Thiết kế máy nạp ăc quy tự động

Header Page of 161 Đồ án Đề Tài: Thiết kế máy nạp ăc quy tự động Footer Page of 161 HeaderĐồPage of 161 án tốt2 nghiệp Thiết kế máy nạp ăcquy tự động Lời nói đầu Đất nước ta bước đường công nghiệp hoá đại hóa đất nước Trên đường đổi Đảng Nhà nước lãnh đạo, đất nước ta đạt thành tựu quan trọng lĩnh vực Nước ta nước phát triển dần tiếp cận với khoa học kỹ thuật đại Nhiều khu công nghiệp đại, khu chế xuất, nhà máy, công ty sản xuất đời phục vụ cho nhu cầu người Đi phát triển ngành điện , điện tử , kỹ thuật số… giúp cho ngành công nghiệp nước ta đại hoá với việc tiếp cận sử dụng đồng loạt thiết bị tự động Nếu thời kỳ đầu đổi mới, khí hoá cho nhà máy, xí nghiệp nhằm giảm nhẹ sức lao động chân tay người ngày tự động hoá giải phóng sức lao động chân tay mà giảm nhẹ phần sức lao động trí óc người Chính điều làm cho tự động hoá trở thành đặc trưng sản xuất công nghiệp đại Trong phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật, ngành tự động hoá có bước phát triẻn nhảy vọt Tự động hoá áp dụng cho máy, đến dây truyền công nghệ nhà máy tiến tới tự động hoá ngành sản xuất Ngành tự động hóa dang tự khẳng định vai trò nâng cao chất lượng sản phẩm, tăng suất lao động, hạ giá thành sản phẩm, sử dụng hợp lý tiết kiệm nguyên nhiên liệu cách tối đa… từ giảm chi phí sản xuất, giảm vốn đầu tư, sở nâng cao sức cạnh tranh cho sản phẩm làm áp dụng tự động hoá sản xuất Để đáp ứng nhu cầu thị hiếu người tiêu dùng, hầu hết nhà máy lớn áp dụng mô hình tự động hoá nhà máy xi măng, nhà máy thuỷ điện, nhà máy giấy, nhà máy bánh kẹo, nhà máy dệt… Ngày công nghiệp , mạch điều khiển người ta thường dùngkỹ thuật số với chương trình phần mềm đơn giản, linh hoạt dễ dàng thay đổi Lê Thị Thủy - K7 TĐH Footer Page of 161 HeaderĐồPage of 161 án tốt3 nghiệp Thiết kế máy nạp ăcquy tự động cấu trúc tham số luật điều khiển Nó làm tăng tốc độ tác động nhanh có độ xác cao cho hệ thống Như làm chuẩn hoá hệ thống truyền động điện điều khiển tự động đại có đặc tính làm việc khác Trong ứng dụng việc áp dụng vào mạch nạp ăcquy tự động sử dụng rộng rãi có đặc tính ưu việt Bởi ăcquy nguồn cấp điện chiều cho thiết bị điện công nghiệp đời sống hàng ngày, cung cấp nguồn điện chiều cho nơi chưa có nguồn điện lưới chiếu sáng , tivi, thông tin liên lạc … điều khiển đo lường, cung cấp cho thiết bị giàn khoan biển … Chính việc nghiên cứu, chế tạo ăcquy nguồn nạp ăcquy cần thiết, ảnh hưởng lớn tới dung lượng độ bền ăcquy Dưới em xin trình bày chi tiết toàn nội dung đồ án tốt nghiệp với đề tài : “ Thiết kế máy nạp ẵcquy tự động” thầy giáo Hà Tất Thắng, giảng viên trường Đại học Bách khoa Hà Nội hướng dẫn Đồ án em hoàn thành nhờ hướng dẫn tận tình thầy giáo Hà Tất Thắng, với bảo thầy cô môn nỗ lực thân Tuy nhiên kiến thức thời gian có hạn nên đồ án tốt nghiệp em tránh khỏi sai sót, em mong tiếp tục nhận bảo thầy cô để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ nhiệt tình thầy Hà Tất Thắng , người trực tiếp hướng dẫn em, thầy cô môn Tự động hoá xí nghiệp công nghiệp – Khoa điện – Trường đại học Bách khoa Hà Nội giúp em hoàn thành đồ án Hà Nội ngày 22 tháng năm 2005 Sinh viên Lê Thị Thủy - K7 TĐH Footer Page of 161 HeaderĐồPage of 161 án tốt4 nghiệp Thiết kế máy nạp ăcquy tự động Lê Thị Thủy CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ NẠP ẮC QUY I- CẤU TRÚC CỦA MỘT BÌNH ẮC QUY Ắc quy nguồn điện hoá, sức điện động ắc quy phụ thuộc vào vật liệu cấu tạo cực chất điện phân Với ắc quy chì axít sức điện động ắc quy đơn 2,1 vôn Muốn tăng khả dự trữ lượng ắc quy người ta phải tăng số lượng cặp cực dương âm ắc quy đơn Để tăng giá trị sức điện động nguồn người ta ghép nối nhiều ắc quy đơn thành bình ắc quy Bình ắc quy làm từ số tế bào (cell) đặt vỏ bọc cao su cứng hay nhựa cứng Những đơn vị tế bào cực dương cực âm.Những cực có vật liệu hoạt hoá nằm lưới phẳng Bản cực âm chì xốp sau nạp có mầu xám Bản cực dương sau nạp PbO2 có mầu nâu Cấu trúc ắc quy đơn gồm có: phân khối cực dương, phân khối cực âm, ngăn Phân khối cực cực tên ghép lại với Cấu tạo cực ắc quy gồm có phần khung xương chất tác dụng trát lên Khung xương cực dương âm có cấu tạo giống Chúng đúc từ chì có pha thêm ÷ 8% Sb tạo hình dạng mặt lưới Phụ gia Sb thêm vào chì làm tăng thêm độ dẫn điện cải thiện tính đúc Trong thành phần chất tác dụng có thêm khoảng 3% chất nở (các muối hữu cơ) để tăng độ xốp, độ bền lớp chất tác dụng Nhờ tăng độ xốp, dung dịch điện phân dễ thấm sâu vào lòng cực, đồng thời diện tích thực tế tham gia phản ứng hoá học cực tăng thêm Lê Thị Thủy - K7 TĐH Footer Page of 161 HeaderĐồPage of 161 án tốt5 nghiệp Thiết kế máy nạp ăcquy tự động Phần đầu cực có vấu, cực dương ắc quy đơn hàn với tạo thành phân khối cực dương Các cực âm hàn với tạo thành phân khối cực âm Số lượng cặp cực ắc quy đơn thường từ ÷ Bề dầy cực dương ắc quy trước thường khoảng 2mm Ngày với công nghệ tiên tiến giảm xuống 1,3 ÷ 1,5 mm Bản cực âm thừờng mỏng 0,2 ÷ 0,3 mm Số cực âm ắc quy đơn nhiều số cực dương nhằm tận dụng triệt để diện tích tham gia phản ứng cực dương, cực âm nằm bên nhóm cực Tấm ngăn bố trí cực âm cực dương ngăn xốp có tác dụng ngăn cách tránh va đập cực Những ngăn xốp cho phép dung dịch chất điện phân quanh cực bề mặt có lỗ Tấm ngăn làm vật liệu pôliclovinyl có bề dầy 0,8 ÷ 1,2 mm có dạng lượn sóng Một xếp goi phần tử Sau xếp phận trên, đặt vào ngăn vỏ bình ắc quy Ở bình ắc quy có nắp đậy mềm, nắp đậy tế bào đặt lên sau phiến nối hàn vào để nối cực liên tiếp tế bào Trong cách nối tế bào nối liên tiếp Cuối nắp đậy bình ắc quy hàn vào Bình ắc quy có nắp đậy cứng có nắp đậy chung làm giảm ăn mòn vỏ bình Những bình ắc quy có nối cực xuyên qua ngăn cách tế bào Tấm ngăn cách không cho dung dịch điện phân qua lại tế bào Điều làm bình ắc quy vận hành tốt bàn nối ngắn đắp đậy kín Đầu nối ắc quy cọc dương cọc âm Cọc dương lớn cọc âm để chánh nhầm điện cực Người ta thường nối dây mầu đỏ với cực dương dây màu đen với cực âm Dây cực âm nối với lốc máy hay phận kim loại Dây cực dương nối với phận khởi động Lê Thị Thủy - K7 TĐH Footer Page of 161 HeaderĐồPage of 161 án tốt6 nghiệp Thiết kế máy nạp ăcquy tự động Nắp thông đặt nắp tế bào Những nắp có hai mục đích: + Để đậy kín tế bào ắc quy, cần kiểm tra nước hay cho thêm nước ta mở nắp đậy + Khi nạp bình người ta mở nắp đậy để chất khí hình thành có lối thoát Mỗi tế bào ắc quy có điện khoảng vôn Ắc quy vôn có tế bào mắc nối tiếp Ăc quy 12 vôn có tế bào mắc nối tiếp Muốn có điện cao người ta mắc nối tiếp bình ắc quy với Hai ắc quy 12 vôn mắc nối tiếp tạo hệ thống 24 vôn Nồng độ dung dịch điện phân H2SO4 γ = 1,1 ÷ 1,3 g/cm3 Nồng độ dung dịch điện phân có ảnh hưởng lớn đến sức điện động ắc quy Ảnh hưởng nồng độ dung dịch điện phân tới điện trở sức điện động ắc quy trình bầy hình sau: E(V/ngăn) r(Ω/cm ) 2,5 Eaq 2,0 1,5 1,0 0,5 Điện trở dung dịch điện 0 1,3 1,4 1,5 1,6 1,2 LƯỢNG II- QUÁ TRÌNH BIẾN 1,0 ĐỔI1,1 NĂNG γ(g/cm3) Bình ắc quy bình chứa lượng cho hệ thống điện Khi cần bình ắc quy tạo dòng điện chiều qua thiết bị nối với cực Dòng điện bình ắcquy tạo phản ứng hoá học vật liệu cực axit H2SO4 bình hay gọi chất điện giải Lê Thị Thủy - K7 TĐH Footer Page of 161 HeaderĐồPage of 161 án tốt7 nghiệp Thiết kế máy nạp ăcquy tự động Sau thời gian sử dụng bình ắc quy bị hết điện Tuy nhiên nạp lại cách cho dòng điện bên qua theo chiều ngược với chiều phát điện bình Trong điều kiện bình thường ắc quy nạp dòng điện từ máy phát điện Để hoạt động tốt bình phải làm ba việc: + Cung cấp dòng điện khởi động động + Cung cấp điện hệ thống cần có mức điện lớn hệ thống xạc cung cấp + Ổn định điện máy hoạt động ăcquy nguồn lượng có tính thuận nghịch Nó tích trữ lượng dạng hoá giải phóng lượng dạng điện Quá trình ắc quy cung cấp điện cho mạch gọi trình phóng điện Quá trình ắc quy dự trữ lượng gọi trình nạp điện Phản ứng hoá học biểu diễn trình chuyển hoá lượng ắc quy có dạng PbO2 + 2SO4H2(H2O) + Pb ' SO4Pb + 4H2O + SO4Pb Năng lượng ắc quy quan hệ với trình biến đổi hoá học cực dung dịch điện phân trình bầy bảng sau: Trạng thái ăcquy Bản cực dương Dung dịch điện phân Bản cực âm Nạp no PbO2 H2SO4 Pb ( ( ( ( phóng điện hết PbSO4 H2O PbSO4 Trong trình phóng nạp, nồng độ dung dịch điện phân ắc quy thay đổi Khi ắc quy phóng điện, nồng độ dung dịch điện phân giảm dần Khi 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 III- PHÂN LOẠI ĂCQUY Lê Thị Thủy - K7 TĐH Footer Page of 161 HeaderĐồPage of 161 án tốt8 nghiệp Thiết kế máy nạp ăcquy tự động Cho đến có nhiều loại ắc quy khác sản xuất tuỳ thuộc vào điều kiện yêu cầu cụ thể loại máy móc,dụng cụ, điều kiện làm việc.Cũng tính kinh tế kỹ thuật ắc quy liệt kê số loại sau: + ắc quy chì (ắc quy axít) + ắc quy kiềm + ắc quy không lamen ắc quy kiềm + ắc quy kẽm-bạc ắc quy cat mi-bạc Tuy nhiên thực tế ắc quy axít ắc quy kiềm sử dụng nhiều Nhưng thông dụng từ trước đến ắc quy axít.Vì so với ắc quy kiềm có vài tính tốt :sức điện động ”cặp bản” cực cao hơn, có điện trở nhỏ đồ án ta chọn loại ắc quy axít để nghiên cứu thiết kế IV- CÁC ĐẶC TÍNH CƠ BẢN CỦA ẮC QUY IV.1- Sức điện động ắc quy: Sức điện động ắc quy chì axit phụ thuộc vào nồng độ dung dịch điện phân: E0 = 0,85 + γ (vôn) Trong đó: E0 sức điện động tĩnh ắc quy đơn, tính vôn γ nồng độ dung dịch điện phân nhiệt độ 150C tính g/cm3 Trong trình phóng điện, sức điện động ắc quy tính công thức: EP = UP +IP.raq Trong : EP : sức điện động ắc quy phóng điện UP : điện áp đo cực ắc quy phóng điện IP : dòng điện phóng raq : điện trở ắc quy phóng điện Trong trình phóng điện, sức điện động En ắc quy tính sau: Lê Thị Thủy - K7 TĐH Footer Page of 161 HeaderĐồPage of 161 án tốt9 nghiệp Thiết kế máy nạp ăcquy tự động En = Un – In raq Trong : En : sức điện động ắc quy nạp điện In : dòng điện nạp Un : điện áp đo cực ắc quy nạp điện raq : điện trở ắc quy nạp điện IV.2- Dung lượng phóng ắc quy Dung lượng phóng ắc quy đại lượng đánh giá khả cung cấp lượng ắc quy cho phụ tải, tính theo công thức: CP = IP tP Trong : CP : dung lượng thu trình phóng điện, tính Ah IP : dòng điện phóng ổn định thời gian phóng điện tP IV.3- Dung lượng nạp ắc quy Dung lượng nạp ắc quy đại lượng đánh giá khả tích trữ lượng ắc quy, tính theo công thức: Cn = In tn Trong đó: Cn - dung lượng thu trình nạp điện, tính Ah In - dòng điện nạp ổn định thời gian nạp điện tn IV.4- Đặc tính phóng ắc quy Đặc tính phóng ắc quy đồ thị biểu diễn quan hệ phụ thuộc sức điện động, điện áp ắc quy nồng độ dung dịch điện phân theo thời gian phóng dòng điện phóng không thay đổi UE(V) γ(g/cm3) I(A) Eaq E0 1,55 UP 10 ΔE 1,5 Ip.raq Vùng phóng điện cho phép Lê Thị Thủy - K7 TĐH Footer Page of 161 1,27 IP ∼ 0,05C20 γ 1,75 1,11 HeaderĐồPage of 161 án tốt10 nghiệp Thiết kế máy nạp ăcquy tự động Từ đồ thị ta có nhận xét: Trong khoảng thời gian phóng từ tP = đến tP = tgh sức điện động, điện áp, nồng độ dung dịch điện phân giảm dần Tuy nhiên khoảng thời gian độ dốc đồ thị không lớn, ta gọi giai đoạn phóng ổn định hay thời gian cho phép tương ứng với chế độ phóng điện (dòng điện) ắc quy Từ thời điểm tgh trở độ dốc đồ thị thay đổi đột ngột Nếu tiếp tục cho ắc quy phóng điện sau tgh sức điện động, điện áp ắc quy giảm nhanh Mặt khác tinh thể Sunfat chì (PbSO4) tạo thành phản ứng có dạng thô, rắn khó hoà tan (biến đổi hoá học) trình nạp điện trở lại cho ắc quy sau Thời điểm tgh gọi giới hạn phóng điện cho phép cảu ắc quy, giá trị EP, UP, γ tgh gọi giá trị giới phóng điện cho ắc quy Sau ngắt mạch phóng khoảng thời gian, giá trị sức điện động, điện áp ắc quy, nồng độ dung dịch điện phân lại tăng lên, ta gọi thời gian hồi phục hay khoảng nghỉ ắc quy Thời gian phục hồi phụ thuộc vào chế độ phóng điện ắc quy Để đánh giá khả cung cấp điện ắc quy có điện áp danh nghĩa, người ta quy định so sánh dung lượng phóng điện thu ắc quy tiến hành thí nghiệm chế độ phóng điện cho phép 20h Dung lượng phóng trường hợp kí hiệu C20 Lê Thị Thủy - K7 TĐH Footer Page 10 of 161 HeaderĐồPage of 161 án tốt58 nghiệp Thiết kế máy nạp ăcquy tự động * Nguyên lý làm việc Khâu khuếch đại xung có nhiệm vụ, khuếch đại tín hiệu điều khiển đưa đến, để điều chỉnh van bán dẫn công suất, đảm bảo tham số biên độ, độ rộng công suất Một nhiệm vụ khuếch đại xung cách ly hệ thống điều khiển mạch động lực Tín hiệu vào Ue, tín hiệu lô gíc U2 = “1” Transitor T4 mở bão hòa T5 bị khóa lại Khi Ue = “0” T4 bị khóa lại đồng thời T5 bị khóa lại R12 hạn chế dòng colector D5 hạn chế điện áp cực colectơ - emitơ bóng T4 T5 D6 ngăn chặn xung âm lấy xung dương để điều khiển Tiristor D7 bảo vệ điện áp cao a Tính biến áp xung Biến áp xung (BAX) thực nhiệm vụ: + Cách ly mạch lực điều khiển + Phối hợp trở khánh tầng KĐX cực điều khiển van lực + Nhân thành nhiều xung (BAX nhiều cuộn thứ cấp) cho van cần mở đồng thời trường hợp phải mắc nối tiếp song song nhiều van BAX phải làm việc với tần số cao nên lõi thép biến áp cho tần số lưới điện 50Hz không đáp ứng Lõi dẫn từ trường cho biến áp xung thường dùng lõi ferit dạng xuyến, hình trụ có tiết diện kiểu chữ E Ta chọn UG =7v (là điện áp điều khiển Transitor) I G = 350mA (là dòng điện điều khiển Transitor) Chọn biến áp có tỉ số cuộn dây 1/2 ta có tham số điện áp dòng điện cuộn sơ cấp là: ISC = IG 350 = = 0,3 (A ) 1,2 1,2 USC = UG × 1,2 = 1,2 = 8,4 (V) Lê Thị Thủy - K7 TĐH Footer Page 58 of 161 57 HeaderĐồPage of 161 án tốt59 nghiệp Thiết kế máy nạp ăcquy tự động + Thể tích lõi sắt từ tính theo công thức: V= K ba U G I t x ΔU x ΔH ΔB Trong đó: ΔB độ biến thiên cường độ từ trường chọn 0,7T ΔH độ biến thiên mật độ từ cảm chọn 50A/m tx độ rộng xung có tx = tn = 0,56 ms I2 = ISC = 0,3A ΔUx độ sụt áp cho phép thường lấy 0,1 ÷ 0,2 Vậy: V = 1,2.7.0,3.0,56.10 −3.0,1 = 4.10 −6 m 0,7.50 V= 4cm3 Biến áp xung ta dùng vật liệu Ferit có tiết diện S = 1,5cm2 + Tính số vòng dây cuộn sơ cấp: W1 = U sc tx 8,4.0,56.10 −3 = = 45 vòng DB.Sba 0,7.1,5.10− + Tính số vòng dây cuộn thứ cấp: W2 = W1 45 = = 38 vòng K ba 1,2 b Tính khuếch đại xung: Ta biết UG = 7V IG = 350 mA Đây điện áp UTC ITC biến áp xung Chọn bảng T5 loại H1061 có: UEC = 35V; IEC= 2A; β = 100 Ta có: IECT5 = ISCBAX = 0,3 (A) Lê Thị Thủy - K7 TĐH Footer Page 59 of 161 58 HeaderĐồPage of 161 án tốt60 nghiệp Vậy: I BT = Thiết kế máy nạp ăcquy tự động I ECT 0,3 = = 0,03 ( A) βT5 10 Chọn βT5 = 10, có IECT4 = TBT5 = 30 (mA) Ta chọn: T4 loại C828 có: UEC = 35V; IEC = 350 mA; β= 100 I BT = I ECT 30 = = (mA) βT 10 Chọn βT4 = 10 + Tính R13: R13 = E − USCBHY 24 − 8,4 = = 52 (Ω) ISCBAX 0,3 * Tính R12: Điện áp cực Bazơ bóng Transitor thông thường 0,6V Vậy: R 12 = U R12 0,6 = = 200 (Ω) I ECT 3.10 −3 + Chọn R11= (KΩ) + Chọn điốt, D5, D6, D7 loại I010 có: U = 220V I = 1A III.6 TÍNH TOÁN KHỐI NGUỒN Khối nguồn nhiệm vụ: + Cấp nguồn điều khiển nguồn nuôi vi mạch + Cấp nguồn cho mạch công suất + Cấp nguồn đồng pha Lê Thị Thủy - K7 TĐH Footer Page 60 of 161 59 HeaderĐồPage of 161 án tốt61 nghiệp Thiết kế máy nạp ăcquy tự động + E1 7812 D1 D2 D3 C1 C3 C2 D4 D5 C5 C4 C6 D6 - E1 7912 + E2 D16 D8 D9 C7 D17 D11 D12 - E2 a Lê Thị Thủy - K7 TĐH Footer Page 61 of 161 b c a' 60 b' c' HeaderĐồPage of 161 án tốt62 nghiệp Thiết kế máy nạp ăcquy tự động * Khối nguồn tạo điện áp ± 12V cung cấp cho OA + D1 ÷ D6 chọn loại 1010 có I = 1A; U = 220V + C1, C2 lọc nguồn điện trước ổn áp 7812 7912, chọn loại 1000μF - 50V + C3, C4 lọc nguồn sau ổn áp 7812 7912 chọn loại 1000μF - 50V + Tụ C5, C6 lọc sóng hài nhiễu cao tần chọn tụ xoay chiều chọn loại 0,1μF * Khối nguồn cho mạch công suất tạo E = 24V + D7 ÷ D12 chọn loại 1010 có: U = 220v; I = 1A + C7 tụ lọc nguồn công suất chọn loại 1000μF - 50V * Cuộn W2-1 cấp nguồn nuôi cho vi mạch điều khiển có: U21 = 18V - - 18V I21 = 0,8 A * Cuộn W2-2 cấp nguồn cho mạch công suất có: U22= 24V; I22 = 1A * Cuộn W23 cấp nguồn đồng pha có: U23 = 12V - - 12V; I23 = 0,2 (A) * Tính công suất máy biến áp: Ta có: P21 = U21.I21 = 36.0,8 = 28,8 (W) P22 = U22 I22 = 24 = 24 (W) P23 = U23 I23 = 24 0,2 = 4,8 (W) Vậy tổng công suất máy biến áp là: PΣ = P21 + P22 + P23 = 28,8 + 24 + 4,8 = 57,6 (W) Ta có kích thước lõi sắt III 20 × 32 Lê Thị Thủy - K7 TĐH Footer Page 62 of 161 61 HeaderĐồPage of 161 án tốt63 nghiệp Thiết kế máy nạp ăcquy tự động Độ rộng trụ: a = 20 (mm) Chiều cao trụ: h = 50 (mm) Chiều cao mạch từ: H = 70 (mm) Độ rộng mạch từ: C = 80 (mm) Độ rộng cửa sổ: C = 20 (mm) Chiều dày mạch từ: b = 20 (mm) Tiết diện tụ: S = 5,44 (cm2) * Tính dòng sơ cấp máy biến áp: I s¬ cÊp = P 57,6 = = 0,26 (A) U 220 * Số vôn/vòng tính theo công thức: số vôn/vòng = 4,44.B.S.f.10-4 Trong đó: B - mật độ từ cảm chọn B = Tesla S - tiết diện tụ: 5,44 cm2 f - tần số nguồn điện xoay chiều f = 50Hz Vậy số vòng/vôn = 4,44 5,44 50 10-4 = 0,12 (vòng/vôn) * Số vòng dây cuộn sơ cấp máy biến áp: W1 = U1 220 = = 1833 (Vòng) v « n / vßng 0,12 * Số vòng dây cuộn thứ cấp: W21 = U 21 36 = = 300 (vòng) = (150 - - 150)(vòng) v « n / vßng 0,12 W22 = U 22 24 = = 200 (vòng) v« n / vßng 0,12 W23 = U 23 24 = = 200 (Vòng) = (100V - - 100V)(vòng) v « n / vßng 0,12 * Tính đường kính dây dẫn: Lê Thị Thủy - K7 TĐH Footer Page 63 of 161 62 HeaderĐồPage of 161 án tốt64 nghiệp Thiết kế máy nạp ăcquy tự động Ta chọn mật độ dòng điện J = 2A/mm2 Ta có tiết diện dây: I 0,26 πd mà S = s¬ cÊp = S1 = = 0,13 (mm) J 4.S 4.0,13 = = 0,4 (mm) 3,14 π Vậy: d w = 11 + Đường kính dây dẫn phía thứ cấp: - Đường kính dây dẫn cuộn W2-1: d w −1 = 4.I −1 4.0,8 = = 0,7 (mm) π.J 2.π - Đường kính dây dẫn cuộn W2-2: d W -2 = I 2 4.0,8 = = 0,8 (mm) π π J - Đường kính dây dẫn cuộn W2-3: d W 2−3 = 4.I −3 4.0,2 = = 0,35 (mm) J.π 2.π III.7 Khâu tạo điện áp điều khiển, phản hồi chuyển mạch a Sơ đồ R17 R20 OA2 R18 VR2 R19 Ura R16 R21 Rf OA3 R22 VR3 -E CM1 R23 63 Lê Thị Thủy - K7 TĐH Footer Page 64 of 161 R27 NOT R25 HeaderĐồPage of 161 án tốt65 nghiệp Thiết kế máy nạp ăcquy tự động Trong sơ đồ khâu phản hồi dòng điện có nhiệm vụ ổn định dòng điện nạp chế độ dòng + Khâu phản hồi dòng điện gồm có: - RS điện trở lấy tín hiệu phản hồi dòng - R28, R29, R26, R30 điện trở hạn chế dòng vào khuếch đại phối hợp trở kháng - R31, VR4 đặt nghiêng so sánh với dòng phản hồi khuếch đưa vào khóa CM2 - R25, R27 hai điện trở khuếch đại công suất - R24 điện trở hạn chế dòng vào khóa CM2 Trong mạch sử dụng hai khuếch đại thuật toán OA4 OA5 * Khâu phản hồi điện áp có nhiệm vụ ổn định điện áp nạp với chế độ + Khâu phản hồ điện áp gồm có: - Rf điện trở phụ lấy tín hiệu phản hồi điện áp - R16, R17, R23 điện trở hạn chế dòng vào khuếch đại - R22, VR3 phân áp đặt giá trị ngưỡng để so sánh với điện áp phản hồi Lê Thị Thủy - K7 TĐH Footer Page 65 of 161 64 HeaderĐồPage of 161 án tốt66 nghiệp Thiết kế máy nạp ăcquy tự động - R20, R21 điện trở hạn chế dòng điện vào khóa CM1 - R19 điện trở khuếch đại công suất - R18, VR2, phân áp đặt giá trị ngưỡng để so sánh với điện áp phản hồi - OA2 OA3 hai khuếch đại thuật toán + Khâu chuyển mạch gồm: - Khuếch đại thuật toán OA2 - Các điện trở R17, R18, R20, VR18 - Phần tử NOT khoá chuyển mạch CM1, CM2 Khi điện áp nạp nhỏ 90% điện áp ắc quy đầu OA2 (-) CM1 khoá, qua phần tử NOT đầu OA2 đổi dấu thành (+), khoá CM2 mở chế độ dòng làm việc Khi điện áp nạp lớn 90% điện áp ắc quy, đầu OA2 (+) CM1 mở, qua phần tử NOT đầu OA2 đổi dấu thành (-), CM2 khoá lại lúc chế độ áp làm việc b Nguyên lý Để nạp điện cho ắc quy ta đặt điện áp ngưỡng (giả sử đặt VR4 5V) Khi điện áp đặt đưa vào cửa (-) OA4 qua OA4 tín hiệu tín hiệu điều khiển đưa tới CM2 dùng phần tử 4066B Đồng thời tín hiệu phản hồ lấy Rf nhỏ điện áp đặt, đưa vào cửa (+) OA2 qua OA2 tín hiệu (-) làm cho CM1 đóng Lúc ắc quy nạp theo chế độ dòng điện Lúc tín hiệu phản hồi lấy RS đưa qua khâu khuếch đại OA5 đưa vào cửa (-) OA4 tín hiệu tín hiệu điều khiển ắc quy tiếp tục nạp theo chế độ dòng điện Khi điện áp ắc quy đặt 80 ÷ 90% điện áp định mức tín hiệu phản hồi lấy Rf lớn điện áp đặt đưa tới (+) OA2 qua OA2 tín hiệu điều khiển, đưa tới CM1 dùng phần tử 4066B qua phần tử NOT (4049) tín hiệu điều khiển đổi dấu từ (+) sang (-) làm cho CM2 đóng loại Như chế độ nạp áp làm việc Giả sử nạp dòng điện đột ngột tăng lên lớn giá trị đặt ban đầu Mà Uđk = Uđ ± Uph Uđặt không đổi Vậy Uphồi tăng lên, góc điều khiển α tăng làm cho Uđk giảm xuống, dẫn đến Ura tải lại với giá trị đặt ban đầu Lê Thị Thủy - K7 TĐH Footer Page 66 of 161 65 HeaderĐồPage of 161 án tốt67 nghiệp Thiết kế máy nạp ăcquy tự động Khi dòng điện giảm xuống nhỏ với giá trị đặt, lúc Uđk = Uđ + Uphồi mà Uđặt không đổi, Uphồi giảm xuống, góc điều khiển α giảm làm cho Uđk tăng lên, dẫn đến Ura tải với trị số đặt ban đầu Lê Thị Thủy - K7 TĐH Footer Page 67 of 161 66 HeaderĐồPage of 161 án tốt68 nghiệp Thiết kế máy nạp ăcquy tự động Kết luận Sau khoảng thời gian nghiên cứu , tìm hiểu thiết kế, với hướng dẫn thầy giáo Hà Tất Thắng , đến đồ án em hoàn thành Nội dung đồ án nêu lên vấn đề sau: - Giới thiệu chung ăcquy - Tổng quan công nghệ nạp ăcquy - Lựa chọn biến đổi - Thiết kế máy nạp ăcquy tự động Mặc dù thân em hết sưc cố gắng, trình độ kiến thức hạn chế, khoảng thời gian làm đồ án ngắn nên trình thiết kế tránh khỏi sai sót Vì em xin tiếp thu ý kiến đóng góp bảo thầy cô để đồ án hoàn thiện Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Hà Tất Thắng, người trực tiếp hướng dẫn tốt nghiệp, thầy cô môn tự động hoá khoa Điện trường Đại học Bách Khoa Hà Nội bạn giúp đỡ em trình làm đồ án Hà Nội, ngày 22 tháng năm 2005 Sinh viên Lê Thị Thuỷ Lê Thị Thủy - K7 TĐH Footer Page 68 of 161 67 HeaderĐồPage of 161 án tốt69 nghiệp Thiết kế máy nạp ăcquy tự động Tài liệu tham khảo 1-Trang bị điện ô tô đại ( Phạm Hữu Nam – Nhà xuất Giao thông vận tải) 2- Hệ thống điện điện tử (Lưu Văn Hy- Nguyễn Phước Hậu-Chung Thế QuangHuỳnh Kim Ngân-Đỗ Tấn Dân- Nhà xuất Giao thông vận tải ) 3- Điện tử công suất ( Nguyễn Bính- Nhà xuất Khoa học kỹ thuật ) 4- Kỹ thuật mạch điện tử ( Phạm Minh Hà- Nhà xuất Khoa học kỹ thuật) Lê Thị Thủy - K7 TĐH Footer Page 69 of 161 68 HeaderĐồPage of 161 án tốt70 nghiệp Thiết kế máy nạp ăcquy tự động Mục lục Trang Lời nói đầu…………………………………………………………………… Chương I- Tổng quan công nghệ nạp ăcquy…………………………….….3 I- Cấu trúc bình ăcquy………………………………………… …4 II- Quá trình biến đổi lượng……………………………………….6 III- Phân loại ăcquy…………………………………………………… IV- Các đặc tính ăcquy…………………………………… IV.1 Sức điện động ăcquy………………………………… IV.2 Dung lượng phóng ăcquy…………………………… IV.3 Dung lượng nạp ăcquy…………………………………8 IV.4 Đặc tính phóng ăcquy………………………………….9 IV.5 Đặc tính nạp ăcquy……………………………………11 Chương II- Các phương pháp nạp ăcquy………………………………………13 I – Nạp với dòng điện không đổi……………………………………….13 II- Nạp với điện áp nạp không đổi…………………………………… 14 III- Phương pháp nạp dòng áp………………………………………….15 IV- Một số yêu cầu chăm sóc sử dụng ăcquy………………… 17 Chương III- Lựa chọn biến đổi…………………………………………….18 I- Vấn đề chung……………………………………………………… 18 II- Phân tích sơ đồ chỉnh lưu…………………………………… 18 II.1- Chỉnh lưu điều khiển cầu ba pha đối xứng……………… 18 II.2- Chỉnh lưu cầu ba pha không đối xứng…………………… 23 III- Chọn phương án……………………………… ……………… …26 Lê Thị Thủy - K7 TĐH Footer Page 70 of 161 69 HeaderĐồPage of 161 án tốt71 nghiệp Thiết kế máy nạp ăcquy tự động Chương IV – Mạch động lực……………………………………………… 27 I-Tính toán mạch lực……………………………………………… …27 I.1.Sơ đồ mạch lực…………………………………………… 27 I.2.Tính toán máy biến áp…………………………………….29 II.Tính chọn van bảo vệ van…………………………………… 33 II.1.Tính chọn van…………………………………………….33 II.2.Tính bảo vệ van………………………………………… 35 Chương V- Mạch điều khiển……………………………………………….38 I- Yêu cầu nguyên tắc điều khiển………………………….38 I.1 Mục đích yêu cầu…………………………………… 38 I.2 Nguyên tắc điều khiển………………………………… 39 I.3.Cấu trúc mạch điều khiển……………………………… 41 I.4.Nguyên tắc ổn dòng……………………………………….41 I.5.Nguyên tắc ổn áp………………………………………….42 II- Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển……………………… … 44 II.1.Sơ đồ nguyên lý ………………………………………….44 II.2.Nguyên lý làm việc ………………………………………44 II.3.Dạng điện áp…………………………………………… 46 III-Tính toán khâu mạch điều khiển…………………….…47 III.1 Khâu đồng pha tạo điện áp cưa………… ….….47 III.2 Khâu so sánh………………………………………… 50 III.3.Khâu tạo xung chùm…………………………………….51 III.4 Khâu trộnxung……………………………………… 53 III.5.Khâu khuếch đại xung biến áp xung…………………55 III.6.Tính toán khối nguồn ……………………………… ….58 III.7.Khâu tạo điện áp điều khiển, phản hồi chuyển mạch 62 Kết luận…………………………………………………………………… 65 Lê Thị Thủy - K7 TĐH Footer Page 71 of 161 70 HeaderĐồPage of 161 án tốt72 nghiệp Thiết kế máy nạp ăcquy tự động Tài liệu tham khảo………………………………………………………….66 Lê Thị Thủy - K7 TĐH Footer Page 72 of 161 71 ... nghiệp Lê Thị Thủy - K7 TĐH Footer Page 22 of 161 Thiết kế máy nạp ăcquy tự động 21 HeaderĐồPage of 161 án tốt23 nghiệp Thiết kế máy nạp ăcquy tự động Ud T1 T3 θ1 T5 θ θ2 T6 T2 T4 Id Id θ iT1 θ... nghiệp Thiết kế máy nạp ăcquy tự động Trị số dòng điện nạp ảnh hưởng lớn đến chất lượng tuổi thọ ắc quy Dòng điện nạp định mức ắc quy qui định 0,05C20 CHƯƠNG II CÁC PHƯƠNG PHÁP NẠP ẮC QUY Có... 161 án tốt4 nghiệp Thiết kế máy nạp ăcquy tự động Lê Thị Thủy CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ NẠP ẮC QUY I- CẤU TRÚC CỦA MỘT BÌNH ẮC QUY Ắc quy nguồn điện hoá, sức điện động ắc quy phụ thuộc vào