(Tiểu luận) đồ án môn học đề tài thiết kế, chế tạo mạch nạp acquy tự động

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Đề tài: “Thiết kế, chế tạo mạch nạp acquy tự động” Giáo viên hướng dẫn : Trần Ngọc Thái Sinh viên thực : Vũ Xuân Cương Vũ Văn Chính Lớp : 112162.2 MỤC LỤC NHÂṆ XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ 1.1 Ứng dụng ac quy 1.2 Acquy axit 1.2.1 Cấu tạo bình ac quy axít .6 1.2.2 Q trình hóa học ac quy axít 10 1.3 Ac quy kiềm .11 1.3.1 Cấu tạo acquy kiềm 11 1.3.2 Quá trình hóa học ac quy kiềm 12 1.4 Sự khác ac quy axít ácquy kiềm 13 1.5 Các thông số ac quy .15 1.5.1 Sức điện động ac quy 15 1.5.2 Dung lượng ac quy 15 1.6 Đặc tính phóng nạp acquy 16 1.6.1 Đặc tính phóng ac quy 16 1.6.2 Đặc tính nạp acquy 18 1.7 Các phương pháp nạp ac quy tự động 19 1.7.1 Phương pháp nạp dòng điện 20 1.7.2 Phương pháp nạp điện áp 21 1.7.3 Phương pháp nạp dòng áp 22 CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ KHỐI VÀ CHỨC NĂNG TỪNG KHỐI 24 2.1 Sơ đồ khối 24 2.2 Chức sơ đồ khối 24 2.2.1 Khối nguồn 24 2.2.2 Khối acquy 25 2.2.3 Khối điều khiển tự động ngắt 25 2.3 Nguyên lý hoạt động sơ đồ 26 2.4 Nguyên lý hoạt động mạch chỉnh lưu nửa chu kì khơng điều khiển 26 2.4.1.Cơng thức tính tốn chọn van diode 27 2.4.2 Thông số kỹ thuật 28 2.5 Tính tốn máy biến áp 29 2.6 Sơ đồ nguyên lý sơ đồ board 31 2.6.1 Sơ đồ nguyên lý 3131 2.6.2 Sơ đồ board 332 2.6.3 Nguyên lý làm viêc mạch điện: 33 CHƯƠNG 3: HƯỚNG PHÁT TRIỂN VÀ LỜI KẾT 34 3.1 Ưu điểm: 34 3.2 Nhược điểm: 34 3.3 Hướng phát triển 34 NHÂṆ XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… Hưng Yên ngày….tháng….năm 2018 Giáo viên hướng dẫn LỜI NĨI ĐẦU Trước mơṭnền khoa hoc ̣ ky ̃thuật ngày phát triển hiêṇ với nhiều linh kiện sư ̣sáng tạo đa ̃giúp i ć h nhiều cho người như: Máy ti ń h, xe đạp điện, ô tô-xe máy,…Nhưng chúng ta it́ biết rằng làkhi chúng ta cắm điêṇ 220v vào máy tinh ́ thìmáy cóthểchaỵ hay điêṇ có xe làdịng điêṇ cấp trực tiếp từ lưới điêṇ 220V Mà thưc ̣ chất thi d̀ ịng điêṇ 220V đóđa ̃đươc ̣ biến đổi thành dang ̣ khác vàdang ̣ khác đươc ̣ nói ởđây chiń h làdịng điện mơṭ chiều vànó đa ̃đươc ̣ tích trữtrong loại ắc quy, pin, tu ̣điện… Tuy phận cấp nguồn chiều làmột phần nhỏ tồn bơ ̣khối làm viêc ̣ chung mạch Nhưng laịgiữ vai trịrất quan ̣ vànếu thiếu thic̀ ảkhối se ̃khócóthểlàm viêc cóhiêụ quảđươc ̣ Cho nên nhóm chúng em đa ̃ đinḥ choṇ nghiên cứu, lắp ráp macḥ cấp nguồn môṭchiều ứng dụng thực tế dùng để sạc ắc quy Qua thời gian nghiên cứu với hướng dâñ tâṇ tình thầy Trần Ngọc Thái, chúng em hoàn thành mạch cấp nguồn chiều sạc cho loại ăc quy 12V Đây làđồán với kết hợp điện tử công suất – truyền động điện mà chúng em thực vâñ cịn mắc phải nhiều thiếu sót, chúng em mong đươc ̣ thầy cô hướng dâñ chỉbảo thêm đểchúng em cóthểhồn thiêṇ tốt đồán đồán sau Chúng em xin chân thành cảm ơn! CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ 1.1 Ứng dụng ac quy Acquy nguồn điện dược tích trữ lượng điện dạng hóa Acquy nguồn điện chiều cung cấp cho thiết bị điện công nghiệp đời sống hằng ngày: động điện chiều, bóng đèn, củ tích điện, mạch điện tử,… Acquy nguồn cung câp cho động khởi động Trong thực tế có nhiều loại acquy thường gặp hai loại sau: acquy axit acquy kiềm 1.2 Acquy axit 1.2.1 Cấu tạo bình ac quy axít Bình acquy thơng thường gồm vỏ bình, cực, ngăn dung dịch điện phân • Vỏ bình: Vỏ bình acquy axit chế tạo bằng nhựa êbônit anphantonec hay cao su nhựa cứng Để tăng độ bền khả chịu axit cho bình, chế tạo người ta ép vào bên bình lớp lót chịu axit polyclovinyl, lớp lót dày khoảng 0,6mm Nhờ lớp lót t̉i thọ acquy tăng lên từ 2-3 lần Phía vỏ bình tùy theo điện áp danh định acquy mà chia thành ngăn riêng biệt vách ngăn ngăn cách bởi ngăn kín Mỗi ngăn gọi ngăn acquy đơn Ở đáy ngăn có sống đỡ khối cực tạo thành khoảng trống đáy bình mặt khối cực, nhờ mà tránh tượng chập mạch cực chất tác dụng bong rơi xuống đáy gây lên Bên vỏ bình đúc hình dạng gân chịu lực để tăng độ bền gắn quai xách để việc di chuyển đễ dàng • Bản cực, phân khối cực khối cực: • Bản cực gồm cốt hình lưới chất tác dụng Cốt đúc bằng hợp kim chì(Pb)- antimion(Sb) với tỷ lệ (87 – 95)%Pb (5 – 13)%Sb Phụ gia antimon thêm vào có tác dụng tăng thêm độ cứng, giảm han gỉ cải thiện tính đúc cho cốt Cốt để giữ chất tác dụng phân phối dịng điện khắp bề mặt cực Điều có ý nghĩa quan trọng cực dương điện trở chất tác dụng (oxit chì) lớn nhiều so với điện trở chì nguyên chất, tăng chiều dày cốt điện trở acquy nhỏ Cốt đúc dạng khung bao quanh, có vấu để hàn nối cực thành phân khối cực có hai chân để tỳ sống đỡ ở đáy bình acquy Vì điện cốt cực âm khơng phải yếu tố định chúng bị han gỉ nên người ta thường làm mỏng cực dương Đặc biệt hai bên phân khối cực âm lại mỏng chúng làm việc có phía với cực dương Chất tác dụng chế tạo từ bột chì, axit sunfuric đặc khoảng 3% muối axit hửu cực âm, cực dương chất tác dụng chế tạo từ oxit chì Pb3O4, PbO dung dịch axit sunfuric đặc Phụ gia muối axit hữu cực âm có tác dụng tăng độ xốp, độ bền chất tác dụng, nhờ mà cải thiện độ thấm sâu dung dịch điện phân vào lòng cực đồng thời điện tích thực tế tham gia phản ứng hóa học tăng lên Các sau chát đày chất tác dụng ép lại, sấy khơ thực q trình tạo cực, tức chúng ngâm vào dung dịch axit sunfuric loãng nạp với dòng điện chiều trị số nhỏ Sau trình vậy, chất tác dụng ở cực dương hoàn toàn trở thành PbO2 (màu gạch xẫm) Sau cực dương đem rửa, sấy khô lắp ráp Những phân khối cực tên acquy hàn với tạo thành khối cực hàn nối vấu cực làm bằng chì hình đẻ nối tài tiêu thụ Với chú ý rằng, ta muốn tăng dung lượng acquy ta phải tăng số cực mắc song song acquy đơn Thường người ta lấy từ – Cịn muốn tăng điện áp danh định acquy ta phải tăng số cực mắc nối tiếp • Tấm ngăn: Các cực âm dương lắp xen kẽ với cách điện với bởi ngăn để đảm bảo cách điện tốt ngăn làm rộng so với cực Các ngăn có tác dụng chống chập mạch cực âm dương, đồng thời đê đỡ cực khỏi bị bong rơi sử dụng acquy Các ngăn ở phải chất cách điện tốt, bền, dẻo, chịu axit có độ xốp thích hợp để ngăn cản chất điện phân thấm đến cực Các ngăn chế tạo từ vật liệu polyvinyl xốp, dày khoảng từ 0,8-1,2mm có dạng mặt phẳng hướng phía cực âm cịn mặt có dạng sóng gồ hướng phía cực dương nhằm tạo điều kiện cho dung dịch điện phân dễ luân chuyển đến cực dương dung dịch lưu thơng tốt • Dung dịch điện phân: Dung dịch điện phân bình acquy loại dung dịch axit sunfuric pha chế từ axit nguyên chất với nước cất theo nồng độ quy định tùy thuộc vào điều kiện khí hậu mùa vật kiệu làm ngăn Nồng độ dung dịch axit sunfuric:  = (1,1  1.3) g/cm3 Nồng độ dung dịch điện phân có ảnh hưởng lớn đến sức điện động acquy Nhiệt độ mơi trường có ảnh hưởng lớn đến nồng độ dung dịch điện phân Với nước ở vùng xích đạo nồng độ dung dịch điện phân quy định không 1,1 g/cm3 Với nước lạnh, nồng độ dung dịch điện phân cho phép tới 1,3 g/cm3 Trong điều kiện khí hậu ở nước ta mùa hè nên chọn nồng độ dung dịch khồng (1,25-1,26) g/cm3, mùa đơng nên chọn nồng độ khoảng 1,27g/cm3 Cần nhớ rằng: nồng độ cao làm chóng hỏng ngăn, chóng hỏng cực, dễ bị sunfat hóa cực nên t̉i thọ acquy giảm nhanh Nồng độ thấp điện dung điện áp định mức acquy giảm ở nươc xứ lạnh dung dịch vào mùa đơng dễ bị đóng băng * Những chú ý pha chế dung dịch điện phân cho acquy: - Khơng dùng axit có thành phần tạp chất cao loại axit kĩ thuật thông thường nước khơng phải nước cất dung dịch làm tăng cường độ q trình tự phóng điện acquy - Các dụng cụ pha chế phải làm bằng thủy tinh, sứ chất dẻo chịu axit Chúng phải sạch, khơng chứa muối khống, dầu mỡ chất bẩn… - Để đảm bảo an toàn pha chế, tuyệt đối không đổ nước vào axit đặc mà phải đổ axit vào nước dùng đãu thủy tinh khuấy • Nắp, nút cầu nối: Nắp làm bằng nhựa ebonit bakenit Nắp có hai loại: - Từng nắp riêng cho ngăn - Nắp chung cho bình – loại cấu tạo phức tạp độ kín tốt Trên nắp có lỗ để đổ dung dịch điện phân vào ngăn để kiểm tra mức dung dịch điện phân, nhiệt độ nồng độ dung dịch acquy Lỗ đổ đậy kín bằng nút có ren để giữ cho dung dịch điện phân bình khỏi bị bẩn sánh ngồi Ở nút có lỗ nhỏ để thơng khí từ bình ngồi lúc nạp acquy Nắp số loại acquy có lỗ thơng khí riêng nằm sát lỗ đổ, kết cấu thuận tiện cho việc điều chỉnh mức dung dịch bình acquy Trong trường hợp này, ở nút không cho lỗ thơng khí 1.2.2 Q trình hóa học ac quy axít Trong acquy thường xảy hai q trình hóa học thuận nghịch mà đặc trưng là qua trình nạp phóng điện Khi nạp điện, nhờ nguồn điện nạp mà ở mạch điện tử chuyển động từ cực dương đến cực âm – dịng điện nạp In Khi phóng điện, tác dụng suất điện động riêng acquy, điện tử chuyển động theo hướng ngược lại tạo thành dịng điện phóng Ip Khi acquy nạp no, chất tác dụng ở cực dương PbO2 cực âm chì xốp Pb Khi phóng điện, chất tác dụng ở hai cực trở thành sunfat chì PbSO4 có dạng tinh thể nhỏ Khi nạp điện cho acquy xảy phản ứng: - Ở cực dương: PbSO4 – 2e + 2H2O = PbO2 +H2SO4 +2H- (1.1) Ở cực âm: PbSO4 + 2e + 2H+ = Pb +H2SO4 - (1.2) Tồn q trình xảy acquy nạp điện là: 2PbSO4 + 2H2O = Pb + PbO2 +2H2SO4 (1.3) Sự phóng điện acquy sảy nối hai điện cực Pb PbO vừa thu với tải, lúc hóa dự trữ acquy chuyển thành điện Ở điện cực xảy phản ứng ngược (1.1) (1.2), nghĩa 10