PRINSIP MOTOR STARTER

Prinsip dasar motor seri arus searah.

Pada umumnya motor stater yang digunakan untuk motor mobil adalah motor seri arus searah seperti yang ditunjukkan pada gambar prinsip berikut ini.

Gambar 1.14

Motor seri DC : Kumparan medan terhubung seri dengan kumparan anker.

1.    Sifat starter.

Tenaga putar (torsi) yang dihasilkan oleh motor starter akan semakin besar berbanding proporsional dengan arus yang mengalir dari baterai. Makin rendah putaran makin besar arus yang mengalir sehingga menghasilkan tenaga putar yang besar. Semakin tinggi putaran motor maka timbul arus lawan (induksi diri) pada kumparan anker, sehingga arus yang mengalir pada motor starter menjadi kecil dan mengakibatkan tenaga putar yang dihasilkan rendah.

Putaran motor dapat menjadi lebih tinggi, tergantung pada perbandingan tegangan yang diberikan pada motor starter. Hal ini terutama diperlukan pada waktu menstart motor, dimana diperlukan tenaga yang besar sekali.

Gambar 1.15, menunjukkan tegangan yang diberikan pada starter ketika dilakukan pengujian kapasitas. Dari hasil tes tersebut menunjukkan apabila tegangan pada motor starter bertambah besar, maka kapasitasnya akan menurun. Dengan demikian kapasitas motor starter sangat erat hubungannya dengan tegangan baterai.

Hubungan antara kecepatan putar motor starter dan arus.

Hubungan antara kecepatan putar dan arus dapat dilihat pada Gambar 1.15.. Pada saat distart, arus yang mengalir menurut grafik pada putaran nol, adalah 330 A (lihat titik perpotongan antara putaran / rpm, arus dan tegangan).

Pada waktu itu tegangan terbaca 5,5 V (tarik garis vertikal memotong garis tegangan dan dari titik tersebut tarik garis horizontal memotong V). Atas dasar ini dihitung jumlah tahanan (R) dari Kumparan medan dan Kumparan angker menjadi:

R =

Pada waktu motor stater berputar mencapai putaran 5000 rpm, arus pada starter pada tegangan 11 V akan menjadi:

I =

Tetapi keadaan i sebenarnya seperti dilihat pada grafik 1.15 arus yang mengalir hanya 70 A. Hal tersebut disebabkan karena adanya arus lawan (Induksi diri)  pada kumparan anker, maka arus balik ini menjadi penghambat mengalirnya arus dari baterai. Besarnya arus dihitung sebagai berikut :

I =

Menjadi: e = V – IR

Berdasarkan rumus diatas, maka dapat dihitung sebagai berikut :

e = 11 – 70 x 0,016 = 9,88V

Jadi arus 11 Volt yang dialirkan oleh 330 A  dengan 5,5 Volt akan menjadi 70 Ampere, hal ini disebabkan karna adanya tegangan balik dari Kumparan angker kira-kira sebesar 9,88 Volt.

I =

Apabila motor mulai berputar dan bila hambatan putaran berkurang, maka torsi dari starter menjadi kecil, kecepatannya akan naik, tetapi karena bertambahnya arus lawan, maka arus yang mengalir pada anker menjadi berkurang. Akibatnya arus ke kumparan medan, kumparan angker akan berkurang sehingga motor starter akan menstabilkan putarannya. Pada saat hambatan putaran membesar putaran motor starter lambat, arus lawan pada kumparan angker dan kumparan medan kecil, torsi yang dihasilkan akan menjadi besar

Kecepatan putar poros engkol.

Seperti yang telah diterangkan terdahulu bawah fungsi motor starter yang dii kehendaki adalah memutarkan motor secukupnya untuk memperoleh putaran minimum sehingga proses pembakaran dalam silinder motor bisa berlangsung.. Kecepatan minimum yang dibutuhkan untuk menstarter motor, disesuaikan dengan kecepatan putaran poros engkol adalah sebagai berikut:

a     Model motor

Yang di maksudkan model motor di sini adalah meliputi banyaknya silinder, volume silinder, bentuk ruang bakar dan sifat-sifat karburatornya.

b          Kondisi motor

Pengertian disini adalah meliputi temperatur tekanan udara, campuran udara bensin dan loncatan api

c          Faktor lain

Adalah putaran minimum yang di butuhkan untuk menghidupkan motor , terutama pada saat temperatur rendah.

Kecepatan putar poros engkol (Cranking speed) pada motor yang normal,, tekanan kompresi baik, dan campuran udara serta saat pembakaran yang baik untuk motor bensin yang mempunyai 4 ~ 6 silinder dengan besar cc-nya 100 s/d 2000 adalah 60~ 90 rpm. Untuk jelasnya berikut ini contoh kecepatan putar engkol adalah sebagai berikut :

Motor bensin Motor diesel	1 ~ 2 silinder (500 cc)	120 rpm
	4 ~ 6 silinder (1000 - 2000 cc)	60 ~ 90 rpm
	4 silinder	90 rpm
	6 silinder	100 rpm

Apabila putaran start dengan kecepatan putar melebihi ketentuan diatas, namun motor masih belum hidup, maka dapat dipastikan adanya kerusakan pada sistem yang lain. Sedangkan pada waktu motor distart, tegangan pada baterai tidak menurun, maka poros engkol dapat distart kembali dengan putaran poros engkol (40 ~ 60 rpm). Tapi jika pada saat distart, putaran yang lebih rendah dari ketentuan diatas maka arus besar mengalir pada motor starter dan mengakibatkan tegangan baterai turun, dan bila saat ini tegangan coil pengapian berada dibawah normal ( ± 8 Volt) maka ignition (penyalaan) tidak berfungsi. Kecepatan putar poros engkol minimum yang dibutuhkan apabila tegangan baterai menurun, sekurang-kurangnya sebesar 60 rpm.

2.    Pentingnya “ Torsi” Untuk Menggerakkan Motor.

Torsi yang dihasilkan oleh motor starter merupakan faktor penting dalam menentukan apakah sistem starter dapat berfungsi dengan baik atau tidak. Setiap motor mempunyai maksimum torsi yang dihasilkan, misal untuk motor 4 silinder dengan 1.500 ~ 2.000 cc maksimum torsinya adalah ± 0,8 ~ 1,0 kg-m.

Untuk dapat menggerakkan motor dengan kapasitas tersebut, diperlukan torsi yang melebihi (sampai 6 kg m) tetapi dalam hal ini starter hanya mempunyai torsi ± 0,8 ~ 1,0 kg-m, tentu kemampuan tersebut tidak dapat memutar poros engkol. Untuk memperbesar torsi yang dihasilkan, maka dilakukan dengan bantuan roda gigi (gear).

Jumlah gigi pinion dan ring gear biasanya berbanding 10 – 13, maka torsi akan menjadi 10 ~ 13 kali lebih besar. Sebagai contoh digunakan motor 12R dengan perbandingannya adalah sebagai berikut :

Jumlah gigi starter pinion                           9

Jumlah gigi ring gear                     115

Jumlah perbandingan gigi

Pada saat torsi yang diperlukan poros engkol sebesar 6 kgm, maka torsi yang diperlukan untuk starter adalah:

Dengan demikian dapat diketahui bahwa torsi yang diperlukan untuk starter adalah 0,47 kg-m.gambar 1.12 dibawah menunjukkan data output starter yang diperlukan oleh motor 12R.

Pada gambar 1.11 sebelumnya terlihat ketika torsi starter 0,47 kg-m, putaran adalah ± 1.700 rpm. Dari sini dihasilkan putaran motor (NE) adalah:

.

Pada saat motor mulai berputar, tahanan putarannya kecil yang mestinya lebih besar dari itu. Karena tegangan pada starter dapat dihasilkan putaran yang cukup pada permulaan starter.

3.         Pengaruh Temperatur Rendah Terhadap Penentuan Jenis Starter.

Tinggi rendahnya temperatur juga ikut menentukan jenis starter yang bagaimana cocok dipergunakan untuk suatu motor. Makin rendah temperatur berarti tahanan putaran motor makin bertambah, sehingga membutuhkan torsi yang lebih besar pula untuk dapat memutarkan engkol. Untuk memenuhi kebutuhan ini, diperlukan suatu starter yang mempunyai daya tahan panas yang tinggi, ukurannya kecil dan ringan, dengan kecepatan fall gear dapat membangkitkan torsi yang lebih besar lagi. Jenis starter yang dapat memenuhi kondisi seperti diatas, dikenal dengan starter reduksi. Penggunaan sifat starter reduksi yang dapat menimbulkan torsi yang besar pada waktu start, dan dengan menyesuaikan tenaga baterai, maka mampu distart pada waktu temperatur rendah.

Sifat “ Start” pada Temperatur Rendah.

Mengenai sifat-sifat start pada temperatur rendah dapat dijelaskan dengan bantuan gambar output starter reduksi (1,0 kw) yang digunakan pada motor 12R.

Motor 12 R yang menggunakan baterai 50 AH dan distart pada waktu temperatur  rendah adalah seperti  berikut ini. Pada temperatur rendah

(-25⁰C) tahanan putaran motor bertambah, diperlukan torsi yang berkekuatan ± 11,5 kg-m dengan putaran poros engkol ± 80 rpm.

Jumlah gigi pinion starter                       9

Jumlah gigi ring gear                          115

Jadi perbandingan    

Untuk menggerakkan poros engkol diperlukan torsi pada starter sebagai berikut :

Dalam gambar, starter out put (gambar 1.17) pada saat torsi 0,90 kg-m, putaran starternya adalah ± 1.100 rpm. Dari data ini diperoleh data putaran (NE) sebagai berikut :

NE = rpm

Yang dianggap cukup baik untuk putaran pada start pertama. Pada waktu ini arus yang mengalir ke starter adalah 250 A. Tetapi, jika kapasitas baterai besar dan mencukupi, tegangan tidak akan berkurang, dengan catatan tegangan pada starter dapat dijaga lebih dari ± 8,0 V, ,maka yang diperlukan untuk start pertama sudah terpenuhi.

Tetapi hal yang perlu diperhatikan di sini adalah, bahwa pada waktu temperatur rendah maka tegangan terminal baterai akan rendah pula. Jadi pada waktu temperatur rendah, untuk membangkitkan kapasitas starter reduksi yang cukup maka kapasitas baterai harus lebih besar pula. Jelaslah bahwa kapasitas baterai merupakan faktor yang terpenting.