CHƯƠNG 2 ắc QUY ô tô

Chơng ắc quy Ô TÔ 2.1 Khái niệm chung 2.1.1 Công dụng ắc quy Để cấp dòng điện cho máy khởi động điện cần khởi động động phụ tải khác thiết bị điện máy phát điện không làm việc cha cung cấp lợng vào mạng lới điện (Thí dụ động làm việc chế độ không tải) Khi công suất máy phát lớn công suất phụ tải máy phát cung cấp lợng cho phụ tải nạp điện cho ắc quy ắc quy đợc trì dòng chiều cung cấp cho phụ tải cần 2.1.2 Phân loại ắc quy axit a Theo việc sử dụng dung dịch điện phân ta có ắc quy kiềm ắc quy ngăn b Theo số ngăn ắc quy ắc quy ngăn ắc quy cầu chìm c Theo cách bố trí cầu nối ắc quy cầu * ắc quy axit: loại ắc quy mà dung dịch điện phân dùng ắc quy dung dịch axit, thờng axit sunfuaric (H2S04) * ắc quy kiềm: loại ắc quy mà dung dịch điện phân dùng ắc quy dung dịch kiềm (Na0H) (K0H) + Dựa vào cấu tạo cực ngời ta chia ắc quy kiềm làm ba loại: -Loại ắc quy sắt niken -Loại ắc quy cadimi (Cd) niken -Loại ắc quy bạc- Kẽm 2.1.3 Yêu cầu ắc quy: Nguồn điện ắc quy ô tô phải đủ lớn để máy khởi động làm việc đợc, yêu cầu cần đạt đợc điện áp, chắn kết cấu, cấu tạo đơn giản dễ chăm sóc, bảo dỡng sửa chữa, kích thớc nhỏ gọn, trọng lợng nhỏ, độ bền cao, đảm bảo đặc tính công tác độ tin cậy cao Nó phải thoả mãn yêu cầu có chế độ phóng điện lớn 2.2 Kết cấu ắc quy axit Hai hình vẽ 2.1.1 2.1.2 thể rõ hình dáng bên cấu tạo bên hai loại ắc quy axit dùng ô tô ắc quy cầu (Hình 2.1.1) ắc quy cầu chìm (Hình 2.1.2) Hình 2.1: Cấu tạo ắc quy axit cầu Vỏ bình Cầu nối Bản cực âm Nắp bình Đầu cực Tấm cách Nút ngăn ắc quy Bản cực dơng Yên đỡ cực Hình 2.2: Cấu tạo ắc quy axit cầu chìm Tấm lới cực Chùm cực âm Tấm ngăn cách Khối cực dơng Tấm cực dơng Đầu cực Tấm cực âm 10 Vỏ bình điện Chùm cực dơng Đầu nối 11 Nắp 12 Nút lỗ rót Chúng có kết cấu bình đợc chia làm nhiều ngăn, thông thờng (3- 6) ngăn, ngăn cho điện áp hai đầu cực v Nh đấu nối tiếp (3- 6) ngăn với ta có nguồn ắc quy (6-12)v 2.2.1 Vỏ bình: Vỏ bình ắc quy đợc chế tạo vật liệu cứng có tính chịu axit, chịu nhiệt, Vỏ thờng đợc đúc nhựa cứng ê bô nít Gờ Phía vỏ bình có vách ngăn để tạo thành ngăn riêng biệt Mỗi ắc quy riêng biệt đợc gọi ắc quy đơn Hình 2.3: Cấu tạo vỏ bình Dới đáy bình ngời ta làm hai đờng gờ gọi yên đỡ cực Mục đích yên đỡ cực cho cực tỳ lên tránh bị ngắn mạch dung dịch có cặn bẩn bột chì nắng đọng 2.2.2 Bản cực: Bản cực làm hợp kim chì antimon, mặt cực có gắn xơng dọc ngang để tăng độ cứng vững cho cực tạo ô cho bột chì bám cực Hai bề mặt cực đợc trát bột chì Do để tăng bề mặt tiếp xúc cực với dung dịch điện phân ngời ta chế tạo cực có độ xốp, đồng thời đem ghép nhiều cực tên song song với thành chùm cực Chù m ngăn ắc quy đơn Hình 2.5: Cấu tạo chùm cực dơng chùm cực âm Chù m Chùm cực dơng chùm cực âm đợc nồng xen kẽ vào hai cực khác tên đợc xếp thêm cách Trong ngăn số cực âm nhiều số cực dơng tấm, mục đích cực dơng làm việc hai phía 2.2.3.Tấm cách: Tấm cách chất cách điện đợc chế tạo nhựa xốp, thuỷ tinh gỗ Hình 2.6: Cấu tạo cách Tác dụng cách ngăn tợng cực chạm gây đoản mạch nguồn 2.2.4 Nắp bình: Phần nắp bình ắc quy để che kín phận bên bình, ngăn ngừa bụi vật khác từ bên rơi vào ắc quy, đồng thời giữ cho dung dịch ắc quy không bị đổ Trên nắp bình có lỗ để đổ kiểm tra dung dịch điện phân (để đa đầu cực ắc quy cầu nổi) lỗ đợc nút kín nút, nút có lỗ thông 2.2.5 Dung dịch điện phân Dung dịch điện phân dùng ắc quy thờng hỗn hợp axit sunfuaric (H 2S04) đợc pha chế theo tỷ lệ định với nớc cất (H20) Bảng cho ta tơng quan tỷ trọng dung dịch tỷ lệ thể tích, trọng lợng chúng Bảng Tỷ trọng dung dịch điện phân Tỷ lệ thể tích nớc cất Tỷ lệ trọng lợng nớc cất Tỷ lệ axit H2S04 dung H2S04 9.80: H2S04 6.28: 1.11 8.80: 5.84: 16.00 1.12 8.00: 5.40: 17.40 1.13 7.28: 4.40: 18.80 1.14 6.68: 3.98: 20.10 1.15 6.16: 3.63: 22.11 1.16 5.70: 3.35: 22.70 1.17 5.30: 3.11: 24.00 1.18 4.95: 2.90: 25.20 1.19 4.63: 2.52: 26.50 1.20 4.33: 2.36: 27.70 1.21 4.07: 2.22: 29.00 1.22 3.84: 2.09: 30.00 1.23 3.60: 1.97: 31.40 1.24 3.40: 1.86: 32.50 1.25 3.22: 1.76: 33.70 1.26 3.25: 1.60: 35.00 1.27 2.80: 1.57: 26.10 1.28 2.75: 1.49: 37.32 1.29 2.60: 1.41: 38.50 1.30 2.47: 1.34: 39.65 20 c (g/cm ) 1.0 dịch điện phân (%) 14.65 Bảng tỷ lệ nớc cất axit sunfuaric dung dịch điện phân Chú ý: Khi pha chế dung dịch điện phân ta phải ta đổ từ từ axit vào nớc cất khuấy nhẹ đũa thuỷ tinh gỗ đừng bao gìơ đổ nớc vào axit phản ứng hoá học xẩy nhanh kèm theo việc toả nhiệt mãnh liệt, nớc sôi lên tức nổ bắn vào ngời gây nên vết bỏng khó chữa Khi pha chế axit nên đeo kính, mang găng tay ủng để đảm bảo an toàn 2.3 Nguyên lý làm việc ắc quy axit 2.3.1 Quá trình nạp điện: Khi ắc quy đợc lắp ráp xong ngời ta đổ dung dịch axit Sunfuaric vào ngăn bình cực sinh lớp mỏng chì sunfat (PbS04) chì oxit tác dụng với axit Sunfuaric cho phản ứng: Pb0 + H2S04 PbS04 + H20 Hình 2.7: Quá trình nạp điện cho ắc quy Đem nối nguồn điện chiều vào hai đầu cực ắc quy dòng điện chiều đợc khép kín mạch qua ắc quy dòng điện theo chiều: Cực dơng nguồn chiều đến đầu cực ắc quy Chùm cực qua dung dịch điện phân chùm cực đầu cực ắc quy cực âm nguồn chiều Dòng điện làm cho dung dịch điện phân phân ly: H2S04 2H+ + S042Cation H+ theo dòng điện phía chùm cực nối với âm nguồn tạo phản ứng đó: 2H+ + PbS04 H2S04 + Pb Các anion S042- chạy phía chùm cực nối với cực dơng nguồn điện tạo phản ứng đó: PbS04 + 2H20 + S042- Pb02 + H2S04 Kết chùm cực đợc nối với cực dơng nguồn điện có chì oxit ( Pb02), chùm cực có chì (Pb) Nh hai loại chùm cực có khác cực tính Từ phản ứng hoá học ta thấy trình nạp điện tạo l ợng axit sunfuaric bổ xung vào dung dịch đồng thời trình nạp điện dòng điện phân tích dung dịch điện phân khí Hydro (H 2) oxy (02) lợng khí sủi lên nh bọt nớc bay đi, nồng độ dung dịch điện phân trình nạp điện tăng dần lên ắc quy đợc coi nạp điện thấy dung dịch sủi bọt nhiều gọi tợng sôi Lúc trình nạp hoàn thành 2.3.2 Quá trình phóng điện: Nối hai cực ắc quy đợc nạp với phụ tải chẳng hạn bóng đèn lợng điện đợc tích trữ ắc quy phóng qua tải làm cho bóng đèn sáng, dòng điện ắc quy theo chiều: Cực dơng ắc quy (đầu cực nối với cực dơng nguồn nạp) tải (bóng đèn) cực âm ắc quy dung dịch điện phân cực dơng ắc quy Quá trình phóng điện ắc quy phản ứng hoá học xảy ắc quy nh sau: Tại cực dơng: Pb02 + 2H+ + H2S04 + 2e PbS04 + 2H20 Tại cực âm: Pb + S042- PbS04 + 2e Nh ắc quy phóng điện, chì sunfat lại đợc hình thành hai chùm bảng cực, làm cho bảng cực dần đần trở lại giống nhau, dung dịch axxit bị phân tích thành cation 2H + anion S042-, đồng thời trình phóng điện tạo nớc dung dịch, nồng độ dung dịch giảm dần sức điện động ắc quy giảm dần Hình 2.8: Quá trình phóng điện ắc quy 2.4 Ký hiệu đặc tính phóng nạp ắc quy 2.4.1 Kí hiệu Trên ắc quy thờng có nhãn vỏ bình, nhãn ghi rõ tính ắc quy dãy ghi gồm: - Số đầu số để số ngăn ắc quy - Hai số tiếp chữ để tính sử dụng ắc quy - Hai số cuối số để dung lợng định mức ắc quy Ví dụ: nhãn ắc quy Việt nam sản xuất có ghi 6- 0T 54 ta đọc nh sau: - ắc quy gồm có ngăn - 0T loại ắc quy dùng cho ô tô -54 dung lợng định mức ắc quy đạt đợc 54 Ah 2.4.2 Đặc tính phóng, nạp ắc quy a Đặc tính phóng điện U(V) (kg/cm3 ) I(A) 2,12v E0 Eap 1,26g/cm3 Ip: 5,4AKý hiệu Q: 5,4 x 10: 54Ah A Ký hiệu 1,7v 1,11g/cm3 cọc t (h) cọc Hình 2.9: Đặc tính phóng điện ắc quy bắt Từ hình vẽ ta thấy đờng biểu diễn bắt đặc tính phóng điện ắc quy đơn dây: Dòng điện phóng Ip = 5.4 Ampe không đổi.dây: Nồng độ dung dịch điện phân giảm theo đờng thẳng từ 1,26 g/cm3 xuống 1,11 g/cm3 sức điện động thực tế Eaq thấp sức điện động E0 bị sụt phóng giảm từ 2,12 vôn xuống 1,7 vôn Nơi điểm A Điểm A cuối trình phóng điện, lúc sun phát chì hình thành cực, điện giảm nhanh từ - Sức điện động E phóng: Eaq = E0 - E E: tổn hao - Điện áp ắc quy phóng: Uaq = E Ip Raq Raq: Điện trở ắc quy Ip: Dòng điện phóng E0: Sức điện động không phóng Khi ắc quy phóng điện đến mức ngăn 1,7 vôn đợc coi nh bình hết điện không nên tiếp tục cho phóng tác hại ắc quy khó khăn cho lúc nạp điện phục hồi.Vì lúc lớp sun fát chì (PbS04 ) dầy b Đặc tính nạp điện ắc quy (g/cm3) U(v) I(A) U 1,7v 1,11g/cm 2,7v 1,27g/cm B In:5,4A Q: 5,4 x 13 t (h) Hình 2.10: Đặc tính nạp điện ắc quy Trên hình vẽ trình bầy đặc tính nạp điện với dòng điện không đổi Nồng độ dung dịch điện phân tăng dần theo đờng thẳng từ 1,11 g/ cm3 đến 1,27g/cm3 Thế hiệu nạp Un thay đổi ngợc với hiệu phóng Eaq Khi hiệu tăng tới 2,4 vôn sôi bắt đầu sau tăng tới trị số tối đa 2,7 vôn ngng điểm B ta tiếp tục nạp thêm ba Trong thời gian nồng độ hiệu ắc quy không tăng chứng tỏ ắc quy đợc nạp no hay nạp đầy điện Sau nạp, điện sụt xuống 2,12 vôn ứng với ắc quy nạp no - Sức điện động E nạp: Eaq = E0 + E - E: Sự tổn hao - Điện áp ắc quy nạp: Uaq = E0 + Ip Raq - Raq : Điện trở ắc quy - Ip : Dòng điện phóng - E0 : Sức điện động không phóng [...]... số tối đa 2, 7 vôn thì ngng tại điểm B ta tiếp tục nạp thêm trong ba giờ nữa Trong thời gian này nếu nồng độ và thế hiệu của ắc quy không tăng nữa chứng tỏ ắc quy đã đợc nạp no hay nạp đầy điện Sau khi thôi nạp, điện thế sụt xuống còn 2, 12 vôn ứng với ắc quy nạp no - Sức điện động E khi nạp: Eaq = E0 + E - E: Sự tổn hao - Điện áp của ắc quy khi nạp: Uaq = E0 + Ip Raq - Raq : Điện trở ắc quy - Ip :... Đặc tính nạp điện của ắc quy (g/cm3) U(v) I(A) U 1,7v 1,11g/cm 2, 7v 1 ,27 g/cm 3 B 3 In:5,4A Q: 5,4 x 13 t (h) Hình 2. 10: Đặc tính nạp điện của ắc quy Trên hình vẽ trình bầy đặc tính nạp điện với dòng điện không đổi Nồng độ dung dịch điện phân tăng dần theo đờng thẳng từ 1,11 g/ cm3 đến 1 ,27 g/cm3 Thế hiệu nạp Un thay đổi ngợc với thế hiệu phóng Eaq Khi thế hiệu tăng tới 2, 4 vôn sự sôi bắt đầu ngay sau... ứng với ắc quy nạp no - Sức điện động E khi nạp: Eaq = E0 + E - E: Sự tổn hao - Điện áp của ắc quy khi nạp: Uaq = E0 + Ip Raq - Raq : Điện trở ắc quy - Ip : Dòng điện phóng - E0 : Sức điện động khi không phóng