Baterai Risha

  • Published on
    21-Oct-2015

  • View
    11

  • Download
    2

Embed Size (px)

DESCRIPTION

pltt

Transcript

<p>Sambungan Belitan Transformator</p> <p>2</p> <p>BateraiBATERAI</p> <p>Baterai atau accumulator adalah suatu peralatan listrik yang dapat menyimpan dan mengeluarkan energi listrik melalui proses kimia (elektrolisa).</p> <p>Baterai dapat terdiri dari susunan beberapa sel atau hanya satu sel dan tiap sel terdiri dari elektroda positif (+), elektroda negatif (-) dan elektrolit. Elektrolit yang digunakan tergantung dari pabrik yang memproduksinya. Keistimewaan dari baterai adalah bila energi listrik sudah habis atau kosong, maka energinya dapat diisi kembali, sedangkan energi listrik yang dapat disimpan dalam baterai adalah arus searah.</p> <p>Konstruksi baterai</p> <p>Baterai terdiri dari beberapa bagian yaitu :</p> <p> Sel : Terdiri dari elektroda positif (+) disebut anoda dan elektroda negatif (-) disebut katoda.</p> <p> Elektrolit : Cairan baik berupa Asam sulfat (H2SO4) maupun potasium hydrokside (KOH).</p> <p>Penggunaan Asam sulfat maupun potasium hydrokside tergantung dari karakteristik baterainya.</p> <p> Container : Tempat elektrolit dan elektroda positif (+) dan negatif (-). Setiap satu sel maupun </p> <p> beberapa sel mempunyai satu container.</p> <p>1. PRINSIP KERJA DAN KARAKTERISTIK BATERAI ASAM DAN BASA</p> <p>1.1 Prinsip kerja baterai </p> <p> Baterai Asam - Timah.</p> <p>Bila sel baterai tidak dibebani, maka setiap molekul cairan elektrolit Asam sulfat (H2SO4) dalam sel tersebut pecah menjadi dua yaitu ion hydrogen bermuatan positif (2H+)dan ion sulfat yang bermuatan negatif (SO4 - - ) </p> <p>H2SO4 2H + + SO4 Proses pengosongan </p> <p>Bila baterai dibebani, maka tiap ion negatif sulfat. (SO4 - - ) akan bereaksi dengan plat timah murni (Pb) sebagai katoda menjadi timah sulfat (Pb SO4) sambil melepaskan dua elektron. Sedangkan sepasang ion hidrogen (2H + ) akan beraksi dengan plat timah peroksida (Pb O2) sebagai anoda menjadi timah sulfat (Pb SO4) sambil mengambil dua elektron dan bersenyawa dengan satu atom oksigen untuk membentuk air (H2O). Pengambilan dan pemberian elektron dalam proses kimia ini akan menyebabkan timbulnya beda potensial listrik antara kutub-kutub sel baterai.Proses tersebut terjadi secara simultan dengan reaksinya dapat dinyatakan.</p> <p>Pb O2 + Pb + 2 H2SO4 Pb SO4 + Pb SO4 + 2 H2O</p> <p> Sebelum proses</p> <p> Setelah proses</p> <p>dimana : Pb O2 = Timah peroxida (katub positif / anoda)</p> <p> Pb = Timah murni (kutub negatif/katoda)</p> <p> 2H2SO4 = Asam sulfat (elektrolit)</p> <p> Pb SO4 = Timah sulfat (kutub positif dan negatif setelah proses pengosongan) </p> <p> H2O = Air yang terjadi setelah pengosongan </p> <p>Jadi pada proses pengosongan baterai akan terbentuk timah sulfat (PbSO4) pada kutub positif dan negatif, sehingga mengurangi reaktifitas dari cairan elektrolit karena asamnya menjadi timah, sehingga tegangan baterai antara kutub-kutubnya menjadi lemah.</p> <p>Proses Pengisian </p> <p>Proses ini adalah kebalikan dari proses pengosongan dimana arus listrik dialirkan yang arahnya berlawanan, dengan arus yang terjadi pada saat pengosongan. Pada proses ini setiap molekul air terurai dan tiap pasang ion hidrogen ( 2H + ) yang dekat plat negatif bersatu dengan ion negatif Sulfat (SO4--) pada plat negatif untuk membentuk Asam sulfat. Sedangkan ion oksigen yang bebas bersatu dengan tiap atom Pb pada plat positif membentuk timah peroxida (Pb O2).</p> <p>Proses reaksi kima yang terjadi adalah sebagai berikut :</p> <p>Pb SO4 + Pb SO4 + 2H2O PbO2 + Pb + 2H2SO4</p> <p>Setelah pengosongan </p> <p>Setelah pengisian </p> <p>Prinsip Kerja Baterai Alkali </p> <p>Baterai Alkali menggunakan potasium Hydroxide sebagai elektrolit, selama proses pengosongan (Discharging) dan pengisian (Charging) dari sel baterai alkali secara praktis tidak ada perubahan berat jenis cairan elektrolit.</p> <p>Fungsi utama cairan elektrolit pada baterai alkali adalah bertindak sebagai konduktor untuk memindahkan ion-ion hydroxida dari satu elektroda keelektroda lainnya tergantung pada prosesnya, pengosongan atau pengisian, sedangkan selama proses pengisian dan pengosongan komposisi kimia material aktif pelat-pelat baterai akan berobah. Proses reaksi kimia saat pengosongan dan pengisian pada elektroda-elektroda sel baterai alkali sebagai berikut.</p> <p>Untuk baterai nickel-Cadmium </p> <p> Pengosongan</p> <p>2 NiOOH + Cd + 2H2O 2Ni(OH)2 + Cd (OH)2 </p> <p> Pengisian </p> <p>dimana : 2NiOOH = Incomplate nickelic - hydroxide (Plat positif atau anoda)</p> <p> Cd = Cadmium (Plat negatif atau katoda)</p> <p> 2Ni(OH)2 = Nickelous hydroxide (Plat positif)</p> <p> Cd(OH)2 = Cadmium hydroxide (Plat negatif)</p> <p>Untuk Baterai nickle - Iron</p> <p> Pengosongan</p> <p>2NiOOH + Fe + H2O 2Ni(OH)2 + Fe (OH)2 </p> <p> Pengisian</p> <p>dimana : 2NiOOH = Incomplate nickelic - hydroxide (Plat positif)</p> <p> Fe = Iron (Plat negatif)</p> <p> 2Ni(OH)2 = Nickelous hydroxide (Plat positif)</p> <p> Fe (OH)2 = Ferrous hydroxide (Plat negatif)</p> <p>1.2 Karakteristik Baterai</p> <p>Baterai timah hitam (Load-Acid storage baterai)</p> <p> Baterai dengan tegangan 125 Volt terdiri dari 58 sel</p> <p> Ukuran baterai lebih besar bila dibandingkan dengan baterai alkali ; sehinga memerlukan ruangan yang lebih besar.</p> <p> Berat jenis (specific grafity ) elektrolitnya tergantung dari keadaan pengisian (Charge)</p> <p> Suhu elektrolit sangat mempengaruhi terhadap nilai berat jenis elektrolit , semakin tinggi suhu elektrolit semakin rendah nilai berat jenisnya dan sebaliknya.</p> <p> Harga berat jenis elektrolit tergantung dari tipe baterai dan pabriknya.</p> <p> Umurnya dapat mencapai 7 sampai 8 tahun </p> <p> Tegangan terminal = 2 Volt</p> <p> Tegangan pengisian (charge) :</p> <p> Pengisian terapung (permanen floating) : 2,18 Volt</p> <p> Pengisian secara cepat</p> <p> : 2,25 Volt</p> <p> Pengisian dengan harga tertinggi : 2,37 Volt</p> <p> Tegangan tertinggi pada akhir pengisian : 2,7 Volt</p> <p> Tegangan pengosongan (discharge) tanpa rectifier : 2,0 - 1,8 Volt</p> <p> Tegangan terendah setelah pengosongan : Lebih besar dari 1,8 Volt</p> <p>Baterai Alkali (Alkaline Storage Battery)</p> <p> Suatu baterai dengan tegangan 125 volt terdiri dari 92 sel </p> <p> Berat jenis (spesifik grafity) dari elektrolinya tidak tergantung dari keadaan pengisian, jadi praktis tetap</p> <p> Umurnya dapat mencapai 10 tahun atau lebih</p> <p> Tegangan nominal</p> <p> : 1,2 Volt</p> <p> Tegangan pengisian (Charger) :</p> <p> Pengisian secara terapung (Permanent floating) : 1,40 - 142 Volt </p> <p> Pengisian secara cepat</p> <p> : 1,45 Volt</p> <p> Pengisian dengan harga tinggi</p> <p> : 1,50 - 1,65 Volt</p> <p> Tegangan pengosongan (discharge) tanpa rectifier : 1,30 - 1,25 Volt </p> <p> (dalam keadaan normal 10 jam)</p> <p>1.3. Penggunaan Baterai.</p> <p>Penggunaan baterai di Pembangkit Tenaga Listrik adalah sebagai sumber daya mandiri ( indenpedent) Untuk berbagai peralatan diantaranya.</p> <p> Untuk tegangan kontrol dan rele proteksi</p> <p> Penerangan darurat</p> <p> Motor-moptor arus searah </p> <p> Sistem telekomunikasi</p> <p> Tanda-tanda isyarat ( Signalling and alarm).</p> <p>Penggunaan tegangan searah dalam operasi normal PLTU. Tidak sepenuhnya diambil dari baterai, sebagaian diambil langsung dari tegangan bolak-balik yang di searahkan. Namun dalam operasi yang abnormal ( tergangu ) atau tegangan bolak-balik hilang dan peralatan pengisian baterai ( baterai charging).ganguan, maka dalam kondisi tersebut tegangan arus searah dari baterai harus siap /mampu melayani untuk keperluan membuka circuit breaker (CB) dan menjalankan motor / pompa pelumas dan sebagainya. Oleh karena itu peranan baterai atau tersediannya tegangan searah sangat penting. Untuk memperoleh unjuk kerja dan umur yang optimal, maka baterai harus dipelihara secara memadai .</p> <p>1.4. Type dan Standard dari Baterai1.4.1. Baterai Asam - Timah Elektrolitnya : Asam sulfat ( H2SO4)</p> <p> Elektrodanya :</p> <p> Anoda : Timah peroxide (PbO2)</p> <p>Katoda : Timah murni ( Pb )</p> <p> Tegangan nominal per sel : 2.0 Vol</p> <p> Tegangan tertinggi setelah pengisian : 2,7 Volt</p> <p> Tegangan terendah setelah pengosongan : 1,8 Volt</p> <p>1.4.2 Baterai Basa ( Alkali ) Elektrolitnya : Potasium hydroxide ( KOH)</p> <p> Elektrodanya :</p> <p> Anoda : Incomplate nickelis - Hydroxide ( NiOOH)</p> <p>Katoda : Cadmium ( Ca )</p> <p> Tegangan nominal per sel : 1.2 Volt</p> <p> Tegangan tertinggi setelah pengisian : 1,65 Volt</p> <p> Tegangan terendah setelah pengosongan : 1,25 Volt</p> <p>1.5. Rating Baterai1.5.1. Tegangan baterai</p> <p>Tegangan dari suatu baterai tidak ditentukan oleh ukuran dan banyaknya plat dari baterai, tetapi ditentukan oleh material plat negatif dan positif serta cairan elektrolit dan sistem elektro kimia yang digunakan. Dibawah ini diperlihatkan besar tegangan nominal persel baterai berdasarkan jenisnya.</p> <p>Jenis BateraiTegangan Sel</p> <p>Timah Hitam :</p> <p>- Lead antimony</p> <p>- Lead Calsium</p> <p>Alkali</p> <p>- Nikel Cadmium</p> <p>- Nikel Iron</p> <p> 2,0 Volt</p> <p> 2,0 Volt</p> <p> 1,2 Volt</p> <p> 1,2 Volt </p> <p>Harga tegangan persel baterai timah hitam keadaan rangkaian terbuka ( open circuit ) adalah </p> <p> Vdc = B.D + 0,84.</p> <p>Dimana : Vdc = Tegangan sel baterai ( Volt )</p> <p> BD = Berat jenis cairan elektrolit ( gr/cm3 )</p> <p>1.5.2. kapasitas Baterai</p> <p>Terdiri dari 2 (dua) macam .</p> <p> Kapasitas dengan harga rendah/ menengah. Besarnya kapasitas baterai 235 Ah dengan lama pengosongan selama 8 jam pada suhu 25oC.</p> <p> Kapasitas baterai dengan harga tinggi. Besarnya kapasitas baterai dari 235 Ah sampai 450 Ah dengan lama pengosongan 8 jam pada suhu 25oC.</p> <p> 2. RANGKAIAN BATERAI</p> <p>Pada umumnya peralatan-peralatan yang menggunakan sumber arus searah pada Pusat Pembangkit Listrik dengan tegangan dan kapasitas daya tertentu. Untuk kebutuhan besaran tegangan maupun kapasitasnya, maka diperlukan merangkai beberapa baterai, agar tegangan keluaran baterai maupun kapasitas daya sesuai dengan tegangan kerja peralatan serta kapasitas daya yang dibutuhkan.</p> <p>2.1 Hubungan serie</p> <p>Berhubung terbatasnya tegangan per sel baterai yaitu jenis baterai asam 2,0 Volt dan jenis baterai basa 1,2 Volt maka untuk mendapat tegangan kerja dari peralatan yang pada umumnya di Pembangkit Tenaga Listrik adalah 110 Vdc atau 220 Vdc , maka perlu merangkai beberapa baterai secara hubungan serie, sehingga didapat tegangan keluaran baterai sesuai dengan tegangan kerja peralatan. Untuk lebih jelasnya hubungan seri beberapa dari baterai lihat rangkaian dibawah ini. </p> <p>apabila menggunakan baterai asam dengan tegangan 2,0 Volt maka untuk mendapatkan tegangan keluaran baterai sebesar 110 Vdc, perlu menghubungkan secara seri sebanyak 55 sel baterai dan bila tegangan keluaran yang diinginkan sebesar 220 Vdc, maka baterai diseri sebanyak 110 sel.</p> <p>Pada hubungan seri dari baterai, dimana Vdc sama dengan penjumlahan tegangan dari masing sel baterai sedangkan kapasitas baterai dalam amperejam adalah tetap.</p> <p>2.2 Hubungan Paralel</p> <p>Pada umumnya menghubungkan paralel setiap sel baterai jarang ditemukan pada Pusat Pembangkit Listrik, tetapi menghubungkan paralel yang terdiri dari beberapa group baterai (satu group merupakan hubungan seri dari beberapa baterai ) banyak dilakukan dengan tujuan sebagai berikut.</p> <p> Untuk menaikan kapasitas baterai yaitu ampere jam .</p> <p> Untuk keandalan pasok arus searah yang disuplai dari baterai, sehingga apabila salah satu mengalami gangguan, group yang lain akan berfungsi sebagai back up atau beberapa group baterai secara bersama memasok kebeban. </p> <p> Meningkatnya kebutuhan beban DC.2.3 Kapasitas baterai</p> <p>Kapasitas suatu baterai adalah menyatakan besar arus listrik (ampere) baterai yang dapat dialirkan ke suatu rangkaian luar (beban), dalam jangka waktu tertentu (jam), untuk memberikan tegangan tertentu.</p> <p>Kapasitas baterai dalam ampere jam (Ah) dinyatakan sebagai berikut :</p> <p>C = I x t</p> <p> dimana : C = Kapasitas baterai dalam ampere-jam (Ah)</p> <p>I = Besar arus yang mengalir (A)</p> <p>t = Waktu (jam)</p> <p>Kapasitas baterai ditentukan oleh bahan, Banyaknya material aktif dan elektronnya yang digunakan. Pada baterai asam timah, kapasitas (Ah) yang tersedia adalah selama 8 atau 10 jam. Sedangkan baterai basa (alkali nickel-cadmiun) umumnya kapasitas baterai dinyatakan dalam C5 atau C10 (5 atau 10 jam). Untuk meningkat kapasitas baterai, dalam penggunaannya, maka pada Pusat Tenaga Listrik dengan menghubungkan paralel antara 1 group baterai dengan group lainnya. </p> <p>3. SISTEM PENGISIAN BATERAI</p> <p>3.1 Pemgisian Pertama Pada Baterai Baru</p> <p>Hal-hal yang perlu diperhatikan pada pengisian baterai baru yaitu :</p> <p> Aspek keselamatan kerja dalam penanganannya.</p> <p> Persiapan pengisian.</p> <p>Ad1. Aspek keselamatan kerja dalam penanganannya.</p> <p> Selama operasi baterai menghasilkan gas yang dapat terbakar (Campuran hidrogen dan oksigen )</p> <p> Kekurangan elektrolit akan menyebabkan kerusakkan fatal pada baterai, maka level (tinggi) elektrolit pada baterai harus dijaga diatas level (tinggi) minimum.</p> <p> Ruang baterai dan cubicle harus mempunyai ventilasi yang sempurna.</p> <p> Kejutan listrik dapat terjadi akibat, kontaknya (bersinggungan) dengan bagian baterai yang menghantar. Untuk menghindari, gunakan sarung tangan karet dan sepatu bersol karet pada waktu melaksanakan pemeriksaan dan pemeliharaan.</p> <p> Elektrolit mengandung unsur belerang (sulfuric) yang dapat melukai atau membuat buta mata, oleh sebab itu gunakan kaca mata pelindung dan sarung tangan karet dalam menangani baterai.</p> <p>Ad2. Persiapan pengisian</p> <p> Sebelum pengisian siapkan dahulu cairan elektrolit yang sesuai dengan elektrolit yang digunakan.</p> <p>3.1.1. Pengisian baterai Asam -Timah </p> <p> Baterai asam-timah menggunakan cairan elektrolit asam sulfat (sulphuric acid/H2SO4).</p> <p> Sediakan air baterai (air distilate) dalam suatu bejana yang terbuat dari gelas atau plastik yang bersih.</p> <p> Tuangkan asam - belerang dengan berat jenis 1,840 gr/cm3 kedalam bejana tersebut pelan-pelan. Perbandingan asam belerang dan air baterai adalah :</p> <p> Asam belerang </p> <p>Air Baterai</p> <p> 1 Liter</p> <p>4,2 - 4,9 Liter</p> <p> Aduk campuran asam-belerang dari air baterai tersebut dengan tongkat dari plastik / kayu yang bersih.</p> <p> Periksa berat jenis elektrolit dengan hydrometer, usahakan berat jenis elektrolit 1,190 gr/cm3 pada temperatur 15 (C.</p> <p> PENGISIAN BATERAI ASAM TIMAH Isi setiap sel baterai dengan cairan elektrolit yang berupa larutan...</p>