2.1. Đặc điểm cấu tạo và đặc tính của ắc quy
2.1.1.Đặc điểm cấu tạo
Vềđặc điểm cấu tạo ắc quy a xít gồm ba bộ phận chính là bình điện phân, các điện cực và dung dịch điện phân
Hình: 4.1. Cấu tạo bình ắc quy
- Bình điện phân được làm bằng thủy tinh, nhựa hóa học hoặc gỗđã được xử lí hóa học.
- Các cực điện phân: Cực dương là các tấm ô xít chì (PbO2), cực âm là các tấm chì xốp (Pb)
- Dung dịch điện phân là a xít Sunfuaric (H2SO4)
2.1.2.Đặc tính của ắcquy
Sức điện động của ắc quy phụ thuộc vào tỷ trọng của dung dịch điện phân
= 0,84 + (4 – 1)
Trong đó:
E: Sức điện động của ắc quy
γ: Tỷ trọng dung dịch γ = 1,21 -:- 1,25 kg/cm3
(Nếu γ quá lớn sẽlàm tăng quá trình sunphat hóa các bản cực của ắc quy)
Đặc tính phóng điện của ắc quy là đặc tính biến đổi điện áp trên các cực khi phóng điện:
= − . Trong đó:
UP: điện áp phóng tại thời điểm τ
E: sức điện động của ắc quy tại thời điểm phóng IP: dòng điện phóng
Rτ: nội trở của ắc quy tại thời điểm phóng
Dòng điện phóng càng lớn đặc tính phóng càng dốc và càng ít ổn định Dòng điện phóng ổn định thường ở chếđọ phóng 6 giờ hoặc 8 giờ
Hình 4.2. Đặc tính phóng của ắc quy
2.2.3. Các tham số của ắc quy
- Dung lượng là năng lượng mà ắc quy có thể cung cấp được khi phóng điện và được đo bằng A.h, nó phụ thuộc vào thời gian phóng và dòng điện phóng.
= .
- Dung lượng định mức của ắc quy là dung lượng tương ứng với một chếđộ phóng nhất định (chếđộđịnh mức) thường là chếđộ phóng 6 giờ.
- Điện áp định mức là điện áp nhỏ nhất cho phép phóng điện trên các cực ắc quy trong giờphóng đầu tiên ở chếđộ phóng 6 giờ (UPđm = 2V). Đối với ắc quy a xít là 2V, ắc quy kiềm là 1,25V.
- Dòng điện phóng IP: Với chếđộ phóng khác nhau thì giá trị của IP cũng khác nhau. + Chếđộ làm việc lâu dài (τ = 1h): IPkhông vượt quá 5IP(10h)
+ Chếđộ làm việc ngắn hạn (τ = 5 giây): IPkhông vượt quá 12IP(10h)
2.2. Các sơ đồ làm việc của ắc quy
Mỗi bình ắc quy có điện áp rất nhỏ, để sử dụng được người ta nối tiếp nhiều bình lại với nhau tạo thành tổ ắc quy, tùy theo điện áp cần thiết mà sốlượng ắc quy được mắc vào nhiều hay ít.
Trong các nhà máy thủy điện và trạm biến áp lớn người ta dùng các tổ ắc quy có điện áp 110 -:- 220V, ở các trạm biến áp nhỏ có thể dùng nguồn một chiều 24 -:- 48V. Thông thường tại các nhà máy thủy điện và trạm biến áp có công suất đến 50MW dùng một tổắc quy 220V, ở các nhà máy thủy điện và trạm biến áp lớn hơn người ta dùng hai tổ ắc quy 22V.
Tùy theo từng nhà máy người ta có thể thực hiện các sơ đồ làm việc khác nhau của tổ ắc quy: Trong các nhà máy kiểu cũ người ta dùng sơ đồ phóng nạp, hiện nay người ta hay dùng sơ đồ phụ nạp thường xuyên.
2.2.1. Sơ đồ nối ắc quy theo chếđộ phóng nạp
Là chếđộ mà bộắc quy làm việc ở chếđộ phóng đến khi điện áp giảm tối thiểu thì sẽ chuyển sang chếđộ nạp, lúc này thiết bị nạp sẽ vừa nạp cho ắc quy vừa cấp cho phụ tải.
Hình 4.3. Sơ đồ nối ắc quy theo chếđộ phóng nạp CD1 – Cầu dao chuyển mạch
A – áp tô mát một chiều Fn – máy phát nạp
T1, T2 – tay gạt chổi than phóng và nạp
- Trong chếđộ phóng điện cầu dao CD1ở vị trí 1, áp tô mát A mở, cầu dao CD2ở vịtrí đóng, tay gạt phóng T1ban đầu ở vị trí n0sau đó tự chuyển dần về phía bên phải để duy trì điện áp không đổi trên thanh góp phụ tải.
- Kết thúc quá trình phóng điện T1ở vị trí cuối cùng. Điện áp đặt lên mỗi ắc quy ở cuối quá trình phóng từ1,75 đến 1,8V.
- Trong chếđộ nạp điện áp máy phát nạp Fnđược khởi động và điều chỉnh điện áp đầu cực lớn hơn trên thanh góp phụ tải 20%.
- Cầu dao CD1 chuyển sang vị trí 2, tay gạt ở tận cùng phía bên phải có số bình lớn nhât, sau đó đóng áp tô mát A đểphát điện vừa nạp điện và vừa cung cấp cho thanh góp phụ tải.
Để duy trì điện áp trên thanh góp thanh gạt T1 tựđộng dịch chuyển dần sang phía bên phải và điện áp đầu cực máy phát được điều chỉnh tăng dần và khi kết thúc quá trình nạp, tay gạt T2 ở phía tận cùng với số lượng bình lớn nhất. Điện áp được đặt lên mỗi ắc quy ở cuối quá trình nạp từ2,6 đến 2,7V.
- Khi làm việc theo sơ đồ này, tổắc quy phải đảm nhận toàn bộ phụ tải một cách lâu dài. Máy phát nạp chỉđóng vào làm việc trong thời kỳ nạp điện cho ắc quy sau khi chúng đã phóng điện đến mức giới hạn cho phép.
- Công suất máy phát nạp phải đủ lớn để vừa nạp cho ắc quy vừa cấp cho phụ tải chính.
- Nhược điểm chính của sơ đồ là sựphóng điện sâu thường xuyên của ắc quy làm hao mòn nhanh vật liệu tác dụng của các bản cực và vận hành phức tạp.
Fn máy phát phụ nạp, Ff máy phát phụ nạp thường xuyên,
A1 A2 áp tô mát một chiều, CLĐ hệ thống chỉnh lưu (có thể dùng thay Ff) Hình 4.4. Sơ đồ nối ắc quy theo phương pháp phụ nạp thường xuyên - Chếđộ làm việc bình thường cầu dao CD1, CD3ở vị trí 1, áp tô mát A3đóng . - Máy phát Ff làm việc thường xuyên vừa cung cấp cho phụ tải trên thanh góp vừa phụ nạp thường xuyên cho bộắc quy chính.
- Ở chếđộ này ắc quy không làm việc với chếđộ phóng và nó chỉ thực hiện chếđộ phóng khi có phụ tải nhảy vọt trên thanh góp.
- Máy phát nạp Fn và phụ nạp Ff có thể làm việc thay thế khi cắt Ff thì sẽđóng Fn. - Trường hợp một máy phát nào đó hỏng thì sơ đồ sẽ làm việc theo chế độ phóng nạp.
- Các tay gạt T1, T2thay đổi vịtrí để cắt bớt hay thêm bình ắc quy nhằm giữđiện áp trên thanh góp không đổi trong quá trình vận hành phù hợp với chếđộ làm việc của nó.
- Đặc điểm chính của sơ đồ này là tổ ắc quy luôn được nạp đầy do đó tính dự trữ cao, tính linh hoạt trong vận hành cao hơn và công tác vận hành cũng dễdàng hơn.
- Tuy nhiên trong điều kiện vận hành phải định kỳ phóng cho bộắc quy đểđảm bảo chếđộ làm việc cho chúng.
- Nhược điểm chính của sơ đồ này là số ắc quy điều chỉnh không được phụ nạp thường xuyên.
- Trong thực tếngười ta thường dùng phổ biến hệ thống chỉnh lưu có điều khiển để cung cấp cho phụ tải, chế độ làm việc của nó làm việc thay cho Ff (máy phát phụ nạp thường xuyên).