PT. Prasasta Apta Tara
Prasasta Learning Centre
Manual Book
Basic Electrical System
DOCUMENT NO.
This document is the property of PT PRASASTA APTA TARA. Making copies is prohibited without authorized
permission from Research & Development Division. Only authorized copies can be used as working references.
Catatan Revisi Uraian Singkat Revisi Dipersiapkan Diperiksa Disetujui
Rev. Tanggal
Oleh Oleh Oleh
Basic Electrical System
DAFTAR ISI
Topik 1 Dasar Dasar Kelistrikan ........................................................................................................... 3
1.1 Istilah-Istilah Dalam Kelistrikan………………………………………………………………………... 8
1.2 Rangkaian-Rangkaian Listrik Dan Hukum-Hukumnya…………………………………………….. 12
1.3 Kemagnetan……………………………………………………………………………………………..14
1.4 Istilah-Istilah Dalam Kemagnetan……………………………………………………………………..15
1.5 Induksi Elektromagnetik………………………………………………………………………………..17
Topik 2 Komponen Komponen Listrik ............................................................................................... 20
2.0 Kabel / Wire…………………………………………………………………………………………….. 20
2.1 Connector………………………………………………………………………………………………..22
2.2 Terminal………………………………………………………………………………………………….28
2.3 Membentuk Suatu Hubungan Listrik Tanpa Proses Penyolderan…………………………………28
2.4 Switch…………………………………………………………………………………………………….35
2.5 Pelindung Rangkaian…………………………………………………………………………………..39
2.6 Relay……………………………………………………………………………………………………..42
2.7 Solenoid………………………………………………………………………………………………….42
2.8 Resistor…………………………………………………………………………………………………..42
2.9 Kapasitor…………………………………………………………………………………………………45
2.10 Lampu Bohlam…………………………………………………………………………………………. 47
2.11 Instrumen……………………………………………………………………………………………….. 49
Topik 3 Rangkaian Listrik ................................................................................................................... 52
3.0 Komponen-Komponen Dasar Rangkaian……………………………………………………………52
3.1 Metric Prefix……………………………………………………………………………………………..55
3.2 Daya / Power…………………………………………………………………………………………… 56
3.3 Teori Rangkaian Dasar………………………………………………………………………………...57
Topik 4 Electrical Schematic .............................................................................................................. 64
4.0 Schematic………………………………………………………………………………………………..64
Topik 5 Digital Multimeter ................................................................................................................... 68
5.0 Pengenalan Terhadap Digital Multimeter…………………………………………………………… 68
Topik 6 Kegagalan Fungsi Rangkaian/Circit Fault ............................................................................ 76
6.0 Kegagalan Fungsi Rangkaian / Circuit Fault………………………………………………………...76
Topik 7 Mematri /Soldering................................................................................................................. 80
7.0 Memateri / Soldering……………………………………………………………………………………80
7.1 Sifat-Sifat Pateri / Properties Of Solder………………………………………………………………80
7.2 Contoh Prosedur Penyolderan……………………………………………………………………….. 87
Page 3
Basic Electrical System
TOPIK 1
DASAR DASAR KELISTRIKAN
1.0 KONSEP DASAR
Gambar 1
Apa yang dimaksud dengan listrik? Kita seringkali berkata bahwa lampu senter, bor dan motor listrik itu
mengandung sesuatu yang disebut listrik. Tapi kalau itu komputer atau televisi maka kita menyebutnya
sebagai peralatan elektronik. Jadi apakah perbedaan antara listrik dengan elektronik? Sesuatu yang
berkerja dengan kelistrikan disebut listrik, termasuk senter dan bor listrik tadi, tetapi tidak semua rangkaian
listrik menggunakan komponen elektronik. Istilah elektronik mengacu pada peralatan yang tersusun dari
komponen-komponen yang terbuat dari bahan-bahan semikonduktor dan disebut komponen elektronik.
Dinamakan komponen elektronik karena cara kerjanya bergantung pada aliran-aliran elektron didalam
bahan komponen ini.
Untuk lebih mengerti kelistrikan, dibutuhkan pengetahuan mendasar tentang bentuk dasar atom dari suatu
bahan. Zat adalah sesuatu yang memiliki massa dan menempati ruang. Terdapat tiga bentuk zat yaitu
padat, cair, dan gas.
Buku ini akan meyajikan pemahaman mendasar mengenai teori, prinsip-prinsip yang dibutuhkan sebelum
kita belajar dan bekerja dengan rangkaian listrik dan komponennya.
Bahan dan Unsur
Zat yang menempati ruang, akan terpengaruh oleh gaya gravitasi karena ia memiliki berat. Suatu bahan
terdiri dari partikel-partikel yang sangat kecil yang membentuk sebuah atom. Kira-kira ada 100 jenis atom
yang terjadi secara alamiah yang disebut unsur-unsur. Suatu unsur didefinisikan sebagai suatu zat yang
tidak dapat diuraikan lagi dengan reaksi kimia. Contoh dari unsur adalah tembaga, timah, besi, emas dan
perak.
Page 4
Basic Electrical System
Selain unsur-unsur alamiah diatas, ada 14 jenis unsur lagi yang telah dihasilkan dari percobaan-percobaan
laboratorium. Semua unsur-unsur tersebut dapat digabungkan atau direaksikan untuk menghasilkan
senyawa-senyawa yang jumlahnya setiap hari semakin bertambah tak terhitung banyaknya. Atom adalah
bagian terkecil dari suatu unsur yang masih memiliki karakter yang sama dengan unsur tersebut. Kata atom
berasal dari bahasa yunani yang berarti partikel terkecil yang tidak dapat dibagi lagi.
Atom
Meskipun atom tidak dapat dilihat, atom adalah stuktur hipotetis yang penjelasannya sesuai dengan hasil
eksperimen yang dapat terukur secara akurat. Ukuran dan perpindahan muatan listrik yang juga tidak dapat
dilihat yang terdapat pada atom-atom dapat diketahui dari seberapa besar mereka dibelokkan oleh suatu gaya
yang diketahui besarnya. Atom dapat digambarkan seperti sebuah sistem matahari atau solar system dimana
planet-planet yang sama dengan muatan-muatan listrik mengitari matahari yang dianggap sama dengan inti
atom. Penggambaran seperti ini disebut “model atom tata surya” yang diusulkan oleh Neils Borh pada tahun
1913.
Gambar 2 Atom
Inti dari sebuah atom (gambar 2) yang disebut sebagai nukleus terdiri dari partikel-partikel yang disebut
neutron dan proton. Benda-benda yang mengelilingi setiap nukleus adalah partikel-partikel kecil yang
disebut elektron. Normalnya didalam suatu atom, jumlah antara proton dan elektron sama banyaknya.
Jumlah elektron atau proton itu ditunjukkan dengan “nomor atom”. “Berat atom” dari suatu unsur adalah
berat total dari proton dan neutron.
Gambar 3 Neutron, Proton, Elektron
Page 5
Basic Electrical System
Gambar 3 menunjukan bentuk dari dua atom yang sederhana:
Hidrogen berisi 1 proton yang terletak pada nukleus yang diseimbangkan dengan 1 elektron pada
orbit atau kulitnya. Nomor atom untuk sebuah atom hidrogen adalah 1 dan berat atom adalah
1(1proton).
Helium memiliki 2 proton didalam nukleus-nya dan di seimbangkan dengan 2 elektron pada orbitnya.
Nomor atom untuk helium adalah 2 dan berat atomnya 4 (2 proton + 2 neutron). Para ilmuwan telah
menemukan bahwa ada banyak partikel di dalam sebuah atom, tetapi pada bahasan dasar kelistrikan ini,
hanya tiga yang perlu dibahas yaitu elektron, proton, dan neutron. Sebuah atom tembaga dapat digunakan
sebagai contoh.
Gambar 4 – Atom Tembaga
Ukuran nukleus pada atom lebih besar dari pada elektron, namun karena kecilnya kita tidak bisa
mengukurnya secara langsung. Pada atom tembaga (gambar 4), nukleus terdiri 29 proton (+) dan 35
neutron dan memiliki 29 elektron (-) yang mengelilingi nukleus. Nomor atom pada tembaga adalah 29 dan
berat atom adalah 64.
Aliran Elektron
Gambar 5 Aliran elektron
Jika sebuah kawat tembaga yang dihubungkan dari kutub positif ke kutub negatif sumber, seperti pada
sebuah baterai (gambar 5), elektron-elektron (-) pada atom-atom tembaga akan terdorong keluar dari orbit
atom dan ditarik menuju kutub positif baterai. Atom yang tertinggal sekarang menjadi bermuatan listrik
positif (+) karena ia telah kekurangan elektron. Atom ini dapat menarik elektron dari atom disebelahnya
Atom-atom disebelahnya lagi juga dapat menerima elektron dari atom-atom disekitarnya dan seterusnya
sampai atom terakhir menerima elektron dari kutub negatif baterai.
Page 6
Basic Electrical System
Hasil dari reaksi berantai inilah yang menyebabkan elektron dapat mengalir dari kutub negatif menuju kutub
positif. Aliran eletron akan berlanjut terus selama muatan positif dan negatif baterai dipertahankan agar
tetap selalu ada dikedua ujung kawat.
Energi Listrik
Ada dua macam gaya yang bekerja pada setiap atom. Dalam keadaan kondisi normal kedua gaya ini
seimbang. Kedua gaya tersebut adalah gaya gravitasi atau gaya sentrifugal dan gaya tarik-menarik antara
muatan positif dan muatan negatif. Selain memiliki masa, proton dan elektron juga membawa muatan
listrik, dan gaya tarik-menarik antara keduanya itu adalah akibat muatan-muatan listrik yang dibawanya.
Tidak seperti gaya gravitasi yang selalu tarik menarik, gaya listrik selain dapat saling tarik-menarik juga
tolak-menolak. Proton dan elektron akan saling tarik-menarik, sedangkan antara proton dengan proton
lainnya atau antara elektron dengan elektrokan lainnya akan saling tolak menolak.
Gambar 6 Gaya diantara benda-benda bermuatan
Jadi ada dua muatan listrik. Proton disebut bermuatan positif (+) dan elektron disebut bermuatan negatif (-).
Neutron sebagaimana arti namanya, bermuatan netral. Kualitas pembeda sifat kelistrikan yang didasarkan
pada jenis muatan ini disebut “polaritas”. Inilah yang membentuk hukum-hukum dasar kelistrikan.
“Muatan-muatan yang SAMA akan saling tolak menolak dan yang TIDAK SAMA akan saling tarik menarik
(Gambar 6)”.
Benda-benda Bermuatan Listrik
Gambar 7 Pola medan elektrostatik disekitar partikel-partikel yang bermuatan tidak sama
Gaya tarik menarik atau tolak menolak dari muatan listrik yang disebabkan oleh sesuatu yang tidak dapat
dilihat ini dapat dibayangkan sebagai suatu medan listrik, yang mengelilingi setiap benda bermuatan.
Gambar 7 menunjukan gaya antara partikel bermuatan positif dan negatif yang digambarkan sebagai garis-
garis gaya medan elektrostatik yang bermula pada partikel bermuatan positif dan berakhir pada partikel
bermuatan negatif. Cara konvensional dalam menggambarkan garis-garis ini adalah dengan anak panah-
anak panah yang bermula dari muatan positif dan menuju muatan negatif.
Page 7
Basic Electrical System
Gambar 8 Pola medan elektrosatik dua benda yang bermuatan negatif
Ketika dua kutub dengan muatan yang sejenis diletakkan berdekatan satu sama lain, garis-garis gaya
tersebut akan saling tolak menolak seperti ditunjukan pada gambar 8.
1.1 ISTILAH-ISTILAH DALAM KELISTRIKAN
Beda potensial
Karena adanya gaya dari medan elektrostatik, sebuah muatan listrik memiliki kemampuan untuk
menggerakkan muatan lain dengan cara saling tarik menarik atau tolak menolak. Kemampuan untuk
menarik atau menolak ini disebut “potensial”. Dimana saja terdapat perbedaan muatan maka disitu juga
terjadi beda potensial.
Besar beda potensial pada semua muatan didalam medan elektrostatik dihubungkan dengan besaran yang
disebut tenaga elektromotif (EMF). Satuan dari beda potensial diberi lambang "Volt"(E) berasal dari nama
Alessandro Volta, seorang ahli ilmu pengetahuan yang berkebangsaan Italia dan penemu dari "Voltaic
Pile", yaitu baterai pertama yang mengunakan sel. Lambang dari potensial adalah V, mengindikasikan
kemampuan untuk melakukan kerja dengan cara mendorong elektron untuk berpindah. Karena satuan yang
digunakan untuk menyatakan tegangan adalah voltage (volt) maka beda potensial juga sering disebut "voltase“.
Ada banyak cara untuk menghasilkan tegangan listrik, antara lain dengan gesekan, sinar matahari, reaksi kimia
dan dengan induksi elektromagnetik. Tertariknya kertas pada sebuah sisir yang telah digosok dengan kain
wol adalah salah satu contoh dimana tegangan dapat dihasilkan dengan cara gesekan. Dengan sinar
matahari seperti pada fotosel, dari sebuah kalkulator, adalah sebuah contoh dimana tegangan dibangkitkan
dari energi matahari.
EMF Induksi (Counter EMF)
Garis-garis gaya magnetik yang keluar dari sebuah kawat, berbentuk lingkaran-lingkaran kosentris.
Fenomena ini terjadi karena adanya arus yang mengalir didalam kawat dan menghasilkan medan
magnetik. Pada seutas kawat yang lurus, garis-garis medan memiliki sedikit pengaruh karena mereka tidak
melintasi kawat-kawat lain. Jika penghantar dibentuk menjadi sebuah kumparan, garis-garis gaya magnet
ini akan menginduksi balik kumparan itu sendiri (self-induction). Induksi ini disebut dengan EMF balik atau
EMF induksi. EMF induksi dinyatakan dengan sebuah hukum yang disebut hukum Lenz.
Polaritas dari EMF induksi akan selalu berlawanan dengan polaritas yang menghasilkannya
Coulomb
Diperlukan suatu satuan ukuran untuk menyatakan besar muatan listrik. Seorang ilmuwan Perancis yang
bernama Charles Coulomb telah menyekidiki hukum gaya-gaya diantara benda-benda bermuatan, dan
sebagai penghormatan kepadanya maka satuan muatan listrik adalah "coulomb“. Ditulis dalam notasi
ilmiah, satu coulomb = 6.28 x 1018 buah elektron atau proton. Dalam terminologi yang lebih sederhana,
Page 8
Basic Electrical System
misalnya didalam sepotong penghantar tembaga, satu ampere adalah suatu arus listrik dari 6.28 milyar
elektron yang melewati penghantar tersebut dalam satu detik.
Arus
Gambar 9 Arus listrik pada sebuah penghantar
Di dalam teori-teori elektrostatik seperti yang telah dibahas sebelumnya, pembahasan terutama pada adanya gaya-
gaya di antara muatan-muatan. Teori lain yang masih membutuhkan penjelasan menganggap bahwa
terjadi "gerakan“ di dalam penghantar. Gerakan muatan-muatan ini didefinisikan sebagai arus listrik
(gambar 9).
Adanya medan elektrostatik, akan menarik sebuah elektron dengan cara yang sama seperti yang terjadi
pada benda-benda bermuatan negatif. Ia akan ditolak oleh muatan negatif lainnya dan akan ditarik oleh
muatan positif. Gerakan-gerakan kecil elektron inilah yang membentuk arus listrik (gambar 9).
Besar muatan listrik diyatakan dalam “Ampere”. Simbol satuannya adalah "A“. Ampere adalah suatu ukuran
rata-rata dari muatan-muatan yang mengalir didalam sebuah penghantar. Satu ampere didefinisikan
sebagai mengalirnya muatan sebesar satu coulomb dalam satu detik.
Anggapan Konvensional dan Aliran Elektron
Gambar 10 Arus elektron dan arus konvensional
Ada dua penjelasan mengenai arus yang mengalir melalui sebuah penghantar. Sebelum diketemukannya “teori
atom”, untuk menjelaskan komposisi dari suatu zat, para ahli ilmu pengetahuan telah lama mendefinisikan
arus sebagai gerakan muatan-muatan positif di dalam penghantar yang berasal dari titik yang berpolaritas
positif menuju titik yang berpolaritas negatif. Aggapan ini masih tetap dipegang oleh beberapa badan
standar teknik dan didalam beberapa textbook. Ada beberapa contoh yang benar-benar menunjukkan
bahwa arus listrik merupakan gerakan muatan-muatan positif seperti yang terjadi didalam cairan, gas dan
semikonduktor. Teori yang menjelaskan adanya aliran arus dengan cara ini disebut "Teori arus
konvensional“ (Gambar 10).
Page 9
Basic Electrical System
Dengan menerapkan teori atom, maka telah dibuktikan bahwa aliran arus yang mengalir didalam
penghantar sebetulnya adalah aliran muatan negatif atau aliran elektron. Aliran elektron berlawanan
dengan arah aliran arus konvensional dan biasanya disebuh "arus elektron“ (gambar 10).
Kedua teori di atas dapat digunakan, tapi teori "arus konvensional“ yang menyatakan arus mengalir dari
kutub positif menuju kutub negatif ternyata telah lebih dulu menjadi populer, sehingga teori inilah yang akan
digunakan di dalam modul ini.
Tahanan
George Simon Ohm telah menemukan bahwa untuk nilai suatu tegangan yang konstan, maka jumlah arus
yang mengalir dalam suatu bahan bergantung pada jenis dan dimensi fisik bahan tersebut. Semua bahan
menunjukkan adanya sifat "resistansi“ atau menahan aliran elektron. Apabila sifat menahan ini kecil maka
bahan tersebut disebut konduktor, jika sebaliknya, sifat menahan besar maka bahan tersebut disebut
isolator.
Ohm adalah satuan tahanan listrik dan huruf yunani (Ω) diambil sebagai simbolnya. Suatu bahan disebut
memiliki tahanan sebesar satu ohm apabila ada suatu beda potensial sebesar satu volt yang melintasi
bahan itu akan menghasilkan arus sebesar satu ampere.
Tahanan listrik akan selalu ada di setiap rangkaian listrik, komponen-komponen, kawat dan hubungan-
hubungan. Ketika suatu tahanan menahan arus listrik, maka pada saat itu juga energi listrik diubah menjadi
bentuk energi lain seperti panas, cahaya atau gerakan mekanis. Besar resistansi suatu penghantar
ditentukan oleh empat faktor :
Gambar 11 Struktur Atom
1. Struktur atom (adanya elektron bebas). Semakin sedikit elektron bebas yang dimiliki sebuah
material, Semakin kecil tahanannya terhadap arus (Gambar 11).
Gambar 12 Resistansi
Page 10
Basic Electrical System
2. Panjang. Semakin panjang sebuah penghantar dengan luas penampang yang sama, semakin
besar tahanannya. Jika sebuah kawat di panjangkan dua kali (Gambar 12) maka besar tahanan
antara kedua ujungnya akan bertambah dua kali juga.
Gambar 13 Perbandingan luas penampang penghantar-penghantar
3. Luas (luas penampang). Semakin luas penampang dari konduktor, Semakin rendah tahanan
(diameter sebuah pipa besar mengijinkan lebih banyak air yang lewat). Dengan membagi dua luas
penampang suatu kawat (gambar 13), maka besar resistansi akan menjadi dua kali, asal
panjangnya dibuat tetap.
Gambar 14 Perubahan nilai resistansi terhadap temperature
4. Temperature. Untuk hampir semua bahan, semakin tinggi temperature semakin tinggi tahanan.
Gambar 14 menunjukan tahanan yang meningkat ketika temperatur bertambah.
Farad
Kemampuan sebuah kapasitor untuk meyimpan elekton disebut kapasitansi. Kapasitansi diukur dalam
farad (sebagai penghargaan terhadap Michael Faraday, penemu prinsip ini). Satu farad adalah
kemampuan untuk menyimpan 6.28 Milyar elektron pada 1-Volt beda muatan. Kebanyakan kapasitor
yang dibuat memiliki nilai kapasitansi yang jauh lebih kecil dari nilai ini. Oleh karena itu, satuannya
biasanya dinyatakan dalam picofarad (sepertrilyun farad) dan microfarad (sepersejuta farad).
1 farad = 1F
1 microfarad = 1µF = 0.000001F
1 picofarad = 1pF = 0.000000000001F
Page 11
Basic Electrical System
Hertz
Sebuah alternator menghasilkan arus bolak-balik yang polaritasnya bergantian diantara nilai positif dan
negatif dalam suatu siklus atau periode. Jumlah periode ini dinyatakan dalam satuan Hertz.
1.2 RANGKAIAN-RANGKAIAN LISTRIK DAN HUKUM-HUKUMNYA
Gambar 15 Rangkaian seri dan paralel
Sebuah rangkaian listrik adalah suatu lintasan atau suatu kelompok yang memiliki lintasan-lintasan yang
saling berhubungan. Rangkaian listrik adalah suatu lintasan tertutup (rangkaian tertutup) yang didalamnya
terdapat suatu sumber tegangan atau disebut sumber saja. Ada dua jenis rangkaian dasar, yaitu rangkaian
seri dan paralel (gambar 15). Rangkaian dasar seri dan paralel ini dapat digabungkan untuk membentuk
rangkaian yang lebih kompleks. Namun rangkaian-rangkaian gabungan ini dapat disederhanakan dan
dianalisis menjadi dua rangkaian dasar tersebut.
Hukum-hukum Rangkaian Listrik
Penting untuk memahami hukum-hukum yang dibutuhkan untuk menganalisis dan mendiagnosa rangkaian-
rangkaian listrik. Hukum-hukum tersebut adalah Hukum Kirchoff dan Hukum Ohm. Gustav Kirchoff
mengembangkan dua hukum untuk menganalisa rangkaian-rangkaian listrik. Hukum-hukum tersebut
dinyatakan sebagai berikut :
1. Hukum Arus Kirchoff (KCL = Kirchoff Current Law) menyatakan bahwa jumlah aljabar dari arus-
arus yang mengalir pada suatu titik sambungan pada sebuah rangkaian listrik sama dengan nol.
Secara sederhana dapat dinyatakan bahwa jumlah aljabar arus-arus yang memasuki suatu titik
sambungan akan selalu sama dengan jumlah arus yang meninggalkan titik sambungan itu (tidak
ada yang berkurang).
2. Hukum Kirchoff Tegangan (KVL = Kirchoff Volatge Law) menyatakan bahwa jumlah aljabar emf
dan jatuh tegangan diseluruh rangkaian tertutup akan sama dengan nol. Secara sederhana dapat
dinyatakan bahwa pada suatu titik tertentu dalam rangkaian tertutup, jika kita melintasi seluruh
rangkian dan menjumlahkan semua beda potensial yang terdapat diseluruh bagian-bagian
rangkaian sampai kita menemukan titik yang sama dimana kita mulai maka jumlah tegangan
seluruhnya akan sama dengan nol.
George Simon Ohm menemukan adanya suatu hubungan antara tiga parameter kelistrikan (tegangan, arus
dan resistansi) yaitu :
Arus didalam suatu rangkaian listrik berbanding lurus dengan tegangan dan berbanding terbalik
dengan resistansi.
Hubungan diatas dapat diringkas dengan pesaman matematika
Page 12
Basic Electrical System
Arus Tegangan
Hambatan listrik
Atau dinyatakan dalam satuan
Ampere Volt
Ohm
Pada saat kita menggunakan persamaan-persamaan matematika untuk menyatakan hubungan antara
besaran-besaran listrik, kita mewakilinya dengan menuliskan satu huruf tunggal. Tahanan diwakili dengan
huruf R atau simbol Omega (Ω), Tegangan di wakili dengan huruf E (emf = electromotive force = gaya
gerak listrik) dan arus diwakili dengan huruf I (Intensitas muatan). Huhum OHM akan dibahas lebih detail
dalam Topik 3, mengenai Rangkaian-rangkaian Listrik.
Penghantar Listrik
Pada peralatan listrik, elektron-elektron mengalir disepanjang lintasan yang disebut penghantar atau kawat.
Mereka bergerak dari satu atom ke atom lainnya. Beberapa bahan mempunyai sifat mudah menghantarkan
elektron dan disebut suatu “konduktor yang baik”. Contoh bahan yang merupakan konduktor yang baik adalah
perak, tembaga, emas, cromium, alumunium dan tungsten. Suatu bahan bisa disebut konduktor yang baik jika
ia memiliki banyak elektron bebas. Besar tekanan listrik atau tegangan yang dibutuhkan untuk memindahkan
elektron-elektron melalui suatu bahan bergantung pada seberapa banyak elektron bebas yang dimilikinya.
Perak adalah logam dengan sifat konduktor yang lebih baik dari tembaga, akan tetapi harganya mahal.
Emas juga lebih baik dari tembaga dan juga tidak bisa berkarat, tapi harganya jauh lebih mahal. Beda
dengan alumunium, ia tidak sebaik tembaga, tapi harganya lebih murah.
Penghantar Daya Hantar (dibanding Tembaga)
Perak 1.064
Tembaga 1.000
Emas 0.707
Aluminium 0.659
Seng 0.288
Kuningan 0.243
Besi 0.178
Timah 0.018
Table 1 – Perbandingan Daya Hantar Beberapa Penghantar yang biasa digunakan
Daya hantar pada sebuah bahan menentukan seberapa baik sifat konduktor sebuah bahan. Tabel 1
menunjukkan beberapa konduktor yang umum dijumpai dan daya hantarnya dibanding tembaga.
Penyekat Listrik (Isolator)
Bahan-bahan lain yang bersifat menghambat elektron untuk mengalir disebut “isolator”. Isolator yang baik
dapat menahan elektron-elektron tetap dalam orbitnya.
Contoh-contoh isolator adalah karet, kayu, plastik dan keramik. Sebetulnya semua bahan termasuk isolator
ini bisa dibuat bersifat mengalirkan arus dengan membuat tegangan setinggi-tingginya sehingga mampu
mengubah sifat isolatornya. Walaupun isolator itu sangat baik, ia akan luluh (breakdown) apabila tegangan
yang diterapkan padanya sangat tinggi dan membuatnya menjadi bersifat seperti konduktor yang bisa
menghantarkan arus listrik.
Page 13
Basic Electrical System
Karet Plastik
Mika Kaca
Lilin Fibreglass
Porselin Kayu kering
Bakelit Udara
Table 2 Penyekat yang umumnya dijumpai
Tabel 2 menunujukkan beberapa isolator yang bisa kita jumpai.
Ada beberapa hal yang sebaiknya disadari dalam pembahasan mengenai isolator ini. Kotoran dan uap air
dapat menjadi penghantar listrik disekitar sebuah isolator. Jika terdapat kotoran atau uap air pada isolator,
maka mereka dapat menimbulkan masalah. Walaupun tidak terjadi breakdown pada isolator, tapi kotoran
dan uap air dapat menyediakan jalan bagi elektron hingga ia bisa mengalir. Oleh karena itu, sangat penting
untuk menjaga isolator dan kontak-kontak agar tetap selalu bersih.
1.3 KEMAGNETAN
Gambar 16 Magnet
Daya tarik magnet adalah bentuk gaya lain yang menyebabkan elektron mengalir. Suatu pemahaman
dasar mengenai daya tarik magnet juga diperlukan untuk mempelajari kelistrikan. Kemagnetan adalah
penghubung antara energi mekanik dan listrik. Dengan menggunakan medan magnet, alternator mengubah
sejumlah tenaga mekanis yang dihasilkan oleh mesin menjadi gaya elektromotif (EMF). Sebaliknya, medan
magnet memungkinkan starter motor untuk mengubah energi listrik dari sebuah baterai menjadi energi
mekanis untuk menggerakkan mesin.
Kebanyakan peralatan listrik bergantung langsung atau tidak langsung pada daya tarik magnet. Meskipun
terdapat beberapa perangkat listrik yang tidak menggunakan daya tarik magnet, kebanyakan sistem kita,
sebagaimana yang dikenal saat ini, menggunakan daya tarik magnet.
Ada tiga jenis magnet dasar:
1. Alami
2. Magnet buatan (Gambar 16)
3. Elektromagnet
Magnet Alami
Orang-orang cina telah menemukan magnet semenjak tahun 2637 sebelum masehi. Magnet-magnet ini
digunakan pada kompas-kompas primitif yang disebut "lodestone“, dan berasal dari potongan-potongan
Page 14
Basic Electrical System
bijih besi yang dikenal dengan sebutan magnetite. Karena magnetite ini memiliki sifat kemagnetan yang
ada secara alami maka lodestone juga digolongkan sebagai magnet-magnet "alami“.
Magnet Buatan
Magnet buatan adalah jenis magnet yang dibuat oleh manusia yang biasanya dihasilkan dari batangan-
batangan logam yang dikenakan pada suatu medan magnet yang sangat kuat.
Elektromagnet
Seorang ilmuwan Denmark bernama Oersted, telah menemukan suatu hubungan antara kemagnetan dan
arus listrik. Ia menemukan bahwa suatu arus listrik yang mengalir pada sepotong penghantar dapat
menghasilkan medan magnet disekitar penghantar tersebut. Dari sinilah prinsip elektromagnet dapat
digunakan untuk berbagai aplikasi dimana suatu medan magnet dapat dihasilkan dengan cara
"memutuskan“ atau "menyambung“ aliran listrik
1.4 ISTILAH-ISTILAH DALAM KEMAGNETAN
Kutub Magnet dan Medan Magnet
Gambar 17. Pola garis-garis medan magnet pada yang dibentuk oleh serbuk-serbuk besi disekitar sebuah
magnet batang
Setiap magnet memiliki dua titik yang saling berseberangan satu sama lain dan titik ini mampu menarik
butiran-butiran besi. Titik-titik ini disebut “kutub-kutub” magnet, yaitu kutub utara dan selatan. Sama dengan
muatan-muatan listrik yang sejenis akan tolak-menolak dan yang berlawanan akan saling tarik-menarik,
maka kutub yang sejenis juga akan saling tolak menolak dan yang tidak sejenis juga akan tarik-menarik.
Sebuah magnet dapat dengan mudah menarik serpihan besi karena adanya gaya-gaya disekitar magnet.
Gaya-gaya ini disebut “medan magnet“.
Walaupun medan magnet ini tidak dapat dilihat tapi kita dapat menampakkannya dengan menaburkan
serpihan-serpihan besi pada sepotong pelat kaca atau selembar kertas diatas sebatang magnet dan disitu
akan terlihat garis-garis yang menggambarkan bagaimana bentuk garis-garis gaya pada magnet tersebut.
Pada gambar 17, sepotong gelas diletakkan pada sebuah magnet dan serbuk-serbuk besi ditaburkan di
atasnya. Ketika glass cover diketuk secara perlahan-lahan, serbuk-serbuk ini akan bergerak dan
membentuk suatu pola tertentu yang menggambarkan pola medan gaya magnet yang ada disekitar magnet
tersebut.
Medan ini terlihat seperti tersusun oleh garis-garis gaya yang bermula dari kutub utara magnet, berjalan
melintasi ruang disekitar magnet dan menuju kutub selatan magnet sehingga membentuk suatu garis
tertutup. Semakin besar ukuran magnet maka semakin banyak garis-garis gaya yang terjadi dan area yang
diliputi oleh medan magnet juga semakin besar.
Page 15
Basic Electrical System
Garis Medan Magnet
Gambar 18. Pola garis-garis gaya magnet
Setelah melihat medan magnet dengan menggunakan serbuk-serbuk besi, medan tersebut digambarkan
lagi dengan lebih jelas seperti pada gambar 18. Pada gambar ini, arah garis-garis gaya diluar magnet
adalah dari kutub utara magnet menuju kutub selatan magnet. Di dalam magnet sendiri, yang merupakan
pembangkit medan magnet, arah garis-garis gaya adalah dari utara ke selatan
Garis-garis Fluks Magnetik
Sekumpulan garis-garis gaya magnet yang dianggap mengalir keluar dari kutub utara magnet disebut fluks
magnetik. Kerapatan fluks adalah jumlah garis-garis gaya magnet persatuan luas yang tegak lurus
terhadap arah fluks. Satuannya adalah jumlah garis per sentimeter persegi dalam sistem metrik atau
jumlah garis per inchi persegi dalam satuan Inggris. Satu garis per satu sentimeter persegi disebut satu
gauss.
Gaya Magnet
Gambar 19 Lingkaran-lingkaran kecil gaya magnet
Garis-garis gaya magnet mampu melintasi semua bahan; tidak ada bahan yang dapat menahan atau
sebagai isolator terhadap gaya-gaya magnet. Namun, garis-garis fluks akan lebih mudah melintasi bahan-
bahan yang dapat dijadikan magnet daripada bahan-bahan yang tidak. Bahan-bahan yang sulit dilintasi
garis-garis fluks disebut memiliki “relukstansi magnetik yang tinggi”. Udara adalah contoh bahan yang ber-
reluktansi tinggi sedangkan besi adalah contoh bahan yang ber-reluktansi rendah.
Jika arus listrik mengalir melalui seutas kawat maka akan tercipta garis-garis gaya magnet disekitar magnet
tersebut. Gambar 19 menunjukkan garis-garis gaya magnet yang terbentuk disekitar kawat. Karena bentuk
garis-garis gaya magnet ini melingkar, maka tidak ada titik yang disebut kutub utara atau kutub selatan.
Gambar 20 Pola medan magnet yang melingkar
Page 16
Basic Electrical System
Namun, jika seutas kawat ini dililit menjadi kumparan, maka masing-masing medan magnet yang melingkar
tersebut akan saling menyatu. Hasilnya adalah sebuah pola medan magnet dengan kutub utara dan selatan
seperti yang ditunjukkan pada gambar 20.
Selama arus mengalir melalui kawat, maka ia akan bersifat seperti sebuah magnet batang. Medan
elektromagnetik akan selalu ada selama arus mengalir. Sayangnya, medan magnet yang dihasilkan
dengan seutas kawat lurus tidak menghasilkan kemagnetan yang cukup untuk melakukan kerja. Untuk
memperbesar medan elektromagnetik ini, kawat-kawat dapat dililit sehingga membentuk sebuah kumparan.
Besar kemagnetannya berbanding lurus dengan banyaknya jumlah lilitan yang membentuk kumparan dan
besarnya arus yang mengalir melalui lilitan tersebut. Jika kumparan ini dililit disepanjang inti logam,
misalnya besi, maka besar kemagnetan akan sangat meningkat.
Jenis-jenis elektromagnet yang biasanya digunakan pada peralatan bergerak adalah relay-relay dan
solenoid. Keduanya beroperasi berdasarkan prinsip elektromagnetik, namun dengan cara kerja yang
berbeda-beda.
1.5 INDUKSI ELEKTROMAGNETIK
Gambar 21. Induksi Elektromagnetik
Fenomena terciptanya medan magnet dengan arus listrik juga bisa terbalik. Kita dapat menciptakan arus
listrik dengan menggunakan medan magnet dengan cara “menginduksi” suatu tegangan pada sepotong
penghantar. Cara ini dikenal sebagai proses “induksi elektromagnetik” (gambar 21). Peristiwa induksi ini
terjadi ketika seutas kawat (atau penghantar) memotong garis-garis fluks suatu medan magnet. Apabila
terjadi gerakan-gerakan relatif antara kawat dan medan magnet (baik medan magnet yang bergerak atau
kawat yang bergerak), maka tegangan akan terinduksi didalam penghantar. Tegangan induksi ini akan
menghasilkan aliran arus. Katika gerakan berhenti, maka arus juga akan terhenti. Jika seutas kawat
bergerak melintasi medan magnet, seperti pada magnet sepatu kuda maka akan timbul tegangan induksi.
Jika kawat dililit mejadi suatu kumparan, maka tegangan yang diinduksi akan semakin besar. Metode ini
adalah prinsip operasi yang digunakan pada sensor-sensor kecepatan, generator dan alternator. Pada
beberapa aplikasi, kawat-kawat tetap diam sedangkan magnet dibuat berputar. Pada aplikasi lain, dibuat
sebaliknya magnet diam sedangkan kawat-kawat berputar.
Apabila gerakan-gerakan ini dibuat ke arah yang berlawanan maka arus juga akan mengalir dengan arah
berlawanan. Oleh karena itu, dengan membalik-balik gerakan akan dihasilkan arus bolak-balik (Alternating
Current = AC).
Pada keadaan sebenarnya, beberapa penghantar dililit menjadi suatu kumparan. Cara ini akan meningkatkan efek
induksi elektromagnetik sehingga mampu membangkitkan daya listrik yang berguna dengan ukuran alat yang relatif
lebih kompak. Pada generator, kumparan-kumparan dibuat berputar sedangkan medan magnet tetap diam.
Sedangkan pada alternator, medan magnet dibuat berputar disekeliling kumparan-kumparan yang diam.
Besar tegangan induksi bergantung pada beberapa faktor berikut :
Page 17
Basic Electrical System
Besar medan magnet
Besar kecepatan relatif gerakan antara kumparan dan medan magnet
Jumlah konduktor didalam kumparan
Ada tiga cara untuk membangkitkan tegangan dengan menggunakan induksi elektromagnetik, yaitu :
Pembangkitan tegangan (Generated Voltage)
Induksi Diri (Self-Induction)
Induksi Bersama (Mutual-Induction)
Generated Voltage (Pembangkitan Tegangan)
Gambar 22. Generator DC
Pada gambar 22, ditunjukkan sebuah generator arus searah (DC) sederhana yang menggambarkan
sebuah penghantar bergerak melintasi medan magnet yang diam untuk menghasilkan tegangan dan arus.
Sebuah kumparan yang berputar diantara kutub utara dan selatan medan magnet.
Self-Induction (Induksi Diri)
Gambar 23. Self-Induction yang terjadi pada sebuah kumparan
Self-induction terjadi didalam kawat apabila arus yang mengalir didalam kawat tersebut berubah. Arus yang
mengalir didalam kawat menghasilkan medan magnet yang semakin meningkat atau semakin menurun
seirama dengan perubahan arus yang naik turun. Akibatnya akan timbul tegangan induksi didalam
penghantar. Gambar 23 menggambarkan proses ini yang terjadi didalam sebuah kumparan.
Page 18
Basic Electrical System
Mutual Induction (Induksi Bersama)
Gambar 24. Mutual induction yang terjadi diantara dua buah kumparan
Mutual induction terjadi ketika suatu perubahan arus dalam suatu kawat mengiduksi tegangan pada
kawat didekatnya. Transformator adalah contoh alat yang bekerja berdasarkan prinsip mutual
induction. Gambar 24 menggambarkan dua buah induktor yang berdekatan. Ketika arus AC mengalir
melalui kumparan L1 maka medan magnet yang melintasi kumparan L2 akan menginduksi tegangan
dan menghasilkan arus yang mengalir didalam kumparan L2.
Page 19
Basic Electrical System
TOPIK 2
KOMPONEN KOMPONEN LISTRIK
2.0 KABEL / WIRE
Jenis-jenis Kabel
Gambar 25
Kabel adalah penghantar untuk rangkaian-rangkaian listrik. Kabel sering juga disebut lead. Kebanyakan
kabel dibentuk dari helaian atau stranded yaitu kumpulan kawat-kawat kecil yang dililit bersama-sama
(Gambar 25).
Ada banyak jenis kabel yang digunakan dalam aplikasi-aplikasi otomotif, termasuk:
Tembaga
Jenis yang paling umum. Kabel dari tembaga dapat berbentuk kabel tunggal. Akan tetapi, biasanya
terdiri dari helaian-helaian (stranded).
Fusible link (kawat sekering)
Ini adalah perangkat pelindung rangkaian yang terbuat dari kawat yang lebih kecil daripada rangkaian
lainnya yang tujuannya untuk melindungi kabel dari beban yang berlebihan.
Twisted/Shielded Cable
Sepasang kabel kecil, yang dililit bersama-sama dapat mengurangi interferensi gelombang radio dan
elektromagnetik banyak digunakan dalam rangkaian sinyal-sinyal komunikasi, komputer, modul-modul
kontrol elektronik dan komponen-komponen elektronik lainnya.
Wire Gauge
Di Amerika Serikat, rangkaian listrik dan elektronik dibuat dengan ukuran tertentu dan ukuran panjang
konduktor untuk menyediakan jalur-jalur untuk aliran arus juga dibuat dengan ukuran tertentu pula. Ukuran
kabel menentukan berapa banyak arus yang dapat dibawanya.
Ukuran kabel dapat mengikuti beberapa standar yang berbeda:
Berdasarkan standar yang disebut American Wire Gauge (AWG) (biasanya cukup disebut dengan
istilah “gauge” kabel).
Berdasarkan standar metrik.
Page 20
Basic Electrical System
Tabel 3 – Tabel Konversi dari AWG ke Metrik Beserta Nilai Resistansinya
No. AWG Ø (inci) Ø (mm) Ø (mm)2 Resistansi
(Ohm/m)
4/0 = 0000 0.460 11.7 107 0.000161
3/0 = 000 0.410 10.4 85.0 0.000203
2/0 = 00 0.365 9.26 67.4 0.000256
0.325 8.25 53.5 0.000323
1/0 = 0 0.289 7.35 42.4 0.000407
1 0.258 6.54 33.6 0.000513
2 0.229 5.83 26.7 0.000647
3 0.204 5.19 21.1 0.000815
4 0.182 4.62 16.8 0.00103
5 0.162 4.11 13.3 0.00130
6 0.144 3.66 10.5 0.00163
7 0.128 3.26 8.36 0.00206
8 0.114 2.91 6.63 0.00260
9 0.102 2.59 5.26 0.00328
10
Ketika memperbaiki atau mengganti rangkaian kabel pada mesin, gunakanlah kabel dengan ukuran dan
panjang yang tepat. Tabel di atas mengilustrasikan besar resistansi untuk berbagai ukuran konduktor.
Tabel 4-Dimensi dan resistansi kabel dalam ukuran AWG
American Profil Profil Resistansi Ukuran Resistansi *Maks
Wire Melintang Melintang (Ω/1000 Metrik (Ω/1000 Arus yang
Gauge (circular Standar Dianjurkan
(AWG) (inci) kaki @ Terdekat meter @
mil) 770F) (mm2) 250C) (Amp)
22 0.0005 642 16.5 0.35 50 7
11
20 0.0008 1,020 10.4 0.5 36 12
13
- - - - 0.75 21 15
20
18 0.00127 1,620 6051 1 18 24
32
16 0.99203 2,580 4.09 105 12.3 59
87
14 0.00323 4,110 2.58 2.5 7.3
12 0.00817 6,530 1.62 4 4.4
10 0.00817 10,400 1.02 6 3.2
8 0.01296 16,500 0.64 10 1.75
6 0.0203 26,300 0.4 16 1.1
* Berdasarkan pada kenaikan temperatur maksimum 360F (200C) di atas temperatur sekitar
Dalam Tabel 4 diasumsikan bahwa temperatur sekitar maksimum adalah 1500F (650C).
CATATAN:
Anggap kabel PVC yang diisolasi adalah produk yang tahan panas sampai temperatur 1850F (850C ).
Ketika menggunakan AWG, ingatlah bahwa nomor-nomor gauge yang lebih kecil menunjukkan ukuran-
ukuran kabel yang lebih besar dan nomor-nomor gauge yang lebih besar menunjukkan ukuran-ukuran yang
lebih kecil.
Wiring Harness
Banyak kabel diikat bersama-sama dalam kelompok-kelompok dengan satu connector atau lebih pada
masing-masing ujungnya. Kelompok-kelompok ini disebut wire harness. Sebuah harness dapat terdiri dari
kabel-kabel yang memiliki rangkaian dari sistem yang berbeda-beda. Contohnya adalah harness yang
Page 21
Basic Electrical System
dimasukkan ke dalam headlight switch assembly, yang terdiri dari kabel-kabel antara lain untuk lampu
parkir, lampu belakang, dan lampu sorot dekat dan jauh.
Gambar 26
Beberapa harness wire dibungkus dengan kabel (conduit) plastik atau kabel serat non-konduktif (Gambar
26). Conduit berbentuk tabung yang dibelah membujur agar mudah mencapai harness wire. Selain itu, ada
juga harness wire yang dibungkus dengan tape. Klip (plastik) dan clamp (logam) menghubungkan harness
dengan mesin.
Skematik listrik Caterpillar memberikan lokasi-lokasi wire harness untuk membantu memudahkan Anda
mencari harness khusus pada suatu mesin. Gambar-gambar skematik listrik Caterpillar akan dibahas
kemudian.
2.1 CONNECTOR
Gambar 27
Tujuan connector adalah untuk mengalirkan arus dari satu kabel ke kabel lainnya (Gambar 27). Untuk
melakukan hal ini, connector harus memiliki bagian-bagian yang bertemu (plug dan receptacle). Satu
bagian dari pasangan ini menampung pin dan yang lainnya menampung socket. Ketika kedua bagian ini
dihubungkan, arus listrik akan mengalir. Connector digunakan agar komponen-komponen dapat dilepaskan
dengan mudah.
Keterangan Service Umum / General Service Comments
Dengan semakin meningkatnya penggunaan sistem elektronik dalam aplikasi-aplikasi otomotif, melakukan
servis pada connector menjadi tugas yang penting. Dengan semakin meningkatnya penggunaan ini maka
meningkat pula perawatan yang harus dilakukan terhadap kabel, connector, pin dan socket. Faktor penting
lainnya yang turut memberikan kontribusi bagi peningkatan perbaikan adalah lingkungan yang buruk
Page 22
Basic Electrical System
dimana connector tersebut digunakan. Connector harus dapat beroperasi dalam kondisi yang sangat
ekstrim, baik itu kondisi yang panas, dingin, kotor, berdebu, lembab dan di antara bahan-bahan kimia.
Gambar 28 Connector
Pin dan socket memiliki resistansi dan memberikan sedikit penolakan terhadap arus listrik yang mengalir.
Karena permukaan pin dan socket tidak mulus (terdiri dari tonjolan dan lekukan), maka terdapat kondisi
yang dikenal dengan istilah asperity (permukaan yang kasar). Ketika bagian-bagian permukaan saling
terkena kontak, sebenarnya hanya kira-kira satu persen dari permukaan tersebut yang benar-benar
bersentuhan terhadap satu sama lain (Gambar 28).
Elektron dipaksa berkumpul di bagian puncak (lihat gambar 8), sehingga menciptakan resistansi di antara
bagian-bagian yang terkena kontak. Meskipun proses ini tampaknya tidak terlalu signifikan terhadap
pengoperasian kontrol elektronik, adanya resistansi di sepanjang connector dapat menciptakan kegagalan
fungsi dalam kontrol-kontrol elektronik.
Plating
Agar dapat mencapai tingkat resistansi minimum dalam pin dan socket, perhatian harus diberikan terhadap
cara, tekanan dan jenis logam yang digunakan dalam pembuatan pin dan kontak. Timah adalah bahan
yang cukup lunak untuk memungkinkan terjadinya “perataan permukaan” tetapi logam ini memiliki
resistansi yang relatif tinggi. Tembaga memiliki resistansi yang rendah tetapi keras. Dalam upaya untuk
meminimalkan resistansi dan mengurangi asperity, kontak tembaga yang memiliki resistansi rendah dilapisi
dengan timah.
Perataan permukaan terjadi ketika pin dan kontak dilapisi dengan timah. Ketika keduanya dipasang
bersama maka keduanya cenderung akan “saling menggosok” yang pada dasarnya akan memuluskan
sejumlah tonjolan dan lekukan yang tercipta oleh kondisi asperity. Logam-logam lain, misalnya emas dan
perak adalah bahan plating yang sangat bagus tetapi sangat mahal untuk digunakan.
Contaminant
Contaminant adalah faktor lain yang turut memberikan kontribusi bagi adanya resistansi di dalam
connector. Beberapa kondisi buruk yang menggunakan bahan kimia, misalnya dapat menyebabkan
kegagalan fungsi akibat meningkatnya resistansi.
Para teknisi perlu waspada bahwa connector dapat dan memang bisa menyebabkan banyak masalah
diagnostik. Hal yang dianjurkan untuk dilakukan adalah kemungkinan perlunya mengukur resistansi di
antara bagian pasangan connector ketika mendiagnosa kegagalan fungsi pada kontrol listrik. Juga, para
teknisi perlu waspada bahwa saat melepaskan dan memasang kembali connector selama proses
troubleshooting dapat memberikan informasi diagnosa yang salah.
Beberapa jenis connector berikut ini digunakan di semua sistem listrik dan elektronik pada mesin-mesin
otomotif. Setiap jenis berbeda dalam cara service dan perbaikannya.
Jenis connector berikut akan dibahas dengan rinci:
Vehicular Environment (VE) Connector
Page 23
Basic Electrical System
Sure-Seal Connector
Deutsch Connector (seri HD10, DT, CE dan DRC).
VE Connector
Gambar 29
VE connector (Gambar 29) dahulu digunakan terutama sekali pada harness listrik mesin Caterpillar awal
dimana temperatur tinggi, jumlah kontak yang lebih besar atau kapasitas pembawa arus yang lebih tinggi
diperlukan.
Saat itu connector memerlukan peralatan pelepas logam khusus untuk melepaskan kontak. Tapi peralatan
ini dapat merusak mekanisme penguncian connector, apabila peralatan tersebut diputar saat sedang
melepaskan retaining clip.
Jangan menggunakan peralatan pelepas logam ini untuk jenis connector lainnya.
Setelah menjepit kabel pada kontak, hal yang dianjurkan untuk dilakukan adalah menyolder kontak tersebut
guna memberikan kontak listrik yang bagus. Sebaiknya selalul gunakan rosin core solder pada setiap
sambungan listrik.
Informasi khusus yang berhubungan dengan proses yang diperlukan untuk memasang kontak-kontak pada
VE connector (pin dan socket) terdapat dalam Instruksi Khusus: Penggunaan Kelompok Peralatan VE
Connector (Form SEHS8038).
Jenis connector ini tidak digunakan lagi untuk produk yang sekarang, tetapi mungkin masih ada produk-
produk lama yang menggunakannya dan memerlukan service oleh teknisi lapangan/bengkel.
Sure-Seal Connector
Gambar 30
Sure-seal connector digunakan secara luas pada mesin-mesin Caterpillar (Gambar 30).
Page 24
Basic Electrical System
Connector housing ini menyediakan ruang untuk pemasangan yang akurat di antara kedua bagian
pasangan, tetapi sebagai pengganti penggunaan guide key atau key way, bagian badan connector
dibentuk sedemikian rupa sehingga dapat dimasukkan dengan pas.
Sure-seal connector terbatas hanya pada kapasitas 10 kontak (pin dan socket).
Part number untuk spare plug dan receptacle housing dan contact terdapat dalam Instruksi Khusus: Using
of 6V3000 sure seal kit (Form SMHS7531).
Gunakan peralatan khusus (6V3001) untuk menjepit contact dan mengupas kabel. Sure-Seal Connector
memerlukan penggunaan peralatan khusus 6V3008 untuk memasang contact. Gunakan alkohol multiguna
sebagai pelumas ketika memasang contact. Peralatan khusus ini tidak diperlukan pada saat melepaskan
pin contact.
Lubang apa pun di dalam housing yang tidak digunakan untuk contact assembly harus diisi dengan Sealing
Plug 9G3695. Sealing plug ini akan membantu mencegah uap lembab memasuki housing.
Connector Seri Deutsch Heavy Duty (HD10)
Gambar 31
Konektor HD10 (lihat Gambar 31) adalah konektor thermoplastik berbentuk silinder yang menggunakan
kontak jenis crimp yang dapat dilepaskan dengan cepat dan mudah. Rangka thermoplastik tersedia dalam
konfigurasi-konfigurasi thread atau tanpa thread dengan menggunakan contact yang dimasukkan
berdasarkan pengaturan 3, 5, 6 dan 9.
Ukuran kontak adalah No. 16 dan dapat dipasang dengan kabel AWG No. 14, 16, dan No. 18. HD10
menggunakan kontak campuran tembaga padat jenis crimp (ukuran No. 16) yang memiliki kemampuan
untuk membawa beban arus operasi yang tinggi secara berkelanjutan tanpa mengalami kelebihan panas
(overheating). Ujung kontak jenis ini di-crimp dengan menggunakan peralatan Deutsch Crimp, Caterpillar
part number 1U5805.
Prosedur-prosedur untuk membuat terminasi Deutsch konektor menyarankan bahwa TIDAK DIPERLUKAN
PENYOLDERAN apabila kontak-kontaknya telah dijepit dengan benar. Prosedur untuk mempersiapkan
kabel dan menjepit kontak adalah sama untuk semua Deutsch connector dan dijelaskan dalam Instruksi
Khusus: Servicing DT Connectors (SEHS9615). Prosedur pelepasan berbeda dari konektor yang satu
dengan konektor yang lainnya dan akan dijelaskan dalam masing-masing bagian.
Perangkat untuk perbaikan Deutsch connector adalah perangkat dengan part number 4C3806.
Page 25
Basic Electrical System
Konektor Seri Deutsch Transportation (DT)
Gambar 32
Connector DT (Gambar 32) adalah connector jenis thermoplastic yang menggunakan contact jenis crimp
yang dapat dilepaskan dengan cepat dan mudah serta tidak memerlukan peralatan khusus. Housing-nya
tersedia dalam beberapa konfigurasi yang menggunakan susunan contact 2, 3, 4, 6, 8 dan 12. Ukuran
kontak adalah No. 16 dan dapat dihubungkan dengan kabel AWG No. 14, 16 dan 18.
Connector DT menggunakan kontak campuran tembaga padat jenis crimp (ukuran No. 16) yang memiliki
kemampuan untuk membawa beban arus operasi tinggi secara terus menerus tanpa mengalami kelebihan
panas (overheating), atau di-stamp dan dibentuk (harganya tidak terlalu mahal). Kontak diterminasi crimp
dengan menggunakan peralatan Deutsch Crimp, Caterpillar part number 1U5804.
DT connector berbeda dengan Deutsch connector lainnya dalam hal bentuk dan konstruksinya. DT
berbentuk empat persegi panjang atau segitiga dan memiliki plug wedge yang dapat diperbaiki, receptacle
wedge dan silicone seal.
Larutan pembersih yang dianjurkan untuk digunakan pada semua Deutsch contact adalah alkohol denatur.
Untuk penjelasan lebih rinci mengenai cara memperbaiki DT connector, lihat Instruksi Khusus: Servicing
DT Connector (SEHS9615).
Perangkat untuk memperbaiki DT connector adalah Caterpillar part No. 9U7246.
Caterpillar Environmental Connector (CE)
Gambar 33
CE connector adalah connector untuk aplikasi khusus (Gambar 33). Connector seri CE dapat menampung
antara 7 dan 37 kontak, konektor yang memiliki 37 kontak sering digunakan pada berbagai modul kontrol
elektronik. CE connector menggunakan dua peralatan untuk membuat crimping.
Page 26
Basic Electrical System
Crimping tool untuk kontak ukuran No.4 – No.10 adalah 4C4075 Hand Crimp Tool Assembly, sedangkan
untuk kontak No.12 – No.18 menggunakan peralatan yang sama dengan yang digunakan pada konektor
Seri HD dan DT (1U5804).
Referensi SEHS9065
8T5319 Removal Tool GP
4C4075 Crimp Tool GP
1U5804 Crimp Tool GP
Deutsch Rectangular Connector (DRC)
Gambar 34
DRC konektor (Gambar 34) memiliki housing thermoplastic empat persegi panjang dan diisolasi lengkap.
DRC paling cocok dan kompatibel dengan modul-modul kontrol elektronik eksternal dan internal.
Konektor jenis in dirancang dengan jumlah terminal yang banyak. Jumlah terminasi kontak yang tersedia
adalah No. 24, No. 40 dan No. 70. Ukuran kontak adalah No. 16 dan dapat dihubungkan dengan kabel
AWG No. 16 dan No. 18.
Konektor jenis ini menggunakan kontak yang terbuat dari campuran tembaga jenis crimp (ukuran No. 16)
yang memiliki kemampuan untuk membawa beban arus operasi tinggi secara terus menerus tanpa
mengalami kelebihan panas (overheating) dan telah di-stamp serta dibentuk (harganya tidak terlalu mahal).
Kontak ini diterminasi dengan crimp dengan menggunakan Deutsch Crimp Tool, Caterpillar part no.
1U5805.
Konektor ini memiliki kunci “clocking” agar pemasangannya benar dan dikencangkan dengan aman oleh
stainless steel jackscrew. Untuk memasang bagian-bagian konektor diperlukan Wrench HEX berukuran 4
mm (5/32in). Torsi yang dianjurkan untuk mengencangkan jackscrew adalah 25 in.pound.
CATATAN:
Prosedur pelepasan dan pemasangan konektor DRC sama dengan prosedur yang ada pada seri HD10.
Page 27
Basic Electrical System
2.2 TERMINAL
Gambar 35 Contoh terminal kabel
(a) terminal crimp jenis slide (c) crimp dan terminal yang disolder
(b) bullet connector
Ada beberapa jenis terminal yang sering digunakan. Beberapa jenis terminal, diperlihatkan dalam Gambar
35. Kebanyakan terminal, baik yang asli maupun yang dapat diganti, dihubungkan dengan ujung konduktor
dengan cara dijepit atau disolder.
Gambar 36 – Perangkat peralatan crimping dan berapa jenis Terminal
2.3 MEMBENTUK SUATU HUBUNGAN LISTRIK TANPA PROSES PENYOLDERAN
Ketika mengelupas kabel listrik dan menyambung konektor yang tidak perlu disolder, hal-hal berikut harus
dipertimbangkan.
Pemeriksaan Safety
Jangan pernah menggunakan pisau tajam untuk membuka isolasi. Pisau tajam dapat memotong kabel
atau dapat menyebabkan cidera.
Tang (Plier) untuk mengelupas kabel memiliki bagian pinggir yang tajam dan memerlukan cengkeraman
yang kuat. Berhati-hatilah agar tidak membuat kulit Anda terjepit di antara rahang-rahangnya.
Page 28
Basic Electrical System
Ketika melepaskan isolasi dari kabel, doronglah menjauh bukan ke arah badan Anda.
Hal-hal yang Harus Diperhatikan
Kabel listrik yang digunakan dalam pemasangan harness kabel otomotif dibungkus dengan lapisan
isolasi plastik.
Ketika kabel listrik disambungkan dengan kabel-kabel lain atau dihubungkan pada suatu terminal,
isolasinya harus dilepaskan.
Peralatan untuk mengelupas kabel terdiri dari berbagai konfigurasi. Peralatan-peralatan ini melakukan
tugas yang sama. Jenis peralatan yang digunakan akan bergantung pada jumlah dan jenis kabel listrik
yang akan diperbaiki.
Terminal-terminal yang tidak perlu disolder memerlukan sambungan yang bersih dan kencang,
sehingga pastikan bahwa kabel dan sambungan bersih sebelum dipasang pada terminal.
Gunakan sambungan yang ukurannya cocok dengan kabel.
Jangan menggunakan side cutter, plier atau pisau untuk mengelupas kabel. Penggunaan peralatan ini
akan merusak beberapa dari strand kabel dan dapat memutuskan kabel di dalam isolasi.
Untuk memastikan agar kabel tetap menyatu setelah dikelupas, puntirlah sedikit. Jangan memuntir
kabel terlalu banyak karena bila terpuntir terlalu banyak dapat menimbulkan sambungan yang buruk
antara kabel dengan terminal.
Gunakan crimping tool yang benar untuk sambungan. Menggunakan jenis peralatan yang salah akan
menyebabkan sambungan memiliki cengkeraman yang tidak baik pada kabel.
1. Memilih Terminal
Gambar 37
Ada beberapa jenis dan ukuran terminal kabel, tetapi prosedur untuk memasangnya semuanya sama.
Diatas diperlihatkan crimp terminal jenis bullet (Gambar 37).
Gambar 38
Page 29
Basic Electrical System
Pastikan untuk memilih ukuran terminal yang benar untuk sebuah kabel tertentu dan juga pastikan terminal
tersebut memiliki tingkat voltase/amper yang benar untuk pekerjaan yang akan dilaksanakan (Gambar 38).
2. Mengelupas Kabel
Gambar 39
Kelupaslah isolasi kabel dalam jumlah yang tepat dari (Gambar 39). Selalu gunakan peralatan pengelupas
yang benar dan dengan kondisi yang baik.
3. Selalu Menggunakan Stripping Tools yang benar
Gambar 40
Tujuan penggunaan peralatan pengelupas kabel (stripping tools) adalah untuk memungkinkan
pengelupasan isolasi dari sekeliling kawat tembaga tanpa merusak kabel atau tanpa menyebabkan cidera
(Gambar 40).
Gambar 41
Menggunakan side cutter atau plier (Gambar 41) bisa berbahaya. Peralatan-peralatan ini tidak terlalu efektif
karena cenderung untuk memotong serabut-serabut kawat.
Page 30
Basic Electrical System
Gambar 42
Ini dikenal dengan istilah membentuk kawat seperti bentuk jari-jari (ringing the wire) (Gambar 42), yang
dapat secara efektif mengurangi kapasitas pembawa arus pada kabel.
4. Pilihlah Gauge Hole yang Benar
Gambar 43
Menggunakan peralatan yang benar adalah jauh lebih aman dan lebih efektif.
Peralatan pengelupas kabel (wire stripper) dapat mengelupas isolasi dari berbagai ukuran kabel. Pilihlah
lubang di dalam stripper yang terdekat dengan diameter batang kabel yang akan dikelupas. Pada wire
stripper dalam Gambar 43 di atas, ukuran lubang alat pengelupas kabel ditunjukkan pada rahangnya.
5. Memotong Isolasi / Cut the Insulation
Gambar 44
Tempatkan kabel di dalam lubang dan tutuplah rahang (jaw) dengan kuat di sekelilingnya untuk memotong
isolasi.
Apabila Anda telah memilih ukuran yang benar, maka wire stripper akan memotong isolasi tetapi tidak
sampai memotong kawat tembaga (Gambar 44).
Page 31
Basic Electrical System
Gambar 45
Lepas isolasi seperlunya untuk melakukan pekerjaan. Isolasi yang dikelupas terlalu sedikit mungkin tidak
akan memberikan sambungan yang baik dan bila dikelupas terlalu banyak dapat menyebabkan kabel
mengalami hubung singkat dengan rangkaian-rangkaian lainnya atau pada kabel ground. Mengelupas
isolasi lebih dari 1,2 sentimeter (setengah inci) sekaligus dapat juga meregangkan dan merusak batang
kawat (Gambar 45).
6. Mengelupas Isolasi / Remove the Insulation
Gambar 46
Beberapa alat pengelupas kabel (stripper) memotong dan mengelupas isolasi secara otomatis. Ada pula
alat yang memotong dan sekaligus menahan kabel dengan kuat (Gambar 46). Ketika menggunakan
stripper jenis ini, tariklah kabel dengan kuat untuk mengelupas isolasi.
Gambar 47
Untuk memastikan agar helaian-helaian kabel tetap menyatu, puntirlah sedikit (Gambar 47).
Page 32
Basic Electrical System
7. Menempatkan terminal pada kabel
Gambar 48
Sambungan akan lebih baik apabila helaian-helaian kawat terpuntir sedikit sebelum memasukkannya
melalui terminal (Gambar 48). Ketika dijepit, keadaan ini akan menghasilkan area kontak permukaan yang
lebih luas antara terminal dengan kabel.
Akan tetapi, memasukkan kabel ke dalam terminal bisa menjadi sulit apabila semua kabel hanya berupa
helaian-helaian yang longgar.
Gambar 49
Oleh karena itu, puntirlah kabel secukupnya untuk membantu agar kabel dapat masuk dengan mudah.
Tempatkan bullet atau terminal pada kabel (Gambar 49).
8. Jenis-jenis Terminal Alternatif
Gambar 50
Beberapa jenis crimp terminal tidak memiliki komponen isolasi yang dipasang padanya.
Jenis-jenis ini terdiri dari dua bagian dan insulator disediakan sebagai komponen terpisah (Gambar 50).
Dalam kasus seperti ini, selalu pastikan bahwa hanya bagian „core‟ dari kabel yang akan dijepit memanjang
melalui „core wing‟ di dalam terminal (Gambar 51).
Page 33
Basic Electrical System
Gambar 51
9. Memilih Crimping Anvil
Gambar 52
Gunakan perkakas untuk menjepit (crimping tool) yang benar untuk pin atau core crimping. JANGAN
menggunakan pliers. Pliers memiliki kecenderungan memotong sambungan dan dapat menimbulkan
kesulitan saat digunakan.
Pilihlah anvil yang benar pada peralatan untuk menjepit connector atau terminal yang dipilih. Anvil ini
biasanya diberi kode warna sehingga mudah untuk mencocokkan terminal dengan ukuran anvil yang
benar.
10. Menjepit / Crimping
Gambar 53
Jepitlah bagian „core‟ terlebih dahulu. Tekanlah dengan kuat sehingga dapat diperoleh kontak listrik yang
baik, tetapi jangan menggunakan tenaga berlebihan karena ini dapat membengkokkan pin atau terminal
(Gambar 53).
Lalu jepitlah insulation wing atau bagian isolasi. Jepitan pada isolasi kabel ini adalah untuk menahan kabel
di tempatnya, bukan untuk kontak listrik, sehingga tidak perlu menjepit bagian ini terlalu keras.
Page 34
Basic Electrical System
Gambar 54
Tariklah sedikit untuk memastikan bahwa sambungan akan kuat saat digunakan (Gambar 54).
2.4 SWITCH
Gambar 55
Switch (Gambar 55) adalah perangkat yang digunakan untuk menyambung atau memutuskan jalur arus
listrik. Umumnya switch ditempatkan di antara dua konduktor (atau kabel). Ada banyak jenis switch yang
berbeda, misalnya Single-Pole Single-Throw (SPST), Single-Pole Double Throw (SPDT), Double-Pole
Single-Throw (DPST) dan Double-Pole Double-Throw (DPDT).
Gambar 56
Juga ada banyak cara untuk mengoperasikan switch. Switch yang diperlihatkan dalam Gambar 56
dioperasikan secara mekanis dengan menggerakkan tuas atau toggle pada switch. Kadang-kadang, switch
dihubungkan sehingga switch tersebut selalu membuka dan menutup pada saat yang bersamaan. Dalam
skematik, sistem ini diperlihatkan dengan menghubungkan switch yang terhubung dengan garis putus-
putus (DPST dan DPDT dalam Gambar 56).
Switch jenis lain yang juga dioperasikan secara mekanis adalah limit switch dan pressure switch. Kontak
switch ditutup atau dibuka melalui cara-cara eksternal, misalnya tuas yang menggerakkan limit switch atau
yang digerakkan melalui tekanan.
Beberapa jenis switch yang umum digunakan pada mesin-mesin Caterpillar adalah:
Toggle switch
Page 35
Basic Electrical System
Gambar 56.1 Toggle switch
Rotary switch
Gambar 56.2 Rotary switch
Rocker
Gambar 56.3 Rocker switch
Push-On
Gambar 56.4 Push ON switch
Page 36
Basic Electrical System
Pressure
Gambar 56.5 Pressure switch
Magnetic
Gambar 56.6 Magnetic switch
Key Start
Gambar 56.7 Key Start switch
Page 37
Basic Electrical System
Limit
Gambar 56.8 Limit Switch
Cut-out
Gambar 56.9 Cut Out switch
Beberapa switch lebih rumit daripada yang lainnya. Mesin-mesin Caterpillar menggunakan switch magnetik
untuk mengukur sinyal-sinyal kecepatan atau switch elektronik yang terdiri dari komponen-komponen
elektronik internal, misalnya transistor untuk menghidupkan dan mematikan sinyal-sinyal jarak jauh (remote
signal). Contoh dari switch lebih rumit yang digunakan pada mesin-mesin Caterpillar adalah key start
switch.
Gambar 57
Gambar 57 memperlihatkan skematik internal pada switch jenis key start. Jenis switch ini mengontrol
beberapa fungsi yang berbeda, misalnya sebagai posisi asesoris (ACC), posisi pengoperasian (RUN),
posisi menyalakan (START), dan posisi mati (OFF). Jenis switch ini dapat mengontrol komponen-
komponen lain dan/atau mengalirkan listrik ke beberapa komponen pada saat yang bersamaan.
Page 38
Basic Electrical System
2.5 PELINDUNG RANGKAIAN
Gambar 58
Sekering (fuse) dan fusible link adalah pelindung rangkaian. Apabila terdapat arus berlebihan dalam
rangkaian, akan menyebabkan panas dan panas inilah yang menyebabkan pelindung rangkaian (switch
protector) membuka sebelum terjadi kerusakan pada kabel.
Hal ini memiliki dampak yang sama seperti mematikan switch. Perhatikan bahwa pelindungan rangkaian
(Gambar 58) dirancang untuk melindungi kabel, bukan komponen-komponen lain. Fuse dan circuit breaker
dapat membantu mendiagnosa masalah-masalah yang terdapat dalam rangkaian. Apabila pelindung
rangkaian membuka secara berulang-ulang, maka ada kemungkinan bahwa terdapat masalah listrik serius
yang perlu diperbaiki.
Fuse
Gambar 59
Sekering (fuse) adalah pelindung rangkaian yang paling umum (Gambar 59). Sekering dibuat dari potongan
logam tipis atau kabel di dalam holder yang terbuat dari kaca atau plastik.
Jika aliran arus listrik menjadi lebih tinggi daripada kemampuan sekering, logam akan meleleh dan
rangkaian akan membuka. Sekering harus diganti setelah membuka.
Sekering diklasifikasikan berdasarkan jumlah amper yang dapat dialirinya sebelum membuka. Sekering
dari plastik dibuat dalam warna yang berbeda-beda untuk menunjukkan peringkat sekering (fuse rating)
dan tanda peringkat sekering juga dibentuk atau dicap pada bagian atas sekering.
Fusible link adalah bagian pendek dari kabel yang diisolasi yang ukurannya lebih tipis daripada kabel di
dalam rangkaian yang dilindunginya. Kelebihan arus dapat menyebabkan kabel di dalam link meleleh.
Seperti halnya dengan sekering, fusibel link harus diganti setelah putus.
Fusible link lazim digunakan pada kabel penyalaan (ignition lead) dari terminal positif baterai.
Petunjuk untuk mengetahui bahwa fusible link telah putus dilakukan dengan menarik kedua ujungnya.
Apabila ujung tersebut meregang seperti karet gelang, maka kabel pasti sudah meleleh dan link tidak lagi
Page 39
Basic Electrical System
berfungsi dengan baik. (Isolasi fusible link adalah lebih tebal daripada isolasi kabel biasa sehingga link
yang meleleh dapat lengket pada isolasi tersebut setelah putus.)
CATATAN:
Ketika mengganti fusible link, jangan menggunakan fusible link yang berukuran lebih panjang dari 225 mm
(kira-kira 9 inci). Kabel yang panjang cenderung menahan panas lebih lama dan mungkin tidak akan putus
pada spesifikasi yang ditentukan.
Circuit Breaker
Pemutus arus (circuit breaker) hampir sama dengan sekering. Akan tetapi, arus yang tinggi akan
menyebabkan circuit breaker mengalami “trip” sehingga membuka rangkaian. Circuit breaker dapat diatur
ulang secara manual setelah kondisi kelebihan arus diatasi.
Beberapa circuit breaker diatur ulang secara otomatis. Jenis ini disebut circuit breaker “cycling”. Circuit
breaker dipasang di dalam komponen-komponen Caterpillar, misalnya switch untuk lampu depan.
Gambar 60
Thermal circuit breaker dengan tombol reset diperlihatkan dalam Gambar 60. Circuit breaker jenis ini
memiliki bimetal blade yang mengalirkan arus ketika contact tertutup. Akan tetapi, apabila terjadi kelebihan
beban, panas dari arus yang berlebihan akan menyebabkan bimetal blade menjadi bengkok dan membuka
contact untuk memutuskan rangkaian.
Spring toggle, yang biasanya membantu menjaga contact tetap tertutup, akan menjaga contact terbuka dan
rangkaian terputus meskipun bimetal blade akan mencoba meluruskannya saat menjadi dingin. Ujung-
ujungnya hanya akan menutup ketika tombol ditekan untuk mengatur ulang circuit breaker. Circuit breaker
jenis ini juga disebut circuit breaker „non-cyling.‟
Page 40
Basic Electrical System
Gambar 61
Cycling circuit breaker terbuat dari strip yang terdiri dari dua potongan logam yang berbeda. Arus listrik
yang lebih tinggi daripada kapasitas circuit breaker membuat kedua logam berubah bentuk secara tidak
merata. Strip akan menjadi bengkok, dan sepasang contact terbuka untuk menghentikan aliran arus. Ketika
logam menjadi dingin, bentuknya akan kembali seperti semula, dan menutup contact. Aliran arus dapat
mengalir kembali (Gambar 61). Circuit breaker yang mengatur ulang secara otomatis disebut juga “cycling”
karena circuit breaker ini membuka dan menutup berdasarkan siklus sampai arus kembali pada tingkat
normal.
Gambar 62
Negative Temperature Coefficient (NTC) adalah jenis circuit breaker khusus yang disebut thermistor (atau
thermal resistor). NTC terbuat dari polymer yang memiliki daya hantar konduksi. Dalam keadaan
normalnya, material ini berbentuk kristal padat, dengan banyak partikel-partikel karbon yang dipadatkan
bersama. Partikel-partikel karbon memberikan jalur konduksi bagi aliran arus. Ketika material dipanaskan,
polymer mengembang, memisahkan rangkaian-rangkaian karbon. Dalam keadaan yang mengembang ini
ada beberapa jalur untuk arus. Sebuah simbol skematik untuk NTC diperlihatkan dalam Gambar 62.
NTC adalah alat yang tidak memiliki bagian-bagian yang bergerak. Ketika terjadi trip, alat ini tetap berada
dalam keadaan ”rangkaian terbuka” (open circuit) selama voltase tetap diaplikasikan pada rangkaian. NTC
hanya akan mengatur ulang (reset) ketika voltase dihilangkan dan polymer menjadi dingin.
Page 41
Basic Electrical System
2.6 RELAY
Gambar 63 – Relay Sederhana
Relay adalah switch yang dikontrol oleh listrik. Relay terdiri dari electromagnetic coil, sepasang contact,
dan sebuah angker dinamo (armature). Armature adalah alat yang dapat digerakkan yang memungkinkan
contact membuka dan menutup. Gambar 63 memperlihatkan komponen-komponen yang biasanya terdapat
dalam relay.
Ketika arus listrik dalam jumlah kecil mengalir di dalam coil, medan magnet yang timbul menyebabkan
kontak relay menutup, sehingga memberikan jalur arus yang lebih besar untuk mengoperasikan komponen
lainnya, misalnya, starter.
2.7 SOLENOID
Gambar 64 – Start Solenoid Sederhana
Solenoid adalah perangkat lain yang menggunakan daya elektromagnet. Seperti halnya dengan relay,
solenoid juga memiliki coil seperti yang diperlihatkan dalam Gambar 64. Ketika arus mengalir melalui coil,
gaya magnet mendorong atau menarik core ke dalam coil sehingga menciptakan gerakan-gerakan linear
atau maju-mundur.
Solenoid digunakan untuk menghidupkan starter motor, atau mengontrol shift di dalam transmisi otomatis.
2.8 RESISTOR
Gambar 65
Page 42
Basic Electrical System
Kadang-kadang perlu untuk mengurangi jumlah tegangan atau arus pada titik tertentu dalam suatu
rangkaian. Cara termudah untuk mengurangi tegangan atau arus yang disuplai pada suatu beban adalah
dengan meningkatkan resistansi. Hal ini dilakukan dengan menambah resistor.
Resistor terdiri dari dua jenis:
Tetap
Variabel
Penggunaan resistor yang umum dalam rangkaian listrik adalah pada sistem audio dan rangkaian
pengontrol suhu, yang menggunakan beberapa resistor yang dipasang kabel untuk mengubah-ubah
voltase.
Resistor diklasifikasikan dalam ohm (untuk jumlah resistansi yang disediakan pada rangkaian) dan watt
(untuk jumlah panas yang dapat dipancarkannya).
Gambar 65 memperlihatkan bagan kode warna untuk mengidentifikasi resistor. Penentuan nilai resistansi
sebuah resistor ditentukan dengan melihat pada pita warnanya. Pita-pita tersebut harus berada lebih dekat
dengan satu ujung resistor daripada yang lainnya. Ujung dengan pita-pita warna harus berada di sisi kiri
saat dibaca. Pita-pita tersebut dibaca dari kiri ke kanan.
Pita warna terakhir menunjukkan Toleransi Resistor (Resistor Tolerance), yang mengacu pada berapa nilai
resistor sesungguhnya yang dapat diubah-ubah dari peringkat yang telah ditentukan, dengan perhitungan
dalam bentuk persentase peringkat total.
Beberapa resistor tidak memiliki pita dalam posisi terakhir ini. Resistor semacam itu memiliki toleransi 20%
dari nilai resistansi. Beberapa rangkaian dirancang dengan nilai-nilai resistansi yang sangat tepat dan tidak
akan beroperasi dengan semestinya jika tidak dirancang dengan nilai resistansi demikian. Oleh karena itu,
resistor tidak boleh diganti dengan nilai toleransi yang lebih tinggi
Peringkat Resistor / Resistors Rating
Gambar 66
Karena resistor menahan aliran arus, friksi listrik meningkat di dalamnya. Hal ini dapat menciptakan panas
yang harus dapat dikeluarkan oleh resistor.
Panas yang berlebihan dapat mengubah resistor sehingga peringkat dan toleransinya tidak lagi berada
dalam kisaran yang telah ditentukan. Watt adalah ukuran jumlah daya yang dapat ditahan oleh resistor.
Semakin besar watt maka semakin panas yang dapat ditahan oleh resistor. Gambar 66 memperlihatkan
contoh jumlah watt pada resistor.
Agar rangkaian (circuit) dapat berfungsi dengan semestinya, resistor harus memiliki peringkat watt dan juga
peringkat resistansi yang benar. Resistor dan komponen-komponen lainnya dapat mengalami kerusakan
dengan adanya kelebihan aliran arus dan/atau panas apabila peringkat resistansi atau watt tidak benar.
Jumlah watt resistor dengan komposisi karbon dapat diidentifikasi berdasarkan ukurannya.
Peringkat yang paling lazim adalah 1/10 watt, ¼ watt, ½ watt, 1 watt dan 2 watt.
Page 43
Basic Electrical System
Resistor juga diklasifikasikan berdasarkan berapa banyak Ohm resistansi yang dapat diciptakannya.
Resistor Variabel
Gambar 67
Jenis-jenis resistor yang dibahas sejauh ini adalah jenis yang nilainya tetap. Ini berarti bahwa besar
resistansinya tidak dapat diatur/disesuaikan. Resistor jenis lainnya adalah jenis variabel (Gambar 67). Ini
berarti bahwa resistansinya dapat diubah dengan mengatur kontrol. Kontrol menggerakkan kontak pada
permukaan resistor. Saat arus mengalir melalui bahan resistor yang lebih besar, arus menurun. Saat arus
mengalir melalui bahan resistor yang lebih kecil, arus meningkat.
Jumlah perbedaan dan jumlah posisi resistansi bergantung pada bagaimana variabel resistor dibentuk. Ada
yang hanya memiliki dua nilai resistansi yang berbeda, sementara yang lainnya memiliki kisaran yang tak
terbatas antara nilai minimum dan maksimumnya.
Resistor variabel dapat berbentuk linear dan non-linear. Resistansi linear resistor meningkat secara merata.
Ketika kontrol diatur pada seperempat dari pergerakannya, resistansinya meningkat menjadi seperempat
dari nilai maksimumnya; ketika kontrol diatur hingga setengah dari pergerakannya, resistansi meningkat
menjadi setengah dari nilai maksimumnya. Ada banyak jenis variabel resistor. Beberapa di antaranya
disebut rheostat, potentiometer atau thermistor.
Gambar 68
Rheostat (Gambar 68) biasanya memiliki dua terminal dan memungkinkan arus mengalir dalam satu jalur.
Pada mesin-mesin Caterpillar, rheostat digunakan untuk mengontrol tingkat cahaya pada lampu-lampu
instrumen.
Page 44
Basic Electrical System
Gambar 69
Jenis resistor variabel lainnya adalah potentiometer. Potentiometer memungkinkan dua jalur untuk aliran
arus dan dapat dikontrol baik secara manual maupun mekanis. Gambar 69 memperlihatkan potentiometer
yang digunakan dalam sistem bahan bakar. Fuel sender sebagai contoh mengukur nilai resistansi sistem
khusus yang sesuai dengan kondisi sistem tersebut. Resistansi output diukur pada modul tampilan utama
dan nilainya sesuai dengan kedalaman bahan bakar di dalam tangki.
Potentiometer, juga disebut pot, memiliki tiga terminal dan bekerja dengan membagi tegangan di antara
kedua kaki terminal. Potentiometer dapat juga dirancang untuk berfungsi sebagai rheostat.
Thermistor
Thermistor (thermal resistor) adalah jenis resistor variabel yang beroperasi tanpa kontrol oleh manusia.
Thermistor dibuat dari karbon. Pada temperatur yang lebih tinggi resistansi dari karbon berkurang, bukan
bertambah. Sifat ini dapat bermanfaat dalam rangkaian-rangkaian listrik tertentu. Elemen-elemen thermistor
digunakan secara luas dalam sensor pada mesin-mesin Caterpillar untuk mengukur temperatur sistem.
Resistor yang Gagal Berfungsi / Failed Resistor
Resistor jenis “tetap” berfungsi dengan mengalirkan arus dalam jumlah yang benar atau tidak mengalirkan
arus sama sekali, atau tidak membiarkan terlalu banyak arus mengalir. Variabel resistor, sebaliknya, dapat
memperlihatkan bagian rata (flat spot) dimana bagian-bagian yang bergerak saling bergesekan terhadap
satu sama lain dan menyebabkan keausan. Hal ini dapat terlihat dengan jelas saat kurangnya respons di
sebagian dari travel pada resistor.
2.9 KAPASITOR
Gambar 70
Kapasitor adalah perangkat yang dapat menyimpan muatan listrik, sehingga menciptakan medan listrik
yang selanjutnya dapat menyimpan energi. Pengukuran kemampuan menyimpan energi ini disebut
“capacitance”.
Page 45
Basic Electrical System
Dalam sistem-sistem listrik Caterpillar, capacitor digunakan untuk menyimpan energi, sebagai timer circuit
(supresi), dan sebagai filter (penghalusan). Metode-metode konstruksi bervariasi, tetapi kapasitor
sederhana dapat dibuat dari dua pelat bahan yang mengandung daya konduksi yang dipisahkan oleh
bahan isolasi yang disebut “dielektrik”. Bahan-bahan dielektrik yang umum adalah udara, kertas, plastik
dan keramik.
Penyimpanan Energi Kapasitor
Pada sejumlah rangkaian, kapasitor dapat menggantikan baterai. Apabila kapasitor ditempatkan dalam
rangkaian dengan sumber tegangan, arus mengalir dalam rangkaian secara singkat sementara kapasitor
“mengisi muatan”, yaitu elektron-elektron terakumulasi pada permukaan pelat yang dihubungkan ke
terminal negatif dan bergerak menjauh dari pelat yang dihubungkan ke terminal positif. Hal ini berlanjut
terus sampai muatan listrik pada kapasitor dan sumber tegangan sama. Seberapa cepat hal ini terjadi
bergantung pada beberapa faktor, termasuk tegangan yang diaplikasikan dan ukuran kapasitor. Biasanya
hal ini berlangsung dengan cepat.
Ketika kapasitor dimuati dengan listrik pada potential yang sama dengan sumber tegangan, arus listrik
berhenti mengalir. Kapasitor kemudian dapat menahan muatannya ketika sambungannya diputuskan dari
sumber tegangan. Dengan dua pelat yang dipisahkan oleh dielektrik, tidak ada tempat bagi elektron-
elektron untuk pergi. Pelat negatif mempertahankan elektron-elektronnya yang telah terakumulasi, dan
pelat positif masih mengalami kekurangan jumlah elektron. Beginilah cara kapasitor menyimpan energi.
Pengukuran Kapasitor
Kapasitor diukur berdasarkan satuan yang disebut “farad” (dilambangkan dengan simbol “F”). Satuan ini
menetapkan berapa banyak elektron yang dapat disimpan oleh kapasitor. 1 Farad menyatakan jumlah
elektron yang sangat banyak. Kapasitor diukur dengan satuan “micro-farad” (F) (micro-farad adalah
sepersejuta farad).
Selain diukur dalam satuan farad, kapasitor juga memiliki rating tegangan maksimum yang dapat
ditanganinya. Ketika mengganti kapasitor, jangan menggunakan kapasitor dengan rating tegangan yang
lebih rendah.
Ada tiga faktor yang menentukan kapasitas sebuah kapasitor:
Luas pelat-pelat yang memiliki daya konduksi
Jarak di antara pelat-pelat yang memiliki daya konduksi
Bahan yang digunakan sebagai dielektrik.
Kapasitor yang bermuatan dapat mengirimkan energi simpanannya sama seperti yang dapat dilakukan
oleh baterai (meskipun penting untuk dicatat bahwa, tidak seperti baterai, kapasitor menyimpan listrik,
tetapi tidak menghasilkannya). Ketika digunakan untuk mengalirkan arus walaupun dalam jumlah kecil,
kapasitor memiliki potential untuk menyimpan tegangan sampai beberapa minggu lamanya.
Page 46
Basic Electrical System
Total Capacitance
Gambar 71
Total Capacitance sebuah rangkaian bergantung pada bagaimana kapasitor dirancang dalam rangkaian
(Gambar 71). Jika kapasitor dalam bentuk paralel, total capacitance ditentukan oleh rumus berikut:
CT = C1+C2+C3
Jika kapasitor dalam seri, total capacitance ditentukan oleh rumus berikut:
CATATAN:
Sebaiknya kedua terminal kapasitor dihubung-singkatkan sebelum menghubungkannya dengan rangkaian
atau meter. Cara ini akan menetralkan muatan listrik yang mungkin masih tersisa.
2.10 LAMPU BOHLAM
Lampu bohlam terdiri dari elemen kawat pijar halus yang tahan terhadap temperatur tinggi oleh arus listrik
yang melewatinya. Hal ini akan menghasilkan cahaya. Kawat pijar dilindungi oleh penutup kaca yang sama
sekali hampa udara, tetapi mengandung inert gas dalam jumlah kecil. Kawat pijar harus beroperasi dalam
lingkungan yang bebas oksigen untuk mencegahnya agar tidak mengalami oksidasi dan cepat terbakar.
Jenis-jenis Lampu Bohlam
Gambar 72 – Jenis-jenis lampu bohlam
Page 47
Basic Electrical System
a. kawat pijar ganda dengan e. panel
offset pin
f. panel tanpa penutup
b. kawat pijar (filament) tunggal g. Screw base (lampu bohlam
c. quartz halogen
d. festoon tidak dibuat pada skala yang
sama)
Berbagai jenis lampu bohlam diperlihatkan dalam Gambar 72. Lampu bohlam yang umum memiliki penutup
yang dipasang dengan brass cap. Cap ini dilengkapi dengan pin yang memungkinkan lampu bohlam
dipasang ke dalam bayonet socket. Beberapa lampu bohlam memiliki dua kawat pijar, dan seperti yang
diperlihatkan dalam Gambar 72a di atas, pin di dalam cap sering dibuat serong agar kawat pijar dapat
dipasang dalam posisi yang benar.
Lampu bohlam festoon
Lampu bohlam ini terdiri dari silinder kaca kecil dengan kawat pijar yang dipasang pada metal cap di
masing-masing ujung (Gambar 72d). Lampu bohlam ini digunakan untuk penerangan bagian dalam, lampu
pelat nomor dan aplikasi-aplikasi serupa.
Lampu bohlam panel
Lampu ini terdiri dari lampu kecil yang digunakan terutama sekali untuk penerangan instrumen dan lampu
indikator (Gambar 72e). Sejumlah lampu bohlam panel memiliki bayonet fitting jenis miniatur; sedangkan
yang lainnya tidak memiliki metal cap dan dipasang dengan didorong langsung ke dalam bulb socket
(Gambar 72f). Kawat-kawat kecil pada bagian dasar penutup kaca digunakan sebagai kontak.
Sealed Beam
Gambar 73 – Sealed Beam
a. Sealed beam untuk lampu depan ganda.
b.Sealed beam berukuran lebih besar untuk lampu depan tunggal
Sealed beam digunakan untuk lampu depan dan memiliki reflector, lensa dan kawat pijar yang disekat
bersama sebagai satu unit (Gambar 73). Hal ini memiliki keuntungan dimana uap air sama sekali tidak
dapat masuk yang apabila masuk dapat merusak permukaan yang memantul. Kawat pijar disediakan
dengan volume gas yang lebih besar daripada lampu bohlam biasa dan difokuskan dengan benar.
Lampu bohlam prefocus
Gambar 74 – Lampu depan semi-sealed beam
menggunakan lampu bohlam prefocus
Page 48
Basic Electrical System
Jenis lampu bohlam ini digunakan dengan lampu depan jenis semi-sealed, tetapi sekarang telah digantikan
dengan lampu bohlam sealed beam dan halogen. Pengaturannya diperlihatkan dalam Gambar 74.
Lampu bohlam quartz halogen
Lampu bohlam ini digunakan untuk lampu depan dan lampu mengemudi. Lampu jenis ini memiliki kwarsa
kecil atau penutup kaca keras, yang diisi dengan tambahan gas halogen khusus (Gambar 72c).
Dalam lampu bohlam biasa, bagian-bagian kecil dari kawat pijar menguap saat digunakan dan uap ini
mengendap pada penutup kaca sebagai lapisan hitam tipis. Penguapan juga mengurangi ukuran kawat
pijar yang pada akhirnya tidak dapat lagi mengalirkan arus dan dengan demikian terbakar.
Akan tetapi, dalam lampu bohlam halogen, gas halogen mengendapkan material kawat pijar yang menguap
kembali ke kawat pijar lampu bohlam dan meningkatkan daya pakai lampu bohlam. Temperatur yang lebih
tinggi diperlukan untuk proses ini, dan oleh karena itu, digunakan kwarsa atau penutup kaca keras.
Temperatur yang lebih tinggi juga memberikan cahaya yang lebih terang. Harus berhati-hati ketika
memasang lampu bohlam halogen kwarsa. Uap air dari tangan atau jari-jari yang bercampur dengan
temperatur operasi yang tinggi membuat kwarsa atau penutup kaca keras cenderung mengalami
keretakan.
Jumlah watt pada lampu bohlam
Daya listrik diukur dengan watt. Oleh karena itu, jumlah watt sebuah lampu bohlam melambangkan daya
listrik dari lampu bohlam tersebut. Jumlah watt sebuah lampu bohlam lampu depan yang rendah memiliki
kira-kira 50 hingga 55 watt.
Satu watt sama dengan 1 volt x 1 amper. Oleh karena itu, daya listrik sebuah lampu bohlam diketahui
dengan mengalikan volt dan amper. Misalnya, sebuah lampu bohlam yang memiliki tegangan 12 volt yang
menarik arus 3 amper dari baterai maka lampu bohlam ini memiliki daya 36 watt. Demikian pula, lampu
bohlam 42 watt yang beroperasi dalam sistem 12 volt akan menarik arus 3,5 amper dari sistem. Lampu
bohlam dengan watt yang lebih tinggi akan menyala lebih terang dan beroperasi pada temperatur yang
lebih tinggi. Jumlah watt pada lampu bohlam biasanya tertera di bagian logam dari lampu bohlam tersebut.
Candlepower (CP) lampu bohlam
Ini adalah ukuran penerangan sebuah lampu bohlam. Ukuran ini kadang-kadang digunakan untuk lampu-
lampu bohlam berukuran kecil. Misalnya, lampu instrumen dapat dispesifikasikan sebagai lampu bohlam 2
CP.
2.11 INSTRUMEN
Ada sejumlah instrumen dan indikator yang digunakan dalam kendaraan otomotif. Instrumen, yang
beberapa di antaranya disebut sebagai alat pengukur (gauge) digunakan untuk memberikan bacaan yang
sesungguhnya misalnya besar tekanan, kecepatan dll, sementara lampu indikator memberikan informasi
dengan menggunakan lampu yang berada dalam posisi menyala (On) atau mati (Off).
Beberapa indikator disebut juga sebagai lampu peringatan, tetapi terdapat sedikit sekali perbedaan di
antara lampu indikator dan lampu peringatan karena keduanya memiliki fungsi yang serupa. Umumnya,
indikator adalah lampu yang memperlihatkan apakah suatu unit beroperasi atau tidak, sementara lampu
peringatan digunakan untuk memperlihatkan kepada pengemudi bahwa terdapat suatu masalah.
Selain peralatan visual, beberapa kendaraan memiliki sistem peringatan suara. Bunyi buzzer atau suara
musik digunakan untuk menarik perhatian pengemudi apabila pintu terbuka sedikit atau lampu depan
dalam keadaan menyala.
Ada sejumlah jenis instrumen dan alat pengukur yang berbeda, sepanjang yang menyangkut operasi
dasar, yaitu:
Operasi magnetik
Page 49
Basic Electrical System
Operasi thermal
Operasi elektronik
Operasi mekanis
Instrumen-instrumen dengan operasi magnetik
Dalam instrumen yang dioperasikan secara magnetik, dampak magnetik suatu arus listrik melalui konduktor
atau coil digunakan untuk mengoperasikan pointer pada suatu skala. Ammeter dan voltmeter adalah unit
dash, tetapi banyak alat pengukur, misalnya alat pengukur bahan bakar dan alat pengukur temperatur,
terdiri dari dua bagian: unit dash yang dipasang di dalam panel instrumen, dan unit pengirim jarak jauh
(remote sender unit) di sejumlah bagian lainnya dalam kendaraan.
Contoh alat pengukur ini adalah:
Alat pengukur temperatur magnetik
Alat pengukur tekanan oli magnetik
Voltmeter
Ammeter
Instrumen dengan Operasi Thermal
Banyak alat pengukur otomotif dari jenis thermal (panas), yang beroperasi berdasarkan dampak
pemanasan suatu arus listrik. Alat pengukur thermal juga disebut sebagai alat pengukur jenis bimetal
karena alat pengukur ini beroperasi melalui pemanasan keping bimetal yang menggerakkan pointer. Prinsip
ini digunakan untuk alat pengukur bahan bakar dan alat pengukur temperatur. Alat pengukur thermal
memiliki dash unit dan sender unit. Sender unit sama dengan yang digunakan pada instrumen-instrumen
yang dioperasikan dengan magnetik. Contohnya adalah:
Alat pengukur bahan bakar thermal
Alat pengukur temperatur thermal
Alat pengatur voltase konstan
Alat pengukur temperatur
Instrumen Elektronik Digital
Gambar 75
Suatu panel instrumen dengan instrumen elektronik digital diilustrasikan dalam Gambar 75. Panel memiliki
alat pengukur bahan bakar, diode tachometer yang memancarkan sinar, odometer dan trip meter, digital
speedometer, alat pengukur temperatur dan sejumlah indikator dan lampu peringatan.
Tampilan instrumen seluruhnya dalam bentuk elektronik, dengan fungsi-fungsi penanganan mikroprosesor
(komputer) untuk tampilannya. Sensor memberikan input pada mikroprosesor, yang kemudian memberikan
output yang benar untuk mengoperasikan instrumen.
Page 50
The words you are searching are inside this book. To get more targeted content, please make full-text search by clicking here.
Basic Electrical System Manual Book
Discover the best professional documents and content resources in AnyFlip Document Base.
Search