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

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế bộ nạp ăc qui tự
động

.
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động
Sinh viên: Nguyễn Văn Bình
1
Lớp: TĐH2_CĐK49



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


Nhiệm vụ thiết kế:
Thit k b np ác quy t ng vi các thông s sau:
+ in áp ngun (VAC): 3 x 220 (± 10%).
+ Tn s in áp : 50 Hz
+ Dung lng np : 40 Ah
+ S lng acqui : 100






CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ACQUI

I.
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ACQUI.

Acqui là ngun hoá hot ng trên c s hai in cc có in th khác nhau,
nó cung cp dòng in mt chiu cho các thit b in trong công nghip cng
nh trong dân dng.
Khi acqui phóng ht dung lng ta tin hành np in cho nó và sau ó acqui
li tip tc phóng in c. Acqui có th hin nhiu chu k phóng np nên ta
có th s dng c lâu dài.
Trong thc t
 k thut có nhiu loi acqui nhng ph bin và thng dùng
nht là hai loi acqui : acqui axit (acqui chì ) và acqui kim. Tuy nhiên trong
thc t thông dng nht t trc ti nay vn là acqui axit vì so vi acqui kim
thì acqui axit có mt vài tính nng tt hn nh:
+ Sc in ng cao (vi acqui xit là 2V, cqui kim là 1,2V ).
+ Trong quá trình phóng, s st áp ca acqui axit nh hn so vi acqui kim.
+ Giá thành ca acqui axit r hn so vi acqui kim.
+
in tr trong ca acqui axit nh hn so vi cqui kim.
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động
Sinh viên: Nguyễn Văn Bình
2
Lớp: TĐH2_CĐK49
Vì vy trong  án này em chn loi acqui axit  nghin cu công ngh và
thit k ngun np acqui t ng.

I.1. Cấu tạo của bình acqui axit (acqui chì).
Bình acqui thông thng
gm v bình các bn cc, các
tm ngn và dung dch in

phân.
I.1.1. Vỏ bình:
V bình acqui axit hin nay
c ch to bng nha êbônit
hoc anphantpéc hay cao su
nha cng chu a-xít và có kh
nng cng v
ng, chng va
p.
Phía trong v bình tu theo
in áp danh nh ca acqui
mà chia thành các ngn riêng
bit và các vách ngn này
c ngn cách bi các ngn
kín và chc.
Mi ngn c gi là mt
ngn acqui n.
Trên mi ngn c qui có các np làm kín, có nút  kim tra và b xung dung
dch in phân. Trên nút có l thông hi, tránh cho áp sut trong ngn c qui b
tng quá cao trong quá trình thc hin phn ng hoá hc. C
u ni bng chì 
ni tip các ngn ca bình c qui.

áy v bình có làm các gân, mt mt làm tng  cng cho v, mt khác 
 các phân khi bn cc tránh hin tng chp mch bên trong c qui do các
cht tác dng ri xung áy bình trong quá trình s dng.
Bên ngoài v bình c úc hình dng gân chu lc  tng  bn c và có
th c g
n các quai xách  vic di chuyn c d dàng hn.

I.1.2. Bản cực, phân khối bản cực và khối bản cực:
Phân khi bn cc gm

có: phân khi bn cc dng v

à phân khi bn cc
âm. Phân khi bn cc do các bn cc cùng tên ghép li vi nhau. Cu to ca
mt bn cc trong c qui gm có phn khung xng và cht tác dng trát lên nó.
Khung xng ca bn cc dng và âm có cu to ging nhau, chúng c úc
t chì có pha thêm 5÷ 8% antimon (Sb) và to hình dng mt li. Ph gia Sb
thêm vào chì s làm tng thêm  dn in và ci thin tính úc. Trong thành
phn ca cht tác dng còn có thêm khong 3% cht n (các mui hu c ) 
tng  xp,  bn ca lp cht tác dng. Nh tng  xp, dung dch in
1
2
3
1.Vấu bản cực; 2.Chất tác dụng; 3.Cốt bản cực

Hình I.1. Cấu tạo của bản cực
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động
Sinh viên: Nguyễn Văn Bình
3
Lớp: TĐH2_CĐK49
phân d thm sâu vào trong lòng bn cc, ng thi in tích thc t tham gia
phn ng hoá hc ca các bn cc cng c tng thêm. Phn u mi bn cc
có vu, các bn cc dng ca mi c qui n c hàn vi nhau to thành
phn khi bn cc dng, các bn cc âm hàn vi nhau to thành phân khi bn
cc âm. S l
ng các cp bn cc trong mi c qui n thng t 5 ÷ 8, b dy
tm bn cc dng ca các c qui trc ây khong 2mm ngày nay vi các công

ngh tiên tin ã gim xung còn t 1,3÷ 1,5 mm, bn cc âm thng mng hn
0,2÷ 0,3 mm. S bn cc âm trong c qui n nhiu hn s bn cc dng mt
bn nhm tn dng tri
t  din tích tham gia phn ng ca các bn cc dng.
Các bn sau khi c trát ày cht tác dng c ép li, sy khô và thc hin
quá trình to cc, tc là chúng c ngâm vào dung dch axit sunfuric loãng và
np vi dòng in mt chiu vi tr s nh. Sau quá trình nh vy cht tác dng
 các bn cc dng hoàn toàn tr thành PbO2 ( màu gch sm). Sau ó các bn
cc d
ng c em ra, sy khô và lp ráp.
Nhng phân khi bn cc cùng tên trong mt acqui c hàn vi nhau to
thành các khi bn cc và c hàn ni ra các vu cc làm bng chì hình côn 
ni ra ti tiêu th.
Vi chú ý rng, nu ta mun tng dung lng ca cqui thì ta phi tng s
tm bn cc mc song song trong mt acqui n. Thng ngi ta ly t 5 ÷8
tm. Còn mu
n tng in áp danh nh ca acqui thì ta phi tng s tm bn cc
mc ni tip.


I.1.3.Tấm ngăn:
Các bn cc âm và dng c lp xen k vi nhau và cách in nhau bi các
tm ngn và  m bo cách in tt nht các tm ngn c làm rng hn so
vi các bn cc.
Các tm ngn có tác dng ch
ng chp mch gia các bn ca bn âm và
dng, ng thi   các tm bn cc khi b bong ri ra khi s dng acqui.
Các tm

ngn  ây phi là cht cách in tt, bn, do, chu c axit và có  xp thích
hp  không ngn cn cht in phân thm n các bn cc.
Các tm ng
n hin nay c ch to t vt liu polyvinyl xp, mn, dày
khong t 0,8÷1,2 mm và có dng mt phng hng v phía bn cc âm còn
mt mt có hình sóng hoc g hng v phía bn cc dng nhm to iu kin
cho dung dch in phân d luân chuyn hn n các bn cc dng và dung
dch lu thông tt hn.

I.1.4. Dung dị
ch điện phân:
Dung dch in phân trong bình acqui là loi dung dch axit sunfric (H
2
SO
4
)
c pha ch t axit nguyên cht vi nc ct theo nng  qui nh tu thuc
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động
Sinh viên: Nguyễn Văn Bình
4
Lớp: TĐH2_CĐK49
vào iu kin khí hu mùa và vt liu làm tm ngn. Nng  dng dch axit
sunfric  = (1,1 ÷ 1,3) g/ cm3 . Nng  dung dch in phân có nh hng ln
n sc in ng ca acqui.
Nhit  môi trng có nh hng ln n nng  dung dch in phân vi
các nc  trong vùng xích o nng  dung dch in phân quy 
nh không
quá 1,1g/cm3 . Vi các nc lnh (vùng cc), nng  dung dch in phân cho
phép ti 1,3g/cm3. Trong iu kin khí hu nc ta thì mùa hè nên chn nng
 dung dch khong (1,25 ÷ 1,26) g/cm3, mùa ông ta nên chn nng 

khong 1,27g/cm3 Cn nh rng : nng  quá cao s làm chóng hng tm
ngn, chóng hng bn cc, d b sunfat hoá trong các bn cc nên tui th ca
acqui cng gim i r
t nhanh. Nng  quá thp thì in dung và in áp nh
mc ca acqui gim và  các nc x lnh thì dung dch vào mùa ông d b
óng bng.
9 Những chú ý khi pha chế dung dịch điện phân cho acqui:
- Không c dùng axit có thành phn tp cht cao nh loi k thut thông
thng và nc không phi là nc ct vì dung dch nh vy s làm tng cng
 quá trình t phóng
in ca acqui.
- Các dng c pha ch phi làm bng thu tinh, cht do chu axit. Chúng phi
sch, không cha các mui khoáng, du m hoc cht bn . . .
-  m bo an toàn trong khi pha ch, tuyt i không c  nc vào
axit c mà phi  t t axit vào nc và dùng que thu tinh khuy u.


I.1.5. Nắp, nút và cầu nối:
Np c làm bng nha êbônit hoc b
ng bakelit. Np có hai loi:
+ Tng np riêng cho mi ngn.
+ Np chung cho c bình - loi này kt cu phc tp nhng  kín tt.
Trên lp có l   dung dch in phân vào các ngn và kim tra mc dung
dch in phân, nhit  và nng  dung dch trong acquy.
L  c y kín bng nút có ren  gi cho dung dch in phân không b
bn và sánh ra ngoài. 
nút có l nh  thông khí t trong bình ra ngoài lúc np
ác quy.
Np mt s loi ácquy có l thông khí riêng nm sát l , kt cu nh vy rt
thun tên cho vic iu chnh mc dung dch trong bình acquy. Trong trng

hp này,  nút không có l thông khí na.

Cu ni thng làm bng chì, dùng  ni các ngn acquy n vi nhau.

I.2. Quá trình biến đổi hoá học trong acquy axit.
Acqui là ngun nng l
ng có tính thun nghch: nó tích tr nng lng di
dng hoá nng và gii phóng nng lng di dng in nng.Quá trình c-qui
cung cp in cho mch ngoài gi là quá trình np in.Phn ng hoá hc biu
din quá trình chuyn hoá nng lng ca c qui có dng:
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động
Sinh viên: Nguyễn Văn Bình
5
Lớp: TĐH2_CĐK49



PbO
2
+2SO
4
H
2
(H
2
O) + Pb SO
4
Pb + 4H
2
O + SO

4
Pb



B/cc dng D/d in phân B/cc âm B/cc dng D/d in phân B/cc âm


Trng thái cqui Bn cc dng Dng dch in
phân
Bn cc âm
Np no



Phóng in kt
PBO2



PbSO4
H2SO4



H2O
Pb

PbSO4

Bng I.1: Trình bày trng thái nng lng ca c qui quan h vi quá trình
bin i hoá hc ca các bn cc và dung dch in phân.
T bng I.1. Ta có nhn xét: Trong quá trình phóng, np, nng  dung dch
in phân ca c qui thay i. Khi c qui phóng in, nng  dung dch in
phân gim dn; khi cqui c 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 cqui.


I.3. Các đặc tính của acqui axit:
Mi ngn ca bình acqui là mt acqui n có y  các tính cht c trng
cho c bình. S d ngi ta ni tip nhiu ngn li thành bình acqui là  tng
in áp nh mc ca bình acqui. Do ó khi nghiên cu c tính ca bình acqui
ta ch cn kho sát mt bình acqui n là .

I.3.1. Sức điện động của acqui axit:
* Sc in
ng ca acqui axit ph thuc ch yu vào in th trên các cc,
tc là ph thuc vào c tính lý hoá ca vt liu làm các bn cc và dung dch
in phân mà không ph thuc vào kích thc ca các bn cc.



Sc in ng ca c qui chì –axít 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:

E

0
= 0,85 +  (V)

Trong ó:
Phóng in

Np in

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động
Sinh viên: Nguyễn Văn Bình
6
Lớp: TĐH2_CĐK49
E
0
- Sc in ng tnh ca c qui n, tính bng vôn.
 - Nng  dung dch in phân  nhit  15oC, g/cm3 (V)
Trong quá trình phóng in, sc in ng ca c qui c tính theo c
công thc:
E
p
= U
p
+ I
p
.r
aq


Trong ó:
E

p
- Sc in ng ca c qui phóng in.
I
p
- Dòng in phóng.
U
p
- in áp o trên các cc ca c qui khi phóng in.
r
aq
- in tr trong ca c qui khi phóng in.

Trong quá trình np in, sc in ng En c qui c tính theo công thc:
E
n
= U
n
- I
n
.r
aq


Trong ó:

E
n
- Sc in ng ca c qui np in.
I
n

- Dòng in np.
r
aq
- in tr trong ca c qui khi np in.



I.3.2. Dung lượng của acqui:
Dung lng phóng ca c qui là i lng ánh giá kh nng cung cp nng
lng ca c qui cho ph ti, và c tính theo công thc:
C
p
= I
p
.t
p
(A.h)

Trong ó:

C
p
- Dung lng thu c trong quá trình phóng in, A.h
I
p
- Dòng in phóng n nh trong thi gian phóng in t
p

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:

C
n
= I
n
.t
n
(A.h)

Trong ó:
C
n
: Dung lng thu c trong quá trình np in, A.h
I
n
: Dong in np n nh trong thi gian np in t
n






I.3.3. Đặc tính phóng của acqui axit:
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động
Sinh viên: Nguyễn Văn Bình
7
Lớp: TĐH2_CĐK49
c tính phóng ca acqui là  th biu din mi quan h ph thuc ca sc
in ng, in áp acqui và nng  dung dch in phân theo thi gian phóng
khi dòng in phóng không thay i.

Hình I.2. S  mch phóng và c tính phóng

T  th ta có các nhn xét sau:
Trong khong thi gian phóng t t
p
=0 cho ti im t
p
= t
gh
, sc in ng,
in áp và 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 là 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 (dòng

in phóng ) ca acqui.
T thi im t
gh
tr i,  dc ca  th thay i t ngt nu ta tip tc cho
acqui phóng in sau t
gh
thì sc in ng, in áp ca acqui s gim rt nhanh,
mt khác các tinh th sunfat chì (PbSO
4
) to thành trong phn ng s có dng
thô, rn, khó hoà tan ( bin i hoá hc) trong quá trình np in tr li cho
acqui sau này. Thi im tgh gi là gii hn phóng in cho phép ca acqui, các
giá tr Ep,Up, ti tgh gi là các giá tr gii hn phóng in cho pho phép ca
acqui.
Sau khi ã ngt mch phóng mt khong thi gian, các giá tr sc in ng,
in áp ca acqui, n
ng  ca dung dch in phân li tng lên, ta gi ó là thi
gian hi phc hay khong ngh ca acqui, thi gian phc hi này ph thuc vào
ch  phóng in ca cqui (dòng in phóng và thi gian phóng ).
 ánh giá kh nng cung cp in ca acqui có cùng in áp danh ngha,
ngi ta quy nh so sánh dung lng phóng in thu c ca acqui khi tin
hành
Vùng phóng in cho
p
hé
p
1
0,5
5
10

1,75
1,95
2,11
I (A)
E , U(V)

20
2
1.5
16
t(h)
E
U
Khong
n
g
h
C
p
= I
p

t
p
0
4 8 12
t
gh

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động

Sinh viên: Nguyễn Văn Bình
8
Lớp: TĐH2_CĐK49
thí nghim  ch  phóng in cho phép là 20h. Dung lng phóng trong
trng hp này c kí hiu là C
20
.



I.3.4. Đặc tính nạp của acqui:
c tính np ca acqui là  th biu din quan h ph thuc ca sc in
ng, in áp acqui 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.



Hình I.3. S  mch np và ng c tính np

T  th c tính np ta có nh
n xét sau:
- Trong khong thi gian np t t
n
= 0 n t
n
= t
s
, sc in ng, in áp, nng
 dung dch in phân tng dn lên.
- Ti thi im tn =ts trên b mt các bn cc xut hin các bt khí do dòng

in in phân nc thành ôxy và hyrô (còn gi là hin tng sôi), lúc này trên
in th gia các cc ca acqui n tng ti giá tr 2,4V. Nu ta tip tc np giá
tr này nhanh chóng tng t
i 2,7V và gi nguyên. Thi gian np này gi là thi
Khon
g
ngh
1,95V
Vùng np
ch
í
nh
5
10
0
10
1
t
s
(
2÷3
)
h
Vùng
np
no
t,h
I (A
)
U,E (V)

2
Bt u sôi 2,4V
2,1V
Ea
q
Eo
2,7V
2,4V
Un
C
n
= I
n
t
n
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động
Sinh viên: Nguyễn Văn Bình
9
Lớp: TĐH2_CĐK49
gian np no, có tác dng làm cho các phn cht tác dng  sâu trong lòng các
bn cc c bin i hoàn toàn, nh ó s làm tng thêm dung lng phóng
in ca acquy.
Trong s dng, thi gian np no cho acquy thng kéo dài t 2÷3 gi, trong
sut thi gian ó, hiu in th trên các cc ca acquy và nng  dung dch
in


phân là không i. Nh vy dung lng thu uc khi acquy phóng in luôn nh


hn dung lng cn thit  np no acquy.
Sau khi ngt mch np, in áp, sc in ng ca acquy, 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
acquy 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 acquy.
Dòng
in np in np nh mc i vi acquy qui nh bng 0,1.C20.

II. CÁC PHƯƠNG PHÁP NẠP ĐIỆN CHO ACQUI.
II.1. Phương pháp nạp acquy với dòng nạp không đổi.
Phng pháp np in vi dòng np không i cho phép cho dòng in thích
hp cho tng loi acquy, m bo cho acquy c np 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 các acquy mi
hoc np in cho các acquy b sunfat hoá.
Vi phng pháp np này các ác quy c mc ni tip vi nhau và phi tho
mãn iu kin:
U
n
 2,7 N
aq
.

Trong ó:
Un : in áp np (V).
Naq: S ngn acquy n mc trong mch np.

V
V
D
A
+
-
D
A
+
-
R
R
+
+
-
-
A

U
n

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động
Sinh viên: Nguyễn Văn Bình
10
Lớp: TĐH2_CĐK49


Hình I.4. Np vi dòng in không i

Trong quá trình np, sc in ng ca acquy tng dn,  duy trì dòng in
np không i ta phi b chí 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
NU
R
0,2
−
=

Nhc im ca phng pháp này np vi dòng áp không i là thi gian np
kéo dài và yêu cu các acquy a vào np phi có cùng c dung lng nh
mc.
 khc phc nhc im thi gian np kéo dài ngi ta ã 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 np
hai nc thì dòng in np  nc th nht chn bng (0,3÷ 0,5)C

20
và kt thúc
np  nc mt khi acquy bt u sôi. Dòng in np  nc th hai bng 0,05C
20
.

II.2. Phương pháp nạp acquy với điện áp nạp không thay đổi.
Phng pháp np acquy vi in áp np không thay i yêu cu các acquy
c mc song song vi ngun np. Hiu in th ca ngun np không thay
i và c tính bng t (2,3÷ 2,5)V cho mt ngn acquy n.














Hình I.5. Np vi in áp không i

Hiu i
n th ca ngun np phi c gi n nh vi  chính xác n 3%
và c theo dõi bng vônk.

Un

A V

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động
Sinh viên: Nguyễn Văn Bình
11
Lớp: TĐH2_CĐK49
Dòng np:
aq
aqn
n
R
EU
I
−
=
lúc u là rt ln sau ó khi Eaq tng dn lên thì In
gim i khá nhanh.
Phng pháp np vi in áp np không thay i có thi gian np ngn, dòng
in np t ng gim dn theo thi gian. Tuy nhiên dùng phng pháp này
acquy không np c no, vì vy phng pháp np vi in áp không i ch là
phng pháp np b xung cho acquy trong quá trình s dng.
 khc phc nhc i
m và tn dng c ht nhng u im ca các
phng pháp trên, ta kt hp hai phng pháp np li thành phng pháp dòng
– áp.
ây cng là phng pháp np mà chúng ta chn  thit k mch iu khin
cho ngun nuôi np t ng trong  án này.

II.3. Phương pháp nạp dòng áp.
ây là phng pháp np tng hp ca hai phng pháp trên. Nó tn dng
c nhng u 
im ca hai phng pháp trên.
i vi yêu cu ca  bài là np acqui 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 acqui là phng pháp dòng áp.
 bo m thi gian np cng nh hiu sut np thì trong khong thi gian
t
n
=16h tng ng vi 75÷ 80% dung lng acqui ta np vi dòng in không
i là I
n
= 0,1C
20
. Vì theo c tính np ca acqui 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 acqui bt u sôi lúc ó
ta chuyn sang np  ch  n áp. Khi thi gian np c 20h thì acqui bt u
no, ta np b xung thêm 2÷ 3h.
Các quá trình np acqui 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 acqui, lúc ó dòng np s t t gim
v không.

II.4.Kết luận:
+ Vì ti có tính cht dung kháng kèm theo sc phn in ng cho nên khi
acqui ói mà ta np theo phng pháp in áp thì dòng in trong acqui s dâng
nên không kim soát c s làm sôi acqui 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 acqui.
+ Khi dung lng acquy dâng lên n 80% lúc ó nu ta c tip tc gi n
nh dòng np thì acqui 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 acqui sang ch  n áp. Ch  n áp c gi cho n
khi acqui ã thc s no. Khi in áp trên các bn cc ca acqui 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.
Do vy i vi acquy axit ta np vi các dòng in np:
+ Dòng np n nh I
n
= 10% C
20
.
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động
Sinh viên: Nguyễn Văn Bình
12
Lớp: TĐH2_CĐK49

+ Dòng np cng bc I
n
= (0.3÷0.5)C
20
.
¾ Từ các phân tích ở trên:
- Ta tin hành np acqui vi dòng in np không i:
I
n
= 0,1x40 = 4 A
-  áp ng yêu cu ca công ngh cng nh hiu qu kinh t ta chn
phng pháp np acqui hn hp dòng áp.

- Vi s lng acquy là 100 chic, ta np in cho acqui theo phng pháp
hn hp dòng áp: Mc thành 10 dãy song song, mi dãy có 10 acqui ni nhau.

+ Dòng in np I
n
= 0,1x40x10 = 40A.
+ in áp np U
n
= 2,7x6x10 = 162V.

V
D
A
+
-
R
+
+
-
-
A

U
n
……
……
……
……
……

10 dãy
10 acqui
Hình I.6. Phng pháp np in cho acqui
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động
Sinh viên: Nguyễn Văn Bình
13
Lớp: TĐH2_CĐK49

CHƯƠNG II
PHƯƠNG ÁN CHỈNH LƯU


I. VẤN ĐỀ CHUNG.
B chnh lu là thit b dùng  chuyn i ngun xoay chiu thành ngun
in mt chiu nhm cung cp cho ph ti in mt chiu.
Trong k thut có nhiu phng án chnh lu nh: chnh lu không iu
khin (chnh lu it), chnh lu iu khin (chnh l
u tiristor), chnh lu mt
pha, ba pha, sáu pha.
Tu thuc vào yêu cu c th mà ta chn la các phng án chnh lu phù
hp nhm áp ng c các ch tiêu v mt k thut và kinh t.
Vì yêu cu là chnh lu iu khin nên ta chn phng án chnh lu tiristor và
sau ây là mt s s  chnh lu iu khin Tiristor c bn.

II. M
ỘT SỐ SƠ ĐỒ CHỈNH LƯU ĐIỀU KHIỂN TIRISTOR.
II.1. Chỉnh lưu điều khiển cầu một pha đối xứng.
II.1.1. Sơ đồ nguyên lí.

Ti : R + L

U
1
~
R
d
L
d
T
4
T
1
T
2
T
3
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động
Sinh viên: Nguyễn Văn Bình
14
Lớp: TĐH2_CĐK49

II.1.2. Dạng điện áp.

Hình II.1. Mch chnh lu iu khin cu mt pha
t
t
t
t
t
t
t
1
i
I
T2
I
T1
i
d
Ung

U
d
G
U
U
G1
G2
α
G1
α
α
3Π2ΠΠ0
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động
Sinh viên: Nguyễn Văn Bình
15
Lớp: TĐH2_CĐK49









II.1.3. Nguyên lí hoạt động.
+ Trong khong ( ÷ ): T
1
và T
3

dn, I
d
= I
T1
=I
T3,
U
d
=U
21
.
+ Trong khong (+ ÷ 2): van T
2
và T
4
dn, I
d
= I
T2
= I
T4
, U
d
=U
22
.
+ Trong khong (2 ÷ 3+): van T
1
và T
3

dn, U
d
=U
21
.
Quá trình c lp i lp li  các chu kì tip theo.

CÁC THÔNG S C BN
+ in áp trên ti:
U
d
=
π
2
1
θθ
π
dU .sin 2
2
2
0
∫
=
π
1
θθ
απ
α
dU .sin 2
2

∫
+
=
()
[]
απα
π
+− coscos
22
2
U

+ Dòng in trên ti: I
d
=
d
d
R
U

+ Dòng in qua van: I
T
=
2
d
I

+ in áp ngc trên van: U
ngmax
= 1,41U

2

+ Dòng in phía th cp: I
2
= 0,58I
d

+ Dòng in phía s cp: I
1
= 1,11.I
d
.K
ba

+ Công sut ti: P
d
= U
d
.I
d

+ Công sut máy bin áp: S
ba
= 1,23 P
d

II.1.4.Nhận xét:
Mch chnh lu có iu khin cu mt pha i xng có cu to phc tp hn
mch chnh lu iu khin mt pha có im trung tính. Mch s dng nhiu
kênh iu khin hn, in áp và dòng in liên tc trong sut quá trình làm vic.

Mch thng c s dng trong nhng mch có công su
t nh và va.





Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động
Sinh viên: Nguyễn Văn Bình
16
Lớp: TĐH2_CĐK49









II .2. Sơ đồ chỉnh lưu điều khiển cầu một pha không đối xứng.
II.2.1. Sơ đồ nguyên lý và dạng điện áp.


Vi ti : Rd + Ld


 

/2



U
1
~
R
d

L
d
T
2
T
1
D
1
D
2
u
d
i
d
i
T1
i
D2
i
T2
i
D1
i
2
0
0
0
0
0
0

θ

θ
0
θ
θ
0
θ
θ

θ
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động
Sinh viên: Nguyễn Văn Bình
17
Lớp: TĐH2_CĐK49









II.2.2. Nguyên lý hoạt động.
Trong s  các it 1, 2 vn m t nhiên  u các na chu k: 1 m
khi u2 âm; 2 m khi u2 dng. Các Tiristo m theo góc m
α
. Tuy nhiên các
van khoá theo nhóm: 1 dn s làm T1 (cùng nhóm catt chung) khoá, T1 dn

s làm 1 khoá; Tng t 2 dn thì T2 khóa, T2 dn thì 2 khoá.
Khi
θ
=
α
cho xung iu khin m T1.
Trong khong
θ
= (
α
; ): T1, 2 dn, ud = u2.
Trong khong
θ
= (  ; +
α
): 1, 2 dn; 1 dn  π và làm T1 khoá; T2
cha khoá nên 2 còn m cha khoá.
Trong khong
θ
= (+
α
; 2): 1, T2 dn; T1 dn làm D2 khoá, ud = -u2.
Trong khong
θ
= ( 2 ; 2+
α
): T2, 2 dn.


CÁC THÔNG S C BN:

+ in áp ti: U
d
=
π
2
U
2
(1 +cos)

+ Dòng in ti: I
d
=
Rd
Ud


+ Dòng in qua van Tiristor: I
T
=
π
α
π
2
−
I
d


+
Dòng in qua it: I

D
=
∫
+
απ
α
2
1
I
d
d
θ
=
π
α
π
2
+
I
d


+ Dòng in th cp: I
2
= I
d

π
α
−1

+ in áp ngc ln nht qua van: U
ngmax
= 2.83U
2


+ Công sut ti: P
d
=U
d
I
d

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động
Sinh viên: Nguyễn Văn Bình
18
Lớp: TĐH2_CĐK49

+ Công sut máy bin áp: S
ba
= 1.48 P
d


II.2.3. Nhận xét.
+ H s cos
ϕ
ca s  cu không i xng cao hn so vi s  cu i

xng.
+ S  này không cho phép làm vic  ch  nghch lu ph thuc.
+ Mch thng c s dng vi ti có công sut nh và va.
+ S van gim so vi s  cu i xng giá thành h.
II.3. CHỈNH LƯU ĐIỂN KHIỂN CẦ
U BA PHA KHÔNG ĐỐI XỨNG.
II.3.1. Sơ đồ nguyên lí.





U
C
T
1
Hình II.3. Mạch chỉnh lưu điều khiển đối xứng cầu 3F.



D
4
T
3
D6

T
5
D
2

R
d
U
B
U
A
U
c
U
b
U
a
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động
Sinh viên: Nguyễn Văn Bình
19
Lớp: TĐH2_CĐK49









II.3.2. Dạng điện áp.
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động
Sinh viên: Nguyễn Văn Bình
20
Lớp: TĐH2_CĐK49

II.3.3. Nguyên lí hoạt động.
Ud
Id
iT1
iD4
Id
ia
Id
Id
θ
θ
θ
θ
D6 D2
D4
D6
T3
T1
ua
T5
T1
ub
uc
θ
D2
ua

θ
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động
Sinh viên: Nguyễn Văn Bình
21
Lớp: TĐH2_CĐK49
Trong s  này s dng:
+ 3 Tiristor  nhóm Katot chung.
+ 3 Diot  nhóm Anot chung.
Giá tr trung bình ca in áp trên ti:
U
d
= U
d1
– U
d2

Trong ó:
+ U
d1
là thành phn in áp do nhóm Katot chung to nên.
+ U
d2
là thành phn in áp do nhóm Anot chung to nên.

π
θθ
π
α
π
θθ

π
α
π
α
π
α
π
α
π
2
63
sin2
2
3
cos
2
63
sin2
2
3
2
6
11
6
7
22
2
6
11
6

7
21
U
dUU
U
dUU
d
d
==
==
∫
∫
−
−
−
−

Vy :
)cos1(
2
U63
U
2
d
α+
π
=

in áp th cp máy bin áp:

)
3
2
sin(39U
)
3
2
sin(39U
sin39U
c
b
a
π
+θ=
π
−θ=
θ
=

Giá tr trung bình ca dòng ti:

R
U
I
d
d
=

Giá tri trung bình ca dòng chy trong Tiristor và Diot:

3
d
DT
I
II ==

Giá tr in áp ngc ln nht:

2max
6UU
ng
=


Công sut ti: P
d
= U
d
. I
d

Công sut máy bin áp:
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động
Sinh viên: Nguyễn Văn Bình
22
Lớp: TĐH2_CĐK49

dba
PS
3

π
=

II.3.4. Nhận xét.
Tuy in áp chnh lu cha nhiu sóng hài nhng chnh lu cu 3 pha không
i xng có quá trình iu chnh n gin, kích thc gn nh hn.

II.4.Kết luận.
Qua phân tích  la chn s  áp ng c yêu cu công ngh cng nh
kinh t ta thy:
+ Dùng s  chnh lu i xng và chnh lu không i xng cu ba pha cho
chúng ta cht lng in áp và dòng in tt nhng mch s dng nhiu kênh
iu khin do vy vic thit k mch phc t
p, mch s dng nhiu Tiristor nên
giá thành cao không kinh t.
Do vy ta chn s  mch chnh lu iu khin 1 pha không i xng. Mch
có nhng u im sau:
+ Hiu sut s dng máy bin áp cao hn mt s s  nh cu 1pha i
xng.
+ n gin hn vì s lng Tiristor gim xung ch còn 2 nên mch i
u
khin có it kênh iu khin hn, bo m kinh t hn.
+ Cùng mt di iu chnh in áp mt chiu thì cu không i xng iu
khin chính xác hn.

CHƯƠNG III
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động
Sinh viên: Nguyễn Văn Bình
23
Lớp: TĐH2_CĐK49
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH LỰC

I. Sơ đồ mạch lực.

+
-

………
10 dãy
10 acqui
R
S
R
f
T
1
T
2
D
1
D
2
AT
~
R
0
C
0
R
0
C
0

……
………
………
……

A

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ nạp ăcqui tự động
Sinh viên: Nguyễn Văn Bình
24
Lớp: TĐH2_CĐK49
AT: Aptômat có nhim v bo v quá ti, ngn mch ng thi làm nhim v
óng ct in cho mch lc.
R-C: Mc song song vi các tiristor có tác dng bo v các tiristor khi quá
áp khi chuyn mch.
V : Vônk o in áp ti.
A : Ampek o dòng ti.
R
s
: iên tr sun ly tín hiu phn hi dòng v mch iu khin.
R
f
: Ly tín hiu phn hi áp v mch iu khin

II. TÍNH TOÁN MẠCH LỰC.
S liu cho trc:
in áp ngun mt pha : U
1
= 220V; f = 50Hz.
Dung lng np : C = 40 Ah

S lng acqui : n = 100.

Do ó:
+ Dòng in np : I

n
= 40 A.
+ in áp np : U
n
= U
d
= 162 V.
+ Chn góc iu khin :  = 30
0


II.1. Tính chọn van.
T công thc:

d
U
=
)cos1(
2
2
α
π
+
U
.
in áp U
d
t max khi góc  = 0.

V

U
U
d
9,179
22
162.14,3
22
max
2
===
π

in tr np:

Ω=
−
=
−
= 05,0
40
60.2162
.0,2
n
aqn
I
NU
R

Dòng in np chy qua Tiristor:
AII

dT
68,16
14,3.2
52,014,3
.40
2
. =
−
=
−
=
π
α
π
.
Dòng in chy qua Diôt:
AII
dD
31,23
14,3.2
52,014,3
.40
2
. =
+
=
+
=
π
α

π
.
Giá tr ca dòng chy qua cun th cp ca cun bin th:
AII
d
54,36
14,3
52,0
1.401
2
=−=−=
π
α