DASAR TEKNIK ELEKTRO
TUGAS 1
“DIRECT CURRENT (DC)”
Disusun Oleh:
ABDURACHMAN AZIS (5140711037)
MUHAMMAD DZIKRI S (5140711052)
MAULANA ABDUL M. A. (5140711055)
ERY AL ARIQ (5140711000)
IRWANSYAH (5140711000)
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS TEKNOLOGI YOGYAKARTA
ARUS, RANGKAIAN, GENERATOR DIRECT CURRENT DAN ACCU/BATTERY
1.1
ARUS
1.1.1
Definisi Umum
Dalam teori rangkaian, arus
merupakan pergerakan muatan positif. Ketika terjadi beda potensial di suatu
elemen maka akan mncul arus dimana arus arus positif mengalir dari potensial
tinggi ke potensial rendah dan arah arus negative mengalir sebaliknya. Jika
terdapat suatu arus yang mengalir pada arah tertentu dengan nilai positif maka
arus tersebut akan bernilai negative jika mengalir keaarah yang berlawanan
1.1.2 Macam-Macam Arus
1. Arus searah (Direct Current/DC)
Arus DC adalah arus yang
mempunyai nilai polaritas yang tetap atau konstan terhadap satuan waktu,
artinya dimanapun kita meninjau arus tersebut pada waktu berbeda akan
mendapatkan nilai polaritas yang sama. Nilai polaritas bisa selalu bernilai
positif atau pun selalu bernilai negative
2. Arus bolak-balik (Alternating Current/AC)
Arus AC adalah arus yang
mempunyai nilai polaritas yang berubah-ubah terhadap satuan waktu. Pada satu
waktu nilai polaritasnya positif, tetapi pada selang waktu lain nilai polaritas
waktu lain nilai polaritasnya negative
1.1.3 Simbol-Simbol
dalam Arus
1. Direct Current (DC)
Symbol diatas merupakan symbol yang digunakan
dalam DC Supplies seperti Baterai.
2. Alternating Current (AC)
Symbol
diatas merupakan symbol yang digunakan dalam AC Supplies
---
1.1.4 Sumber Tegangan DC
Sumber tegangan DC dihasilkan
dari reaksi kimia, misalnya tegangan listrik yang dihasilkan dari Accu,
baterai. Ada juga yang dihasilkan dai tenaga matahari, berasal dari solar sel.
Bisa juga sumber tegangan DC
dihasilkan dari tegangan AC yang disearahkan, di filter dan bahkan banyak yang
dibuat stabil dengan rangkaian elektronik, agar hasil dari penyearah tersebut
berjalan dengan stabil pula. Contoh semua rangkaian power supply untuk
peralatan elektronik seperti computer, playstation, serta charger handphone,
adaptor laptop dan sebagainya
2.1 RANGKAIAN DC
2.1.1 Definisi Umum
Rangkaian tertutup yang dialiri
arus searah (d.c.) disebut dengan rangkaian arus searah. Rangkaian d.c. intinya
terdiri dari sebuah sumber daya d.c. (battery, generator dll), penghantar
yang digunakan untuk mengalirkan arus dan beban. Gambar 1.1 menunjukkan sebuah
bola lampu dihubungkan dengan battery melalui kawat penghantar. Arus searah
mulai mengalir dari terminal positif battery dan kembali ke awal melalui beban.
Arus searah mengikuti jalur ABCDA dan ABCDA merupakan rangkaian arus searah.
Beban untuk rangkaian arus searah biasanya adalah sebuah resistans. Dalam
rangkaian d.c., beban (yaitu resistans) dapat dihubungkan secara seri
atau paralel atau seri paralel. Dengan demikian, rangkaian d.c. dapat
diklasifikasikan menjadi :
·
Rangkaian Seri
·
Rangkaian Pararel
·
Rangkaian Seri-Pararel
2.1.2 Rangkaian Seri
Rangkaian di mana
resistans-resistans dihubungkan secara beruntun sedemikian rupa sehingga hanya
ada satu jalur untuk menglirnya arus listrik disebut sebauh rangkaian seri
Jumlah hambatan
total rangkaian seri sama dengan jumlah hambatan tiap tiap komponen (resistor).
2.1.3 Rangkaian Pararel
Salah satu rangkaian listrik
yang disusun secara berderet (paralel). Lampu yang dipasang di rumah umumnya
merupakan rangkaian paralel. Rangakain listrik paralel adalah suatu rangkaian
listrik, di mana semua input komponen berasal dari sumber yang sama. Semua
komponen satu sama lain tersusun paralel. Hal inilah yang menyebabkan susunan
paralel dalam rangkaian listrik menghabiskan biaya yang lebih banyak (kabel
penghubung yang diperlukan lebih banyak). Selain kelemahan tersebut, susunan
paralel memiliki kelebihan tertentu dibandingkan susunan seri. Adapun
kelebihannya adalah jika salah satu komponen dicabut atau rusak, maka komponen
yang lain tetap berfungsi sebagaimana mestinya
Jumlah kebalikan
hambatan total rangkaian paralel sama dengan jumlah dari kebalikan hambatan
tiap- tiap komponen (resistor).
2.1.4 Rangkaian Seri-Pararel
Gabungan antara rangkaian seri
dan rangkaian paralel disebut rangkaian seri-paralel (kadang disebut
sebagai rangkaian campuran atau rangkaian kombinasi).Generator DC
3.1 GENERATOR DC
3.1.1 Pengertian
Generator DC
Merupakan perangkat elektronis
yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik arus searah (Direct
Current). Generator DC menghasilkan listrik arus searah (DC). Sama halnya
dengan motor listrik, Generator listrik menggunakan hukum faraday mengenai induksi
elektromagnetik. Hukum Faraday menyebutkan jika terjadi perubahan garis gaya
magnet pada sebuah kumparan kawat, maka akan timbul gaya gerak listrik (ggl)
pada kawat tersebut. Jika kumparan kawat dihubungkan dengan rangkaian listrik
tertutup, maka akan timbul pula arus listrik yang mengalir pada rangkaian
Sebelum lebih lanjut memahami prinsip kerja generator, terlebih dahulu Anda
harus mengenal kaidah tangan kanan Fleming.
Kaidah tangan kanan fleming
adalah sebuah metode mneumonik untuk memudahkan kita menentukan arah vektor
dari ketiga komponen hukum Faraday, yakni arah gaya gerak kumparan kawat, arah
medan magnet, serta arah arus listrik. Jika Anda menirukan posisi jari tangan
kanan Anda seperti pada gambar di atas, maka ibu jari akan menunjukkan arah
gaya (torsi), jari telunjuk menunjukkan arah medan magnet, dan jari tengah
menunjukkan arah arus listrik. Berdasarkan belitan Magnet atau penguat
eksitasinya terhadap jangkar, generator DC dibedakan menjadi :
o
Generator Penguat terpisah
o
Generator Shunt
o
Generator Kompon
3.2 Konstruksi
Dan bagian Generator DC
Pada
dasarnya, Generator DC dibuat dengan menggunakan magnet permanen dengan 4 kutub
rotor, regulator tegangan digital, proteksi terhadap beban lebih, starter,
eksitasi, penyearah, bearing dan rumah generator atau casis serta bagian rotor.
Generator DC terdiri dari 2
bagian, yaitu
·
Strator, yaitu bagian mesin DC
yang diam. Terdiri dari :
o
Rangka Motor, Fungsi utama dari
rangka mesin adalah sebagai bagian dari tempat mengalirnya fluks; magnet.
Karena itu rangka mesin dibuat dari bahan ferromagnetik. Seiain itu rangkapun
befungsi untuk meletakkan alat-alat tertentu dan melindungi bagian-bagian mesin
lainnya. Mesin-mesin yang kecil rangkanya dibuat dari besi tuang, sedangkan
mesinmesin yang besar rangkanya dibuat dari plat campuran baja yang berbentuk
silinder.
o
Belitan Strator
o
Sikat arang, Fungsi utama sikat
adalah sebagai penghubung untuk aliran arus dari lilitan jangkar ke terminal
luar (generator) atau dari terminal luar ke lilitan jangkar (Motor). Karena itu
sikat sikat dibuat dari bahan konduktor. Disamping itu sikat juga berfungsi
untuk terjadinya komutasi, berrsama-sama dengan komutator, bahan sikat harus
lebih lunak dari bahan
o
Bearing, yaitu alat yang
memungkinkan terjadinya pergerakan relatif antara dua bagian dari alat atau
mesin, biasanya gerakan angular atau linear. Dengan adanya bearing, gesekan
antara dua bagian tersebut menjadi sangat minim dibandingkan tanpa bearing
o
Terminal Box
·
Rotor, yaitu bagian mesin DC
yang berputar. Terdiri dari
o
Komutator berfungsi sebagai
alat penyearah mekanik, yang bersama-lama dengan sikat membentuk suatu
kerjasama yang disebut komutasi. Supaya menghasilkan penyearah yang lebih baik,
maka komutator yang digunakan jumlahnya banyak. Karena itu tiap belahan/segmen
komutator tidak lagi merupakan bentuk sebagian selinder, tetapi sudah berbentuk
lempeng-lempeng. Diantara setiap lempeng/ segmen komutator terdapat bahan
isolator. Isolator yang digunakan menentukan kelas dari mesin berdasarkan
kemampuan.
o
Belitan rotor.
o
Kipas rotor
o
Poros rotor.
3.3 Prinsip
Kerja Generator DC
Teori yang mendasari terbentuknya GGL induksi
pada generator ialah Percobaan Faraday. Percobaan Faraday membuktikan bahwa
pada sebuah kumparan akan dibangkitkan GGL Induksi apabila jumlah garis gaya
yang diliputi oleh kumparan berubah-ubah. Ada 3 hal pok ok terkait dengan GGL
Induksi ini, yaitu :
1. Adanya flux magnet yang dihasilkan oleh kutub-kutub
magnet.
2. Adanya kawat penghantar yang merupakan tempat
terbentuknya EMF
3. Adanya perubahan flux magnet yang melewati kawat
penghantar listrik
·
Pada gambar tersebut dengan memutar rotor ( penghantar )
maka pada penghantar akan timbul EMF.
·
Kumparan ABCD terletak dalam medan magnet sedemikian rupa
sehingga sisi A-B dan C-D terletak tegak lurus pada arah fluks magnet.
·
Kumparan ABCD diputar dengan kecepatan sudut yang tetap
terhadap sumbu putarnya yang sejajar dengan sisi A-B dan C-D.
·
GGL induksi yang terbentuk pada sisi A-B dan sisi C-D
besarnya sesuai dengan perubahan fluks magnet yang dipotong kumparan ABCD tiap
detik.
Prinsip kerja generator (dinamo) DC sama
dengan generator AC. Namun, pada generator DC arah arus induksinya tidak
berubah. Hal ini disebabkan cincin yang digunakan pada generator DC berupa
cincin belah (komutator). Pembangkitan tegangan induksi oleh sebuah generator
diperoleh melalui dua cara:
·
Dengan menggunakan cincin seret, menghasilkan tegangan
induksi bolak-balik.
·
Dengan menggunakan komutator, menghasilkan tegangan DC.
Jika rotor diputar dalam pengaruh medan
magnet, maka akan terjadi perpotongan medan magnet oleh lilitan kawat pada
rotor. Hal ini akan menimbulkan tegangan induksi. Tegangan induksi terbesar
terjadi saat rotor menempati posisi seperti Gambar 2 (a) dan (c). Pada posisi
ini terjadi perpotongan medan magnet secara maksimum oleh penghantar. Sedangkan
posisi jangkar pada Gambar 2.(b), akan
menghasilkan tegangan induksi nol. Hal ini karena tidak adanya perpotongan
medan magnet dengan penghantar pada jangkar atau rotor. Daerah medan ini
disebut daerah netral.
Jika ujung belitan rotor dihubungkan dengan
slip-ring berupa dua cincin (disebut juga dengan cincin seret), seperti
ditunjukkan Gambar 3.(1), maka dihasilkan listrik AC (arus bolak-balik) berbentuk sinusoidal. Bila ujung belitan
rotor dihubungkan dengan komutator satu cincin Gambar 3.(2) dengan dua belahan,
maka dihasilkan listrik DC dengan dua gelombang positip.
·
Rotor dari generator DC akan menghasilkan tegangan
induksi bolak-balik. Sebuah komutator berfungsi sebagai penyearah tegangan AC.
·
Besarnya tegangan yang dihasilkan oleh sebuah generator
DC, sebanding dengan banyaknya putaran dan besarnya arus eksitasi (arus penguat
medan).
3.4 Macam
Macam Generator DC
·
Generator Penguat terpisah
Pada generator penguat terpisah, belitan eksitasi
(penguat eksitasi) tidak terhubung menjadi satu dengan rotor. Terdapat dua
jenis generator penguat terpisah, yaitu:
o
Penguat elektromagnetik (Gambar 8.a)
o
Magnet permanent / magnet tetap (Gambar 8.b)
Energi listrik yang dihasilkan oleh penguat elektromagnet
dapat diatur melalui pengaturan tegangan eksitasi. Pengaturan dapat dilakukan
secara elektronik atau magnetik. Generator ini bekerja dengan catu daya DC dari
luar yang dimasukkan melalui belitan F1-F2. Penguat dengan magnet permanen
menghasilkan tegangan output generator yang konstan dari terminal rotor A1-A2.
Karakteristik tegangan V relatif konstan dan tegangan akan menurun sedikit
ketika arus beban I dinaikkan mendekati harga nominalnya.
Karakterisik
o
karakteristik generator penguat terpisah saat eksitasi
penuh (Ie 100%) dan saat eksitasi setengah penuh (Ie 50%). Ie adalah arus
eksitasi, I adalah arus beban.Tegangan output generator akan sedikit turun jika
arus beban semakin besar.
o
Kerugian tegangan akibat reaksi jangkar
o
Perurunan tegangan akibat resistansi jangkar dan reaksi
jangkar
o
mengakibatkan turunnya pasokan arus penguat ke medan
magnet, sehingga tegangan induksi menjadi kecil.
·
Generator Shunt.
Pada generator shunt, penguat eksitasi E1-E2 terhubung
paralel dengan rotor (A1-A2). Tegangan awal generator diperoleh dari magnet
sisa yang terdapat pada medan magnet stator. Rotor berputar dalam medan magnet
yang lemah, dihasilkan tegangan yang akan memperkuat medan magnet stator,
sampai dicapai tegangan nominalnya. Pengaturan arus eksitasi yang melewati
belitan shunt E1-E2 diatur oleh tahanan geser. Makin besar arus eksitasi shunt,
makin besar medan penguat shunt yang dihasilkan, dan tegangan terminal meningkat
sampai mencapai tegangan nominalnya. Diagram rangkaian generator shunt dapat
dilihat pada Gambar dibawah ini.
Jika generator shunt tidak mendapatkan arus eksitasi,
maka sisa megnetisasi tidak akan ada, atau jika belitan eksitasi salah sambung
atau jika arah putaran terbalik, atau rotor terhubung- singkat, maka tidak akan
ada tegangan atau energi listrik yang dihasilkan oleh generator tersebut.
Karakteristik:
Generator shunt mempunyai karakteristik
seperti ditunjukkan pada Gambar diatas. Tegangan output akan turun lebih banyak
untuk kenaikan arus beban yang sama, dibandingkan dengan tegangan output pada
generator penguat terpisah. Sebagai sumber tegangan, karakteristik dari
generator penguat terpisah dan generator shunt tentu kurang baik, karena
seharusnya sebuah generator mempunyai tegangan output yang konstan, namun hal
ini dapat diperbaiki pada generator kompon
·
Generator Kompon
Generator kompon mempunyai dua penguat eksitasi pada inti
kutub utama yang sama. Satu penguat eksitasi merupakan penguat shunt, dan
lainnya merupakan penguat seri. Diagram rangkaian generator kompon ditunjukkan
pada Gambar dibawah ini. Pengatur medan magnet (D1-D2) terletak di depan
belitan shunt.
Karakteristik :
Gambar diatas menunjukkan karakteristik
generator kompon. Tegangan output generator terlihat konstan dengan pertambahan
arus beban, baik pada arus eksitasi penuh maupun eksitasi 50%. Hal ini
disebabkan oleh adanya penguatan lilitan seri, yang cenderung naik tegangannya
jika arus beban bertambah besar. Jadi ini merupakan kompensasi dari generator
shunt, yang cenderung tegangannya akan turun jika arus bebannya naik
4.1 BATTERY/ACCU
4.1.1 Definisi Umum
Accumulator disebut unsure
(sel) sekunder karena sesudah energy habis masih bisa diisi dan digunakan kembali.
Ketika diisi terjadi reaksi kimia yang pertama sesudah accumulator penuh dapat
memberi arus pada rangkaian luar, maka terjadi reaksi kimia kedua. Jadi pesawat
ini bekerja mengumpulkan dan mengeluarkan arus listrik.
4.2 Jenis-Jenis ACCU
4.2.1 Accumulator Timbel
Jenis accu yang umum digunakan
adalah accu timbel, accu terdiri dari 2 buah kumpulan plat timbel yang
dicelupkan kedalam larutan asam sukfat (H2SO4).
Untuk mendapatkan jumlah arus yang lebih besar
tetapi dalam kemasan yang kecil maka lapisan timbel tersebut dipasang
sedemikian rupa dalam jarak yang berdekatan. Untuk menjaga agar platplat
tersebut tidak saling bersentuhan maka diantara timbel tersebut dipasang
penyekat dari bahan isolator. Untuk mendapatkan tegangan (GGL) yang besar, plat
timbel tersebut dihubungkan seri.
4.2.2 Accumulator Alkali
Sel ini disebut alkali karena
menggunakan lindikali (kaliloog) sebagai larutan elektrolitnya.
Keungulannya:
- Tahan terhadap goncangan, getaran
- Tahan terhadap arus pengisian dan pembuangan yang berlebih
- Tahan terhadap arus hubungan singkat (short)
Kekurangannya:
·
Harganya mahal
·
Tiap pesawat hanya untuk satu
sel
·
Memerlukan tempat yang luas
·
Tegangannya rendah dibandingkan
dengan accumulator timbel
4.2.3 Accumulator Alkali
Dipakai untuk industri berat,
kendaraan berat, pertambangan, perusahaan kereta api, pusat pembangkit tenaga
listrik untuk penggerak relai, kapal laut dan kapal udara. Larutan
elektrolitnya berupa 20% larutan lindikali yang hidroksida potassium (KOH)
dengan tambahan sedikit lithium monohidrat dalam air. Bejana untuk accumulator
alkali dibuat dari baja dilapisi dengan nikel dan mempunyai lubang untuk
ujung-ujung (kutub) accumulator dan lubang untuk mengisi elektrolitnya. Lubang
pengisian elektrolit ditutupkan dengan katup untuk membuang gas dari elektrolit
tetapi mencegah jangan sampai udara masuk yang dapat menimbulkan asam arang
yang dapat mengurangi kapasitas accu.
4.3 Kapasitas Accu
Kapasitas accu dinyatakan
dengan amperejam(AH). Kapasitas accu bergantung pada luas dan jumlah plat. Bila
sebuah accu mempunyai kapasitas 60AH dan arus maksimal yang dikeluarkan sebesar
5 ampere maka batterai itu dapat memberi arus 4A selama 15 jam ataupun dapat
memberikan arus 5A selama 12 jam.
Elemen Kering
Elemen kering atau elemen le
chance disebut secara umum sebagai batu baterai. Elemen kering termasuk elemen
primer tapi sebagai elemen kering masih mempunyai banyak keunggulan, seperti
bentuk fisik yang kecil, mudah dibawa, aman dan praktis. Pada elemen ini,
elektroda positif adalah batang karbon yang ditengah dan pembungkusannya yang
terbuat dari seng merupakan elektroda negative. Elektrolitnya adalah larutan
ammonia klorida (NH4Cl) dan depolarisasi yang menahan terbentuknya hydrogen
pada elektroda positif terbuat dari mangan dioksida (MnO2) bercampur serbuk
karbon.
4.4 Cara
Kerja Akkumulator (Aki, Accu, Baterai)
Istilah akkumulator berasal
dari istilah asing “Accumuleren” yang mempunyai arti mengumpulkan atau
menyimpan. Akkumulator (accu, aki) adalah sebuah alat yang dapat menyimpan
energi (umumnya energi listrik) dalam bentuk energi kimia. Pada umumnya,
khususnya di Indonesia, akkumulator hanya dimengerti sebagai “baterai atau akku
atau aki” yang biasa digunakan pada kendaraan bermotor. Sedangkan dalam bahasa
Inggris, kata akkumulator dapat mengacu kepada baterai, kapasitor, atau lainnya
yang berkaitan dengan suatu benda yang dapat menyimpan muatan listrik dan dapat
dilakukan pengisian ulang setelah muatan listrik tersebut habis setelah
pemakaian.
Akumulator sering juga disebut aki. Elektrode
akumulator baik anode dan katode terbuat dari timbal berpori. Bagian utama
akumulator, yaitu :
Kutup positif (anode) terbuat dari timbal
dioksida (PbO2)
Kutub negatif (katode) terbuat dari timbal murni
(Pb)
Larutan elektrolit terbuat dari asam sulfat
(H2SO4) dengan kepekatan sekitar 30%
Lempeng timbal dioksida dan timbal murni disusun
saling bersisipan akan membentuk satu pasang sel akumulator yang saling
berdekatan dan dipisahkan oleh bahan penyekat berupa isolator. Beda potensial
yang dihasilkan setiap satu sel akumulator 2 volt sehingga pada akumulator 12
volt tersusun dari 6 pasang sel akkumulator yang disusun seri. Kemampuan
akumulator dalam mengalirkan arus listrik disebut dengan kapasitas akumulator yang
dinyatakan dengan satuan Ampere Hour (AH). 50 AH artinya akkumulator mampu
mengalirkan arus listrik 1 ampere dan dapat bertahan selama 50 jam tanpa
pengisian kembali. Dalam garis besarnya akkumulator memiliki cara atau prinsip
kerja sebagai berikut :
PENGOSONGAN (PEMAKAIAN)
Pada saat akumulator digunakan, terjadi perubahan
energi kimia menjadi energi listrik dan terjadi perubahan anode, katode dan
elektrolitnya. Pada anode, secara perlahan terjadi perubahan yaitu timbal
dioksida (PbO2) menjadi timbal sulfat (PbSO4). Begitu pula yang terjadi pada
katode adalah secara perlahan-lahan timbal murni (Pb) menjadi timbal sulfat
(PbSO4). Adapun pada larutan elektrolit terjadi perubahan, yaitu asam sulfat
pekat menjadi encer, karena pada pengosongan akumulator terbentuk air (H2O).
Reaksi kimia pada akkumulator yang dikosongkan (dipakai) adalah sebagai berikut
:
Pada elektrolit : H2SO4 –>
2H+ + SO4 2–
Pada anode : PbO2
+ 2H+ +
2e + H2SO4
–> PbSO4 + 2H2O
Pada katode : Pb + SO4 2 –>
PbSO4
Terbentuknya air pada reaksi kimia di atas
menyebabkan kepekatan asam sulfat berkurang, sehingga mengurangi massa
jenisnya. Jika hal itu terjadi, maka kedua kutub akan memiliki potensial sama
dan arus listrik berhenti mengalir. Keadaan ini dikatakan akkumulator kosong (habis).
PENGISIAN
Akkumulator yang telah habis (kosong) dapat diisi
kembali, karena itulah akkumulator disebut juga dengan elemen sekunder. Untuk
melakukan pengisian diperlukan sumber tenaga listrik arus searah lain yang
memiliki beda potensial sedikit lebih besar. Misalnya akku 6 volt kosong harus
disetrum dengan sumber arus yang tegangannya sedikit lebih besar dari 6 volt.
Kutub positif sumber tegangan dihubungkan dengan kutub positif akumulator, dan
kutub negatif sumber tegangan dihubungkan dengan kutub negatif akumulator.
Dengan cara tersebut elektron-elektron pada akumulator dipaksa kembali ke
elektrode akumulator semula, sehingga dapat membalik reaksi kimia pada kedua
elektrodenya.
Proses pengisian dapat berjalan dengan baik
apabila arus searah yang diberikan memiliki ripple yang cukup tinggi untuk
mempermudah proses kimia (pelepasan elektron) dalam kepingan-kepingan
elektroda. Selain itu, penggunaan arus pengisian yang relatif kecil dengan
waktu pengisian lama dapat diperoleh hasil pengisian yang lebih baik dan
memperpanjang umur pakai akkumulator. Besarnya arus pengisian dapat diatur
dengan reostat. Pada saat pengisian terjadi penguapan asam sulfat, sehingga
menambah kepekatan asam sulfat dan permukaan asam sulfat turun. Oleh sebab itu,
pada akumulator perlu ditambahkan air murni (H2O) kembali. Reaksi kimia yang
terjadi saat akkumulator diisi adalah :
Pada elektrolit :
H2SO4 –> 2H+
+ SO4 2–
Pada anode :
PbSO4 + SO4 2–
+ 2H2O –>
PbO2 + 2H2SO4
Pada katode :
PbSO4 + 2H+
–> Pb + H2SO4
Jadi pada saat pengisian akkumulator, pada
prinsipnya mengubah kembali anode dan katode yang berupa timbal sulfat (PbSO4)
menjadi timbal dioksida (PbO2) dan timbal murni (Pb), atau terjadi proses ”
Tenaga listrik dari luar diubah menjadi tenaga kimia listrik di dalam
akkumulator dan kemudian disimpan di dalamnya.”
Dalam pembuatan akkumulator ada beberapa hal yang
harus diperhatikan pertama, bahan yang digunakan harus mudah menggabungkan diri
secara atomik atau molekuler dengan zat-zat kimia lain atau dengan kata lain,
yang mudah di-oxidir. Kedua, bahan tersebut harus mudah melepaskan lagi atom
atau molekul oksigen yang telah menyatu dengannya, atau mudah di-reduksir.
Ketiga yang tidak kalah penting, bahan yang dipergunakan harus mudah didapat di
alam dan murah harganya. Pilihan akhirnya jatuh pada logam yang murah dan mudah
didapat di alam yaitu timbal (PbO ) dan timbal oksida (PbO2). Dengan
alasan-alasan itulah akkumulator (akku, aki, accu) dewasa ini sangat populer
digunakan dalam berbagai keperluan.
4.5 Kontruksi
dan Bagian-bagian Aki (Baterai)
|
|
|
Kontruksi dan bagian-bagian
baterai
|
1.
Kotak baterai
Berfungsi sebagai penampung dan
pelindung bagi semua komponen baterai yang ada di dalamnya seperti sel,
penghubng sel, pemisah sel, plat baterai dan lain-lain. Selain itu juga kotak
baterai berfungsi sebagai ruang endapan-endapan baterai pada bagian bawah.
Bahan kotak baterai ini biasanya transparan untuk mempermudah pemeriksaan
jumlah atau tinggi elektrolit baterai.
2.
Tutup baterai,
Sesuai dengan namanya bagian ini
berfungsi sebagai tutup bagiana atas baterai, tempat dudukan terminal-terminal
baterai, lubang ventilasi.
3.
Plat baterai.
Terdapat dua buah plat, plat
positif dan plat negatif. Kedua plat tersebut mempunyai grid yang terbuat dari
antimoni dan paduan timah. Bahan pembuat Plat positif adalah bahan antimoni
yang dilapisi dengan lapisan aktif oksida timah (lead dioxide, PbO2) yang
berwarna coklat dan plat negatif terbuat dari sponge lead (Pb) yang berwarna
abu-abu. Salah satu yang mempengaruhi kemampuan baterai dalam mengalirkan arus
adalah jumlah dan ukuran plat. Semakin besar atau banyak platnya maka semakin
besar pula arus yang dihasilkan.
4.
Separator atau penyekat,
Separator ini ditempatkan di
antara plat positif dan plat negatif. Penyekat atau separator ini
berpori-pori supaya memungkinkan larutan elektrolit melewatinya. Bagian
ini juga berfungsi untuk mencegah hubungan singkat antar plat.
5.
Sel.
Satu unit plat positif dan plat
negatif yang dibatasi oleh penyekat di antara kedua plat posotif dan negatif
disebut dengan sel atau elemen. Sel-sel baterai dihubungkan secara seri satu
dengan lainnya, sehingga jumlah sel baterai akan menentukan besarnya tegangan
baterai yang dihasilkan. Satu buah sel di dalam baterai menghasilkan tegangan
kira-kira sebesar 2,1 volt, sehingga untuk baterai yang jumlah selnya 6
menghasilkan total teganya sekitar 12,6 Volt.
6.
Penghubung sel (cell connector)
Merupakan plat logam yang
dihubungkan dengan plat-plat baterai. Ada dua buah plat penghubung pada setiap
sel yaitu untuk plat positif dan plat negatif. Penghubung sel pada plat positif
dan negatif disambungkan secara seri untuk semua sel.
7.
Pemisah sel (cell partition).
Bagian ini merupakan bagian
dari kotak baterai yang memisahkan tiap sel.
8.
Terminal baterai.
Secara umum ada dua buah
terminal pada baterai, yaitu terminal positif dan terminal negatif. Terminal
ini terletak pada bagian atas dari aki.
9.
Tutup ventilasi.
Komponen ini terdapat
pada baterai jenis basah yang berfungsi sebagai tutup lubang yang digunakan
untuk menambah atau memeriksa air baterai. Pada tutup ini terdapat lubang
ventilasi berfungsi untuk membuang gas hidrogen yang dihasilkan saat terjadi
proses pengisian.
10. Larutan elektrolit,
Yaitu cairan pada baterai
merupakan campuran antara asam sulfat (H2SO4) dan air (H2O). Secara kimia,
campuran tersebut bereaksi dengan bahan aktif pada plat baterai untuk
menghasilkan listrik. Baterai yang terisi penuh mempunyai kadar 36% asam sulfat
dan 64% air. Larutan elektrolit mempunyai berat jenis (specific gravity) 1,270
pada 200C (680F) saat baterai terisi penuh. Berat jenis merupakan perbandingan
antara massa cairan pada volume tertentu dengan massa air pada volume yang
sama. Makin tinggi berat jenis, makin kental zat cair tersebut. Berat jenis air
adalah 1 dan berat jenis asam sulfat adalah 1,835. Dengan campuran 36% asam dan
64% air, maka berat jenis larutan elektrolit pada baterai sekitar 1,270.
DAFTAR PUSTAKA
1. Dorf C. Richard,
James A. Svoboda, 1996, Introduction to Electric Circuits, 3rd
Edition, John Wiley & Sons, Singapore
2. Harmonyati B.K,
1981, Rangkaian Listrik I, Insrirut Teknologi Bandung, Bandung
3. http://www.kitapunya.net/2015/03/kontsruksi-bagian-baterai-aki.html,
Diakses pada tanggal 28 September 2015
4. http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/sumber-listrik-arus-searah-dc/
, Diakses pada tanggal 30 September 2015
5. http://oprekzone.com/cara-kerja-akkumulator-aki-accu-baterai/,
Diakses pada tanggal 30 September 2015
6. https://id.wikipedia.org/wiki/Rangkaian_seri_dan_paralel
. Diakses pada tanggal 30 September 2015
.jpg)
.jpg)
![”download[4]”](”http://2.bp.blogspot.com/-rjgxhmb452u/uisl3bk6kxi/aaaaaaaadag/xif-jcnhklu/s1600/download+oke+1.jpg”)
