Ngày nay hầu như tất cả các máy móc thiết bị trong công nghiệp cũng như trong đời sống đều phải sử dụng điện năng, có thể là dùng hoàn toàn nguồn năng lượng điện năng hoặc một phần năng lượng điện năng kết hợp với năng lượng khác. Trên thực tế có những lúc rất cần năng lượng điện mà ta không thể lấy năng lượng điện từ lưới điện được. Do đó ta phải lấy các nguồn điện dự trữ, và Acquy là một ví dụ như vậy. Để có thể sử dụng được các nguồn Acquy ta phải nạp điện cho Acquy. Bộ nạp Acquy tự động được sử dụng rộng rãi trong nhiều trường hợp cụ thể là rất quan trọng, nếu thiếu nó sẽ không có nguồn điện vận hành, dự trữ cho các máy móc thiết bị mà có thể không đáp ứng được chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Cho nên một trong những yêu cầu của môn học điện tử công suất là thiết kế được một bộ nạp Acquy tự động với các thông số đầu vào cho trước. Đồ án môn học này có vai trò thoả mãn yêu cầu cấp thiết đó.
Đồ án môn học Khoa Điện – Điện Tử TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc ĐỒ ÁN MƠN HỌC Nhóm sinh viên thực hiện: Khoá học : 2005 - 2009 Ngành Đào tạo : Kỹ thuật điện Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo nạp Acquy tự động * Số liệu cho trước: - Các giáo trình, tài liệu chuyên mơn - Các trang bị máy móc xưởng thực tập, thí nghiệm * Nội dung cần hồn thành: - Phân tích số mạch chỉnh lưu ba pha - Tìm hiểu phân tích số mạch nạp Acquy tự động - Thiết kế, chế tạo nạp Acquy tự động đảm bảo yêu cầu: + Nạp cho Acquy 12V – 100A.h + Tự động ngắt điện nạp đầy + Tự động nạp điện áp bình giảm + Có bảo vệ q áp, thấp áp, ngắn mạch, tải - Thí nghiệm, kiểm tra sản phẩm - Sản phẩm phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, mỹ thuật Quyển thuyết minh vẽ A0, Folie mô tả đầy đủ nội dung đề tài Giáo viên hướng dẫn Ngày giao đề tài : Ngày hồn thành: LỜI NĨI ĐẦU GVHD: Trang Đồ án môn học Khoa Điện – Điện Tử Trong nghiệp cơng nghiệp hố, đại hố đất nước, nói tiêu để đánh giá phát triển kinh tế quốc gia mức độ tự động hố q trình sản xuất mà trước hết suất sản xuất chất lượng sản phẩm làm Sự phát triển nhanh chóng máy tính điện tử, công nghệ thông tin thành tựu lý thuyết điều khiển tự động làm sở cho phát triển hỗ trợ tương xứng lĩnh vực tự động hoá Ngày tất máy móc thiết bị cơng nghiệp đời sống phải sử dụng điện năng, dùng 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 lưới điện Do ta phải lấy nguồn điện dự trữ, Acquy ví dụ Để sử dụng nguồn Acquy ta phải nạp điện cho Acquy Bộ nạp Acquy tự động sử dụng rộng rãi nhiều trường hợp cụ thể quan trọng, thiếu khơng có nguồn điện vận hành, dự trữ cho máy móc thiết bị mà khơng đáp ứng tiêu kinh tế kỹ thuật Cho nên yêu cầu môn học điện tử công suất thiết kế nạp Acquy tự động với thông số đầu vào cho trước Đồ án mơn học có vai trò thoả mãn yêu cầu cấp thiết Qua thời gian thực đồ án với giúp đỡ tận tình thầy chúng em hồn thành đồ án thời gian yêu cầu Tuy nhiên lĩnh vực tương đối khó chúng em nên chắn đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót, chúng em mong tiếp tục nhận đóng góp thầy giáo để đồ án hoàn thiện Nhóm sinh viên thực Hưng yên _ ngày 15 tháng 12 năm 2008 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN GVHD: Trang Đồ án môn học Khoa Điện – Điện Tử NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN GVHD: Trang Đồ án môn học Khoa Điện – Điện Tử MỤC LỤC GVHD: Trang Đồ án môn học Khoa Điện – Điện Tử Phần I GIỚI THIỆU VỀ ACQUY 8 I Giới thiệu chung Acquy Ứng dụng acquy: Cấu tạo đặc điểm loại Acquy : 8 Quá trình biến đổi lượng Acquy 10 3.1 Quá trình biến đổi lượng Acquy axit: 10 3.2 Quá trình biến đổi lượng Acquy kiềm: Các thông số Acquy: 10 11 4.1 Sức điện động Acquy: 4.2 Dung lượng acquy: Đặc tính phóng nạp acquy: 11 11 11 5.1 Đặc tính phóng acquy 5.2 Đặc tính nạp acquy: Sự khác Acquy kiềm Acquy axit: 7.Các phương pháp nạp Acquy 7.1 Phương pháp nạp Acquy với dòng điện khơng đổi 12 12 14 14 14 7.2 Phương pháp nạp với điện áp không đổi 7.3 Phương pháp nạp dòng áp 15 15 Phần II 17 PHÂN TÍCH MỘT SỐ MẠCH CHỈNH LƯU PHA VÀ PHA 17 I Chỉnh lưu pha: 18 I.1 Sơ đồ chỉnh lưu hình tia: 18 I.1.1 Chỉnh lưu pha nửa chu kỳ không điều khiển tải điện trở sức điện động E: 18 I.1.2 Sơ đồ chỉnh lưu có điều khiển tải điện trở tải điện cảm: 19 I.2.Sơ đồ chỉnh lưu cầu: 21 I.2.1.Sơ đồ chỉnh lưu cầu pha khơng có điều khiển, tải R: 21 I.2.2.Sơ đồ chỉnh lưu cầu pha khơng có điều khiển tải R-E: 22 I.2.3.Sơ đồ chỉnh lưu cầu pha bán điều khiển: I.2.4.Sơ đồ chỉnh lưu cầu pha điều khiển hoàn toàn tải R-L: II.Mạch chỉnh lưu pha: II.1.Chỉnh lưu pha hình tia: II.1.1.Mạch chỉnh lưu pha hình tia khơng điều khiển, tải trở GVHD: 22 24 25 25 25 Trang Đồ án môn học Khoa Điện – Điện Tử II.1.2.Mạch chỉnh lưu hình tia pha có điều khiển tải R,L,E với Ld = ∞: 26 II.2.Mạch chỉnh lưu cầu: II.2.1.Mạch chỉnh lưu cầu pha không điều khiển tải R-L-E: 28 28 II.2.2.Mạch chỉnh lưu cầu pha điều khiển hoàn toàn tải R; L ; La : 29 Phần III TÌM HIỂU VÀ PHÂN TÍCH MỘT SỐ MẠCH NẠP ACQUY TỰ ĐỘNG I Mạch nạp I: II Mạch nạp II 31 31 31 32 Phần IV 34 THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ NẠP ACQUY TỰ ĐỘNG VỚI CÁC THÔNG SỐ ĐÃ CHO 34 CHƯƠNG I PHÂN TÍCH TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN I Chỉnh lưu điều khiển hoàn toàn cầu ba pha: Sơ đồ nguyên lý: Các hệ thức tính tốn: II Chỉnh lưu cầu pha bán điều khiển: Sơ đồ nguyên lý: Đường đặc tính biểu diễn: 34 34 34 34 35 36 36 36 Các hệ thức tính tốn: III Chỉnh lưu điều khiển cầu pha không đối xứng: Sơ đồ nguyên lý: Đường đặc tính biểu diễn: IV Chỉnh lưu cầu pha không điều khiển: Sơ đồ ngun lý: CHƯƠNG II THIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN MẠCH LỰC CHƯƠNG IV THIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN MẠCH ĐIỀU KHIỂN 37 38 38 38 39 39 41 41 43 43 Sơ đồ nguyên lý GVHD: 43 Trang Đồ án môn học Khoa Điện – Điện Tử Tài liệu tham khảo Sách chuyên ngành: Điện tử cơng suất _Võ Minh Chính _NXB Khoa học kĩ thuật Trang bị điện – Điện tử công nghiệp _ Vũ Quang Hồi _ NXB giáo dục Điện tử _ Phạm Đình Bảo _ NXB khoa học kĩ thuật Điện tử công suất _ Nguyễn Bính Các địa tham khảo mạng Interner: http://www.alldatasheet.com http://www.dientuvietnam.net http://www.google.com http://www.wikipedia.org GVHD: Trang Đồ án môn học Khoa Điện – Điện Tử Phần I GIỚI THIỆU VỀ ACQUY I Giới thiệu chung Acquy Ứng dụng acquy: Acquy nguồn điện trữ lượng điện dạng hoá Acquy nguồn điện chiều cung cấp điện cho thiết bị điện công nghiệp đời sống hàng ngày: động điện, bóng đèn điện, nguồn ni linh kiện điện tử Acquy nguồn cung cấp điện cho động khởi động Bình Acquylà nguồn lượng cung cấp cho hệ thống: - Khởi động - Đánh lửa - Nạp - Chiếu sáng tín hiệu - Phụ tải điện Trong thực tế có nhiều loại Acquy phổ biến hai loại Acquy chì Acquy axit Cấu tạo đặc điểm loại Acquy : Bình Acquy nguồn điện quan trọng ô tô, thành phần thiếu hệ thống khởi động hệ thống nạp điện Nếu bình Acquy bị yếu hư hỏng kéo theo hư hỏng liên quan đến máy khởi động hệ thống nạp điện.Vì cần hiểu rõ kết cấu q trình điện hóa bên Acquy để dễ dàng chuẩn đoán bảo dưỡng acquy, giúp acquy tránh hư hỏng đáng tiếc Hình dạng bên ngồi Acquy GVHD: Trang Đồ án môn học Khoa Điện – Điện Tử Là thiết bị điện hóa sinh điện áp dòng điện Hai cực khác nhúng dung dịch axit sinh điện Cấu trúc acquy đơn giản gồm có phân khối cực dương, phân khối cực âm, ngăn Phân khối cực cực tên ghép lại với Cấu tạo cực acquy gồm có phần khung xương chất tác dụng trát lên Khung xương cực âm cực dương có cấu tạo giống nhau, chúng đúc từ chì có pha thêm 8% Ăngtimoan (Sb) tạo hình mắt lưới Phụ gia Sb thêm vào chì làm tăng độ dẫn điện cải thiện tính đúc Trong thành phần chất tác dụng có thêm khoảng % chất nở (các muối hữu cơ) để tăng độ xốp, độ bền lớp chất tác dụng Nhờ tăng độ xốp mà cải thiện độ thấm sâu chất dung dịch điện phân vào lòng cực, đồng thời diện tích thực tế tham gia phản ứng hố học cực tăng thêm Vấu cực Chất tác dụng Cốt cực Phần đầu cực có vấu, cực dương Acquy đơn hàn với tạo thành khối cực dương, cực âm hàn với thành khối cực âm Số lượng cực Acquy thường từ đến 8, bề dầy cực dương Acquy thường từ 1,3 đến 1,5 mm, cực âm thường mỏng 0,2 đến 0,3 mm GVHD: Trang Đồ án môn học Khoa Điện – Điện Tử Tấm ngăn bố trí cực âm dương có tác dụng ngăn cách tránh va đập cực Tấm ngăn làm vật liệu polyvinyl-clo bề dầy 0,8 đến 1,2 mm có dạng lượn sóng, bề mặt ngăn có lỗ cho phần dung dịch điện phân thông qua Quá trình biến đổi lượng Acquy Acquy nguồn lượng có tính chất thuận nghịch: tích trữ lượng dạng hố giải phóng lượng dạng điện Quá trình Acquy cấp điện cho mạch ngồi gọi q trình phóng điện, trình Acquy dự trữ lượng gọi trình nạp điện 3.1 Quá trình biến đổi lượng Acquy axit: Trong acquy axit có cực dương PbO2, âm chì (Pb), dung dich điện phân axit sunfuaric ( H2SO4 ) nồng độ d 1,1 1,3% (- ) Pb H2SO4 d 1,1 1,3 PbO2 ( + ) Phương trình hố học biểu diễn q trình phóng nạp ắc qui axit : phóng PbO2 + 2H2SO4 + Pb 2PbSO4 + 2H2O nạp Thế điện động e 2,1 V 3.2 Quá trình biến đổi lượng Acquy kiềm: Trong Acquy kiềm có cực dương Ni(OH)3, cực âm Fe, dung dịch điện phân là: KOH nồng độ d 20% ( - ) Fe KOH d 20% Ni(OH)3 ( + ) Phương trình hố học biểu diễn q trình phóng nạp acquy kiềm : Phóng Fe + 2Ni(OH)3 Fe(OH)3 + 2Ni(OH)2 nạp Thế điện động e 1,4 V Nhận xét: Từ điều trình bầy ta nhận thấy trình phóng nạp nồng độ dung dịch điện phân thay đổi Khi Acquy phóng điện nồng độ dung dịch điện phân giảm dần Khi Acquy nạp điện nồng độ dung dịch điện phân GVHD: Trang 10 Đồ án môn học Khoa Điện – Điện Tử IC NE555 lúc nhỏ 2/3 điện áp nguồn nuôi đầu lật trạng thái điện áp chân số 0V làm cho Q4 khố lại, Q3 dẫn Q1 có xung điều khiển nên dẫn cấp nguồn cho Acquy Khi Acquy nạp đầy (khoảng 13,8V) NE555 lại lật trạng thái đưa tín hiệu điện áp dương làm Q4 dẫn, Q4 dẫn làm cho Q3 khoá dẫn đến Q1 khơng có xung điều khiển, ngắt nguồn khỏi Acquy Khi xảy tượng ngắn mạch (chập hai cực Acquy) Q5 dẫn làm cho Thyristor Q6 dẫn Q2 khoá ngừng cấp xung điều khiển cho Thyristor Q1 cắt nguồn kỏi Acquy IC ổn áp 7812 có nhiệm vụ tạo điện áp 12V ni cho IC NE555 II Mạch nạp II Bộ nạp Acquy tự động thích hợp trường hợp có sẵn nạp yêu cầu thiết kế mạch điều khiển để trở thành tự động Tín hiệu phản hồi lấy từ Acquy đưa vào chân số số IC NE555 qua cầu phân áp GVHD: Trang 32 Đồ án môn học Khoa Điện – Điện Tử Nguyên lý làm việc mạch sau: Khi Acquy chưa đủ điện áp tín hiệu đầu chân số IC NE555 0V, Transistor Q3 khoá rơle không tác động nạp Acquy nối với nguồn cho phép Acquy nạp Khi Acquy đầy điện áp chân chân IC NE555 đủ lớn 2/3 điện áp nguồn nuôi đầu chân số lật trạng thái làm cho Q3 dẫn rơle làm việc ngắt nạp Acquy khỏi nguồn kết thúc trình nạp Nhược điểm mạch khơng có bảo vệ, đơn đóng cắt cho Acquy để Acquy nạp hết điện ngắt Accu đầy Mặt khác lấy tín hiệu phản hồi điện áp gặp tượng Acquy bị “no giả” Acquy bị ngắt khỏi nguồn kết thúc trình nạp không đảm bảo Acquy nạp đầy GVHD: Trang 33 Đồ án môn học Khoa Điện – Điện Tử Phần IV THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ NẠP ACQUY TỰ ĐỘNG VỚI CÁC THÔNG SỐ ĐÃ CHO Yêu cầu thiết kế nạp Acquy tự động với thông số: + Nạp cho Acquy 12V – 100A.h + Tự động ngắt điện nạp đầy + Tự động nạp điện áp bình giảm + Có bảo vệ q áp, thấp áp, ngắn mạch, tải CHƯƠNG I PHÂN TÍCH TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN * Khái qt: Trước thiết kế tính tốn cho khối mạch điều khiển, ta phải lựa chọn sơ đồ chỉnh lưu tối ưu để tạo đầu thảo mãn yếu tố Sau ta phân tích để lựa chọn sơ đồ chỉnh lưu I Chỉnh lưu điều khiển hoàn toàn cầu ba pha: Sơ đồ nguyên lý: L1 T1 T3 T5 u d L2 id Ld L3 T4 GVHD: T6 T2 Rd Trang 34 Đồ án môn học Khoa Điện – Điện Tử u2 u 2a u 2b 2 1 T6 2c T5 3 4 2 5 6 T4 T2 Id i id u T3 T1 T1 i T4 Các hệ thức tính tốn: _Sơ đồ gồm Tiristor chia làm hai nhóm: Nhóm Katot chung : T1, T3, T5 Nhóm Anot chung : T2, T4, T6 _Góc mở tính từ giao điểm nửa hình sin _Giá trị trung bình điện áp tải : Ud 2 5 2U sin d 6U cos _Từ công thức ta có: Ud Ud max cos Khi ta có: U U d max Thay giá trị chọn vào cơng thức ta có: U d max 13,8V ; U 5,9V ; I d max 10 A Giá trị trung bình dòng chạy qua Tiristor là: I TBV max GVHD: I d max 3,33( A) Trang 35 Đồ án môn học Khoa Điện – Điện Tử Giá trị điện áp ngược mà Tiristor phải chịu: U ng max 6U Uv 13,752(V ) Công suất biến áp: S BA 1,05.U d max I d max 1,05.13.8.10 144,9(VA) Nhận xét: Với sơ đồ chỉnh lưu cầu pha có điều khiển điện áp Ud đập mạch (trong chu kì đập mạch lần) vấn đề lọc đơn giản, điện áp ngược lên van nhỏ, công suất biến áp nhỏ mạch phức tạp nhiều kênh điều khiển II Chỉnh lưu cầu pha bán điều khiển: Sơ đồ nguyên lý: T1 L1 T3 T5 u d L2 id Ld L3 D4 D6 D2 Rd Đường đặc tính biểu diễn: u u2b u2a T1 T u2c T t ud t i iT5 iT1 iT3 iT5 iT1 t i i2A iD6 iD2 iD4 iT1 iD6 iD2 t -iD4 GVHD: t Trang 36 Đồ án môn học Khoa Điện – Điện Tử Các hệ thức tính tốn: Trong sơ đồ sử dụng: Tiristor nhóm Katot chung Diot nhóm Anot chung Giá trị trung bình điện áp tải: U d U d1 U d Trong : Ud1 thành phần điện áp nhóm Katot chung tạo nên Ud2 thành phần điện áp nhóm Anot chung tạo nên U d1 2 Ud2 2 Vậy U d 11 U sin d 6U cos 2 U sin d 6U 2 7 11 7 6U (1 cos ) 2 Ta nhận thấy: U d U d max cos Khi thay số vào ta có : U U d max 5,9(V ) Giá trị trung bình dòng chảy Tiristor Diot: I TBV max I diot max I d max 10 3.333( A) 3 Giá trị điện áp ngược lớn nhất: U ng max 6U Uv 13,744(V ) Công suất biến áp: S BA 1,05.U d max I d max 1,05.13,8.10 144,9(VA) Nhận xét: Tuy điện áp chỉnh lưu chứa nhiều sóng hài chỉnh lưu cầu pha khơng đối xứng có q trình điều chỉnh đơn giản , kích thước gọn nhẹ GVHD: Trang 37 Đồ án môn học Khoa Điện – Điện Tử III Chỉnh lưu điều khiển cầu pha không đối xứng: Sơ đồ nguyên lý: i2 T1 D1 L ~u1 ud u2 T2 D2 R Đường đặc tính biểu diễn: Ud u2 -u2 t iT1 i iT2 iT1 t i iD1 iD2 iD1 iD1 iD2 i2 t t Trong sơ đồ này, góc dẫn dòng chảy Tiristor điốt khơng Góc dẫn điốt : D Góc dẫn Tiristor : T Giá trị trung bình điện áp tải ( Giả sử chọn =00) Ud 1 U sin d U d max Do : GVHD: U2 2U U d max 2 2U (1 cos ) 13,8 2 15,328(V ) Trang 38 Đồ án môn học Khoa Điện – Điện Tử Dòng điện qua Tiristor : IT I d 10 I d d I d 5( A) 2 2 2 Dòng điện qua Điốt: ID 2 I d d I d I d 10 5( A) 2 2 Giá trị hiệu dụng dòng chạy qua sơ cấp máy biến áp: Công suất biến áp: Sba 1, 23U d max I d max 1, 23.13,8.10 169, 74(VA) Nhận xét: Sơ đồ chỉnh lưu điều khiển pha khơng đối xứng có cấu tạo đơn giản, gọn nhẹ , dễ điều khiển, tiết kiệm van Thích hợp cho máy có cơng suất nhỏ vừa IV Chỉnh lưu cầu pha không điều khiển: Sơ đồ ngun lý: _ Các hệ thức tính tốn tải A a, ~ R D4 B Dòng chỉnh lưu: Umax Trong khoảng: < < b , 2U Sin R id id id q ud d , 2U U2 2p q Umax 2U Sin R 2U Sind -u2 p c, Điện áp chỉnh lưu trung bình: u2 D3 Imax Trong khoảng: < < 2 D2 U2 trở Ud D1 e, 0,9U q U d1 q -Umax U d 13,8 15,333(V ) 0,9 0,9 Trị trung bình dòng tải: Id GVHD: 2U Sin 2U d R R Trang 39 Đồ án môn học Khoa Điện – Điện Tử Trị trung bình dòng chảy qua điốt Id 2 I 2U Sin 10 d d 5( A) R 2 Công suất máy biến áp: Sba 1, 23U d max I d max 1, 23.13,8.10 169, 74(VA) Kết luận : _Cả hai phương án dùng sơ đồ chỉnh lưu đối xứng cầu ba pha chỉnh lưu không đối xứng cầu ba pha có nhiều kênh điều khiển, nhiều Thyristor nên giá thành cao không kinh tế _ Ta chọn sơ đồ chỉnh lưu cầu pha khơng điều khiển Sơ đồ có số ưu điểm sau : Công suất sử dụng máy biến áp cao số sơ đồ cầu pha giá thành cho phương án pha cao Vì sử cầu Diode khơng sử dụng kênh điều khiển nào, việc chế tạo đơn giản _Qua phân tích ta chọn sơ đồ chỉnh lưu cầu pha điốt dùng cho mạch lực mạch nạp Acquy tự động Phương án vừa đáp ứng yêu cầu kỹ thuật vừa bảo đảm yêu cầu cho việc thiết kế GVHD: Trang 40 Đồ án môn học Khoa Điện – Điện Tử CHƯƠNG II THIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN MẠCH LỰC Số liệu cho trước: Điện áp nguồn 220V; f = 50 Hz Yêu cầu đầu ra(Nguồn chiều nạp Acquy): Udmax = 13,8V Idmax = 10 A Như phân tích trên: Ta chọn phương án thiết kế cho mạch nạp Acquy sơ đồ chỉnh lưu cầu pha không điều khiển Ta có sơ đồ nguyên lý mạch lực sau: Phần mạch lực gồm có Máy Biến Áp (MBA), Cầu chì (bảo vệ ngắn mạch), ACCU, Rơle K, Điện trở hạn dòng Điện áp sau cầu D1 D D3 ~220V Acquy chỉnh lưu điện áp chiều, lọc hai tụ C2 C3 đưa vào nạp cho Accu K D4 D2 Rs Việc đóng cắt nguồn cho Accu Accu bắt đầu nạp nạp đầy thực Role trung gian K Điện trở công suất R2 dùng để hạn chế dòng nạp cho Accu Ampe kế dùng để hiển thị giá trị dòng nạp Diode D dùng để chống dòng điện ngược chảy từ Acquy nguồn xảy tượng điện Tính tốn với sơ đồ chọn: Tính tốn cho máy biến áp Ud 2U sin d U d max 2U 2U Dùng tụ để lọc san phẳng điện áp ta có: U 2U Mặt khác: U d U d U rs U d U v Với: Ud0 điện áp tính tốn sau cầu chỉnh lưu trường hợp lý tưởng GVHD: Trang 41 Đồ án môn học Khoa Điện – Điện Tử Ud điện áp nạp khởi đầu cho Acquy Urs điện áp rơi điện trở hạn dòng ∆Uv điện áp rơi van bán dẫn ∆Ud điện áp hao tổn máy BA có tải Urs = 2,1 V (cho cầu Diode Diode công suất) Với Ud=11,5 V ∆Ud = 5%Ud Thay số vào ta được: U d 1,05U d U rs U v Udo = 1,05.11,5 + 2,5 + 2,1 = 16,675 V Lại có Ud0 = 2U suy ta tính U2 = 12V Với U2 = 12V ta có Ud0 = 17V Như ta chọn biến áp có U2 = 12 V I 1,11I d max 1,11.10 11,1( A) Công suất biểu kiến máy biến áp S2 = U2.I2 = 12 11,1=133,2 (VA) Chọn cầu Diode : Ta tính tốn dựa vào yếu tố dòng tải, điều kiện toả nhiệt, điện áp làm việc, thông số tính sau: Điện áp ngược lớn mà Diode chịu Ung max = 2U = 12 = 16.97 (V) Điện áp ngược van cần chọn Ung = KdtU Ungmax =1,8 16,97=30,54 (V) Trong KdtU hệ số dự trữ điện áp chọn Kdt U = 1,8 Dòng lớn qua van Ilv=Id/2= 10/2 =5A Chọn điều kiện làm việc van có cánh tản nhiệt đầy đủ diện tích toả nhiệt: khơng có quạt đối lưu khơng khí, với điều kiện có dòng định mức van ta cần chọn KdtI=3,2 suy ra: Iđm = Ilv 3,2= 3.2=16 (A) Từ thông số ta chọn cầu Diode loại 50A mã hiệu: KBPC5010 Role chọn loại role trung gian 12VDC, 15A GVHD: Trang 42 Đồ án môn học Khoa Điện – Điện Tử CHƯƠNG IV THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN MẠCH ĐIỀU KHIỂN Sơ đồ nguyên lý Yêu cầu mạch điều khiển: Mạch dùng để nạp cho Acquy 100Ah, dòng nạp lớn 10A, điện áp bắt đầu nạp 11,5V(khi mà Acquy gần hết điện),điện áp nạp đầy 13,5V, dòng điện bắt đầu nạp 10A, dòng điện nạp giảm xuống 1A tự động ngắt Acquy khỏi nguồn Lựa chọn linh kiện thiết bị cho mạch: - Cầu Diode 50A - Role trung gian loại 12V, 15A - Ampe kế thang 15A GVHD: Trang 43 Đồ án môn học Khoa Điện – Điện Tử - Vôn kế thang 25V - Diode công suất loại 20A - Khuếch đại thuật toán sử dụng LM324 - IC ổn áp 7805 - Cầu chì 20A - Biến trở vi chỉnh 100K - Transistor T1 Transistor thuận loại A1013 - Transistor T2 Transistor ngược loại H1061 Nguyên lý làm việc Việc tự động cấp nguồn cho Acquy hết điện ngắt nguồn cho Acquy đủ dung lượng thực nhờ hai phản hồi hai so sánh SS1 SS2 + Bộ so sánh SS1: Là phản hồi phát Acquy đủ điện áp Điện áp lấy mẫu cố định +5V vi đưa vào cổng khơng đảo khuyếch đại thuật tốn IC1B, điện áp đem so sánh lấy qua biến trở VR1 (biến trở VR1 điều chỉnh cho điện áp Acquy đạt tới giá trị điện áp nạp đầy 13,5V điện áp rơi biến trở VR1 lớn +5V đưa vào cổng đảo KĐTT- IC1B Khi điện áp Accu chưa đủ lớn điện áp đem so sánh lấy VR1 (UVR1) nhỏ +5V đầu SS1 có điện áp điện áp nguồn nuôi Khi điện áp Acquy đủ lớn UVR1 > +5V đầu SS1 lúc có điện áp 0V + Bộ so sánh SS2: Bộ SS2 phản hồi dòng điện Có nhiệm vụ phát giá trị dòng điện nạp tối thiểu để ngắt Acquy, kết thúc trình nạp Để lấy tín hiệu phản hồi dòng ta lợi dụng ln điện trở hạn dòng Điện áp mẫu đem vào so sánh cho SS2 lấy qua cầu phân áp gồm có hai điện trở R11 R12 đưa vào chân đảo khuếch đại thuật toán, giá trị điện áp lấy mẫu 1V Điện áp phản hồi có giá trị nhỏ (0,25V với giá trị ngắt cho Acquy) ta phải qua khâu khuếch đại, để khuếch đại lên sau cho vào để so sánh Khâu khuếch đại khuếch đại (bộ KĐ) dùng khuếch đại thuật toán Điện áp sau khuếch đại đưa vào cổng không đảo so sánh SS2 Khi mà giá trị dòng điện nạp đủ lớn điện áp đầu KĐ đưa vào so sánh lớn điện áp lấy mẫu (1V), đầu SS2 có điện áp với điện áp nguồn, ngược lại điện áp đầu 0V GVHD: Trang 44 Đồ án môn học Khoa Điện – Điện Tử Một hai SS1 SS2 cho tín hiệu điện áp cao (khi khơng bị q áp hay thấp áp) làm cho Role làm việc, đóng tiếp điểm cấp nguồn cho Acquy nạp Khâu bảo vệ áp thấp áp thực qua hai phản hồi SS3 SS4 + Bộ so sánh SS3: so sánh phát áp Điện áp đem so sánh lấy từ nguồn sau chỉnh lưu qua biến trở VR3(UVR3), điện áp đưa vào cổng không đảo SS3, Khi mà điện áp UVR3 đủ lớn (quá áp khoảng 16V) đầu SS3 có điện áp điện áp nguồn ni cho KĐTT, làm Transistor T2 khóa lại dẫn đến Transistor T1 khóa, Role điện ngắt nguồn nạp cho Acquy + Bộ so sánh SS4: so sánh phát thấp áp Tương tự SS3 ngược lại điện áp xuống thấp (khoảng 12V) đưa tín hiệu điện áp cao, khố Transistor T1 ngắt nguồn cho Acquy GVHD: Trang 45 Đồ án môn học Khoa Điện – Điện Tử KẾT LUẬN Qua tuần làm việc, tới chúng em hoàn thành đồ án mơn học Với nhiệm vụ thiết kế nguồn nạp ắc qui tự động Trong trình làm việc chúng em nắm vững phần lý thuyết học nhà trường có thêm hiểu biết thực tế Tuy nhiên, nội dung hoàn toàn mẻ chúng em tầm hiểu biết hạn chế nên đò án mơn học em khơng tránh khỏi thiếu sót Chúng em mong thầy bảo giúp đỡ để hồn thành tốt nhiệm vụ Chúng em xin chân thành cảm ơn Nhóm sinh viên thực GVHD: Trang 46 ... Các thông số Acquy: 10 11 4.1 Sức điện động Acquy: 4.2 Dung lượng acquy: Đặc tính phóng nạp acquy: 11 11 11 5.1 Đặc tính phóng acquy 5.2 Đặc tính nạp acquy: Sự khác Acquy kiềm Acquy axit: 7.Các... ACQUY 8 I Giới thiệu chung Acquy Ứng dụng acquy: Cấu tạo đặc điểm loại Acquy : 8 Quá trình biến đổi lượng Acquy 10 3.1 Quá trình biến đổi lượng Acquy axit: 10 3.2 Quá trình biến đổi lượng Acquy... 0,1C10 sau 10 Acquy đầy Ví dụ với Acquy C 100 Ah ta nạp ổn dòng với dòng điện 10% dung lượng ( tức In 10 A ) sau 10 Acquy đầy Sự khác Acquy kiềm Acquy axit: Cả hai loại Acquy có đặc điểm