1

Mục lục:
CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ 3
1.1.Ứng dụng của ácquy 3
1.2. Ácquy axít 3
1.2.1. Cấu tạo của bình ácquy axít 3
1.2.2.Quá trình hóa học trong ácquy axít 5
1.3.Acquy kiềm 6
1.3.1.Cấu tạo của ácquy kiềm 6
1.3.2.Quá trình hóa học trong ácquy kiềm 6
1.4.Sự khác nhau giữa ácquy axít và ácquy kiềm 7
1.5.Các thông số cơ bản của ácquy 8
1.5.1.Sức điện động của ácquy 8
1.5.2.Dung lượng của ácquy 9
1.6.Đặc tính phóng nạp của ácquy 9
1.6.1.Đặc tính phóng của ácquy 9
1.6.2.Đặc tính nạp của ácquy 10
1.7.Các phương pháp nạp ácquy tự động 12
1.7.1.Phương pháp nạp dòng điện 12
1.7.2.Phương pháp nạp điện áp 13
1.7.3.Phương pháp nạp dòng áp 13
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH CÔNG SUẤT 15
2.1.Các mạch chỉnh lưu 15
2.1.1.Mạch chỉnh lưu hình tia ba pha 15
2.1.2.Mạch chỉnh lưu có điều khiển cầu ba pha đối xứng 16
2.1.4.Mạch chỉnh lưu điều khiển cầu một pha không đối xứng 20
2.2.Chọn mạch chình lưu phù hợp 21
2.3.Tính toán các thông số với mạch đã chọn 21
2.4.Mạch bảo vệ Tiristor 23
2.5.Tính toán máy biến áp 24

axit và acquy kiềm.
1.2. Ácquy axít
1.2.1. Cấu tạo của bình ácquy axít
Bình acquy thông thường gồm vỏ bình, các bản cực, các tấm ngăn và dung
dịch điện phân
• Vỏ bình:
Vỏ bình acquy axit hiện nay được chế tạo bằng nhựa êbônit hoặc anphantonec
hay caosu nhựa cứng. Để tăng độ bền và khả năng chịu axit cho bình, khi chế
tạo người ta ép vào bên trong bình một lớp lót chịu axit là polyclovinyl, lớp lót
này dày khoảng 0,6mm. Nhờ lớp lót này tuổi thọ của acquy tăng lên từ 2-3 lần.
Phía trong vỏ bình tùy theo điện áp danh định của acquy mà chia thành các ngăn
riêng biệt và các vách ngăn này được ngăn cách bởi các ngăn kín và chắc. Mỗi
ngăn được gọi là một ngăn acquy đơn.
Ở đáy các ngăn có các sống đỡ khối bản cực tạo thành khoảng trống giữa đáy
bình và mặt dưới của khối bản cực, nhờ đó mà tránh được hiện tượng chập mạch
giữa các bản cực do chất tác dụng bong ra và rơi xuống đáy gây lên.
Bên ngoài vỏ bình được đúc hình dạng gân chịu lực để tăng độ bền cơ và có thể
được gắn các quai xách để việc di chuyển được đễ dàng hơn.
• Bản cực, phân khối bản cực và khối bản cực:
Bản cực gồm cốt hình lưới và chất tác dụng. Cốt đúc bằng hợp kim chì(Pb)-
antimion(Sb) với tỷ lệ (87 – 95)%Pb và (5 – 13)%Sb. Phụ gia antimon thêm vào
có tác dụng tăng thêm độ cứng, giảm han gỉ và cải thiện tính đúc cho cốt.
Cốt để giữ chất tác dụng và phân phối dòng điện khắp bề mặt cực. Điều này có ý
nghĩa rất quan trọng đối với các bản cực dương vì điện trở của chất tác dụng
(oxit chì) lớn hơn rất nhiều so với điện trở của chì nguyên chất, do đó càng tăng
chiều dày của cốt thì điện trở trong của acquy càng nhỏ.
Cốt đúc dạng khung bao quanh, có vấu để hàn nối các bản cực thành phân khối
bản cực và có hai chân để tỳ các sống đỡ ở đáy bình acquy.
Vì điện cốt của bản cực âm không phải là yếu tố quyết định và chúng cũng ít bị
han gỉ nên người ta thường làm mỏng hơn bản cực dương. Đặc biệt là hai tấm

Các tấm ngăn hiện nay được chế tạo từ vật liệu polyvinyl xốp, dày khoảng từ
0,8-1,2mm và có dạng mặt phẳng hướng về phía bản cực âm còn một mặt có
dạng sóng hoặc gồ thì hướng về phía bản cực dương nhằm tạo điều kiện cho
dung dịch điện phân dễ luân chuyển hơn đến các bản cực dương và dung dịch
lưu thông tốt hơn.
• Dung dịch điện phân
Dung dịch điện phân trong bình acquy là loại dung dịch axit sunfuric được pha
chế từ axit nguyên chất với nước cất theo nồng độ quy định tùy thuộc vào điều
kiện khí hậu mùa và vật kiệu làm tấm ngăn. Nồng độ dung dịch axit sunfuric
γ
= (1,1
÷
1.3)g/cm
3

. Nồng độ dung dịch điện phân có ảnh hưởng lớn đến sức
điện động của acquy.
Nhiệt độ môi trường có ảnh hưởng lớn đến nồng độ dung dịch điện phân. Với
các nước ở trong vùng xích đạo nồng độ dung dịch điện phân quy định không
quá 1,1 g/cm
3

. Với các nước lạnh, nồng độ dung dịch điện phân cho phép tới
1,3 g/cm
3

. Trong điều kiện khí hậu ở nước ta thì mùa hè nên chọn nồng độ
dung dịch khoàng (1,25-1.26) g/cm
3


1.2.2.Quá trình hóa học trong ácquy axít
Trong acquy thường xảy ra hai quá trình hóa học thuận nghịch mà đặc trưng là
là qua trình nạp và phóng điện.
Khi nạp điện, nhờ nguồn điện nạp mà ở mạch ngoài các điện tử chuyển động từ
các bản cực dương đến các bản cực âm – đó là dòng điện nạp In.
Khi phóng điện, dưới tác dụng của suất điện động riêng của acquy, các điện tử
sẽ chuyển động theo hướng ngược lại và tạo thành dòng điện phóng Ip.
Khi acquy nạp đã no, chất tác dụng ở các bản cực dương là PbO
2
còn tại các bản
cực âm là chì xốp Pb. Khi phóng điện, các chất tác dụng ở cả hai bản cực đều trở
thành sunfat chì PbSO
4
có dạng tinh thể nhỏ.
Khi nạp điện cho acquy sẽ xảy ra phản ứng:
- Ở cực dương:
+
++=+− HSOHPbOOHePbSO 222
42224

(1.1)
- Ở cực âm:

424
22 SOHPbHePbSO +=++
+

(1.2)
- Toàn bộ quá trình xảy ra trong ác quy khi nạp điện là:
6

-Loại acquy Bạc Ag) – Kẽm (Zn)
Trong ba loại trên thì loại thứ ba có hệ số hiệu dụng trên một đơn vị trọng lượng
và một đơn vị thể tích là lớn hơn, nhưng giá thành của nó lại cao hơn vì phải sử
dụng khối lượng bạc chiếm tới 30% khối lượng của chất tác dung, do đó loại
này ít được dùng.
Acquy kiềm có cấu tạo tương tự acquy axit, tức nó cũng gồm dung dịch điện
phân, vỏ bình, các bản cực,…
Bản cực của acquy kiềm được chế tạo thành dạng thỏi hoặc không thỏi. Giữa
các bản cực được ngăn bởi các tấm ebonit. Chùm bản cực dương và chùm bản
cực âm được hàn nối như chùm bản cực của acquy axit để đưa ra các vấu cực
cho caquy. Các chùm bản cực được đặt trong bình điện phân và được ngăn cách
với vỏ bình bằng lớp nhựa vinhiplat.
Loại acquy dùng bản cực dạng thỏi thì mỗi thỏi là một hộp làm bằng thép lá trên
bề mặt có khoan nhiều lỗ:
mm3.02.0
÷
=
φ
để cho dung dịch thấm qua. Nếu là
acquy sắt – niken thì trong hộp bản cực âm chứa sắt đặc biệt thuần khiết, còn
trong bản cực dương là hỗn hợp 75%NiO.OH và 25% bột than hoạt tính.
Loại acquy kiềm dùng bản cực không phân thỏi, thì bản cực được chế tạo theo
kiểu khung xương, rồi đem các chất tác dụng có cấu trúc xốp mịn để ép vào các
lỗ nhỏ trên bản cực.
1.3.2.Quá trình hóa học trong ácquy kiềm
Giống như trong acquy axit, quá trình hóa trong acquy kiềm cũng là quá trình
thuận nghịch.
Nếu bản cực trong acquy kiềm là sắt và niken thì phản ứng hóa học xẩy ra trong
acquy như sau:
Trên bản cực dương:

Thông thường acquy kiềm được nạp điện hoàn toàn sức điện động đạt được
khoảng 1,7 đến 1,85V. Khi acquy phóng điện hoàn toàn sức điện động của
acquy là 1,2 đến 1,4V.
Như vậy điện thế phóng điện của acquy kiềm thấp hơn acquy axit. Nếu ở acquy
axit điện thế phóng điện bình quân là 2V thì ở acquy kiềm chỉ là 1,2V.
Hiện nay các nhà thiết kế, chế tạo chưa dừng lại ở những kết quả đã đạt được,
người ta đã chế tạo được những acquy kiềm mới khá nhỏ và nhẹ, nhưng vẫn có
các thông số kĩ thuật của acquy axit.
Những acquy đang hướng tới việc thay thế các bản cực bằng những hợp kim có
khả năng chống han gỉ, giảm kích thước và tăng tính bền vững. những tạp chất
mơi được trộn vào trong chất tác dụng sẽ cải thiện đạc tính phóng điện của
acquy đáng kể . Nhiều acquy mới đã không có cầu nối trên nắp và kết cấu vỏ
bình cũng thay bằng những vật liệu rất nhẹ nên giảm được chiều dày thành bình,
acquy cũng ít phải chăm sóc hơn.
1.4.Sự khác nhau giữa ácquy axít và ácquy kiềm
Cả hai loại acquy này đều có một đặc điểm chung đó là tính chất tải thuộc loại
dung kháng và sức phản điện động. Nhưng chúng còn có một số đặc điểm khác
biệt sau :

Acquy axit acquy kiềm

- Khả năng quá tải không cao, dòng
nạp lớn nhất đạt được khi quá tải là
Inmax = 20%C10
_Hiện tượng phòng lớn, do đó ắc
qui nhanh hết điện ngay cả khi
không sử dụng.
_Sử dụng rộng rãi trong đời sống,
_Khả năng quá tải rất lớn dòng
điện nạp lớn nhất khi đó có thể đạt

- sức điện động tĩnh của acquy ( V )
ρ - nồng độ dung dịch điện phân ở 15 °C ( g/cm
3
)
ØTrong quá trình phóng điện thì sức điện động E
p
của acquy được tính theo
công thức:
E
p
= U
p
+ I
p
.r
b
(1.7)
Trong đó : E
p
- sức điện động của acquy khi phóng điện ( V )
I
p
- dòng điện phóng ( A )
U
p
- điện áp đo trên các cực của acquy khi phóng điện (V)
r
b
- điện trở trong của acquy khi phóng điện ( Ω )
ØTrong quá trình nạp điện thì sức điện động E

p
= I
p
.t
p

Trong đó : C
p
- dung dịch thu được trong quá trình phóng ( Ah )
I
p
- dòng điện phóng ổn định trong thời gian phóng điện tp ( A )
t
p
- thời gian phóng điện ( h ).
-Dung lượng nạp của acquy là đại lượng đánh giá khả năng tích trữ năng lượng
của ắc qui và được tính theo công thức :
C
n
= I
n
.t
n

Trong đó : C
n
- dung dịch thu được trong quá trình nạp ( Ah )
I
n
- dòng điện nạp ổn định trong thời gian nạp tn ( A )

in tr li cho acquy sau ny. Thi im tgh gi l gii hn phúng in cho
phộp ca acquy, cỏc giỏ tr E
p
, U
p
, ti tgh c gi l cỏc giỏ tr gii hn
phúng in ca c qui. c qui khụng c phúng in khi dung lng cũn
khong 80%.
Sau khi ó ngt mch phúng mt khong thi gian no, cỏc giỏ tr sc in ng,
in ỏp ca acquy, nng dung dch in phõn li tng lờn, ta gi õy l thi
gian hi phc hay khong ngh ca acquy. Thi gian hi phc ny ph thuc vo
ch phúng in ca acquy (dũng in phúng v thi gian phúng ).
1.6.2.c tớnh np ca ỏcquy
c tớnh np ca acquy l th biu din quan h ph thuc gia sc in
ng , in ỏp v nng dung dch in phõn theo thi gian np khi tr s dũng
in np khụng thay i .
CP = IP.tP
Vùng phóng điện cho phép
2
0
5
10
1,75
1,95
2,11
I (A) E,U (V)
10
6
4 8
t

n
= 0,1C
10
.
Trong đó C
10
là dung lượng của acquy mà với chế độ nạp với dòng điện định
mức là In = 0,1C
10
thì sau 10 giờ acquy sẽ đầy.
Ví dụ với acquy C = 180 Ah thì nếu ta nạp ổn dòng với dòng điện bằng 10%
dung lượng ( tức I
n
= 18 A ) thì sau 10 giờ acquy sẽ đầy.
12

1.7.Các phương pháp nạp ácquy tự động
1.7.1.Phương pháp nạp dòng điện

Đây là phương pháp nạp cho phép chọn được dòng nạp thích hợp với mỗi loại
acquy, bảo đảm cho ắc qui được no. Đây là phương pháp sử dụng trong các
xưởng bảo dưỡng sửa chữa để nạp điện cho acquy hoặc nạp sử chữa cho các ắc
qui bị Sunfat hoá. Với phương pháp này acquy được mắc nối tiếp nhau và phải
thoả mãn điều kiện :
U
n
≥ 2,7.Naq (1.9)
Trong đó: U
n
- điện áp nạp


V

_

+

A

.

.

.

.

.

.

.

.

A

_

_


Đây là phương pháp tổng hợp của hai phương pháp trên. Nó tận dụng được
những ưu điểm của mỗi phương pháp.
Phương pháp nạp dòng áp

D

VR

Un
A

_

_

+
_

+
_

A+
+

=0,2C
10
hoặc nạp cưỡng bức để tiết kiệm thời gian với dòng nạp I
n
= 0,5C
10
.
Các quá trình nạp ắc qui tự động kết thúc khi bị cắt nguồn nạp hoặc khi nạp ổn
áp với điện áp bằng điện áp trên 2 cực của ắc qui, lúc đó dòng nạp sẽ từ từ giảm
về không.
15

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH CÔNG SUẤT
2.1.Các mạch chỉnh lưu
2.1.1.Mạch chỉnh lưu hình tia ba pha
t
t
t
t
U
G
α α α α
G1 G2 G3 G1
U
d
U
I
T1
I
T2

, I
d
= I
T3
.
t
1
÷ t
2
: T
1
thông U
d
= U
a
, I
d
= I
T1
.
t
2
÷ t
3
: T
2
thông U
d
= U
b

0
)(
td
dtU
∫
π
=
π
2
3
)(2
6
5
6
)sin( 2
t
dtU
∫
+
+
α
π
π
α

=
α
π
cos.3.
2

20
17,1 UU
d
=

- Điện áp ngược trên van:
2
45,2 UU
ng
=

- Dòng điện phía thứ cấp: I
2
= 0,58I
d

- Dòng điện phía sơ cấp:I
1
= 0,47I
d
.K
ba

- Công suất tải: P
d
= U
d0
.I
d


T
2
I
T1 T4
I
T1
I
T6
I
T3
I
T6
I
T2
I
T5
I
T2
II
T5
t
t
t
t
t
t
t
t
t
t


Hình 2.2: Sơ đồ và dạng điện áp chỉnh lưu cầu ba pha đối xứng
a.Nguyên lý hoạt động.
Mỗi Tiristor được phát 2 xung điều khiển.
- Xung thứ nhất xác địnhgóc mở .
- Xung thứ 2 đảm bảo thông mạch tải.
b.Một số công thức cơ bản.
-Điện áp trên tải: U

d
= U

d0
cosα = 2,34U

2
cosα .
-Dòng điện trên tải: I

d
=
U

d
I

d
.
-Dòng điện trung bình qua van: I


.
18

-Công suất máy biến áp: S

ba
= 1,05P

d
.
-Công suất tải: P

d
= U

do
I

o
.
Nhận xét:
Mạch chỉnh lưu điều khiển đối xứng cầu 3F thường được sử dụng rộng rãi trong
thực tế, mạch cho ra chất lượng điện áp bằng phảng, dòng điện chạy qua tải liên
tục trong suốt quá trình làm việc. Mạch
chỉnh lưu này thường được áp dụng với
những mạch có công suất lớn vì dòng điện
chạy qua mỗi van chỉ chỉ chạy trong 1/3
chu kỳ.
2.1.3.Mạch chỉnh lưu có điều khiển cầu ba
pha không đối xứng

d
3
.
-Điện áp ngược đặt lên van: U

ng
=2,45U

2

-Công suất máy biến áp: S

ba
= 1,05P

d
.
-Công suất tải: P

d
= U

do
I

o

Nhận xét :
Tuy điện áp chỉnh lưu chứa nhiều sóng hài nhưng chỉnh lưu cầu 3 pha không đối
xứng có quá trình điều chỉnh đơn giản , kích thước gọn nhẹ hơn.

= )cos1(
U2
dsinU2
1
U
2
2dπ
=
2
maxd
U22
U

Do đó :
V
U
U
d
72
22
8,64.
22
max
2
===
π
π


∫
α+π
α
π
α+π
=θ
π
=
2
IdI
2
1
I
ddD

Giá trị hiệu dụng của dòng chạy qua sơ cấp máy biến áp:

π
α
−=θ
π
=
∫
π
α
1IdI
1
I
d

Yêu cầu đầu ra (Nguồn một chiều tự động nạp acquy ):
U

dmax
= 16.2V
I

dmax
= 80A
v Số liệu tính toán và chọn lựa van.
Từ yêu cầu của đề bài ta có:
- Điện áp thứ cấp của biến áp:
Từ công thức: U

d
=
2U

2
π
.( 1 + cosα )
Điện áp U

d
đạt max khi góc α = 0.
⇒ U

2
=
U

Để đảm bảo cho các van hoạt động tốt chúng ta chọn van phải có hệ số dự
trữ về điện áp: k

u
= 1,6 , hệ số dự trữ về dòng điện: k

i
= 1,2.
Do vậy:
- Chúng ta chọn van chịu được điện áp ngược
U

ng
= 25,5.1,6 = 40,8V
- Dòng điện trung bình chảy qua van là:
I

v
= 40.1,2 = 48A
v Với các thông số về dòng điện, điện áp như trên ta tiến hành tra sổ tay
chọn được các van như sau:
- Chọn Tiristor loại : TЧ-50 – Do Liên Xô (cũ) chế tạo: Sách “Điện tử công
suất” của Nguyễn Bính, Bảng 1.3, tr 28 có các thông số như sau:
23

+ Dòng điện trung bình qua van: I

tb
=50A.
+ Điện áp ngược cực đại đặt nên van: U

g
= 3V
- Chọn Diot loại: B-50 – Do Liên Xô (cũ) chế tạo: Sách “Điện tử công suất” của
Nguyễn Bính, Bảng 1.1, tr 8 có các thông số như sau:
+ Dòng điện trung bình qua van: I

tb
=50A.
+ Điện áp ngược cực đại đặt nên van: U

ng
=0,1÷1kV.
+ Tổn thất điện áp: ∆U = 0,7V.
2.4.Mạch bảo vệ Tiristor.
Tiristor và Diôt cũng rất nhậy cảm với điện áp quá lớn so với điện áp định mức,
ta gọi là quá điện áp, vì vậy cần mắc thêm mạch bảo vệ quá điện áp.
Người ta chia ra 2 loại nguyên nhân gây nên quá điện áp:
-Nguyên nhân nội tại: đấy là sự tích tụ điện tích trong các lớp bán dẫn.
Khi khoá Tiristor bằng điện áp ngược, các điện tích nói trên đổi ngược hành
trình, tạo ra dòng điện ngược trong khoảng thời gian rất ngắn. Sự biến thiên
nhanh chóng của dòng điện ngược gây ra sức điện động cảm ứng rất lớn trong
các điện cảm, luôn luôn có, của đường dây nguồn dẫn đến các Tiristor. Vì vậy
giữa các anôt và catôt của Tiristor xuất hiện quá điện áp.
-Nguyên nhân bên ngoài: những nguyên nhân này thường xảy ra ngẫu nhiên như
khi cắt đóng tải một máy biến áp trên đường dây, khi một cầu chì bảo vệ chảy,
khi có sấm sét…
Để bảo vệ mạch quá áp người ta thường dùng mạch L – C, (xem hình bên dưới):
24
2
= U

2
.I

2
= 18.89 = 1602VA.
-Chọn mạch từ 3 trụ , tiết diện tính theo công thức:
25

Q = K
S

2
Cf
.
Trong đó : C - Số trụ mạch từ.
f - Tần số nguồn.
K = 5 ÷ 6
Q = 5.
1602
5.50
≈ 13cm
2

.
Đường kính trụ : d =
4Q
π

=
220
4,44.50.13.10
-4

.1,1
= 693 vòng
Số vòng dây mỗi pha thứ cấp máy biến áp:
W

2
=
U

2
U

1
W

1
=
18
220
693 = 57 vòng.
Chọn sơ bộ mật độ dòng điện trong máy biến áp:
J

1
= J


1
J

1
=
7,28
2,75
= 2.65mm
2Tiết diện dây dẫn thứ cấp máy biến áp: