Pengujian Battery Bekas Pemakaian di UPS Unit 1500

A. Pendahuluan

Reaksi kimia dasar dari battery lead-acid dalam elektrolit asam sulphur (lead acid wet battery) adalah :

PbO2 + Pb + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2 + 1⁄2 O2

Asam terurai saat discharge dan terbentuk lagi saat recharge. Hydrogen dan oxygen terbentuk selama discharge dan float charging (karena float charging counteracting selfdischarge). Pada battery basah, gas O2 dan H2 terlepas dan hal ini mengakibatkan air secara periodis harus diisikan kebaterai untuk menggantinya. Battery memiliki plate positif dan negatif yang terpisah oleh micro-porous rubber. Rating battery dinyatakan sebagai kapasitas kemampuan battery dalam Ampere hour (Ah) atau Watt hour (Wh). Nilai rating ini tergantung pada beberapa kondisi yaitu : Discharge rate, end of discharge voltage, cell temperature (juga biasa disebut electrolyte temp). (1)

End of discharge voltage standar yang digunakan untuk battery type lead acid adalah 1.75 volt per cell di Amerika. Tetapi dalam dunia industri nilai 1.67 volt per cell adalah nilai yang biasa dipakai. (1)

Suhu adalah salah satu faktor utama penyebab menurunnya umur battery, menyebabkan lebih cepatnya positive grid corrosion sebagai salah satu penyebab kegagalan battery. Pada suhu ruangan 35º C, battery yang didesain pada pemakaian 25º C dengan perkiraan life time 20 tahun dapat lebih pendek umurnya menjadi hanya 10 tahun.(2)

Rating battery berbeda-beda untuk tiap nilai beban yang terhubung (rate discharge nonlinear untuk tiap nilai arus yang berbeda). Berikut adalah typical karakteristik discharge battery untuk nilai arus beban berbeda-beda.

Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa hubungan antara ampere dan waktu discharge tidak linear dan sesederhana seperti perkalian ampere dan hour (Ah) tetapi bergantung pada beberapa factor yang telah diatas.

Discharge Testing BatteryPengetesan battery melalui metode ini memiliki keuntungan hasil yang akurat dan merupakan satu-satunya metode yang telah terbukti valid dalam mengukur kapasitas battery (2). Tetapi metode pengukuran ini memerlukan waktu yang lama.

B. Metode pengukuran Untuk pengujian sampel battery bekas pemakaian di UPS Unit 1500 KMI digunakan uji discharge battery. Metode pengujian dilakukan dengan monitoring discharge battery dengan memakai beban lampu pijar 12Vdc, 100Watt. Kemudian dilakukan pengukuran tegangan terminal battery dan arus beban battery menggunakan AVOmeter dan ammeter clamp untuk mengetahu karakteristik discharge battery. Pengambilan sample tegangan dan arus diusahakan dilakukan tiap 1 jam, hingga tegangan cell battery turun menjadi 1.67 volt per cell.

C. Pengujian battery1. Pengujian battery 12 V dengan spesifikasi : Lead acid wet battery 12 Volt, 150 Ah. Manufacture

Hagen, Type 12V3OPzS 150 LA. Jumlah cell battery 6 cell. Gambar berikut menunjukkan rangkaian pengujian battery:

Secara teori berikut adalah perhitungan sederhana kemampuan kapasitas battery: Arus beban 100W/12V = 100/12= 8.33A Maka secara teori battery kondisi full charged akan bertahan selama= 150/8.33=18 h.

Tetapi berdasar hal yang telah disebutkan sebelumnya, discharge rate battery bervariasi berdasar besar beban yang terhubung.

Berikut hasil pengujian karakteristik discharge rate sesungguhnya dari battery.

Lampu 100W/12vdc

Ammeter

Battery 12V+

(+) (-)

V

Dari gambar diatas terlihat bahwa end voltage discharge battery hingga mencapai tegangan 1.67V per cell (10 Volt untuk 6 cell) terjadi pada rentang waktu discharge 10,5 h.

Nilai ini berbeda dengan penghitungan secara teori dimana battery fully charged bisa bertahan 18 jam dengan beban sama. Tetapi sekali lagi hal ini tergantung pada beberapa faktor seperti temperature cell, kondisi battery (fully charged atau tidak) karena kondisi saat battery yang diuji tidak diketahui. (battery dalam kondisi penyimpanan tanpa dilakukan charging).

Tetapi secara umum dapat diperkirakan bahwa kondisi kemampuan kapasitas battery sampel masih bagus dilihat bahwa lama waktu hingga battery ‘habis’ tidak berbeda terlalu mencolok dengan kemampuan teoritis battery dalam kondisi fully charged.

2. Pengujian battery 6 V dengan spesifikasi : Lead acid wet battery 6 Volt, 200 Ah. Manufacture Hagen, Type 6V4OPzS 200 LA. Jumlah cell battery 3 cell. Untuk pengujian beban 12V, maka 2 battery dirangkai seri untuk mendapat tegangan yang sesuai sehingga total jumlah cell battery 6 cell. Gambar berikut menunjukkan rangkaian pengujian battery:

Lampu 100W/12vdc

Ammeter V

Battery 6V

+(+) (-)

Battery 6V

+(+) (-)

Secara teori berikut perhitungan sederhana kemampuan kapasitas battery: Arus beban 100W/12V = 100/12= 8.33A Maka secara teori battery kondisi full charged akan bertahan selama= 200/8.33=24 h.

Berikut hasil pengujian karakteristik discharge rate sesungguhnya dari battery.

Lama waktu hingga tegangan per cell battery 1.67Vper cell (10Volt tegangan terminal) adalah = 28jam.

Dari hasil uji dapat disimpulkan kondisi sampel battery masih sangat bagus berdasar waktu discharge yang cukup lama bahkan melebihi perhitungan teoritisnya. Salah satu faktor yang mungkin memepengaruhi lamanya waktu discharge adalah pengetesan tidak dilakukan secara kontinyu, tetapi dilakukan hanya saat jam kerja normal (battery berhenti dibebani saat jam pulang kerja dan diteruskan saat awal jam kerja). Tapi secara umum hal ini tidak memepengaruhi tujuan dari pengetesan yang ingin mengetahui kondisi battery secara umum. Tidak secara detail ingin mengetahui karakteristik battery.

Referensi :

1. STATIONARY BATTERIES, Marco W Migliaro, P.E., Fellow IEEE, Chief Electrical and I&C Engineer, Florida Power & LightNuclear Division.

2. Battery Testing, Megger Catalogue 2008, Version 1.0