Chƣơng 5 : ẮCQUY VÀ MÁY KHỞI ĐỘNG
5.1 Cấu tạo và nguyờn lý hoạt động ắc quy
5.1.1 Cấu tạo:
Hỡnh 5.1: Cấu tạo c qu
Vỏ bỡnh: được chế tạo từ chất ờbụnớt (chất cỏch điện tốt), bờn trong trỏng một lớp chất clovinhin (chất bền với axớt), vỏ được chia làm nhiều ngăn tựy theo thế hiệu định mức của ắc quy. Dưới đỏy mỗi ngăn cú bản song đỡ để đỡ phõn khối bản cực dương và õm, đồng thời tạo thành rĩnh để chứa chất hoạt tớnh trong quỏ trỡnh làm việc bị bong, trúc rơi xuống.
Nắp: cú hai loại:
Nắp riờng cho từng ngăn, loại này làm kớn kộm hơn nhưng đơn giản, dễ chế tạo. Loại này được chế tạo từ chất ờbụnớt, trờn mặt nắp cỏc lỗ dựng nỳt nhựa đậy kớn và trờn nỳt cú lỗ thụng hơi. Lỗ này để đỗ dung dịch và kiểm tra mức dung dịch trong bỡnh. Vỏ được gắn với nắp bằng matớt hoặc hắc ớn.Bản cực, khối bản cực: gồm xương bản cực và chất tỏc dụng. Xương bản cực được làm bằng chỡ nguyờn chất pha thờm 5%-13% ăngtimon để tăng độ cứng cho dễ đỳc và chống ụxi húa, xương được làm theo dạng mắt lưới. Chất tỏc dụng của bản cực õm được làm từ bột chỡ trộc với dung dịc axớt H2SO4 loĩng và pha 3-5% muối hữu cơ để tăng độ xốp cho bản cực õm. Chất tỏc dụng của bản cực dương được làm từ bột ụxớt chỡ (PbO, Pb3O4) trộn với dung dịch axớt H2SO4 loĩng. Sau khi tạo ra được chất tỏc dụng, đem trỏt lờn xương bản cực rồi ộp, sấy khoo, nạp cực. Sau khi nạp cực, bản cực dương cú màu gạch thẩm là PbO2, bản cực õm cú màu gi đỏ là Pb.
Hỡnh 5.2: Cỏc bản cực của c qu
Cỏc phần tử bản cực của ắc quy
Dung dịch điện phõn: gồm axớt H2SO4 pha với nước cất theo nồng độ quy định, tựy theo khớ hậu từng vựng. Đối với nước ta nồng độ dung dịch từ 1,23- 1,26g/cm3. Nồng độn dung dịch nếu quỏ đậm sẽ làm cỏc bản cực nhanh bị sunphỏt húa, nếu loĩng quỏ thỡ điện dung định mức và thế hiệu của ắc quy thấp.
Tấm ngăn: Lắp vào khe hở của bản cực õm và bản cực dương, được chế tạo từ bột xốp clovinhin và cú hai mặt, mặt cú gờ hoặc lượn súng lắp về phớa bản cực dương – mặt nhẵn lắp về phớa bản cực õm.
5.1.2 Nguy n tắc hoạt động:
a. Quỏ trỡnh nạp điện:
Trước khi nạp điện, ở bản cực dương và õm đều cú sunfat chỡ (PbSO4) bỏm vào. Khi nạp điện, cho dũng điện một chiều qua accu bằng cỏch nối cỏc đầu cực cựng tờn vào mỏy phỏt điện một chiều hay nguồn điện một chiều. Cỏc ion H++ trong dung dịch chạy
sang bản cực õm và ion SO4-- chạy sang bản cực dương theo phản ứng hoỏ học: - Cực õm: PbSO4 + H2 = Pb + H2SO4
- Cực dương: PbSO4 + SO4 + 2H2O = PbO2 + 2H2SO4
Trong quỏ trỡnh nạp điện, nồng độ dung dịch điện phõn tăng lờn và hyđro bay lờn tạo thành bọt khớ trờn mặt dung dịch điện phõn.
b. Quỏ trỡnh phúng điện:
Khi nối hai cực của accu đĩ nạp điện với một điện trở thỡ accu phúng điện. Dũng điện phúng cú chiều ngược với dũng điện nạp, ion H++
chạy sang bản cực dương theo phản ứng hoỏ học:
- Cực õm: Pb + SO4 = PbSO4
- Cực dương: PbO2 + H2 + H2SO4 = PbSO4 + 2H20
Trong quỏ trỡnh phúng điện, nồng độ dung dịch điện phõn giảm xuống, bản cực õm và dương dần dần trở lại giống nhau, nghĩa là đều cú sunfỏt chỡ bỏm vào, do đú điện ỏp của accu giảm dần.Khi hai bản cực của accu giống nhau thỡ accu khụng cũn khả năng phúng điện. Trờn thực tế, nếu điện ỏp của accu chỉ cũn 1,8V thỡ khụng dựng được nữa. Nếu vẫn tiếp tục cho accu phúng điện thỡ sẽ chúng hỏng.
Khi nạp, đấu ắc quy song song với nguồn điện một chiều. Điện ỏp của nguồn điện nạp khụng vượt quỏ điện ỏp định mức của ắc quy.
1.2. Trỡnh bày quy trỡnh nạp điện ắc quy. a. Thỏo nỳt thụng hơi:
Thỏo nỳt để xả khớ sinh ra khi nạp accu. b. Nối kẹp nạp của mỏy nạp accu:
- Chắc chắn rằng bộ ngắt mạch ở phớa đầu ra của mỏy nạp accu, cụng tắc thời gian và bộ điều chỉnh cường độ dũng điện đĩ tắt. Chỳ ý: Nếu kẹp được nối ở trạng thỏi cỏc cụng tắc ON, dũng điện cường độ cao chạy qua và tia lửa cú thể phỏt ra.
- Nối kẹp đỏ (+) của dõy mỏy nạp accu vao cực dương (+) của accu. - Nối kẹp đen (-) của dõy mỏy nạp accu vào cực õm (-) của accu.
Hỡnh 5.3:Nạp c qu
c. Nạp accu:
Cú 2 phương phỏp nạp accu: - Nạp thường:
Cho dũng điện với cường độ thấp chạy qua để nạp accu trong khoảng thời gian dài. Nạp accu trong khoảng thời gian và dũng như vậy cho accu ở trạng thỏi phúng hết điện. - Nạp nhanh:
Cho dũng điện lớn chạy qua để nạp accu trong vài giờ. Cỏch nạp này ảnh hưởng đến tuổi thọ accu.
Hỡnh 5.4: Nạp c qu
Những điểm cần chỳ ý khi nạp accu đặt trờn xe: - Phủ thõn xe để phũng trường hợp dung dịch accu bắn ra. - Thỏo trước cả hai cực dương và õm.•
Trục trặc trong khi nạp:
- Nếu quan sỏt thấy cú những triệu chứng sau đõy, cú thể cú những trục trặc như ngắn mạch. Do đú, phải ngừng nạp ngay lập tức. Điện ỏp và nồng động dung dịch khụng tăng lờn.
. Khụng cú khớ thúat ra. . Nhiệt độ tăng cao.
- Cẩn thận để nhiệt độ của dung dịch accu khụng vượt quỏ 45OC. Nếu nhiệt độ vượt quỏ 45OC, hĩy giảm dũng nạp hay tạm thời ngừng nạp.
Hỡnh 5.5: Đo nhiệt độ c qu
d. Nạp thường:
- Đặt cụng tắc thời gian đến mức SLOW.
- Đặt dũng nạp: Dũng nạp nờn đặt khoảng 1/10 so với dung lượng của accu. - Thỉnh thoảng kiểm tra nồng độ dung dịch và nhiệt độ của accu.
Chỳ ý: Cẩn thận để nhiệt độ của dung dịch accu khụng vượt quỏ cao (vượt quỏ 45OC). e. Nạp nhanh:
- Đặt thời gian khoảng 30 phỳt.
- Đặt cường độ dũng điện nạp: Dũng nạp nờn đặt khoảng 2/3 so với dung lượng của accu. - Thỉnh thoảng kiểm tra nồng độ dung dịch và nhiệt độ của accu.
Chỳ ý: Cẩn thận khụng để nhiệt độ của dung dịch accu vượt quỏ 45OC. Tớnh cường độ dũng điện nạp:
Cường độ dũng điện nạp (A) = Dung lượng accu (AH) x 2/3
Vớ dụ: accu cú dung lượng 24 Ah thỡ cường độ dũng nạp sẽ là: 24 x 2/ 3 = 16 (A). f. Kết thỳc nạp:
Khi accu đạt đến trạng thỏi sau, hĩy ngừng nạp. - Lượng khớ sing ra tăng lờn.
- Nồng độ dung dịch của dung dịch accu nằm trong khoảng 1,25 và 1,28. - Điện ỏp giữa cỏc cực của accu trong khoảng 15 ữ 17 V.
5.2. Kiểm tra cỏc hƣ hỏng bỡnh ắc quy. 5.2.1 Kiểm tra
Kiểm tra bằng mắt
Kiểm tra nứt vỏ và gĩy cọc accu. Điều đú cú thể làm rũ rỉ dung dịch điện phõn. Nếu bị, thay bỡnh accu.
Kiểm tra đứt cỏp hay mối nối và thay thế nếu cần thiết.
Kiểm tra giỏ giữ accu và siết lại khi cần.
cle dẹt 13 vam chuyờ n dụng
Lau chựi bỡnh ỏc quy Sau một thời gian, acide sulfuric sẽ ăn mũn cực, kẹp cực và thanh đỡ. Sự ăn mũn này gõy ra điện trở và ngăn cản dũng đến và từ accu.
nước, chổi lụng
Thỏo kẹp ra khỏi cực và lau chựi. Cú thể sử dụng chổi lau chựi accu, cú đầu lồi và đầu lừm, lý tưởng để lau cực và kẹp cực.
Kiểm tra sự ăn mũn ở cọc accu, chất bẩn và acid trờn mặt accu. Nếu cỏc cọc bị ăn mũn nghiờm trọng phải sử dụng chổi kim loại.
chổi kim loại.
Kiểm tra mực dung dịch Kiểm tra mực dung
dịch điện phõn trong accu. Nhỡn từ bờn ngồi hay mở nắp (sử dụng cụ ống thuỷ tinh chuyờn dụng để KT). Thờm vào nước cất khi cần.
Kiểm tra tỡnh trạng sạc
Tỡnh trạng sạc của accu cú thể dễ dàng kiểm tra bằng một trong những cỏch sau:
Kiểm tra tỉ trọng Kiểm tra điện ỏp hở mạch
* Kiểm tra tỉ trọng
Tỉ trọng cú nghĩa là khối lượng chớnh xỏc. Một cỏi phự kế cú thể được sử dụng để so sỏnh khối lượng chớnh xỏc của dung dịch chất điện phõn với nước. Chất điện phõn cú nồng độ cao trong một bỡnh accu đĩ được nạp điện thỡ nặng hơn chất điện phõn cú nồng độ thấp trong bỡnh accu đĩ phúng hết điện. Dung dịch chất điện phõn là hỗn hợp acide và nước cú tỉ trọng là 1.27.
Bằng cỏch đo tỉ trọng của dung dịch chất điện phõn cú thể cho chỳng ta biết được bỡnh accu đang đầy điện, cần phaỉ sạc hay phải thay thế. Sự chờn lệch tỉ trọng của cỏc ngăn khụng vượt quỏ 0.05. Sự chờnh lệch so sỏnh giữa ngăn cao nhất và ngăn thấp nhất.
Trỡnh tự kiểm tra tỉ trọng
1.Đeo thiết bị bảo vệ mắt thich hợp
2.Mở nắp bỡnh accu 3.Búp cỏi bầu hỳt của phự kế và đưa cỏi đầu hỳt vào ngăn gần cực dương nhất.
4.Từ từ thả lỏng bầu hỳt, hỳt vừa đủ dung dịch điện phõn để làm nổi đầu đo bờn trong lờn.
5. Đọc tỉ trọng chỉ trờn đầu đo. Đảm bảo rằng đầu đo được nổi lờn hồn tồn.
6. Ghi lại giỏ trị rồi thực hiện lặp lại quỏ trỡnh cho cỏc ngăn cũn -Thiết bị bảo vệ mắt -Phự kế
lại.
Qui trỡnh quan sỏt cửa xem tỉ trọng: - Đeo dụng cụ bảo vệ mắt thớch hợp
- Quan sỏt quả cầu đo được tỷ trọng của dung dịch điện phõn trong một ngăn.
Điểm quan sỏt màu xanh: bỡnh accu đĩ nạp đủ
Điểm quan sỏt màu xanh đen: Bỡnh accu cần nạp
Điểm quan sỏt màu vàng nhạt: bỡnh accu hỏng, cần thay thế. -Thiết bị bảo vệ mắt
* Kiểm tra điện ỏp hở mạch
Dựng một đồng hồ số để kiểm tra điện ỏp bỡnh accu khi hở mạch
Bật đốn đầu lờn pha trong vài phỳt để loại bỏ nạp bề mặt.
Tắt đốn đầu và nối đồng hồ qua hai cực của bỡnh accu Đọc giỏ trị điện ỏp. Một bỡnh accu được nạp đầy cú giỏ trị 12.6 V. Ngược lại một bỡnh accu đĩ hỏng điện ỏp là 12V.
Kiểm tra khả năng chịu tải nặng của accu Kiểm tra khả năng chịu tải nặng của accu cho chỳng ta biết khả năng phõn phối dũng điện của accu. Trước khi kiểm tra tải nặng phải xỏc định dung lượng bỡnh accu. Dung lượng bỡnh accu ghi trờn nhĩn bỡnh
Qui trỡnh kiểm tra khả năng chịu tải nặng:
Lắp đặt bộ thử tải Tăng tải lờn bằng nỳm điều khiển đến khoảng gấp 3 lần AH hay một nửa CCA
Duy trỡ tải khụng quỏ 15s, ghi nhận giỏ trị điện ỏp.
Nếu điện ỏp đọc được là
9.6V hay cao hơn, bỡnh accu cũn tốt
9.5V hay thấp hơn, bỡnh accu cú khiếm khuyết và cần thay thế.
Kiểm tra rũ điện
Kiểm tra dũng rũ:
Để kiểm tra dũng kớ sinh quỏ mức hay tải kớ sinh người ta dựng ampe kế. Đảm bảo rằng tất cả cỏc tải điện trong xe đều tắt hết, cửa đúng và chỡa khúa xe được rỳt ra khỏi ổ cắm. Thỏo một trong cỏc cỏp nối ra khỏi bỡnh accu, gắn một ampe kế nối tiếp giữa cọc bỡnh accu và cỏp. Giỏ trị đọc được nờn nhỏ hơn 35mA. Nếu dũng lớn hơn chứng tỏ dũng kớ sinh đĩ vượt quỏ định mức. Một cỏi gỡ đú đang nối và gõy hết điện bỡnh accu. ễ tụ ngày nay cho dũng kớ sinh khụng vượt quỏ 20mA để duy trỡ bộ nhớ điện tử và cỏc mạch điện.
Dũng kớ sinh
Dũng kớ sinh là những dũng nhỏ cần thiết để hoạt động cỏc thiết bị điện khỏc nhau giống như đồng hồ, bộ nhớ mỏy tớnh, cảnh bỏo mà nú tiếp tục hoạt động khi xe đĩ ngừng, cụng tắc mỏy đĩ đúng. Tất cả cỏc xe ngày nay đều cú dũng kớ sinh nú sẽ làm cạn bỡnh accu nếu khụng chạy xe và sạc định kỡ. Vấn đề nảy sinh khi dũng kớ sinh vượt quỏ 35mA.
Dũng rũ khụng mong muốn là nguyờn nhõn tại vỡ sao bỡnh accu tiếp tục phúng điện. Dũng rũ khụng mong muốn cú thể là dũng kớ sinh quỏ mức cho phộp hay mặt trờn của bỡnh accu bị ẩm và ụ xy húa quỏ mức, nú cú thể sinh ra một
đường dẫn giữa hai cực, gõy ra dũng rũ, thường là lớn hơn 0.5 V cho một bỡnh tự phúng điện. Nú gọi là dũng rũ nắp bỡnh -Đồng hồ đo điện vạn năng
Kiểm tra accu tự phúng điện (dũng rũ trờn nắp), chỳng ta sử dụng một đồng hồ volt kế loại số. Gắn que õm (màu đen) của đồng hồ vào cực õm của bỡnh accu, que dương (màu đỏ) vào mặt trờn của vỏ accu. Nếu như điện ỏp lớn hơn 0.5V, rửa nắp bỡnh accu bằng dung dịch soda và nước, sau đú lau nước trờn mặt bỡnh -Đồng hồ đo điện vạn năng
Kiểm tra sụt ỏp ở kẹp cực Điện trở giữa cọc bỡnh accu và kẹp cực cũng là một vấn đề của accu. Mặc dự trụng vẫn bỡnh thường nhưng ụxớt kim loại và ăn mũn nhẹ cú thể gõy ra điện trở lớn tại chỗ nối, vỡ vậy gõy ra điện ỏp rơi và giảm dũng điện qua mỏy khởi động. Cực bỡnh accu và kẹp cực nờn được lau chựi mỗi khi kiểm tra accu. Để kiểm tra điện trở chỗ nối, chỳng ta thực hiện phộp đo điện ỏp rơi khi khởi động xe. Điện ỏp rơi phải là 0V. Bất cứ giỏ trị đọc nào mà lớn hơn 0V đều phải lau chựi điểm và kiểm tra. -Đồng hồ đo điện vạn năng
Thờm nước cho bỡnh accu Khi chõm nước, chỳng
ta chỉ chõm bằng nước cất. Trong điều kiện bỡnh thường thỡ nước khụng cần thiết, tuy nhiờn cần thiết trong những trường hợp sạc lõu làm cho nước bốc hơi khỏi dung dịch chất điện phõn.
-Nước cất -Phự kế
d. Sạc bỡnh accu
Tất cả cỏc dụng cụ sạc bỡnh accu đều hoạt động dựa trờn nguyờn lý: Một dũng điện được cấp cho accu để chuyển đổi húa học trong cỏc ngăn accu. Khụng được nối đầu sạc hay gỡ ra trong trường hợp mỏy sạc đang bật. Làm theo những chỉ dẫn khi sạc của nhà sản xuất. Khụng cố gắng sạc một bỡnh accu khi mà dung dịch điện phõn của nú đĩ đúng băng. Khi sử dụng một mỏy sạc luụn luụn gỡ cỏp nối mỏt cho accu. Điều đú giảm thiểu khả năng gõy hư hỏng cho mỏy phỏt và cỏc bộ phận điện tử trờn xe. Bỡnh accu cú thể được xem là hồn tồn đầy điện khi tất cả cỏc ngăn đều giải phúng ra khớ và tỉ trọng của dung dịch điện phõn khụng thay đổi trong hơn một giờ. Nạp chậm là 5 đến 10A trong khi nạp nhanh là 15A hay lớn hơn. Nạp chậm thỡ được ưa chuộng hơn.
Những qui định chung khi sạc accu:
-Luụn luụn mở nắp trong suốt quỏ trỡnh nạp
-Luụn luụn làm theo những chỉ dẫn của nhà sản xuất. -Luụn luụn sạc bỡnh accu ở những nơi thụng khớ tốt, đeo bảo vệ mắt và găng tay. Luụn luụn trỏnh để gần tia lửa và ngọn lửa (Trỏnh hỳt thuốc gần) -Tỉ lệ nạp giống như khi phúng. Accu phúng nhanh thỡ nạp nhanh, phúng chậm thỡ nạp chậm (Nếu nghi ngờ thỡ thực hiện nạp chậm)
Khụng bao giờ sạc khi accu đang lắp trờn xe. Gỡ accu ra rồi mới nạp.
-Dụng cụ sạc bỡnh accu
Điện ỏp sạc cao quỏ cú khả năng làm hư hỏng cỏc thiết bị điện trờn xe.
Kiểm tra tỉ trọng dung dịch sau từng khoảng thời gian.
Kiểm tra nhiệt độ của accu khi đang sạc bằng cỏch sờ tay vào mặt cạnh, nếu cao quỏ, ngừng sạc chờ nguội. -Dụng cụ sạc bỡnh accu Kiểm tra tỡnh trạng sạc
Tỡnh trạng sạc của accu cú thể dễ dàng kiểm tra bằng một trong những cỏch sau:
Kiểm tra tỉ trọng Kiểm tra điện ỏp hở mạch
Kiểm tra tỉ trọng
Bằng cỏch đo tỉ trọng của dung dịch chất điện phõn cú thể cho chỳng ta biết được bỡnh accu đang đầy điện, cần phaỉ sạc hay phải thay thế. Sự chờnh lệch tỉ trọng của cỏc ngăn: