pada piringan secara kompak yang mudah melepas.

Gbr 2-9

Panas ( Head radiating plate )

Dioda di pasang pada holder fins.sisi-sisi plus dan minus diode di hubungkan seperti pada gbr 2-10. Rectifier pada gbr 2-10 ini mempunyai 8 dioda dan di gunakan untuk alternator dengan diode titik netral.

Alternator Dengan Dioda titik netral

Untuk meningkatkan output alternator ada beberapa metode ;

1 Memperbesar ukuran

2 Rubah hubungan ke Y

Menambahkan 2 buah dioda titik netral

Penambahan 2 buah dioda titik netral akan meningkatkan output sebesar 10 : 15% .Seperti di ketahui ,tegangan rata –rata dari titik netral adalah ½ output DC ( tegangan antara B dan E pada gbr. 2-12. Dan tegangan in

Gbr 2-11

Di gunakan untuk mengaktifkan relay lampu CHG dan relay kumparan rotor ( medan ).

Pada saat arus output mengalir melalui alternator ,tegangan pada titik netral bukan hanya DC , tapi juga AC ( gbr. 2-12.) Tegangan AC timbul pada titik netral sebagai hasil dari tegangan harmonik ketiga yang di induksikan pada tiap phase oleh aliran arus output dan tepat pada phase yang sama.

Gbr 2-12

Pada saat putaran alternator melebihi 2.000 -3.000 rpm,nilai maksimumnya akan melebihi output dari tegangan DC di atur pada nilai yang konstan. Jadi pada saat tegangan pada titik netral lebih tinggi atau lebih rendah dari tegangan pada terminal output . arus akan mengalir melalui dioda yang di pasang antara titik netral serta terminal output dan akan meningkatkan arus output.

Gbr 2-13

Di bandingkan dengan karakteristik output alternator tanpa dioda titik netral , output akan meningkat dan pada putaran 5.000 rpm. Output akan mencapai 50A yang berarti melebihi output normal sebesar 45A . (2-15) . ini berarti peningkatan output sebesar 11 – 12 %.

Gbr 2-14

Dioda yang di gunakan untuk titik netral ini sama dengan dioda yang di gunakan untuk output (3 pada sisi + dan 3 pada sisi -).dan di pasang pada holder fin seperti terlihat pada gbr 2-10.

Gbr2-15

Dengan pemasangan seperti ini ,radiasi panas dari dioda dapat di lepaskan dengan sempurna .perbedaan temperatur antara alternator biasa dengan alternator yang menggunakan dioda titik netral tidak terlalu jauh . ini di sebabkan karena tenaga yang di ambil melalui diode titik netral hanya bila hanya putarannya relative tinggi ( 2.000 -3.000 )