Tài liệu Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế bộ nạp acquy tự động pptx

Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động

Sinh viên:Dương Văn Phúc 4 TĐH2 – K49


- Khi np nh ngun in np mà  mch ngoài các in t “e” chuyn ng t
các bn cc âm n các bn cc dng. ó là dòng in np I
n.
- Khi phóng in di tác ng ca sc in ng riêng ca c quy các in t
s chuyn ng theo hng ngc li t dng n âm và to thành dòng in
phóng
- Khi c quy ã np no, cht tác dng  các bn cc dng là PbO
2
còn  các
bn
cc âm là chì xp Pb, khi phóng in các cht tác dng  hai bn cc u tr
thành
sunfat chì PbSO
4
có dng tinh th nh.
Trng thái nng lng ca c quy quan h vi quá trình bin i hoá hc
 các bn cc và dung dch in phân c tóm tt  bng sau:


Trng thái
ca
c quy

Bn cc dng

Dung dch in
phân


Bn cc âm

ã c np
no







ã phóng ht
in



PbO
2
(oxit chì )







PbSO4
(Sunphat chì
tinh th nh)


2H
2
SO
4

(axit sufuric )







H
2
O
( Nc )

Pb
(Chì xp nguyên
cht )






PbSO4
(Sunfat chì tinh
th nh )

Nhn xét:
Khi phóng in axít sunfuric b hp th  to thành sunfat còn nc b
phân hoá ra, do ó nng  ca dung dch gim i. Khi np in thì ngc li
nh hp th nc và tái sinh ra axit sufuric nên nng  ca dung dch tng
lên. S thay i nng  ca dung dch in phân khi phóng và np là mt
trong nhng du hiu  xác nh mc phóng
in ca c quy trong khi s
dng.

Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động

Sinh viên:Dương Văn Phúc 5 TĐH2 – K49



I.4.2: Quá trình biến đổi năng lượng trong ắc qui kiềm:
Trong c qui kim có bn cc dng là Ni(OH)
3
, bn cc âm là Fe, dung
dch in phân là: KOH nng  d = 20 %
( - ) Fe ⏐ KOH d = 20% ⏐ Ni(OH)
3
( + )
Phng trình hoá hc biu din quá trình phóng np ca c qui kim :

Fe + 2Ni(OH)
3
Fe(OH)
3
+ 2Ni(OH)
2


Th in ng e = 1,4 V.
Nhận xét:
Trong các quá trình phóng np nng  dung dch in phân là thay i.
Khi c qui phóng in nng  dung dch in phân gim dn. Khi c qui np
in nng  dung dch in phân tng dn. Do ó ta có th cn c vào nng
 dung dch in phân  ánh giá trng thái tích
in ca c qui.
I.4.3:Các thông số cơ bản của ắc qui:
- Sc in ng ca c qui kim và c qui axit ph thuc vào nng 
dung dch in phân. Ngi ta thng s dng công thc kinh nghim :
Eo = 0,85 +
γ
( V )
Trong ó:
Eo - sc in ng tnh ca c qui ( V ).

γ
- Nng  dung dch in phân  15 °C ( g/cm
3
).

Ngoài ra sut in ng còn ph thuc vào nhit  trong dung dch .

Nhit  (°C)
15 20 25 30 35 40
Dung dch pha ban u γ
1,237 1,234 1,230 1,226 1,219 1,212
Dung dch ngng s dng 1,187 1,183 1,180 1,177 1,170 1,164

+Trong quá trình phóng in thì sc in ng Ep ca c qui c tính theo
công thc:
Phóng
Np

Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động

Sinh viên:Dương Văn Phúc 6 TĐH2 – K49
Ep = Up + Ip.
Trong ó :
Ep - Sc in ng ca c qui khi phóng in ( V )
Ip - Dòng in phóng ( A )
Up - in áp o trên các cc ca c qui khi phóng in (V)
r
aq
- in tr trong ca c qui khi phóng in ( Ω )
+Trong quá trình np in thì sc in ng En ca c qui c tính theo
công thc:
En = Un - In.r
aq

Trong ó :
En - Sc in ng ca c qui khi np in ( V )
In - Dòng in np ( A )
Un - in áp o trên các cc ca c qui khi np in ( V )
r
aq
- in tr trong ca c qui khi np in ( Ω )
- Dung lng phóng ca c qui là i lng ánh giá kh nng cung cp
nng lng in ca c qui cho ph ti, và c tính theo công thc :
Cp = Ip.tp
Trong ó :
Cp - Dung dch thu c trong quá trình phóng ( Ah )
Ip - Dòng in phóng n nh trong thi gian phóng in tp ( A )
tp - Thi gian phóng in ( h ).
- Dung lng n
p ca c qui là i lng ánh giá kh nng tích tr nng
lng ca c qui và c tính theo công thc :
Cn = In.tn
Trong ó :
Cn - dung dch thu c trong quá trình np ( Ah )
In - dòng in np n nh trong thi gian np tn ( A )
tn - thi gian np in ( h ).




Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động

Sinh viên:Dương Văn Phúc 7 TĐH2 – K49




I.5: Đặc tính phóng nạp của ắc qui:
I.5.1. Đặc tính phóng của ắc qui.

- c tính phóng ca c qui là  th biu din quan h ph thuc ca sc
in ng, in áp c qui và nng  dung dch in phân theo thi gian phóng
khi dòng in phóng không thay i .
- T c tính phóng ca c qui nh trên hình v ta có nhn xét sau:
+Trong khong thi gian phóng t tp = 0 
n tp = tgh, sc in ng, in
áp, nng  dung dch in phân gim dn, tuy nhiên trong khong thi gian
này  dc ca các  th không ln, ta gi ó là giai on phóng n nh hay
thi gian phóng in cho phép tng ng vi mi ch  phóng in ca c qui
( dòng in phóng ) ca c qui.
- T thi 
im tgh tr i  dc ca  th thay i t ngt .Nu ta tip
tc cho c qui phóng in sau tgh thì sc in ng, in áp ca c qui s gim
rt nhanh. Mt khác các tinh th sun phát chì (PbSO
4
) to thành trong phn ng
s có dng thô rn rt khó hoà tan ( bin i hoá hc) trong quá trình np in
tr li cho c qui sau này. Thi im tgh gi là gii hn phóng in cho phép
Hình 1.3: Đặc tính phóng của ắc qui.
C
P
= I
P
.t
P
Vùng phóng in cho
p
hé
p
4
0
5
10
1,75

1,95
2,11
I (A) U (V)
2012
8
8
t
E
U
P
Khong
n
g
h
E
Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động

Sinh viên:Dương Văn Phúc 8 TĐH2 – K49
ca c qui, các giá tr Ep, Up, ρ ti tgh c gi là các giá tr gii hn phóng
in ca c qui. c qui không c phóng in khi dung lng còn khong
80%.
- Sau khi ã ngt mch phóng mt khong thi gian nào, các giá tr sc
in ng, in áp ca c qui, nng  dung dch in phân li tng lên, ta gi
ây là thi gian hi phc hay khong ngh c
a c qui. Thi gian hi phc này
ph thuc vào ch  phóng in ca c qui (dòng in phóng và thi gian
phóng ).
I.5.2: Đặc tính nạp của ắc qui:
c tính np ca c qui là  th biu din quan h ph thuc gia sc
in ng, in áp và nng  dung dch in phân theo thi gian np khi tr s
dòng i
n np không thay i.
.

- T  th c tính np ta có các nhn xét sau :
+Trong khong thi gian t t
n
= 0 n t
n
= t
s
thì sc in ng, in áp,
nng  dung dch in phân tng dn.
+Ti thi im t
n
= t
s
trên b mt các bn cc âm xut hin các bt khí
(còn gi là hin tng sôi ) lúc này hiu in th gia các bn cc ca c qui
Khon
g
ngh
1,95V
C
n
= I
n
.t
n
Vùng np
ch
í
nh
5
10
0
10
1
t
s
20
(2
÷
3) h
Vùng
np
no
t
I (A) U,E (V)
2,4V
2
2,7V
Un
Bt u sôi
2
,
4V
2,1VEaq
Eo
Hình 1.4: Đặc tính nạp của ắc qui.
Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động

Sinh viên:Dương Văn Phúc 9 TĐH2 – K49
n tng n 2,4 V . Nu vn tip tc np giá tr này nhanh chóng tng ti
2,7 V và gi nguyên. Thi gian này gi là thi gian np no, nó có tác dng cho
phn các cht tác dng  sâu trong lòng các bn cc c bin i tun hoàn,
nh ó s làm tng thêm dung lng phóng in ca c qui.
+Trong s dng thi gian np no cho c qui kéo dài t 2 ÷ 3 h trong sut
thi gian ó hiu i
n th trên các bn cc ca c qui và nng  dung dch
in phân không thay i . Nh vy dung lng thu c khi c qui phóng
in luôn nh hn dung lng cn thit  np no c qui.
+Sau khi ngt mch np, in áp, sc in ng ca c qui, nng  dung
dch in phân gim xung và n nh. Thi gian này cng g
i là khong ngh
ca c qui sau khi np.
+Tr s dòng in np nh hng rt ln n cht lng và tui th ca c
qui. Dòng in np nh mc i vi c qui là In = 0,1C
20
.
Trong ó C
20
là dung lng ca c qui mà vi ch  np vi dòng in
nh mc là In = 0,1C
20
thì sau 20 gi c qui s y.
Ví d vi c qui C = 200Ah thì nu ta np n dòng vi dòng in bng
10% dung lng ( tc In = 20A ) thì sau 20 gi c qui s y.

I.5.3 :So sánh ắc quy kiềm và ắc quy axit
S khác nhau c bn ca c quy kim và c quy axit c trình bày  bng
sau:















c quy axit c quy kim

- Kh nng quá ti không cao, dòng - Kh nng quá ti rt ln
np ln nht t c khi quá ti dòng in np ln nht khi
là I
nmax = 20%Q
10
ó có th t ti 50%Q
10

- Hin tng t phóng ln, c quy - Hin tng t phóng nh
nhanh ht in ngay c khi không
s dng.
- S dng rng rãi trong i sng - Vi nhng kh nng trên
công nghip,  nhng ni có nhit thì c quy kim thng s
 cao va p ln nhng òi hi nhng ni yêu cu công sut
công sut và quá ti va ph
i. cao và quá ti thng xuyên
- Dùng trong xe máy, ôtô, các ng - Dùng trong công nghip
c máy n công sut va và nh. hàng không, hàng hi và quc phòng
- Giá thành thp. - Giá thành cao.

Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động

Sinh viên:Dương Văn Phúc 10 TĐH2 – K49

I.6:Các phương pháp nạp ắc qui tự động.
Có ba phng pháp np c qui là:
+ Phng pháp dòng in.


I.6:Các phương pháp nạp ắc qui tự động.
Có ba phng pháp np c qui là:
+ Phng pháp dòng in.
+ Phng pháp in áp.
+ Phng pháp dòng áp.


I.6.1: Phương pháp nạp ắc qui với dòng điện không đổi.

_
Hình 1.5: Nạp với dòng điện không đổi.

A

V
_
+


A
.

.
. . .

A

_
_
++


DD
R
R
Un
+
Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động

Sinh viên:Dương Văn Phúc 11 TĐH2 – K49
ây là phng pháp np cho phép chn c dòng np thích hp vi
mi loi c qui, bo m cho c qui c no. ây là phng pháp s dng
trong các xng bo dng sa cha  np in cho c qui hoc np s cha
cho các c qui b Sunfat hoá. Vi phng pháp này c qui c mc ni tip
nhau và phi tho mãn iu kin :
Un
≥ 2,7.Naq
Trong ó:
Un - in áp np
Naq - s ngn c qui n mc trong mch
Trong quá trình np sc in ng ca c qui tng dn lên,  duy trì
dòng in np không i ta phi b trí trong mch np bin tr R. Tr s gii
hn ca bin tr c xác nh theo công thc :
n
aqn
I
N0,2U
R
−
=

Nhc im ca phng pháp np vi dòng in không i là thi gian
np kéo dài và yêu cu các c qui a vào np có cùng dung lng nh mc.
 khc phc nhc im thi gian np kéo dài, ngi ta s dng phng
pháp np vi dòng in np thay i hai hay nhiu nc. Trong trng hp hai
nc, dòng in np  nc th nh
t chn bng ( 0,3 ÷ 0,5 )C
20
tc là np cng
bc và kt thúc  nc mt khi c qui bt u sôi. Dòng in np  nc th hai
là 0,05C
20
.
I.6.2: Phương pháp nạp với điện áp không đổi.
Phng pháp này yêu cu các
c qui c mc song song vi
ngun np. Hiu in th ca ngun
np không i và c tính bng
(2,3V ÷ 2,5V) cho mi ngn n.
Phng pháp np vi in áp không
i có thi gian np ngn, dòng np
t ng gim theo thi gian. Tuy
nhiên dùng phng pháp này c qui
không c n
p no. Vì vy np vi
in áp không i ch là phng
pháp np b xung cho c qui trong
quá trình s dng.









I.6.3: Phương pháp nạp dòng áp.
ây là phng pháp tng hp ca hai phng pháp trên. Nó tn dng
c nhng u im ca mi phng pháp.






U
n
A V
Hình 1.6: Nạp với điện áp không đổi.
Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động

Sinh viên:Dương Văn Phúc 12 TĐH2 – K49
i vi yêu cu ca  bài là np c qui t ng tc là trong quá trình
np mi quá trình bin i và chuyn hoá c t ng din ra theo mt trình
t ã t sn thì ta chn phng án np c qui là phng pháp dòng áp.
- i vi c qui axit:  bo m thi gian np cng nh hiu sut np thì
trong khon thi gian tn = 16h tng ng vi 75
÷ 80 % dung lng c qui ta
np vi dòng in không i là In = 0,1C
20
. Vì theo c tính np ca c qui
trong on np chính thì khi dòng in không i thì in áp, sc in ng ti
ít thay i, do ó bo m tính ng u v ti cho thit b np. Sau thi gian
16h c qui bt u sôi lúc ó ta chuyn sang np  ch  n áp. Khi thi gian
np c 20h thì c qui bt u no, ta np b xung thêm 2 ÷ 3h.
- i vi c qui kim : Trình t np cng ging nh c qui axit nhng do
kh nng quá ti ca c qui kim ln nên lúc n dòng ta có th np vi dòng
np In = 0,1C
20
hoc np cng bc  tit kim thi gian vi dòng np In =
0,25C
20
.
Các quá trình np c qui t ng kt thúc khi b ct ngun np hoc khi
np n áp vi in áp bng in áp trên 2 cc ca c qui, lúc ó dòng np s t
t gim v không.
Kết luận:
- Vì c qui là ti có tính cht dung kháng kèm theo sc phn in ng
cho nên khi c qui ói mà ta np theo phng pháp in áp thì dòng in trong
c qui s
 t ng dâng nên không kim soát c s làm sôi c qui dn n
hng hóc nhanh chóng. Vì vy trong vùng np chính ta phi tìm cách n nh
dòng np cho c qui.
- Khi dung lng ca c qui dâng lên n 80% lúc ó nu ta c tip tc
gi n nh dòng np thì c qui s sôi và làm cn nc. Do ó n giai on
này ta li phi chuyn ch  np c qui sang ch  n áp. Ch
  n áp c
gi cho n khi c qui ã thc s no. Khi in áp trên các bn cc ca c qui
bng vi in áp np thì lúc ó dòng np s t ng gim v không, kt thúc
quá trình np.
- Tu theo loi c qui mà ta np vi các dòng in np khác nhau
+ c qui axit : - Dòng np n nh In = 0,1C
20

- Dòng np cng bc In = ( 0,3 ÷ 0,5 )C
20
.
+ c qui kim :- Dòng np n nh In = 0,1C
20

- Dòng np cng bc In = 0,25C
20
.
* T các phân tích  trên ta tính toán dòng np và in áp np theo yêu
cu u bài chúng ta tin hành np c qui vi dòng in không i.
+ Dòng in np In = 0,1x40 = 4A
Đồ án tốt nghiệp : thiết kế bộ nạp ắc qui tự động

Sinh viên:Dương Văn Phúc 13 TĐH2 – K49
T yêu cu ca  tài chúng ta có: s lng c qui là 100 chic. Do vy
chúng ta có th có 3 cách mc  np in cho c qui.
+ Mc 100 c qui ni tip vi nhau.
Dòng in np nh In=0,1x40=4A
in áp np li rt ln Un=100x16,2=1620A
+ Mc 100 c qui song song vi nhau:
Dòng in np nh In=0,1x40x100=400A
in áp np nh Un=16,2V
+ Mc hn hp 100 c qui thành 4 dãy song song, mi dãy có 25
c qui
ni tip vi nhau
Dòng in np In=0,1x40x4=16A
in áp np Un=16,2x25=405V
Nhận xét:
Nh vy chúng nu chúng ta dùng cách mc 100 c qui ni tip vi
nhau thì dòng in np trong quá trình n dòng nh In=4A còn in áp np khi
np  ch  n áp s rt ln Un=1620V.Phng pháp này không tho mãn
yêu cu ca công ngh vì in áp np quá ln. Còn vi cách mc 100 c qui
thành 100 chic song song vi nhau thì dòng in np rt ln (In=400A) còn
in áp np nh( Un=16,2V). Phng pháp này tho mãn yêu cu ca công
ngh nhng do dòng in quá ln nên chúng ta phi chn van chu c công
st ln, do vy s không t c v vn  kinh t.T ó chúng ta thy :
Phng pháp ti u nht va áp ng c yêu cu ca công ngh v
a
t c hiu qu kinh t là phng pháp mc hn hp.
`

Xem chi tiết: Tài liệu Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế bộ nạp acquy tự động pptx