7 Materi Proses Konversi Energi Kendaraan Ringan SMK Kelas XI Fase F

Kurikulum Merdeka biasa dikenal dengan istilah merdeka belajar yang mulai dilaunching hingga kini telah sampai seri ke 26. Yang menjadi pertanyaan adalah sampai sejauh mana pemahaman kita tentang Kurikulum Merdeka?

Artikel kali ini tidak membahas tentang kurikulum merdeka, namun penulis akan sedikit menguraikan salah satu Capaian Pembelajaran yang terkhusus pada passion penulis tentang teknik kendaraan ringan.

Fokus tulisan ini adalah Proses Konversi Energi Kendaraan Ringan, yuk kita kupas bersama materi ini :

1. Pengertian Energi

Energi bersifat abstrak yang sukar dibuktikan tetapi dapat dirasakan adanya. Menurut hukum Termodinamika Pertama, energi bersifat kekal. Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnakan, tetapi dapat berubah bentuk (konversi) dari bentuk energi yang satu ke bentuk energi yang lain.

Energi adalah suatu besaran turunan dengan satuan N.m atau Joule. Energi dan kerja mempunyai satuan yang sama. Sedangkan kerja dapat didefinisikan sebagai usaha untuk memindahkan benda sejauh S (m) dengan gaya F (Newton)

2. Hukum Kekekalan Energi

Hukum Kekekalan energi menyatakan bahwa energi tidak dapat di musnahkan, tapi dapat dirubah kedalam bentuk yang lain. Hal ini berarti, energi tidak dapat dimusnahkan tapi dapat diubah dalam bentuk lain dan dimanfaatkan untuk kepentingan energi.

3. Sifat Energi

Ilmu yang mempelajari perubahan energi dari energi satu ke lainnya disebut dengan ilmu konversi energi. Tingkat keberhasilan perubahan energi disebut dengan Efisiensi. Adapun sifat-sifat energi secara umum adalah :

• Transformasi energi, artinya energi dapat diubah menjadi bentuk lain, misalkan energi panas pembakaran menjadi energi mekanik mesin. Contoh yang lain adalah proses perubahan energi atau konversi energi pada turbin dan pompa.
• Transfer energi, yaitu energi panas (heat) dapat ditransfer dari tempat satu ke tempat lainnya atau dari material satu ke material lainnya.
• Energi dapat pindah ke benda lain melalui suatu gaya yang menyebabkan pergeseran, sering disebut dengan energi mekanik.
• Energi adalah kekal, tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan.

4. Bentuk-bentuk Energi

• Energi Kinetik : energi suatu benda karena bergerak dengan kecepatan V. Sebagai contoh : mobil yang bergerak.
• Energi potensial : energi yang tersimpan pada benda karena kedudukannya. Contohnya air waduk di pegunungan dapat dikonversi menjadi energi mekanik untuk memutar turbin, selanjutnya dikonversi lagi menjadi energi listrik.
• Energi mekanik adalah energi total yaitu penjumlahan antara energi kinetik dengan energi potesial. Energi meknik merupakan energi gerak, misal turbin air akan mengubah energi potensial menjadi energi mekanik untuk memutar generator listrik.
• Energi Listrik adalah energi yang berkaitan dengan arus elektron, dinyatakan dalam watt-jam atau kilo watt-jam. Arus listrik akan mengalir bila penghantar listrik dilewatkan pada medan magnet. Bentuk transisinya adalah aliran elektron melalui konduktor jenis tertentu. Energi listrik dapat disimpan sebagai energi medan elektrostatis yang merupakan energi yang berkaitan dengan medan listrik yang dihasilkan oleh terakumulasinya muatan elektron pada pelat-pelat kapasitor.
• Energi Elektromagnetik merupakan bentuk energi yang berkaitan dengan radiasi elektromagnetik. Energi radiasi dinyatakan dalam satuan energi yang sangat kecil, yakni elektron volt (eV) atau mega elektron volt (MeV), yang juga digunakan dalam evaluasi energi nuklir.
• Energi Kimia merupakan energi yang keluar sebagai hasil interaksi elektron dimana dua atau lebih atom/molekul berkombinasi sehingga menghasilkan senyawa kimia yang stabil. Energi kimia hanya dapat terjadi dalam bentuk energi tersimpan.
• Energi Nuklir adalah energi dalam bentuk energi tersimpan yang dapat dilepas akibat interaksi partikel dengan atau di dalam inti atom. Energi ini dilepas sebagai hasil usaha partikel-partikel untuk memperoleh kondisi yang lebih stabil. Satuan yang digunakan adalah juta elektron reaksi. Pada reaksi nuklir dapat terjadi peluruhan radioaktif, fisi, dan fusi.
• Energi Termal merupakan bentuk energi dasar di mana dalam kata lain adalah semua energi yang dapat dikonversikan secara penuh menjadi energi panas.
• Energi Angin merupakan energi yang tidak akan habis, material utama berupa angin dengan kecepatan tertentu yang mengenai turbin angin sehingga menjadi gerak mekanik dan listrik.

5. Definisi Mesin Konversi Energi

Mesin adalah suatu pesawat yang menghasilkan suatu gerak/kerja. Dari uraian tersebut dapat disimpulkan Mesin Konversi Energi adalah suatu pesawat yang mengubah suatu energi menjadi energi yang lain sehingga menghasilkan suatu kerja/usaha yang dimanfaatkan untuk kepentingan manusia.

6. Penerapan Mesin Konversi Energi Pada Kendaraan Ringan

• Motor bakar, merupakan suatu pesawat kerja yang mengubah energi kimia dari campuran bahan bakar menjadi energi mekanik naik turunnya poros engkol. Lebih detail bisa dibaca pada artikel dibawah ini

Baca Juga : Proses Kerja Motor 2 Tak VS 4 Tak

• Motor starter, mengubah energi listrik menjadi energi gerak putar roda gigi pinion untuk penggerak awal engine.

• Refrigator (Air Condition), mengubah energi listrik dan mekanik menjadi energi thermal.
• Pompa, mengubah energi gerak untuk menggerakkan fluida.

Pertanyaan Pemantik

Bagaimana prosesnya bahan bakar yang berbentuk cair dapat kok dapat membuat kendaraan bisa berjalan?

Jawabannya karena adanya proses konversi energi pada kendaraan. Bahan bakar cair adalah energi kimia yang dirubah menjadi energi mekanik / gerak melalui proses pembakaran pada motor bakar baik 2 tak maupun 4 tak.

Runtutan proses konversi energi pada kendaraan ringan yaitu ketika engine di starter, berarti ada perubahan energi kimia pada baterai / aki menjadi energi listrik. Selanjutnya energi listrik yang dihasilkan oleh accu diteruskan untuk dirubah menjadi energi gerak yang outputnya adalah motor starter.

Motor starter digunakan untuk awalan memutar poros engkol guna menciptakan pembakaran. Pembakaran yang terjadi pada motor bakar merupakan konversi energi kimia bahan bakar minyak (BBM) menjadi energi gerak. Ketika motor starter memutar poros engkol, maka akan tercipta 4 langkah piston pada motor 4 tak, dan 2 langkah piston pada 2 tak.

Setelah pembakaran terjadi, maka akan terjadi momen inersia dimana poros engkol akan berputar terus menerus (isap, buang, kompresi, buang) berulang-ulang akibat adanya proses pembakaran. Selanjutnya putaran ini akan diteruskan ke kopling, transmisi, gardan, poros roda, hingga ke ban sehingga membuat kendaraan bisa berjalan.

Mudah dipahami kan? Kalau masih kesulitan yuk diskusi dikolom komentar.

7. Motor Listrik

Perkembangan yang lagi trend kini dan kita tidak boleh ketinggalan yaitu tentang motor listrik. Nah, disini penulis bukan membahas tentang pabrikan motor listrik ataupun review motor listrik yang sudah ada dipasaran saat ini. Namun penulis berfokus pada pemahaman dasar tentang motor listrik. Tujuannya dengan paham dasarnya, maka tinggal mengembangkan saja penerapannya. Cekidot.

Pengertian Motor Listrik

Motor Listrik merupakan sebuah perangkat elektromagnetik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik.

Konsep Motor Listrik

Gaya elektromagnet (hukum tangan kiri Fleming) : Ukuran gaya elektromagnetik paling besar saat arah medan magnet tegak lurus dengan arus, dan meningkat sebanding dengan panjang konduktor, besar arus,
dan kekuatan medan magnet.

Prinsip Kerja Motor Listrik

Bagian yang menuju kutub utara kawat konduktor dan yang menuju kutub selatan menerima gaya dari arah vertikal berlawanan sehingga kawat konduktor berputar. Ini disebut prinsip putaran motor.

Gambar di atas dapat di jelaskan sebagai berikut :

Saat koil atau lilitan dalam armature dialiri arus listrik maka armature akan menjadi magnet, sehingga sisi armature sebelah kiri menjadi magnet kutub utara dan sisi armature sebelah kanan menjadi magnet kutub selatan. Akibatnya magnet stator dan magnet rotor (armature) akan saling bertolak belakang sehingga armature akan berputar.

Armature masih bergerak dan sampai pada posisi vertical tegak lurus tepat pada bidang non-magnet sehingga armature akan terus bergerak.

Armature bergerak sampai pada posisi kutub yang berpasangan (kutub utara armature dengan kutub utara stator dan kutub selatan armature dengan kutub selatan stator). Kemudian komutator membalik arus yang menuju armature sehingga bidang magnet pada armature berubah. Akibatnya kutub utara armature bertemu dengan kutub utara stator dan kutub selatan armature bertemu kutub selatan stator sehingga saling bertolak belakang dan menyebabkan armature (rotor) berputar kembali.

Baca Juga : 9 Komponen Mobil Listrik dan Fungsinya Dilengkapi Gambar + Penjelasannya

Jenis – Jenis Motor Listrik

Motor listrik terdiri dari rotor (bagian yang bergerak), stator (bagian yang diam). Pada stator terdapat inti magnet, sedangkan pada stator terdapat koil yang berfungsi sebagai magnet listik apabila dialirkan arus. Motor diklasifikasikan menjadi dua jenis yaitu AC (arus searah) dan DC (arus bolak balik).

Motor DC

Motor DC merupakan salah satu jenis aktuator yang paling banyak digunakan dalam industri ataupun sistem robot. Prinsip kerja motor ini menggunakan magnet untuk menghasilkan kerja yaitu putaran. Motor DC terdiri dari armature yang berputar dan bagian magnet sebagai stator (bagian yang diam). Arus yang datang melalui sikat sehingga akan menyebabkan motor berputar. Bagian magnet pada stator bisa menggunakan electromagnet dan magnet permanent. Motor DC dengan stator electromagnet dibagi menjadi 3 jenis, yaitu motor seri, motor shunt dan motor compound.

• Motor seri memiliki artmature yang dihubungkan dengan electromagnet secara seri. Motor jenis ini memiliki karakteristik torque yang tinggi pada putaran awal.
• Jenis motor shunt antara armature dan electromagnet terhubung secara parallel. Pengaturan pada motor ini lebih mudah dibandingkan dengan motor seri.
• Pada motor compound memiliki kombinasi seri dan parallel pada armature dan electromagnet.

Motor AC

Motor AC merupakan jenis motor yang banyak digunakan pada dunia modern sekarang ini. Walaupun motor AC sebagian besar digunakan untuk memutarkan peralatan yang membutuhkan kecepatan konstan tetapi penggunaan dengan kontrol kecepatan mulai sering dilakukan dalam berbagai aplikasi industri.

Kelebihan dari motor AC adalah sebagai berikut :

• Efisiensi tinggi
• Kehandalan yang tinggi
• Perawatan yang mudah : perawatan menjadi mudah karena motor AC tidak menggunakan sikat yang
  secara periodic harus diganti.
• Harga yang relatif murah : harga yang murah dibandingkan dengan motor DC dikarenakan motor AC
  tidak menggunakan sikat sebagaimana sikat yang digunakan pada motor DC.
• Motor AC tidak menggunakan rectifier seperti pada motor DC.

Disamping kelebihan diatas motor AC memiliki kelemahan pada pengontrolannya. Motor AC dibuat untuk menghasilkan kecepatan yang konstan (tetap) sehingga untuk menghasilkan putaran yang bervariasi memerlukan sistem control yang cukup rumit.

Pada motor DC sistem control dibuat dengan mengatur tegangan sedangkan pada motor AC untuk menghasilkan kecepatan yang bervariasi dengan mengatur tegangan dan frekuensi. Walaupun motor AC memiliki kelemahan tersebut di atas, tetapi aplikasi motor yang tidak membutuhkan variasi kecepatan
banyak ditemukan dindustri, seperti kipas, pompa, mixer dan peralatan rumah tangga lainnya.

Demikian sedikit berbagi yang dapat penulis uraikan kali ini. Semoga bermanfaat dan dapat menambah wawasan pembaca sekalian. Terima kasih telah berkunjung. Salam otomotif.