Đang tải... (xem toàn văn)
Ắc qui là nguồn hòa hoạt động trên cơ sở hai điện cực có điện thế khác nhau, nó cung cấp dòng điện một chiều cho các thiết bị điện dùng trong công nghiệp cũng như trong dân dụng . Đặc điểm Khi ắc qui phóng hết điện ta phải tiến hành nạp điện cho ắc qui ,sau đó ắc qui lại có thể phóng điện lại được . Ắc qui có thể thực hiện nhiều chu kì phóng nạp nên ta có thể sử dụng lâu dài . Phân loại Trong thực tế kỹ thuật có nhiều loại acqui nhưng phổ biến và thường dùng nhất là : + ắc qui chì-axit + ắc qui kiềm. Tuy nhiên ắc qui chì-axit trong thực tế được sử dụng rông rãi hơn .
Luận văn tốt nghiệp Đề tài Thiết kế bộ nạp ắc qui tự động LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI thiết kế bộ nạp ắc qui tự động Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động Sinh viên:Dương Văn Phúc 1 TĐH2 – K49 CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ẮC QUI I.1 : Khái niệm c qui là ngun hòa hot ng trên c s hai in cc có in th khác nhau, nó cung cp dòng in mt chiu cho các thit b in dùng trong công nghip cng nh trong dân dng . c im Khi c qui phóng ht in ta phi tin hành np in cho c qui ,sau ó c qui li có th phóng in li c . c qui có th thc hin nhiu chu kì phóng np nên ta có th s dng lâu dài . Phân loi Trong thc t k thut có nhiu loi acqui nhng ph bin và thng dùng nht là : + c qui chì-axit + c qui kim. Tuy nhiên c qui chì-axit trong thc t c s dng rông rãi hn . I.2: Ứng dụng của ắc qui: c qui là mt ngun in c tr nng lng in di dng hoá, nó cung cp in cho các thit b in ph c v trong công nghip cng nh trong i sng hàng ngày: nh cung cp in cho ng c in, bóng èn, là ngun nuôi cho các thit b in t…. Cu to ca c qui. c qui là mt ngun in hoá, sc in ng ca c quy ph thuc vào vt liu cu to bn cc và cht in phân, vi c qui chì axit sc in ng danh nh ca mt c qui n là 2,1vôn. + Mun tng kh nng d tr nng lng ca c qui ngi ta tng s lng cp bn cc dng âm trong mi c qui n. + tng giá tr sc in ng ca ngun ngi ta ghép ni nhiu c qui n thành mt bình c qui. Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động Sinh viên:Dương Văn Phúc 2 TĐH2 – K49 I.3: Cấu tạo của ắc qui: Cu trúc ca mt c qui n gin gm có phân khi bn cc dng, phân khi bn cc âm, các tm ngn. Phân khi bn cc do các bn cc cùng tên ghép li vi nhau. Cu to ca mt bn cc trong c qui gm có phn khung xng và cht tác dng trát lên nó. Khung xng ca bn cc âm và bn cc dng có cu t o ging nhau, chúng c úc t chì và chúng c úc t chì và có pha thêm 5 ÷ 8 % ngtimoan ( Sb ) và to hình mt li. 3. Ct bn cc 2. Cht tác dng 1. Vu bn cc 2 3 Hình 1.2: Cấu tạo bản cự của ắc qui. + - Hình 1.1: Cấu tạo của ắc qui. Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động Sinh viên:Dương Văn Phúc 3 TĐH2 – K49 Ph gia Sb thêm vào chì s làm tng dn in và ci thin tính úc. Trong thành phn cht tác dng còn có thêm khong 3 % cht n ( các mui hu c ) tng xp, bn ca lp cht tác dng. Nh tng xp mà ci thin c thm sâu ca cht dung dch in phân vào trong lòng bn cc, ng thi din tích th c t tham gia phn ng hoá hc ca các bn cc cng c tng thêm . Phn u ca mi bn cc có vu, các bn cc dng ca mi c qui n c hàn vi nhau to thành khi bn cc dng, các bn cc âm c hàn vi nhau thành khi bn cc âm. S lng các bn cc trong mi c qui thng t 5 n 8 tm, b d y tm bn cc dng ca c qui thng t 1,3 n 1,5 mm , b dày tm bn cc âm thng mng hn 0,2 n 0,3 mm . S bn cc âm trong c qui thng nhiu hn s bn cc dng mt bn nhm tn dng trit din tích tham gia phn ng ca các bn cc. Tm ngn c b trí gia các bn c c âm và dng có tác dng ngn cách và tránh va p gia các bn cc. Tm ngn c làm bng vt liu poly-vinyl-clo b dy 0,8 n 1,2 mm và có dng ln sóng, trên b mt tm ngn có các l cho phép dung dch in phân thông qua. I.4: Quá trình biến đổi năng lượng trong ắc qui c qui là ngun nng lng có tính cht thun nghch : nó tích tr nng lng di dng hoá nng và gii phóng nng lng di d ng in nng. + Quá trình c qui cp in cho mch ngoài c gi là quá trình phóng in. + quá trình c qui d tr nng lng c gi là quá trình np in. +Phn ng hoá hc biu din quá trình chuyn hoá nng lng. I.4.1:Quá trình biến đổi năng lượng trong ắc qui axit: Trong c qui axit có các bn cc dng là ôixit chì ( PbO 2 ), các bn âm là chì ( Pb ), dung dich in phân là axit sunfuaric ( H 2 SO 4 ) nng d = 1,1 ÷ 1,3 % (- ) Pb ⏐ H 2 SO 4 d = 1,1 ÷ 1,3 ⏐ PbO 2 (+ ) Phng trình hoá hc biu din quá trình phóng np ca c qui axit : PbO 2 + 2H 2 SO 4 (H 2 O) + Pb PbSO 4 + H 2 O + PbSO 4 Cc d d in phân cc cc d d in phân cc dng âm dng âm Th in ng e = 2,1 V. Phóng Np Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động Sinh viên:Dương Văn Phúc 4 TĐH2 – K49 - Khi np nh ngun in np mà mch ngoài các in t “e” chuyn ng t các bn cc âm n các bn cc dng. ó là dòng in np I n . - Khi phóng in di tác ng ca sc in ng riêng ca c quy các in t s chuyn ng theo hng ngc li t dng n âm và to thành dòng in phóng - Khi c quy ã np no, cht tác dng các bn cc dng là PbO 2 còn các bn cc âm là chì xp Pb, khi phóng in các cht tác dng hai bn cc u tr thành sunfat chì PbSO 4 có dng tinh th nh. Trng thái nng lng ca c quy quan h vi quá trình bin i hoá hc các bn cc và dung dch in phân c tóm tt bng sau: Trng thái ca c quy Bn cc dng Dung dch in phân Bn cc âm ã c np no ã phóng ht in PbO 2 (oxit chì ) PbSO4 (Sunphat chì tinh th nh) 2H 2 SO 4 (axit sufuric ) H 2 O ( Nc ) Pb (Chì xp nguyên cht ) PbSO4 (Sunfat chì tinh th nh ) Nhn xét: Khi phóng in axít sunfuric b hp th to thành sunfat còn nc b phân hoá ra, do ó nng ca dung dch gim i. Khi np in thì ngc li nh hp th nc và tái sinh ra axit sufuric nên nng ca dung dch tng lên. S thay i nng ca dung dch in phân khi phóng và np là mt trong nhng du hiu xác nh mc phóng in ca c quy trong khi s dng. Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động Sinh viên:Dương Văn Phúc 5 TĐH2 – K49 I.4.2: Quá trình biến đổi năng lượng trong ắc qui kiềm: Trong c qui kim có bn cc dng là Ni(OH) 3 , bn cc âm là Fe, dung dch in phân là: KOH nng d = 20 % ( - ) Fe ⏐ KOH d = 20% ⏐ Ni(OH) 3 ( + ) Phng trình hoá hc biu din quá trình phóng np ca c qui kim : Fe + 2Ni(OH) 3 Fe(OH) 3 + 2Ni(OH) 2 Th in ng e = 1,4 V. Nhận xét: Trong các quá trình phóng np nng dung dch in phân là thay i. Khi c qui phóng in nng dung dch in phân gim dn. Khi c qui np in nng dung dch in phân tng dn. Do ó ta có th cn c vào nng dung dch in phân ánh giá trng thái tích in ca c qui. I.4.3:Các thông số cơ bản của ắc qui: - Sc in ng ca c qui kim và c qui axit ph thuc vào nng dung dch in phân. Ngi ta thng s dng công thc kinh nghim : Eo = 0,85 + γ ( V ) Trong ó: Eo - sc in ng tnh ca c qui ( V ). γ - Nng dung dch in phân 15 °C ( g/cm 3 ). Ngoài ra sut in ng còn ph thuc vào nhit trong dung dch . Nhit (°C) 15 20 25 30 35 40 Dung dch pha ban u γ 1,237 1,234 1,230 1,226 1,219 1,212 Dung dch ngng s dng 1,187 1,183 1,180 1,177 1,170 1,164 +Trong quá trình phóng in thì sc in ng Ep ca c qui c tính theo công thc: Phóng Np Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động Sinh viên:Dương Văn Phúc 6 TĐH2 – K49 Ep = Up + Ip. Trong ó : Ep - Sc in ng ca c qui khi phóng in ( V ) Ip - Dòng in phóng ( A ) Up - in áp o trên các cc ca c qui khi phóng in (V) r aq - in tr trong ca c qui khi phóng in ( Ω ) +Trong quá trình np in thì sc in ng En ca c qui c tính theo công thc: En = Un - In.r aq Trong ó : En - Sc in ng ca c qui khi np in ( V ) In - Dòng in np ( A ) Un - in áp o trên các cc ca c qui khi np in ( V ) r aq - in tr trong ca c qui khi np in ( Ω ) - Dung lng phóng ca c qui là i lng ánh giá kh nng cung cp nng lng in ca c qui cho ph ti, và c tính theo công thc : Cp = Ip.tp Trong ó : Cp - Dung dch thu c trong quá trình phóng ( Ah ) Ip - Dòng in phóng n nh trong thi gian phóng in tp ( A ) tp - Thi gian phóng in ( h ). - Dung lng n p ca c qui là i lng ánh giá kh nng tích tr nng lng ca c qui và c tính theo công thc : Cn = In.tn Trong ó : Cn - dung dch thu c trong quá trình np ( Ah ) In - dòng in np n nh trong thi gian np tn ( A ) tn - thi gian np in ( h ). Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động Sinh viên:Dương Văn Phúc 7 TĐH2 – K49 I.5: Đặc tính phóng nạp của ắc qui: I.5.1. Đặc tính phóng của ắc qui. - c tính phóng ca c qui là th biu din quan h ph thuc ca sc in ng, in áp c qui và nng dung dch in phân theo thi gian phóng khi dòng in phóng không thay i . - T c tính phóng ca c qui nh trên hình v ta có nhn xét sau: +Trong khong thi gian phóng t tp = 0 n tp = tgh, sc in ng, in áp, nng dung dch in phân gim dn, tuy nhiên trong khong thi gian này dc ca các th không ln, ta gi ó là giai on phóng n nh hay thi gian phóng in cho phép tng ng vi mi ch phóng in ca c qui ( dòng in phóng ) ca c qui. - T thi im tgh tr i dc ca th thay i t ngt .Nu ta tip tc cho c qui phóng in sau tgh thì sc in ng, in áp ca c qui s gim rt nhanh. Mt khác các tinh th sun phát chì (PbSO 4 ) to thành trong phn ng s có dng thô rn rt khó hoà tan ( bin i hoá hc) trong quá trình np in tr li cho c qui sau này. Thi im tgh gi là gii hn phóng in cho phép Hình 1.3: Đặc tính phóng của ắc qui. C P = I P .t P Vùng phóng in cho phép 4 0 5 10 1,75 1,95 2,11 I (A) U (V) 2012 8 8 t E U P Khong n gh E Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động Sinh viên:Dương Văn Phúc 8 TĐH2 – K49 ca c qui, các giá tr Ep, Up, ρ ti tgh c gi là các giá tr gii hn phóng in ca c qui. c qui không c phóng in khi dung lng còn khong 80%. - Sau khi ã ngt mch phóng mt khong thi gian nào, các giá tr sc in ng, in áp ca c qui, nng dung dch in phân li tng lên, ta gi ây là thi gian hi phc hay khong ngh c a c qui. Thi gian hi phc này ph thuc vào ch phóng in ca c qui (dòng in phóng và thi gian phóng ). I.5.2: Đặc tính nạp của ắc qui: c tính np ca c qui là th biu din quan h ph thuc gia sc in ng, in áp và nng dung dch in phân theo thi gian np khi tr s dòng i n np không thay i. . - T th c tính np ta có các nhn xét sau : +Trong khong thi gian t t n = 0 n t n = t s thì sc in ng, in áp, nng dung dch in phân tng dn. +Ti thi im t n = t s trên b mt các bn cc âm xut hin các bt khí (còn gi là hin tng sôi ) lúc này hiu in th gia các bn cc ca c qui Khon g ngh 1,95V C n = I n .t n Vùng np chính 5 10 0 10 1 t s 20 (2÷3) h Vùng np no t I (A) U,E (V) 2,4V 2 2,7V Un Bt u sôi 2 ,4V 2,1VEaq Eo Hình 1.4: Đặc tính nạp của ắc qui. . văn tốt nghiệp Đề tài Thiết kế bộ nạp ắc qui tự động LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI thiết kế bộ nạp ắc qui tự động Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui. Giá thành cao. Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động Sinh viên:Dương Văn Phúc 10 TĐH2 – K49 I.6:Các phương pháp nạp ắc qui tự động. Có ba phng
