Sistem Stater

1.Penjelasan tentang starter

Karena mesin tidak bisa start sendiri, daya dari luar diperlukan untuk membangkitkan tenaga pertama. Untuk menstart mesin, starter memutar poros engkol via ring gear.
Starter diperlukan untuk membangkitkan tenaga yang besar dari sumber tenaga yang kecil (baterai) .Untuk itulah diperlukan tenaga arus searah dari motor diperlukan untuk menggerakkan starter.

Untuk menstart mesin crankshaft harus berputar lebih cepat dari sekedar minimum. Minimum putaran crankshaft ini berbeda satu dengan yang lain tergantung kondisi dan konstruksi dan cara beroperasinya mesin. Tetapi umumnya sekitar 40 sampai 60 rpm untuk mesin berbahan bakar bensin dan 80 sampai 100 rpm untuk mesin tenaga diesel

*DC (direct current) series motor

Arus searah series motor terdiri dari medan koil dan armatur yang dihubungkan secara seri, ia dipakai untuk membangkitkan torsi maksimum bila starter mulai berputar.

2.Tipe starter
(1)Tipe reduction

Starter tipe reduction memakai motor kecil berkecepatan tinggi.

Starter tipe reduction meningkatkan torsi dengan mengurangi kecepatan putaran armatur dengan mengurangi gear.

Penghisap magnetic switch langsung mendorong gigi pinion yang terletak di sumbu yang sama untuk melepas dan menghubungkan dengan ring gear.

(2)Tipe conventional

Gigi pinion terletak pada sumbu yang sama dengan armatur dan berputar dalam kecepatan yang sama.

Tuas pengerak ditautkan dengan penghisap magnetic switch yang mendorong gigi pinion dan menyebabkannya bertautan dengan ring gear.

(3)Tipe Planetary

Starter tipe planetary memakai planetary gear untuk mengurangi kecepatan berputar armature.

Gigi pinion berhubungan dengan ring gear via tuas penggerak seperti dalam tipe conventional.

 (4)Tipe planetary reduction-segment conductor motor (PS)

Tipe Planetary reduction-segment conductor motor (PS) menstart dengan memakai permanent magnet dalam field coilnya.

Mekanisme pertautan dan pelepasan (engagement/disengagement) bekerja dengan cara yang sama dengan tipe planetary.

1.Karakteristik arus searah DC (Direct Current) series motor

(1)Hubungan antara kecepatan starter, torsie dan arus

Sirkuit motor pada dasarnya terdiri hanya dengan coil. Nilai hambatan di dalam sirkuit sangat kecil karena hanya nilai hambatan coil yang ada dalam sirkuit. Sesuai dengan hukum Ohm nilai arus meningkat bila tegangan baterai ( 12 V) konstan dan nilai hambatan kecil. Maka sejumlah besar arus mengalir ke starter, dan torsi maksimum timbul pada saat setelah starter mulai berputar.

Karena motor dan generator mempunyai konstruksi yang sama, arah berlawanan tegangan (counter daya-electromotive) timbul bila motor berputar, mempengaruhi arus untuk mengalir lembut.

Karena counter daya electromotive menjadi lebih besar saat kecepatan starter meningkat, arus masuk motor menjadi lebih kecil, torsi dan arus masuk berkurang.

REFERENSI:

Rasio gigi ring gear ke gigi pinion starter kurang lebih 1:10 sampai 1:15.

Output menjadi rendah sesaat setelah starter mulai berputar karena torsi besar dan kecepatan starter rendah, tetapi output meningkat ke tingkat maksimum sesuai dengan perubahan torsi dan kecepatan starter, kemudian menurun. Output mengikuti kurva seperti ditunjukkan dalam gambar sesuai dengan perubahan torsi dan kecepatan starter.

(2)Hubungan antara arus dan tegangan.

Bila starter mulai bergerak tegangan terminal baterai menurun karena besarnya arus mengalir. Bila sejumlah besar arus mengalir hambatan internal dari baterai tidak bisa diabaikan. Sesuai dengan hukum Ohm tegangan turun lebih besar bila nilai arus lebih besar. Tegangan turun berkurang saat aliran arus menurun dan tegangan baterai kembali ke normal.

Starter terdiri dari komponen berikut :
1.Magnetic Switch

2.Angkur/Armature

3.Yoke sub-assembly

4.Sikat dan Pemegang Sikat

5.Reduction gear

6.Overrunning clutch

7.Gigi Pinion dan helical spline

1.Magnetic Switch
Magnetic switch bekerja sebagai switch utama untuk mengatur arus masuk ke motor penggerak dan mengontrol gigi pinion dengan mendorong dan menariknya.
Pull in coil dibungkus dengan kabel yang lebih tipis daripada hold in coil dan daya magnet dari pull in coil lebih besar daripada daya magnet dari hold in coil.

2.Armature dan ball bearing
Angkur membangkitkan gerak daya putar dan ball bearing menopang putaran kecepatan tinggi dari angkur.

3.Yoke sub-assembly
Yoke sub assembly memproduksi medan magnet yang dibutuhkan motor untuk beroperasi. Ia bekerja seperti diluar field coil. Field coil ini dihubungkan dengan armature coil secara seri.

4.Sikat dan Pemegang Sikat
Sikat menekan commutator armatur dengan pegas sikat, membuat arus dari coil ke armatur pada arah yang tetap. Sikat itu dibuat dari karbon tembaga, yang mempunyai daya konduksi tinggi dan tidak gampang aus. Pegas sikat menekan pada permukaan putaran armature dan menghentikan putaran armature tepat saat starter berhenti dengan menekan sikat.

PETUNJUK:
Pegas sikat yang lemah bisa membuat kontak listrik antara sikat dan komutator menjadi lemah. Ini membuat hambatan yang berlebihan dan mengakibatkan arus suplai ke motor menjadi berkurang.

5.Reduction gear
Reduction gear meneruskan daya putar motor ke gigi pinion dan meningkatkan torsi dengan melambatkan putaran motor sedemikian rupa. Dengan rasio 1/3-1/4 dan ia mempunyai built-in overrunning clutch.

6.Overrunning clutch

Overrunning clutch meneruskan putaran motor ke mesin via gigi pinion.

Untuk mencegah starter rusak karena putarannya terlampau tinggi, overrunning cluth berfungsi untuk melakukan hal ini.

7.Gigi pinion gear dan helical spline
Gigi pinion dan ring gear meneruskan daya putra starter ke mesin dengan pertautan antara satu dengan lainnya. Helical spline mengubah daya berputar dari motor ke tuas pinion dan mendukung pertautan/pelepasan gigi pinion sedemikian rupa.

1. Magnetic switch

(1)Umum
Magnetic switch memiliki dua fungsi.

Motor ON/OFF

Mengikat gigi pinion dan melepaskan

Magnetic switch juga beroperasi dalam tiga tahap bila starter dijalankan.

Pull-in

Hold-in

Return

Gambar di sebelah kiri bawah ini berisikan pengoperasian magnetic switch.

PETUNJUK SERVIS:

Bila ada sirkuit terbuka di pull in coil, maka tidak bisa menarik penhgisap dan hal itu menyebabkan gejala starter tidak bisa distart ( tidak ada suara dalam magnetic switch).  

Bila dalam kontak utama terjadi kelemahan maka sulit bagi arus untuk masuk ke field coil dan ke amarture coil maka putaran starter menjadi lambat/lemah.  

Bila terdapat sirkuit terbuka dalam hold in coil maka tidak bisa menahan plunger, dan hal itu menyebabkan plunger keluar masuk berulang-ulang.

(2)Pengoperasian
<1>Pull-in
Bila switch pengapian dalam posisi start, maka arus baterai mengalir ke hold in coil dan pull in coil. Kemudian arus mengalir dari pull in coil ke armature coil melalui field coil mengitari armatur coil dengan kecepatan rendah. Timbulnya daya magnet di hold in coil dan di pull in coil ini menarik kutub inti. Kemudian pengisap magnetic switch tertarik ke kutub inti. Beroperasinya pull in ini membuat gigi pinion terdorong keluar dan menarik ring gear. Dengan dorongan ke dalam ini gigi pinion terdorong keluar dan bertautan dengan ring gear, dan kontak piringan memutar kontak utama. Gambar di sebelah kiri bawah berisikan aliran arus di tahapan pull-in ini.

PETUNJUK SERVIS:
Untuk menjaga tegangan di magnetic switch, beberapa model mempunyai relay anatara switch pengapian dan magnetic switch.

<2>Hold-in
Bila kontak utama dalam keadaan on maka tidak ada arus yang mengalir melewati pull in coil dan medan kumparan dan amartur coil menerima arus langsung dari aki. Armatur coil kemudian start dengan putaran tinggi dan mesinpun hidup. Pada saat itu penghisap terpasang dengan hanya kekuatan magnet yang dikirim dari hold in coil, sebab tidak ada arus melewati pull in coil. Gambar di kiri bawah ini menggambarkan tahapan aliran arus di hold in. Gambar disamping menunjukkan aliran arus pada langkah hold-in.

<3>Kembali
Bila switch pengapian diputar dari posisi start ke on, maka arus mengalir dari sisi kontak utama ke hold in coil via pull in coil. Pada saat ini sejak daya magnet ditimbulkan oleh pull-in coil dan hold-in coil membatalkan keluar satu dengan lainnya, maka hilanglah daya untuk mengatur penghisap. Maka penghisap terdorong balik oleh pegas balik dan kontak utama terputus menghentikan putaran starter.

Gambar di kiri bawah adalah ringkasan tentang tahapan aliran arus balik.

Gambar di samping menunjukkan aliran arus pada tahap langkah balik.

2. Overrunning clutch

(1) Pengoperasian
<1>Saat mesin hidup
Bila cluth gear ( luar) berputar lebih cepat dari pada spline shaft ( dalam) maka putaran kopling menekan bidang yang lebih sempit, jadi kekuatan putaran cluth gear dikirimkan ke spline shaft.

<2>Setelah mesin hidup
Bila spline shaft (dalam berputar lebih cepat dari clutch gear (luar)), maka putaran kopling menekan ke sisi yang lebih luas, menyebabkan putaran clutch gear idle.

PETUNJUK SERVIS:
Bila karena salah satu sebab kopling selip, maka mesin tidak bisa dihidupkan meskipun starter berputar

3.Mekanisme pertautan/pelepasan
(1)Umum
Mekanisme pertautan/pelepasan memiliki dua fungsi.

Menautkan/mendekatkan roda gigi pinion dengan ring gear.

Melepaskan roda gigi pinion dengan ring gear  

(2) Mekanisme Pertautan
Bila roda gigi pinion dan ring gear bersentuhan satu sama lain akibat bekerjanya daya magnet pull in, pegas drive menjadi mampat. Maka kontak utama terjadi dan kekuatan putaran armature meningkat. Sebagian daya putaran armature ini diubah menjadi daya dorong bagi helical spline untuk mendorong roda gigi pinion. Dalam kata lain roda gigi pinion dipasangkan dengan ring gear oleh kekuatan magnetik dari pull in, kekuatan putaran putaran armature dan daya dorong helical spline. Bila ujung permukaan gigi pinion dan ring gear kontak satu sama lain dengan dorongan ke dalam magnetic switch, maka pegas penggerak tertekan. Maka kontak utama terjadi dan daya putaran armature meningkat. Sebagian daya putaran ini diubah oleh helical spline untuk mendorong keluar gigi pinion yang menautkan dengan ring gear.

PETUNJUK:
Roda gigi pinion dan ring gear dirancang agar mudah dipasang.

(3)Mekanisme pelepasan
Bila roda gigi pinion memutar ring gear. Bila gigi pinion memutar ring gear, tekanan tinggi terjadi pada kedua permukaan dua gear.
Karena kecepatan putaran mesin (ring gear) menjadi lebih tinggi daripada gigi pinion saat mesin start, ring gear mulai memutar gigi pinion. Sebagian daya putar diubah oleh helical spline untuk melepaskan gigi pinion. Mekanisme overruning clutch mencegah daya putar dari starter agar tidak diteruskan ke gigi pinion dengan membuat ring gear memutar gigi pinion. Hasilnya tekanan kedua gigi berkurang dan gigi pinion lebih mudah melepaskan diri.
Karena dorongan ke dalam dari magnetic switch sudah lepas, tekanan pegas pembalik mendorong kembali gigi pinion dan melepaskannya dari ring gear.

Tipe Konvensional
1. Perbedaan konstruksi antara tipe konvensional dan tipe reduction (gambar di sebelah kiri)

2.Menautkan/melepas roda gigi pinion
(1)Magnetic Switch
Konstruksi magnetic switch dari tipe konvensional pada dasarnya sama dengan tipe reduction. Akan tetapu tipe ini mendorong plunger untuk menautkan dan melepas roda gigi pinion, begitu pula tipe reduction bekerja dengan prinsip yang sama.

(2)Tuas Penggerak
Tuas penggerak meneruskan gerakan dari magnetic switch ke roda gigi pinion. Dengan tenaga gerakan ini, gigi pinion ini bertautan dan melepas dengan ring gear.

(3)Pegas Penggerak
Pegas penggerak dibuat di dalam tuas penggerak atau di magnetic switch. Pegas penggerak pada tipe konvensional beroperasi dengan prinsip kerja yang sama dengan pegas balik pada tipe reduction.

3.Mekanisme penurunan kecepatan
Karena tipe konvensional dapat menghasilkan puntiran yang cukup untuk menstart mesin dengan bentuk angkur yang besar, mekanisme pengurangan kecepatan pada tipe ini tidak lagi diperlukan. Dengan alasan ini angkur dihubungkan langsung ke roda gigi pinion.

4.Mekanisme Rem

(1)Umum
Beberapa tipe konvensional dilengkapi dengan mekanisme pengereman, dengan menghentikan putaran motor bila mesin gagal dihidupkan. Mekanisme ini juga mengontrol kecepatan tinggi motor sesaat setelah mesin hidup.

REFERENSI:
Tipe konvensional atau tipe reduction tidak dilengkapi dengan mekanisme pengeremen antara lain karena alasan berikut:

Armature ringan dan lambat.

Tekanan dari sikat cukup besar.

Kecepatan reduksinya menyebabkan pergesekan.

Namun ada banyak starter ukuran besar ( tipe 24 V) yang dilengkapi mekanisme pengeremen elektrik.

(2)Pengoperasian
Pegas rem dan plat pengunci mendorong armatur melawan comutator dan frame sehingga menghasilkan efek pengereman.

Tipe Planetary

1.Perbedaan konstruksi antara tipe planetary, dan tipee reduction serta tipe conventional (gambar di samping)

2.Pertautan/pelepasan dari gigi pinion
(1)Pegas penggerak
Pegas penggerak terpasang di dalam magnetic switch. Pegas penggerak bekerja dengan cara yang sama dengan tipe reduction dan tipe conventional.

PETUNJUK:
Magnetic switch dan tuas penggerak bekerja dengan cara yang sama seperti tipe conventional.

3.Mekanisme pengurangan kecepatan
(1) Konstruksi
Planetary carrier mempunyai tiga planetary gear. Planetary gear bertautan dengan sun gear pada sisi dalam dan dengan internal gear pada sisi luar. Umumnya internal gear dibuat tetap dan tidak bisa dipindahkan/diganti.

(2) Karakteristik
Rasio penurunan dari tipe planetary adalah 1:5, dan armaturenya lebih kecil dan kecepatannya lebih tinggi daripada tipe reduction. Untuk mendapatkan cara kerja yang tidak berisik, internal gearnya dibuat dari bahan plastik. Tipe planetary mempunyai celah toleransi antara dua permukaan gigi untuk meredam kelebihan torsi, sehingga mencegah terjadinya kerusakan.

(3) Pengoperasian
Bila sun gear digerakkan oleh armatur, planetary gear berputar selama internal gear berputar. Kemudian planetary carrier juga berputar. Hasilnya kecepatan planetary carrier dengan planetary gear berkurang sehingga membuat torsi ke pinion gear meningkat.

REFERENSI:
Damping Device:

Dengan memutar internal gear, plat kopling bertautan dengan internal gear slip, dan kelebihan torsi diredam.

1.Field coil
Sebagai ganti field coil yang dipakai dalam convensional starter, PS (Planetary Reduction-Segmen Conductor motor) starter memakai 2 tipe magnet permanen : magnet utama dan interpolar magnet.
Magnet utama dan interpolar magnet diatur bergantian di dalam yoke. Ini membuat magnetic flux timbul antara magnet utama dan interpolar magnet, sehingga menambah daya magnet dari magnet utama. Selain meningkatkan jumlah magnetic flux, konstruksinya memperpendek bentuk yoke.

2.Armature
Sebagai ganti bentuk melingkar kabel konduktor pada conventional starter, PS (Planetary reduction-Segment conductor motor) starter memakai bentuk konduktor persegi. Dengan konstruksi pada tipe ini, konduktor persegi bisa meningkatkan kondisi yang sama dengan konduktor kabel berbentuk gulungan, tetapi tanpa meningkatkan massa. Hasilnya output di coil armature berfungsi sebagai commutator, dan panjang PS starter menjadi pendek.

1.Field coil
Sebagai ganti field coil yang dipakai dalam convensional starter, PS (Planetary Reduction-Segmen Conductor motor) starter memakai 2 tipe magnet permanen : magnet utama dan interpolar magnet.
Magnet utama dan interpolar magnet diatur bergantian di dalam yoke. Ini membuat magnetic flux timbul antara magnet utama dan interpolar magnet, sehingga menambah daya magnet dari magnet utama. Selain meningkatkan jumlah magnetic flux, konstruksinya memperpendek bentuk yoke.

Bila starter dijalankan, maka tegangan terminal baterei berkurang dari besaran aliran arus yang mengalir. Meskipuni bila sebelumnya tegangan baterei normal sebelum mesin dihidupkan, starter tidak bisa berputar normal kecuali ada sejumlah arus bila starter mulai dihidupkan. Maka tegangan dalam terminal harus selalu diukur selama mesin hidup.

1.Periksa tegangan terminal baterei.
Putar switch pengapian ke posisi START, dan ukurlah tegangan di terminal baterei.

Standar: 9.6 V atau lebih
Bila tegangan di bawah 9,.6 V, gantilah batereinya.

PETUNJUK:

Bila starter tidak mau hidup, atau berputar perlahan, periksa apakah batereinya normal atau tidak.

Meskipun ukuran tegangan berada pada angka normal, terminal yang kotor atau rusak bisa menyebabkan kelemahan pada starter karena banyaknya hambatan. Karena tegangan akan menurun sebanyak tegangan yang dipakai pada saat switch motor starter berada pada posisi START.

2.Periksa tegangan terminal 30
Putarlah switch ke posisi START dan ukurlah tegangan antara terminal starter 30 dan massa bodi.

Standar: 8.0 V atau lebih
Apabila tegangan di bawah 8.0 V, gantilah kabel starter.

PETUNJUK:
Letak maupun bentuk terminal 30 bisa berbeda tergantung tipe starter motornya. Pastikan dengan melihat di buku Pedoman Reparasi.

3.Periksa tegangan terminal 50
Putarlah switch pengapian ke posisi START dan ukurlah tegangan antara starter terminal 50 dan massa bodi.

Standar: 8.0 V atau lebih
Bila tegangan di bawah 8.0 V, periksa fusible link, switch pengapian, switch start netral, starter relay, relay kopling start, switch kopling start dll. dan lihat pada wiring diagram. Ganti atau perbaiki komponen yang rusak.

PETUNJUK:

Starter kendaraan yang switch start koplingnya tidak mau start meskipun pedalnya sudah ditekan.  

Kendaraan yang menggunakan sistem pencegah pencurian, ada di antara kendaraan tersebut bila sistemnya diaktifkan, starter tidak bisa dihidupkan sebab relaynya dalam keadaan terbuka meski switch pengapian dalam posisi START.

Posted in: