Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp acquy 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 ngun hòa hot ng trên c s hai in cc có in th khác nhau, nó cung cp dòng in mt chiu cho các thit b in dùng trong công nghip cng nh trong dân dng . c im Khi c qui phóng ht in ta phi tin hành np in cho c qui ,sau ó c qui li có th phóng in li c . c qui có th thc hin nhiu chu kì phóng np nên ta có th s dng lâu dài . Phân loi Trong thc t k thut có nhiu loi acqui nhng ph bin và thng dùng nht là : + c qui chì-axit + c qui kim. Tuy nhiên c qui chì-axit trong thc t c s dng rông rãi hn . I.2: Ứng dụng của ắc qui: c qui là mt ngun in c tr nng lng in di dng hoá, nó cung cp in cho các thit b in ph c v trong công nghip cng nh trong i sng hàng ngày: nh cung cp in cho ng c in, bóng èn, là ngun nuôi cho các thit b in t…. Cu to ca c qui. c qui là mt ngun in hoá, sc in ng ca c quy ph thuc vào vt liu cu to bn cc và cht in phân, vi c qui chì axit sc in ng danh nh ca mt c qui n là 2,1vôn. + Mun tng kh nng d tr nng lng ca c qui ngi ta tng s lng cp bn cc dng âm trong mi c qui n. +  tng giá tr sc in ng ca ngun ngi ta ghép ni nhiu c qui n thành mt 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: Cu trúc ca mt c qui n gin gm có phân khi bn cc dng, phân khi bn cc âm, các tm ngn. Phân khi bn cc do các bn cc cùng tên ghép li vi nhau. Cu to ca mt bn cc trong c qui gm có phn khung xng và cht tác dng trát lên nó. Khung xng ca bn cc âm và bn cc dng có cu t o ging nhau, chúng c úc t chì và chúng c úc t chì và có pha thêm 5 ÷ 8 % ngtimoan ( Sb ) và to hình mt li. 3. Ct bn cc 2. Cht tác dng 1. Vu bn cc 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 tng  dn in và ci thin tính úc. Trong thành phn cht tác dng còn có thêm khong 3 % cht n ( các mui hu c )  tng  xp,  bn ca lp cht tác dng. Nh tng  xp mà ci thin c  thm sâu ca cht dung dch in phân vào trong lòng bn cc, ng thi din tích th c t tham gia phn ng hoá hc ca các bn cc cng c tng thêm . Phn u ca mi bn cc có vu, các bn cc dng ca mi c qui n c hàn vi nhau to thành khi bn cc dng, các bn cc âm c hàn vi nhau thành khi bn cc âm. S lng các bn cc trong mi c qui thng t 5 n 8 tm, b d y tm bn cc dng ca c qui thng t 1,3 n 1,5 mm , b dày tm bn cc âm thng mng hn 0,2 n 0,3 mm . S bn cc âm trong c qui thng nhiu hn s bn cc dng mt bn nhm tn dng trit  din tích tham gia phn ng ca các bn cc. Tm ngn c b trí gia các bn c c âm và dng có tác dng ngn cách và tránh va p gia các bn cc. Tm ngn c làm bng vt liu poly-vinyl-clo b dy 0,8 n 1,2 mm và có dng ln sóng, trên b mt tm ngn có các l cho phép dung dch in phân thông qua. I.4: Quá trình biến đổi năng lượng trong ắc qui c qui là ngun nng lng có tính cht thun nghch : nó tích tr nng lng di dng hoá nng và gii phóng nng lng di d ng in nng. + Quá trình c qui cp in cho mch ngoài c gi là quá trình phóng in. + quá trình c qui d tr nng lng c gi là quá trình np in. +Phn ng hoá hc biu din quá trình chuyn hoá nng lng. I.4.1:Quá trình biến đổi năng lượng trong ắc qui axit: Trong c qui axit có các bn cc dng là ôixit chì ( PbO 2 ), các bn âm là chì ( Pb ), dung dich in phân là axit sunfuaric ( H 2 SO 4 ) nng  d = 1,1 ÷ 1,3 % (- ) Pb ⏐ H 2 SO 4 d = 1,1 ÷ 1,3 ⏐ PbO 2 (+ ) Phng trình hoá hc biu din quá trình phóng np ca c qui axit : PbO 2 + 2H 2 SO 4 (H 2 O) + Pb PbSO 4 + H 2 O + PbSO 4 Cc d d in phân cc cc d d in phân cc dng âm dng âm Th in ng e = 2,1 V. Phóng Np Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động Sinh viên:Dương Văn Phúc 4 TĐH2 – K49 - Khi np nh ngun in np mà  mch ngoài các in t “e” chuyn ng t các bn cc âm n các bn cc dng. ó là dòng in np I n. - Khi phóng in di tác ng ca sc in ng riêng ca c quy các in t s chuyn ng theo hng ngc li t dng n âm và to thành dòng in phóng - Khi c quy ã np no, cht tác dng  các bn cc dng là PbO 2 còn  các bn cc âm là chì xp Pb, khi phóng in các cht tác dng  hai bn cc u tr thành sunfat chì PbSO 4 có dng tinh th nh. Trng thái nng lng ca c quy quan h vi quá trình bin i hoá hc  các bn cc và dung dch in phân c tóm tt  bng sau: Trng thái ca c quy Bn cc dng Dung dch in phân Bn cc âm ã c np no ã phóng ht in PbO 2 (oxit chì ) PbSO4 (Sunphat chì tinh th nh) 2H 2 SO 4 (axit sufuric ) H 2 O ( Nc ) Pb (Chì xp nguyên cht ) PbSO4 (Sunfat chì tinh th nh ) Nhn xét: Khi phóng in axít sunfuric b hp th  to thành sunfat còn nc b phân hoá ra, do ó nng  ca dung dch gim i. Khi np in thì ngc li nh hp th nc và tái sinh ra axit sufuric nên nng  ca dung dch tng lên. S thay i nng  ca dung dch in phân khi phóng và np là mt trong nhng du hiu  xác nh mc phóng in ca c quy trong khi s dng. 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 kim có bn cc dng là Ni(OH) 3 , bn cc âm là Fe, dung dch in phân là: KOH nng  d = 20 % ( - ) Fe ⏐ KOH d = 20% ⏐ Ni(OH) 3 ( + ) Phng trình hoá hc biu din quá trình phóng np ca c qui kim : Fe + 2Ni(OH) 3 Fe(OH) 3 + 2Ni(OH) 2 Th in ng e = 1,4 V. Nhận xét: Trong các quá trình phóng np nng  dung dch in phân là thay i. Khi c qui phóng in nng  dung dch in phân gim dn. Khi c qui np in nng  dung dch in phân tng dn. Do ó ta có th cn c vào nng  dung dch in phân  ánh giá trng thái tích in ca c qui. I.4.3:Các thông số cơ bản của ắc qui: - Sc in ng ca c qui kim và c qui axit ph thuc vào nng  dung dch in phân. Ngi ta thng s dng công thc kinh nghim : Eo = 0,85 + γ ( V ) Trong ó: Eo - sc in ng tnh ca c qui ( V ). γ - Nng  dung dch in phân  15 °C ( g/cm 3 ). Ngoài ra sut in ng còn ph thuc vào nhit  trong dung dch . Nhit  (°C) 15 20 25 30 35 40 Dung dch pha ban u γ 1,237 1,234 1,230 1,226 1,219 1,212 Dung dch ngng s dng 1,187 1,183 1,180 1,177 1,170 1,164 +Trong quá trình phóng in thì sc in ng Ep ca c qui c tính theo công thc: Phóng Np 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 - Sc in ng ca c qui khi phóng in ( V ) Ip - Dòng in phóng ( A ) Up - in áp o trên các cc ca c qui khi phóng in (V) r aq - in tr trong ca c qui khi phóng in ( Ω ) +Trong quá trình np in thì sc in ng En ca c qui c tính theo công thc: En = Un - In.r aq Trong ó : En - Sc in ng ca c qui khi np in ( V ) In - Dòng in np ( A ) Un - in áp o trên các cc ca c qui khi np in ( V ) r aq - in tr trong ca c qui khi np in ( Ω ) - Dung lng phóng ca c qui là i lng ánh giá kh nng cung cp nng lng in ca c qui cho ph ti, và c tính theo công thc : Cp = Ip.tp Trong ó : Cp - Dung dch thu c trong quá trình phóng ( Ah ) Ip - Dòng in phóng n nh trong thi gian phóng in tp ( A ) tp - Thi gian phóng in ( h ). - Dung lng n p ca c qui là i lng ánh giá kh nng tích tr nng lng ca c qui và c tính theo công thc : Cn = In.tn Trong ó : Cn - dung dch thu c trong quá trình np ( Ah ) In - dòng in np n nh trong thi gian np tn ( A ) tn - thi gian np in ( 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 ca c qui là  th biu din quan h ph thuc ca sc in ng, in áp c qui và nng  dung dch in phân theo thi gian phóng khi dòng in phóng không thay i . - T c tính phóng ca c qui nh trên hình v ta có nhn xét sau: +Trong khong thi gian phóng t tp = 0  n tp = tgh, sc in ng, in áp, nng  dung dch in phân gim dn, tuy nhiên trong khong thi gian này  dc ca các  th không ln, ta gi ó là giai on phóng n nh hay thi gian phóng in cho phép tng ng vi mi ch  phóng in ca c qui ( dòng in phóng ) ca c qui. - T thi  im tgh tr i  dc ca  th thay i t ngt .Nu ta tip tc cho c qui phóng in sau tgh thì sc in ng, in áp ca c qui s gim rt nhanh. Mt khác các tinh th sun phát chì (PbSO 4 ) to thành trong phn ng s có dng thô rn rt khó hoà tan ( bin i hoá hc) trong quá trình np in tr li cho c qui sau này. Thi im tgh gi là gii hn phóng in cho phép Hình 1.3: Đặc tính phóng của ắc qui. C P = I P .t P Vùng phóng in cho p hé p 4 0 5 10 1,75 1,95 2,11 I (A) U (V) 2012 8 8 t E U P Khong n g h E Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động Sinh viên:Dương Văn Phúc 8 TĐH2 – K49 ca c qui, các giá tr Ep, Up, ρ ti tgh c gi là các giá tr gii hn phóng in ca c qui. c qui không c phóng in khi dung lng còn khong 80%. - Sau khi ã ngt mch phóng mt khong thi gian nào, các giá tr sc in ng, in áp ca c qui, nng  dung dch in phân li tng lên, ta gi ây là thi gian hi phc hay khong ngh c a c qui. Thi gian hi phc này ph thuc vào ch  phóng in ca c qui (dòng in phóng và thi gian phóng ). I.5.2: Đặc tính nạp của ắc qui: c tính np ca c qui là  th biu din quan h ph thuc gia sc in ng, in áp và nng  dung dch in phân theo thi gian np khi tr s dòng i n np không thay i. . - T  th c tính np ta có các nhn xét sau : +Trong khong thi gian t t n = 0 n t n = t s thì sc in ng, in áp, nng  dung dch in phân tng dn. +Ti thi im t n = t s trên b mt các bn cc âm xut hin các bt khí (còn gi là hin tng sôi ) lúc này hiu in th gia các bn cc ca c qui Khon g ngh 1,95V C n = I n .t n Vùng np ch í nh 5 10 0 10 1 t s 20 (2 ÷ 3) h Vùng np no t I (A) U,E (V) 2,4V 2 2,7V Un Bt u sôi 2 , 4V 2,1VEaq Eo Hình 1.4: Đặc tính nạp của ắc qui. Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động Sinh viên:Dương Văn Phúc 9 TĐH2 – K49 n tng n 2,4 V . Nu vn tip tc np giá tr này nhanh chóng tng ti 2,7 V và gi nguyên. Thi gian này gi là thi gian np no, nó có tác dng cho phn các cht tác dng  sâu trong lòng các bn cc c bin i tun hoàn, nh ó s làm tng thêm dung lng phóng in ca c qui. +Trong s dng thi gian np no cho c qui kéo dài t 2 ÷ 3 h trong sut thi gian ó hiu i n th trên các bn cc ca c qui và nng  dung dch in phân không thay i . Nh vy dung lng thu c khi c qui phóng in luôn nh hn dung lng cn thit  np no c qui. +Sau khi ngt mch np, in áp, sc in ng ca c qui, nng  dung dch in phân gim xung và n nh. Thi gian này cng g i là khong ngh ca c qui sau khi np. +Tr s dòng in np nh hng rt ln n cht lng và tui th ca c qui. Dòng in np nh mc i vi c qui là In = 0,1C 20 . Trong ó C 20 là dung lng ca c qui mà vi ch  np vi dòng in nh mc là In = 0,1C 20 thì sau 20 gi c qui s y. Ví d vi c qui C = 200Ah thì nu ta np n dòng vi dòng in bng 10% dung lng ( tc In = 20A ) thì sau 20 gi c qui s y. I.5.3 :So sánh ắc quy kiềm và ắc quy axit S khác nhau c bn ca c quy kim và c quy axit c trình bày  bng sau: c quy axit c quy kim - Kh nng quá ti không cao, dòng - Kh nng quá ti rt ln np ln nht t c khi quá ti dòng in np ln nht khi là I nmax = 20%Q 10 ó có th t ti 50%Q 10 - Hin tng t phóng ln, c quy - Hin tng t phóng nh nhanh ht in ngay c khi không s dng. - S dng rng rãi trong i sng - Vi nhng kh nng trên công nghip,  nhng ni có nhit thì c quy kim thng s  cao va p ln nhng òi hi nhng ni yêu cu công sut công sut và quá ti va ph i. cao và quá ti thng xuyên - Dùng trong xe máy, ôtô, các ng - Dùng trong công nghip c máy n công sut va và nh. hàng không, hàng hi và quc phòng - Giá thành thp. - Giá thành cao. [...]... K49 Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động II.1.1 Sơ đồ: T1 U21 Ld Rd U1 U22 T2 Hình 2.1: mạch chỉnh lưu Tristor 2 nửa chu kỳ II.1.2 Dạng điện áp: Sinh viên:Dương Văn Phúc 16 TĐH2 – K49 Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động UG α G1 α α G2 G1 t U 0 Ud Π U21 2Π U22 3Π t U21 t id t IT1 t IT2 t i1 t Ung t II.1.3: Nguyên lý động Sinh viên:Dương Văn Phúc 17 TĐH2 – K49 Đồ án tốt nghiệp. .. K49 Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động II.5: MẠCH CHỈNH LƯU BÁN ĐIỀU KHIỂN CẦU 1PHA II.5.1: Sơ đồ U1 U2 T2 T1 D2 D1 Rd Hình 2.7: Mạch chỉnh lưu có điều khiển cầu 1F II.5.2: Dạng điện áp: Sinh viên:Dương Văn Phúc 28 TĐH2 – K49 Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động UG α G1 α G2 α G1 t U 0 Π 2Π 3Π t Ud t id t IT1 t IT3 t ID1 t ID2 Ung t Sinh viên:Dương Văn Phúc 29 TĐH2 – K49 Đồ. .. viên:Dương Văn Phúc 11 TĐH2 – K49 Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động Đối với yêu cầu của đề bài là nạp ắc qui tự động tức là trong quá trình nạp mọi quá trình biến đổi và chuyển hoá được tự động diễn ra theo một trình tự đã đặt sẵn thì ta chọn phương án nạp ắc qui là phương pháp dòng áp - Đối với ắc qui axit: Để bảo đảm thời gian nạp cũng như hiệu suất nạp thì trong khoản thời gian tn... quả kinh tế là phương pháp mắc hỗn hợp ` Sinh viên:Dương Văn Phúc 13 TĐH2 – K49 Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động _ A Un D + A VR _ _ _ + + + Hình 1.7: Phương pháp đấu nối ắc qui để nạp điện CHƯƠNG II: Sinh viên:Dương Văn Phúc 14 TĐH2 – K49 Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động CÁC PHƯƠNG ÁN LỰA CHỌN MẠCH LỰC Giới thiệu chung Khái niêm: Chỉnh lưu là quá trình biến đổi... xác hơn CHƯƠNG III: Sinh viên:Dương Văn Phúc 31 TĐH2 – K49 Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH LỰC Việc lựa chọn, thiết kế và tính toán mạch động lực quyết định đến chất lượng của nguồn cấp khi nạp cho acqui, vì thế , nó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của acqui Việc lựa chọn, thiết kế và tính toán mạch động lực hết sức quan trọng trọng ,vừa phải đảm bảo về mặt... công suất nhỏ và vừa Sinh viên:Dương Văn Phúc 18 TĐH2 – K49 Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động II.2: MẠCH CHỈNH LƯU CÓ ĐIỀU KHIỂN CẦU 1PHA II.2.1: Sơ đồ U1 U2 T4 T1 T3 T2 Ld Rd Hình 2.3: Mạch chỉnh lưu có điều khiển cầu 1F II.2.2:Dạng điện áp: Sinh viên:Dương Văn Phúc 19 TĐH2 – K49 Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động UG α G1 α α G2 G1 t U 0 Π 2Π 3Π t Ud t id t IT1 t IT2... chỉ chạy trong 1/3 chu kỳ Sinh viên:Dương Văn Phúc 24 TĐH2 – K49 Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động II.4: MẠCH CHỈNH LƯU ĐIỀU KHIỂN HÌNH TIA 3PHA II.4.1: Sơ đồ ` A T1 a b C T2 c B T3 Rd Ld Hình2.6:Mạch chỉnh lưu điều khiển đối xứng tia 3F Sinh viên:Dương Văn Phúc 25 TĐH2 – K49 Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động II.4.2: Dạng điện áp UG α G1 α G2 α α G3 G1 t U 0 Π 2Π 3Π t... TĐH2 – K49 Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động - Điện áp nạp: Un = n.Uaq Trong đó Un: điện áp cho mỗi nhánh của ắc qui n: số lượng ắc qui trong nhánh Uaq: điện áp lớn nhất nạp cho ắc qui - Dòng điện áp nạp: In = N.Iaq Trong đó In: tổng dòng điện các nhánh N: số nhánh ắc qui mắc nối tiếp Iaq: dòng điện nạp cho ắc qui Nhận xét: Trong 3 phương pháp mắc ắc qui sử dụng trong mạch nạp chúng.. .Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động I.6:Các phương pháp nạp ắc qui tự động Có ba phương pháp nạp ắc qui là: + Phương pháp dòng điện I.6:Các phương pháp nạp ắc qui tự động Có ba phương pháp nạp ắc qui là: + Phương pháp dòng điện + Phương pháp điện áp + Phương pháp dòng áp I.6.1: Phương pháp nạp ắc qui với dòng điện không đổi _ A _ + V Un D D + R A _ R A _ + + Hình 1.5: Nạp với... và vừa Sinh viên:Dương Văn Phúc 21 TĐH2 – K49 Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động II.3: MẠCH CHỈNH LƯU ĐIỀU KHIỂN ĐỐI XỨNG CẦU 3PHA II.3.1: Sơ đô: Uc UB UA Uc Ub Ua T4 T1 T6 T3 T2 T5 Rd Hình 2.5: Mạch chỉnh lưu điều khiển đối xứng cầu 3F II.3.2: Dạng điện áp: Sinh viên:Dương Văn Phúc 22 TĐH2 – K49 Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động UG U G1 U G2 t U G3 t U G4 t U G5 t U G6 . Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp acquy tự động Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động Sinh viên:Dương. 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