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 lợng xác định nào đó.
Để nạp ắc quy cần: nối cực dơng của nguồn với cực dơng của ắc quy, cực âm của nguồn với cực âm của ắc quy (hình 2.25).
Nếu ký hiệu thế hiệu nguồn là Ung, SĐĐ ắc quy vào thời điểm nạp là Eaq, thì tại thời điểm bất kỳ dịng điện nạp sẽ có giá trị:
Trang bị điện và điện tử trên ôtô Biên soạn : TS. Nguyễn Hồng Việt
28
Hình 2.24. Độ phóng điện
trung bình trong 1 ngày đêm của ắc quy a xít khi bảo quản trong 14
ngày phụ thuộc vào nhiệt độ. Đường 1 - ắc quy mới Đường 2 - giữa thời hạn
phục vụ
Đường 3 - cuối thời hạn phục vụ. O C M ức đ ộ tự p hó ng tr un g bì nh tr on g 1 ng ày đ êm (% )
) ( 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 + − = ⇒ − − = − = 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).
Do đó, để có thể điều khiển đợc q 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 đợc chia ra một số kiểu khác nhau, nh: nạp bằng dịng điện khơng đổi, nạp bằng thế hiệu không đổi, nạp cấp tốc, nạp cân bằng, ....
a. Nạp bằng dịng điện khơng đổi (In=const): Theo cách nạp này:
- Tất cả các ắc quy (không phụ thuộc vào thế hiệu định mức) đợc mắc nối tiếp với nhau;
- Dòng nạp R U U I ng aq n −
= đợc giữ khơng đổi trong suốt q 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 đợc thay đổi bằng cách thay đổi hệ số biến áp. Còn để thay đổi tổng trở ngời ta dùng biến trở mắc nối tiếp với các ắc quy. Giá trị của biến trở phải tính tốn sao cho đủ lớn để đảm bảo khoảng điều chỉnh. Vì thế hiệu của mỗi ngăn ắc quy ở đầu q trình nạp thờng có giá trị khoảng 2V, nên giá trị cần thiết của biến trở (tính bằng ơm) có thể xác định theo cơng thức sau:
Trang bị điện và điện tử trên ôtô Biên soạn : TS. Nguyễn Hồng Việt
29
(2.1 3)
Hình 2.25. Các phương pháp nạp ắc quy và sơ đồ nối.
a- Điều chỉnh thế hiệu nguồn; b- Điều chỉnh tổng trở mạch.
n ng I n U R −2 = 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 đợc lớn hơn giá trị
7 , 2 ng U .
Phơng pháp nạp bằng dịng điện khơng đổi là phơng 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 dịng điện nạp cho thích hợp với từng loại ắc quy.
Trên cơ sở nghiên cứu hệ số sử dụng dịng điện nạp:
n c In Q Q K = Trong đó:
Qc - Điện lợng cung cấp cho ắc quy trong quá trình nạp chủ yếu (từ lúc bắt đầu nạp cho đến khi sôi);
Qn - Điện lợng cung cấp cho ắc quy trong tồn bộ q trình nạp.
Ngời ta thấy rằng: KIn phụ thuộc gía trị In, In càng lớn thì KIn càng nhỏ và hợp lý nhất là nên nạp bằng dịng 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 nhợc điểm là:
- Các ắc quy đem nạp cần phải có điện dung nh nhau, nếu khơng se xkhơng chọn đợc dịng điện thích hợp cho tất cả các ăc quy và các ắc quy nhỏ hơn sẽ đợc nạp no trớc, còn các ắc quy điện dung lớn sẽ phải nạp rất lâu;
- 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 trờng hợp vội, có thể thực hiện nạp hai nấc (hình 2.28): nấc thứ nhất với dịng lớn và kết thúc khi thế hiệu ắc quy đơn
Trang bị điện và điện tử trên ôtô Biên soạn : TS. Nguyễn Hồng Việt
30 (2. 14) Đ iện dung D ịng nạp Hình 2.27. Sơ đồ nạp
ắc quy bằng dịng điện khơng đổi.
Hình 2.26. Sự thay
đổi dòng điện và điện dung khi nạp.
đạt 2,4V (bắt đầu sơi); sau đó chuyển sang nấc thứ hai với dòng nhỏ hơn;
- Tổn hao một phần năng lợng trong biến trở;
- Phải thờng xuyên theo dõi và điều chỉnh dòng điện nạp.
Trang bị điện và điện tử trên ôtô Biên soạn : TS. Nguyễn Hoàng Việt
b. Nạp bằng thế hiệu không đổi (Un=const): Khi nạp theo phơng pháp này thì:
- Tất cả các ắc quy đợc 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 khơng thay đổi trong suốt q trình nạp.
- Mạch nạp khơng cần thiết bị điều chỉnh gì.
Để có thể nạp cùng một lúc các ắc quy 6V và 12V, ngời 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 hồn
tồn) sau đó giảm nhanh và bằng khơng khi Ung = Eaq.
Do dịng nạp ban đầu lớn nên thời gian nạp giảm đi nhiều. Trong khoảng 4...5 giờ đầu ắc quy đã nạp đợc (90...95)% điện dung yêu cầu.
Phơng pháp nạp với thế hiệu khơng đổi có u điểm:
- Có khả năng nạp các ắc quy khác nhau; - Nạp khá nhanh, thời gian nạp ngắn;
- Khơng cần phải theo dõi điều chỉnh vì dịng nạp tự động giảm
Trang bị điện và điện tử trên ôtô Biên soạn : TS. Nguyễn Hoàng Việt
32
N
ấc 1 ấc 2 N
Hình2.28. Đồ thì nạp 2 nấc với dịng
khơng đổi.
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.
Nhợc điểm của phơng pháp này là:
- Không thể dùng để nạp lần đầu cho ắc quy mới và nạp chữa các ắc quy bị sun phát hố, vì khơng thể điều chỉnh đợc gía trị dịng nạp và dịng nạp lúc cuối rất nhỏ --> khơng 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 khơng có cơ cấu hạn chế dịng điện.
c. Nạp cấp tốc:
Trong trờng hợp vì lý do nào đó mà ắc quy bị phóng mất điện q nhiều (ví dụ: khi máy phát trên ơ tơ bị trục trặc) thì có thể sử dụng phơng 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 lợng mà ắc quy nhận đợc 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 vợt quá một giới hạn quy định
d. Nạp cân bằng:
Nạp cân bằng đợc tiến hành với một dòng nhỏ khoảng 0,1Q20 (A) với mục đích phục hồi hồn tồn khối lợng chất tác dụng ở các bản cực và làm đồng đều nồng độ dung dịch điện phân trong tồn bình.
Nạp cân bằng đợc thực hiện cho đến khi theo dõi trong khoảng 3 giờ mà thấy nồng độ dung dịch khơng thay đổi nữa thì kết thúc.