TEKNIK TENAGA LISTRIK ( SUMBER ARUS LISTRIK/ACCUMULATOR )

TEKNIK TENAGA LISTRIK

TUGAS TENTANG BATERAI

Oleh :

Ari Bagus Pratama (1310502010)

UNIVERSITAS TIDAR

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK MESIN

MAGELANG

2015

I. MACAM SUMBER TEGANGAN

1. Elemen Primer

A. Elemen Basah

• Elemen Volta

Elemen Volta adalah sumber arus listrik pertama yang dibuat oleh

manusia. Elemen ini terdiri dari batang tembaga dan batang seng yang dicelupkan

ke dalam asam sulfat encer. Tegangan yang dihasilkan = 1,5 V. Kelemahannya:

terjadi polarisasi pada batang tembaga.

•Elemen Daniell

Elemen Daniell merupakan modifikasi dari elemen Volta, yaitu dengan

memperbaiki penampilan elemen. Untuk mencegah polarisasi gas hidrogen,

elektrode dilindungi oleh larutan tembaga sulfat (larutan kimia) yang dinamakan

depolarisator.

B. Elemen kering

Baterai adalah elemen kering yang disusun sedemikian rupa sehingga

mudah dipakai dan dibawa.

2. Elemen Sekunder

A. Elemen Sekunder Basah

• Akumulator (aki)

Akumulator merupakan sumber arus listrik yang dapat diisi ulang.

Akumulator menggunakan 2 batang timbal dan asam sulfat encer sebagai

elektrolit. Sebelum digunakan akumulator harus dimuati terlebih dahulu. Ketika

dimuati pada kutub + timbul lapisan timbal oksida yang berfungsi sebagai katoda.

Aki merupakan rangkaian seri beberapa akumulator. Pada umumnya aki terdiri

dari 6 akumulator, sehingga memiliki beda potensial 12 V. Pada saat aki

digunakan terjadi perubahan energi kimia menjadi energi listrik. Pada saat aki

diisi ulang terjadi perubahan energi listrik menjadi energi kimia.

B. Elemen Sekunder Kering

Nicad adalah pengembangan dari baterai sehingga dapat diisi ulang.

Nicad menggunakan nikel hidroksida sebagai elektroda negatif dan cadmium

sebagai elektroda positif. Beda potensial yang dihasilkan 1,2 V.

1. Definisi Baterai

Baterai atau aki adalah sebuah sel listrik dimana di dalamnya berlangsung

proses elektrokimia yang reversibel (dapat berbalikan) dengan efisiensinya

yang tinggi.

2. Fungsi Baterai

Baterai atau aki pada mobil berfungsi untuk menyimpan energi listrik

dalam bentuk energi kimia, yang akan digunakan untuk mensuplai listik ke sistem

starter, sistem pengapian, lampu-lampu dan komponen komponen kelistrikan

lainnya.

II. BATERAI

Berdasarkan konstruksi baterai dibedakan menjadi 2 macam yaitu :

a. Konstruksi Comound

Baterai ini sel-selnya berdiri sendiri-sendiri dan antara sel yang satu

dengan yang lain dihubungkan dengan lead bar (connector) diluar case.

b. Konstruksi Solid

Baterai ini antara sel yang satu dengan yang lain dihubungkan dengan

lead bar di dalam case. Terminal yang kelihatan hanya dua buah hasil hubungan

seri dari sel-selnya.

3. Konstruksi Baterai

A. Kotak Baterai

Wadah yang menampung elektrolit dan elemen baterai disebut kotak

baterai. Ruangan didalamnya dibagi menjadi ruangan sesuai dengan jumlah

selnya. Pada kotak baterai terdapat garis tanda upper level dan lower level ,

sebagai indicator jumlah elektrolit. Dibuat dari ebonit atau plastik, wadah

untuk accu 6 volt terbagi atas 3 sel, dan untuk accu 12 volt terbagi atas 6 sel.

Pada kotak baterai terdapat garis tanda permukaan atas dan bawah (Upper dan

Lower). Pelat-pelat posisinya ditinggikan dari dasar dan diberi penyekat,

tujuannya agar tidak terjadi hubungan singkat apabila ada bahan aktif (timah

dan lain-lain) terjatuh dari pelat. Tutup baterai dibuat dari bahan yang sama

seperti bak/wadah.

Gambar kotak baterai

4. Komponen Baterai

B. Elektrolit Baterai

Elektrolit baterai merupakan campuran antara air suling (H2O)

dengan asam sulfat (SO4), komposisi campuran adalah 64 % H2O dan dan 36

% SO4. Dari campuran tersebut diperoleh elektrolit baterai dengan berat jenis

1,270. Berat jenis elektrolit pada baterai saat ini dalam keadaan terisi penuh

ialah 1,260 atau 1,280 (pada temperatur 200C). Perbedaan ini disebabkan

perbandingan antara air sulingan dengan asam sulfat pada masing-masing tipe

berbeda. Elektrolit yang berat jenisnya 1,260 mengandung 65% air sulingan

dan 35% asam sulfat, sedangkan elektrolit yang berat jenisnya 1,280

mengandung 63% air sulingan dan 37% asam sulfat.

Gambar elektrolit baterai

C. Sumbat Ventilasi

Sumbat ventilasi ialah tutup untuk lubang pengisian elektrolit. Sumbat

ini juga berfungsi untuk memisahkan gas hidrogen (yang terbentuk saat

pengisian) dan uap asam sulfat di dalam baterai dengan cara membiarkan gas

hidrogen keluar lewat lubang ventilasi, sedangkan uap asam sulfat mengembun

pada tepian ventilasi dan menetes kembali ke bawah.

Gambar sumbat ventilasi

D. Plat Positif dan Plat Negatif

Plat positif dan negatif merupakan komponen utama suatu baterai.

Hal-hal yang perlu diketahu tentang plat yaitu:

- Plat positif terbuat dari lead peroxida

- Plat negatif terbuat dari spongy lead

- Biasanya plat negatif satu lebih banyak dari plat positif, meskipun

beberapa baterai memiliki jumlah kedua plat yang sama.

- Plat pembatas, terbat dari bahan isolasi dipasang antara plat positif

dan negatif

Gambar plat positif dan plat negatif

E. Separator

Untuk memisahkan tiap-tiap sel (-) maupun sel (+).

F. Lapisan Serat Gelas (Fiber Glass)

Antara plat positif dan negatif disisipkan lembaran separator yang

terbuat dari serat cellulosa yang diperkuat dengan resin. Lembaran lapisan

serat gelas dipakai untuk melindungi bahan aktif dari pelat positif, karena

timbal peroksida mempunyai daya kohesi yang lebih rendah dan mudah rontok

jika dibandingkan dengan bahan aktif dari pelat negatif. Selain itu lapisan serat

gelas juga berfungsi melindungi separator.

Gambar separator dan fiber glass

G. Penghubung Sel

Untuk menghubungkan tiap-tiap sel dari sel-sel baterai pada sel

baterai (-) dan (+).Suatu baterai 12 volt mempunyai 6 sel, sedang baterai 6 volt

mempunyai 3 sel. Sel merupakan unit dasar suatu baterai dan mempunyai

voltase sebesar 2 volt. Penghubung sel ini terbuat dari paduan timbal-antimon.

Ada dua cara menghubungkan sel-sel tersebut. Yang pertama dinding penyekat

melalui atas dinding penyekat (Over The Partition) dan yang kedua melalui

(Through The Partition). Terminal terdapat pada kedua sel ujung, satu bertanda

positif (+) dan yang lain negatif (-). Melalui kedua terminal ini listrik dialirkan.

Gambar

penghubung sel

Penghubung sel

H. Sel/Elemen Baterai

Sel baterai terdiri dari gabungan pelat positif dan pelat negative yang

disekatkan oleh separator antara pelat yang satu dengan pelat yang lainya.

Jumlah dan ukuran pelat adalah dua factor yang menentukan besar kecilnya

kapasitas sebuah baterai. Pada setiap sel, jumlah pelat negative lebih banyak

satu adri pada pelat positive sehingga sisi luar pelat setiap sel adalah pelat

negative. Pelat positif maupun pelat negative terdiri atas rangka dan bahan

aktif. Bahan yang digunakan sebagai rangka adalah timah dan antimony. Bahan

aktif pelat positif adalah timah peroksida (PbO2), sedangkan pelat negative

adalah timah murni (Pb) berwarna abu-abu (metallic gray). Kedua bahan aktif

tersebut diikatkan pada rangka sehingga terbentuk pelat postif dan negative.

Pelat-pelat positif dan negative masing-masing dihubungkan dengan pelat strap

(pengikat pelat) yang terpisah.

Gambar sel / elemen baterai

5. Perubahan Kimia Selama Pengisian Dan Pemakaian

A. Perubahan Kimia pada saat Pelepasan Muatan Listrik

Aki memberikan aliran listrik jika dihubungkan dengan rangkaian luar

misalnya, lampu, radio dan lain-lain. Aliran listrik ini terjadi karena reaksi

kimia dari asam sulfat dengan kedua material aktif dari plat positif dan plat

negatif. Pada saat pelepasan muatan listrik terus menerus, elektrolit akan

bertambah encer dan reaksi kimia akan terus berlangsung sampai seluruh

bahan aktif pada permukaan plat positif dan negatif berubah menjadi timbal

sulfat. Jika Aki tidak dapat lagi memberi aliran listrik pada voltage tertentu,

maka aki tersebut dalam keadaan lemah arus (soak).

B. Perubahan Kimia pada saat Pengisian Muatan Listrik

Pada proses pengisian muatan listrik, kembali terjadi proses reaksi

kimia yang berlawanan dengan reaksi kimia pada saat pelepasan muatan.

Timbal peroksida terbentuk pada plat positif dan timbal berpori terbentuk

pada plat negatif, sedangkan berat jenis elektrolit akan naik, karena air

digunakan untuk membentuk asam sulfat. Aki kembali dalam kondisi

bermuatan penuh.

C. Penurunan Berat Jenis Accu Zuur selama Pelepasan Muatan Listrik

Berat jenis accu zuur akan turun sebanding dengan derajat pelepasan

muatan, jadi jumlah energi listrik yang ada dapat ditentukan dengan mengukur

berat jenis accu zuurnya, misalnya aki mempunyai berat jenis accu zuur 1.260

pada 20°C, bermuatan listrik penuh, setelah melepaskan muatan listrik berat

jenisnya 1.200 pada 20°C, maka Aki masih mempunyai energi listrik sebesar

70% .

D. Berat Jenis Accu Zuur Tergantung dari Suhu

Berat jenis accu zuur berubah tergantung dari temperaturnya, jadi

pembacaan berat jenis pada skala hudrometer kurang tepat sebelum dilakukan

koreksi suhu. Volume accu zuur bertambah jika dipanaskan dan turun jika

dingin, sedang beratnya tetap. Jika Volume bertambah sedang beratnya tetap

maka berat jenis akan turun. Berat jenis turun sebesar 0.0007 untuk kenaikan

tiap derajat celcius dalam suhu batas normal Aki. Standar berat jenis menurut

perjanjian adalah untuk suhu 20°C.

Hal-hal yang perlu diperhatikan tentang battery (accu):

1. Accu termasuk benda yang mudah terbakar, oleh sebab itu jangan

memindahkan posisi Accu mobil pada lokasi yang kurang aman.

2. Selalu meng-kontrol ketinggian air Accu. Jika kurang segera tambahkan

karena akan mempengaruhi kinerjanya. Tetapi jangan sampai melebihi,

karena Accu dapat meledak akibat tidak ada ruang untuk melepaskan uapnya.

3. Periksa terminal Accu. Jika ada kerak putih, gosok dengan sikat kawat atau

siram dengan air panas jika sudah tebal. Kerak putih ini berbahaya karena

dapat menggerus terminal dan membuat terminal dan elemen kabel saling

mengikat.

4. Accu mengandung bahan beracun berbahaya, jangan sembarangan

membuang Accu bekas. Umumnya pedagang aki menerima atau membeli aki

bekas untuk didaur ulang. Selain menjaga lingkungan, Accu bekas ini dapat

mengurangi biaya pembelian Accu baru.

6. Cara Perawatan Baterai

5. Salah satu kelemahan Accu tipe “basah” yang digunakan pada mobil

retro adalah tingkat penguapan cairan yang tinggi, yang dapat menyebabkan

karat pada benda logam di sekitar Accu, bahkan dapat memperpendek umur

Accu. Saat pengisian (recharge), akan keluar uap dari lubang kecil seperti

jarum di penutup cell. Dalam kondisi normal, uap yang keluar tidak terlalu

besar, kecuali pada kondisi pengisian yang berlebih. Pada Accu yang sudah

berumur, penguapan akan lebih besar. Untuk menghindarinya, gunakan

penutup seperti lembaran bahan karet di atas Accu

Referensi

. http://enokusuma.worlrdpress.com/ipa-3/62-2/macam-sumber-

tegangan.html

. http://mastugino.blogspot.co.id/2013/11/sumber-arus-listrik.html

. http://riastypurwandari.blogspot.co.id/2014/05/baterai.html