Thông tin tài liệu
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế bộ nạp acquy tự
động
Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động
Sinh viên:Dương Văn Phúc 1 TĐH2 – K49
CHƯƠNG I :
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ẮC QUI
I.1 :
Khái niệm
c qui là ngun hòa hot ng trên c s hai in cc có in th khác
nhau, nó cung cp dòng in mt chiu cho các thit b in dùng trong công
nghip cng nh trong dân dng .
c im
Khi c qui phóng ht in ta phi tin hành np in cho c qui ,sau ó c
qui li có th phóng in li c . c qui có th thc hin nhiu chu kì phóng
np nên ta có th s dng lâu dài .
Phân loi
Trong thc t k thut có nhiu loi acqui nhng ph bin và thng dùng
nht là :
+ c qui chì-axit
+ c qui kim.
Tuy nhiên c qui chì-axit trong thc t c s dng rông rãi hn .
I.2: Ứng dụng của ắc qui:
c qui là mt ngun in c tr nng lng in di dng hoá, nó
cung cp in cho các thit b in ph
c v trong công nghip cng nh trong
i sng hàng ngày: nh cung cp in cho ng c in, bóng èn, là ngun
nuôi cho các thit b in t….
Cu to ca c qui.
c qui là mt ngun in hoá, sc in ng ca c quy ph thuc vào
vt liu cu to bn cc và cht in phân, vi
c qui chì axit sc in ng
danh nh ca mt c qui n là 2,1vôn.
+ Mun tng kh nng d tr nng lng ca c qui ngi ta tng s
lng cp bn cc dng âm trong mi c qui n.
+ tng giá tr sc in ng ca ngun ngi ta ghép ni nhiu c qui
n thành mt bình c qui.
Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động
Sinh viên:Dương Văn Phúc 2 TĐH2 – K49
I.3: Cấu tạo của ắc qui:
Cu trúc ca mt c qui n gin gm có phân khi bn cc dng,
phân khi bn cc âm, các tm ngn. Phân khi bn cc do các bn cc cùng
tên ghép li vi nhau. Cu to ca mt bn cc trong c qui gm có phn
khung xng và cht tác dng trát lên nó. Khung xng ca bn cc âm và bn
cc dng có cu t
o ging nhau, chúng c úc t chì và chúng c úc t
chì và có pha thêm 5 ÷ 8 % ngtimoan ( Sb ) và to hình mt li.
3. Ct bn cc
2. Cht tác dng
1. Vu bn cc
2
3
Hình 1.2: Cấu tạo bản cự của ắc qui.
+
-
Hình 1.1: Cấu tạo của ắc qui.
Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động
Sinh viên:Dương Văn Phúc 3 TĐH2 – K49
Ph gia Sb thêm vào chì s làm tng dn in và ci thin tính úc.
Trong thành phn cht tác dng còn có thêm khong 3 % cht n ( các mui
hu c ) tng xp, bn ca lp cht tác dng. Nh tng xp mà ci
thin c thm sâu ca cht dung dch in phân vào trong lòng bn cc,
ng thi din tích th
c t tham gia phn ng hoá hc ca các bn cc cng
c tng thêm . Phn u ca mi bn cc có vu, các bn cc dng ca
mi c qui n c hàn vi nhau to thành khi bn cc dng, các bn cc
âm c hàn vi nhau thành khi bn cc âm. S lng các bn cc trong mi
c qui thng t 5 n 8 tm, b d
y tm bn cc dng ca c qui thng t
1,3 n 1,5 mm , b dày tm bn cc âm thng mng hn 0,2 n 0,3 mm .
S bn cc âm trong c qui thng nhiu hn s bn cc dng mt bn nhm
tn dng trit din tích tham gia phn ng ca các bn cc. Tm ngn c
b trí gia các bn c
c âm và dng có tác dng ngn cách và tránh va p
gia các bn cc. Tm ngn c làm bng vt liu poly-vinyl-clo b dy 0,8
n 1,2 mm và có dng ln sóng, trên b mt tm ngn có các l cho phép
dung dch in phân thông qua.
I.4: Quá trình biến đổi năng lượng trong ắc qui
c qui là ngun nng lng có tính cht thun nghch : nó tích tr nng
lng di dng hoá nng và gii phóng nng lng di d
ng in nng.
+ Quá trình c qui cp in cho mch ngoài c gi là quá trình phóng
in.
+ quá trình c qui d tr nng lng c gi là quá trình np in.
+Phn ng hoá hc biu din quá trình chuyn hoá nng lng.
I.4.1:Quá trình biến đổi năng lượng trong ắc qui axit:
Trong c qui axit có các bn cc dng là ôixit chì ( PbO
2
), các bn âm
là chì ( Pb ), dung dich in phân là axit sunfuaric ( H
2
SO
4
) nng d = 1,1 ÷
1,3 %
(- ) Pb ⏐ H
2
SO
4
d = 1,1 ÷ 1,3 ⏐ PbO
2
(+ )
Phng trình hoá hc biu din quá trình phóng np ca c qui axit :
PbO
2
+ 2H
2
SO
4
(H
2
O) + Pb PbSO
4
+ H
2
O + PbSO
4
Cc d d in phân cc cc d d in phân cc
dng âm dng âm
Th in ng e = 2,1 V.
Phóng
Np
Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động
Sinh viên:Dương Văn Phúc 4 TĐH2 – K49
- Khi np nh ngun in np mà mch ngoài các in t “e” chuyn ng t
các bn cc âm n các bn cc dng. ó là dòng in np I
n.
- Khi phóng in di tác ng ca sc in ng riêng ca c quy các in t
s chuyn ng theo hng ngc li t dng n âm và to thành dòng in
phóng
- Khi c quy ã np no, cht tác dng các bn cc dng là PbO
2
còn các
bn
cc âm là chì xp Pb, khi phóng in các cht tác dng hai bn cc u tr
thành
sunfat chì PbSO
4
có dng tinh th nh.
Trng thái nng lng ca c quy quan h vi quá trình bin i hoá hc
các bn cc và dung dch in phân c tóm tt bng sau:
Trng thái
ca
c quy
Bn cc dng
Dung dch in
phân
Bn cc âm
ã c np
no
ã phóng ht
in
PbO
2
(oxit chì )
PbSO4
(Sunphat chì
tinh th nh)
2H
2
SO
4
(axit sufuric )
H
2
O
( Nc )
Pb
(Chì xp nguyên
cht )
PbSO4
(Sunfat chì tinh
th nh )
Nhn xét:
Khi phóng in axít sunfuric b hp th to thành sunfat còn nc b
phân hoá ra, do ó nng ca dung dch gim i. Khi np in thì ngc li
nh hp th nc và tái sinh ra axit sufuric nên nng ca dung dch tng
lên. S thay i nng ca dung dch in phân khi phóng và np là mt
trong nhng du hiu xác nh mc phóng
in ca c quy trong khi s
dng.
Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động
Sinh viên:Dương Văn Phúc 5 TĐH2 – K49
I.4.2: Quá trình biến đổi năng lượng trong ắc qui kiềm:
Trong c qui kim có bn cc dng là Ni(OH)
3
, bn cc âm là Fe, dung
dch in phân là: KOH nng d = 20 %
( - ) Fe ⏐ KOH d = 20% ⏐ Ni(OH)
3
( + )
Phng trình hoá hc biu din quá trình phóng np ca c qui kim :
Fe + 2Ni(OH)
3
Fe(OH)
3
+ 2Ni(OH)
2
Th in ng e = 1,4 V.
Nhận xét:
Trong các quá trình phóng np nng dung dch in phân là thay i.
Khi c qui phóng in nng dung dch in phân gim dn. Khi c qui np
in nng dung dch in phân tng dn. Do ó ta có th cn c vào nng
dung dch in phân ánh giá trng thái tích
in ca c qui.
I.4.3:Các thông số cơ bản của ắc qui:
- Sc in ng ca c qui kim và c qui axit ph thuc vào nng
dung dch in phân. Ngi ta thng s dng công thc kinh nghim :
Eo = 0,85 +
γ
( V )
Trong ó:
Eo - sc in ng tnh ca c qui ( V ).
γ
- Nng dung dch in phân 15 °C ( g/cm
3
).
Ngoài ra sut in ng còn ph thuc vào nhit trong dung dch .
Nhit (°C)
15 20 25 30 35 40
Dung dch pha ban u γ
1,237 1,234 1,230 1,226 1,219 1,212
Dung dch ngng s dng 1,187 1,183 1,180 1,177 1,170 1,164
+Trong quá trình phóng in thì sc in ng Ep ca c qui c tính theo
công thc:
Phóng
Np
Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động
Sinh viên:Dương Văn Phúc 6 TĐH2 – K49
Ep = Up + Ip.
Trong ó :
Ep - Sc in ng ca c qui khi phóng in ( V )
Ip - Dòng in phóng ( A )
Up - in áp o trên các cc ca c qui khi phóng in (V)
r
aq
- in tr trong ca c qui khi phóng in ( Ω )
+Trong quá trình np in thì sc in ng En ca c qui c tính theo
công thc:
En = Un - In.r
aq
Trong ó :
En - Sc in ng ca c qui khi np in ( V )
In - Dòng in np ( A )
Un - in áp o trên các cc ca c qui khi np in ( V )
r
aq
- in tr trong ca c qui khi np in ( Ω )
- Dung lng phóng ca c qui là i lng ánh giá kh nng cung cp
nng lng in ca c qui cho ph ti, và c tính theo công thc :
Cp = Ip.tp
Trong ó :
Cp - Dung dch thu c trong quá trình phóng ( Ah )
Ip - Dòng in phóng n nh trong thi gian phóng in tp ( A )
tp - Thi gian phóng in ( h ).
- Dung lng n
p ca c qui là i lng ánh giá kh nng tích tr nng
lng ca c qui và c tính theo công thc :
Cn = In.tn
Trong ó :
Cn - dung dch thu c trong quá trình np ( Ah )
In - dòng in np n nh trong thi gian np tn ( A )
tn - thi gian np in ( h ).
Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động
Sinh viên:Dương Văn Phúc 7 TĐH2 – K49
I.5: Đặc tính phóng nạp của ắc qui:
I.5.1. Đặc tính phóng của ắc qui.
- c tính phóng ca c qui là th biu din quan h ph thuc ca sc
in ng, in áp c qui và nng dung dch in phân theo thi gian phóng
khi dòng in phóng không thay i .
- T c tính phóng ca c qui nh trên hình v ta có nhn xét sau:
+Trong khong thi gian phóng t tp = 0
n tp = tgh, sc in ng, in
áp, nng dung dch in phân gim dn, tuy nhiên trong khong thi gian
này dc ca các th không ln, ta gi ó là giai on phóng n nh hay
thi gian phóng in cho phép tng ng vi mi ch phóng in ca c qui
( dòng in phóng ) ca c qui.
- T thi
im tgh tr i dc ca th thay i t ngt .Nu ta tip
tc cho c qui phóng in sau tgh thì sc in ng, in áp ca c qui s gim
rt nhanh. Mt khác các tinh th sun phát chì (PbSO
4
) to thành trong phn ng
s có dng thô rn rt khó hoà tan ( bin i hoá hc) trong quá trình np in
tr li cho c qui sau này. Thi im tgh gi là gii hn phóng in cho phép
Hình 1.3: Đặc tính phóng của ắc qui.
C
P
= I
P
.t
P
Vùng phóng in cho
p
hé
p
4
0
5
10
1,75
1,95
2,11
I (A) U (V)
2012
8
8
t
E
U
P
Khong
n
g
h
E
Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động
Sinh viên:Dương Văn Phúc 8 TĐH2 – K49
ca c qui, các giá tr Ep, Up, ρ ti tgh c gi là các giá tr gii hn phóng
in ca c qui. c qui không c phóng in khi dung lng còn khong
80%.
- Sau khi ã ngt mch phóng mt khong thi gian nào, các giá tr sc
in ng, in áp ca c qui, nng dung dch in phân li tng lên, ta gi
ây là thi gian hi phc hay khong ngh c
a c qui. Thi gian hi phc này
ph thuc vào ch phóng in ca c qui (dòng in phóng và thi gian
phóng ).
I.5.2: Đặc tính nạp của ắc qui:
c tính np ca c qui là th biu din quan h ph thuc gia sc
in ng, in áp và nng dung dch in phân theo thi gian np khi tr s
dòng i
n np không thay i.
.
- T th c tính np ta có các nhn xét sau :
+Trong khong thi gian t t
n
= 0 n t
n
= t
s
thì sc in ng, in áp,
nng dung dch in phân tng dn.
+Ti thi im t
n
= t
s
trên b mt các bn cc âm xut hin các bt khí
(còn gi là hin tng sôi ) lúc này hiu in th gia các bn cc ca c qui
Khon
g
ngh
1,95V
C
n
= I
n
.t
n
Vùng np
ch
í
nh
5
10
0
10
1
t
s
20
(2
÷
3) h
Vùng
np
no
t
I (A) U,E (V)
2,4V
2
2,7V
Un
Bt u sôi
2
,
4V
2,1VEaq
Eo
Hình 1.4: Đặc tính nạp của ắc qui.
Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động
Sinh viên:Dương Văn Phúc 9 TĐH2 – K49
n tng n 2,4 V . Nu vn tip tc np giá tr này nhanh chóng tng ti
2,7 V và gi nguyên. Thi gian này gi là thi gian np no, nó có tác dng cho
phn các cht tác dng sâu trong lòng các bn cc c bin i tun hoàn,
nh ó s làm tng thêm dung lng phóng in ca c qui.
+Trong s dng thi gian np no cho c qui kéo dài t 2 ÷ 3 h trong sut
thi gian ó hiu i
n th trên các bn cc ca c qui và nng dung dch
in phân không thay i . Nh vy dung lng thu c khi c qui phóng
in luôn nh hn dung lng cn thit np no c qui.
+Sau khi ngt mch np, in áp, sc in ng ca c qui, nng dung
dch in phân gim xung và n nh. Thi gian này cng g
i là khong ngh
ca c qui sau khi np.
+Tr s dòng in np nh hng rt ln n cht lng và tui th ca c
qui. Dòng in np nh mc i vi c qui là In = 0,1C
20
.
Trong ó C
20
là dung lng ca c qui mà vi ch np vi dòng in
nh mc là In = 0,1C
20
thì sau 20 gi c qui s y.
Ví d vi c qui C = 200Ah thì nu ta np n dòng vi dòng in bng
10% dung lng ( tc In = 20A ) thì sau 20 gi c qui s y.
I.5.3 :So sánh ắc quy kiềm và ắc quy axit
S khác nhau c bn ca c quy kim và c quy axit c trình bày bng
sau:
c quy axit c quy kim
- Kh nng quá ti không cao, dòng - Kh nng quá ti rt ln
np ln nht t c khi quá ti dòng in np ln nht khi
là I
nmax = 20%Q
10
ó có th t ti 50%Q
10
- Hin tng t phóng ln, c quy - Hin tng t phóng nh
nhanh ht in ngay c khi không
s dng.
- S dng rng rãi trong i sng - Vi nhng kh nng trên
công nghip, nhng ni có nhit thì c quy kim thng s
cao va p ln nhng òi hi nhng ni yêu cu công sut
công sut và quá ti va ph
i. cao và quá ti thng xuyên
- Dùng trong xe máy, ôtô, các ng - Dùng trong công nghip
c máy n công sut va và nh. hàng không, hàng hi và quc phòng
- Giá thành thp. - Giá thành cao.
[...]... K49 Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động II.1.1 Sơ đồ: T1 U21 Ld Rd U1 U22 T2 Hình 2.1: mạch chỉnh lưu Tristor 2 nửa chu kỳ II.1.2 Dạng điện áp: Sinh viên:Dương Văn Phúc 16 TĐH2 – K49 Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động UG α G1 α α G2 G1 t U 0 Ud Π U21 2Π U22 3Π t U21 t id t IT1 t IT2 t i1 t Ung t II.1.3: Nguyên lý động Sinh viên:Dương Văn Phúc 17 TĐH2 – K49 Đồ án tốt nghiệp. .. K49 Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động II.5: MẠCH CHỈNH LƯU BÁN ĐIỀU KHIỂN CẦU 1PHA II.5.1: Sơ đồ U1 U2 T2 T1 D2 D1 Rd Hình 2.7: Mạch chỉnh lưu có điều khiển cầu 1F II.5.2: Dạng điện áp: Sinh viên:Dương Văn Phúc 28 TĐH2 – K49 Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động UG α G1 α G2 α G1 t U 0 Π 2Π 3Π t Ud t id t IT1 t IT3 t ID1 t ID2 Ung t Sinh viên:Dương Văn Phúc 29 TĐH2 – K49 Đồ. .. viên:Dương Văn Phúc 11 TĐH2 – K49 Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động Đối với yêu cầu của đề bài là nạp ắc qui tự động tức là trong quá trình nạp mọi quá trình biến đổi và chuyển hoá được tự động diễn ra theo một trình tự đã đặt sẵn thì ta chọn phương án nạp ắc qui là phương pháp dòng áp - Đối với ắc qui axit: Để bảo đảm thời gian nạp cũng như hiệu suất nạp thì trong khoản thời gian tn... quả kinh tế là phương pháp mắc hỗn hợp ` Sinh viên:Dương Văn Phúc 13 TĐH2 – K49 Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động _ A Un D + A VR _ _ _ + + + Hình 1.7: Phương pháp đấu nối ắc qui để nạp điện CHƯƠNG II: Sinh viên:Dương Văn Phúc 14 TĐH2 – K49 Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động CÁC PHƯƠNG ÁN LỰA CHỌN MẠCH LỰC Giới thiệu chung Khái niêm: Chỉnh lưu là quá trình biến đổi... xác hơn CHƯƠNG III: Sinh viên:Dương Văn Phúc 31 TĐH2 – K49 Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH LỰC Việc lựa chọn, thiết kế và tính toán mạch động lực quyết định đến chất lượng của nguồn cấp khi nạp cho acqui, vì thế , nó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của acqui Việc lựa chọn, thiết kế và tính toán mạch động lực hết sức quan trọng trọng ,vừa phải đảm bảo về mặt... công suất nhỏ và vừa Sinh viên:Dương Văn Phúc 18 TĐH2 – K49 Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động II.2: MẠCH CHỈNH LƯU CÓ ĐIỀU KHIỂN CẦU 1PHA II.2.1: Sơ đồ U1 U2 T4 T1 T3 T2 Ld Rd Hình 2.3: Mạch chỉnh lưu có điều khiển cầu 1F II.2.2:Dạng điện áp: Sinh viên:Dương Văn Phúc 19 TĐH2 – K49 Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động UG α G1 α α G2 G1 t U 0 Π 2Π 3Π t Ud t id t IT1 t IT2... chỉ chạy trong 1/3 chu kỳ Sinh viên:Dương Văn Phúc 24 TĐH2 – K49 Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động II.4: MẠCH CHỈNH LƯU ĐIỀU KHIỂN HÌNH TIA 3PHA II.4.1: Sơ đồ ` A T1 a b C T2 c B T3 Rd Ld Hình2.6:Mạch chỉnh lưu điều khiển đối xứng tia 3F Sinh viên:Dương Văn Phúc 25 TĐH2 – K49 Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động II.4.2: Dạng điện áp UG α G1 α G2 α α G3 G1 t U 0 Π 2Π 3Π t... TĐH2 – K49 Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động - Điện áp nạp: Un = n.Uaq Trong đó Un: điện áp cho mỗi nhánh của ắc qui n: số lượng ắc qui trong nhánh Uaq: điện áp lớn nhất nạp cho ắc qui - Dòng điện áp nạp: In = N.Iaq Trong đó In: tổng dòng điện các nhánh N: số nhánh ắc qui mắc nối tiếp Iaq: dòng điện nạp cho ắc qui Nhận xét: Trong 3 phương pháp mắc ắc qui sử dụng trong mạch nạp chúng.. .Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động I.6:Các phương pháp nạp ắc qui tự động Có ba phương pháp nạp ắc qui là: + Phương pháp dòng điện I.6:Các phương pháp nạp ắc qui tự động Có ba phương pháp nạp ắc qui là: + Phương pháp dòng điện + Phương pháp điện áp + Phương pháp dòng áp I.6.1: Phương pháp nạp ắc qui với dòng điện không đổi _ A _ + V Un D D + R A _ R A _ + + Hình 1.5: Nạp với... và vừa Sinh viên:Dương Văn Phúc 21 TĐH2 – K49 Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động II.3: MẠCH CHỈNH LƯU ĐIỀU KHIỂN ĐỐI XỨNG CẦU 3PHA II.3.1: Sơ đô: Uc UB UA Uc Ub Ua T4 T1 T6 T3 T2 T5 Rd Hình 2.5: Mạch chỉnh lưu điều khiển đối xứng cầu 3F II.3.2: Dạng điện áp: Sinh viên:Dương Văn Phúc 22 TĐH2 – K49 Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động UG U G1 U G2 t U G3 t U G4 t U G5 t U G6 .
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế bộ nạp acquy tự
động
Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động
Sinh viên:Dương. thành cao.
Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động
Sinh viên:Dương Văn Phúc 10 TĐH2 – K49
I.6:Các phương pháp nạp ắc qui tự động.
Có ba
Ngày đăng: 19/01/2014, 11:20
Xem thêm: Tài liệu Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế bộ nạp acquy tự động pptx, Tài liệu Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế bộ nạp acquy tự động pptx