Việc nạp ắc quy về nguyên tắc có thể thực hiện từ bất kỳ nguồn điện một chiều nào, chỉ cần điều kiện là: thế hiệu của nguồn lớn hơn SĐĐ của các ắc quy cần nạp một l−ợng xác định nào đó.
Để nạp ắc quy cần: nối cực d−ơng của nguồn với cực d−ơng của ắc quy, cực âm của nguồn với cực âm của ắc quy (hình 2.25).
Trang bị điện và điện tử trên ôtô Biên soạn : TS. Nguyễn Hoàng Việt
Nếu ký hiệu thế hiệu nguồn là Ung, SĐĐ ắc quy vào thời điểm nạp là Eaq, thì tại thời điểm bất kỳ dòng điện nạp sẽ có giá trị:
) ( aq aq ng n aq n aq ng aq ng n r R E U I R r I E U R U U I + − = ⇒ − − = − = ( 2 13) Trong đó: R - Tổng trở mạch nạp; raq - Điện trở trong của ắc quy. Từ (2.13) rõ ràng rằng:
- Nếu Ung = Eaq thì In =0;
- Nếu Ung < Eaq thì In <0, tức là ắc quy phóng điện.
- SĐĐ và điện trở trong của ắc quy khi nạp thay đổi phụ thuộc nhiệt độ dung dịch điện phân và mức độ nạp. Vì thế trong quá trình nạp In sẽ thay đổi (hình 2.26).
Hình 2.25. Các ph−ơng pháp nạp ắc quy và sơ đồ nối. a- Điều chỉnh thế hiệu nguồn; b- Điều chỉnh tổng trở
h
Do đó, để có thể điều khiển đ−ợc quá trình nạp thì trong mạch nạp cần phải có thiết bị điều chỉnh để điều chỉnh hoặc thế hiệu nguồn hoặc tổng trở của mạch nạp. Tuỳ thuộc vào vấn đề điều chỉnh này mà quá trình nạp đ−ợc chia ra một số kiểu khác nhau, nh−: nạp bằng dòng điện không đổi, nạp bằng thế hiệu không đổi, nạp cấp tốc, nạp cân bằng, ....
a. Nạp bằng dòng điện không đổi (In=const): Theo cách nạp này:
- Tất cả các ắc quy (không phụ thuộc vào thế hiệu định mức) đ−ợc mắc nối tiếp với nhau;
- Dòng nạp
R U U
In ng − aq
= đ−ợc giữ không đổi trong suốt quá trình nạp. Muốn nh− vậy, cần phải có thiết bị cho phép thay đổi thế hiệu nguồn hoặc tổng trở của mạch nạp (hình 2.27).
Trong hầu hết các thiết bị nạp thì thế hiệu nạp đ−ợc thay đổi bằng cách thay đổi hệ số biến áp. Còn để thay đổi tổng trở ng−ời ta dùng biến trở mắc nối tiếp với các ắc quy. Giá trị của biến trở phải tính toán sao cho đủ lớn để đảm
Trang bị điện và điện tử trên ôtô Biên soạn : TS. Nguyễn Hoàng Việt
bảo khoảng điều chỉnh. Vì thế hiệu của mỗi ngăn ắc quy ở đầu quá trình nạp th−ờng có giá trị khoảng 2V, nên giá trị cần thiết của biến trở (tính bằng ôm) có thể xác định theo công thức sau:
n ng I n U R −2 = ( 2 14) ở đây: Ung - Thế hiệu nguồn, V;
2 - Thế hiệu một ngăn của ắc quy ở đầu quá trình nạp, V;
In - Dòng điện nạp, A;
n - Số ngăn (ắc quy đơn) mắc nối tiếp. Vì thế hiệu của mỗi ắc quy đơn khi nạp no có giá trị khoảng 2,7 vôn, nên số ngăn ắc quy mắc nối tiếp khi nạp (n) không đ−ợc lớn hơn giá trị
7 , 2 ng U . Hình 2.26. Sự thay đổi dòng điện và điện dung
khi nạp
Hình 2.27. Sơ đồ nạp ắc quy bằng dòng điện không
đổi D
Đ
Ph−ơng pháp nạp bằng dòng điện không đổi là ph−ơng pháp nạp chủ yếu và tổng hợp nhất. Nó có −u điểm là:
- Cho phép nạp cùng một lúc các bộ ắc quy có thế hiệu định mức khác nhau;
- Cho phép điều chỉnh dòng điện nạp cho thích hợp với từng loại ắc quy.
Trên cơ sở nghiên cứu hệ số sử dụng dòng điện nạp:
n c In Q Q K = Trong đó:
Qc - Điện l−ợng cung cấp cho ắc quy trong quá trình nạp chủ yếu (từ lúc bắt đầu nạp cho đến khi sôi);
Qn - Điện l−ợng cung cấp cho ắc quy trong toàn bộ quá trình nạp.
Ng−ời ta thấy rằng: KIn phụ thuộc gía trị In, In càng lớn thì KIn càng nhỏ và hợp lý nhất là nên nạp bằng dòng có trị số là 0,1Q20 (A).
- Có khả năng nạp no lần đầu cho ắc quy mới và nạp chữa các ắc quy bị sun phát hoá.
Tuy vậy, nó có nh−ợc điểm là:
- Các ắc quy đem nạp cần phải có điện dung nh− nhau, nếu không se xkhông chọn đ−ợc dòng điện thích hợp cho tất cả các ăc quy và các ắc quy nhỏ hơn sẽ đ−ợc nạp no tr−ớc, còn các ắc quy điện dung lớn sẽ phải nạp rất lâu;
Trang bị điện và điện tử trên ôtô Biên soạn : TS. Nguyễn Hoàng Việt
- Thời gian nạp khá lâu (đối với ắc quy mới nạp lần đầu có thể tới 25...50 giờ). Để rút ngắn thời gian nạp trong tr−ờng hợp vội, có thể thực hiện nạp hai nấc (hình 2.28): nấc thứ nhất với dòng lớn và kết thúc khi thế hiệu ắc quy đơn đạt 2,4V (bắt đầu sôi); sau đó chuyển sang nấc thứ hai với dòng nhỏ hơn;
- Tổn hao một phần năng l−ợng trong biến trở;
- Phải th−ờng xuyên theo dõi và điều chỉnh dòng điện nạp.
Trang bị điện và điện tử trên ôtô Biên soạn : TS. Nguyễn Hoàng Việt
N N
Hình2.28. Đồ thì nạp 2 nấc với dòng không đổi.
b. Nạp bằng thế hiệu không đổi (Un=const): Khi nạp theo ph−ơng pháp này thì:
- Tất cả các ắc quy đ−ợc mắc song song với nguồn điện nạp (hình 2.29). Thế hiệu của nguồn phải đảm bảo bằng 2,5...2,7V trên một ắc quy đơn và không thay đổi trong suốt quá trình nạp.
- Mạch nạp không cần thiết bị điều chỉnh gì.
Hình 2.29. Nạp ắc quy với thế hiệu không đổi.
Để có thể nạp cùng một lúc các ắc quy 6V và 12V, ng−ời ta lập mạng nạp 3 dây: 2x7V hoặc 2x7,5V (hình 2.29).
Khi bắt đầu nạp, do SĐĐ của ắc quy còn nhỏ nên dòng điện nạp
) ( aq aq ng n r R E U I + −
= sẽ rất lớn (có thể đạt [1...1,5]Q20 A khi nạp ắc quy đã phóng hoàn toàn) sau đó giảm nhanh và bằng không khi Ung = Eaq.
Do dòng nạp ban đầu lớn nên thời gian nạp giảm đi nhiều. Trong khoảng 4...5 giờ đầu ắc quy đã nạp đ−ợc (90...95)% điện dung yêu cầu.
Ph−ơng pháp nạp với thế hiệu không đổi có −u điểm:
- Có khả năng nạp các ắc quy khác nhau; - Nạp khá nhanh, thời gian nạp ngắn;
- Không cần phải theo dõi điều chỉnh vì dòng nạp tự động giảm
Trang bị điện và điện tử trên ôtô Biên soạn : TS. Nguyễn Hoàng Việt
theo thời gian. Nó rất thích hợp với việc nạp bổ sung cho các ắc quy đang sử dụng, nh− các ắc quy đặt trên ô tô máy kéo.
Nh−ợc điểm của ph−ơng pháp này là:
- Không thể dùng để nạp lần đầu cho ắc quy mới và nạp chữa các ắc quy bị sun phát hoá, vì không thể điều chỉnh đ−ợc gía trị dòng nạp và dòng nạp lúc cuối rất nhỏ --> không thể nạp no cho ắc quy;
- Dòng điện nạp ban đầu lớn, có thể gây tác hại cho ắc quy và quá tải cho thiết bị nạp nếu không có cơ cấu hạn chế dòng điện.
c. Nạp cấp tốc:
Trong tr−ờng hợp vì lý do nào đó mà ắc quy bị phóng mất điện quá nhiều (ví dụ: khi máy phát trên ô tô bị trục trặc) thì có thể sử dụng ph−ơng pháp nạp cấp tốc với dòng lớn khoảng (0,7...0,9)Qđm để nạp bổ sung cho ắc quy.
Khi nạp cấp tốc cần chú ý sao cho điện l−ợng mà ắc quy nhận đ−ợc không lớn hơn giá trị điện dung mà ắc quy đã phóng mất. Nếu nạp quá, tuổi thọ của ắc quy sẽ giảm nhiều. Vì thế, nạp cấp tốc chỉ dùng cho các ắc quy có mức độ phóng điện v−ợt quá một giới hạn quy định
d. Nạp cân bằng:
Nạp cân bằng đ−ợc tiến hành với một dòng nhỏ khoảng 0,1Q20 (A) với mục đích phục hồi hoàn toàn khối l−ợng chất tác dụng ở các bản cực và làm đồng đều nồng độ dung dịch điện phân trong toàn bình.
Nạp cân bằng đ−ợc thực hiện cho đến khi theo dõi trong khoảng 3 giờ mà thấy nồng độ dung dịch không thay đổi nữa thì kết thúc.