Bekerjanya suatu motor starter mempunyai banyak persamaan dengan generator DC, tetapi dalam arah yang sebaliknya. Motor starter mengubah energi listrik menjadi energi mekanik (tenaga putar), sedangkan generator DC mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Dalam kenyataannya, motor DC akan menghasilkan tenaga listrik jika diputar secara mekanik, dan generator DC dapat berputar (berfungsi) seperti motor.
Arah arus yang masuk kebalikan dengan arah yang keluar sehingga gaya dorong yang dihasilkan juga saling berlawanan. Oleh karena itu penghantar akan berputar saat arus tersebut mengalir. Untuk membuat penghantar tetap berputar maka digunakan komutator dan sikat (brush).
Komponen utama motor starter terdiri atas;
- armature coil (kumparan jangkar),
- komutator,
- field coils (kumparan medan),
- dan sikat- sikat (brushes).
Berdasarkan kaidah tangan kiri Fleming , prinsip kerja dari komponen-komponen utama motor starter adalah sebagai berikut : Armature dan field coil dihubungkan dengan baterai secara seri melalui sikat-sikat dan komutator. Urutan aliran arusnya yaitu dari baterai, relay starter, field coil, sikat positif, komutator, armature, sikat negatif dan selanjutnya ke massa
Pada saat arus listrik mengalir, pole core bersama-sama field coil akan terbangkit medan magnet. Armature yang juga dialiri arus listrik akan timbul garis gaya magnet. Sesuai dengan kaidah tanan kiri Fleming, armature coil sebelah kiri akan terdorong ke atas dan yang sebelah kanannya akan terdorong ke bawah. Dalam hal ini armature coil berfungsi sebagai kopel atau gaya puntir, sehingga armature akan berputar. Jumlah kumparan di dalam armature coil banyak, sehingga gaya putar yang ditimbulkan armature coil bekerja saling menyusul. Akibatnya putaran armature akan menjadi teratur.
Persyaratan yang harus Dipenuhi Sistem Starter
Pada umumnya sepeda motor yang dilengkapi dengan sistem starter listrik, sumber arus yang digunakan adalah baterai. Dalam hal ini kondisi baterai harus dapat menghasilkan tenaga putar (torque) yang sangat besar. Selain itu ukuran baterai juga diharapkan kecil dan ringan. Motor starter dalam sistem starter listrik harus dapat membangkitkan torque yang besar dari sumber tenaga baterai yang terbatas. Maka untuk itu sistem starter dilengkapi dengan motor starter arus searah (DC). Dalam menentukan motor starter yang tepat menurut kebutuhan suatu mesin, terdapat beberapa faktor yang perlu diperhatikan, antara lain:
- Sifat starter Tenaga putar (torque) yang dihasilkan motor starter akan menambah kadar arus yang mengalir pada starter secara proporsional (sepadan). Makin rendah putaran, makin besar arus yang mengalir pada starter sehingga menghasilkan tenaga putar yang besar. Begitu pula dengan tegangan yang disuplai pada starter, jika tegangannya bertambah besar, maka kapasitasnya akan menurun. Oleh karena itu kapasitas starter sangat erat hubungannya dengan baterai.
- Kecepatan putar dari mesin Mesin tidak akan start (hidup) sebelum melakukan siklus kerjanya berulang-ulang, yaitu langkah hisap, kompresi, pembakaran (usaha) dan buang. Langkah pertama untuk menghidupkan mesin, lalu memutarkannya dan menyebabkan siklus pembakaran awal (pendahuluan). Motor starter minimal harus dapat memutarkan mesin pada kecepatan minimum yang diperlukan untuk memperoleh pembakaran awal. Kecepatan putar minimum yang diperlukan untuk menghidupkan mesin berbeda tergantung pada konstruksi (banyaknya silinder, volume silinder, bentuk ruang bakar) dan kondisi kerjanya (suhu dan tekanan udara, campuran udara dan bensin dan lonctan bunga api busi), tetapi pada umumnya untuk motor bensin berkisar antara 40 sampai 60 rpm
- Torque yang dihasilkan starter untuk menggerakkan mesin Torque yang dihasilkan starter merupakan faktor penting dalam menentukan apakah starter dapat berfungsi dengan baik atau tidak. Setiap mesin mempunyai torque maksimum yang dihasilkan, misal suatu mesin dengan 100 cc maksimum torquenya adalah 0,77 kg-m. Untuk dapat menggerakkan mesin dengan kapasitas tersebut, diperlukan torque yang melebihi kapasitas tersebut (sampai 6 kali). Tetapi pada umumnya starter hanya mempunyai torque yang yang tidak jauh berbeda dari torque maksimum mesin tersebut, sehingga tidak akan mampu memutarkan poros engkol. Untuk mengatasi hal ini, pada motor starter dilengkapi dengan gigi pinion (pinion gear), sehingga momen yang dihasilkan bisa diperbesar
Komponen Motor Starter
Komponen yang berfungsi sebagai jantung dari motor adalah armature (jangkar) dan kumparan-kumparan yang mengelilingi poros armature dinamakan armature coil (kumparan jangkar).
Pada bagian ujung armature yang berbentuk silinder dan terdiri dari sejumlah segmen/bagian tembaga yang dipisahkan oleh isolator mika dinamakan commutator (komutator). Komutator berfungsi agar arus listrik bisa mengalir secara terus menerus ke armature coil melalui carbon brushes (sikat) yang langsung bergesekan dengannya. Adapun pembahasan lebih terperinci dari komponen-komponen motor starter adalah sebagai berikut :
- Field coil (kumparan medan) Field coil dibuat dari lempengan tembaga dan berfungsi untuk membangkitkan medan magnet. Field coil disambungkan secara seri dengan armature coil (kumparan jangkar), agar arus yang melewati field coil juga mengalir ke armature coil. Field coil hanya terdapat pada sepeda motor yang menggunakan motor starter tipe elektromagnet (magnet remanen/bukan permanen). Pada sepeda motor yang menggunakan motor starter tipe magnet permanen tidak menggunakan field coil. Motor starter tipe magnet permanen bentuknya kompak dan bobotnya lebih ringan, sehingga banyak digunakan pada sepeda motor kecil saat ini
- Armature Armature terdiri atas sebatang besi yang berbentuk silindris dan diberi slot-slot, armature shaft (poros armature), komutator serta armature coil (kumparan armature). Armature berfungsi untuk merubah energi listrik menjadi energi mekanik, dalam bentuk gerak putar. Jumlah lilitan armature coil dibuat banyak agar semakin banyak helai-helai kawat yang mendapat gaya elektromagnetik (garis gaya magnet), sehingga tenaga yang dihasilkan cukup besar untuk memutarkan cankshaft (poros engkol)
- Yoke dan pole core Yoke (stator) berfungsi sebagai tempat untuk mengikatkan pole core. Yoke terbuat dari logam yang berbentuk silinder. Sedangkan pole core berfungsi untuk menopang field coil dan memperkuat medan magnet yang ditimbulkan field coil.
- Brush (sikat) Brush (sikat) dibuat dari tembaga lunak, dan berfungsi untuk meneruskan arus listrik dari field coil ke armature coil langsung ke massa melalui komutator. Untuk motor starter tipe magnet permanen (tidak menggunakan field coil), brush akan meneruskan arus listrik dari baterai langsung ke armature kemudian ke massa melalui komutator. Motor starter pada sepeda motor ada yang mempunyai dua buah sikat (satu sikat posisitf dan satu sikat negatif) dan empat buah sikat (dua sikat positif dan dua sikat negatif) tergantung dari beban mesin yang akan diputar. Biasanya motor starter dengan empat buah sikat hanya digunakan pada sepeda motor besar
Pada bagian rumah motor (stator) diikatkan field coil (kumparan medan) dan pole core (inti kutub) yang berfungsi untuk menghasilkan medan magnet. Biasanya terdapat empat buah pole core dan field coil yang mempunyai jumlah lilitan cukup banyak agar medan magnet yang ditimbulkan lebih besar. Untuk memperbesar momen putar yang dihasilkan motor disamping dengan adanya perbandingan gigi sproket (pinion) pada motor starter dengan gigi sproket pada crankshaft, maka pada salah satu ujung armature terdapat gigi reduksi. Dengan gigi reduksi perbandingan putaran yang keluar/output menjadi lebih kecil, sehingga momen putarnya akan lebih besar. - Starter relay/solenoid switch (saklar magnet starter) Starter relay (solenoid switch) pada sepeda motor ada yang sederhana dan yang mengadopsi dari starter relay yang digunakan pada mobil seperti jenis pre-engaged starter (starter relay langsung dipasangkan di bagian atas motor starter). Starter relay yang sederhana maksudnya adalah sejenis relay biasa yang hanya terdiri dari sebuah kumparan dan empat buah terminal dan ditempatkan terpisah dari motor starter. Starter relay ini pada umumnya digunakan pada sepeda motor berukuran kecil. Starter relay (solenoid switch) jenis pre-engaged starter umumnya terdapat pada sepeda motor besar. Solenoid ini bertugas seperti relay, menghubungkan arus yang besar dari baterai ke starter motor (melalui moving contact atau plat kontak yang bisa bergerak karena adanya kemagnetan) dengan bantuan sejumlah kecil arus listrik yang dikontrol dari kunci kontak. Terdapat dua kumparan dalam starter jenis pre-engaged, yaitu pull-in coil dan holding coil. Pull-in coil bertugas menarik plunger melawan spring (pegas) hingga kontak terhubung, dan holding coil bertugas memegang (hold) plunger pada posisi tertarik agar pengontakan tetap berlangsung. Shift lever (tuas penggerak) bertugas pula untuk menggeserkan (shifting) gigi pinion (pinion gear) motor starter ke depan hingga terkait dengan flywheel gear (roda gila). Overrunning clutch/starter clutch (kopling starter) dan gigi pinion bertugas menyalurkan torsi (tenaga putar) yang dihasilkan motor starter ke flywheel (roda gila) dan mencegah terjadinya putaran yang berlebihan (overrunning) akibat terbawa oleh berputarnya poros motor starter saat mesin telah hidup dan perkaitan antara gigi pinion dan flywheel masih terjadi.
CARA KERJA STARTER
Secara umum sistem starter listrik terdiri dari
baterai, sekring (fuse), kunci kontak (ignition switch), saklar/tombol starter (starter switch), relay starter, dan motor starter. A
rus yang besar (sekitar 40 ampere) akan mengalir ke motor starter saat dihidupkan. Untuk mengalirkan arus besar tersebut, diperlukan kabel yang tebal (besar) langsung dari baterai menuju motor tanpa lewat starter switch agar kontaknya tidak meleleh ketika ditekan. Oleh karena itu, dalam rangkaian sistem starter dilengkapi relay starter atau solenoid switch.
a. Cara Kerja Sistem Starter Dengan Starter Relay Sederhana
Seperti telah disebutkan sebelumnya bahwa sistem starter dengan relay starter sederhana banyak digunakan bahwa sepeda motor berukuran kecil (sepeda motor dengan mesin yang berkapasitas 200 cc ke bawah). Sepeda motor jenis ini banyak dijumpai di kalangan masyarakat yang banyak digunakan sebagai alat transportasi keluarga.
Adapun cara kerjanya adalah sebagai berikut:
Pada saat starter switch (tombol starter) ditekan, arus dari baterai akan mengalir ke kumparan relay starter melalui ignition switch (kunci kontak) terus ke massa. Dalam hal ini arus akan sampai ke massa jika posisi kopling sedang ditekan atau posisi gigi transmisi posisi netral (saklar kopling atau saklar neutral menghubungkan arus dari kumparan relay starter ke massa). Bagi sepeda motor dengan sistem starter yang tidak dilengkapi dengan sistem pengaman, maka aliran arusnya dari tombol starter --------- ke kumparan relay starter ---------- ke massa. Arus yang dialirkan ke kumparan relay ini cukup kecil sehingga tidak akan membuat kontak pada tombol starter kelebihan beban. Setelah arus sampai ke massa, pada kumparan relay starter terjadi kemagnetan. Hal ini akan menyebabkan plat kontak pada relay starter tertarik (menutup), sehingga arus yang besar langsung dari baterai mengalir menuju motor starter. Selanjutnya motor starter tersebut akan berputar untuk menghidupkan mesin sesuai prinsip kerja motor starter
b. Cara Kerja Sistem Starter Dengan Starter Relay Jenis Pre- Engaged
Sistem starter jenis pre-engaged banyak digunakan untuk sepeda motor berukuran besar. Salah sepeda motor yang menggunakan sistem starter jenis ini adalah sepeda motor BMW. Karena mengadopsi dari mobil maka cara kerjanya juga sama dengan sistem starter jenis pre-engaged yang digunakan pada mobil.
Cara kerjanya adalah sebagai berikut: Pada saat kunci kontak OFF, tidak ada arus yang mengalir ke dalam solenoid (starter relay) maupun motor starter. Arus dari baterai akan stand-by (berhenti) pada contact point (titik kontak) . gigi pinion (pinion gear) tidak terkait dengan flywheel. Pada saat kunci kontak di-ON-kan, arus listrik akan mengalir ke pull in coil dan hold in coil secara bersamaan. Selanjutnya pull in coil akan menarik plunger ke arah kanan dan hold in coil akan menahan plunger pada posisi terakhirnya. Dalam rangkaian sistem starter ini, pull ini coil terpasang seri dengan field coil sehingga arus yang keluar dari pull in coil akan diteruskan ke field coil terus ke massa. Untuk lebih jelas lagi aliran arusnya adalah sebagai berikut : Baterai ------ kunci kontak ------ terminal 50 ------ hold in coil ------ massa Baterai ------ kunci kontak ------ terminal 50 ------ pull ini coil ------ field coil ----sikat positif ------ armature ------ sikat negatif ------ massa.
Oleh karena arus yang mengalir ke field coil pada saat ini masih kecil, maka armature akan berputar lambat untuk memungkinkan terjadinya perkaitan gigi pinion dengan flywheel secara lembut. Pada saat ini moving contact belum berhubungan dengan contact point.
Pada saat yang bersamaan, pergerakan plunger juga akan menyebabkan shift lever (tuan penggerak/pengungkit) tertarik sehingga gigi pinion akan bergeser ke arah flywheel. Bila gigi pinion sudah berkaitan penuh dengan flywheel, moving contact akan menutup contact point sehingga arus besar dari baterai yang telah stand by pada contact point sebelah atas akan mengalir langsung ke field coil melalui terminal C. Akibatnya armature akan berputar cepat dan putarannya diteruskan ke flywheel melalui overunning clutch dan gigi pinion. untuk lebih jelas lagi aliran arusnya adalah sebagai berikut:
Baterai ------ kunci kontak ------ terminal 50 ------ hold in coil ------ massa
Baterai ------ kunci kontak ------ contact point ------ field coil ------ sikat positif ------ armature ------ sikat negatif ------ massa.
Pada saat moving contact telah berhubungan dengan contact point, maka arus dari pull in coil tidak dapat mengalir, akibatnya plunger ditahan oleh kemagnetan hold in coil saja. Jika mesin sudah mulai hidup, flywheel akan memutarkan armature melalui pinion karena kecepatan putar motor starter lebih kecil dibanding kecepatan mesin. Untuk menghindari kerusakan apada starter akibat hal tersebut, maka kopling starter (overunning clutch) akan membebaskan dan melindungi armature dari putaran yang berlebihan
