CHƯƠNG 2 ắc QUY ôtô

CHƯƠNG ẮC QUY ÔTÔ 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 chưa cung cấp lượng vào mạng lưới điện (Thí dụ động làm việc chế độ không tải) Khi công suất máy phát lớn công suất phụ tải máy phát cung cấp lượng cho phụ tải nạp điện cho ắc quy ắc quy 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, thường 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 người 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 được, yêu cầu cần đạt điện áp, chắn kết cấu, cấu tạo đơn giản dễ chăm sóc, bảo dưỡng sửa chữa, kích thước nhỏ gọn, trọng lượng 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 CỦA 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 dương Yên đỡ cực Hình 2.2: Cấu tạo ắc quy axit cầu chìm Tấm lưới cực Tấm ngăn cách Chùm cực âm Khối cực dương Tấm cực dương Đầu cực Tấm cực âm 10 Vỏ bình điện Chùm cực dương 11 Nắp Đầu nối 12 Nút lỗ rót Chúng có kết cấu bình chia làm nhiều ngăn, thông thường (3- 6) ngăn, ngăn cho điện áp hai đầu cực v Như đấu nối tiếp (36) ngăn với ta có nguồn ắc quy (6-12)v 2.2.1 Vỏ bình: Vỏ bình ắc quy chế tạo vật liệu cứng có tính chịu axit, chịu nhiệt, thường đúc nhựa cứng ê bô nít Vỏ Gờ Phía vỏ bình có vách ngăn để tạo thành ngăn riêng biệt Hình 2.3: Cấu tạo vỏ bình Mỗi ắc quy riêng biệt gọi ắc quy đơn Dưới đáy bình người ta làm hai đường 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 xương dọc ngang để tăng độ cứng vững cho cực tạo ô cho bột chì bám cực Hai bề mặt cực trát bột chì Do để tăng bề mặt tiếp xúc cực với dung dịch điện phân người ta chế tạo cực có độ xốp, đồng thời đem ghép nhiều cực tên song song với thành Chùm Chùm chùm cực ngăn ắc quy đơn Hình 2.5: Cấu tạo chùm cực dương chùm cực âm Chùm cực dương chùm cực âm nồng xen kẽ vào hai cực khác tên xếp thêm cách Trong ngăn số cực âm nhiều số cực dương tấm, mục đích cực dương làm việc hai phía 2.2.3.Tấm cách: Tấm cách chất cách điện chế tạo nhựa xốp, thuỷ tinh gỗ Hình 2.6: Cấu tạo cách Tác dụng cách ngăn tượng 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 đưa đầu cực ắc quy cầu nổi) lỗ nút kín nút, nút có lỗ thông 2.2.5 Dung dịch điện phân Dung dịch điện phân dùng ắc quy thường hỗn hợp axit sunfuaric (H2S04) pha chế theo tỷ lệ định với nước cất (H20) Bảng cho ta tương quan tỷ trọng dung dịch tỷ lệ thể tích, trọng lượng chúng BẢNG Tỷ trọng Tỷ lệ thể tích Tỷ lệ trọng Tỷ lệ axit dung dịch điện nước cất lượng nước H2S04 dung phân 200c H2S04 cất H2S04 dịch điện phân (g/cm3) 1.0 9.80: 6.28: (%) 14.65 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 Bảng tỷ lệ nước cất axit sunfuaric dung dịch điện phân Chú ý: Khi pha chế dung dịch điện phân ta phải ta đổ từ từ axit vào nước cất khuấy nhẹ đũa thuỷ tinh gỗ đừng bao gìơ đổ nước vào axit phản ứng hoá học xẩy nhanh kèm theo việc toả nhiệt mãnh liệt, nước sôi lên tức nổ bắn vào người 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 CỦA ẮC QUY AXIT 2.3.1 Quá trình nạp điện: Khi ắc quy lắp ráp xong người 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 khép kín mạch qua ắc quy dòng điện theo chiều: Cực dương 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 dương nguồn điện tạo phản ứng đó: PbS04 + 2H20 + S042- → Pb02 + H2S04 Kết chùm cực nối với cực dương nguồn điện có chì oxit ( Pb02), chùm cực có chì (Pb) Như hai loại chùm cực có khác cực tính Từ phản ứng hoá học ta thấy trình nạp điện tạo lượng 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) lượng khí sủi lên bọt nước bay đi, nồng độ dung dịch điện phân trình nạp điện tăng dần lên Ắc quy coi nạp điện thấy dung dịch sủi bọt nhiều gọi tượng “sôi” Lúc trình nạp hoàn thành 2.3.2 Quá trình phóng điện: Nối hai cực ắc quy nạp với phụ tải chẳng hạn bóng đèn lượng điện tích trữ ắc quy phóng qua tải làm cho bóng đèn sáng, dòng điện ắc quy theo chiều: Cực dương ắc quy (đầu cực nối với cực dương nguồn nạp) → tải (bóng đèn) → cực âm ắc quy → dung dịch điện phân → cực dương ắc quy Quá trình phóng điện ắc quy phản ứng hoá học xảy ắc quy sau: Tại cực dương: Pb02 + 2H+ + H2S04 + 2e → PbS04 + 2H20 Tại cực âm: Pb + S042- → PbS04 + 2e Như ắc quy phóng điện, chì sunfat lại 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 nước 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 VÀ ĐẶC TÍNH PHÓNG NẠP CỦA ẮC QUY 2.4.1 Kí hiệu Trên ắc quy thường 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 lượng định mức ắc quy Ví dụ: nhãn ắc quy Việt nam sản xuất có ghi 6- 0T – 54 ta đọc sau: - ắc quy gồm có ngăn - 0T loại ắc quy dùng cho ô tô -54 dung lượng định mức ắc quy đạt 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 Ký 1,26g/cm3 Ip: 5,4A hiệu cọc bắt dây: Q: 5,4 x 10: 54Ah A 1,7v Ký hiệu 1,11g/cm3 cọc bắt dây: t (h) Hình 2.9: Đặc tính phóng điện ắc quy Từ hình vẽ ta thấy đường biểu diễn đặc tính phóng điện ắc quy đơn Dòng điện phóng Ip = 5.4 Ampe không đổi Nồng độ dung dịch điện phân giảm theo đường thẳng từ 1,26 g/cm3 xuống 1,11 g/cm3 sức điện động thực tế Eaq thấp sức điện động E 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 coi 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) 2,7v B U 1,7v 1,11g/cm ρ 1,27g/cm3 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 đường thẳng từ 1,11 g/ cm đến 1,27g/cm3 Thế hiệu nạp Un thay đổi ngược với hiệu phóng Eaq Khi hiệu tăng tới 2,4 vôn “sôi” bắt đầu sau tăng tới trị số tối đa 2,7 vôn ngưng điểm B ta tiếp tục nạp thêm ba Trong thời gian nồng độ hiệu ắc quy không tăng chứng tỏ ắc quy 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  ... 2.2 KẾT CẤU CỦA 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. .. sức điện động ắc quy giảm dần Hình 2.8 : Quá trình phóng điện ắc quy 2.4 KÝ HIỆU VÀ ĐẶC TÍNH PHÓNG NẠP CỦA ẮC QUY 2.4 .1 Kí hiệu Trên ắc quy thường có nhãn vỏ bình, nhãn ghi rõ tính ắc quy dãy ghi... số để số ngăn ắc quy - Hai số tiếp chữ để tính sử dụng ắc quy - Hai số cuối số để dung lượng định mức ắc quy Ví dụ: nhãn ắc quy Việt nam sản xuất có ghi 6- 0T – 54 ta đọc sau: - ắc quy gồm có ngăn