Servis Baterai

20 A. FUNGSI BATERAI Secara umum baterai berfungsi sebagai sumber energi listrik pada kendaraan. Lebih lanjut baterai berfungsi : 1. Saat mesin mati sebagai sumber energi untuk menghidupkan asessoris, penerangan, dsb. 2. Saat starter untuk mengidupkan sistem starter dan menyediakan arus yang memadai untuk sistem pengapian saat mesin dinyalakan (crangking) 3. Saat mesin hidup memberikan suplai ke beban (load) saat kebutuhan beban tersebut tidak mampu dipenuhi oleh sistem pengisian kendaraan. 4. baterai berfungsi sebagai stabiliser suplai listrik pada kendaraann B. KONSTRUKSI BATERAI

Gambar 1. Kostruksi baterai Konstruksi baterai terdiri dari : 1. Kotak baterai (case) • Merupakan kotak yang menahan dan melindungi komponenkompoenen baterai dan elektrolit, memisahkan sel-sel baterai dan menyediakan ruang pada bagian bawah untuk endapan plat-plat baterai yang meluruh. • Terbuat dari plastik keras yang transparant 1. Cover cover terikat permanen pada case 2. Plat-plat baterai (plates) • merupakan kisi-kisi atau rangka tempat pemasangan campuran antimon dan timah. • Plat positif ditandai dengan warna coklat gelap yang terbuat dari timah peroksida (PbO2) • Plat negatif ditandai dengan warna abu-abu yang terbuat dari timah spongi (Pb) • Jumlah plat pada baterai akan menetukan besar arus yang dihasilkan baterai 1. Separator

20 • •

Merupakan pemisah berlubang (porous insulator) yang terletak antara palt positif dan plat negatif Berfungsi untuk mencegah terjadinya kontak antara plat positif dengan plat negatif

1. Sel (cells) •

•

• •

Sel terdiri dari gabungan antara plat positif (PbO2) dengan plat negatif Pb) yang ditengah-tengahnya terdapat separator Pada saat sel ini berada dalam elektrolit (immersed in electrolyte), sel akan menghasilkan beda potensial antara kedua plat sebesar 2.1 volt. Baterai dengan tegangan 12 volt memiliki 6 buah sel. Sel baterai dipasang secara selang seling dan dihubungkan oleh konektor sel (gambar 3)

Gambar 2. sel baterai

1. Konektor sel (Cell Connectors) Merupakan penghubung antara sel-sel sejenis, konektor positif akan menghubungkan 6 buah plat positif dan konektor negatif akan menghubungkan 6 buah plat negatif.

Gambar 3. Susunan plat baterai 2. Terminal baterai (terminal post) Ukuran terminal positif biasanya lebih besar dari terminal negatif 3. Tutup Baterai (Vent Caps) memiliki ventilasi yang bertugas untuk memisahkan gas hydrogen (terbetuk saat pengisian) dan asam sulfat di dalam baterai. Gas hydrogen akan keluar dan asam sulfat akan mengembun.

20

Gambar 4. Tutup baterai (vent Caps) B. PROSES PENGOSONGAN DAN PROSES PENGISIAN Pada saat timah dioksida [PbO2] dan timah Pb direndam di dalam larutan asam, maka akan muncul beda potensial antara ke dua material tersebut. PROSES PENGOSONGAN (DISCHARGING) ➢ Proses ini terjadi jika kedua material (timah dioksida dan timah) dihubungkan dengan beban. ➢ Arah arus diperlihatkan pada gambar disamping ➢ Proses ini akan berlanjut sampai kedua material menjadi sama dan larutan asam menjadi lemah (memiliki kadar air yang tinggi)

PROSES PENGISIAN (CHARGING) ➢ Pada proses ini, sel dihubungkan dengan sumber arus dari luar. ➢ Kutup positif sel (timah dioksida) dihubungkan dengan terminal positif sumber arus (alternator/battery charger) dan teminal negatif sel (timah) dihubungkan dengan terminal negatif sumber arus (alternator/batteray charger) ➢ Arah arus diperlihatkan pada gambar disamping. ➢ Proses ini akan berlanjut sampai kedua material sel (timah dioksida dan timah) kembali ke kondisi semula

Gambar 5. Proses pengosongan

Gambar 6. proses pengisian

21

A.

20 B. REAKSI KIMIA BATERAI Baterai dapat dikosongkan dan di isi kembali secara berulang, Ada 4 kondisi pemakaian baterai, yaitu : DISCHARGING CHARGED DISCHARGED CHARGING Selama H Material Kedua SO4 plat pada pengisian, aktif ditutupi pada elektrolit plat SO dengan terpecah negatif meninggalkan PSO : 4Pb (lead menjadi plat sulfat) positif dan 2 4 Material aktif pada plat positif : PbO H2 & SO Kadar negatif air dan . dalam bergabung elektrolit dngtinggi H2 membentuk H2SO4 2 4 Jumlah H2SO4 dalam dengan H22 bergabung O denganelektrolit Pb O2 dari pada36% plat platpositif, positif membetuk berat jenis 1.27 membentuk PbO H2O (air) 2 SO4 bergabung Gelembung gas Hidrogen dengan Pb terbentuk dari plat disekitar plat negatif oksigendan disekitar plat positif dan dan gelembung membentukgasPbSO 4 positif dengan plat negati membentuk PbSO4

Gambar 7. Siklus pemakaian baterai

20 A. UKURAN KAPASITAS BATERAI Terdapat 3 ukuran yang dipergunakan untuk menunjukkan kapasitas baterai : 1. CRANKING CURRENT AMPERE (CCA) CCA menyatakan besar arus yang dapat dikeluarkan oleh sebuah baterai dengan kapasitas penuh (fully charged battery) pada suhu – 17.8C, selama 30 detik dengan catatan tegangan tiap sel paling rendah 1.2 volt (untuk baterai 12 volt, tegangannya 7.2 volt) Contoh : Sebuah baterai dengan nilai CCA = 350 A ; ini berarti baterai tersebut dapat mengeluarkan arus sebesar 350 A selama 30 detik dengan dengan temperatur proses pengosongan –17.8°C, dan tegangan total baterai adalah 7,2 Volt 2. RESERVE CAPACITY (RC) RC menyatakan lamanya yang diukur dalam menit sebuah baterai dengan kapasitas penuh (fully charged battery) yang dikosongkan (discharging) pada suhu 26.7 °C dengan arus pengosongan sebesear 25 A dengan catatan tegangan tiap sel paling rendah 1.75 V (untuk baterai 12 V tegangannya 10.50 V.) Contoh : Sebuah baterai dengan nilai RC = 55 menit ; ini berarti baterai tersebut mampu memberikan arus sebesar 25 A pada suhu 26.7 C selama 55 menit dan dan tegangan baterai setelah 55 menit tersebut adalah 10.5 Volt 3. AMPERE HOUR CAPACITY (AH) AH menyatakan besar arus sebuah baterai dengan kapasitas penuh (fully charged battery) yang dikosongkan (discharging) pada suhu 26.7 °C selama 20 jam (hour) dengan catatan tegangan tiap sel paling rendah 1.75 V (untuk baterai 12 V tegangannya 10.50 V.) Contoh : Baterai dengan nilai AH = 80 AH; ini berarti beterai tersebut dapat memberikan arus 4 ampere selam 20 jam non stop dan tegangan baterai setelah 20 jam tersebut = 10.50 Volt B. KESELAMATAN KERJA DAN PERTOLONGAN PERTAMA Sebelum melaksanakan pengujian tersebut perlu diperhatikan masalah keselamatan kerja. Hal-hal tersebut antara lain: ➢ Baterai pada umumnya berukuran besar dan berisi larutan asam sulfat, oleh karena itu harus hati-hati jangan sampai cairan baterai mengenahi pakaian, kulit maupun kendaraan. ➢ Gunakan alat pelindung atau alat pengaman, termasuk pemakaian alas kaki yang sesuai dan pelindung mata ➢ Putuslah hubungan kabel baterai pada saat anda akan memperbaiki beberapa bagian dari suatu sistem rangkaian kelistrikan. ➢ Lepas hubungan terminal baterai ke ground terlebih dahulu, karena bila melepas terminal positip akan kemungkinan terjadi hubungan pendek melalui kunci ke bodi kendaraan.

20 ➢ Gas yang keluar dari bagian atas sel baterai selama proses pengisisan dan pengosongan bersifat mudah meledak, jangan menyalakan korek atau merokok dekat lokasi pengisian baterai. ➢ Saat melepas baterai untuk menguji baterai perlu diperhatikan keamanan awal yang diperlukan untuk menghindari pemakai atau kerusakan alat elektronik akibat pelepasan baterai. Prosedur melepas baterai kendaraan dengan alat elektronik STEP Baterai Jepitkan Ke Massa Motor Kendaraan klem hitam ke 1 Cadanga yang merah massa Starter akan ke dilepas

terminal + n motor starter

Gambar 8. Urutan melepas baterai kendaraan dengan alat elektronik ➢ Sebelum menghubungkan pengisian baterai, kedua terminal baterai positif dan negatif harus dilepaskan dari sistem rangkaian elektronik. ➢ Apabila baterai anda memiliki lubang ventilasi pengaman jangan buka tutup penyumbatnya ketika melakukan proses pengisian, bila baterai anda tidak memiliki lubang pengaman, bukalah tutup penyumbatnya agar gas hodrogen yang dihasilkan pada saat proses pengisian dapat keluar. ➢ Jangan melepas atau menghubungkan terminal baterai saat alat pengisian bekerja. ini akan menyebabkan munculnya bunga api dan menyalakan/membakar gas hidrogen yang ada dalam baterai. ➢ jangan salah memasang posisi terminal baterai, ini akan membalik polarisasi dan mengakibatkan rusaknya alternator dan sistem elektronik yang mempergunakan semikonduktor. PERTOLONGAN PERTAMA KECELAKAAN Bila cairan asam baterai mengenai kulit anda lakukan : ➢ Cuci kulit dengan air bersih ➢ cuci berulang kurang lebih 5 menit ➢ bila caiaran mengenai mata, cuci mata dengan air berulang dan segera pergi ke dokter

20 ➢ bila cairan elektrolit mengenai cat kendaraan, segera cuci dengan air yang banyak A. HIDROMETER

Gambar 9. Hidrometer Cara penggunaan

Masukkan sedotan ke lubang baterai

A Remas/tekan balon karet elektrolit baterai sehingga pemberat di dalam hydrometer terangkat dan tidak menempel pada permukaan kaca Jangan mengeluarkan hydrometer dari baterai!!!

B

Lakukan pembacaan dengan posisi mata sejajar dengan tinggi permukaan elektrolit yang tersedot

C Gambar 10. Penggunaan dan pembacaan hidrometer B. PEMERIKSAAN DAN PENGUJIAN BATERAI

20 Ada 3 jenis pemeriksaan dan pengujian baterai : 1. PEMERIKSAAN VISUAL Meliputi pemeriksaan ; ✔ Kotak baterai ✔ Sel baterai ✔ Terminal baterai ✔ Jumlah elektrolit ✔ Kabel baterai ✔ Pemegang baterai

gambar 10. pemeriksan visual baterai

1. PEMERIKSAAN KONDISI MUATAN BATERAI (STATE OF CHARGE) Pemeriksaan kondisi muatan baterai dilakukan dengan 2 cara, yaitu : Pemeriksaan berat jenis baterai Pemeriksaan tegangan rangkaian terbuka (open circuit voltage) PEMERIKSAAN BERAT JENIS BATERAI (SPESIFIC GRAVITY TEST) Baterai penuh pada suhu 20 ºC mempunyai Bj 1,270, dan baterai kosong mempunyai Bj 1,100 -1,130. Tabel 1. Hubungan Bj dengan % muatan baterai BERAT JENIS BATERAI % MUATAN BATERAI 1,270 100% 1,230 75% 1,190 50% 1,145 25% 1,100 0% Battery service, Kevin R Sulivan page 6 Berat jenis elektrolit berubah sebesar 0,0007 setiap perubahan 1 ºC. Spesifikasi berat jenis normal ditentukan pada 20 ºC, oleh karena itu saat pengukuran temperatur elektrolit harus diamati. Rumus untuk mengkoreksi hasil pengukuran adalah: S 20 ºC= St + 0,0007 x (t - 20) Dengan S 20 ºC St t

: : berat jenis pada temperatur 20 ºC : Nilai pengukuran berat jenis : Temperatur elektrolit saat pengukuran

20 Contoh: Tentukan berat jenis baterai bila hasil pengukuran pada temperatur 0ºC, menunjukkan berat jenis 1,260. S 20 ºC = St + 0,0007 x (t - 20) = 1,260 + 0,0007 x ( 0 – 20) = 1,260 – 0,0014 = 1,246 Variasi atau perbedaan berat jenis elektrolit Variasi nilai berat jenis elektrolt baterai ditentukan dari selisih antara nilai berat jenis sel tertinggi dengan nilai berat jenis sel terendah. Perbedaan yang diizinkan adalah sebesar 0,050, jika ditemukan perbedaan yang besar dari 0,050 direkomendasikan mengganti baterai, misal : SEL BJ

1 1,26 0

2 1,23 0

3 1,24 0

4 1,22 0

5 1,19 0

6 1,25 0

Berat jenis tertinggi ditemukan pada sel 1 dan yang terendah pada sel 5. Perbedaan berat jenis baterai ini adalah = 1,260 – 1,190 = 0,07. Maka baterai ini harus direkomendasikan untuk diganti Tindakan yang harus dilakukan terkait hasil pengukuran elektrolit adalah sebagai berikut: Tabel 2. Tindakan yang dilakukan berdasarkan hasil pengukuran Bj HASIL PENGUKURAN TINDAKAN 1.280 atau lebih Tambah air suling agar Bj berkurang 1.220-1.270 Tidak perlu tindakan 1.210 atau kurang Lakukan pengisisan penuh, ukur Bj. Bila masih dibawah 1.210, ganti baterai Variasi Bj kurang 0.050 Tidak perlu tindakan Variasi Bj 0.050 atau Ganti baterai lebih Pada bebarapa baterai menggunakan indakator berat jenis.

gambar 11. baterai dengan indicator Bj indikator memiliki 3 warna yaitu : ➢ warna hijau, menunjukkan kondisi baterai masih baik ➢ warna hijau gelap, menunjukkan baterai perlu diperiksa elektrolit dan isinya ➢ warna kuning, menunjukkan baterai perlu diganti

20 PEMERIKSAAN TENGANGAN RANGKAIAN TERBUKA (OPEN CIRCUIT VOLTAGE) Pemeriksaan kondisi muatan baterai dengan cara ini menggunakan multimer digital, penggunaan multimeter analog tidak direkomendasikan karena pembacaan yang tidak akurat. Prosedur pemeriksaan ini : 1 Nyalakan lampu kepala beberapa menit untuk melepaskan suface charge 2 Matikan lampu kepala tersebut dan ukura tegangan antara terminal positif baterai dengan terminal negatif baterai dengan multimeter digital 3 Catat hasil pengukuran

Tabel 3. Hubungan Tegangan baterai dengan % muatan V 12,6 V 12,4 V 12,2 V 12,0 V 11,9 V % 100 % 75 % 50 % 25 % 0% muatan Battery service, Kevin R Sulivan page 11 1. PENGUJIAN ATAU PEMERIKSAAN BEBAN (HEAVY-LOAD TEST) Pengujian beban (heavy load test) dilakukan untuk menentukan kemampuan baterai memberikan arus, misalnya saat mesin dinyalakan atau distart. Pemeriksaan ini menggunakan battery load tester. Baterai yang akan diuji menggunakan alat ini harus memiliki kondisi muatan paling sedikit 75% Berdasarkan Training Manual Electrical Grup step 2, pengujian tegangan baterai dapat dilakukan dengan cara : 1 Baterai dalam keadaan terhubung dengan engine 2 Putar kunci kontak ke posisi START 3 Ukur tegangan baterai dengan menggunakan multimeter digital 4 Jika pembacaan multimeter dibawah 9,6 Volt direkomendasikan unutk mengganti baterai A. HUBUNGAN KONDISI MUATAN DENGAN BERAT JENIS ELEKTROLIT Dari hasil pengukuran elektrolit baterai dapat diketahui nilai berat jenis baterai tersebut dan dari nilai berat jenis tersebut dapat kita perkirakan berapa persen muatan yang masih tertinggal. Untuk menentukan berapa persen muatan yang masih tertinggal tersebut dapat berpedoman kepada grafik berikut. Grafik Tingkat Kekosongan Baterai V/S Berat Jenis Elektrolit

20

Contoh : Jika diketahui niali berat jenis suatu baterai adalah 1,18 kg/l, maka tingkat kekosongan muatan baterai tersebut adalah : 40% Nilai 40% artinya muatan yang telah hilang adalah sebesar 40% dari muatan total dan tertinggal muatan sebesar 60%

B. PENGISIAN LAMBAT DAN PENGISIAN CEPAT Dilakukan dengan mengalirkan energi listrik dari luar. Alat untuk mengisi baterai disebut dengan Battery charger. Pengisian baterai dapat dilakukan dengan 2 cara : 1 Pengisian lambat Dilakukan dengan memberikan 10% dari kapasitas baterai. Lama atau waktu pengisian bergantung pada hasil pengukuran berat jenis dan dihitung dengan persamaan berikut: waktu pengisian=tingkat kekosongan (Ah)arus pengisian x 1,2 sampai dengan 1,5 Contoh Baterai dengan kapasiats 50AH. Pengukuran hidromter pada temperatur 200C menunjukkan nilai 1.18. Solusi : Arus pengisian lambat = 10% x 50 = 5 A Tingkat kekosongan muatan (ditentukan berdasarkan grafik 1) = 40% Kekosongan baterai sebesar 40% = 40% x 50Ah= 20Ah Waktu pengisian = 20 Ah5A x (1,2 sampai dengan 1,5) = 4,8 sampai dengan 6 jam JADI ARUS PENGISIAN LAMBAT =5A WAKTU PENGISIAN LAMBAT = 4,8 sampai dengan 6 jam 1 Pengisian cepat Dilakukan dengan menggunakan arus yang besar dan tidak boleh melebihi 50% kapasitas baterai. Dilakukan dalam waktu 0,5 sampai dengan 1 jam arus pengisian=tingkat kekosongan baterai (Ah)1+waktu pengisian (h)

20 Pada pengisian cepat tutup lubang elektrolit harus dilepas. Contoh Baterai dengan kapasiats 50AH. Pengukuran hidromter pada temperatur 200C menunjukkan nilai 1.18. Solusi : Tingkat kekosongan baterai (ditentukan berdasarkan grafik 1) = 40% Kekosongan baterai sebesar 40% = 40% x 50Ah= 20Ah Waktu pengisian = 30 menit atau 0,5 h arus pengisian=20Ah1+0,5H=13,3 A JADI ARUS PENGISIAN CEPAT WAKTU PENGISIAN CEPAT

= 13, 3A = 0,5 h