ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - 
MỞ ĐẦU
Nguồn điện một chiều được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ ứng
dụng trong sinh hoạt đến ứng dụng trong quốc phòng, công nông nghiệp, các ngành
khoa học kỹ thuật và trong sản xuất công nghiệp hiện đại.
Những năm gần đây, khoa học kỹ thuật phát triển nhanh chưa từng thấy, nhất
là lĩnh vực điện tử, tin học, tự động hoá, đo lường điều khiển, v.v… các thiết bị điện
tử trong các dây chuyền sản xuất công nghiệp, các dụng cụ đo lường tự động, các hệ
thống điều khiển với độ chính xác cao, các loại máy tính điện tử với tốc độ tính toán
nhanh được ứng dụng trong công nghiệp, trong đo lường và điều khiển, v.v… hầu
hết đều cần một nguồn cung cấp điện một chiều để hoạt động. Chính vì vậy đòi hỏi
có một nguồn điện một chiều tương ứng; đáp ứng được những nhu cầu mới, như có
điện thế, dòng điện lớn, kích thước gọn nhẹ, làm việc tin cậy, chính xác, độ ổn định
cao, khả năng làm việc lâu dài, chịu được các điều kiện môi trường làm việckhác
nhau. các nguồn điện một chiều này có thể là các loại pin, ắc qy, nhưng phổ biến
hơn vẫn là nguồn điện một chiều từ ắc quy. Do vậy việc thiết kế một bộ nguồn cung
cấp là rất quan trọng và thiết thực. Trong đó có việc thiết kế một bộ nạp ắc quy tự
động và liên tục cũng được rất chú trọng.
Vấn đề lớn ở đề tài này là chế độ nạp cho ắc quy như thế nào? công nghệ nạp
ra sao ? có rất nhiều phương pháp điện cho ắc quy
+ Nạp với dòng điện không đổi
+ Nạp với điện áp không đổi
+ Nạp vừa dòng, vừa áp
Trong đồ án này ta dùng phương pháp nạp vừa dòng, vừa áp bởi vì khi nạp
đòi hỏi tốc độ nhanh, thời gian ngắn và điện áp ắc quy phải đầy và đủ.
Đề tài: Thiết kế bộ nạp ắc quy tự động ĐH Bách khoa Hà Nội
1
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - 
NỘI DUNG ĐỒ ÁN GỒM 4 CHƯƠNG
Chương I- Ắc quy và công nghệ nạp ắc quy
I- Giới thiệu tổng quan về ắc quy và công nghệ nạp

CHƯƠNG I
ẮC QUY VÀ CÔNG NGHỆ NẠP ẮC QUY
I- GIỚI THIỆU VỀ ÁC QUY
Ắc quy là loại nguồn điện hoá học, có thể biến điện năng thành hoá năng và
ngược lại biến hoá năng thành điện năng. Quá trình biến hoá năng thành điện năng
gọi là quá trình phóng điện và quá trình biến điện năng thành hoá năng gọi là quá
trình nạp điện
Ắc quy là nguồn điện một chiều được sử dụng rất rộng rãi và làm việc dựa
trên hiện tượng điện - hoá học. Ắc quy sản xuất ra phải bảo đảm các tính năng về
điện theo quy định .
+ Sức điện động lớn và Ýt thay đổi khi phóng, nạp điện
+ Ắc quy phải làm việc thuận nghịch, nghĩa là hiệu suất năng lượng gần
100%.
+ Điện trở trong nhá
+ Dung lượng cho một đơn vị trọng lượng và một đơn vị thể tích phải lớn
+ Tự phóng điện
II- Phân loại ắc quy
Trong điều kiện hiện nay có rất nhiều loại ắc quy khác nhau được sản xuất
tuỳ thuộc vào những điều kiện, yêu cầu cụ thể của từng loại máy móc, dụng cụ, điều
kiện làm việc, cũng như những tính năng kinh tế kyc thuật của ắc quy. Có thể liệt
kê một số loại sau :
- Ắc quy chì ( hay ắc quy axít)
- Ắc quy kiềm
- Ắc quy không lamen và ắc quy kín
- Ắc quy kẽm - bạc và ắc quy catmi- bạc
Tuy nhiên trên thực tế thì ắc quy axits và ác quy kiềm được sử dụng nhiều
hơn. nhưng thông dụng nhất từ trước đến nay là ắc quy axít; vì so với ắc quy kiềm
nó có một vài đặc tính tốt hơn như : sức điện động của mỗi bản " cặp bản " cực cao
Đề tài: Thiết kế bộ nạp ắc quy tự động ĐH Bách khoa Hà Nội
3

bằng một lá cách điện.
5- Dung dịch điện phân
Dung dịch điện phân là a xít sun fua ric ( H
2
SO
4
)
Nồng độ dung dịch điện phân a xít sun fua ric P = 1,1 - 1,3g/cm
3
Nồng độ dung dịch điện phân có ảnh hưởng lớn đến sức điện động của ắc
quy.
6- Cầu nối
Cầu nối bằng chì để nối tiếp các đầu cực âm của ngăn ắc quy này với đầu
cực dương của ngăn ắc quy tiếp theo.
7- Nắp nút: Nắp đậy vỏ bình cũng được làm bằng nhựa hoặc bằng cao su
cứng, nắp có các lỗ để đổ dung dịch vào bình và đầu cực và nút đậy để điện dịch
khỏi đổ ra.
IV- Quá trình hoá học trong các ắc quy a xít
Trong ắc quy axít thường xảy ra hai quá trình hoá học thuận nghịch đặc
trưng là quá trình nạp và phóng điện
Khi nạp điện, nhờ nguồn điện nạp mà ở mạch ngoài các điện tử "e" chuyển
động từ các bản cực âm đến các bản cực dương, đó là dòng điện nạp In
Khi phóng điện, dưới tác dụng của sức điện động riêng của ắc quy các điện
tử sẽ chuyển động theo hướng ngược lại ( từ (+) đến (-) và tạo thành dòng điện
phóng Ip
Khi ắc quy đã được nạp no, chất tác dụng ở các bản cực dương là PbO
2
, còn
ở các bản cực âm là chì xốp Pb. Khi phóng điện, các chất tác dụng ở cả hai bản cực
đều trở thành sun phát chì PbSO

Bản cực âm
Đã được nạp
no
Đã phóng hết điện
PbO
2
(oxít chì)
PbSO
4
(sun fát chì tinh thể
nhỏ)
2 H
2
SO
4
(a xít sun fua ríc)
2 H
2
0
(nước)
Pb
(chì xốp
nguyên chất)
PbSO4
(sun fát chì tinh thể
nhỏ )
Như vậy, khi phóng điện a xít sun fua ric bị hấp thụ để tạo thanh sun phát,
còn nước thì bị phân hoá ra , do đó nồng độ của dung dịch giảm đi. Khi nạp điện thì
ngược lại, nhờ hấp thụ nước và tái sinh ra a xít sun fua ric nên nồng độ của dung
dịch tăng lên . Sự thay đổi nồng độ của dung dịch điện phân khi phóng và nạp là

quá trình nạp.
Sức điện động E0 1,96V ứng với ắc quy coi là phóng hết điện.
Khi nạp điện trong lòng các bản cực tạo thành a xít sun fua ric và nồng độ
của dung dịch trong các bản cực trở lên đậm đặc hơn nồng độ dung dịch chung, do
đó Eaq khi nạp lớn E0 một lượng bằng ∆E.
Thế hiệu của ắc quy khi nạp :
Un = Eaq + In.Raq ( 1- 2)
In - dòng điện nạp (A)
Un - Thế hiệu của ắc quy trong quá trình nạp
Raq - điện trở trong của ắc quy
∆E - Mức chênh lệch sức điện động trong quá trình nạp.
Đề tài: Thiết kế bộ nạp ắc quy tự động ĐH Bách khoa Hà Nội
(+) (-)
A
V
+
-
S¬ ®å m¹ch n¹p
0
2
4 8 12 18 20
0,5
1
7
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - 
Ở cuối quá trình nạp SĐĐ và thế hiệu Un tăng lên khá nhanh cùng với các
bọt khí tạo thành trong ắc quy. Khi quá trình nạp kết thúc và chất tác dụng ở các
bản cực đã trở lại trạng thái ban đầu, dòng điện In lúc này chỉ còn tác dụng điện
phân nước thành ô xi và hiđrô và thoát ra dưới dạng các bọt khí. Hiện tượng này
được gọi là sự "sôi" của ắc quy và đó là dấu hiệu của cuối quá trình nạp.

840 201812
1
0,5
1,27
1,11
Q
p
= I
p
.t
p
5
10
1,75
t
p,
h
8
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - 
Trên hình (H2) là sơ đồ phóng và đặc tính phóng của ắc quy a xít quá trình
phóng cũng được phân tích tương tự như trên, trong đồ án này ta chỉ quan tâm đến
phương pháp nạp điện cho ắc quy vì vậy ở đây ta không cần nêu chi tiết về đặc tính
phóng của ắc quy a xít.
VI- Các phương pháp nạp điện cho ắc quy a xít.
Để nạp điện cho ắc quy người ta sử dông hai phương pháp :
- Nạp bằng dòng điện không đổi In = const
- Nạp bằng thế hiệu không đổi Un = const
Ở đây trong đồ án này ta kết hợp cả hai phương pháp trên
Bởi vì khi nạp đòi hỏi tốc độ nhanh do đó ta kết hợp cả hai phương pháp
trên.

được xác định theo công thức :
R
In
NaqUn 0,2
−
=
(1 - 6)
* Ưu điểm của phương pháp :
Nạp bằng dòng điện không đổi là phương pháp nạp chủ yếu và tổng hợp nhất
, trong đó nạp một nấc là cơ bản, còn nạp hai nấc chỉ áp dông khi cần rút ngắn thời
gian nạp. phương pháp này cho phép chọn tuỳ ý cường độ dòng điện nạp cho thích
Đề tài: Thiết kế bộ nạp ắc quy tự động ĐH Bách khoa Hà Nội
10
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - 
hợp với từng loại ắc quy. Tất cả các ắc quy mới trước khi đem sử dụng nói chung
đều phải nạp qua cách này.
Phương pháp nạp điện một nấc áp dụng trong trường hợp nạp lẫn lộn cả ắc
quy mới, ắc quy cũ và nạp chữa các ắc quy bị sun fát hoá nhẹ.
* Nhược điểm :
Thời gian nạp kéo dài ( thường 25 đến 50 giờ, riêng ắc quy nạp khô thì ngắn
hơn ) và thường xuyên phải theo dõi, điều chỉnh cường độ dòng điện nạp.
b- Phương pháp nạp với điện áp không đổi
Theo phương pháp này tất cả các ắc quy được mắc song song với nguồn điện
nạp và đảm bảo thế hiệu của nguồn bằng ( 2,3 ÷ 2,5)V trên một ắc quy đơn. Thế
hiệu của nguồn nạp phải được giữ ổn định với độ chính xác đến 3% và được theo
dõi bằng vôn kée
Dòng điện nạp
Raq
EaqUn
In

quy.
Kiểm tra các nút và không làm bẹp lỗ thông hơi
* Bảo quản trong kho
- Kho chứa ắc quy phải thoáng, nhiệt độ trung bình phải nhỏ hơn 35
0
C
- Kho không để ắc quy chung, ắc quy a xít để riêng, ắc quy kiềm để riêng.
- Nền nhà phải dải nhựa đường và bố trí gọn gàng để tiện vận chuyển ra vào
trong kho.
- Trước khi cất ắc quy phải nạp quá lượng, lau sạch sẽ các nút và vỏ bình.
- Trong thời gian bảo quản mỗi tháng phải nạp một lần và phải đầy với cất.
Đề tài: Thiết kế bộ nạp ắc quy tự động ĐH Bách khoa Hà Nội
12
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - 
Đề tài: Thiết kế bộ nạp ắc quy tự động ĐH Bách khoa Hà Nội
13
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - 
CHƯƠNG II
THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ NẠP ẮC QUY TỰ ĐỘNG
Lựa chọn sơ đồ chỉnh lưu
- Chỉnh lưu điều khiển một pha nửa chu kỳ
- Chỉnh lưu điều khiển một pha hai nửa chu kỳ
- Chỉnh lưu điều khiển cầu một pha
- Chỉnh lưu điều khiển ba pha
- Chỉnh lưu điều khiển cầu một pha không đối xứng
- Chỉnh lưu 6 pha dùng điện kháng cân bằng
1- Chỉnh lưu điều khiển một pha, nửa chu kỳ
U2
i
d

= U
d
= Rid + L
2
=
dt
did
.U
2
sin Wt
→
2
.U
2
sin θ = Rid + x
θ
d
did
Đề tài: Thiết kế bộ nạp ắc quy tự động ĐH Bách khoa Hà Nội
14
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - 
Khi id = 0 θ = α
θ = λ
theo định nghĩa về giá trị trung bình của hàm số
Ta có : U
d
= Rid
U
d
=

0
π
U
d
L
i
d
2π
T
1
T
2
~
U
1
U
2
U
1
θ
π 2π
0
Ι
0
i
d
Ta có id là dòng liên tục, vì vậy khi biết được góc mở α thì xác định được
góc tắt λ
Khi T
1

3- Chỉnh lưu điều khiển cầu 1 pha
R
L
id
T
1
T
2
T
3
T
4
Ud
α
0
i
0
U
d
θ
π
Ιd
θ
0
i
i
θ
Ιd
i
T1,3

R
U
==
Π
∫
Π
θθ
α

Khi id là dòng liên tục
Id = Id
Ud = Rid → Ud =
α
cos
2.22
Π
U

- Chỉnh lưu cầu 1 pha không đối xứng
Id =
R
Ud

Đề tài: Thiết kế bộ nạp ắc quy tự động ĐH Bách khoa Hà Nội
16
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - 
I
T
=
Π+Π=

D2
D1
T2
T1
L
R
Ud
θ
θ
θ
θ
a
id
i
d
U
d
i
T1
i
D2
i
T2
i
D1
θ
i
2
θ
U

+
Π
=
Π
∫
Π
U
dU

Giá trị trung bình của dòng tải :
Id =
R
Ud
Giá trị dòng trung bình qua van :
I
T
=
Π−Π=
Π
∫
Π
2/)(.
2
1
0
αθ
IddId

Qua dòng đi ốt : I
D

19
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - 
Uim =
2
.U2
Công suất máy biến áp :
Sba = 1,93Pd
4- Chỉnh lưu điều khiển 3 pha
Sơ đồ 3 pha hình tia
T3
c
b
T2
a
T1
IdLR
Ud
θ
i
T3
0
0
i
T2
i
T1
0
0
θ
θ

2
1
//
2
1
0
2
0
∫∫
ΠΠ
Π
=
Π

Id =
3
;
sin.2 Id
It
R
U
=
θ
- Sơ đồ cầu 3 pha
Gồm 6 tiristor : canot T1, T3 , T5
A nót : T2 , T4 , T6
T
4
T
6

Id =
R
Ud
→ I
T
= I
D
=
∫
Π
θ
dId.
2
1
5- Chỉnh lưu 6 pha
Trên sơ đồ có 1 máy biến áp 3 pha, 6 tiristor
1- Cấp nguồn cho T1 T3 T5
2- Cấp nguồn cho T2 T4 T6
→ Làm việc độc lập
T5T1 T3
id
Ud
a
T4 T6 T2
b
c a'
b'
c'
A B C
0

hơn.
Những ưu điểm đó đủ đảm bảo về yêu cầu kỹ thuật và thiết kế ngoài ra nó
còn có ưu điểm kinh tế.
Từ đó ta đi đến chọn phương dùng sơ đồ mạch chỉnh lưu cần 1 pha không
đối xứng.
Đề tài: Thiết kế bộ nạp ắc quy tự động ĐH Bách khoa Hà Nội
23
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - 
CHƯƠNG III
TÍNH MẠCH LỰC
I- Tính van
T2 D2
T1 D1
Rf
Rs
Số liệu: Thiết kế bộ nạp ắc quy tự động
Cho 100 bình ắc quy, mỗi bình 12V mắc song song
Đầu vào 220V , F = 50Hz
Ra : Ud = 120V
Id = 40A
I
A
= 10% dung sai
Máy biến áp công suất cỡ KVA thuộc loại máy biến áp nhỏ, sụt điện áp trên
điện trở lớn khoảng 4%, sụt áp trên điện kháng Ýt hơn khoảng 1,5% . Điện áp sụt
trên hai van khoảng 2V
Ta có Udo = Ud + Σ ∆Ud
Với Σ ∆Ud = ∆U
R
+ ∆U

do
==
+
=
+
Π
α

Tỷ số máy biến áp:
K =
72,0
220
160
1
2
==
U
U

Điện áp ngược lớn nhất mỗi van phải chịu:
Uim =
2
.U2 =
2
.160 = 226 (V)
Dòng điện chỉnh lưu định mức :
Id = 4o (A )
Dòng điện trung bình chạy trên mỗi van
Iv=
2

25