Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế bộ nạp ăc qui tự
động

I.
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ACQUI.

Acqui là ngun hoá 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 trong công nghip cng
nh trong dân dng.
Khi acqui phóng ht dung lng ta tin hành np in cho nó và sau ó acqui
li tip tc phóng in c. Acqui có th hin nhiu chu k phóng np nên ta
có th s dng c lâu dài.
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 hai loi acqui : acqui axit (acqui chì ) và acqui kim. Tuy nhiên trong
thc t thông dng nht t trc ti nay vn là acqui axit vì so vi acqui kim
thì acqui axit có mt vài tính nng tt hn nh:
+ Sc in ng cao (vi acqui xit là 2V, cqui kim là 1,2V ).
+ Trong quá trình phóng, s st áp ca acqui axit nh hn so vi acqui kim.
+ Giá thành ca acqui axit r hn so vi acqui kim.
+
in tr trong ca acqui axit nh hn so vi cqui kim.
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động
Sinh viên: Nguyễn Văn Bình
2
Lớp: TĐH2_CĐK49
Vì vy trong  án này em chn loi acqui axit  nghin cu công ngh và
thit k ngun np acqui t ng.

I.1. Cấu tạo của bình acqui axit (acqui chì).
Bình acqui thông thng
gm v bình các bn cc, các
tm ngn và dung dch in

I.1.2. Bản cực, phân khối bản cực và khối bản cực:
Phân khi bn cc gm

có: phân khi bn cc dng v

à phân khi bn cc
âm. 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 dng và âm có cu to ging nhau, chúng c úc
t chì có pha thêm 5÷ 8% antimon (Sb) và to hình dng mt li. Ph gia Sb
thêm vào chì s làm tng thêm  dn in và ci thin tính úc. Trong thành
phn ca 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, dung dch in
1
2
3
1.Vấu bản cực; 2.Chất tác dụng; 3.Cốt bản cực

Hình I.1. Cấu tạo của bản cực
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động
Sinh viên: Nguyễn Văn Bình
3
Lớp: TĐH2_CĐK49
phân d thm sâu vào trong lòng bn cc, ng thi i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 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
phn khi bn cc dng, các bn cc âm hàn vi nhau to thành phân khi bn
cc âm. S l
ng các cp bn cc trong mi c qui n thng t 5 ÷ 8, b dy
tm bn cc dng ca các c qui trc ây khong 2mm ngày nay vi các công

ngn  ây phi là cht cách in tt, bn, do, chu c axit và có  xp thích
hp  không ngn cn cht in phân thm n các bn cc.
Các tm ng
n hin nay c ch to t vt liu polyvinyl xp, mn, dày
khong t 0,8÷1,2 mm và có dng mt phng hng v phía bn cc âm còn
mt mt có hình sóng hoc g hng v phía bn cc dng nhm to iu kin
cho dung dch in phân d luân chuyn hn n các bn cc dng và dung
dch lu thông tt hn.

I.1.4. Dung dị
ch điện phân:
Dung dch in phân trong bình acqui là loi dung dch axit sunfric (H
2
SO
4
)
c pha ch t axit nguyên cht vi nc ct theo nng  qui nh tu thuc
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động
Sinh viên: Nguyễn Văn Bình
4
Lớp: TĐH2_CĐK49
vào iu kin khí hu mùa và vt liu làm tm ngn. Nng  dng dch axit
sunfric  = (1,1 ÷ 1,3) g/ cm3 . Nng  dung dch in phân có nh hng ln
n sc in ng ca acqui.
Nhit  môi trng có nh hng ln n nng  dung dch in phân vi
các nc  trong vùng xích o nng  dung dch in phân quy 
nh không
quá 1,1g/cm3 . Vi các nc lnh (vùng cc), nng  dung dch in phân cho
phép ti 1,3g/cm3. Trong iu kin khí hu nc ta thì mùa hè nên chn nng
 dung dch khong (1,25 ÷ 1,26) g/cm3, mùa ông ta nên chn nng 

hp này,  nút không có l thông khí na.

Cu ni thng làm bng chì, dùng  ni các ngn acquy n vi nhau.

I.2. Quá trình biến đổi hoá học trong acquy axit.
Acqui là ngun nng l
ng có tính 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
cung cp in cho mch ngoài 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 ca c qui có dng:
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động
Sinh viên: Nguyễn Văn Bình
5
Lớp: TĐH2_CĐK49
PbO
2
+2SO
4
H
2
(H
2
O) + Pb SO
4
Pb + 4H
2
O + SO

PbSO4

Bng I.1: Trình bày trng thái nng lng ca c qui quan h vi quá trình
bin i hoá hc ca các bn cc và dung dch in phân.
T bng I.1. Ta có nhn xét: Trong quá trình phóng, np, nng  dung dch
in phân ca c qui thay i. Khi c qui phóng in, nng  dung dch in
phân gim dn; khi cqui c 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 cqui.I.3. Các đặc tính của acqui axit:
Mi ngn ca bình acqui là mt acqui n có y  các tính cht c trng
cho c bình. S d ngi ta ni tip nhiu ngn li thành bình acqui là  tng
in áp nh mc ca bình acqui. Do ó khi nghiên cu c tính ca bình acqui
ta ch cn kho sát mt bình acqui n là .

I.3.1. Sức điện động của acqui axit:
* Sc in
ng ca acqui axit ph thuc ch yu vào in th trên các cc,
tc là ph thuc vào c tính lý hoá ca vt liu làm các bn cc và dung dch
in phân mà không ph thuc vào kích thc ca các bn cc.
Sc in ng ca c qui chì –axít 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:

E

p
- Sc in ng ca c qui phóng in.
I
p
- Dòng in phóng.
U
p
- in áp o trên các cc ca c qui khi phóng in.
r
aq
- in tr trong ca c qui khi phóng in.

Trong quá trình np in, sc in ng En c qui c tính theo công thc:
E
n
= U
n
- I
n
.r
aqTrong ó:

E
n
- Sc in ng ca c qui np in.
I
n

C
n
= I
n
.t
n
(A.h)

Trong ó:
C
n
: Dung lng thu c trong quá trình np in, A.h
I
n
: Dong in np n nh trong thi gian np in t
n
I.3.3. Đặc tính phóng của acqui axit:
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động
Sinh viên: Nguyễn Văn Bình
7
Lớp: TĐH2_CĐK49
c tính phóng ca acqui là  th biu din mi quan h ph thuc ca sc
in ng, in áp acqui và nng  dung dch in phân theo thi gian phóng
khi dòng in phóng không thay i.

in phóng ) ca acqui.
T thi im t
gh
tr i,  dc ca  th thay i t ngt nu ta tip tc cho
acqui phóng in sau t
gh
thì sc in ng, in áp ca acqui s gim rt nhanh,
mt khác các tinh th sunfat chì (PbSO
4
) to thành trong phn ng s có dng
thô, rn, khó hoà tan ( bin i hoá hc) trong quá trình np in tr li cho
acqui sau này. Thi im tgh gi là gii hn phóng in cho phép ca acqui, các
giá tr Ep,Up, ti tgh gi là các giá tr gii hn phóng in cho pho phép ca
acqui.
Sau khi ã ngt mch phóng mt khong thi gian, các giá tr sc in ng,
in áp ca acqui, n
ng  ca dung dch in phân li tng lên, ta gi ó là thi
gian hi phc hay khong ngh ca acqui, thi gian phc hi này ph thuc vào
ch  phóng in ca cqui (dòng in phóng và thi gian phóng ).
 ánh giá kh nng cung cp in ca acqui có cùng in áp danh ngha,
ngi ta quy nh so sánh dung lng phóng in thu c ca acqui khi tin
hành
Vùng phóng in cho
p
hé
p
1
0,5
5
10

Sinh viên: Nguyễn Văn Bình
8
Lớp: TĐH2_CĐK49
thí nghim  ch  phóng in cho phép là 20h. Dung lng phóng trong
trng hp này c kí hiu là C
20
.
I.3.4. Đặc tính nạp của acqui:
c tính np ca acqui là  th biu din quan h ph thuc ca sc in
ng, in áp acqui 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.
Hình I.3. S  mch np và ng c tính np

T  th c tính np ta có nh
n xét sau:
- Trong khong thi gian np t t
n
= 0 n t
n
= t
s
, sc in ng, in áp, nng
 dung dch in phân tng dn lên.
- Ti thi im tn =ts trên b mt các bn cc xut hin các bt khí do dòng


2
Bt u sôi 2,4V
2,1V
Ea
q
Eo
2,7V
2,4V
Un
C
n
= I
n
t
n
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động
Sinh viên: Nguyễn Văn Bình
9
Lớp: TĐH2_CĐK49
gian np no, có tác dng làm cho các phn cht tác dng  sâu trong lòng các
bn cc c bin i hoàn toàn, nh ó s làm tng thêm dung lng phóng
in ca acquy.
Trong s dng, thi gian np no cho acquy thng kéo dài t 2÷3 gi, trong
sut thi gian ó, hiu in th trên các cc ca acquy và nng  dung dch
in phân là không i. Nh vy dung lng thu uc khi acquy phóng in luôn nh



V
V
D
A
+
-
D
A
+
-
R
R
+
+
-
-
A

U
n

20
và kt thúc
np  nc mt khi acquy bt u sôi. Dòng in np  nc th hai bng 0,05C
20
.

II.2. Phương pháp nạp acquy với điện áp nạp không thay đổi.
Phng pháp np acquy vi in áp np không thay i yêu cu các acquy
c mc song song vi ngun np. Hiu in th ca ngun np không thay
i và c tính bng t (2,3÷ 2,5)V cho mt ngn acquy n. Hình I.5. Np vi in áp không i

Hiu i
n th ca ngun np phi c gi n nh vi  chính xác n 3%
và c theo dõi bng vônk.



II.3. Phương pháp nạp dòng áp.
ây là phng pháp np tng hp ca hai phng pháp trên. Nó tn dng
c nhng u 
im ca hai phng pháp trên.
i vi yêu cu ca  bài là np acqui 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 acqui là phng pháp dòng áp.
 bo m thi gian np cng nh hiu sut np thì trong khong thi gian
t
n
=16h tng ng vi 75÷ 80% dung lng acqui ta np vi dòng in không
i là I
n
= 0,1C
20
. Vì theo c tính np ca acqui trong on np chính thì khi
dòng in không i thì in áp, sc in ng ti ít thay i, do ó bo m
tính ng u v ti cho thit b np. Sau thi gian 16h acqui bt u sôi lúc ó
ta chuyn sang np  ch  n áp. Khi thi gian np c 20h thì acqui bt u
no, ta np b xung thêm 2÷ 3h.
Các quá trình np acqui t ng k
t thúc khi b ct ngun np hoc khi np n
áp vi in áp bng in áp trên 2 cc ca acqui, lúc ó dòng np s t t gim
v không.

II.4.Kết luận:
+ Vì ti có tính cht dung kháng kèm theo sc phn in ng cho nên khi
acqui ói mà ta np theo phng pháp in áp thì dòng in trong acqui s dâng
nên không kim soát c s làm sôi acqui dn n hng hóc nhanh chóng. Vì

- Vi s lng acquy là 100 chic, ta np in cho acqui theo phng pháp
hn hp dòng áp: Mc thành 10 dãy song song, mi dãy có 10 acqui ni nhau.

+ Dòng in np I
n
= 0,1x40x10 = 40A.
+ in áp np U
n
= 2,7x6x10 = 162V.
CHƯƠNG II
PHƯƠNG ÁN CHỈNH LƯU I. VẤN ĐỀ CHUNG.
B chnh lu là thit b dùng  chuyn i ngun xoay chiu thành ngun
in mt chiu nhm cung cp cho ph ti in mt chiu.
Trong k thut có nhiu phng án chnh lu nh: chnh lu không iu
khin (chnh lu it), chnh lu iu khin (chnh l
u tiristor), chnh lu mt
pha, ba pha, sáu pha.
Tu thuc vào yêu cu c th mà ta chn la các phng án chnh lu phù
hp nhm áp ng c các ch tiêu v mt k thut và kinh t.
Vì yêu cu là chnh lu iu khin nên ta chn phng án chnh lu tiristor và
sau ây là mt s s  chnh lu iu khin Tiristor c bn.

II. M
ỘT SỐ SƠ ĐỒ CHỈNH LƯU ĐIỀU KHIỂN TIRISTOR.
II.1. Chỉnh lưu điều khiển cầu một pha đối xứng.
II.1.1. Sơ đồ nguyên lí.

Ti : R + L


II.1.2. Dạng điện áp.


U
d
G
U
U
G1
G2
α
G1
α
α
3Π2ΠΠ0
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động
Sinh viên: Nguyễn Văn Bình
15
Lớp: TĐH2_CĐK49
II.1.3. Nguyên lí hoạt động.
+ Trong khong ( ÷ ): T
1
và T
3

dn, U
d
=U
21
.
Quá trình c lp i lp li  các chu kì tip theo.

CÁC THÔNG S C BN
+ in áp trên ti:
U
d
=
π
2
1
θθ
π
dU .sin 2
2
2
0
∫
=
π
1
θθ
απ
α
dU .sin 2
2

2

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

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

+ Công sut ti: P
d
= U
d
.I
d

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

II.1.4.Nhận xét:
Mch chnh lu có iu khin cu mt pha i xng có cu to phc tp hn
mch chnh lu iu khin mt pha 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.

/2
U
1
~
R
d

θ

θ
0
θ
θ
0
θ
θ

θ
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động
Sinh viên: Nguyễn Văn Bình
17
Lớp: TĐH2_CĐK49
II.2.2. Nguyên lý hoạt động.
Trong s  các it 1, 2 vn m t nhiên  u các na chu k: 1 m
khi u2 âm; 2 m khi u2 dng. Các Tiristo m theo góc m
α
. Tuy nhiên các
van khoá theo nhóm: 1 dn s làm T1 (cùng nhóm catt chung) khoá, T1 dn

+ in áp ti: U
d
=
π
2
U
2
(1 +cos)

+ Dòng in ti: I
d
=
Rd
Ud+ Dòng in qua van Tiristor: I
T
=
π
α
π
2
−
I
d+
Dòng in qua it: I
+ in áp ngc ln nht qua van: U
ngmax
= 2.83U
2+ Công sut ti: P
d
=U
d
I
d

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động
Sinh viên: Nguyễn Văn Bình
18
Lớp: TĐH2_CĐK49

+ Công sut máy bin áp: S
ba
= 1.48 P
dII.2.3. Nhận xét.
+ H s cos
ϕ
ca s  cu không i xng cao hn so vi s  cu i

R
d
U
B
U
A
U
c
U
b
U
a
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động
Sinh viên: Nguyễn Văn Bình
19
Lớp: TĐH2_CĐK49
II.3.2. Dạng điện áp.
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động
Sinh viên: Nguyễn Văn Bình
20
Lớp: TĐH2_CĐK49

θ
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động
Sinh viên: Nguyễn Văn Bình
21
Lớp: TĐH2_CĐK49
Trong s  này s dng:
+ 3 Tiristor  nhóm Katot chung.
+ 3 Diot  nhóm Anot chung.
Giá tr trung bình ca in áp trên ti:
U
d
= U
d1
– U
d2

Trong ó:
+ U
d1
là thành phn in áp do nhóm Katot chung to nên.
+ U
d2
là thành phn in áp do nhóm Anot chung to nên.

π
θθ
π
α
π
θθ

7
21
U
dUU
U
dUU
d
d
==
==
∫
∫
−
−
−
−

Vy :
)cos1(
2
U63
U
2
d
α+
π
=

in áp th cp máy bin áp:


3
d
DT
I
II ==

Giá tr in áp ngc ln nht:

2max
6UU
ng
=Công sut ti: P
d
= U
d
. I
d

Công sut máy bin áp:
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động
Sinh viên: Nguyễn Văn Bình
22
Lớp: TĐH2_CĐK49

dba
PS
3
CHƯƠNG III
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động
Sinh viên: Nguyễn Văn Bình
23
Lớp: TĐH2_CĐK49
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH LỰC

I. Sơ đồ mạch lực.
………
10 dãy
10 acqui
R
S
R
f
T
1
T
2
D
1
D
2
AT
~
R
0
C
0
R
0
C
0

……
………
………
……

n
= 40 A.
+ in áp np : U
n
= U
d
= 162 V.
+ Chn góc iu khin :  = 30
0II.1. Tính chọn van.
T công thc:

d
U
=
)cos1(
2
2
α
π
+
U
.
in áp U
d
t max khi góc  = 0.

V

dT
68,16
14,3.2
52,014,3
.40
2
. =
−
=
−
=
π
α
π
.
Dòng in chy qua Diôt:
AII
dD
31,23
14,3.2
52,014,3
.40
2
. =
+
=
+
=
π
α