Đề án - Giới thiệu chung về ăcquy và các chế độ nạp

Đề án - Giới thiệu chung về ăcquy và các chế độ nạp

I Giới thiệu chung ăcquy chế độ nạp: A Giới thiệu chung ắc qui: Ăc-qui loại bình điện hố học dùng để tích trữ lượng điện làm nguồn điện cung cấp cho thiết bị điện động điện, bóng đèn, làm nguồn nuôi cho linh kiện điện tử… Các tính ăc-quy: -Sức điện động lớn, thay đổi phóng nạp điện -Sự tự phóng điện bé -Năng lượng điện nạp vào bé lượng điện mà ăcquy phóng -Điện trở ăc-quy nhỏ Nó bao gồm điện trở cực ,điện trở dung dịch điện phân có xét đến ngăn cách ngăn cực Thường trị số điện trở ăc-quy nạp điện đầy 0.001Ω đến 0.0015Ω ăc-quy phóng điện hồn tồn 0.02Ω đến 0.025Ω Có hai loại ăc-quy là: ăc-quy a-xit (hay ăc-quy chì) ăc-quy kẽm (ăcquy sắt kền hay ăc-quy cadimi-kền) Trong ăc-quy a-xit dùng phổ biến rộng rãi Cấu tạo Ăcqui: Các phận chủ yếu ăc-quy a-xit gồm: -Các cực dương làm Pb2 ghép song song với thành chùm cực dương -Các cực âm làm Pb ghép song song với thành chùm cực âm Bộ chùm cực âm chùm cực dương đặt xen kẽ theo kiểu cài rănglược, cho cực âm đến cực dương -Lá cách đặt cực âm cực dương để tránh tượng chập mạch điện cực khác dấu -Vỏ bình điện ăcquy thường làm cao su cứng (êbonit) đúc thành hinh hộp , chịu khí nóng lạnh, va chạm mạnh chịu a-xit Dưới đáy bình có đế cao để dắt cực lên, mùn chất hoạt động rụng xuống đọng rãnh đế tránh tượng chập mạch điện cực mùn gây Nắp đậy ăc-quy làm vỏ cao su cứng, nắp có lỗ để đổ dung dịch điện phân vào bình đầu cực luồn qua Nút đậy để dung dịch khỏi đổ -Cầu nối chì để nối tiếp đầu cực âm ngăn ăc-quy với cực dương ngăn ăc-quy Quá trình biến đổi lượng ắc quy: ắc qui nguồn lượng có tính chất thuận nghịch: tích trữ lượng dạng hố giải phóng lượng dạng điện Q trình ắc qui cấp điện cho mạch gọi trình phóng điện, q trình ắc qui dự trữ lượng gọi q trình nạp điện Kí hiệu hố học biểu diễn ắc qui axit có dung dich điện phân axit H2SO4 nồng độ d = 1,1 ÷ 1,3 % cực âm Pb cực dương PbO2 có dạng : (- ) Pb ⏐ H2SO4 d = 1,1 ÷ 1,3 ⏐ PbO2 ( + ) Phương trình hố học biểu diễn q trình phóng nạp ắc qui axit : phóng PbO2 + 2H2SO4 + Pb 2PbSO4 + 2H2O nạp Thế điện động E = 2,1 V Nhận xét : Từ điều trình bầy ta nhận thấy trình phóng-nạp nồng độ dung dịch điện phân thay đổi Khi ắc quy phóng điện nồng độ dung dịch điện phân giảm dần Khi ắc quy nạp điện nồng độ dung dịch điện phân tăng dần Do ta vào nồng độ dung dịch điện phân để đánh giá trạng thái tích điện ắc quy Đặc tính ắc qui: Đặc tính nạp ắc qui đồ thị biểu diễn quan hệ phụ thuộc sức điện động, điện áp nồng độ dung dịch điện phân theo thời gian nạp trị số dịng điện nạp khơng thay đổi Từ đồ thị đặc tính nạp ta có nhận xét sau : - Trong khoảng thời gian từ tn = đến tn = tgh sức điện động, điện áp , nồng độ dung dịch điện phân tăng dần - Tới thời điểm ts bề mặt cực âm xuất bọt khí (cịn gọi tượng" sôi " ) lúc hiệu điện cực ắc qui đơn tăng đến 2,4 V Nếu tiếp tục nạp giá trị nhanh chóng tăng tới 2,7 V giữ nguyên Thời gian gọi thời gian nạp no, có tác dụng cho phần chất tác dụng sâu lịng cực biến đổi tuần hồn, nhờ làm tăng thêm dung lượng phóng điện ắc qui - Trong sử dụng thời gian nạp no cho ắc qui kéo dài từ ÷ h suốt thời gian hiệu điện cực ắc qui nồng độ dung dịch điện phân không thay đổi Như dung lượng thu ắc qui phóng điện ln nhỏ dung lượng cần thiết để nạp no ắc qui - Sau ngắt mạch nạp, điện áp, sức điện động ắc qui, nồng độ dung dịch điện phân giảm xuống ổn định Thời gian gọi khoảng nghỉ ắc qui sau nạp - Trị số dòng điện nạp ảnh hưởng lớn đến chất lượng tuổi thọ ắc qui Dòng điện nạp định mức ắc qui In = 0,1Q10 B 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 Phương pháp nạp ắcqui với dịng điện khơng đổi: Đây phương pháp nạp cho phép chọn dòng nạp thích hợp với loại ắc qui, bảo đảm cho ắc qui no Đây phương pháp sử dụng xưởng bảo dưỡng sửa chữa để nạp điện cho ắc qui nạp sửa chữa cho ắcqui bị Sunfat hoá Với phương pháp ắc qui mắc nối tiếp phải thoả mãn điều kiện : Un ≥ 2,7.Naq Trong đó: Un - điện áp nạp Naq - số ắc quy đơn mắc mạch Trong trình nạp sức điện động ắc qui tăng dần lên, để trì dịng điện nạp khơng đổi ta phải bố trí mạch nạp biến trở R Trị số giới hạn biến trở xác định theo công thức : R= U n − 2,0 N aq In Nhược điểm phương pháp nạp với dịng điện khơng đổi thời gian nạp kéo dài yêu cầu ắc qui đưa vào nạp có dung lượng định mức Để khắc phục nhược điểm thời gian nạp kéo dài, người ta sử dụng phương pháp nạp với dòng điện nạp thay đổi hai hay nhiều nấc Trong trường hợp hai nấc, dòng điện nạp nấc thứ chọn ( 0,3 ÷ 0,6 ).Q10 tức nạp cưỡng kết thúc nấc ắc qui bắt đầu sơi Dịng điện nạp nấc thứ hai 0,1.Q10 Phương pháp nạp với điện áp không đổi: Phương pháp yêu cầu ắc qui mắc song song với nguồn nạp Hiệu điện nguồn nạp không đổi tính (2,3 ÷ 2,5) V cho ngăn đơn Phương pháp nạp với điện áp không đổi có thời gian nạp ngắn, dịng nạp tự động giảm theo thời gian Tuy nhiên dùng phương pháp ắc qui khơng nạp no Vì nạp với điện áp không đổi phương pháp nạp bổ sung cho ắc qui trình sử dụng Phương pháp nạp dòng áp: Đây phương pháp tổng hợp hai phương pháp Nó tận dụng ưu điểm phương pháp Đối với yêu cầu đề nạp ắc quy tự động tức trình nạp trình biến đổi chuyển hoá tự động diễn theo trình tự đặt sẵn ta chọn phương án nạp ắc qui phương pháp dòng áp Đối với ắc qui axit: Để bảo đảm thời gian nạp hiệu suất nạp khoản thời gian tn= 8h tương ứng với 75÷80 % dung lượng ắc qui ta nạp với dịng điện khơng đổi In = 0,1.Q10 Vì theo đặc tính nạp ắc qui đoạn nạp dịng điện khơng đổi điện áp, sức điện động tải thay đổi, bảo đảm tính đồng tải cho thiết bị nạp Sau thời gian h ắc qui bắt đầu sơi lúc ta chuyển sang nạp chế độ ổn áp Khi thời gian nạp 10 h ắc qui bắt đầu no, ta nạp bổ sung thêm ÷ h Các q trình nạp ắc qui tự động kết thúc bị cắt nguồn nạp nạp ổn áp với điện áp điện áp cực ắc qui, lúc dịng nạp từ từ giảm khơng Vì ắc qui tải có tính chất dung kháng kèm theo sức phản điện động ắc qui đói mà ta nạp theo phương pháp điện áp dịng điện ắc qui tự động dâng nên không kiểm sốt làm sơi ắc qui dẫn đến hỏng hóc nhanh chóng Vì vùng nạp ta phải tìm cách ổn định dịng nạp cho ắc qui Khi dung lượng ắc qui State of Charge 12 Volt battery Volts per Cell lên đến 80% 100% 12.7 2.12 dâng lúc ta tiếp tục giữ ổn định dịng nạp ắc qui sơi làm cạn nước Do đến giai đoạn ta lại phải chuyển chế độ nạp ắc qui sang chế độ ổn áp Chế độ ổn áp giữ ắc qui thực no Khi điện áp cực ắc quy với điện áp nạp lúc dịng nạp tự động giảm khơng, kết thúc q trình nạp Tuỳ theo loại ắc qui mà ta nạp với dòng điện nạp khác ,với ắc qui axit : dòng nạp In = 0,1Q10 ; nạp cưỡng với dòng điện nạp In = 0,2.Q10 90% 12.5 2.08 80% 12.42 2.07 70% 12.32 2.05 60% 12.20 2.03 50% 12.06 2.01 40% 11.9 1.98 30% 11.75 1.96 20% 11.58 1.93 10% 11.31 1.89 10.5 1.75 Battery Charging: Battery Charging takes place in three basic stages: Bulk, Absorption and Float Bulk Charge – Giai đoạn dầu tiên q trình nạp acquy Dịng điện cấp với giá trị an toàn lớn điện áp acquy đạt 80-90% điện áp nạp đầy Điện áp nạp giai đoạn từ 10.5 dến 15 volts, khơng có điện áp nạp xác điịnh giai đoạn nạp cưỡng có giới hạn dòng diện cực đại mà acquy co thể chịu Absorption Charge: Giai đoạn thứ hai trình nạp ba giai đoạn Điện áp nạp giữ khơng đổi dịng điện giẩm từ từ nội trở acquy tăng trình nạp Trong suốt giai đoạn điện áp nguồn nạp cực đại khoảng tù 14.2 dến 15.5 volts Float Charge: Giai đoạn thứ ba Sau acquy đựoc nạp no điện áp nạp giảm xuống khoảng từ 12.8 đến 13.2 volts để giảm sinh khí tăng tuổi thọ acquy giai đoạn nên nạp với diện áp phân đoạn “Trickle charge” Điện áp tạo kĩ thuật PWM Điều biến độ rộng xung-Nếu acquy sử dụng làm hệ thống dự phịng “backup power systems” tức phai xả điện áp nạp nên vào khoảng từ 13.02 to 13.20 volts Chargers: đa số gara oto hay khach hàng nguồn nạp chủ yếu nguồn nạp giai đoạn (Bulk charge), có ít(nếu có)sự điều chỉnh diện áp Các nguồn tót cho nguồn pin hay acquy cạn kiệt (nạp nhanh) không tốt cho trình nạp lâu dài Trong số nguồn điều chỉnh có loại điều chỉnh dược điện áp, ví dụ hãng Iota Engineering and Todd giữ cho diện áp acquy không đổi Nếu nguồn phù hợp với acquy chúng giữ cho acquy không bị hang nạp không cách What taper charge really means is that as the battery gets charged up, the voltage goes up, so the amps out of the charger goes down They charge OK, but a charger rated at 20 amps may only be supplying amps when the batteries are 80% charged To get around this, Statpower (and maybe others?) have come out with "smart", or multistage chargers These use a variable voltage to keep the charging amps much more constant for faster charging Charge controllers A charge controller is a regulator that goes between the solar panels and the batteries Regulators for solar systems are designed to keep the batteries charged at peak without overcharging Meters for Amps (from the panels) and battery Volts are optional with most types Most of the modern controllers have automatic or manual equalization built in, and many have a LOAD output There is no "best" controller for all applications - some systems may need the bells and whistles of the more expensive controls, others may not Battery Charging Voltages and Currents: Hầu hết ácquy nước nên nạp không C/8 nạp lâu dài "C/8" is the battery capacity at the 20-hour rate divided by ví dụ acquy 220Ah khoảng 26A Acquy khô không nạp C/20 hay 5% dung lượng Với acquy axit diện áp đầu nạp la 15 V tức ngăn đuợc nạp vói điện áp 2.5V, Sau phải chuyển sang chế độ “trickle charge” Chú ý giai đoạn accquy axit phải có bọt khí (hiện tượng sơi) chắn acquy no Điện áp nạp cho acquy axit nên vào khoảng 2.15 đến 2.3V/ngăn, hay khoảng 12.9 đến 13.8 volts cho acquy 12V nhiệt độ cao (trên 850F) nên giảm xuống khoảng 2.10 Volts/Ngăn Bulk charge Absorption Charge Fload charge 13.2V-15V (2.5V/cell) (37A) 14.2V-15V (I Giảm nhanh) 12.9-13.8V (2.15-2.3V/cell) ... dịng nạp ắc qui sơi làm cạn nước Do đến giai đoạn ta lại phải chuyển chế độ nạp ắc qui sang chế độ ổn áp Chế độ ổn áp giữ ắc qui thực no Khi điện áp cực ắc quy với điện áp nạp lúc dịng nạp tự động... cho thiết bị nạp Sau thời gian h ắc qui bắt đầu sơi lúc ta chuyển sang nạp chế độ ổn áp Khi thời gian nạp 10 h ắc qui bắt đầu no, ta nạp bổ sung thêm ÷ h Các trình nạp ắc qui tự động kết thúc... cầu đề nạp ắc quy tự động tức trình nạp trình biến đổi chuyển hố tự động diễn theo trình tự đặt sẵn ta chọn phương án nạp ắc qui phương pháp dòng áp Đối với ắc qui axit: Để bảo đảm thời gian nạp