thiết kế hệ thống điện ô tô, chương 10 ppsx

Chng 10:
Nguyên lý làm việc của ắc quy
axit
2.3.1. Quá trình nạp điện:
Khi ắc quy đ-ợc lắp ráp xong
ng-ời ta đổ dung dịch axit
Sunfuaric vào các ngăn bình thì
trên các bản cực sẽ sinh ra một
lớp mỏng chì sunfat (PbS0
4
) vì chì
oxit tác dụng với axit Sunfuaric
cho phản ứng:
Pb0 + H
2
S0
4

PbS0
4
+ H
2
0
Đem nối nguồn điện một chiều vào hai đầu cực của ắc quy thì
dòng điện một chiều sẽ đ-ợc khép kín mạch qua ắc quy và dòng
điện đó đi theo chiều:
Cực d-ơng nguồn một chiều

đến đầu cực 1 ắc quy

Chùm bản cực 1

qua dung dịch điện phân

chùm bản cực 2

đầu cực 2 của ắc quy

cực âm nguồn một chiều.
Dòng điện sẽ làm cho dung dịch điện phân phân ly:
H
2
S0
4

2H
+
+ S0
4
2-
Hình 2.7: Quá trình nạp điện cho
ắc quy
1
2
Cation H
+
theo dòng điện đi về phía chùm bản cực nối với âm
nguồn và tạo ra phản ứng tại đó:
2H
+
+ PbS0

4

H
2
S0
4
+ Pb
Các anion S0
4
2-
chạy về phía chùm bản cực nối với cực d-ơng
nguồn điện tạo ra phản ứng tại đó:
PbS0
4
+ 2H
2
0 + S0
4
2-

Pb0
2
+ 2 H
2
S0
4
Kết quả là ở chùm bản cực đ-ợc nối với cực d-ơng của nguồn
điện có chì đi oxit ( Pb0
2
), ở chùm bản cực kia có chì (Pb). Nh- vậy

hai loại chùm cực đã có sự khác nhau về cực tính. Từ các phản ứng
hoá học trên ta thấy quá trình nạp điện đã tạo ra l-ợng axit
sunfuaric bổ xung vào dung dịch đồng thời cũng trong quá trình
nạp điện dòng điện còn phân tích ra trong dung dịch điện phân khí
Hydro (H
2
) và oxy (0
2
) l-ợng khí này sủi lên nh- bọt n-ớc và bay
đi, do đó nồng độ của dung dịch điện phân trong quá trình nạp điện
sẽ tăng dần lên.
ắc quy đ-ợc coi là nạp điện khi thấy dung dịch sủi bọt nhiều
gọi đó là hiện t-ợng sôi. Lúc đó quá trình nạp đã hoàn thành.
2.3.2. Quá trình phóng điện:
Nối hai cực của ắc quy đã đ-ợc nạp với một phụ tải chẳng hạn
bóng đèn thì năng l-ợng điện đã đ-ợc tích trữ trong ắc quy sẽ
phóng qua tải làm cho bóng đèn sáng, dòng điện của ắc quy sẽ đi
theo chiều:
Cực d-ơng của ắc quy (đầu cực đã nối với cực d-ơng của
nguồn nạp)

tải (bóng đèn)

cực âm của ắc quy

dung dịch
điện phân

cực d-ơng của ắc quy.
Quá trình phóng điện của ắc quy phản ứng hoá học xảy ra

trong ắc quy nh- sau:
Tại cực d-ơng: Pb0
2
+ 2H
+
+ H
2
S0
4
+ 2e

PbS0
4
+ 2H
2
0
Tại cực âm: Pb + S0
4
2-

PbS0
4
+ 2e
Nh- vậy khi ắc quy
phóng điện, chì sunfat lại
đ-ợc hình thành ở hai chùm
bảng cực, làm cho các bảng
cực dần đần trở lại giống
nhau, còn dung dịch axxit bị
phân tích thành cation 2H

+
và anion S0
4
2-
, đồng thời quá
trình phóng điện cũng tạo ra
n-ớc trong dung dịch, do đó
nồng độ của dung dịch giảm
dần và sức điện động của ắc
quy cũng giảm dần.
2.4. Ký hiệu và đặc tính phóng nạp của ắc quy.
2.4.1. Kí hiệu
Hình 2.8: Quá trình phóng điện
của ắc quy
Trên mỗi ắc quy đều th-ờng có nhãn ở vỏ bình, trên nhãn ghi
rõ tính năng của ắc quy bởi một dãy ghi gồm:
- Số đầu là con số để chỉ số ngăn ắc quy.
- Hai số tiếp là chữ để chỉ tính năng sử dụng chính của ắc quy.
- Hai số cuối là con số để chỉ dung l-ợng định mức của ắc quy.
Ví dụ: ở nhãn của một ắc quy do Việt nam sản xuất có ghi
6- 0T 54 thì ta đọc nh- sau:
- 6 là ắc quy gồm có 6 ngăn.
- 0T là loại ắc quy dùng cho ô tô.
-54 là dung l-ợng định mức của ắc quy đạt đ-ợc 54 Ah.
2.4.2. Đặc tính phóng, nạp của ắc quy.
a. Đặc tính phóng điện.

Hình 2.9: Đặc tính phóng điện của ắc quy.
Từ hình vẽ ta thấy các đ-ờng biểu diễn đặc tính phóng điện
của một ắc quy đơn. Dòng điện phóng I

p
= 5.4 Ampe không đổi.
U(V)

(kg/cm
3
)
I(A)
2,12v
1,26g/cm
3
I
p
: 5,4A
Q: 5,4 x 10: 54Ah
t (h)
1,11g/cm
3
1,7v
E
0
E
ap



A
Nồng độ dung dịch điện phân giảm theo đ-ờng thẳng từ 1,26 g/cm
3
xuống 1,11 g/cm

3
. sức điện động thực tế E
aq
thấp hơn sức điện động
E
0
vì bị sụt thế khi phóng và giảm từ 2,12 vôn xuống 1,7 vôn. Nơi
điểm A. Điểm A là cuối quá trình phóng điện, lúc này sun phát chì
hình thành trên các bản cực, thế điện sẽ giảm nhanh từ đây.
- Sức điện động E khi phóng: E
aq
= E
0
- E

E: sự tổn hao.
- Điện áp của ắc quy khi phóng: U
aq
= E I
p
. R
aq
R
aq
: Điện trở ắc quy.
I
p
: Dòng điện phóng.
E
0

: Sức điện động khi không
phóng.
Khi ắc quy phóng điện đến mức mỗi ngăn còn 1,7 vôn đ-ợc
coi nh- bình hết điện không nên tiếp tục cho phóng nữa vì sẽ tác
hại ắc quy và khó khăn cho lúc nạp điện phục hồi.Vì lúc đó lớp sun
fát chì (PbS0
4
) rất dầy.
b. Đặc tính nạp điện của ắc quy.



Hình 2.10: Đặc tính nạp điện của ắc quy.
Trên hình vẽ trình bầy đặc tính nạp điện với dòng điện không
đổi. Nồng độ dung
dịch điện phân tăng dần theo đ-ờng thẳng từ 1,11 g/ cm
3
đến
1,27g/cm
3
. Thế hiệu nạp U
n
thay đổi ng-ợc với thế hiệu phóng E
aq
.
Khi thế hiệu tăng tới 2,4 vôn sự sôi bắt đầu. ngay sau đó
tăng tới trị số tối đa 2,7 vôn. thì ng-ng tại điểm B ta tiếp tục nạp
thêm trong ba giờ nữa.
Trong thời gian này nếu nồng độ và thế hiệu của ắc quy không
tăng nữa chứng tỏ ắc quy đã đ-ợc nạp no hay nạp đầy điện. Sau khi

thôi nạp, điện thế sụt xuống còn 2,12 vôn ứng với ắc quy nạp no.
- Sức điện động E khi nạp: E
aq
= E
0
+ E.
-
E: Sự tổn hao.
- Điện áp của ắc quy khi nạp: U
aq
= E
0
+ I
p
. R
aq
.
- R
aq
: Điện trở ắc quy.
- I
p
: Dòng điện phóng.
U(v)

(g/cm
3
)
I(A)
1,7v

1,11g/cm
3
I
n
:5,4A
t (h)
2,7v
1,27g
/cm
3
U

B
Q: 5,4 x 13
- E
0
: Søc ®iÖn ®éng khi kh«ng phãng.