Sistem starter listrik saat ini dapat ditemukan hampir disemua jenis sepeda motor. Sistem starter pada sepeda motor berfungsi sebagai pengganti kick starter,
agar pengendara tidak perlu lagi mengengkol kakinya untuk menghidupkan
mesin. Namun demikian, pada umumnya sepeda motor dilengkapi juga dengan
kick starter. Penggunaan kick starter biasanya dilakukan jika kondisi sistem starter listrik sedang mengalami kerusakan atau masalah.
Sebagai contoh jika kondisi baterai lemah atau terdapat kerusakan pada
motor starter sehingga sistem starter listrik tidak dapat digunakan
untuk menghidupkan mesin, maka pengendara bisa langsung memanfaatkan
kick starter.
Secara umum sistem starter listrik terdiri dari;
- baterai, sekring (fuse),
- kunci kontak (ignition switch),
- saklar starter (starter switch),
- saklar magnet starter (relay starter/solenoid switch),
- dan motor starter.
Prinsip Kerja Motor Starter
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.
Motor bisa berputar jika diberi aliran arus berdasarkan prinsip berikut ini:
Pada saat arus mengalir melewati konduktor (penghantar) A dan B yang berada diantara kutub magnet, maka penghantar A dan B akan menerima gaya dorong berdasarkan garis gaya magnet yang timbul dengan arah seperti pada gambar 3.23 di bawah ini. Hubungan antara arah arus, arah garis gaya magnet, dan arah gaya dorong pada penghantar merujuk pada aturan/kaidah tangan kiri Fleming.
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.
