ắc quy cuộnhút của máy cắt đèn tín hiệu động cơ máy cắt đèn sự cố Chỉnh lưu 220V-DC
Biên soạn: Trịnh Quang Khải 127 6.2.7.3. Quản lý vận hành tủ chỉnh lưu:
1. Nạp trôi (còn gọi là phụ nạp thường xuyên)
Một bộ nạp của battery sẽ cho dòng điện chạy qua chỉ khi điện áp một chiều từ bộ nạp cao hơn điện áp của ắc quy được gọi là nạp trôi.
a. Điện áp hở mạch khi không có phụ tải nối vào battery.
Điện áp hở mạch thông thường cuả ắc quy chì axít được nạp ở mức nồng độ dụng dịch 1,210 và nhiệt độ dụng dịch điện phân là 250 khoảng 2,05 vôn. Nếu tăng điện áp một chiều từ bộ nạp được đặt ở giá trị trong khoảng 2,10 đến 2,23 vôn (tăng từ o,05 đến 0,28 vôn với điện áp của hở mạch) thì dòng điện sẽ chạy
Biên soạn: Trịnh Quang Khải 128
vào ắc quy. Sự chênh lệch về điện áp càng lớn thì dòng điện chạy vào ắc quy càng nhiều.
b. Mục đích của việc nạp trôi là nhằm duy trì mức điện áp một chiều từ bộ nạp để dòng điện tối thiểu chạy qua các ắc quy để giữ cho chúng được nạp mà không bị quá tải, Nếu nhu cầu của phụ tải vượt quá trị số am pe của bộ nạp, thì battery sẽ cung cấp phần chênh lệch. Tuy nhiên, battery cũng sẽ cung cấp dòng điện đến phụ tải khi các nhu cầu về xung điện nằm trong phạm vi trị số am pe của bộ nạp nếu như thời gian đáp ứng của bộ nạp bị chậm.
c. Khi mà khối lượng các nhu cầu xung điện này xuất hiện thấp hơn 10 đến hơn 30 lần một ngày thì số công suất am pe giờ của batetry không cần quan tâm. Tuy nhiên nếu nhu cầu về xung điện cao sẽ làm cạn đi nguồn điện đủ từ một Battery làm ảnh hưởng đến dòng điện nạp trôi, nếu như các nhu cầu này xuất hiện thường xuyên trung bình trong một ngày. Các đỉnh của các xung phóng điện đối với phụ tải thay đổi một cách đáng kể từ việc lắp đặt này đến việc lắp đặt khác.
d. Các biện pháp nạp trôi nói chung được xử dụng để cung cấp dòng điện chạy qua ắc quy nhằm bổ sung cho những mất mát điện năng bên trong ắc quy và thay thế cho các mất mát do các xung và các đỉnh của phụ tải là:
- Đối với các bình ắc quy chì - axít với tấm antimon với một nồng độ xác định, 2,15 von một bình.
- Đối với các bình ắc quy chì axít với các tấm calcium với một nồng độ xác định, 2,17 vôn một bình.
e. Điện áp trôi của bộ nạp không bị điều chỉnh lại theo các thay đổi về nhiệt độ. Thông thường Battery tự bù lại những tổn thất tại chỗ trong khi nhận điện áp trôi. Giá trị danh định của bộ nạp tính bằng am pe không ảnh hưởng đến việc nạp nghiệm thu của bộ battery được nạp. Việc nạp trôi của battery được thực hiện nghiêm ngặt chủ yếu là để đặt được một điện áp chính xác lên cực của battery.
f. Việc điều chỉnh điện áp trong quá trình nạp không gây ảnh hưởng đến điều chỉnh điện áp nạp cân bằng.
g. Một bộ chỉnh lưu hiện đại có thêm bộ hẹn giờ. Thông thường cho nạp đến 72 giờ ở mức điện áp cao hơn điện áp trôi ban đầu. Đồng hồ này cũng có thể sử dụng cho việc nạp lại các battery cũ hoặc cho việc nạp mới các battery. Đồng hồ này sẽ hoạt động trong khoảng thời gian đã định trước và đến khi hoàn thành quá trình nạp hệ thống cảm biến điện áp này sẽ tự động trở về giá trị điện áp trôi.
2. Nạp lại:
Khi ắc quy phóng điện xong thì cần phải nạp lại, điện áp ra một chiều của bộ nạp phải được tăng đến mức nạp lại nhanh. Nhiều hệ thống battery rất cần nạp lại đủ trong 8 đến 12 giờ, vì vậy người ta thường sử dụng mức điện áp 2,33 vôn trên
Biên soạn: Trịnh Quang Khải 129
một ắc quy. Mức điện áp nạp lại hoặc cân bằng phải được đặt ở mức mà các phụ tải nối vào không thể vượt quá mức điện áp. Nếu một mức điện áp nạp lại hoặc cân bằng 2,33 vôn trên một ắc quy bị vượt thì phải áp dụng mức điện áp thấp hơn cho khoảng thời gian dài hơn.
- Một battery được phóng điện đến 50% trị số dụng lượng của nó có thể được nạp lại đến mức 95% chỉ trong 7 giờ sử dụng ắc quy 2,33 vôn.
- Nếu ắc quy thực hiện phóng 10% thì nó được nạp lại đến 95% chỉ trong một giờ với ắc quy 2,33 vôn.
- Nếu ắc quy đó được nạp lại ở mức điện áp cưỡng bức 2,15 vôn thì battery đã phóng điện 10% sẽ cần là 27 giờ để nạp lại được 95%.
6.2.8. Hệ thống ắc quy 220V 1 chiều.
6.2.8.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của ắc quy 1 chiều 220V
Ăc quy là một nhóm các pin hoá điện nhỏ được liên kết với nhau nhằm cung cấp điện một chiều cho phụ tải điện kết nối với nó.
Số lượng các bộ pin này kết nối với nhau thành một dãy xác lập điện áp định mức của ắc quy. Sự phóng điện của pin trong một ắc quy là các yếu tố cơ bản xác định mức dung lượng phóng điện của toàn bộ battery.
Tổ hợp các bộ nạp, ắc quy chì- axít và phụ tải nối vào nó tạo thành một hệ thống điện một chiều.
Phụ tải là thiết bị dùng điện 1 chiều từ bộ nạp và battery.
Ắc quy “battery” thuộc loại thế hệ thứ 2 được thiết kế các tấm điện cực axít - chì có thể quay vòng sử dụng hay phóng điện và nạp đi, nạp lại nhiều lần. Trong trạm biến áp ắc quy đảm nhiệm vai trò nguồn điện một chiều. Nguồn điện một chiều dùng ắc quy có đặc tính ổn định về điện áp, không chịu ảnh hưởng cuả nguồn điện xoay chiều tại thời điểm công tác. Các battery thế hệ thứ hai thường có công suất lớn, công suất được đánh giá theo dòng điện định mức của ắc quy (Am pe), có trị số phóng điện lớn, đặc tính phóng điện bằng phẳng cao hoạt động ở nhiệt độ thấp tốt. Mật độ năng lượng thấp hơn loại thế hệ 1 có nghĩa là gồm nhiều bình ắc quy độc lập có điện áp thấp đấu nối với nhau thành một hệ thống ắc quy có điện áp 220V 1 chiều. Có hai loại chủ yếu được sử dụng tại các trạm biến áp 110kV, 220kV là loại battery tấm điện cực axít và battery nickel- cadmium. Loại battery tấm điện cực axít được dùng rộng rãi nhất. Do chi phí thấp, độ tin cậy và các tính năng hoạt động nhìn chung là thuận lợi nên nó được sản xuất từ dưới 1 am pe giờ đến vài nghìn am pe giờ. Battery tấm điện cực axít sử dụng miếng xốp không thấm nước dễ phản ứng hoá học dẫn điện cho điện cực âm, dioxide chì như là nguyên liệu chính hoạt động và một hỗn hợp acít sulfuric cho dung dịch điện phân. Khi ắc
Biên soạn: Trịnh Quang Khải 130
quy phóng điện, các nguyên liệu hoạt động của cả hai điện cực được chuyển thành sulfate chì và nước. Trong quá trình nạp, diễn ra quá trình chuyển đổi ngược lại của nguyên liệu hoạt động thành điện cực. Trạng thái nạp của Battery có thể được xác định bằng cách đo nồng độ của dụng dịch điện phân, giảm khi phóng điện và tăng khi nạp điện. Đến cuối giai đoạn nạp, cũng diễn ra quá trình điện phân nước, giải phóng ra hydrogen tại điện cực dương.
Việc lựa chọn nồng độ sử dụng cho dung dịch điện phân tuỳ thuộc vào yêu cầu sử dụng. Phải tập trung dung dịch điện phân đủ nhiều để dẫn điện tốt và thực hiện các yêu cầu về hoá điện. Nhưng nồng độ dụng dịch điện phân không được quá cao để gây ra sự phân huỷ và ăn mòn các phần khác của ắc quy. Với nồng độ dụng dịch thấp ở khoảng 1,21 thường được dùng cho ắc quy dự phòng tĩnh, tuy nhiên cần giảm bớt nồng độ dung dịch trong điều kiện nhiệt độ cao. Trong qúa trình phóng điện, nồng độ dụng dịch giảm từ 0,125 đến 0,150 mol từ lúc nạp đủ để khi phóng hết điện. Sự thay đổi này là một phương thức kiểm tra trạng thái nạp điện của battery hoàn hảo. Nếu phóng điện ở giá trị thấp và ở nhiệt độ cao thì khả năng phục vụ của ắc quy cao hơn. Tuổi thọ định mức của ắc quy dạng tính được thiết kế để sử dụng lâu dài từ 15 đến 25 năm. tuỳ thuộc cấu trúc của chúng.
6.2.8.2. Quản lý vận hành hệ thống ắc quy 1 chiều 220V
Hệ thống ắc quy vận hành phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường. Nơi đặt ắc quy cần phải có thông hơi để tránh trường hợp khí hyđrô giải phóng ra bị vượt qua ngưỡng 1% sẽ gây ra nổ cháy. Thông hơi nơi đặt ắc quy cần phải đảm bảo không xuất hiện các túi đựng hyđrô trong phòng, đặc biệt là ở trên trần. Điểm đặt battery phải tránh nước, dầu, bụi bẩn. Tốt nhất là vị trí lắp đặt cần khô ráo, mát mẻ. Từng bộ ắc quy phải có khả năng tiếp cận được để theo dõi và nạp thêm nước. Không được mang vật dễ cháy vào trong môi trường đặt ắc quy như thuốc lá, diêm, bật lửa...Không được để bất cứ một vật lạ nào trên mặt ắc quy, nhất là các dụng cụ bằng kim loại như kìm, tuốc lơ vít, búa...Các đầu nối trên các cực ắc quy cần phải được xiết chặt, tiếp xúc tốt nếu không sẽ gây ra phóng điện làm cháy nổ. Vỏ bình ắc quy phải được cách điện tốt với hệ thống tiếp địa, tiếp địa các giá đỡ ắc quy cần phải được theo dõi kiểm tra đảm bảo trị số tiếp đất luôn là Rtđ < 4 Q. Khi pha dung dịch phải làm theo trình tự đổ acid vào nước cất chứ không được đổ nước cất vào bình acid, nếu làm trái quy định sẽ gây nổ bình. Khi pha chế dung dịch cần phải khuấy đều với tốc độ càng chậm càng tốt mục đích để làm chậm phản ứng hoá học. Khi làm việc trong môi trường có đặt ắc quy cần phải có trang bị:
+ Kính bảo hộ lao động. + Găng tay chống acid.
Biên soạn: Trịnh Quang Khải 131 + Tạp dề và giầy bảo hộ lao động.
+ Nước để xả sạch mắt và da trong trường hợp bị acid dính vào. + Bicarbonate của xô đa hoặc chất trung hoà axít khác.
+ Thiết bị nhấc battery.
+ Dụng cụ bắt bu lông đầu nối có tay cầm được cách điện.
Các đầu cực bằng kim loại phải được bôi mỡ chống rỉ, nếu phát hiện ra điểm tiếp xúc bị rỉ hoặc có dấu hiệu điểm tiếp xúc bị ăn mòn phải xử lý đánh sạch ngay và bôi mỡ trở lại. Khi đấu ắc quy phải xoay chiều cực tính theo trình tự cực dương nằm cạnh cực âm tiếp theo, tất cả đều phải vặn tương đối chặt bằng tay sau đó mới xiết chặt bằng dụng cụ cơ khí theo lực căng ổn định. Trong qúa trình xử lý không được để hở mạch ắc quy. Các dây đấu nối từ thanh cái một chiều phải dùng dây đồng mềm, không được dùng thanh đồng cứng dễ gây ra lực dãn nở vì nhiệt hoặc lực rung động đột biến truyền vào điện cực làm hư hại điện cực. Tuyệt đối không được làm xê dịch các bình ắc quy khi đã nối xong. Khi kiểm tra ắc quy cần phải ghi chép vào sổ để theo dõi với các nội dụng sau:
+ Ngày tháng.
+ Ngày tháng và mô tả lần nạp cân bằng lần cuối cùng. + Điện áp cưỡng bức của Battery.
+ Đo thuỷ trọng kế của ắc quy thử.
+ Lượng nước thêm vào các ắc quy tương ứng. + Nhiệt độ môi trường xung quanh.
+ Điện trở nối giữa các bình ắc quy.
+ Các ghi chép ban đầu cần thực hiện ngay từ khi nạp lần đầu tiên. Nhiệt độ dung dịch của mỗi ắc quy được hiệu chỉnh đến 2500C tổng điện áp hệ thống, mức dung dịch điện phân và nhiệt độ xấp xỉ 20% ắc quy trong mỗi dãy hoặc mỗi bậc của giá đỡ ắc quy. Cần ghi chép lại điện áp, nồng độ dung dịch và các thông số đo lường nhiệt độ cho mỗi lần nạp cân bằng.
6.2.8.3. Nạp Ắc quy:
Trong quá trình nạp nhiệt độ của ắc quy không được cao quá 430C, nếu xảy ra thì phải dừng nạp để cho nhiệt độ hạ thấp xuống hoàn toàn mới được tiếp tục nạp. Nồng độ của dung dịch điện phân chịu ảnh hưởng của độ mất nước do bay hơi và chịu ảnh hưởng của quá trình điện phân do dòng điện nạp. Việc mất nước dẫn đến mức dung dịch điện phân thấp hơn dung dịch điện phân được tập trung nhiều hơn, đo nồng độ sẽ cao hơn. Khi mức dung dịch điện phân thấp xuống 2,54 cm tương ứng với 1/2 inch thì nồng độ dung dịch tăng xấp xỉ 15mol hay 0, 15S p.Gr. Việc đo nồng độ phải hiệu chỉnh theo nhiệt độ. Với mức 1,670C
Biên soạn: Trịnh Quang Khải 132
của nhiệt độ trên dưới 250C cộng và trừ đi tương đương với (0.001) đối với nồng độ dung dịch đo được của thuỷ trọng kế (còn gọi là bômbé kế).
Phải kiểm tra độ sạch của ắc quy và làm sạch vỏ ắc quy bằng dẻ lau chuyên dùng được làm ẩm bằng nước sạch. Tuyệt đối không được lau vỏ ắc quy bằng chất dung môi làm sạch nào đó như dầu, thuốc tẩy... Các đầu điện cực được lau bằng một miếng vải giữ ẩm bằng dung dịch Soda bicarbonate sau đó phải lau lại bằng dẻ sạch. Cuối cùng dùng chổi sơn phủ lên các cực điện bằng dầu chống ôxy hoá.
Bảng 6.33 Điện áp nạp thực tế trên một ắc quy chì - Calcium Điện áp nạp cho một bình ắc quy (VPC)
SP.GR> của một VPC trôi Khởi đầu/ Cân bằng(PVC)
MIN Định mức Điện áp ắc quy VPC danh định 1.210 2.17 2.20- 2.25 2.13 2.33-2.38 1.225 2.18 2.22- 2.27 2.15 2.36- 2.40 1.250 2.20 2.25- 2.30 2.18 2.38- 2.43 1.275 2.23 2.29- 2.34 2.20 2.40- 2.46 1.300 2.27 2.33-2.38 2.30 2.45- 2.50 Cho 48- 72 giờ Bảng 6.32 Điện áp nạp thực tế trên một ắc quy chì - Antimonny
Điện áp nạp cho một bình ắc quy (VPC)
Khởi đầu VPC mới VPC cân bằng
VPC Giờ 2,15 đến 2,17 2,33 2,39 40 cho 8 đến 24 giờ 2,36 60 2,33 110 2,30 168 2,24 210
Biên soạn: Trịnh Quang Khải 133 6.2.8.4. Phóng điện thí nghiệm:
Quy trình thí nghiệm chức năng phóng điện của ắc quy:
1. Battery phải được nạp cân bằng hoàn chỉnh trên 3 ngày và dưới 7 ngày trước khi bắt đầu thí nghiệm.
2. Tất cả các đầu nối và con nối của Battery đều sạch, chặt và không bị ăn mòn.
3. Nồng độ dung dịch và điện áp cưỡng bức của mỗi ắc quy được đo và ghi chép trước khi bắt đầu thí nghiệm.
4. Nhiệt độ trung bình của dung dịch điện phân trong battery được tính toán và ghi chép bằng cách thực hiện đo nhiệt độ ít nhất là 6 ắc quy trước khi bắt đầu thí nghiệm.
5. Điện áp cưỡng bức của đầu điện cực battery đã được đo và ghi chép. 6. Bộ nạp của battery đã được tách ra khỏi battery.
7. Dòng điện phóng thí nghiệm bằng dòng điện phóng danh định của battery chia cho K trong đó K là hệ số hiệu chỉnh dòng điện phóng đối với nhiệt độ của dung dịch điện phân ban đầu được nêu trong bảng
Biên soạn: Trịnh Quang Khải 134
Bảng 6.34 Hệ số hiệu chỉnh dòng điện phóng ra theo nhiệt độ Nhiệt độ ban đầu
(0C ) (0F ) Hệ số K 16,7 62 1.098 17.2 63 1.092 17.8 64 1.096 18.3 65 1.080 18.9 66 1.072 19.4 67 1.064 20 68 1.056 20.6 69 1.048 21.1 70 1.040 21.7 71 1.034 22.2 72 1.029 22.8 73 1.023 23.4 74 1.017 23.9 75 1.011 24.5 76 1.006 25 77 1.000 25.6 78 0.994 26.1 79 0.987 26.7 80 0.980 27.2 81 0.976 27.8 82 0.972 28.3 83 0.968 28.9 84 0.964 29.4 85 0.960 30.0 86 0.956 30.6 87 0.952 31.1 88 0.948 31.6 89 0.944
Biên soạn: Trịnh Quang Khải 135
8. Cần phải chuẩn bị sẵn các bộ điện trở để điểu chỉnh phụ tải nhằm duy trì một dòng điện phóng ra không đổi bằng với trị số của Battery với khoảng