Đồ án Thiết kế bộ nạp ác quy tự động với các thông số sau: + Điện áp nguồn (VAC): 3 x 220 (± 10%). + Tần số điện áp : 50 Hz + Dung lượng nạp : 40 Ah + Sốlượng acqui : 100

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động Sinh viên: Nguyễn Văn Bình 1 Lớp: TĐH2_CĐK49 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nhiệm vụ thiết kế: Thiết kế bộ nạp ác quy tự động với các thông số sau: + Điện áp nguồn (VAC): 3 x 220 (± 10%). + Tần số điện áp : 50 Hz + Dung lượng nạp : 40 Ah + Số lượng acqui : 100 CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ACQUI ---------------------------------- I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ACQUI. Acqui là nguồn hoá hoạt động trên cơ sở hai điện cực có điện thế khác nhau, nó cung cấp dòng điện một chiều cho các thiết bị điện trong công nghiệp cũng như trong dân dụng. Khi acqui phóng hết dung lượng ta tiến hành nạp điện cho nó và sau đó acqui lại tiếp tục phóng điện được. Acqui có thể hiện nhiều chu kỳ phóng nạp nên ta có thể sử dụng được lâu dài. Trong thực tế kĩ thuật có nhiều loại acqui nhưng phổ biến và thường dùng nhất là hai loại acqui : acqui axit (acqui chì ) và acqui kiềm. Tuy nhiên trong thực tế thông dụng nhất từ trước tới nay vẫn là acqui axit vì so với acqui kiềm thì acqui axit có một vài tính năng tốt hơn như: + Sức điện động cao (với acqui ăxit là 2V, ăcqui kiềm là 1,2V ). + Trong quá trình phóng, sự sụt áp của acqui axit nhỏ hơn so với acqui kiềm. + Giá thành của acqui axit rẻ hơn so với acqui kiềm. + Điện trở trong của acqui axit nhỏ hơn so với ăcqui kiềm. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động Sinh viên: Nguyễn Văn Bình 2 Lớp: TĐH2_CĐK49 Vì vậy trong đồ án này em chọn loại acqui axit để nghiện cứu công nghệ và thiết kế nguồn nạp acqui tự động. I.1. Cấu tạo của bình acqui axit (acqui chì). Bình acqui thông thường gồm vỏ bình các bản cực, các tấm ngăn và dung dịch điện phân. I.1.1. Vỏ bình: Vỏ bình acqui axit hiện nay được chế tạo bằng nhựa êbônit hoặc anphantơpéc hay cao su nhựa cứng chịu a-xít và có khả năng cứng vững, chống va đập. Phía trong vỏ bình tuỳ theo điện áp danh định của acqui 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 acqui đơn. Trên mỗi ngăn ắc qui có các nắp làm kín, có nút để kiểm tra và bổ xung dung dịch điện phân. Trên nút có lỗ thông hơi, tránh cho áp suất trong ngăn ắc qui bị tăng quá cao trong quá trình thực hiện phản ứng hoá học. Cầu nối bằng chì để nối tiếp các ngăn của bình ắc qui. Đáy vỏ bình có làm các gân, một mặt làm tăng độ cứng cho vỏ, mặt khác để đỡ các phân khối bản cực tránh hiện tượng chập mạch bên trong ắc qui do các chất tác dụng rơi xuống đáy bình trong quá trình sử dụng. 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 dễ dàng hơn. I.1.2. Bản cực, phân khối bản cực và khối bản cực: Phân khối bản cực gồm có: phân khối bản cực dương v à phân khối bản cực âm. Phân khối bản cực do các bản cực cùng tên ghép lại với nhau. Cấu tạo của một bản cực trong ắc qui gồm có phần khung xương và chất tác dụng trát lên nó. Khung xương của bản cực dương và âm có cấu tạo giống nhau, chúng được đúc từ chì có pha thêm 5÷ 8% antimon (Sb) và tạo hình dạng mặt lưới. Phụ gia Sb thêm vào chì sẽ làm tăng thêm độ dẫn điện và cải thiện tính đúc. Trong thành phần của chất tác dụng còn có thêm khoảng 3% chất nở (các muối hữu cơ ) để tăng độ xốp, độ bền của lớp chất tác dụng. Nhờ tăng độ xốp, dung dịch điện 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 dễ thấm sâu vào trong lòng bản cực, đồng thời điện tích thực tế tham gia phản ứng hoá học của các bản cực cũng được tăng thêm. Phần đầu mỗi bản cực có vấu, các bản cực dương của mỗi ắc qui đơn được hàn với nhau tạo thành phần khối bản cực dương, các bản cực âm hàn với nhau tạo thành phân khối bản cực âm. Số lượng các cặp bản cực trong mỗi ắc qui đơn thường từ 5 ÷ 8, bề dầy tấm bản cực dương của các ắc qui trước đây khoảng 2mm ngày nay với các công nghệ tiên tiến đã giảm xuống còn từ 1,3÷ 1,5 mm, bản cực âm thường mỏng hơn 0,2÷ 0,3 mm. Số bản cực âm trong ắc qui đơn nhiều hơn số bản cực dương một bản nhằm tận dụng triệt để diện tích tham gia phản ứng của các bản cực dương. Các bản sau khi được trát đày chất tác dụng được ép lại, sấy khô và thực hiện quá trình tạo cực, tức là chúng được ngâm vào dung dịch axit sunfuric loãng và nạp với dòng điện một chiều với trị số nhỏ. Sau quá trình như vậy chất tác dụng ở các bản cực dương hoàn toàn trở thành PbO2 ( màu gạch sẫm). Sau đó các bản cực dương được đem rửa, sấy khô và lắp ráp. Những phân khối bản cực cùng tên trong một acqui được hàn với nhau tạo thành các khối bản cực và được hàn nối ra các vấu cực làm bằng chì hình côn để nối ra tải tiêu thụ. Với chú ý rằng, nếu ta muốn tăng dung lượng của ăcqui thì ta phải tăng số tấm bản cực mắc song song trong một acqui đơn. Thường người ta lấy từ 5 ÷8 tấm. Còn muốn tăng điện áp danh định của acqui thì ta phải tăng số tấm bản cực mắc nối tiếp. I.1.3.Tấm ngăn: Các bản cực âm và dương được lắp xen kẽ với nhau và cách điện nhau bởi các tấm ngăn và để đảm bảo cách điện tốt nhất các tấm ngăn được làm rộng hơn so với các bản cực. Các tấm ngăn có tác dụng chống chập mạch giữa các bản cựa bản âm và dương, đồng thời để đỡ các tấm bản cực khỏi bị bong rơi ra khi sử dụng acqui. Các tấm ngăn ở đây phải là chất cách điện tốt, bền, dẻo, chịu được axit và có độ xốp thích hợp để không ngăn cản chất điện phân thấm đến các bản cực. Các tấm ngăn hiện nay được chế tạo từ vật liệu polyvinyl xốp, mịn, dày khoảng từ 0,8÷1,2 mm và có dạng mặt phẳng hướng về phía bản cực âm còn một mặt có hình sóng hoặc gồ 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. I.1.4. Dung dịch điện phân: Dung dịch điện phân trong bình acqui là loại dung dịch axit sunfric (H2SO4) được pha chế từ axit nguyên chất với nước cất theo nồng độ qui định tuỳ thuộc Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động Sinh viên: Nguyễn Văn Bình 4 Lớp: TĐH2_CĐK49 vào điều kiện khí hậu mùa và vật liệu làm tấm ngăn. Nồng độ dụng dịch axit sunfric γ = (1,1 ÷ 1,3) g/ cm3 . Nồng độ dung dịch điện phân có ảnh hưởng lớn đến sức điện động của acqui. 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 1,1g/cm3 . Với các nước lạnh (vùng cực), nồng độ dung dịch điện phân cho phép tới 1,3g/cm3. Trong điều kiện khí hậu nước ta thì mùa hè nên chọn nồng độ dung dịch khoảng (1,25 ÷ 1,26) g/cm3, mùa đông ta nên chọn nồng độ khoảng 1,27g/cm3.. Cần nhớ rằng : nồng độ quá cao sẽ làm chóng hỏng tấm ngăn, chóng hỏng bản cực, dễ bị sunfat hoá trong các bản cực nên tuổi thọ của acqui cũng giảm đi rất nhanh. Nồng độ quá thấp thì điện dung và điện áp định mức của acqui giảm và ở các nước xứ lạnh thì dung dịch vào mùa đông dễ bị đóng băng. 9 Những chú ý khi pha chế dung dịch điện phân cho acqui: - Không được dùng axit có thành phần tạp chất cao như loại kỹ thuật thông thường và nước không phải là nước cất vì dung dịch như vậy sẽ làm tăng cường độ quá trình tự phóng điện của acqui. - Các dụng cụ pha chế phải làm bằng thuỷ tinh, chất dẻo chịu axit. Chúng phải sạch, không chứa các muối khoáng, dầu mỡ hoặc chất bẩn . . . - Để đảm bảo an toàn trong khi pha chế, tuyệt đối không được đổ nước vào axit đặc mà phải đổ từ từ axit vào nước và dùng que thuỷ tinh khuấy đều. I.1.5. Nắp, nút và cầu nối: Nắp được làm bằng nhựa êbônit hoặc bằng bakelit. Nắp có hai loại: + Từng nắp riêng cho mỗi ngăn. + Nắp chung cho cả bình - loại này kết cấu phức tạp nhưng độ kín tốt. Trên lắp có lỗ để đổ dung dịch điện phân vào các ngăn và kiểm tra mức dung dịch điện phân, nhiệt độ và nồng độ dung dịch trong acquy. Lỗ đổ được đậy kín bằng nút có ren để giữ cho dung dịch điện phân không bị bẩn và sánh ra ngoài. Ở nút có lỗ nhỏ để thông khí từ trong bình ra ngoài lúc nạp ác quy. Nắp một số loại ácquy có lỗ thông khí riêng nằm sát lỗ đổ, kết cấu như vậy rất thuận tịên cho việc điều chỉnh mức dung dịch trong bình acquy. Trong trường hợp này, ở nút không có lỗ thông khí nữa. Cấu nối thường làm bằng chì, dùng để nối các ngăn acquy đơn với nhau. I.2. Quá trình biến đổi hoá học trong acquy axit. Acqui là nguồn năng lượng có tính thuận nghịch: nó tích trữ năng lượng dưới dạng hoá năng và giải phóng năng lượng dưới dạng điện năng.Quá trình ắc-qui cung cấp điện cho mạch ngoài gọi là quá trình nạp điện.Phản ứng hoá học biểu diễn quá trình chuyển hoá năng lượng của ắc qui có dạng: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động Sinh viên: Nguyễn Văn Bình 5 Lớp: TĐH2_CĐK49 PbO2+2SO4H2(H2O) + Pb SO4Pb + 4H2O + SO4Pb B/cực dương D/d điện phân B/cực âm B/cực dương D/d điện phân B/cực âm Trạng thái ắcqui Bản cực dương Dương dịch điện phân Bản cực âm Nạp no Phóng điện kết PBO2 PbSO4 H2SO4 H2O Pb PbSO4 Bảng I.1: Trình bày trạng thái năng lượng của ắc qui quan hệ với quá trình biến đổi hoá học của các bản cực và dung dịch điện phân. Từ bảng I.1. Ta có nhận xét: Trong quá trình phóng, nạp, nồng độ dung dịch điện phân của ắc qui thay đổi. Khi ắc qui phóng điện, nồng độ dung dịch điện phân giảm dần; khi ắcqui được nạp điện, nồng độ dung dịch điện phân tăng dần. Do đó ta có thể căn cứ vào nồng độ dung dịch điện phân để đánh giá trạng thái tích điện của ắcqui. I.3. Các đặc tính của acqui axit: Mỗi ngăn của bình acqui là một acqui đơn có đầy đủ các tính chất đặc trưng cho cả bình. Sở dĩ người ta nối tiếp nhiều ngăn lại thành bình acqui là để tăng điện áp định mức của bình acqui. Do đó khi nghiên cứu đặc tính của bình acqui ta chỉ cần khảo sát một bình acqui đơn là đủ. I.3.1. Sức điện động của acqui axit: * Sức điện động của acqui axit phụ thuộc chủ yếu vào điện thế trên các cực, tức là phụ thuộc vào đặc tính lý hoá của vật liệu làm các bản cực và dung dịch điện phân mà không phụ thuộc vào kích thước của các bản cực. Sức điện động của ắc qui chì –axít phụ thuộc vào nồng độ dung dịch điện phân. Người ta thường sử dụng công thức kinh nghiệm: E0 = 0,85 + γ (V) Trong đó: Phóng điện Nạp điện Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động Sinh viên: Nguyễn Văn Bình 6 Lớp: TĐH2_CĐK49 E0 - Sức điện động tĩnh của ắc qui đơn, tính bằng vôn. γ - Nồng độ dung dịch điện phân ở nhiệt độ 15oC, g/cm3 (V) Trong quá trình phóng điện, sức điện động của ắc qui được tính theo được công thức: Ep = Up + Ip.raq Trong đó: Ep - Sức điện động của ắc qui phóng điện. Ip - Dòng điện phóng. Up - Điện áp đo trên các cực của ắc qui khi phóng điện. raq - Điện trở trong của ắc qui khi phóng điện. Trong quá trình nạp điện, sức điện động En ắc qui được tính theo công thức: En = Un - In.raq Trong đó: En - Sức điện động của ắc qui nạp điện. In - Dòng điện nạp. raq - Điện trở trong của ắc qui khi nạp điện. I.3.2. Dung lượng của acqui: Dung lượng phóng của ắc qui là đại lượng đánh giá khả năng cung cấp năng lượng của ắc qui cho phụ tải, và được tính theo công thức: Cp = Ip.tp (A.h) Trong đó: Cp- Dung lượng thu được trong quá trình phóng điện, A.h Ip - Dòng điện phóng ổn định trong thời gian phóng điện tp 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 (A.h) Trong đó: Cn: Dung lượng thu được trong quá trình nạp điện, A.h In : Dong điện nạp ổn định trong thời gian nạp điện tn 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 Đặc tính phóng của acqui là đồ thị biểu diễn mối quan hệ phụ thuộc của sức điện động, điện áp acqui và nồng độ dung dịch điện phân theo thời gian phóng khi dòng điện phóng không thay đổi. Hình I.2. Sơ đồ mạch phóng và đặc tính phóng Từ đồ thị ta có các nhận xét sau: Trong khoảng thời gian phóng từ tp =0 cho tới điểm tp = tgh, sức điện động, điện áp và nồng độ dung dịch điện phân giảm dần, tuy nhiên trong khoảng thời gian này độ dốc của các đồ thị là không lớn, ta gọi đó là giai đoạn phóng ổn định hay thời gian phóng điện cho phép tương ứng với mỗi chế độ phóng điện (dòng điện phóng ) của acqui. Từ thời điểm tgh trở đi, độ dốc của đồ thị thay đổi đột ngột nếu ta tiếp tục cho acqui phóng điện sau tgh thì sức điện động, điện áp của acqui sẽ giảm rất nhanh, mặt khác các tinh thể sunfat chì (PbSO4) tạo thành trong phản ứng sẽ có dạng thô, rắn, khó hoà tan ( biến đổi hoá học) trong quá trình nạp điện trở lại cho acqui sau này. Thời điểm tgh gọi là giới hạn phóng điện cho phép của acqui, các giá trị Ep,Up,γ tại tgh gọi là các giá trị giới hạn phóng điện cho pho phép của acqui. Sau khi đã ngắt mạch phóng một khoảng thời gian, các giá trị sức điện động, điện áp của acqui, nồng độ của dung dịch điện phân lại tăng lên, ta gọi đó là thời gian hồi phục hay khoảng nghỉ của acqui, thời gian phục hồi này phụ thuộc vào chế độ phóng điện của ăcqui (dòng điện phóng và thời gian phóng ). Để đánh giá khả năng cung cấp điện của acqui có cùng điện áp danh nghĩa, người ta quy định so sánh dung lượng phóng điện thu được của acqui khi tiến hành Vùng phóng điện cho phép 1 0,5 5 10 1,75 1,95 2,11 I (A) E , U(V) 20 2 1.5 16 t(h) E U Khoảng nghỉ Cp= Ip tp 0 4 8 12 tgh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động Sinh viên: Nguyễn Văn Bình 8 Lớp: TĐH2_CĐK49 thí nghiệm ở chế độ phóng điện cho phép là 20h. Dung lượng phóng trong trường hợp này được kí hiệu là C20. I.3.4. Đặc tính nạp của acqui: Đặc tính nạp của acqui là đồ thị biểu diễn quan hệ phụ thuộc của sức điện động, điện áp acqui và nồng độ dung dịch điện phân theo thời gian nạp khi trị số dòng điện nạp không thay đổi. Hình I.3. Sơ đồ mạch nạp và đường đặc tính nạp Từ đồ thị đặc tính nạp ta có nhận xét sau: - Trong khoảng thời gian nạp từ tn = 0 đến tn= ts, sức điện động, điện áp, nồng độ dung dịch điện phân tăng dần lên. - Tới thời điểm tn =ts trên bề mặt các bản cực xuất hiện các bọt khí do dòng điện điện phân nước thành ôxy và hyđrô (còn gọi là hiện tượng sôi), lúc này trên điện thế giữa các cực của acqui đơn tăng tới giá trị 2,4V. Nếu ta tiếp tục nạp giá trị này nhanh chóng tăng tới 2,7V và giữ nguyên. Thời gian nạp này gọi là thời Khoản g nghỉ 1,95V Vùng nạp chính 5 10 0 10 1 ts (2÷3) h Vùng nạp no t,h I (A) U,E (V) 2 Bắt đầu sôi 2,4V 2,1V Eaq Eo 2,7V 2,4V Un Cn= In tn Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động Sinh viên: Nguyễn Văn Bình 9 Lớp: TĐH2_CĐK49 gian nạp no, có tác dụng làm cho các phần chất tác dụng ở sâu trong lòng các bản cực được biến đổi hoàn toàn, nhờ đó sẽ làm tăng thêm dung lượng phóng điện của acquy. Trong sử dụng, thời gian nạp no cho acquy thường kéo dài từ 2÷3 giờ, trong suốt thời gian đó, hiệu điện thế trên các cực của acquy và nồng độ dung dịch điện phân là không đổi. Như vậy dung lượng thu đuọc khi acquy phóng điện luôn nhỏ hơn dung lượng cần thiết để nạp no acquy. Sau khi ngắt mạch nạp, điện áp, sức điện động của acquy, nồng độ dung dịch điện phân giảm xuống và ổn định. Thời gian này cũng gọi là khoảng nghỉ của acquy sau khi nạp. Trị số dòng điện nạp ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng và tuổi thọ của acquy. Dòng điện nạp điện nạp định mức đối với acquy qui định bằng 0,1.C20. II. CÁC PHƯƠNG PHÁP NẠP ĐIỆN CHO ACQUI. II.1. Phương pháp nạp acquy với dòng nạp không đổi. Phương pháp nạp điện với dòng nạp không đổi cho phép cho dòng điện thích hợp cho từng loại acquy, đảm bảo cho acquy được nạp no. Đây là phương pháp sử dụng trong các xưởng bảo dưỡng, sửa chữa để nạp điện cho các acquy mới hoặc nạp điện cho các acquy bị sunfat hoá. Với phương pháp nạp này các ác quy được mắc nối tiếp với nhau và phải thoả mãn điều kiện: Un ≥ 2,7 Naq. Trong đó: Un : Điện áp nạp (V). Naq: Số ngăn acquy đơn mắc trong mạch nạp. V V D A +- D A + - R R + + - - A Un Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động Sinh viên: Nguyễn Văn Bình 10 Lớp: TĐH2_CĐK49 Hình I.4. Nạp với dòng điện không đổi Trong quá trình nạp, sức điện động của acquy tăng dần, để duy trì dòng điện nạp không đổi ta phải bố chí trong mạch nạp biến trở R. Trị số giới hạn của biến trở được xác định theo công thức: n aqn I NU R 0,2−= Nhược điểm của phương pháp này nạp với dòng áp không đổi là thời gian nạp kéo dài và yêu cầu các acquy đưa vào nạp phải có cùng cỡ dung lượng định mức. Để khăc phục nhược điểm thời gian nạp kéo dài người ta đã sử dụng phương pháp nạp với dòng điện nạp thay đổi hai hay nhiều nấc. Trong trường hợp nạp hai nấc thì dòng điện nạp ở nấc thứ nhất chọn bằng (0,3÷ 0,5)C20 và kết thúc nạp ở nấc một khi acquy bắt đầu sôi. Dòng điện nạp ở nấc thứ hai bằng 0,05C20. II.2. Phương pháp nạp acquy với điện áp nạp không thay đổi. Phương pháp nạp acquy với điện áp nạp không thay đổi yêu cầu các acquy được mắc song song với nguồn nạp. Hiệu điện thế của nguồn nạp không thay đổi và được tính bằng từ (2,3÷ 2,5)V cho một ngăn acquy đơn. Hình I.5. Nạp với điện áp không đổi Hiệu điện thế của nguồn nạp phải được giữ ổn định với độ chính xác đến 3% và được theo dõi bằng vônkế. Un A V Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động Sinh viên: Nguyễn Văn Bình 11 Lớp: TĐH2_CĐK49 Dòng nạp: aq aqn n R EU I −= lúc đầu là rất lớn sau đó khi Eaq tăng dần lên thì In giảm đi khá nhanh. Phương pháp nạp với điện áp nạp không thay đổi có thời gian nạp ngắn, dòng điện nạp tự động giảm dần theo thời gian. Tuy nhiên dùng phương pháp này acquy không nạp được no, vì vậy phương pháp nạp với điện áp không đổi chỉ là phương pháp nạp bổ xung cho acquy trong quá trình sử dụng. Để khắc phục nhược điểm và tận dụng được hết những ưu điểm của các phương pháp trên, ta kết hợp hai phương pháp nạp lại thành phương pháp dòng – áp. Đây cũng là phương pháp nạp mà chúng ta chọn để thiết kế mạch điều khiển cho nguồn nuôi nạp tự động trong đồ án này. II.3. Phương pháp nạp dòng áp. Đây là phương pháp nạp tổng hợp của hai phương pháp trên. Nó tận dụng được những ưu điểm của hai phương pháp trên. Đối với yêu cầu của đề bài là nạp acqui tự động tức là trong quá trình nạp mọi quá trình biến đổi và chuyển hoá được tự động diễn ra theo một trình tự đã đặt sẵn thì ta chọn phương án nạp acqui là phương pháp dòng áp. Để bảo đảm thời gian nạp cũng như hiệu suất nạp thì trong khoảng thời gian tn=16h tương ứng với 75÷ 80% dung lượng acqui ta nạp với dòng điện không đổi là In = 0,1C20. Vì theo đặc tính nạp của acqui 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 16h acqui bắt đầu sôi lúc đó ta chuyển sang nạp ở chế độ ổn áp. Khi thời gian nạp được 20h thì acqui bắt đầu no, ta nạp bổ xung thêm 2÷ 3h. Các quá trình nạp acqui tự động kết thúc khi bị cắt nguồn nạp hoặc khi nạp ổn áp với điện áp bằng điện áp trên 2 cực của acqui, lúc đó dòng nạp sẽ từ từ giảm về không. II.4.Kết luận: + Vì tải có tính chất dung kháng kèm theo sức phản điện động cho nên khi acqui đói mà ta nạp theo phương pháp điện áp thì dòng điện trong acqui sẽ dâng nên không kiểm soát được sẽ làm sôi acqui dẫn đến hỏng hóc nhanh chóng. Vì vậy trong vùng nạp chính ta phải tìm cách ổn định dòng nạp cho acqui. + Khi dung lượng acquy dâng lên đến 80% lúc đó nếu ta cứ tiếp tục giữ ổn định dòng nạp thì acqui sẽ sôi và làm cạn nước. Do đó đến giai đoạn này ta lại phải chuyển chế độ nạp acqui sang chế độ ổn áp. Chế độ ổn áp được giữ cho đến khi acqui đã thực sự no. Khi điện áp trên các bản cực của acqui bằng với điện áp nạp thì lúc đó dòng nạp sẽ tự động giảm về không, kết thúc quá trình nạp. Do vậy đối với acquy axit ta nạp với các dòng điện nạp: + Dòng nạp ổn định In = 10% C20. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động Sinh viên: Nguyễn Văn Bình 12 Lớp: TĐH2_CĐK49 + Dòng nạp cưỡng bức In= (0.3÷0.5)C20. ¾ Từ các phân tích ở trên: - Ta tiến hành nạp acqui với dòng điện nạp không đổi: In = 0,1x40 = 4 A - Để đáp ứng yêu cầu của công nghệ cũng như hiệu quả kinh tế ta chọn phương pháp nạp acqui hỗn hợp dòng áp. - Với số lượng acquy là 100 chiếc, ta nạp điện cho acqui theo phương pháp hỗn hợp dòng áp: Mắc thành 10 dãy song song, mỗi dãy có 10 acqui nối nhau. + Dòng điện nạp In = 0,1x40x10 = 40A. + Điện áp nạp Un = 2,7x6x10 = 162V. V D A + - R + + - - A Un …… …… …… …… … … 10 dãy 10 acqui Hình I.6. Phương pháp nạp điện cho acqui Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động Sinh viên: Nguyễn Văn Bình 13 Lớp: TĐH2_CĐK49 CHƯƠNG II PHƯƠNG ÁN CHỈNH LƯU ------------------------------ I. VẤN ĐỀ CHUNG. Bộ chỉnh lưu là thiết bị dùng để chuyển đổi nguồn xoay chiều thành nguồn điện một chiều nhằm cung cấp cho phụ tải điện một chiều. Trong kỹ thuật có nhiều phương án chỉnh lưu như: chỉnh lưu không điều khiển (chỉnh lưu điốt), chỉnh lưu điều khiển (chỉnh lưu tiristor), chỉnh lưu một pha, ba pha, sáu pha. Tuỳ thuộc vào yêu cầu cụ thể mà ta chọn lựa các phương án chỉnh lưu phù hợp nhằm đáp ứng được các chỉ tiêu về mặt kỹ thuật và kinh tế. Vì yêu cầu là chỉnh lưu điều khiển nên ta chọn phương án chỉnh lưu tiristor và sau đây là một số sơ đồ chỉnh lưu điều khiển Tiristor cơ bản. II. MỘT 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. Tải : R + L U1 ~ Rd Ld T4 T1 T2T3 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động Sinh viên: Nguyễn Văn Bình 14 Lớp: TĐH2_CĐK49 II.1.2. Dạng điện áp. Hình II.1. Mạch chỉnh lưu điều khiển cầu một pha t t t t t t t 1i IT2 IT1 id Ung Ud GU U G1G2αG1α 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 khoảng (α ÷ π): T1 và T3 dẫn, Id = IT1 =IT3, Ud=U21. + Trong khoảng (π+α ÷ 2π): van T2 và T4 dẫn, Id= IT2= IT4, Ud=U22. + Trong khoảng (2π ÷ 3π+α): van T1 và T3 dẫn, Ud=U21. Quá trình được lặp đi lặp lại ở các chu kì tiếp theo. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN + Điện áp trên tải: Ud = π2 1 θθ π dU .sin..2 2 2 0 ∫ = π1 θθ απ α dU .sin..2 2∫+ = ( )[ ]απαπ +− coscos22 2U + Dòng điện trên tải: Id = d d R U + Dòng điện qua van: IT = 2 dI + Điện áp ngược trên van: Ungmax = 1,41U2 + Dòng điện phía thứ cấp: I2 = 0,58Id + Dòng điện phía sơ cấp: I1 = 1,11.Id.Kba + Công suất tải: Pd = Ud.Id + Công suất máy biến áp: Sba = 1,23 Pd II.1.4.Nhận xét: Mạch chỉnh lưu có điều khiển cầu một pha đối xứng có cấu tạo phức tạp hơn mạch chỉnh lưu điều khiển một pha có điểm trung tính. Mạch sử dụng nhiều kênh điều khiển hơn, điện áp và dòng điện liên tục trong suốt quá trình làm việc. Mạch thường được sử dụng trong những mạch có công suất nhỏ và vừa. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động Sinh viên: Nguyễn Văn Bình 16 Lớp: TĐH2_CĐK49 II .2. Sơ đồ chỉnh lưu điều khiển cầu một pha không đối xứng. II.2.1. Sơ đồ nguyên lý và dạng điện áp. Với tải : Rd + Ld α α α/2 U1 ~ Rd Ld T2 T1 D1D2 ud id iT1 iD2 iT2 iD1 i2 0 0 0 0 0 0 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 sơ đồ các điốt Đ1, Đ2 vẫn mở tự nhiên ở đầu các nửa chu kỳ: Đ1 mở khi u2 âm; Đ2 mở khi u2 dương. Các Tiristo mở theo góc mở α . Tuy nhiên các van khoá theo nhóm: Đ1 dẫn sẽ làm T1 (cùng nhóm catốt chung) khoá, T1 dẫn sẽ làm Đ1 khoá; Tương tự Đ2 dẫn thì T2 khóa, T2 dẫn thì Đ2 khoá. Khi θ = α cho xung điều khiển mở T1. Trong khoảng θ = (α ; π): T1, Đ2 dẫn, ud = u2. Trong khoảng θ = ( π ; π+α ): Đ1, Đ2 dẫn; Đ1 dẫn ở π và làm T1 khoá; T2 chưa khoá nên Đ2 còn mở chưa khoá. Trong khoảng θ = (π+α ; 2π): Đ1, T2 dẫn; T1 dẫn làm D2 khoá, ud = -u2. Trong khoảng θ = ( 2π ; 2π+α ): T2, Đ2 dẫn. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN: + Điện áp tải: Ud = π 2 U2(1 +cosα) + Dòng điện tải: Id = Rd Ud + Dòng điện qua van Tiristor: IT = π απ 2 − Id + Dòng điện qua điốt: ID= ∫ +απ α2 1 Iddθ = π απ 2 + Id + Dòng điện thứ cấp: I2 = Id π α−1 + Điện áp ngược lớn nhất qua van: Ungmax = 2.83U2 + Công suất tải: Pd =Ud Id Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động Sinh viên: Nguyễn Văn Bình 18 Lớp: TĐH2_CĐK49 + Công suất máy biến áp: Sba = 1.48 Pd II.2.3. Nhận xét. + Hệ số cosϕ của sơ đồ cầu không đối xứng cao hơn so với sơ đồ cầu đối xứng. + Sơ đồ này không cho phép làm việc ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc. + Mạch thường được sử dụng với tải có công suất nhỏ và vừa. + Số van giảm so với sơ đồ cầu đối xứng giá thành hạ. II.3. CHỈNH