Thiết kế bộ nạp ắc quy

Đồ án ĐTCS Thiết kế nạp ắc quy LỜI NÓI ĐẦU Ngày tất máy móc thiết bị công nghiệp đời sống ngày phải sử dụng điện , sử dụng hoàn toàn nguồn lượng điện phần lượng điện kết hợp với lượng khác Trên thực tế có lúc cần lượng điện mà ta lấy lượng điện từ nguồn lưới điện Do phải lấy nguồn điện trữ Ắc quy Như để sử dụng nguồn ắc quy ta phải nạp điện cho ắc quy Bởi chỉnh lưu nạp điện cho ắc quy sử dụng rộng rãi, thiếu nguồn điện vận hành, dự trữ cho máy móc thiết bị mà không đáp ứng tiêu kinh tế kĩ thuật Đồ án ĐTCS Thiết kế nạp ắc quy CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ẮCQUI I Tổng quát chung cấu tạo nguyên lý làm việc acqui: Acqui nguồn hoá hoạt động sở hai điện cực có điện khác nhau, cung cấp dòng điện chiều cho thiết bị điện công nghiệp dân dụng Khi acqui phóng hết dung lượng ta tiến hành nạp điện cho sau acqui lại tiếp tục phóng điện Acqui thực nhiều chu kỳ phóng nạp nên ta sử dụng lâu dài Trong thực tế kĩ thuật có nhiều loại acqui phổ biến thường dùng hai loại acqui: acqui axit (acqui chì) acqui kiềm Tuy nhiên thực tế thông dụng từ trước tới acqui axit so với acqui kiềm acqui axít có vài tính tốt như: + Sức điện động cao (với ăcqui axit 2V, ăcqui kiềm 1,2V) Đồ án ĐTCS Thiết kế nạp ắc quy +Trong trình phóng, sụt áp acqui axit nhỏ so với acqui kiềm + Giá thành acqui axit rẻ so với acqui kiềm +Điện trở acqui axit nhỏ so với ăcqui kiềm Vì đồ án em chọn loại acqui axit để nghiên cứu công nghệ thiết kế nguồn nạp acqui Cấu tạo bình acqui axit ( acqui chì ): Bình acqui axit thông thường gồm vỏ bình cực, ngăn dung dịch điện phân 1.1 Vỏ bình: Vỏ bình acqui axit chế tạo nhựa êbônit anphantơpéc 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 0,6 mm Nhờ lớp lót mà tuổi thọ bình acqui tăng lên từ ÷ lần Phía vỏ bình tuỳ theo điện áp danh định acqui mà chia thành ngăn riêng biệt vách ngăn ngăn cách ngăn kín Mỗ i ng ăn gọi ngăn acqui đơn, đồ án này, nhiệm vụ nghiêncứu acqui chì với điện áp danh định 12V-24V nên ta có từ sáu đến mười hai ngăn acqui đơn Đồ án ĐTCS Thiết kế nạp ắc quy 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 dễ dàng 1.2 Bản cực, phân khối cực khối cực: Bản cực gồm cốt hình lưới chất tác dụng Cốt đúc hợp kim chì(Pb) antimon (Sb) với tỷ lệ (87 ÷ 95)% Pb - (5 ÷ 13)% Sb Phụ gia antimon thêm vào có tác dụng tăng độ cứng, giảm han gỉ cải thiện tính đúc cho cốt Cốt để chất tác dụng phân khối dòng điện khắp bề mặt cực Điều có ý nghĩa quan trọng cực dương điện trở chất tác dụng (ôxit chì PbO2) lớn nhiều so với điện trở chì nguyên chất, tăng chiều dày cốt điện trở acqui nhỏ Cốt đúc dạng khung bao quanh, có vấu để hàn nối cực thành phân khối cực có hai chân để tỳ lên sống đỡ đáy bình acqui Vì điện cốt cực âm 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% Đồ án ĐTCS Thiết kế nạp ắc quy muối axit hữu cực âm, cực dương chất tác dụng chế tạo từ ôxit 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 hoá học tăng lên Các sau trát đầy chất tác dụng ép lại, sấy khô thực trình tạo cực, tức chúng ngâm vào dung dịch axit sunfuric loãng nạp với dòng điện chiều với trị số nhỏ Sau trình chất tác dụng cưc dương hoàn toàn trở thành PbO2 (màu gạch sẫm) Sau cực dương đem rửa, sấy khô lắp ráp Những phân khối cực tên acqui hàn với tạo thành khối cực hàn nối vấu cực làm chì hình côn để nối tải tiêu thụ Với ý rằng, ta muốn tăng dung lượng ăcqui ta phải tăng số cực mắc song song acqui đơn Thường người ta lấy từ ÷ Còn muốn tăng điện áp danh định acqui ta phải tăng số cực mắc nối tiếp 1.3 Tấm ngăn: Các cực âm dương lắp xen kẽ với cách điện với ngăn để đảm bảo cách điện tốt ngăn làm rộng so với cực Các ngăn có tác dụng chống chập mạch cực âm Đồ án ĐTCS Thiết kế nạp ắc quy dương, đồng thời để đỡ cực khỏi bị bong rơi sử dụng acqui Các ngăn phải chất cách điện tốt, bền, dẻo, chịu axit có độ xốp thích hợp dể không ngăn cản chất điện phân thấm đến cực Các ngăn chế tạo từ vật liệu polyvinyl xốp, mịn, dày khoảng từ 0,8 ÷ 1,2 mm có dạng mặt phẳng hướng phía cực âm mặt có hình sóng gồ hướng phía cực dương nhằm tạo điều kịên cho dung dịch điện phân dễ luân chuyển đến cực dương dung dịch lưu thông tốt 1.4 Dung dịch điện phân: Dung dịch điện phân bình acqui loại dung dịch axit sunfuric (H2SO4) pha chế từ axit nguyên chất với nước cất theo nồng độ qui định tuỳ thuộc vào điều kiện khí hậu mùa vật liệu 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 acqui Hình trình bày ảnh hưởng dung dịch điện phân tới điện trở sức điện động acqui: V/ngăn  /cm3 2.5 Đồ án ĐTCS Thiết kế nạp ắc quy 1.5 1.0 E aq Điện trở dung dịch 0.5 0.0 điện phân Đồ án ĐTCS Thiết kế nạp ắc quy 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 Nhiệt độ môi trường có ảnh hưởng lớn đến nồng độ dung dịch điện phân với nước vùng xích đạo nồng độ dung dịch điện phân quy định không 1,1 g/cm Với nước lạnh (vùng cực), nồng độ dung dịch điện phân cho phép tới 1,3 g/cm Trong điều kiện khí hậu nước ta mùa hè nên chọn nồng độ dung dịch khoảng (1,25 ÷ 1,26) g/cm , mùa đông ta nên chọn nồng độ khoảng 1,27 g/cm Cần nhớ rằng: nồng độ cao làm chóng hỏng ngăn, chóng hỏng cực, dễ bị sunfat hoá cực nên tuổi thọ acqui giảm nhanh Nồng độ thấp điện dung điện áp định mức acqui giảm nước xứ lạnh dung dịch vào mùa đông dễ bị đóng băng * Những ý pha chế dung dịch điện phân cho ăcqui: - Không dùng axit có thành phần tạp chất cao loại axit kỹ thuật thông thường nước nước cất dung dịch làm tăng cường độ trình tự phóng địên acqui - Các dụng cụ pha chế phải làm thuỷ tinh, sứ chất dẻo chịu axit Chúng phải sạch, không chứa muối khoáng, dầu mỡ chất bẩn… - Để đảm bảo an toàn pha chế, tuyệt đối không đổ nước vào axít đặc mà phải đổ từ từ axit vào nước dùng que thuỷ tinh khuấy 1.5 Nắp, nút cầu nối: Nắp làm nhựa êbônit bakêlit Nắp có hai loại: - Từng nắp riêng cho ngăn - Nắp chung cho bình - loại kết cấu phức tạp độ kín tốt Trên nắp có lỗ đổ để đổ dung dịch điện phân vào ngăn để kiểm tra mức dung dich điện phân, nhiệt dộ nồng độ dung dịch acqui.Lỗ đổ đậy kín nút có ren để giữ cho dung dịch điện phân bình khỏi bị bẩn sánh Ở nút có lỗ nhỏ để thông khí từ bình lúc nạp acqui Đồ án ĐTCS Thiết kế nạp ắc quy Nắp số loại acqui có lỗ thông khí riêng nằm sát lỗ đổ, kết cấu thuận tiện cho việc điều chỉnh mức dung dịch bình acqui Trong trường hợp này, nút lỗ thông khí Cầu nối thường làm chì, dùng để nối ngăn acquy đơn với Quá trình biến đổi hoá học acqui axit: Trong acqui thường xảy hai trình hoá học thuận nghịch mà đặc trưng trình nạp phóng điện Khi nạp điện, nhờ nguồn điện nạp mà mạch điện tử "e" chuyển động từ cực dương đến cực âm - dòng điện nạp In Khi phóng điện, tác dụng suất điện động riêng cuả acqui, điện tử "e" chuyển động theo hướng ngược lại tạo thành dòng điện phóng Ip Khi acqui nạp no, chất tác dụng cực dương PbO2 cực âm chì xốp Pb Khi phóng điện, chất tác dụng hai cực trở thành sunfat chì PbSO4 có dạng tinh thể nhỏ Khi nạp điện cho acqui xảy phản ứng: - Ở cực dương: + PbSO4 – 2e + 2H2O = PbO2 + H2SO4 + 2H ( 2.1) - Ở cực âm: + PbSO4 + 2e + 2H = Pb + H2SO4 (2.2) -Toàn trình xảy acqui nạp điện là: 2PbSO4 + 2H2O = Pb + PbO2 + H2SO4 (2.3) Kết tạo thành điện cực Pb điện cực PbO2 Sự phóng điện acqui xảy nối hai điện cực Pb PbO2 vừa thu với tải, lúc hoá dự trữ acqui chuyển thành điện Ở điện cực xảy phản ứng ngược (2.1) (2.2), nghĩa acqui xảy phản ứng ngược (2.3) Acqui cung cấp dòng điện hai điện cực lại trở thành PbSO4 ban đầu Sau đó, muốndùng ti ếp người ta lại nạp điện cho acqui trình tiếp diễn Các đặc tính acqui axit : Mỗi ngăn bình acqui acqui đơn có đầy đủ tính chất đặc Đồ án ĐTCS Thiết kế nạp ắc quy trưng cho bình Sở dĩ người ta nối tiếp nhiều ngăn lại thành bình acqui để tăng điện áp định mức bình acqui Do ngiên cứu đặc tính bình acqui ta cần khảo sát bình acqui đơn đủ 3.1 Sức điện động acqui axit * Sức điện động acqui axit phụ thuộc chủ yếu vào điện cực, tức phụ thuộc vào đặc tính lý hoá vật liệu làm cực dung dịch điện phân mà không phụ thuộc vào kích thước cực Sức điện động phụ thuộc vào nồng độ dung dịch điện phân xác định cách xác công thức thực nghiệm sau: E0 = 0,85 + ¥ (V) Trong đó: E0: Sức điện động tĩnh acqui đơn, tính vol ¥ : nồng độ dung dịch điện phân không lấy theo đơn vị g/cm3 mà tính vol quy +150C Ngoài sức điện động phụ thuộc vào nhiệt độ dung dịch điện phân * Trong trình phóng điện, sức điện động acqui tính theo công thức: Ep = Up + Ip raq Trong đó: Ip : Dòng điện phóng (A) Up: Điện áp đo cực acqui phóng điện (A) raq: Điện trở acqui phóng điện Khi phóng điện hoàn toàn raq = 0,02 * Trong trình nạp điện, sức điện động En acqui tính theo công thức: En = Un – In.raq (V) Trong đó: In : Dòng điện nạp (A) Un: Điện áp đo cực ăcqui nạp điện (V) 10 Um.cosα = ucm Do : α = arcoss() Khi ucm = Um α = Khi ucm = α = Khi ucm = -Um α = π Như điều chỉnh ucm từ trị ucm = + Um đến trị ucm = -Um, ta điều chỉnh góc mở α từ đến π Nguyên tắc điều khiển sử dụng thiệt bị đòi hỏi chất lượng cao II Sơ đồ khối chức năng: Dựa vào nguyên tắc điều khiển yêu cầu công nghệ ta thiết lập sơ đồ khối điều khiển: Trong : Ung: điện áp nguồn Uđk: điện áp điều khiển 1.Khâu đồng pha (ĐF) Có nhiệm vụ tạo điện áp trùng pha với điện áp thứ cấp biến áp mạch lực Khâu có chức xác định điểm gốc để tính góc điều khiển α.Vì có góc pha liên hệ chặt chẽ với điện áp mạch lực Thông thường khâu đồng pha làm nhiệm vụ cách ly mạch lực điện áp cao với mạch điều khiển điện áp thấp 2.Khâu tạo điện áp tựa (Utựa): Tạo điện áp có dạng cố định (tam giác,răng cưa,cosin)có chu kỳ làm việc theo nhịp điện áp đồng pha Khâu so sánh (SS): Nhận tín hiệu điện áp tựa (Utựa) điện áp điều khiển (Uđk) tiến hành so sánh điện áp tựa Utựa điện áp điều khiển Uđk ,tìm thời điểm hai điện áp (Uđk =Utựa) để phát xung điều khiển tức xác định góc mở α Khâu dạng xung (DX): Nhằm tạo xung có dạng phù hợp để mở chắn van chỉnh lưu.Ở chế độ làm việc xung khởi động nhờ mạch so sánh,thường sử dụng xung chùm Khâu khếch đại xung(KĐX): Tiến hành khếch đại xung từ mạch dạng xung đưa lên cho có công suất (U,I) đủ để mở chắn thiristor Khâu thường làm nhiệm vụ cách ly mạch điều khiển mạch lực Trong trường hợp mạch lực chạy điện áp thấp bỏ cách ly 6.Bộ điều khiển (BĐK): Khâu có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ công nghệ đưa tới tín hiệu phản hồi lấy từ tải để xử lý theo qui luật điều khiển định để định đưa Uđk tác động đến góc điều khiển khống chế nguồn lượng tải cho phù hợp Trong đồ án để đáp ứng yêu cầu điều khiển,ta sử dụng "lý thuyết điều khiển theo độ lệch" để ổn định dòng điện địên áp giai đoạn nạp trình nạp ac qui tự động Để ổn định dòng điện ta phải phản hồi âm dòng điện; Để ổn định điện áp ta phải phản hồi âm điệ náp Trong trình nạp acqui tự động ổn dòng ổn áp thực theo sơ đồ sau: In↓-Uph↓-Uđk↓-α↓-Ud↑- In↑ Un↓-Uph↓-Uđk↓-α↓-Ud↑-Un↑ III Xậy dựng mạch điều khiển: Khâu đồng pha: a) Sơ đồ nguyên lí: Điện áp đồng pha so sánh với điện áp biến trở VR1.Tại thời điểm UA= VR1 đổi dấu điện áp khuếch đại thuật toán Điện áp cửa âm: U- = R2 Điện áp cửa dương uA Điện áp : Ura = K0.(u+ - u-) = K0.(uA – u-) Khi uA> u- điện áp Ura = Ubh Khi uA< u- điện áp Ura = - Ubh Kết ta có chuỗi xung chữ nhật không đối xứng b) Tính toán: Điện áp đồng pha qua điôt Đ1, Đ2 dạng điện áp chiều nửa hình sin Chọn điện áp xoay chiều đồng pha UA= 12(V) Điện trở R1 dùng để hạn chế dòng vào KTT Thường chọn R1,R2 cho dòng vào KTT nhỏ (mA) : R2 > = = 12000(Ω) Chọn R1=R2= 12 (KΩ) Chọn góc trì khoá lượng điện áp đặt vào cửa dương so sánh là: Ud = U.Sin50 = 24.sin50 = 3V Ta có R2 = Do ta có VR + R1 = 120 (KΩ) Chọn khuếch đại thuật toán loại TL084 có: + Nguồn cung cấp Vcc = 12 V + Nhiệt độ làm việc : t = - 25 ÷ 850C + Công suất tiêu thụ: P = 680 mW + Tổng trở đầu vào : Rin = 106 MΩ + Dòng điện : Ira = 30 pA Khâu tạo điện áp rang cưa: a) Sơ đồ nguyên lí: Điện áp phát xung chữ nhật đưa vào cửa đảo khâu tạo điện áp cưa Khi Udp < (Udp= - Ubh) D3 dẫn tụ C1 nạp điện , điện áp tụ C1 điện áp đầu OA2 Điện áp tụ C1 nạp tăng tuyến tính.Khi điện áp đạt trị số ngưỡng điôt ổn áp DZ1 thông giữ điện áp trị số Ở nửa chu kỳ sau Udb > Đ3 khoá nên dòng qua Đ3 lúc dòng qua tụ C1 dòng qua điện trở R4 , dòng ngược chiều với dòng qua tụ C1 nửa trước nghĩa tụ C1 phóng điện điện áp tụ C1 điện áp giảm tuyến tính.Khi điện áp giảm đến không âm đĩôt DZ1 dẫn theo chế độ điôt bình thường giữ cho điện áp giá trị 3.Khâu so sánh: a) Sơ đồ nguyên lý: Đây khâu dùng để xác định thời điểm mở thiristor.Ta so Khi Udk > Urc điện áp khâu so sánh Ura= + Ubh Khi Udk = = 12000(Ω) Chọn R6 = R7 = 15 (KΩ) 4.Khâu dạng xung,khâu tách xung khâu khuếch đại xung: a) Sơ đồ nguyên lý: Khâu dạng xung: Đây khâu nhằm tạo dạng xung phù hợp để thỏa mãn yêu cầu hoạt động mạch lực Ta sử dụng tạo xung đơn mạch vi phân RC +Khi U ss = -Ubh : tụ C nạp nguồn âm theo đường: 0→R→C→Uss +Khi Uss = +Ubh: xuất xung điện áp R có giá trị điện áp có sẵn tụ cộng với điện áp đầu So sánh Do tổng 2Ubh.Sau tụ C bắt đầu trình nạp đảo để cuối lại đến trị số Ubh ngược dấu ban đầu Điện áp tụ: Uc(t) = ubh.(1- 2e- ) với τ = R.C Điện áp đầu mạch vi phân điện áp điện trở R: U = uss – uc = Ubh – Ubh.(1-2e- ) = 2.Ubh.eSuy dòng điện có quy luật: 2U bh R i(t) = eNhư điện áp suy giảm theo hàm mũ với số thời gian τ,do sau thời gian khoảng 3τ cho điện áp không.Vậy độ rộng xung đơn tạo theo phương pháp là:tx=3τ Khâu khuếch đại xung: Đây khâu khuếch đại công suất xung từ khâu dạng xun van,cách ly mạch lực mạch điều khiển.Ta sử dụng KĐX dùng biến áp xung Khâu tách xung: Sau khâu tạo dạng xung ta nhận xung điều khiển chu kì điện áp xoay chiều van nhận xung điều khiển hai nửa chu kì.Việc phát xung điều khiển cho van điện áp van âm được,song không mong muốn.Ta sử dụng Khâu tách xung để xác định chu kì dương (âm) phát xung cho Thyristor Lúc van lực nhận xung điều khiển giai đoạn điện áp dương Điện áp U'2 lấy từ khâu đồng pha : U'2> qua KTT cho điện áp dương chân cổng AND với logic1, kết hợp với Udx đưa vào chân cổng AND cho xung có điện áp thyristor dương Sau chân cổng AND đưa vào khâu Khuếch đại xung b) Tính toán:  Khâu khuếch đại xung: Thyristorcó: IG=0,15A UG=4V Máy biến áp xung có tỉ số cuộn dây k = Điện áp dòng điện cuộn sơ cấp: U1=UG.k=8V I1=Ic=IG/k=0,075A Chọn E=12V Cả hai van T1 T2 chọn theo điều kiện điện áp chiụ trị số nguồn Ecs Về dòng điện , bóng T2 chọn theo dòng điện qua cuộn sơ cấp biến áp xung: IT2=I1=0,075A Vậy chọn bóng T2 loại BD135 Có tham số UCE = 45V; ICmax=1,5A;βmin=40 Dòng qua colector T1 dòng qua bazơ T2 IT1=1,5/40=0,0375A Chọn T1 loại BC107 có UCE = 45 V; ICmax=0,1A;βmin=110 R11 ≤ = = 29,3kΩ Chọn R11 = 30 kΩ Sau chọn phần tử mạch khuếch đại xung tính toán phần tử mạch tạo xung với số liệu cần thiết sau: Độ rộng xung tx = Tm = 2.45 = 90μs Khâu dạng xung: Dòng qua tụ: i(t) = e Dòng xung chọn với giá trị đỉnh: Imax = 2Ubh/R Chọn giá trị đỉnh không 8mA Điện áp : Ubh = E – 1,5 = 10,5V Vậy ta có: R10 > 2U/Imax = 2,6k ; ta chọn R10 = 3k Chọn tạo xung kim với tx = 90.10-6s nên R10.C=tx/3= 30.10-6s Suy ta chọn C = 10nF Khâu tách xung: Chọn KTT loại TL084, cổng AND loại IC4081 có cổng AND vỏ có thông số: Nguồn nuôi:Vcc = 3÷15(V).Chọn Vcc =12(V) Nhiệt độ làm việc:-40÷80oC Điện áp ứng với mức logic cao : 2÷4.5(V), dòng 1(mA) Công suất tiêu thụ: P=2.5(nW\1cổng) 5.Tính toán biến áp xung: * Biến áp xung thường phải làm việc với tần số cao nên lõi thép cho tần số lưới điện 50Hz không đáp ứng được, Chọn vật liệu làm lõi sắt Ferit HM Lõi có dạng hình xuyến ,làm việc phần đặc tính từ hoá có :ΔB = 0,3(T) ,ΔH = 30(A/m) khe hở không khí * Tính thể tích lõi thép cần có: V = Q.l = Trong đó: µtb : Độ từ thẩm trung bình µtb = µ0 = 1,25 10-6 (H/m) +Tỷ số biến áp xung:thường m = ÷ 3,chọn m = +Điện áp cuộn thứ cấp biến áp xung: U2 = Udk = 5V +Điện áp đặt lên cuộn sơ cấp máy biến áp xung: U1 = U2.m=5.2=10V +Dòng điện thứ cấp biến áp xung: I2 = Idk = 0,15 (A) +Dòng điện sơ cấp biến áp xung: I1 = I2/m = 0,15/2 =0.075 (A) 6.Nguồn cung cấp cho mạch điều khiển : Mạch điều khiển đòi hỏi nguồn cung cấp điện áp chiều, trị số ổn áp độ ổn định tuỳ thuộc vào khâu mạch Cần thiết kế loại nguồn sau: -Nguồn không đòi hỏi độ ổn định cao sử dụng mạch chỉnh lưu lọc tụ điện không cần ổn áp cung cấp cho khâu đồng pha ,khâu khuếch đại công suất -Nguồn chiều ổn áp dùng IC ổn áp cấp nguồn cho vi mạch khuếch đại thuật toán ,IC logic a)Nguồn nuôi ổn áp dùng IC ổn áp 7812, IC7912: Hầu hết thiết bị dùng nguồn chiều.Nguồn chiều tạo cách bíên đổi điện áp lưới 220V xoay chiều sau ổn định điện áp chiều cung cấp cho thiết bị điện tử Nguồn ổn áp nguồn ổn định điện áp thay đổi điện áp vào thay đổi tải Sơ đồ khối nguồn chiều ổn áp: Các phần tử thực khối chức năng: -Khối hạ áp cách ly dùng máy biến áp thực -Khối chỉnh lưu dùng điôt (hoặc cầu chỉnh lưu) thực -Mạch lọc dùng tụ điện (tụ hoá) có điện dung lớn thực -Mạch ổn định điện áp dùng IC chuyên dụng để thực IC ổn áp chuyên dụng có giá thành rẻ tham số tốt nên phần lớn nguồn ổn áp dùng cho mạch điều khiển dùng IC ổn áp chế tạo sẵn ,trong IC ổn áp 78xx thông dụng nay.IC chế tạo công nghiệp với cấp điện áp chuẩn thể hai số xx.Dòng tải cho phép IC 1A(khi có tản nhiệt tốt) Sơ đồ ổn áp dùng IC ổn áp Tính chọn phần tử sơ đồ: - UA7812 có Điện áp đầu vào :7÷35V Dòng điện đầu ra:0÷1A Điện áp E= 12V UA7912 có Điện áp đầu vào: 7÷35V Dòng Dòng điện đầu ra: 0÷1A Điện áp E= -12V -Chọn tụ lọc phẳng C3 = C5 = 1000 μF, C3’=C5’=100μF Chọn tụ lọc nhiễu C4=C6=0,1μF -Chọn cầu chỉnh lưu có I= 1A;U = 50 V(không có tản nhiệt) b)Tính chọn máy biến áp cấp cho nguồn nuôi ổn áp linh kiện điện tử mạch điều khiển: Chọn máy biến áp pha có cuộn sơ cấp nhiều cuộn thứ cấp +Hai cuộn chung 0V-6V-12V tạo điện áp đồng pha + Hai cuộn thứ cấp riêng dùng cho nguồn nuôi ổn áp Hai chỉnh lưu cầu pha để tạo điện áp nguồn nuôi đối xứng cho IC Điện áp đầu vào IC ổn áp chọn 20V.Điện áp thứ cấp cuộn dây 20/ 2= 14,18V Chọn điện áp hai cuộn thứ cấp 14V +Một cuộn thứ cấp tạo nguồn nuôi cho biến áp xung ,cấp xung điều khiển cho thiristor (+12V) Mỗi phát xung điều khiển công suất xung đáng kể ,nên cần chế tạo cuộn dây riêng rẽ với cuộn dây cấp nguồn IC ,để tránh gây sụt áp nguồn nuôi IC Điện áp pha thứ cấp cuộn dây nguồn nuôi biến áp xung 12= 8,485V chọn 9V *Tính toán máy biến áp: + Điện áp lưới: U1=220V +Công suất cuộn dây đồng pha: -Điện áp lấy cuộn đồng pha 9V -Dòng điện chạy qua cuộn dây đồng pha 1A Công suất Pđp=2.9.1=18(W) +Công suất tiêu thụ ICTL084 cổng AND PIC=8.0,68+2.2,5.10-9=5,44(W) +Công suất biến áp xung cung cấp cho cực điều khiển Thiristor PT=2.Udk.Idk=2.4.0,15=1,2(W) +Công suất sử dụng cho việc tạo nguồn nuôi PN=Pdp+PIC+PT=18+5,44+1,2= 24,64(W) -Hệ số công suất máy biến áp η=0,7, ta có công suất máy biến áp là: Sba=PN/η Sba=24,64/0,7=35,2(VA) -Chọn máy biến áp pha trụ có lõi sắt làm tôn silic dập hình chữ E , I dày 0,35 mm ghép lại.Khi tiết diện lõi sắt tính bởi: S= 1,2 =1,2 =7,12(cm2) Ta chọn S = (cm2) -Hệ số dây quấn: N0=(40÷60)/S=(40÷60)/8=(5÷7,5)(vòng/vol) Ta chọn N0=6(vòng/vol) Số vòng dây quấn sơ cấp: W1=6.220=1320(vòng) Số vòng dây quấn thứ cấp: W2=N0.U2 cuộn cho nguồn :Wmn=6.14=84(vòng) cuộn uv,rs:Wuv=Wrs=4.10=40(vòng) Cuộn 0V–9V–18V:Wa=Wa'=6.9=54(vòng) - Dòng điện sơ cấp máy biến áp: I1 = Sba/U1 = 35,2/220 = 0,16 (A) -Tiết diện dây: Ta chọn mật độ dòng điện J = 3A/mm2 ,ta có tiết diện cuộn dây: Sơ cấp :S1=I1/J =0,16/3=0.053(mm2) - Đường kính dây quấn sơ cấp: d1 = = =0,26 (mm) Đường kính cuộn thứ cấp ta chọn 0,26 mm Khâu phản hồi: a) Sơ đồ nguyên lí: b)Nguyên tắc hoạt động: Các tín hiệu phản hồi dòng UphI áp UphU lấy từ mạch lực đưa khâu phản hồi tạo Uđk để điều khiển góc mở α nhằm ổn định giá trị dòng áp đặt trước theo nguyên tắc chung c)Tính chọn phần tử sơ đồ: Các khuếch đại thuật toán ta sử dụng ICLM348 Sơ đồ nối chân hình vẽ -Khâu phản hồi dòng điện: Theo trình bày trên,dòng điện phản hồi lấy Rsun, ta chọn Rsun loại 50A/60mV Điện áp rơi Rsun ứng với giá trị dòng Id=60A là: UphI = 60 = 72 mV = 0,072V Ta cho tín hiệu so sánh với điện áp triết áp VR6 ,nó sử dụng để điều chỉnh dòng nạp R15’=32K,VR6=1K,R15=1K Tín hiệu so sánh U1 có trạng thái là(+Ubh,0,-Ubh) Ta cho tín hiệu qua điôt D11 ,D12 R16 ,C8 hình vẽ Chọn D11 D12 có điện áp thuận 1,5V,khi để dòng qua điốt ta cần phải có điện áp tối thiểu đặt lên điốt 1,5V Khi U1 = Ubh C8 nạp , điện áp tăng dần Khi U1 = U-bh C8 nạp, điện áp giảm dần KhiU1= tụ C8 không nạp chúng không bị phóng có D11 D12 cản.(ta thiết kế điện áp lớn C8 1V nên dẫn qua điôt dù phân cực thuận) Ta có: UC8 = Ubh.(1- e-) + UC8(0) Ubh = 10V , giả sử ban đầu UC8(0) = 0V  1-e- = = 0,1  = 0,105 Để tốc độ đáp ứng cách hợp lý ta chọn thời gian t=10s R16.C8= =100 Chọn C8 = 1000μF => R16 = 100K Tiếp theo khuếch đại đảo : U2 = - (+ ).R17 Ta nhận thấy với mạch lực tải nguồn E nên để van mở lúc cắm tải vào (I=0) Udk = -10V Udk = U2 = - UVR2.= -10V Chỉnh UVR2=1V,R17=20K;R18=2K R19=R18=2K; Điều chỉnh chiết áp VR6 ta điều chỉnh dòng vào tải -Khâu phản hồi điện áp: Ta lấy UphU hai đầu mạch chỉnh lưu Vì mạch điện ta thiết kế dùng để nạp cho ắcquy từ 12 đến 24V nên trước phản hồi tới mạch điều khiển ta cần giảm áp Ta lấy VR3 điện áp để đưa vào mạch ổn áp Ta chọn R12=90K; Để thay đổi điện áp nạp ta chỉnh triết áp VR3 Với chiết áp ta thay đổi điện áp vào khuếch đại đảo,để thay đổi rộng ta chọn hệ số khuyếch đại khuếch đại đảo Chọn R20 = R21 = R22= 10K; R23=20K VR3 chọn loại 10K ->Udk=-2UphU Thay đổi vị trí chiết áp ta thay đổi điện áp nạp -Khâu chuyển mạch: Ban đầu acqui mắc vào mạch nạp dòng nạp tăng điện áp acqui tăng dần lên ,tức dòng phản hồi áp phản hồi tăng dần lên Lúc áp phản hồi nhỏ UVR1 nên đầu thấp ,do chuyển mạch CM2 ngắt đường phản hồi áp khỏi mạch Đồng thời có cổng NO nên chuyển mạch CM1 đóng đường phản hồi dòng với mạch để thực trình ổn định dòng Khi áp phản hồi UphU UVR1 U3 đảo dấu CM2 đóng CM1 ngắt nên mạch thực trình ổn áp Chọn: VR1=100K Ta gắn VR1 VR3 trục điều chỉnh ,khi ta cần vặn núm điều chỉnh điện áp nạp trục chỉnh giá trị điệ áp chuyển mạch tương ứng với điện áp nạp ... sức điện động acqui: V/ngăn  /cm3 2.5 Đồ án ĐTCS Thiết kế nạp ắc quy 1.5 1.0 E aq Điện trở dung dịch 0.5 0.0 điện phân Đồ án ĐTCS Thiết kế nạp ắc quy 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 Nhiệt độ môi trường... điện nguồn nạp phải giữ ổn định với độ xác đến 14 Đồ án ĐTCS Thiết kế nạp ắc quy 3% theo dõi vol kế Dòng nạp In =lúc đầu lớn sau Eaq tang dần lên In giảm nhanh Phương pháp nạp với điện áp nạp không... (In = 0) kết thúc trình nạp Kết luận: Qua phân tích kĩ đặc tính acqui, đặc biệt đặc tính nạp, ta chọn phương pháp nạp dòng - áp để nạp cho acqui Như nguồn nạp acqui tự động mà ta thiết kế cần phải