Sistem Pengisian Baterai pada mobil

Baterai dengan kapasitas tertentu, tidak memungkinkan dipakai secara terus-menerus mensuplai kebutuhan listrik pada mesin atau komponen lainnya pada mobil.

Oleh karena itu, pada mobil dibutuhkan suatu sistem yang dapat mengisi baterai kembali sekaligus sebagai sumber listrik yang mensuplai listrik langsung ke komponen yang membutuhkan pada saat mesin dihidupkan. Sistem ini disebut sistem pengisian.

Komporen—komponen utama sistem pengisian terdiri baterai,alternator,kunci kontak dan regulator, seperti ditunjukkan pada gambar di bawah ini :

1. Alternator

Alternator berfungsi untuk menghasilkan arus bolak-balik.alternator memsuplai kebutuhan listrik pada mobil sewaktu mesin hidup. Tetapi apabila jumlah pemakaian listrik lebih besar daripada yang dihasilkan alternator, maka baterai lkut memikul beban kelistrikan tersebut.

memperlihatkan konstruksi alternator,Alternator digerakkan oleh poros engkol melalui tali kipas Dengan berputamya puli alternator, maka rotornya akan berputar menghasilkan arus listrik bolak-balik pada stator. Arus listrik bolak-balik ini kemudian diubah menjadi arus searah oleh rangkaian dioda.

Bagian bagian alternator

a. PuIi

Puli berfungsi untuk menerima tenaga mekanis dari mesin untuk memutarkan rotor

b. Kipas

Kipas berfungsi mendinginkan ramgkaian dioda dan kumparan kumparan pada alternator.

c. Rotor

Didalam alternator, rotor merupakan bagian yang bergerak (berputar) .Rotor berfungsi untuk membangkitkan medan magnet . Kuku-kuku pada rotor berfungsi sebagai kutub-kutub magnet dan dua slip ring berfungsi sebagai perantara penyaluran listrik ke kumparan rotor. Perhatikan gambar di bawah ini :

d. Stator

Stator berfungsi untuk membangkitkan arus listrik bolak-balik.

Stator terdiri dari : Stator Coil dan Stator Core

e. End frame

End frame berfungsi untuk pemegang bagian-bagian Alternator.

Pada end frame terdapat lubang-lubang ventilasi untuk tempat mangalirnya udara pendingin.

f. Rectifier

Rectifier berfungsi mengubah arus bolak-balik (AC) yang dihasilkan menjadi arus searah (DC).

Rectifier terdiri dari 3 dioda positif, 3 dioda negatif dan dioda holder.

dioda holder berfungsi untuk meradiasikan panas dan mencegah dioda panas

g. Regulator

Regulator berfungsi mengatur besar arus listrik yang masuk ke dalam kumparan rotor, sehingga tegangan yang dihasilkan oleh alternator tetap (konstan) sesuai dengan harga yang telah ditentukan, walaupun putaran mesin yang menggerakkan berubah-ubah. Di samping itu regulator juga berfungsi pengisian pada baterai apabila baterai telah penuh dan alternator sudah dapat menyuplai arus listrik sendiri ke bagian yang memerlukan arus listrik.

Jenis-Jenis Sel Surya

Adapun jenis-jenis sel surya yaitu :

·           Polikristal (Poly-crystalline)

Merupakan sel surya yang memiliki susunan kristal acak. Type Polikristal memerlukan luas permukaan yang lebih besar dibandingkan dengan jenis monokristal untuk menghasilkan daya listrik yang sama, akan tetapi dapat menghasilkan listrik pada saat mendung.

·           Monokristal (Mono-crystalline)

Merupakan sel surya yang paling efisien, menghasilkan daya listrik persatuan luas yang paling tinggi. Memiliki efisiensi sampai dengan 15%. Kelemahan dari panel jenis ini adalah tidak akan berfungsi baik ditempat yang cahaya mataharinya kurang (teduh), efisiensinya akan turun drastis dalam cuaca berawan.

·           Amorphous

Silikon amosphous (a-Si) digunakan sebagai bahan baku panel sel surya untuk kalkulator pada waktu tertentu. Meskipun kinerjanya rendah daripada sel surya c-Si  (crystaline) tradisional, hal ini tidak terlalu penting dalam kalkulator, yang menggunakan tenaga yang sangat minim. Saat ini, perkembangan pada teknik a-Si membuat mereka menjadi lebih efektif untuk area yang luas yang digunakan solar cells panel. Efisiensi tinggi dapat dicapai dengan penyusunan beberapa layar sel a-Si yang tipis di bagian atas satu sama lain, setiap rangkaian diatur untuk bekerja dengan pada frekuensi cahaya tertentu. Pendekatan ini tidak berlaku untuk sel c-Si, dimana sangat tebal sebagai hasil dari teknik pembangunan dan buram, menghalangi cahaya pada lapisan di tiap susunan. Keuntungan dasar dari a-Si dalam skala produksi yang besar bukan pada efisiensi, tetapi pada biaya. Sel a-Si menggunakan sekitar 1% silikon daripada sell c-Si, dan biaya untuk silikon adalah faktor terbesar dalam biaya sel.

                                                                                                                      -dari berbagai sumber-

inverter

Inverter Tiga Phasa ^[1]

Inverter merupakan konverter yang berguna untuk mengubah arus DC menjadi arus AC. Tegangan output inverter  bisa tetap atau berubah pada frekuensi tetap atau berubah-ubah. Variasi tegangan output bisa didapatkan dengan memvariasikan tegangan input DC dan menjaga penguatan (gain) inverter konstan. Dengan kata lain jika tegangan input tetap dan tidak dapat dikontrol, variasi tegangan output bisa didapatkan dengan memvariasikan penguatan (gain) inverter, yang biasanya disempurnakan dengan pengaturan modulasi lebar pulsa (Pulse Width Modulation) PWM pada inverter. Penguatan inverter bisa didefinisikan sebagai perbandingan tegangan output AC dengan tegangan input DC.

Secara ideal bentuk gelombang tegangan output dari inverter adalah sinusoidal. Namun, dalam prakteknya bentuk gelombang inverter berupa gelombang sinusoidal diikuti dengan harmonisanya. Untuk aplikasi daya rendah dan menengah, tegangan gelombang petak atau quasi petak dapat diterima, namun untuk aplikasi daya tinggi dibutuhkan bentuk gelombang sinusoidal rendah distorsi. Dengan tersedianya komponen semikonduktor daya kecepatan tinggi, harmonisa pada tegangan output dapat diminimalkan atau diturunkan secara signifikan dengan teknik pensaklaran.

Inverter dapat diklasifikasikan dalam dua tipe, yaitu inverter satu fasa dan inverter tiga fasa. Masing-masing tipe dapat dibagi menjadi empat kategori tergantung pada tipe komutasi :

Ø   Inverter Pulse Width Modulation

Ø   Inverter resonansi

Ø   Inverter komutasi penguatan

Ø   Inverter komutasi komplementari

Jika tegangan input inverter dijaga konstan maka disebut voltage-fed inverter (VFI), jika arus input dijaga konstan current-fed inverter (CFI) dan jika tegangan input dikontrol disebut variable dc linket inverter.

Inverter tiga-phasa merupakan rangkaian inverter yang merubah tegangan masukan DC menjadi tegangan keluaran AC tiga fasa variabel frekuensi-variabel tegangan. Tegangan masukan DC diperoleh dari sumber DC atau dari tegangan AC disearahkan. Dalam aplikasi seperti suplai daya AC tak terhenti (Uninterruptible Power Supply : UPS) dan penggerak motor AC, biasanya digunakan inverter tiga fasa untuk mensuplai beban tiga fasa. Inverter tiga fasa dapat dibangun dengan kombinasi tiga buah inverter satu-fasa jembatan-setengah gelombang. Rangkaian dasar inverter tiga fasa seperti yang diperlihatkan pada gambar 2.1. Rangkaian tersebut terdiri dari tiga lengan (enam buah saklar daya), satu untuk tiap fasa, dengan enam buah dioda freewheeling. Saklar dibuka dan ditutup berurutan secara periodik untuk menghasilkan keluaran gelombang yang diinginkan. Banyak urutan untuk mengoperasikan tiga saklar ini yang memungkinkan, tetapi hanya dua mode dasar untuk satu siklus penuh dengan enam saklar seperti : tipe konduksi 120^o dan tipe konduksi 180^o.

Untuk memahami prinsip kerja dasar inverter tiga fasa, dapat diambil contoh salah satu tipe konduksi yakni tipe konduksi 120^o.

Inverter tiga fasa jembatan seperti pada gambar 2.1 dapat dikendalikan sehingga tiap-tiap saklar menghantar untuk perioda 120^o. Pada keadaan ini, hanya dua saklar menghantar setiap saat, satu dari kelompok positif (S₁, S₃, dan S₅) dan yang lainnya dari kelompok negatif (S₂, S₄, dan S₆), dua saklar menghubungkan dua terminal beban ke terminal sumber tegangan DC, sementara terminal ketiga tetap terbuka. Ada enam interval dalam satu siklus dari gelombang tegangan AC. Saklar-saklar dihidupkan pada interval 60^o dari gelombang tegangan keluaran dengan urutan yang tepat untuk mendapatkan tegangan V_AB, V_BC, dan V_CA. Kecepatan pensaklaran menentukan frekuensi tegangan keluaran inverter.

Untuk menghindari dari kemungkinan keluaran sumber DC terhubung singkat, maka kita harus memastikan dua saklar dalam lengan yang sama tidak hidup secara bersamaan. Untuk itu, interval 60^o terdahulu antara akhir hantaran pada saklar S₁ dan awal hantaran pada saklar S₄, hal yang sama juga berlaku untuk lengan yang lain : saklar S₃ dan S₆, saklar S₂ dan S₅.

Tegangan fasa melewati beban, V_AN, V_BN, dan V_CN dapat ditentukan untuk variasi durasi 60^o dengan sebuah beban resistif terhubung Y. Tegangan ini dapat diperoleh dengan merujuk ke rangkaian ekivalen dari kombinasi beban inverter

 bervariasi untuk enam interval seperti pada gambar 2.11. Hasilnya diringkas dalam tabel 2.1. Urutan pensaklaran adalah S₁ dan S₂, S₂ dan S₃, S₃ dan S₄, S₄ dan S₅, S₅ dan S₆, S₆ dan S₁, dst.

Inverter tiga fasa jembatan ditunjukkan oleh gambar 2.1 dibawah :

Gambar 2.1 : Inverter jembatan tiga fasa

(a)      0°-60°

(b)     60°-120°

(c)      120°-180°

(d)     180°-240°

(e)      240°-300°

(f)      300°-360°

Gambar 2.2 : Rangkaian ekivalen kombinasi beban inverter jembatan tiga fasa

Interval	S1	S2	S3	S4	S5	S6	VAN	VBN	VCN
0°-60°	On	Off	Off	Off	Off	On	+E/2	-E/2	0
60°-120°	On	On	Off	Off	Off	Off	+E/2	0	-E/2
120°-180°	Off	On	On	Off	Off	Off	0	+E/2	-E/2
180°-240°	Off	Off	On	On	Off	Off	-E/2	+E/2	0
240°-300°	Off	Off	Off	On	On	Off	-E/2	0	+E/2
300°-360°	Off	Off	Off	Off	On	On	0	-E/2	+E/2

Tabel 2.1 : Pensaklaran inverter tiga fasa

Gambar 2.3 memperlihatkan tegangan tiga fasa, V_AN, V_BN, dan V_CN. Tegangan saluran dapat dicari dari tegangan fasa menggunakan :

V_AB = V_AN – V_BN

V_BC = V_BN – V_CN                                                                                                           (2.1)

V_CA = V_CN – V_AN

Tegangan tiga saluran juga ditunjukkan gambar 2.3. Bentuk gelombang tegangan step yang dihasilkan identik tapi tergeser 120^o satu sama lain.

Setiap saklar menyala untuk durasi 120^o secara berurutan. Ketika S₁

 menyala pada ωt = 0, terminal A terhubung ke sisi positif dari sumber DC. Ketika S₄ menyala pada ωt = π, terminal A terhubung ke sisi negatif dari sumber DC.

Tegangan keluaran fasa inverter yaitu :

                                                                                                            (2.2)

Tegangan keluaran line-to-line yaitu :

                                                                                                            (2.3)

Nilai tegangan (V_T) dan arus puncak (I_T) dari switching (peak) yaitu :

                                                                                                               (2.4)

                                                                                                               (2.5)

Dimana I_O adalah arus keluaran inverter.

Daya tiga fasa inverter yaitu :

                                                                                                               (2.6)