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


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

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

phân Bn cc âm

ã c np
no

ã phóng ht
in
PbO
2
(oxit chì )

PbSO4


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 :



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 )


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

- 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

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

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.

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 phng pháp np c qui là:
+ Phng pháp dòng in. I.6:Các phương pháp nạp ắc qui tự động.
Có ba phng pháp np c qui là:
+ Phng pháp dòng in.

R
R
Un
+
Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động

Sinh viên:Dương Văn Phúc 11 TĐH2 – K49
ây là phng pháp np cho phép chn c dòng np thích hp vi
mi loi c qui, bo m cho c qui c no. ây là phng pháp s dng
trong các xng bo dng sa cha  np in cho c qui hoc np s cha
cho các c qui b Sunfat hoá. Vi phng pháp này c qui c mc ni tip
nhau và phi tho mãn iu kin :
Un
≥ 2,7.Naq
Trong ó:
Un - in áp np
Naq - s ngn c qui n mc trong mch
Trong quá trình np sc in ng ca c qui tng dn lên,  duy trì
dòng in np không i ta phi b trí trong mch np bin tr R. Tr s gii
hn ca bin tr c xác nh theo công thc :
n
aqn
I
N0,2U
R
−
=

Nhc im ca phng pháp np vi dòng in không i là thi gian
np kéo dài và yêu cu các c qui a vào np có cùng dung lng nh mc. I.6.3: Phương pháp nạp dòng áp.
ây là phng pháp tng hp ca hai phng pháp trên. Nó tn dng
c nhng u im ca mi phng pháp.
U
n
A V
Hình 1.6: Nạp với điện áp không đổi.
Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động

Sinh viên:Dương Văn Phúc 12 TĐH2 – K49
i vi yêu cu ca  bài là np c qui t ng tc là trong quá trình
np mi quá trình bin i và chuyn hoá c t ng din ra theo mt trình
t ã t sn thì ta chn phng án np c qui là phng pháp dòng áp.
- i vi c qui axit:  bo m thi gian np cng nh hiu sut np thì
trong khon thi gian tn = 16h tng ng vi 75
÷ 80 % dung lng c qui ta
np vi dòng in không i là In = 0,1C
20
. Vì theo c tính np ca c qui
trong on np chính thì khi dòng in không i thì in áp, sc in ng ti

20

- Dòng np cng bc In = ( 0,3 ÷ 0,5 )C
20
.
+ c qui kim :- Dòng np n nh In = 0,1C
20

- Dòng np cng bc In = 0,25C
20
.
* T các phân tích  trên ta tính toán dòng np và in áp np theo yêu
cu u bài chúng ta tin hành np c qui vi dòng in không i.
+ Dòng in np In = 0,1x40 = 4A
Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động

Sinh viên:Dương Văn Phúc 13 TĐH2 – K49
T yêu cu ca  tài chúng ta có: s lng c qui là 100 chic. Do vy
chúng ta có th có 3 cách mc  np in cho c qui.
+ Mc 100 c qui ni tip vi nhau.
Dòng in np nh In=0,1x40=4A
in áp np li rt ln Un=100x16,2=1620A
+ Mc 100 c qui song song vi nhau:
Dòng in np nh In=0,1x40x100=400A
in áp np nh Un=16,2V
+ Mc hn hp 100 c qui thành 4 dãy song song, mi dãy có 25
c qui
ni tip vi nhau
Dòng in np In=0,1x40x4=16A
in áp np Un=16,2x25=405V

CHƯƠNG II:
Hình 1.7: Phương pháp đấu nối ắc qui để nạp điện
D
VR
Un A
_
_
+
_
+
_
A

+
+ Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động
II.1: MẠCH CHỈNH LƯU TRISTOR 2 NỬA CHU KỲ.

BA MV
LC
P
~

P
~

U
1~
U
2~
P
=
U
d
,I
d

K
II.1.2. Dạng điện áp:
R
d
U
21
U
22
U
1
T
1
T
2
Hình 2.1: mạch chỉnh lưu Tristor 2 nửa chu kỳ.
L
d
Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động

Sinh viên:Dương Văn Phúc 17 TĐH2 – K49

1
t
21
U
22
U
21
Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động

Sinh viên:Dương Văn Phúc 18 TĐH2 – K49
 ÷  : T
1
thông Ut = U
21
, It = I
T1
.
 +  ÷ 2 : T
2
thông U
t
= U
22
, I
t
= I
T2
.
2 +  ÷ 3 : T
1

dU .sin 2
2
∫
+
=
2
cos122
2
α
π
+
U

- Dòng in trên ti: Id =
d
d
R
U

- Dòng in qua van: I
T
=
2
d
I

- in áp ngc trên van: U
ng
= 2,83U
2
Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động

Sinh viên:Dương Văn Phúc 19 TĐH2 – K49
II.2: MẠCH CHỈNH LƯU CÓ ĐIỀU KHIỂN CẦU 1PHA
II.2.1: Sơ đồ.

II.2.2:Dạng điện áp:

t
t
1
i
I
T2
I
T1
i
d
Ung
U
d
G
U
U
G1
G2
α
G1
α
α
3Π2ΠΠ0
Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động

Sinh viên:Dương Văn Phúc 21 TĐH2 – K49
 ÷  : T
1
, T
3

thông U
d
= U
21
, I
d
= I
T1
= I
T3
.
II.2.4: Các công thức cơ bản:
- in áp trên ti
Ut =
π
2
1
θθ
π
dU .sin 2
2
2
0
∫
=
π
1
θθ
απ
α

2

- Dòng in phía th cp: I
2
= 0,58I
d

- Dòng in phía s cp:I
1
= 1,11I
d
.K
ba

- Công sut ti: P
d
= U
d
.I
d

- Công sut máy bin áp: S
ba
= 1,23P
d

Nhn xét:
Mch chnh lu có iu khin cu 1F 2 có cu to phc tp hn mch
chnh lu có iu khin 1F có im trung tính. Mch s dng nhiu kênh iu
khin hn, in áp và dòng in liên tc trong sut quá trình làm vic. Mch

T
1
Hình 2.5: Mạch chỉnh lưu điều khiển đối xứng cầu 3F.
T
4
T
3
T
6
T
5
T
2
R
d
U
B
U
A
U
c
U
b
U
a
Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động


T3
I
T6
I
T2
I
T5
I
T2
II
T5
t
t
t
t
t
t
t
t
t
t
t
t
G
U
U
U
d
I
T2,T5

- Dòng in áp trên ti: U
d
= U
do
cos
α
= 2,34U
2
cos
α
.
- Dòng in trên ti: I
d
=
d
d
R
U
.
- Dòng in trung bình qua van: I
T
=
3
d
I
.
- in áp ngc t lên van: Ung = 2,45U
2
.
- Dòng in phía thc cp: I