Cara Kerja Lemari Es (Kulkas) nosfros

Gambar 1: Lemari Es Toshiba Glacio
Kulkas (lemari es dan freezer) merupakan salah satu jenis barang yang tergolong vital (sangat dibutuhkan) bagi rumah tangga terutama di daerah perkotaan sehingga di masa kini jarang ada rumah tangga di daerah perkotaan yang tidak memiliki kulkas. Pemakaian kulkas ‘tidak ada matinya’, mau musim panas atau dingin tetap diperlukan. Tentu tak perlu dijelaskan panjang lebar tentang manfaat kulkas, semua sudah pada tahu. Di masa depan diperkirakan hampir setiap keluarga akan memiliki kulkas. Oleh karena itu ada baiknya kita memahami cara/prinsip kerjanya yang mungkin kelak akan berguna bila suatu saat ‘berurusan’ dengan benda ini, misalnya saat kulkas di rumah sedang ‘ngambek’ (terganggu), kita tidak akan mudah terkecoh tukang reparasi kulkas (maaf, bukan maksud penulis mengatakan bahwa semua tukang reparasi kulkas suka mengecoh, tetapi kebetulan hanya segelintir saja yang nakal). Selain itu kita akan lebih mudah mempelajari cara kerja Air Conditioner (AC) yang pemakaiannya juga semakin meluas, karena kedua jenis benda ini memiliki prinsip kerja yang sama. Tulisan ini ditujukan bagi Anda yang masih “awam” atau tergolong “setengah awam” dibidang teknik pendingin tetapi sudah memiliki sedikit dasar dibidang elektronika, agar dapat mengambil manfaatnya. Hapuskan rasa ragu sebelum membaca dan mempelajarinya dengan seksama karena tulisan ini dirancang dengan bahasa yang sederhana agar mudah dipahami. Bila Anda memiliki kemauan, pasti akan dapat memahaminya. Baiklah, kita langsung saja menelanjangi cara kerja kulkas. Selamat belajar!
Prinsip Kerja Kulkas
Kita akan mengupas tuntas cara kerja kulkas yang memakai sistem kompresor (compressor). Dalam menjalani tujuan hidupnya untuk mendinginkan barang-barang yang berada di dalam dirinya, kulkas memiliki 2 prinsip (sistem) kerja yang utama, yaitu:
1. Kerja mendinginkan (cooling).
2. Kerja mencairkan es di evaporator (defrost).

Kedua jenis kerja tersebut (cooling dan defrost) harus bekerja baik secara bergantian agar proses pendinginan di dalam kulkas berjalan optimal sebagaimana mestinya. Bila salah satu atau kedua jenis kerja tersebut terganggu, maka performa kulkas akan menurun alias ‘tidak dingin lagi.’ Mari kita bahas satu-persatu.

1. Kerja mendinginkan (cooling)
Saat kulkas sedang menunaikan tugas fungsinya, berlaku beberapa hukum fisika yang menjadi dasar kerja proses pendinginan di kulkas, yang paling menonjol adalah penerapan Hukum Termodinamika Kedua. Salah satu pernyataan khusus hukum ini yang dicetuskan oleh Mr. Clausius, mengatakan bahwa kalor (panas) berpindah dengan sendirinya dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah. Hukum fisika ini dijalankan dengan baik oleh bagian yang bernama ‘Evaporator’ di dalam cooling system/cycles. Agar kita lebih mudah memahami proses yang terjadi di evaporator, dapat diberikan contoh sebagai berikut: apabila kita baru selesai mandi di kolam renang dan keluar dari kolam renang ke udara luar maka tubuh kita akan terasa dingin walaupun pada saat itu matahari sedang memancar kearah kulit kita dengan kuatnya. Hal ini terjadi karena sisa-sisa air pada kulit ketika sedang menguap akan mengambil panas dari kulit (tubuh) sehingga kita akan merasakan dingin. Sensasi dingin akan diperkuat bila saat itu ada angin bertiup menerpa kulit kita. Bila Anda tidak pernah berenang, ada contoh lain yang mirip, ketika baru selesai mandi kemudian kita keluar dari kamar mandi dengan membawa sedikit sisa-sisa air di kulit dan tanpa diselimuti handuk atau memakai baju, maka kita akan merasakan sensasi dingin sebab sisa-sisa air yang sedang menguap pada saat bersamaan mengambil panas dari kulit (tubuh) kita.

Mungkin Anda akan bertanya, … bagaimana hubungannya dengan kerja kulkas? Dapat dijelaskan seperti ini, kulit kita dapat disamakan dengan evaporator yang ada di dalam kulkas, udara luar disamakan dengan ruang bagian dalam pipa evaporator, jaringan di bawah kulit diibaratkan sebagai bagian dalam (isi) kulkas, sedangkan sisa-sisa air di kulit diibaratkan sebagai bahan pendingin (refrigerant) yang sedang menguap di dalam pipa evaporator. Sekarang kita menuju ke kulkas, refrigeran yang menguap (berubah wujud dari cair menjadi gas) di dalam evaporator akan mengambil kalor/panas dari bagian dalam (isi) kulkas dan pada saat yang sama fan motor (kipas) membantu meniupkan hawa dingin yang berasal dari sekeliling dinding bagian luar evaporator yang dilapisi bunga es. Sebagai akibat adanya perputaran udara di ruang bagian dalam kulkas maka terjadi perpindahan kalor, hawa panas terhisap naik ke arah evaporator dan hawa dingin dihembuskan secara merata keseluruh bagian dalam ruang kulkas sehingga lama-kelamaan isi kulkas menjadi dingin. Proses pendinginan kulkas juga didukung oleh pemakaian zat refrigeran yang mempunyai karakteristik (sifat-sifat) spesifik tertentu sehingga manusia mampu menghasilkan temperatur isi kulkas jauh di bawah nol derajat Celsius bagaikan di kutub. Namun secara keseluruhan, proses pendinginan kulkas sebenarnya bukan melulu hasil kerja si evaporator tetapi merupakan kerja bareng berbagai bagian dan komponen dari coling system dan defrost system.

Agar lebih jelas, marilah kita membahas aliran refrigeran pada cooling cycles. Karena proses pendinginan kulkas berhubungan erat dengan adanya aliran bahan pendingin dalam cooling cycles, maka kita perlu memahami petualangan si refrigeran ini.

Perjalanan refrigeran dalam cooling cycles (siklus pendinginan)
Perjalanan (aliran) refrigeran dalam cooling cycles (lihat Bagan 1 di bawah) sebagai berikut:
Kita mulai dari hisapan kompresor. Dengan adanya aliran listrik maka motor kompresor akan bekerja mengisap gas refrigeran yang bersuhu dan bertekanan rendah dari saluran hisap (dan evaporator). Kompresor kemudian memampatkan gas refrigeran sehingga menjadi uap/gas bertekanan tinggi dan bersuhu tinggi, gas tersebut ditekan keluar oleh kompresor memasuki kondensor yang dingin. Gas refrigeran yang panas dan bertekanan tinggi tersebut di dalam kondensor akan didinginkan oleh udara di luar kulkas (panasnya berpindah dari kondensor ke udara sekelilingnya) sehingga suhunya turun (menjadi dingin) mencapai suhu kondensasi (berkondensasi atau mengembun) dan wujudnya berubah menjadi cair tetapi tekanannya tetap tinggi. Refrigeran cair yang bertekanan tinggi (tetapi suhunya telah rendah) ini selanjutnya mengalir kedalam penyaring (strainer dan drier). Refrigeran cair kemudian memasuki pipa kapiler yang berdiameter kecil dan panjang sehingga tekanannya turun drastis. Dari pipa kapiler, refrigeran cair yang tekanannya sudah sangat rendah ini kemudian memasuki ruang evaporator yang memiliki tekanan yang rendah hingga vakum sehingga titik didihnya yang memang ditakdirkan sudah rendah semakin bertambah rendah pula, oleh sebab itu dia segera berubah wujud menjadi gas (menguap). Ketika berubah wujud dari cair menjadi gas di dalam pipa evaporator yang panjang dan berkelok-kelok itu, oleh sebab zat refrigeran memiliki kalor laten penguapan yang besar (lagi-lagi karakteristik refrigeran memainkan perannya yang penting!) maka dia memerlukan kalor laten yang besar pula dan kalor (panas) ini diambilnya dari sekeliling evaporator yaitu isi kulkas. Kerja ini diperkuat oleh adanya daya hisap kompresor yang menyebabkan molekul-molekul gas refrigeran mendapat percepatan sehingga bergerak melesat di sepanjang lorong panjang evaporator sambil mengambil panas dari sekeliling evaporator dengan efek resultantenya adalah isi kulkas menjadi dingin. Kemudian gas refrigeran memasuki akumulator. Eitt … ternyata kadang-kadang ada juga refrigeran yang masih berwujud cairan atau belum berubah menjadi gas. Akumulator akan memisahkan refrigeran antara yang berbentuk gas dan yang masih berbentuk cairan. Hanya refrigeran yang berwujud gas saja yang diperkenankan memasuki saluran hisap kemudian kembali ke kompresor. Di dalam kompresor, refrigeran berbentuk gas akan dimampatkan dan dipompakan lagi ke kondensor, begitu seterusnya proses ini berulang-ulang.


Bagan 1: Skema cooling cycles pada lemari es (kulkas)

Secara ringkas, alur perjalanan refrigeran sebagai berikut: Kompresor –> kondensor –> strainer & drier –> pipa kapiler atau katup ekspansi –> evaporator –> akumulator –> saluran hisap –> kembali ke kompresor, dst siklus ini berulang-ulang.

Bagian-bagian cooling cycles
Refrigeran (bahan pendingin): Refrigeran merupakan suatu zat yang mudah berubah wujudnya dari gas menjadi cair dan sebaliknya. Zat refrigeran (refrigerant), masyarakat menyebutnya sebagai Freon) banyak jenis dan mereknya yang beredar di pasaran. Freon sebenarnya salah satu nama dagang/merek gas, nama kimianya adalah Chloro-Flouro-Carbon atau CFC, merupakan suatu jenis bahan pendingin yang banyak dipakai pada kulkas keluaran lama. Karena CFC kemudian diketahui tidak bersahabat bagi lingkungan hidup yaitu bila terlepas ke udara bebas dapat merusak lapisan ozon yang berada dalam atmosfir bumi, maka pada kulkas keluaran baru pemakaian refrigeran jenis CFC digantikan oleh non-CFC. Jenis-jenis refrigeran non CFC yang boleh dipakai dan tidak boleh dipakai di suatu negara masih berkembang dan masih terus diteliti mengenai dampak buruknya sampai saat ini. Agar dapat menjalankan fungsinya, refrigeran harus memiliki karakteristik (sifat-sifat) tertentu, antara lain: tidak mudah terbakar, tidak beracun, tidak korosif, struktur kimianya stabil (tidak mudah terurai), titik didihnya lebih rendah daripada suhu evaporator, memiliki kalor laten uap yang besar, memiliki tekanan kondensasi yang rendah, dan memiliki tekanan penguapan yang lebih tinggi dari 1 Atmosfir.

Kompresor (compressor): Motor kompresor digerakkan oleh tenaga listrik (PLN). Dapat kita ibaratkan kompresor sebagai jantung dalam sistem peredaran darah manusia dan refrigeran dapat diibaratkan sebagai darah yang dipompa oleh jantung keseluruh tubuh. Kompresor bertugas memampatkan refrigeran sehingga menjadi uap/gas bertekanan tinggi dan bersuhu tinggi, mendorong/memompa refrigeran kedalam sistem, menurunkan tekanan di dalam evaporator dan menghisap refrigeran masuk kembali ke kompresor. Di dalam kompresor (tepatnya di bagian stator) terdapat 2 gulungan (kumparan) kawat tembaga berisolasi yaitu kumparan utama dan kumparan pembantu. Kumparan-kumparan ini bila dialiri arus listrik (PLN) akan menyebabkan stator menjadi magnet yang kutub-kutubnya berlawanan dengan kutub-kutub pada rotor sehingga rotor dapat berputar. Kumparan utama berfungsi memberikan daya gerak putar bagi kerja motor kompresor sepanjang hari sedangkan kumparan pembantu berfungsi untuk memberikan tambahan daya putar pada waktu kompresor mulai bekerja (start)

Kondensor (condenser): Kondensor berupa gulungan pipa logam yang sangat panjang dan diperkuat dengan sirip-sirip, kisi-kisi atau pelat besi, terletak di bagian belakang kulkas dan berhubungan dengan udara luar. Kondensor bertugas mendinginkan zat refrigeran dengan suhu dan tekanan tinggi yang memasuki dirinya sehingga mencapai suhu kondensasi (mengembun). Pada lemari es ukuran kecil, kondensor didinginkan oleh udara luar di sekelilingnya sedangkan pada lemari es ukuran besar, kondensor didinginkan oleh kipas (fan).

Penyaring (strainer) dan pengering (drier): Penyaring dan pengering merupakan satu kesatuan alat, penyaring berfungsi untuk menyaring kotoran padat sedangkan pengering berfungsi untuk menyerap lembab (uap air). Strainer terbuat dari kawat/kasa tembaga yang sangat halus sedangkandrier berisi silica gel.

Keran ekspansi (expansion valve) & Pipa kapiler: Keran ekspansi terletak diantara strainer dan evaporator, berfungsi untuk menurunkan tekanan dan mengaturnya secara otomatis agar jumlah dan tekanan aliran refrigeran cair yang memasuki evaporator tetap konstan sesuai kebutuhan evaporator. Pada lemari es tertentu, keran ekspansi digantikan oleh pipa kapiler. Pipa kapiler memiliki diameter dan panjang tertentu yang dihitung (didisain) secara akurat agar berfungsi optimal sebagai penghambat gerakan refrigeran cair yang berasal dari strainer sehingga suhu refrigeran cair menurun dan tekanannya juga turun sebelum memasuki evaporator.

Evaporator: Evaporator merupakan pipa panjang yang berdiameter besar dan berkelok-kelok, memiliki tekanan yang sangat rendah di dalamnya (hingga vakum) karena adanya hisapan yang dilakukan oleh motor kompresor. Refrigeran cair yang berasal dari pipa kapiler atau keran ekspansi segera berubah wujudnya menjadi gas ketika memasuki evaporator yang vakum tersebut. Gas yang berubah wujud tersebut akan menyerap kalor (panas) dari ruangan (isi) kulkas sehingga isi kulkas menjadi dingin.

Akumulator (accumulator): Akumulator merupakan alat penampung refrigeran yang berasal dari evaporator (baik yang berbentuk cair yang belum sempat berubah jadi gas maupun yang berwujud gas). Akumulator akan menyeleksi agar hanya refrigeran yang berbentuk gas (uap) saja yang mengalir (diteruskan) ke kompresor, dengan perkataan lain, akumulator berfungsi untuk mencegah bahan pendingin cair memasuki kompresor

Saluran hisap: Saluran hisap dengan bantuan tenaga kompresor akan mengisap gas refrigeran yang berbentuk gas dari akumulator ke kompresor. Biasanya saluran hisap diletakkan berdempetan (melekat) pada kondensor, dimaksudkan agar panas dari kondensor mengalir ke saluran hisap sehingga kerja saluran hisap lebih optimal.

Di bawah ini gambar beberapa komponen sistem pendingin pada kulkas (sesama gambar tidak memakai skala/perbandingan sebenarnya)


Gambar 2: Kompresor

Gambar 3: Kondensor

Gambar 4: Strainer/drier

Gambar 5: Evaporator & akumulator


Gambar 6: Akumulator

2. Kerja mencairkan es (defrost)
Kalau kerja mendinginkan (cooling) merupakan syarat mutlak yang harus dilakukan lemari pendingin, maka kerja mencairkan es (defrost) merupakan kerja pendukung yang sangat diperlukan kulkas agar berfungsi sebagaimana mestinya. Bila defrost tidak bekerja maka bunga es akan semakin banyak bertumpuk di luar pipa evaporator sehingga akhirnya daya mendinginkan kulkas jauh berkurang dan kulkas tidak bisa mendinginkan lagi.

Kerja defrost ada 2 jenis yaitu manual dan otomatis. Defrost manual banyak diterapkan pada lemari es model lama dan sederhana, sedangkan defrost otomatis banyak diterapkan pada lemari es masa kini. Kerja mencairkan es di evaporator dikerjakan oleh defrost heater (pemanas listrik) yang dibantu oleh alat-alat listrik yang kecil-kecil yang membentuk rangkaian listrik dengan berbagai variasi rangkaian (tergantung merek kulkas) tetapi prinsip kerjanya sama yaitu mengatur waktu (saat) pendinginan dan pencairan es secara bergantian agar tercapai pendinginan yang optimal di dalam lemari es. Sirkuit listrik defrost cycles bersama motor kompresor merupakan bagian tak terpisahkan dari keseluruhan system kelistrikan pada sebuah kulkas. System kelistrikan kulkas merupakan bagian yang cukup rumit dan paling sering mengalami gangguan/kerusakan yang menyebabkan kulkas tidak berfungsi, tetapi kita dapat mudah memahami bila kita telah mempelajarinya dengan seksama.

 

Alat-alat listrik pada lemari es dan sistem pencairan es (defrost)
Alat-alat (komponen) utama pada lemari es adalah:
1. Control thermo (pengatur suhu, sering disebut thermostat, refrigerator cooling control, temperature control): Pengatur suhu berfungsi untuk mengatur lamanya kompresor bekerja dan berhenti berdasarkan batas-batas suhu yang telah ditentukan oleh pabrik pembuatnya. Alat ini memiliki tombol yang dapat diputar/disetel oleh pemilik kulkas. Bila suhu di dalam lemari es sangat rendah (mencapai suhu cut-off) maka kontak thermostat membuka sehingga kompresor berhenti bekerja karena tidak mendapat aliran listrik. Sebailknya bila suhu naik (mencapai suhu cut-on) maka kontak menutup sehingga kompresor mendapat aliran listrik dan mulai bekerja lagi. Suhu cut-off control thermo adalah -15o C hingga -7,2o C, sedangkan suhu cut-on 1,7o C hingga 10,6o C.

2. Defrost timer (pengatur waktu mencairkan es, defrost control): Defrost timer berfungsi untuk mengatur lama dan jarak waktu mencairkan es (defrost) di evaporator. Alat ini digerakkan oleh motor listrik kecil (+ 3,5 watt) yang akan memutar roda-roda gigi di dalamya (ingat bagian dalam mainan anak-anak yang memiliki banyak roda gigi kecil-kecil). Roda-roda gigi yang kecil-kecil tersebut akan menggerakkan kontak C sehingga secara bergantian akan terhubung ke kontak B atau D (lihat wiring diagram pada bagan 2). Lamanya waktu mencairkan antara 15-30 menit sedangkan jaraknya antara 6-8 jam sekali (tergantung pabrik pembuatnya).

3. Defrost heater (pemanas listrik): Pemanas listrik di dalam lemari es ada beberapa buah yang berfungsi untuk mencairkan bunga es di evaporator dan menghindarkan terjadinya kondensasi pada bagian-bagian lain yang tidak diperlukan pada kulkas (misalnya di bagian pintu kulkas). Pemanas listrik yang utama letaknya menempel atau sangat berdekatan dengan evaporator. Bentuk dan ukuran defrost heater bervariasi disesuaikan dengan besar kecilnya evaporator dan tergantung pula pada merek kulkas, ada yang terbuat dari kawat pemanas yang dibungkus pipa alumunium dan ada pula kawat pemanas yang dibungkus tube dari kaca.

4. Defrost thermostat (disebut juga defrost control, bimetal): Defrost thermostat berfungsi untuk membatasi/menghentikan kerja defrost heater. Alat ini diletakkan (menempel) pada bagian yang paling dingin dari evaporator. Di bagian dalam defrost thermostat terdapat bimetal yang peka terhadap perubahan temperatur. Ketika defrost heater bekerja, maka suhu evaporator naik sehingga es mencair. Bila suhu evaporator naik mencapai 5o C maka bimetal membuka kontaknya maka defrost heater tidak mendapat suplai listrik sehingga berhenti bekerja. Sebaliknya bila kompresor bekerja maka berangsur-angsur suhu evaporator turun, bila suhunya mencapai -5o C maka kontak bimetal menutup.

5. Thermo fuse (disebut juga thermal fuse): Thermo fuse adalah suatu sekering pengaman terhadap suhu yang terlalu tinggi. Sekering ini berfungsi untuk melindungi lemari es terhadap bahaya kebakaran apabila defrost thermostat tidak berfungsi (rusak). Biasanya di sebelah thermo fuse terdapat bimetal yang dipasang seri dengan thermo fuse. Bimetal dalam thermo fuse akan membuka kontaknya pada suhu 21o C sedangkan sekeringnya akan putus bila suhu mencapai 70o C (terjadi bila bimetal tidak berfungsi/rusak).

6. Kipas (fan motor): Kipas biasanya terdapat pada bagian atas kulkas 2 pintu. Pada kulkas model tertentu, kondensor atau kompresor juga dilengkapi kipas untuk membantu proses pendinginan dirinya. Pada beberapa merek tertentu (misal: Toshiba), kipas hidup (on) bila kompresor on dan mati (off) bila kompresor off, sedangkan pada merek tertentu lainnya (misal: Sanyo), kipas on bila pintu atas ditutup dan off bila pintu atas dibuka atau pintu bawah dibuka. Fungsi kipas sangat penting pada kulkas ukuran besar untuk mensirkulasikan udara dingin yang berasal dari evaporator keseluruh bagian kulkas baik bagian freezer yang mendapat jatah +75% udara dingin maupun bagian bawah (tempat penyimpanan makanan & minuman) yang mendapat jatah +25% udara dingin, selain itu kipas berperan penting untuk membantu menarik udara panas dari bagian dalam kulkas menuju evaporator. Untuk kerja ini, arah aliran udara terbantu oleh adanya lekuk-lekuk, lorong-lorong dan lubang-lubang kecil yang terdapat pada dinding bagian dalam kulkas. Kulkas ukuran kecil atau model lama pada umumnya tidak memiliki fan motor, distribusi udara dingin terjadi secara alamiah.

7. Door switch (saklar pintu): Saklar pintu terletak pada dinding bagian dalam kulkas di dekat pintu. Hidup-matinya (on-off) saklar pintu digerakkan oleh posisi pintu kulkas. Fungsi saklar pintu untuk on-off kipas dan lampu kulkas. Pada kulkas 2 pintu model tertentu, terdapat 2 saklar yaitu saklar pintu atas dan saklar pintu bawah, ada juga kulkas 2 pintu yang hanya memiliki 1 saklar yaitu di pintu bawah. Ketika pintu atas (freezer) tertutup maka kipas on, bila pintu atas dibuka maka kipas off. Ketika pintu bawah tertutup maka lampu kulkas off dan kipas on, bila pintu bawah dibuka maka lampu kulkas on dan kipas off.

8. Lampu kulkas: Lampu kulkas berfungsi untuk memberikan cahaya pada bagian dalam (tempat penyimpanan makanan dan minuman) pada kulkas. On-off-nya lampu kulkas dikendalikan oleh pergerakan pintu kulkas. Bila pintu kulkas (pintu bawah pada kulkas 2 pintu) dibuka maka lampu on, bila pintu ditutup maka lampu off.

9. Overload motor protector (pengaman motor kompresor): Overload motor protector (OMP) berfungsi untuk melindungi motor kompresor dari kerusakan (terbakar), bekerjanya seperti sekring otomatis dengan cara memutuskan aliran listrik bila suhu kompresor terlampau tinggi atau arus yang melaluinya terlalu tinggi. Overload motor protector ada yang ditaruh di luar kompresor disebut external overload motor protector, ada pula yang ditaruh menyatu dengan (di dalam) kompresor disebut internal overload motor protector. Didalam Overload motor protector terdapat bimetal yang akan membuka kontaknya bila suhu cut-off-nya terlampaui.

10. Starter relay (start relai, start relay): Start relai adalah suatu relai yang dipasang seri dengan kumparan utama motor kompresor, berfungsi sebagai pemicu agar kumparan pembantu pada motor kompresor memperoleh arus listrik beberapa saat (beberapa detik) sehingga bekerja memutar rotor kompresor sebagai tambahan daya penggerak awal bagi kerja kumparan utama dalam upaya memutar kompresor hingga mencapai putaran penuh. Jadi start relai bekerja sebagai saklar sementara bagi kumparan pembantu agar dapat bekerja selama beberapa detik.

11. Starter capacitor (start kapasitor, start capacitor, start condensator, motor start capacitor): Start kapasitor adalah suatu kapasitor yang dipasang/dihubungkan seri dengan start relai dan kumparan pembantu pada kompresor. Start kapasitor untuk kulkas dipakai yang mempunyai kapasitas besar (25-70 Mikrofarad) agar tersedia arus besar yang mengalir ke kumparan utama, gunanya untuk menambah daya gerak putar awal (torsi awal) bagi kumparan pembantu. Kapasitor adalah alat listrik yang dapat menyimpan arus listrik, semakin besar kapasitasnya maka kemampuan menyimpan listriknya semakin besar. Kelemahannya, arus listrik yang sangat besar yang mengalir melalui terminal (kontak-kontak) start relai akan menyebabkan timbulnya percikan api ketika start relai bekerja sehingga start relai menjadi panas dan mudah rusak. Untuk menghindarkan kerusakan start relai maka antara kedua kaki start kapasitor dipasang tahanan (resistor) sebesar 15-18 KiloOhm 2 watt yang gunanya untuk membuang sisa muatan listrik yang tersimpan pada start kapasitor.

Catatan: Pada beberapa merek lemari es (misal: Sanyo), kerja defrost timer, temperature control dan defrost control disatukan menjadi satu blok sirkuit berupa printed wiring yang terdiri dari beberapa IC, transistor, trafo kecil, dioda, dioda zener, resistor, kapasitor, dll.

Di bawah ini gambar beberapa komponen pada sistem kelistrikan kulkas (sesama gambar tidak memakai skala/perbandingan sebenarnya)


Gambar 7: Thermo control.

Gambar 8: defrost timer.

Gambar 9: Defrost heater.


Gambar 10: Defrost thermostat.

Gambar 11: Thermo fuse.

Gambar 12: Fan motor.


Gambar 13: Skema overload motor protector.

Gambar 14: Starter relay.

Gambar 15: Starter capacitor.

Kerjanya sistem kelistrikan dan proses mencairkan es (defrost)
Keseluruhan proses kerja pada sistem kelistrikan sebuah kulkas sebagai berikut (perhatikan bagan 2):
Ketika steker kulkas dicolok pada stop kontak sumber listrik (tegangan PLN), maka arus listrik segera mengalir ke control thermo (ceritanya ini kulkas baru sehingga suhu kulkas masih panas dan kontak control thermo sedang terhubung) lalu menuju defrost timer (kebetulan pula terminal C dan B sedang terhubung) dan menyetrum kompresor. Arus listrik PLN mengalir melalui kumparan utama kompresor, overload motor protector, kembali ke sumbernya (PLN). Arus listrik PLN juga mengaliri starter capacitor, kaki-kaki starter relay, kumparan pembantu kompresor, overload motor protector, dan kembali ke sumbernya. Kumparan pembantu membantu memberikan putaran awal pada kompresor. Segera kompresor mulai bekerja dan sayup-sayup terdengarlah desir getaran rotornya yang sedang berputar. Kipas di dalam kulkas juga berputar. Body kompresor semakin panas pertanda dia bekerja baik, body bagian belakang kulkas bila diraba juga terasa hangat pertanda kondensor bekerja baik. Bila proses pendinginan evaporator berjalan baik, isi kulkas semakin bertambah dingin. Bila beban kulkas besar karena isinya banyak maka kompresor semakin lama berputar. Apabila kulkas telah dingin dan suhu cut-off pengatur suhu telah tercapai maka kontaknya membuka dan arus listrik terputus (off) sehingga kompresor berhenti (beristirahat), juga kipas dan timer motor berhenti. Bila suhu cut-on control thermo tercapai maka kontaknya menutup dan kompresor, kipas dan timer motor bekerja kembali.

Oleh kerja timer motor, maka pada suatu saat kontak C-B terbuka dan kontak C-D terhubung sehingga kompresor dan kipas berhenti bekerja dan defrost heater (pemanas listrik) mendapat aliran listrik dan mulai panas, memanaskan evaporator sehingga bunga es di evaporator mencair, airnya dialirkan ke bagian pembuangan di bagian belakang bawah kulkas. Timer motor dapat tetap bekerja karena mendapat arus listrik dari sumbernya (tegangan PLN) melalui control thermo (sedang cut-on), C-A, thermo fuse dan kembali ke sumber listrik PLN.

Setelah bunga-bunga es di evaporator mencair seluruhnya menjadi air, perlahan-lahan temperatur di evaporator naik, bila temperaturnya sudah mencapai 5o C maka bimetal yang berada di dalam defrost thermostat mengalami perubahan bentuk sehingga kontaknya membuka, akibatnya aliran listrik ke defrost heater terputus dan defrost heater berhenti bekerja dengan akibat lebih jauh adalah terhentinya proses mencairkan es di evaporator. Pada saat ini kompresor belum bekerja karena timer motor (Tm) masih harus menuntaskan kerjanya hingga + 15-30 menit (waktu yang dibutuhkan untuk kontak C dan D berhubungan). Masih ada sisa waktu beberapa menit menjelang kompresor bekerja kembali, sisa waktu ini dimanfaatkan sebaik-baiknya untuk mengalirkan seluruh air ke tempat pembuangannya di bagian belakang kulkas. Setelah itu kontak C-D membuka dan kontak C-B berhubungan kembali sehingga motor kompresor mendapat arus listrik, terdengar suara “klik” disusul suara berdesir yang berasal dari kompresor tanda kompresor telah ‘hidup’ dan kipas juga hidup kembali. Proses pendinginan kulkas (cooling cycles) dimulai kembali.

Bagan 2: Diagram kabel (wiring diagram) Lemari Es merek Gold Star model GR22 – 2GF (nama alat-alat disesuaikan dengan service manual kulkas ini).

Kesimpulan dan saran

Kesimpulan dan saran yang dapat diberikan adalah:
1. Siklus pendinginan dan siklus pencairan es di evaporator merupakan dua proses yang saling bahu-membahu untuk mencapai tujuan utama kerja kulkas yaitu mendinginkan isi kulkas. Bila salah satu atau kedua siklus ini mengalami gangguan, maka kinerja kulkas menurun (kulkas tidak bisa mendinginkan lagi.)

2. Kepada para pembaca, peneliti dan orang-orang yang menyukai teknik pendingin, dihimbau untuk bekerja keras agar dapat menemukan jenis refrigeran baru yang tidak merusak lapisan ozon (selamatkan bumi!), lebih baik lagi bila mampu menciptakan mesin pendingin (kulkas dan AC) dengan sistem yang benar-benar baru tetapi tidak berdampak buruk bagi lingkungan sehingga kulkas dengan sistem yang ada seperti sekarang tidak akan dipakai lagi pada masa depan di seluruh dunia.