
[\ 1 ]^ ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Nhiệm vụ thiết kế:
Thiết kế bộ chỉnh lưu nạp ác qui tự động có các thông số sau:
¾ Điện áp nguồn ( VAC ): 3×220 ( ±10% )
¾ Tần số điện áp ( Hz ): 50
¾ Thông số ác qui: 180 Ah, 4×12 VDC
1. Nội dung:
¾ Phân tích yêu cầu và giới thiệu chung về công nghệ.
¾ Đề suất các phương án tổng thể, phân tích ưu nhược điểm
từng phương án để
đi đến chọn lựa một phương án thực thi thiết
kế mạch lực và mạch điều khiển.
¾ Phân tích kỹ nguyên lý hoạt động của phương án đã chọn.
Trên cơ sở đó, tìm các biểu thức có sự liên quan đến những đại
lượng đã biết và đại lượng cần tìm.
¾ Tính chọn, thiết kế các phần tử mạch công suất.
¾ Tính chọn mạ
ch điều khiển.
¾ Kết luận.
¾ Tài liệu tham khảo.
2. Thuyết minh và bản vẽ:
¾ Một quyển thuyết minh đồ án theo yêu cầu của phần trên,
được giáo viên hướng dẫn thông qua.
¾ Toàn bộ sơ đồ nguyên lý, bao gồm cả mạch lực và điều khiển


5. Đặc tính phóng nạp của ắc qui:
5.1. Đặc tínhphóng của ắc qui:
5.2. Đặc tính nạp của ắc qui:

6. Sự khác nhau giữa ắc qui kiềm và ắc qui axit:
7.Các phương pháp nạp ắc qui tự động.

7.1. Phương pháp nạp ắc qui với dòng điện không đổi.
7.2. Phương pháp nạp với điện áp không đổi.
7.3. Phương pháp nạp dòng áp.

PHẦN II
PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
I. CHỈNH LƯU ĐIỀU KHIỂN ĐỐI XỨNG CẦU BA PHA
1. Sơ đồ nguyên lý:

2. Đường đặc tính biểu diễn:

II. CHỈNH LƯU CẦU 3 PHA BÁN ĐIỀU KHIỂN
1. Sơ đồ nguyên lý:

2. Đường đặc tính biểu diễn:
III. CHỈNH LƯU ĐIỀU KHIỂN CẦU MỘT PHA KHÔNG ĐỐI XỨNG

[\ 3 ]^
1. Sơ đồ nguyên lý:
2. Đường đặc tính biểu diễn:

PHẦN III


1.1. Nguyên tắc ổn dòng:
a) ổn dòng theo sườn trước:
b) Theo sườn sau:
2. Nguyên tắc ổn áp:

a) ổn áp theo sườn trước:
b) Theo sườn sau:
3. Tính toán mạch điều khiển:

a) Khối đồng pha.
b) Khối tạo xung chùm:
2. Khâu so sánh:

3. Khâu khuyếch đại xung:

KẾT LUẬN

[\ 4 ]^
TI LIU THAM KHO


đó tự động hoá điều khiển các quá trình sản xuất đã đi sâu vào từng ngõ
ngách, vào trong tất cả các quá trình tạo ra sản phẩm.
Ngày nay hầu nh- tất cả các máy móc thiết bị trong công nghiệp
cũng nh- trong đời sống đều phải sử dụng điện năng, có thể là dùng hoàn
toàn nguồn năng l-ợng điện năng hoặc một phần năng l-ợng điện năng kết
hợp với năng l-ợng khác. Trên thực tế có những lúc rất cần năng l-ợng điện
mà ta không thể lấy năng l-ợng điện từ l-ới điện đ-ợc. Do đó ta phải lấy
các nguồn điện dự trữ nh- ác qui.
Nh- vậy để có thể sử dụng đ-ợc các nguồn ác qui ta phải nạp điện
cho ác qui. Bộ chỉnh l-u nạp ác qui tự động đ-ợc sử dụng rộng rãi trong
nhiều tr-ờng hợp cụ thể là rất quan trọng, nếu thiếu nó sẽ không có nguồn
điện vận hành, dự trữ cho các máy móc thiết bị mà có thể không đáp ứng
đ-ợc chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Cho nên một trong những yêu cầu của môn
học điện tử công suất là thiết kế đ-ợc một bộ nạp ác qui tự động với các
thông số đầu vào cho tr-ớc.
Nội dung bản đồ án này là thiết kế một mạch chỉnh l-u.
Qua thời gian thực hiện bản đồ án này cùng với sự giúp đỡ tận của
thày giáo em đã hoàn thành đồ án này. Tuy nhiên lĩnh vực t-ơng đối mới
và khó đối với em nên chắc chắn bản báo cáo này không tránh khỏi những
thiếu sót, em mong tiếp tục nhận đ-ợc sự đóng góp của các thầy giáo để
đồ án hoàn thiện hơn.
Hà nội ngày 20 tháng 1 năm
2002

PHN I

[\ 6 ]^

từ chì và có pha thêm 5 ÷ 8 %
ăngtimoan ( Sb ) và tạo hình
mắt lưới. Phụ gia Sb thêm vào
chì sẽ làm tăng độ dẫn điện và
cải thiện tính đúc. Trong thành phần chất tác dụng còn có thêm khoảng 3 %
chất nở ( các muối hưu cơ ) để tăng độ xốp, độ bền của lớp chất tác dụng.
Nhờ tăng độ xốp mà cải thiện được độ
thấm sâu của chất dung dịch điện
phân vào trong lòng bản cực, đồng thời diện tích thực tế tham gia phản ứng
hoá học của các bản cực cũng được tăng thêm . Phần đầu của mỗi bản cực
có vấu, các bản cực dương của mỗi ắc qui đơn được hàn với nhau tạo thành
khối bản cực dương, các bản cực âm được hàn với nhau thành khối b
ản cực
âm. Số lượng các bản cực trong mỗi ắc qui thường từ 5 đến 8, bề dầy tấm
bản cực dương của ắc qui thường từ 1,3 đến 1,5 mm , bản cực âm thường
2
3
1. VÊu b¶n cùc
2. ChÊt t¸c dông
3. Cèt b¶n cùc

[\ 7 ]^
mỏng hơn 0,2 đến 0,3 mm . Số bản cực âm trong ắc qui thường nhiều hơn số
bản cực âm một bản nhằm tận dụng triệt để diện tích tham gia phản ứng của
các bản cực. Tấm ngăn được bố trí giữa các bản cực âm và dương có tác
dụng ngăn cách và tránh va đập giữa các bản cực. Tấm ngăn được làm bằng
vật liệu poly-vinyl-clo bề dầy 0,8
đến 1,2 mm và có dạng lượn sóng , trên bề
mặt tấm ngăn có các lỗ cho phéo dung dịch điện phân thông qua.
3. Quá trình biến đổi năng lượng trong ắc qui

4
+ Pb 2PbSO
4
+ 2H
2
O
nạp
Thế điện động e = 2,1 V.
3.2. Quá trình biến đổi năng lượng trong ắc qui kiềm:
Trong ắc qui kiềm có bản cực dương là Ni(OH)
3
, bản cực âm là
Fe, dung dịch điện phân là: KOH nồng độ d = 20 %
( - ) Fe ⏐ KOH d = 20% ⏐ Ni(OH)
3
( + )
Phương trình hoá học biểu diễn quá trình phóng nạp của ắc qui kiềm :
phóng
Fe + 2Ni(OH)
3
Fe(OH)
3
+ 2Ni(OH)
2

nạp
Thế điện động e = 1,4 V.
Nhận xét:
Từ những điễu đã trình bầy ở trên ta nhận thấy trong các
quá trình phóng nạp nồng độ dung dịch điện phân là thay đổi. Khi ắc qui

b

trong đó : En - sức điện động của ắc qui khi nạp điện ( V )
In - dòng điện nạp ( A )
Un - điện áp đo trên các cực của ắc qui khi nạp điện ( V )
r
b
- điện trở trong của ắc qui khi nạp điện ( Ω )
4.2. dung lượng của ắc qui:
_Dung lượng phóng của ắc qui là đại lượng đánh giá khả năng
cung cấp năng lượng điện của ắc qui cho phụ tải, và được tính theo công
thức :
Cp = Ip.tp
trong đó : Cp - dung dịch thu được trong quá trình phóng ( Ah )
Ip - dòng điện phóng ổn định trong thời gian phóng điện tp ( A )
tp - thời gian phóng điện ( h ).
_Dung lượng nạp của ắc qui là đại lượng đánh giá khả năng tích
trữ năng lượng của ắc qui và được tính theo công thức :
Cn = In.tn
trong đó : Cn - dung dịch thu được trong quá trình nạp ( Ah )
In - dòng điện nạp ổn định trong thời gian nạp tn ( A )
tn - thời gian nạp điện ( h ).
5. Đặc tính phóng nạp của ắc qui: [\ 9 ]^
5.1. c tớnh phúng ca c qui.
c tớnh phúng ca c qui l th biu din quan h ph thuc ca sc
in ng, in ỏp c qui v nng dung dch in phõn theo thi gian
phúng khi dũng in phúng khụng thay i .

0
5
10
1,75
1,95
2,11
I (A) E,U (V)
10
6
48
t
E
U
P
Khoảng nghỉ

[\ 10 ]^
này phụ thuộc vào chế độ phóng điện của ắc qui (dòng điện phóng và thời
gian phóng ).
5.2. Đặc tính nạp của ắc qui:
Đặc tính nạp của ắc qui là đồ thị biểu diễn quan hệ phụ thuộc giữa sức
điện động , điện áp và nồng độ dung dịch điện phân theo thời gian nạp khi trị
số dòng điện nạp không thay đổi .
Từ
đồ thị đặc tính nạp ta có các nhận xét sau :
¾Trong khoảng thời gian từ tn = 0 đến tn = tgh thì sức điện động, điện
áp, nồng độ dung dịch điện phân tăng dần.
¾Tới thời điểm ts trên bề mặt các bản cực âm xuất hiện các bọt khí (còn
gọi là hiện tượng" sôi " ) lúc này hiệu điện thế giữa các bản cực của ắc qui
đơ

I (A) U,E (V)
2,4
2
2,7
U
T
E
Kho¶ng
nghØ

[\ 11 ]^
¾Sau khi ngắt mạch nạp, điện áp, sức điện động của ắc qui, nồng độ
dung dịch điện phân giảm xuống và ổn định. Thời gian này cũng gọi là
khoảng nghỉ của ắc qui sau khi nạp.
¾Trị số dòng điện nạp ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng và tuổi thọ của
ắc qui. Dòng điện nạp đị
nh mức đối với ắc qui là In = 0,1C
10
.
Trong đó C
10
là dung lượng của ắc qui mà với chế độ nạp với dòng điện
định mức là In = 0,1C
10
thì sau 10 giờ ắc qui sẽ đầy.
Ví dụ với ắc qui C = 180 Ah thì nếu ta nạp ổn dòng với dòng điện bằng
10% dung lượng ( tức In = 18 A ) thì sau 10 giờ ắc qui sẽ đầy.
6. Sự khác nhau giữa ắc qui kiềm và ắc qui axit:

Cả hai loại ắc qui này đều có một đặc điểm chung đó là tính chất tải

_Hiện tự phóng nhỏ. _Sử dụng ở những nơi có yêu cầu
công suất lớn quá tải thường xuyên,
được sử dụng với các thiết bị công
suất lớn.
_Dùng phổ biến trong công nghiệp
hàng không, hàng hải và những nơi
nhiệt độ môi trường thấp.
_Giá thành cao.
7.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.
7.1. Phương pháp nạp ắc qui với dòng điện không đổi.
Đây là phương pháp nạp cho phép chọn được dòng nạp thích hợp
với mỗi loại ắc qui, bảo đảm cho ắc qui được no. Đây là phương pháp sử
dụng trong các xưởng bảo dưỡng sửa chữa để nạp điệ
n cho ắc qui hoặc nạp

[\ 12 ]^
sử chữa cho các ắc qui bị Sunfat hoá. Với phương pháp này ắc qui được mắc
nối tiếp nhau và phải thoả mãn điều kiện :
Un ≥ 2,7.Naq
Trong đó: Un - điện áp nạp
Naq - số ngăn ắc qui đơn mắc trong mạch
Trong quá trình nạp sức điện động của ắc qui tăng dần lên, để duy
trì dòng điện nạp không đổi ta phải bố trí trong mạch nạp biến trở

đổi chỉ là phương pháp nạp bổ xung cho ắc qui trong quá trình sử dụng.
7.3. Phương pháp nạp dòng áp.
Đây là phương pháp tổng hợp của hai phương pháp trên. Nó tận
dụng được những ưu điểm của mỗi phương pháp.
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 diễ
n ra theo
một trình tự đã đặt sẵn thì ta chọn phương án nạp ắc qui là phương pháp
dòng áp.
¾Đối với ắc qui axit: Để bảo đảm thời gian nạp cũng như hiệu suất
nạp thì trong khoản thời gian tn = 8h tương ứng với 75÷80 % dung lượng ắc
qui ta nạp với dòng điện không đổi là In = 0,1C
10
. Vì theo đặc tính nạp của
ắc qui trong đoạn nạp chính thì khi dòng điện không đổi thì điện áp, sức điện
động tải ít thay đổi, do đó bảo đảm tính đồng đều về tải cho thiết bị nạp. Sau
thời gian 8 h ắc qui bắt đầu sôi lúc đó ta chuyển sang nạp ở chế độ ổn áp.

[\ 13 ]^
Khi thời gian nạp được 10 h thì ắc qui bắt đầu no, ta nạp bổ xung thêm 2 đến
3h.
¾Đối với ắc qui kiềm : Trình tự nạp cũng giống như ắc qui axit
nhưng do khả năng quá tải của ắc qui kiềm lớn nên lúc ổn dòng ta có thể nạp
với dòng nạp In = 0,2C
10
hoặc nạp cưỡng bức để tiết kiệm thời gian với dòng
nạp In = 0,5C
10
.
Các quá trình nạp ắc qui tự động kết thúc khi bị cắt nguồn nạp

¾Từ các phân tích ở trên ta rút ra các số liệu sau:
+ Dòng nạp lớn nhất Inmax = Idmax = 90 A
+ Điện áp Udmax = 64,8 V
PHẦN II

[\ 14 ]^
PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN
PHƯƠNG ÁN

I. CHỈNH LƯU ĐIỀU KHIỂN ĐỐI XỨNG CẦU BA PHA
1. Sơ đồ nguyên lý:

_Sơ đồ gồm 6 Tiristor được chia làm hai nhóm:
¾Nhóm Katot chung : T1, T3, T5
¾Nhóm Anot chung : T2, T4, T6
_Góc mở α được tính từ giao điểm của các nửa hình sin.
_Giá trị trung bình của điện áp trên tải:α
π

U
b
U
a
U
c
U
B
U
A
U
C
T1
T4
T6
T2

[\ 15 ]^
Khi đó ta có:
63
U
U
maxd
2
π
=

Thay giá trị:
V8,64U
maxd

3
2
I =

Từ số liệu ban đầu thay
A90I
maxd
=
có
A5,73I
max2
=

Giá trị trung bình của dòng chạy qua 1 Tiristor là:

)A(30
3
I
I
maxd
maxTBV
==

Giá trị điện áp ngược mà Tiristor phải chịu:

)V(04,68U05,1U
3
U6U
maxdmaxd2maxng
==



[\
16
]^
T
3
U
d1
T
2
T
6
I
d
i
a
i
T1
i
T4
I
d
I
d
U
d


[\
17
]^

II. CHỈNH LƯU CẦU 3 PHA BÁN ĐIỀU KHIỂN
1. Sơ đồ nguyên lý:
Trong sơ đồ này sử dụng:
¾ 3 Tiristor ở nhóm Katot chung
¾ 3 Diot ở nhóm Anot chung
Giá trị trung bình của điện áp trên tải:

2d1dd
UUU −=

Trong đó : Ud1 là thành phần điện áp do nhóm Katot chung tạo nên
Ud2 là thành phần điện áp do nhóm Anot chung tạo nên

π
=θθ
π
=
α
π
=θθ
π
=
∫
∫
α−

7
21d

T3
D6
D2
u
d
t5
D4
U
b
U
a
U
c
U
B
U
A
U
C
T1