Thiết kế mạch nạp Ắc quy 12V-80A tự động

Mục lục: CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ 1.1.Ứng dụng của ácquy 1.2.Ácquy axít 1.2.1. Cấu tạo của bình ácquy axít 1.2.2.Quá trình hóa học trong ácquy axít 1.3.Ácquy kiềm 1.3.1.Cấu tạo của ácquy kiềm1.3.2.Quá trình hóa học trong ácquy kiềm 1.4.Sự khác nhau giữa ácquy axít và ácquy kiềm 1.5.Các thông số cơ bản của ácquy 1.5.1.Sức điện động của ácquy 1.5.2.Dung lượng của ácquy 1.6.Đặc tính phóng nạp của ácquy 1.6.1.Đặc tính phóng của ácquy 1.6.2.Đặc tính nạp của ácquy 1.7.Các phương pháp nạp ácquy tự động 1.7.1.Phương pháp nạp dòng điện 1.7.2.Phương pháp nạp điện áp 1.7.3.Phương pháp nạp dòng áp CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH CÔNG SUẤT 2.1.Các mạch chỉnh lưu 2.1.1.Mạch chỉnh lưu tiristor hình tia ba pha 2.1.2.Mạch chỉnh lưu có điều khiển cầu ba pha đối xứng 2.1.4.Mạch chỉnh lưu có điều khiển cầu một pha không đối xứng 2.2.Chọn mạch chình lưu phù hợp Mạch chỉnh lưu có điều khiển cầu một pha không đối xứng 2.3.Tính toán các thông số với mạch đã chọn 2.4.Mạch bảo vệ Tiristor.2.5.Tính toán máy biến áp CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHO MẠCH ĐIỀU KHIỂN 3.1.Yêu cầu và nguyên tắc điều khiển 3.1.1.Mục đích và yêu cầu 3.1.2.Nguyên tắc điều khiển 3.2.Các linh kiện điện tử sử dụng trong mạch. 3.3.Sơ đồ khối và chức năng 3.3.1.Khâu đồng pha 3.3.2 Khối tạo xung đồng bộ 3.3.3.Khối tạo điện áp răng cưa3.3.4.Khối phản hồi dòng điện3.3.5.Khối phản hồi điện áp3.3.6.Khối chuyển mạch nạp 3.3.7.Khối tạo xung chùm 3.3.8. Khối khuyếch đại xung và biến áp xung 3.4.Mạch điều khiển 3.4.1.Dạng điện áp 3.4.2.Nguyên lý hoạt động của sơ đồ 3.5.Khối nguồn nuôi mạch điều khiển

CH ƯƠ NG 1 T NG QUAN V CÔNG NGH Ổ Ề Ệ 1.1 ng d ng c a ácquy Ứ ụ ủ

- Ácquy là m t ngu n đi n dộ ồ ệ ược tích tr năng lữ ượng đi n dệ ướ ại d ng hóa năng

- Ácquy là ngu n đi n m t chi u cung c p cho các thi t b đi n trong công ồ ệ ộ ề ấ ế ị ệnghi pệ cũng nh trong đ i s ng h ng ngày: nh đ ng c đi n m t chi u, ư ờ ố ằ ư ộ ơ ệ ộ ềbóng đèn, các m ch đi n tạ ệ ử, cho các đ ng c kh iộ ơ ở đ ng Trong thộ ự ếc t có nhi u lo i ề ạ ácquy nh ng thư ường g p nh t là hai lo i sau: ặ ấ ạ ácquy axit và ácquy ki m.ề

Hình: C u t o c a acquy ấ ạ ủ

Hình: C u t o b n c c c a acquy ấ ạ ả ự ủ

V bình ỏ ácquy axit hi n nay đệ ược ch t o b ng nh a êbônit ho c ế ạ ằ ự ặ

anphantonec hay caosu nh a c ng Đ tăng đ b n và kh năng ch u axit ự ứ ể ộ ề ả ịcho bình, khi chế t o ngạ ười ta ép vào bên trong bình m t l p lót ch u axit làộ ớ ịpolyclovinyl, l p lótớ này dày kho ng 0,6mmả Phía trong v bình tùy theo ỏ

đi n áp danh đ nh c a ệ ị ủ ácquy mà chia thành các ngăn riêng bi t và các vách ệngăn này được ngăn cách b i các ngăn kín và ch cở ắ đáy các ngăn có các Ở

s ng đ kh i b n c c t o thành kho ng tr ng gi a đáyố ỡ ố ả ự ạ ả ố ữ bình và m t dặ ưới

C t đ gi ch t tác d ng và phân ph i dòng đi n kh p b m t c c Đi u ố ể ữ ấ ụ ố ệ ắ ề ặ ự ềnày có ý nghĩa r t quan tr ng đ i v i các b n c c dấ ọ ố ớ ả ự ương vì đi n tr c a ệ ở ủ

ch t tác d ngấ ụ (oxit chì) l n h n r t nhi u so v i đi n tr c a chì nguyên ớ ơ ấ ề ớ ệ ở ủ

ch t, do đó càng tăngấ chi u dày c a c t thì đi n tr trong c a ề ủ ố ệ ở ủ ácquy càng

nh ỏ

Ch t tác d ng đấ ụ ược ch t o t b t chì, axit sunfuric đ c và kho ng 3% các ế ạ ừ ộ ặ ả

mu iố axit h uữ c đ i v i b n c c âm, còn đ i v i b n c c dơ ố ớ ả ự ố ớ ả ự ương thì ch t ấtác d ngụ được ch t o t các oxit chì Pb3O4, PbO và dung d ch axit ế ạ ừ ị

sunfuric đ c Ph giaặ ụ mu i c a axit h u c trong b n c c âm có tác d ng ố ủ ữ ơ ả ự ụtăng đ x p, đ b n c a ch tộ ố ộ ề ủ ấ tác d ng, nh đó mà c i thi n đụ ờ ả ệ ược đ th mộ ấsâu c a dung d ch đi n phân vào trong lòng b n c c đ ng th i đi n tích ủ ị ệ ả ự ồ ờ ệ

th c t tham gia ph n ng hóa h c cũngự ế ả ứ ọ được tăng lên

Các b n sau khi đả ược chấ đ yt ầ ch t tác d ng đấ ụ ược ép l i, s y khô và th c ạ ấ ự

hi nệ quá trình t o c c, t c là chúng đạ ự ứ ược ngâm vào dung d ch axit sunfuric ịloãng và n p v i dòng đi n m t chi u tr s nh Sau quá trình nh v y, ạ ớ ệ ộ ề ị ố ỏ ư ậ

ch t tác d ng ấ ụ ở các b n c c dả ự ương hoàn toàn tr thành PbO2 (màu g ch ở ạ

x m) Sau đó các b nẫ ả c c dự ương được đem ra r a, s y khô và l p ráp.ử ấ ắ

· T m ngăn:ấ

Các b n c c âm và dả ự ương đượ ắc l p xen kẽ v i nhau và cách đi n v i nhau ớ ệ ớ

b iở các t m ngăn và đ đ m b o cách đi n t t nh t các t m ngăn đấ ể ả ả ệ ố ấ ấ ược làm r ng h nộ ơ so v i các b n c c.ớ ả ự

Các t m ngăn có tác d ng ch ng ch p m ch gi a các b n c c âm và ấ ụ ố ậ ạ ữ ả ự

dương, đ ng th i đồ ờ ể đ các t m b n c c kh i b bong r i ra khi s d ng ỡ ấ ả ự ỏ ị ơ ử ụacquy Các t mấ ngăn đây ph i là ch t cách đi n t t, b n, d o, ch u đở ả ấ ệ ố ề ẻ ị ược axit và có đ x p thíchộ ố h p đ ngăn c n ch t đi n phân th m đ n các b n ợ ể ả ấ ệ ấ ế ả

c c.ự

· Dung d ch đi n phânị ệ

Dung d ch đi n phân trong bình acquy là lo i dung d ch axit sunfuric đị ệ ạ ị ược pha ch t axit nguyên ch t v i nế ừ ấ ớ ướ ấc c t theo n ng đ quy đ nh tùy thu c ồ ộ ị ộvào đi uề ki n khí h u mùa và v t ki u làm t m ngăn N ng đ dung d ch ệ ậ ậ ệ ấ ồ ộ ị

axit sunfuric g=(1,1 - 1.3)g/cm3 N ng đ dung d ch đi n phân có nh ồ ộ ị ệ ả

hưởng l n đ n s cớ ế ứ đi n đ ng c a acquyệ ộ ủ

1.2.2.Quá trình hóa h c trong ácquy axít ọ

Trong acquy thường x y ra hai quá trình hóa h c thu n ngh ch mà đ c ả ọ ậ ị ặ

tr ng làư là qua trình n p và phóng đi n.ạ ệ

Khi n p đi n, nh ngu n đi n n p mà m ch ngoài các đi n t chuy n ạ ệ ờ ồ ệ ạ ở ạ ệ ử ể

đ ng tộ ừ các b n c c dả ự ương đ n các b n c c âm – đó là dòng đi n n p In.ế ả ự ệ ạKhi phóng đi n, dệ ưới tác d ng c a su t đi n đ ng riêng c a acquy, các ụ ủ ấ ệ ộ ủ

đi n tệ ử sẽ chuy n đ ng theo hể ộ ướng ngượ ạc l i và t o thành dòng đi n ạ ệphóng Ip

Khi acquy n p đã no, ch t tác d ng các b n c c dạ ấ ụ ở ả ự ương là PbO2 còn t i ạcác b nả c c âm là chì x p Pb Khi phóng đi n, các ch t tác d ng c hai ự ố ệ ấ ụ ở ả

b n c c đ u trả ự ề ở thành sunfat chì PbSO4 có d ng tinh th nh ạ ể ỏ

Khi n p đi n cho acquy sẽ x y ra ph n ng:ạ ệ ả ả ứ

- c c dỞ ự ương: PbSO4 - 2e + 2H2O = PbO2 + H2SO4 + 2H+ (1.1)

- c c âm:Ở ự PbSO4 + 2e + 2H+ = Pb + H2SO4 (1.2)

- Toàn b quá trình x y ra trong ác quy khi n p đi n là:ộ ả ạ ệ 2PbSO4 + 2H2O = Pb + PbO2 + 2H2SO4 (1.3)

K t qu là t o thành m t đi n c c Pb và m t đi n c c PbO2.ế ả ạ ộ ệ ự ộ ệ ự

S phóng đi n c a acquy ự ệ ủ x y ra khi n i hai đi n c c Pb và PbO2 v a thu ả ố ệ ự ừ

đượ v i t i, lúc này hóa năng đc ớ ả ược d tr trong acquy sẽ chuy n thành ự ữ ể

đi n năng ệ Ở đây các đi n c c x y ra các ph n ng ngệ ự ả ả ứ ượ ủc c a (1.1) và (1.2), nghĩa là trong acquy sẽ x y ra ph n ng ngả ả ứ ượ ủc c a (1.3) Acquy sẽ cung c p dấ òng đi n choệ đ n khi c hai đi n c c tr l i thành PbSO4 nhế ả ệ ự ở ạ ư ban đ uầ 1.3.Acquy ki m ề

1.3.1.C u t o c a ácquy ki m ấ ạ ủ ề

Acquy ki m là lo i acquy mà dung d ch đi n phân đề ạ ị ệ ược dùng trong acquy

là dung d ch ki m KOH ho c NaOH Tùy theo c u t o c a b n c c acquy ị ề ặ ấ ạ ủ ả ự

ki mề được chia làm ba lo i:ạ

-Lo i acquy S t (Fe) – Niken (Ni)ạ ắ

-Lo i acquy Cadimi (Cd) – Niken (Ni)ạ

-Lo i acquy B c ạ ạ (Ag) – Kẽm (Zn)

Trong ba lo i trên thì lo i th ba có h s hi u d ng trên m t đ n v tr ngạ ạ ứ ệ ố ệ ụ ộ ơ ị ọ

lượ và m t đ n v th tích là l n h n, nh ng giá thành c a nó l i cao ng ộ ơ ị ể ớ ơ ư ủ ạ

h n vì ph i sơ ả ử d ng kh i lụ ố ượng b c chi m t i 30% kh i lạ ế ớ ố ượng c a ch t ủ ấtác d ngụ , do đó lo iạ

này ít được dùng

Acquy ki m có c u t o tề ấ ạ ương t acquy axit, t c nó cũng g m dung d ch ự ứ ồ ị

đi nệ phân, v bình, các b n c c,…ỏ ả ự

B n c c c a acquy ki m đả ự ủ ề ược ch t o thành d ng th i ho c không th i ế ạ ạ ỏ ặ ỏ

Gi aữ các b n c c đả ự ược ngăn b i các t m ebonit Chùm b n c c dở ấ ả ự ương và chùm b nả c c âm đự ược hàn n i nh chùm b n c c c a acquy axit đ đ a ố ư ả ự ủ ể ư

ra các v u c cấ ự cho acquy Các chùm b n c c đả ự ược đ t trong bình đi n phânặ ệ

và được ngăn cách v i v bình b ng l p nh a vinhiplat.ớ ỏ ằ ớ ự

Lo i acquy dùng b n c c d ng th i thì m i th i là m t h p làm b ng thép ạ ả ự ạ ỏ ỗ ỏ ộ ộ ằ

lá trên b m t có khoan nhi u l : ề ặ ề ỗ f = 0.2 ¸ 0.3mm đ cho dung d ch th m ể ị ấqua N u làế acquy s t – niken thì trong h p b n c c âm ch a s t đ c bi t ắ ộ ả ự ứ ắ ặ ệthu n khi t, cònầ ế trong b n c c dả ự ương là h n h p 75%NiO.OH và 25% b t ỗ ợ ộthan ho t tính.ạ

Lo i acquy ki m dùng b n c c không phân th i, thì b n c c đạ ề ả ự ỏ ả ự ược ch t o ế ạtheo ki u khung xể ương, r i đem các ch t tác d ng có c u trúc x p m n đ ồ ấ ụ ấ ố ị ể

ép vào các l nh trên b n c c.ỗ ỏ ả ự

1.3.2.Quá trình hóa h c trong ácquy ki m ọ ề

Gi ng nh trong acquy axit, quá trình hóa trong acquy ki m cũng là quá ố ư ềtrình thu n ngh ch.ậ ị

N u b n c c trong acquy ki m là s t và niken thì ph n ng hóa h c x y ra ế ả ự ề ắ ả ứ ọ ẩtrong acquy nh sau:ư

Trên b n c c dả ự ương:

Ni(OH)2 + KOH + OH- = Ni(OH)3 + KOH (1.4)

Trên b n c c âm:ả ự

Fe(OH)2 + KOH = Fe + KOH + 2OH (1.5)

Nh v y quá trình n p đi n, s t hidroxit trên b n c c âm b phân tích ư ậ ạ ệ ắ ả ự ịthành s tắ nguyên t và anion ố OH - Còn b n c c dở ả ự ương, Ni(OH) 2 được chuy n hóathành ể Ni(OH )3 Ch t đi n phân KOH có th xem nh nó không ấ ệ ể ưtham gia vào ph n ng hóa h c mà ch đóng vai trò ch t d n đi n, do đó ả ứ ọ ỉ ấ ẫ ệ

s c đi n đ ng c aứ ệ ộ ủ acquy h u nh không ph thu c vào n ng đ ch t đi nầ ư ụ ộ ồ ộ ấ ệphân S c đi n đ ng c aứ ệ ộ ủ acquy ch đỉ ược xác đ nh d a trên tr ng thái c a ị ự ạ ủcác ch t tác d ng các t m c c.ấ ụ ở ấ ự

Thông thường acquy ki m đề ược n p đi n hoàn toàn s c đi n đ ng đ t ạ ệ ứ ệ ộ ạ

đượ kho ng 1,7 đ n 1,85V Khi acquy phóng đi n hoàn toàn s c đi n c ả ế ệ ứ ệ

đ ng c aộ ủ acquy là 1,2 đ n 1,4V.ế

Nh v y đi n th phóng đi n c a acquy ki m th p h n acquy axit N u ư ậ ệ ế ệ ủ ề ấ ơ ế ởacquy axit đi n th phóng đi n bình quân là 2V thì acquy ki m ch là ệ ế ệ ở ề ỉ1,2V

Hi n nay các nhà thi t k , ch t o ch a d ng l i nh ng k t qu đã đ t ệ ế ế ế ạ ư ừ ạ ở ữ ế ả ạ

đượ ngc, ười ta đã ch t o đế ạ ược nh ng acquy ki m m i khá nh và nh , ữ ề ớ ỏ ẹ

nh ng v n cóư ẫ các thông s kĩ thu t c a acquy axit.ố ậ ủ

1.4.S khác nhau gi a ácquy axít và ácquy ki m ự ữ ề

C hai lo i acquy này đ u có m t đ c đi m chung đó là tính ch t t i thu c ả ạ ề ộ ặ ể ấ ả ộ

lo iạ dung kháng và s c ph n đi n đ ng Nh ng chúng còn có m t s đ c ứ ả ệ ộ ư ộ ố ặ

đi m khácể bi t sau :ệ

- Kh năng quá t i không cao, ả ả

-Dùng ph bi n trong công ổ ếnghi pệ hàng không, hàng h i và ả

nh ng n iữ ơ nhi t đ môi trệ ộ ường

th p.ấ-Giá thành cao

1.5.Các thông s c b n c a ácquy ố ơ ả ủ

1.5.1.S c đi n đ ng c a ácquy ứ ệ ộ ủ

S c đi n đ ng c a acquy ki m và acquy axit ph thu c vào n ng đ dung ứ ệ ộ ủ ề ụ ộ ồ ộ

d chị đi n phân Ngệ ười ta thường s d ng công th c:ử ụ ứ

Eo = 0,85 + ρ ( V ) (1.6)

Trong đó: Eo - s c đi n đ ng tĩnh c a acquy ( V )ứ ệ ộ ủ

- n ng đ dung d ch đi n phân 15 °C ( g/cm3 )ρ ồ ộ ị ệ ở

Trong quá trình phóng đi n thì s c đi n đ ng Ep c a acquy đệ ứ ệ ộ ủ ược tính theocông th c:ứ Ep = Up + Ip.rb (1.7)

Trong đó : Ep - s c đi n đ ng c a acquy khi phóng đi n ( V )ứ ệ ộ ủ ệ

Ip - dòng đi n phóng ( A )ệ

Up - đi n áp đo trên các c c c a acquy khi phóng đi n (V)ệ ự ủ ệ

rb - đi n tr trong c a acquy khi phóng đi n ( )ệ ở ủ ệ Ω

Trong quá trình n p đi n thì s c đi n đ ng En c a acquy đạ ệ ứ ệ ộ ủ ược tính theo công th c:ứ En = Un - In.rb (1.8)

Trong đó : En - s c đi n đ ng c a acquy khi n p đi n ( V )ứ ệ ộ ủ ạ ệ

In - dòng đi n n p ( A )ệ ạ

Un - đi n áp đo trên các c c c a acquy khi n p đi n ( V )ệ ự ủ ạ ệ

rb - đi n tr trong c a acquy khi n p đi n ( )ệ ở ủ ạ ệ Ω

1.5.2.Dung l ượ ng c a ácquy ủ

-Dung lượng phóng c a acquy là đ i lủ ạ ượng đánh giá kh năng cung c p ả ấnăng lượng đi n c a acquy cho ph t i, và đệ ủ ụ ả ược tính theo công th c :ứ

Cp = Ip.tp

Trong đó : Cp - dung d ch thu đị ược trong quá trình phóng ( Ah )

Ip - dòng đi n phóng trong th i gian phóng đi nệ ờ ệ tp ( A )

tp - th i gian phóng đi n ( h ).ờ ệ

-Dung lượng n p c a acquy là đ i lạ ủ ạ ượng đánh giá kh năng tích tr năng ả ữ

lượ c a ng ủ acquy và được tính theo công th c :ứ

Cn = In.tn

Trong đó : Cn - dung d ch thu đị ược trong quá trình n p ( Ah )ạ

In - dòng đi n n p n đ nh trong th i gian n p tn ( A )ệ ạ ổ ị ờ ạ

tn - th i gian n p đi n ( h ).ờ ạ ệ

1.6.Đ c tính phóng n p c a ácquy ặ ạ ủ

1.6.1.Đ c tính phóng c a ácquy ặ ủ

Đ c tính phóng c a acquy là đ th bi u di n quan h ph thu c c a s c ặ ủ ồ ị ể ễ ệ ụ ộ ủ ứ

đi nệ đ ng, đi n áp acquy và n ng đ dung d ch đi n phân theo th i gian ộ ệ ồ ộ ị ệ ờphóng khi dòng đi n phóng không thay đ i ệ ổ

Hình 1.1: Đ c tính phóng c a acqu ặ ủ y

T đ c tính phóng c a ừ ặ ủ acquy nh trên hình vẽ ta có nh n xét sau:ư ậ

Trong kho ng th i gian phóng t tp ả ờ ừ = 0 đ n tp ế = tgh, s c đi n đ ngứ ệ ộ

đi n áp, n ng đ dung d ch đi n phân gi m d n, tuy nhiên trong kho ng ệ ồ ộ ị ệ ả ầ ả

th iờ gian này đ d c c a các đ th không l n, ta g i đó là giai đo n phóng ộ ố ủ ồ ị ớ ọ ạ

n đ nh

ổ ị hay th i gian phóng đi n cho phép tờ ệ ương ng v i m i ch đ ứ ớ ỗ ế ộphóng đi n c aệ ủ acquy ( dòng đi n phóng ).ệ

T th i gian tgh tr đi đ d c c a đ th thay đ i đ t ng t N u taừ ờ ở ộ ố ủ ồ ị ổ ộ ộ ế

ti p t c cho acquy phóng đi n sau tgh thì s c đi n đ ng ,ế ụ ệ ứ ệ ộ đi n áp c a ệ ủacquy sẽ gi m r t nhanh M t khác các tinh th sun phát chì (PbSO4) t o ả ấ ặ ể ạthành trong ph nả ng sẽ có d ng thô r n r t khó hoà tan ( bi n đ i hoá ứ ạ ắ ấ ế ổ

h c) trong quá trình n pọ ạ đi n tr l i cho acquy sau này Th i đi m tgh g i ệ ở ạ ờ ể ọ

là gi i h n phóng đi n choớ ạ ệ phép c a acquy, các giá tr Ep, Up, ủ ị ρ t i tgh ạ

đượ ọc g i là các giá tr gi i h nị ớ ạ phóng đi n c a ệ ủ acquy Acquy không được phóng đi n khi dung lệ ượng còn kho ng 80%.ả

Sau khi đã ng t m ch phóng m t kho ng th i gian nào, các giá tr s c đi n ắ ạ ộ ả ờ ị ứ ệ

đ ng,ộ đi n áp c a acquy, n ng đ dung d ch đi n phân l i tăng lên, ta g i ệ ủ ồ ộ ị ệ ạ ọđây là th iờ gian h i ph c hay kho ng ngh c a acquy Th i gian h i ph c ồ ụ ả ỉ ủ ờ ồ ụnày ph thu c vàoụ ộ ch đ phóng đi n c a acquy (dòng đi n phóng và th i ế ộ ệ ủ ệ ờgian phóng )

1.6.2.Đ c tính n p c a ácquy ặ ạ ủ

Đ c tính n p c a acquy là đ th bi u di n quan h ph thu c gi a s c ặ ạ ủ ồ ị ể ễ ệ ụ ộ ữ ứ

đi nệ đ ng , đi n áp và n ng đ dung d ch đi n phân theo th i gian n p khiộ ệ ồ ộ ị ệ ờ ạ

tr s dòngị ố đi n n p không thay đ i ệ ạ ổ

T đ th đ c tính n p ta có các nh n xét sau :ừ ồ ị ặ ạ ậ

Trong kho ng th i gian t tn ả ờ ừ = 0 đ n tn ế = tgh thì s c đi n đ ng, đi n áp, ứ ệ ộ ệ

n ng đồ ộ dung d ch đi n phân tăng d n.ị ệ ầ

T i th i đi m ts trên b m t các b n c c âm xu t hi n các b t khí (còn g iớ ờ ể ề ặ ả ự ấ ệ ọ ọ

là hi n tệ ượng" sôi " ) lúc này hi u đi n th gi a các b n c c c a acquy đ nệ ệ ế ữ ả ự ủ ơtăng đ n 2,4 V N u v n ti p t c n p giá tr này nhanh chóng tăng t i 2,7 ế ế ẫ ế ụ ạ ị ớ

V và giữ nguyên Th i gian này g i là th i gian n p no, nó có tác d ng cho ờ ọ ờ ạ ụ

ph n các ch tầ ấ tác d ng sâu trong lòng các b n c c đụ ở ả ự ược bi n đ i tu n ế ổ ầhoàn, nh đó sẽ làmờ tăng thêm dung lượng phóng đi n c a acquy.ệ ủ

Trong s d ng th i gian n p no cho acquy kéo dài t 2 ử ụ ờ ạ ừ - 3 h trong su t th iố ờgian đó hi u đi n th trên các b n c c c a acquy và n ng đ dung d ch ệ ệ ế ả ự ủ ồ ộ ị

đi n phânệ không thay đ i Nh v y dung lổ ư ậ ượng thu được khi acquy phóng

đi n luôn nhệ ỏ h n dung lơ ượng c n thi t đ n p no acquy.ầ ế ể ạ

Sau khi ng t m ch n p, đi n áp, s c đi n đ ng c a acquy, n ng đ dung ắ ạ ạ ệ ứ ệ ộ ủ ồ ộ

d chị đi n phân gi m xu ng và n đ nh Th i gian này cũng g i là kho ng ệ ả ố ổ ị ờ ọ ảngh c aỉ ủ acquy sau khi n p.ạ

Tr s dòng đi n n p nh hị ố ệ ạ ả ưởng r t l n đ n ch t lấ ớ ế ấ ượng và tu i th c a ổ ọ ủacquy

Dòng đi n n p đ nh m c đ i v i c qui là In ệ ạ ị ứ ố ớ ắ = 0,1C10

Trong đó C10 là dung lượng c a acquy mà v i ch đ n p v i dòng đi n ủ ớ ế ộ ạ ớ ệ

đ nhị m c là In ứ = 0,1C10 thì sau 10 gi acquy sẽ đ y.ờ ầ

Ví d v i acquy C ụ ớ = 180 Ah thì n u ta n p n dòng v i dòng đi n b ng ế ạ ổ ớ ệ ằ10% dung lượng ( t c In ứ = 18 A ) thì sau 10 gi acquy sẽ đ y.ờ ầ

1.7.Các ph ươ ng pháp n p ácquy t đ ng ạ ự ộ

1.7.1.Ph ươ ng pháp n p dòng đi n ạ ệ

Hình: Ph ươ ng pháp n p dòng đi n ạ ệ

Đây là phương pháp n p cho phép ch n đạ ọ ược dòng n p thích h p v i m i ạ ợ ớ ỗ

lo i acquy, b o đ m cho acquyđạ ả ả ược no Đây là phương pháp s d ng trongử ụcác xưởng b o dả ưỡng s a ch a đ n p đi n cho acquy ho c n p s a ch a ử ữ ể ạ ệ ặ ạ ử ữcho các acquyi b Sunfat hoá V i phị ớ ương pháp này acquy được m c n i ắ ố

ti p nhau và ph i tho mãn đi u ki n :ế ả ả ề ệ

Un ≥ 2,7.Naq (1.9)

Trong đó: Un - đi n áp n pệ ạ

Naq - s ngăn acquy đ n m c trong m chố ơ ắ ạ

Trong quá trình n p s c đi n đ ng c a acquy tăng d n lên, đ duy trì dòngạ ứ ệ ộ ủ ầ ể

đi n n p không đ i ta ph i b trí trong m ch n p bi n tr R Tr s gi i ệ ạ ổ ả ố ạ ạ ế ở ị ố ớ

h n c a bi n tr đạ ủ ế ở ược xác đ nh theo công th c :ị ứ

(1.10)

Nhược đi m c a phể ủ ương pháp n p v i dòng đi n không đ i là th i gian ạ ớ ệ ổ ờ

n p kéo dài và yêu c u các acquy đ a vào n p có cùng dung lạ ầ ư ạ ượng đ nh ị

m c Đ kh c ph c nhứ ể ắ ụ ược đi m th i gian n p kéo dài, ngể ờ ạ ười ta s d ng ử ụ

phương pháp n p v i dòng đi n n p thay đ i hai hay nhi u n c Trong ạ ớ ệ ạ ổ ề ấ

trường h p hai n c, dòng đi n n p n c th nh t ch n b ng ( 0,3 - 0,6 )ợ ấ ệ ạ ở ấ ứ ấ ọ ằC10 t c là n p cứ ạ ưỡng b c và k t thúc n c m t khi acquy b t đ u sôi ứ ế ở ấ ộ ắ ầDòng đi n n p n c th hai là 0,1C10ệ ạ ở ấ ứ 1.7.2.Ph ươ ng pháp n p ạ

đi n áp ệ

Hình: Ph ươ ng pháp n p đi n áp ạ ệ

Phương pháp này yêu c u các acquy đầ ược m c song song v i ngu n n p ắ ớ ồ ạ

Hi u đi n th c a ngu n n p không đ i và đệ ệ ế ủ ồ ạ ổ ược tính b ngằ

(2,3V ¸ 2,5V) cho m i ngăn đ n Phỗ ơ ương pháp n p v i đi n áp không đ i ạ ớ ệ ổ

có th i gian n p ng n, dòng n p t đ ng gi m theo th i gian.ờ ạ ắ ạ ự ộ ả ờ

Tuy nhiên dùng phương pháp này acquy không được n p no Vì v y n p ạ ậ ạ

v i đi n áp không đ i ch là phớ ệ ổ ỉ ương pháp n p b xung cho acquyạ ổ

trong quá trình s d ngử ụ

1.7.3 Ph ươ ng pháp n p dòng áp ạ

Hình: Ph ươ ng pháp n p dòng áp ạ

Đây là phương pháp t ng h p c a 2 phổ ợ ủ ương pháp trên Nó t n d ng đậ ụ ược

u đi m c a t ng ph ng pháp

ư ể ủ ừ ươ Đ i v i yêu c u c a đ bài là n p acquy ố ớ ầ ủ ề ạ

t đ ng t c là trong quá trình n p m i quá trình bi n đ i và chuy n hoá ự ộ ứ ạ ọ ế ổ ể

đượ ự ộc t đ ng di n ra theo m t trình t đã đ t s n thì ta ch n phễ ộ ự ặ ẵ ọ ương án

n p acquy là phạ ương pháp dòng áp

Đ i v i acquy axit: Đ b o đ m th i gian n p cũng nh hi u su t n p thì ố ớ ể ả ả ờ ạ ư ệ ấ ạtrong kho ng th i gian tn = 8h tả ờ ương ng v i 75¸80 % dung lứ ớ ượng acquy ta

n p v i dòng đi n không đ i là In = 0,1C10 Vì theo đ c tính n p c a ạ ớ ệ ổ ặ ạ ủ

acquy trong đo n n p chính thì khi dòng đi n không đ i thì đi n áp, s c ạ ạ ệ ổ ệ ứ

đi n đ ng t i ít thay đ i, do đó b o đ m tính đ ng đ u v t i cho thi t b ệ ộ ả ổ ả ả ồ ề ề ả ế ị

n p Sau th i gian 8h acquy b t đ u sôi lúc đó ta chuy n sang n p ch ạ ờ ắ ầ ể ạ ở ế

đ n áp Khi th i gian n p độ ổ ờ ạ ược 10h thì acquy b t đ u no, ta n p b xung ắ ầ ạ ổthêm 2 đ n 3h.ế

Đ i v i acquy ki m : Trình t n p cũng gi ng nh acquy axit nh ng do khố ớ ề ự ạ ố ư ư ả

năng quá t i c a acquy ki m l n nên lúc n dòng ta có th n p v i dòng ả ủ ề ớ ổ ể ạ ớ

n p In=0,2C10 ho c n p cạ ặ ạ ưỡng b c đ ti t ki m th i gian v i dòng n p Inứ ể ế ệ ờ ớ ạ

= 0,5C10

CH ƯƠ NG 2: TÍNH TOÁN THI T K M CH CÔNG SU T Ế Ế Ạ Ấ 2.1.Các m ch ch nh l u ạ ỉ ư 2.1.1.M ch ch nh l u ạ ỉ ư tiristor hình tia ba pha

Hình 2.1: S đ và d ng đi n áp m ch ch nh l u tiristor hình tia 3 pha ơ ồ ạ ệ ạ ỉ ư

a. Nguyên lý ho t đ ng:ạ ột0 - t1 : T3 thông Ud = Uc , Id = IT3 t1 - t2 : T1 thông Ud = Ua , Id = IT1 t2 - t3 : T2 thông Ud = Ub , Id = IT2 t3 - t4 : T3 thông Ud = Uc , Id = IT3

b. Các công th c c b n:ứ ơ ả

- Đi n áp trên t i:ệ ả

- Dòng đi n trên t i: Id = Ud / Rd ệ ả

- Dòng đi n qua van: It = Id / 3 ệ

- Giá tr trung bình c a đi n áp ch nh l u: Uị ủ ệ ỉ ư do = 1,17U2

- Đi n áp ngệ ược trên van: U ng = 2,45U 2

- Dòng đi n phía th c p: I2 = 0,58Idệ ứ ấ

- Dòng đi n phía s c p: I1 = 0,47Id.Kbaệ ơ ấ

- Công su t t i: Pd = Ud0.Idấ ả

- Công su t máy bi n áp: Sba = 1,35Pdấ ế

Nh n xét:ậ

M ch ch nh l u có đi u khi n tiristor tia ba pha có c u t o ph c t p, ạ ỉ ư ề ể ấ ạ ứ ạ

mu n m ch ho t đ ng đố ạ ạ ộ ượ ầc c n m c bi n áp đ đ a đi m trung tính ra ắ ế ể ư ể

t i, m i van ch làm vi c trong 1/3 chu kỳ vì v y dòng đi n trung bình ả ỗ ỉ ệ ậ ệ

ch y qua van nh M ch dùng ngu n ba pha nên công su t tăng lên r t ạ ỏ ạ ồ ấ ấnhi u, dòng đi n t i đ n vài trăm ampe.ề ệ ả ế

2.1.2.M ch ch nh l u có đi u khi n c u ba pha đ i x ng ạ ỉ ư ề ể ầ ố ứ

-Dòng đi n phía th c p: I2 = 0,816Id ệ ứ ấ

-Dòng đi n phía s c p: I1 = 0,816Id.Kba ệ ơ ấ -Công su t máy bi n áp: Sba = 1,05Pd ấ ế

-Công su t t i: Pd = UdoIo ấ ả

Nh n xét:ậ

M ch ch nh l u đi u khi n đ i x ng c u ba pha thạ ỉ ư ề ể ố ứ ầ ường đượ ử ục s d ng

r ng rãi trong th c t , m ch cho ra ch t lộ ự ế ạ ấ ượng đi n áp b ng ph ng, dòng ệ ằ ả

đi n ch y qua t i liên t c trong su t quá trình làm vi c M chệ ạ ả ụ ố ệ ạ ch nh l u ỉ ưnày thường được áp d ng v i nh ng m ch có công su t l n vì dòng đi n ụ ớ ữ ạ ấ ớ ệ

ch y qua m i van ch ch y trong 1/3 chu kỳ.ạ ỗ ỉ ạ

*** M ch ch nh l u có đi u khi n c u ba pha không đ i x ng ạ ỉ ư ề ể ầ ố ứ

- Đi n áp ngệ ược đ t lên van: Ung =2,45U2ặ

- Công su t máy bi n áp: Sba = 1,05Pd ấ ế

Hình: S đ và d ng đi n áp ch nh l u c u ba pha không đ i x ng ơ ồ ạ ệ ỉ ư ầ ố ứ

2.1.3 M ch ch nh l u có đi u khi n c u m t pha không đ i x ng ạ ỉ ư ề ể ầ ộ ố ứ

Hình: S đ và d ng đi n áp m ch ch nh l u có đi u khi n c u m t pha ơ ồ ạ ệ ạ ỉ ư ề ể ầ ộ

không đ i x ng ố ứ

Nh n xét:ậ S đ ch nh l u đi u khi n 1 pha không đ i x ng có c u t o ơ ồ ỉ ư ề ể ố ứ ấ ạ

đ n gi n, g n nh ,ơ ả ọ ẹ d đi u khi n, ti t ki m van Thích h p cho các máy ễ ề ể ế ệ ợ

có công su t nh và v a.ấ ỏ ừ

2.2.Ch n m ch chình l u phù h p ọ ạ ư ợ

- C hai phả ương án dùng s đ ch nh l u đ i x ng c u ba pha và ch nh l uơ ồ ỉ ư ố ứ ầ ỉ ư không đ i x ng c u ba pha đ u có nhi u kênh đi u khi n, nhi u Tiristor ố ứ ầ ề ề ề ể ềnên giá thành cao không kinh t ế

- Do yêu c u c a đ u bài, vì s kênh đi u khi n ít nên ta ch n s đ ch nh ầ ủ ầ ố ề ể ọ ơ ồ ỉ

l u ư có đi u khi n c u ề ể ầ m tộ pha không đ i x ng Chúng có m t s u đi m:ố ứ ộ ố ư ể+ Hi u su t s d ng máy bi n áp cao h n m t s s đ nh c u ệ ấ ử ụ ế ơ ộ ố ơ ồ ư ầ m tộ pha

s đ nguyên lý m ch l c nh sau :ơ ồ ạ ự ư

Hình: S đ nguyên lý m ch l c ơ ồ ạ ự

- S li u cho trố ệ ước:

+ Đi n áp ngu n 3 pha: 220/380V; f = 50Hz.ệ ồ

+ Yêu c u đ u ra ( ngu n m t chi u n p t đ ng cho acquy ): Ud = 12V; ầ ầ ồ ộ ề ạ ự ộIdmax=80A

- S li u tính toán và l a ch n van T yêu c u c a đ bài ta có:ố ệ ự ọ ừ ầ ủ ề

+ Điên áp th c p c a máy bi n áp: ứ ấ ủ ế

T công th c: ừ ứ

Đi n áp Ud đ t max khi góc = 0 ệ ạ α ⇒ U2 = 13,3V

+ Dòng điện trung bình chảy qua van: Iv = Idmax / 2 = 80 / 2 =

- Dòng điện trung bình chảy qua van là: Iv = 40.1,2 = 48 A

=> Với các thông số như trên, ta chọn được các van như sau:

- Chọn tiristor loại: TЧ-5 – do Liên Xô chế tạo, sách “ Điện tử công suất ” của Nguyễn Bính, bảng 1.3, trang 28 có các thông

số như sau:

+ Dòng đi n trung bình qua van: Itb=50A.ệ

+ Đi n áp ngệ ượ ực c c đ i đ t nên van: Ung=0,1ạ ặ - 1kV

+ T n th t đi n áp: ∆U = 1,3V.ổ ấ ệ

+ Th i gian khóa: toff = 10,5ờ μs

+ T c đ tăng đi n áp: duố ộ ệ / dt = 100V/μs

+ T c đ tăng dòng đi n: diố ộ ệ / dt = 100A/ms

+ Dòng đi n đi u khi n: Ig = 0,9A.ệ ề ể

+ Đi n áp đi u khi n: Ug = 3Vệ ề ể

- Ch n Diot lo i: B-50 – Do Liên Xô (cũ) ch t o: Sách “Đi n t công su t” ọ ạ ế ạ ệ ử ấ

c aủ Nguy n Bính, B ng 1.1, tr 8 có các thông s nh sau:ễ ả ố ư

+ Dòng đi n trung bình qua van: Itb=50A.ệ

+ Đi n áp ngệ ượ ực c c đ i đ t nên van: Ung=0,1ạ ặ - 1kV

+ T n th t đi n áp: ∆U = 0,7V.ổ ấ ệ

2.4.M ch b o v Tiristor ạ ả ệ

Tiristor và Diôt cũng r t nh y c m v i đi n áp quá l n so v i đi n áp đ nh ấ ậ ả ớ ệ ớ ớ ệ ị

m c,ứ ta g i là quá đi n áp, vì v y c n m c thêm m ch b o v quá đi n áp.ọ ệ ậ ầ ắ ạ ả ệ ệ

Người ta chia ra 2 lo i nguyên nhân gây nên quá đi n áp:ạ ệ

-Nguyên nhân n i t i: đ y là s tích t đi n tích trong các l p bán d n.ộ ạ ấ ự ụ ệ ớ ẫKhi khoá Tiristor b ng đi n áp ngằ ệ ược, các đi n tích nói trên đ i ngệ ổ ược hành trình, t o ra dòng đi n ngạ ệ ược trong kho ng th i gian r t ng n S ả ờ ấ ắ ự

bi n thiênế nhanh chóng c a dòng đi n ngủ ệ ược gây ra s c đi n đ ng c m ứ ệ ộ ả

ng r t l n trong

ứ ấ ớ các đi n c m, luôn luôn có, c a đệ ả ủ ường dây ngu n d n ồ ẫ

đ n các Tiristor Vì v yế ậ gi a các anôt và catôt c a Tiristor xu t hi n quá ữ ủ ấ ệ

đi n áp.ệ

-Nguyên nhân bên ngoài: nh ng nguyên nhân này thữ ường x y ra ng u ả ẫnhiên như khi c t đóng t i m t máy bi n áp trên đắ ả ộ ế ường dây, khi m t c u ộ ầchì b o v ch y,ả ệ ả khi có s m sét…ấ

Đ b o v m ch quá áp ngể ả ệ ạ ười ta thường dùng m ch L – Cạ

Hình: M ch b o v tiristor ạ ả ệ

M ch R – C đ u song song v i Tiristor nh m b o v quá đi n áp do tích t ạ ấ ớ ằ ả ệ ệ ụ

đi nệ tích khi chuy n m ch gây nênể ạ

M ch R – C đ u gi a các pha th c p c a máy bi n áp là b o v quá đi n ạ ấ ữ ứ ấ ủ ế ả ệ ệ

áp do đóng c t t i ( dòng đi n t hóa ) máy bi n áp gây nên.ắ ả ệ ừ ế

Thông s c a R – C ph thu c ố ủ ụ ộ vào m c đ quá đi n áp có th x y ra, t c ứ ộ ệ ể ả ố

đ bi nộ ế thiên c a dòng đi n chuy n m ch, đi n c m trên đủ ệ ể ạ ệ ả ường dây, dòng

đi n t hoáệ ừ máy bi n áp v.v…v ế Theo tính toán ta ch nọ đượ :c