motor stater

Motor Starter Tipe Konvensional

Ditulis oleh: RaigaTeam - Monday, 20 May 2013

Bagian-Bagian Motor Starter Konvensional

Konstruksi Motor Starter Model Konvensional 

Solenoid (Magnetic Switch)

Solenoid disebut juga dengan magnetic switch Pada solenoid terdapat 3 buah terminal, yaitu terminal 30, terminal 50 dan terminal C. Terminal 50 adalah terminal yang dihubungkan dengan ST (starter) pada kunci kontak. Terminal 30 adalah terminal yang langsung di hubungkan dengan positif baterai dengan menggunakan kabel yang cukup besar agar arus yang besar dapat mengalir saat di- start. Pada model yang lain solenoid kadang mempunyai 4 buah terminal yaitu terminal 30,50,C dan B. Terminal B biasanya dipasangkan dengan terminal B pada koil pengapian yang mempunyai terminal B. Di dalam solenoid terdapat dua buah kumparan yang disebut hold in coil dan pull in coil.

Kumparan penarik (pull in coil) kumparan ini menghubungkan terminal 50 dan terminal C, bila kunci kontak dalam keadaan tertutup, arus mengalir dari terminal 50 ke kumparan pull in coil kemudian ke terminal C lalu ke massa (melalui kumparan pada motor starter). Pada saat yang sama arus juga mengalir dari terminal 50 ke kumparan hold in coil kemudian ke massa. Akibatnya akan terjadi medan magnet pada pull in coil dan hold in coil sehingga plunyer tertarik. Tertariknya pluyer terutama di akibatkan oleh medan magnet yang di hasilkan oleh pull in coil.

Kumparan pull dan hold in coil yang di aliri arus Plunyer dapat tertarik pada saat pull in coil di aliri arus, karena posisi pluyer tidak simetris atau tidak ditengah kumparan sehingga saat terjadi medan magnet pada pull in coil, plunyer akan tertarik dan bergerak (ke kanan) sehingga plat kontak menempel menghubungkan terminal utama (30) dan terminal penghubung (C). Dengan kejadian ini, maka terminal 30 dan terminal C akan terhubung secara langsung melalui plat kontak. Pada sisi sebelah kiri plunyer dihubungkan dengan tuas penggerak (drive lever) yang ikut tertarik oleh plunyer saat pull in coil bekerja untuk mendorong gigi pinion bergerak maju berkaitan dengan roda gigi penerus (fly wheel).

Plat kontak menempel dan arus mengalir dari terminal 30 ke C, kumparan penahan (hold in coil) kumparan ini menghubungkan terminal 50 dan bodi solenoid yang berfungsi untuk menahan plunyer sehingga plat kontak tetap dapat menempel dengan terminal utama dan terminal penghubung (menghubungkan terminal 30 dan terminal C) . Hold in coil diperlukan karena pada saat plat kontak terhubung dengan terminal 30 dan terminal C, maka tegangan di terminal C sama dengan tegangan di terminal 50 dan terminal 30. Hal ini menyebabkan arus tidak mengalir dari terminal 50 ke pull in coil dan kemagnetan pada pull in coil menjadi hilang. Untuk mempertahankan posisi plat kontak tetap menempel maka hold in coil berperan dengan tetap menghasilkan medan magnet sehingga arus yang besar tetap dapat mengalir ke motor starter lewat plat kontak (motor starter tetap berputar.

Saat kunci kontak terbuka apabila kunci kontak dibuka (mesin sudah hidup), maka tidak ada arus yang mengalir ke terminal 50, pada saat ini plat kontak masih menempel dan menghubungkan terminal 30 dan terminal C. Arus mengalir dari terminal C ke kumparan pull in coil, ke kumparan hold in coil, kemudian ke massa. Arah aliran arus pada ke dua kumparan tersebut berlawanan sehingga menghasilkan medan magnet yang saling berlawanan, hal ini menyebabkan terjadinya demagnetisasi atau saling menetralkan medan magnet sehingga plunyer akan kembali keposisi asalnya karena terdorong oleh pegas pengembali.

Overrunning Clutch (Kopling Starter)

Kopling starter (overrunning clutch atau starter clutch) ketika mesin dihidupkan pinion pada motor starter dan fly wheel (ring gear) satu sama lainnya saling berkaitan dengan fly wheel maka sekarang fly wheel dapat memutarkan motor starter. Karena roda gigi pada fly wheel jumlahnya jauh lebih banyak maka putaran gigi pinion pada motor starter menjadi sangat tinggi. Hal ini dapat merusak motor starter terutama pada bagian armature, bantalan (bearing), kommutator dan sikat (brush).Untuk mencegah kerusakan tersebut, maka dipasang kopling starter yang bisa berputar dengan arah satu saja. Artinya pada saat motor starter berputar gaya putar poros motor starter dapat di salurkan ke fly wheel sehingga poros engkol dapat berputar, tetapi saat mesin sudah hidup, mesin tidak dapat memutarkan motor starter, kopling starter akan membebaskan putaran dari fly wheel ke motor starter. Ada beberapa tipe kopling starter, yaitu:

• tipe roller 
• tipe plat banyak 
• tipe sprag

Kerja kopling starter Apabila motor starter bekerja, poros armature akan memutarkan rumah kopling searah jarum jam.Pegas pada kopling starter akan mendorong plunyer dan roller bergerak ke kiri berlawanan dengan gerakan putar rumah kopling. Akibatnya, roller akan terjepit di daerah yang sempit antar lubang roller pada rumahh kopling dan inner race. Karena roller terjepit, maka inner race akan terkunci dan ikut berputar bersama-sama dengan rumah kopling. Karena inner race menjadi satu kesatuan dengan gigi pinion, maka gigi pinion akan berputar berputar dan menggerakkan fly wheel. Jika mesin sudah hidup dan gigi pinion masih berhubungan dengan fly wheel, maka sekarang fly wheel akan memutarkan gigi pinion dan inner race. Gerakan putar inner race ini menyebabkan roller terdorong dan bergerak ke arah kanan sehingga berada pada daerah lubang roller yang longgar. Hal ini menyebabkan roller dapat berputar dengan bebas (roller tidak terjepit) sehingga rumah kopling tidak ikut berputar, dengan demikian kopling akan membebaskan/memutuskan putaran mesin ke motor starter.

Kopling Starter Tipe Plat Banyak 

 

Spline dibentuk sesuai dengan poros armature untuk menyesuaikan bentuk spline yang ada disisi dalam advance sleeve dan dapat bergerak meluncur. Plat kopling penggerak digabungkan ke groove (ulir) pada advance sleeve. Cara kerja kopling tipe plat banyak adalah sebagai berikut: pinion motor starter di dorong ke fly wheel oleh tuas pemindah (shift lever). Dalam keadaan ini jika pinion tertahan, maka putaran poros armature disalurkan ke advaance sleeve sehingga advance sleeve terdorong ke arah pinion melalui spilne. Gaya dorong ini diteruskan dari adavance sleeve ke pegas penggerak (driving spring) melalui plat kopling sehingga plat penggerak tertekan. hal ini akan menghasilkan tekanan pada permukaan kedua kopling dan menyalurkan gaya putar hasil gesekan pada keduanya. Setelah mesin hidup, gaya putar pada pinion akan lebih cepat dari poros armature, sehingga advance sleeve akan berputar dengan arah yang berlawanan dengan pinion dan kedua plat kopling terbebas sehingga gaya putar mesin tidak akan tersalurkan ke poros armature.

Kopling Starter Tipe Sprag 

 

Kopling tipe ini digunakan untuk mesin-mesin berat, cara kerjanya adalah sebagai berikut: outer race digerakkan oleh poros armature motor starter. Ketika mesin dihidupkan, outer race dan inner race akan menyatu karena gerakan outer race akan menyebabkan sprag terjepit diantara inner dan outer race. Hal ini menyebabkan inner race berputar secara bersamaan dengan outer race. Saat mesin hidup dan fly wheel menggerakkan pinion, inner race akan berputar lebih cepat dibanding outer race, sehingga sprag akan terdorong oleh inner race dan menyebabkan sprag tidak terjepit diantara inner dan outer race. Akibatnya inner dan outer race akan saling terbebas dan putaran mesin tidak dapat diteruskan ke motor starter.

Armature 

Armature terdiri dari beberapa bagian yaitu poros armature, kumparan, inti armature dan kommutator. Plat besi yang tipis digabung menjadi satu bentuk inti armature. Kumparan dililitkan pada inti armature dan dihubungkan dengan inti kommutator. Setiap segmen kommutator diisolasi dari segmen-segmen yang berada didekatnya. Sebuah poros baja dipasangkan pada lubang tengah inti armature. Kommutator terpasang pada poros tersebut dengan diberi isolasi. Kedua ujung poros ditopang oleh bantalan dan dapat berputar dengan bebas didalam yoke. Shaft pada armature terbuat dari baja khusus agar tidak mudah patah, bengkok atau berubah akibat adanya gaya yang besar. Poros armature mempunyai ulir atau spline dimana pinion bisa meluncur.

Armature pada daerah luar armature ada slot isolator untuk kumparan armature dengan tujuan agar inti besinya tidak overheating. Inti besi pada armature akan memperkuat medan magnet yang di hasilkan oleh kumparan armature. Besar kecilnya kumparan armature akan mempengaruhi besar kecilnya arusyang mengalir ke kumparan armature. Besar kecilnya arus akan mempengaruhi kuat medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan armature sehingga akan mempengaruhi besar kecilnya gaya putar yang dihasilkan.

Kumparan armature dialiri arus yang besar sehingga terbuat dari konduktor persegi yang digulung. Kumparan disisipkan kedalam slot yang sudah diisolasi dimana satu ujung kumparan disolder ke satu segmen kommutator dan satu ujung lainnya ke satu segmen kommutator lain. Karena itulah gaya putar yang dihasilkan dari masing-masing kumparan pada saat arus nya mengalir akan menyebabkan armature berputar. Bentuk inti besi nya ditunjukkan pada gambar dibawah umumnya dua kumparan disisipkan kedalam satu slot. Bahan untuk membungkus kumparan armature adalah kertas mika, fiber, atau plastik.

macam-macam bentuk inti besi 

Kommutator 

Kommutator berfungsi untuk mengalirkan arus dari kumparan medan melalui sikat positif ke kumparan armature dan dari kumparan armature ke sikat negatif. Bentuk kommutator yang terbuat dari plat tembaga yang disusun dalam bentuk melingkar dengan isolator (mika) diantara plat-plat tersebut. Kumparan armature disolder pada plat kommutator. Dengan cara tersebut maka arus dapat mengalir dari sikat dalam satu arah kekumparan armature. Bagian dalam kommutator lebih tipis dari bagian luarnya. Untuk mencegah agar tidak mudah lepas, maka kommutator dipasangkan dengan mika berbentuk V atau ring penejepit berbentuk V. Masing-masing plat potongan kommutator dibungkus dengan mika yang ketebalannya sekitar 1 mm dan diameternya 0.5-0.8 mm lebih kecil dari diameter luar kommutator. Selama berputar kommutator selalu berhubungan dengan sikat yang dialiri arus yang besar diantara sikat dan kommutator. Karena itulah temperaturnya lebih tinggi sehingga mudah aus.

Kumparan Medan (Field Coil) 

Kumparan medan berfungsi untuk menghasilkan medan medan magnet yang diperlukan untuk memutarkan armature. Arus listrik yang mengalir kekumparan medan berasal dari terminal C solenoid. Kumparan medan adalah kumparan yang dililitkan pada inti kutub yang terbuat dari besi untuk menghasilkan medan magnet (terbentuk kutub utara dan kutub selatan) pada saat arus besar mengalirinya. Inti kutub terpasang pada rumah motor starter (yoke). Inti kutub dan rumah starter berfungsi juga untuk meningkatkan dan mengkonsentrasikan medan magnet yang dihasilkan kumparan medan. Kumparan medan terbuat dari kawat tembaga persegi dengan luas penampang yang cukup besar. Jumlah kumparan medan pada motor starter biasanya 2 buah atau 4 buah. Ujung kumparan medan terhubung dengan terminal C pada solenoid dan ujung-ujung lainnya dihubungkan dengan sikat. Ada 2 macam tipe magnet yang digunakan pada motor starter yaitu kumparan medan dengan elektromagnetic dan magnet permanen. Konstruksi dan komponen-komponen pendukungnya ditunjukkan pada gambar berikut.

 

Ada beberapa jenis hubungan antara kumparan medan dan armature yang digunakan untuk motor arus searah (DC) yaitu jenis gulungan seri, jenis gulungan shunt(paralel), tipe gulungan compound atau campuran, dan sejarang sudah ada gulungan yang menggunakan magnet permanen. Berikut penjelasan tentang jenis-jenis hubungan kumparan medan dan armature yang dipakai pada motor starter.

Motor dengan Kumparan Medan Jenis Gulungan Seri

Gambar diatas memperlihatkan hubungan seri antara kumparan medan dan armature. Saat motor starter bekerja arus mengalir melalui kumparan medan kemudian ke kumparan armature dan ke massa melalui sikat. Ciri khas jenis ini adalah dapat memberikan daya putar yang besar namun tidak membuat arus yang berlebihan pada beban tinggi karena kecepatan putarannya dapat diatur secara otomatis sesuai dengan besar bebannya. Namun demikian tanpa beban kecepatan putarannya akan sangat tinggi sehingga motornya harus ditangani dengan benar agar tidak rusak. Karena itulah jenis motor ini banyak digunakan untuk motor starter. Karakteristik motor ini adalah sebagai berikut. Besarnya gaya putar pada motor adalah sesuai dengan besar arus armature dan kekuatan medan magnet. Kekuatan medan magnet ditentukan oleh arus kumparan medan dan arus armature. Grafik karaktristiknya tampak pada gambar dibawah ini. Pada saat arus armature nya besar maka gaya putarannya akan meningkat,

Arus armature berbanding terbalik dengan gaya elektromotif yang dihasilkan oleh motor. Gaya elektromotif adalah berbanding lurus dengan kecepatan motor atau maki cepat putaran motor makin besar gaya elektromptif lawan yang dibangkitkan. Oleh karena itulah arus armaturenya adalah berbanding terbalik dengan kecepatan motor. Seperti terlihat pada grafik, ketika kecepatannya renadah atau (bebannya tinggi) gaya putarannya akan tinggi karena arus pada armature naik, oleh karena itu gulungan model seri banyak dipakai pada motor starter. 

Motor dengan Kumparan Medan Jenis Gulungan Shunt (Paralel)

Kumparan armature dan kumparan medan pada tipe ini dihubungan secara paralel. Sumber tegangan diberikan kemasing-masing kumparan dan masing-masing kumparan mempunyai massa sendiri. Kecepatan putaran motor jenis ini dapat di dengan mudah dengan mengatur arus yang mengalir ke kumparan medan. Gulungan jenis ini dapat digunakan pada motor dengan putaran yang tetap dan putarannya tidak akan berubah meskipun bebannya beragam. Akselerasi dan deselerasi kecepatan motor nya bisa divariasi tergantung dari arus kumparan medan. motor jenis ini diguanakan untuk window washer, cooling fan, power window dan sebagainya.

Skema motor jenis shunt (paralel) Karakteristik motor jenis ini, gaya putarannya berbanding lurus dengan arus armature dan kekuatan medan magnet pada kumparan medan. namun pada tipe ini kekutan medan magnetnya tidak dapat diubah sehingga grafiknya akan terlihat seperti gambar grafik diatas, karena itulah begitu arus armature nya besar(bebannya tinggi) maka gaya putarannya akan meningkat. Namun demikian ratio kenaikkannya lebih kecil dibandigkan dengan tipe gulungan seri.

Kecepatan putaran motor berbanding lurus dengan tegangan dan berbanding terbalik dengan kekuatan medan magnet. Karena itulah ketika sumber power nya adalah baterai, maka tegangannnya akan stabil dan medan magnet tidak berubah, sebagai akibatnya ketika arus armature naik, maka tegangannya akan sedikit turun namun kecepatan putarannya hampir tetap konstan. 

Motor dengan Kumparan Medan Jenis Gulungan Campupran (Compound)

Motor starter tipe ini kumparan armature dan satu kumparan medan dihubungkan secara seri dan dihubungkan juga kekumparan medan lainnya secara paralel. Arah kutub pada kedua kumparan medan ini adalah sama. Tipe ini adalah gabungan dari karakteristik tipe seri dan tipe paralel.

Pada saat motor starter melakukan start, ,motor ini mempunyai gaya putar yang besar seperti yang dimiliki oleh tipe kumparan seri, Setelah di start, motor ini akan berputar secara tetap seperti yang telah dimiliki oleh kumparan shunt. Jadi motor jenis ini struktur nya lebih rumit dibandingkan dengan jenis seri, Motor jenis ini biasanya digunakan untuk jenis wiper.

Motor Jenis Magnet Permanen 

Beberapa magnet permanen dibuat dari campuran boron, neodinium, dan besi yang dipasang pda rumah motor starter. Penggunaan magnet permanen dapat menghasilkan rangkaian kumparan medan magnet dan mengurangi berat motor starter sampai dengan 50%. Ciri utama motor jenis ini adalah ringan dan mempunyai daya magnet yang kuat. Kumparan medan dan inti kutub sudah tidak ada lagi. Kebutuhan arus listrik hanya digunakan untuk kumparan armature. Apabila arah arus dibalik maka arah putaran motor starter juga berubah. Hal ini karena arah kutub magnet permanen tidak berubah. Namun arah kutub armature dan elektromagnetik dapat diubah sesuai dengan arah arus. Tipe motor ini juga digunakan untuk windshield wiper motor, servo motor untuk mengontrol kecepatan idle ECU engine, motor step, pompa bahan bakar dan sebagainya.

Sikat dan Pemegang Sikat (Brush and Brush Holder) 

Empat buah sikat biasanya dipasang pada motor starter, dua untuk sikat positif dan dua lagi untuk sikat negatif, sikat atau brush sendiri berfungsi untuk mengalirkan arus dari kumparan medan kekumparan armature (pada motor dengan gulungan tipe seri) melalui kommutator dan menyalurkan arus dari kumparan armature melalui kommutator ke massa. Dua sikat ditopang oleh pemegang sikat berisolasi (disebut dengan sikat positif), dan dua sikat lainnya ditopang oleh pemegang sikat yang terhubung dengan massa dan disebut sikat negatif. Sikat terbuat dari karbon, karbon graphit (electrical graphitic carbon, atau karbon graphit logam yang mempunyai kemampuan pelumasan dan kemampuan mengalirkan arus listrik yang baik.

Motor starter dialiri arus yang besar dan beroperasi dengan jangka waktu yang pendek, maka bahan Metallic graphitic carbon untuk tegangan rendah dan arus listrik besar biasanya dipakai oleh motor starter. Sikat Metallic grhapitic carbon terbuat dari bubuk tembaga dan grhapite yang mempunyai rasio tembaga sekitar 50-90%, sehingga tingkat tahananya rendah. Agar sikat dapat mengalirkan arus ke kumparan armature melalui kommutator, sikat harus kontak dengan kommutator. Kontak antara sikat dengan kommutator dijamin oleh pegas sikat yang dapat menjaga sikat selalu menempel dengan kommutator meskipun ada gerakan naik-turun akibat kommutator yang kurang rata atau faktor lainnya.

Tuas Penggerak (Drive Lever) 

Tuas penggerak berfungsi untuk mendorong gigi pinion agar bisa berkaitan dengan gigi roda penerus (flywheel) pada saat motor starter dioperasikan. Bagian atas dari tuas penggerak ini dikaitkan dengan plunyer pada solenoid dan bagian bawahnya berhubungan dengan hub pada kopling starter (overrunning clutch). Gerak mendorng tuas tersbut berasal dari kaitan tuas plunyer (stud bolt) pada solenoid.

Tuas penggerak pada motor star