Nhưng trên thực tế thì dung lượng ắc quy lại bị thay đổi tuỳ theo cường độ dòng điện phóng ra. Nếu dòng điện phóng càng lớn thì dung lượng ắc quy còn lại càng nhỏ và ngược lại, dòng điện phóng nhỏ thì dung lượng được bảo toàn ở mức cao. 1. Nguyên lý hoạt động của Ắc quy loại Axit chì. Hình 3: Phản ứng hóa học xả/nạp Ắc quy Axit-chì. - Quá trình phóng/xả điện: diễn ra nếu như giữa hai cực ắc quy có một thiết bị tiêu thụ điện, phản ứng hóa học xảy ra như sau: Tại cực dương: 2PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 Lúc đó, ắc quy sẽ phóng một dòng cực kỳ lớn, gây ra phát tia lửa điện, làm nóng bình ắc quy một cách nhanh chóng và có thể phát nổ. - Gây phát ra tia lửa khi đang nạp ắc quy: Khi nạp ắc quy mà đặc biệt là nạp với một dòng điện lớn thì ắc quy sẽ sinh ra hai loại khí dễ cháy nổ là H2 và O2. Công ty thiết kế Website Việt Ads là đơn vị hàng đầu thiết kế Website ắc quy xe đạp điện. Công ty chúng tôi luôn cập nhật những công nghệ mới, tối ưu hóa để hỗ trợ SEO Website ắc quy xe đạp điện mạnh. Hotline: 0964 82 6644 Email: support@vietadsgroup.vn Lõi ắc quy axit-chì là các tấm điện phân. Bên cạnh đó nhiệt độ không khí giảm làm cho dầu bôi trơn đặc quánh lại và làm cản trở trục khuỷu. Thông thường để làm quay trục khuỷu, ắc quy phải cung cấp một dòng điện từ 125 đến 200A hoặc lớn hơn nữa tùy thuộc vào dung tích động cơ, lực nén và nhiệt độ. Số ngăn tùy thuộc vào điện áp định mức bình: + ắc quy 6V thường 3 ngăn (2,1V/1Cell). + ắc quy 12V thường 6 ngăn (2,1V/1Cell). + Chế tạo từ các loại nhựa ebonit, axphantopec. + Để tăng độ bền vững và khả năng chịu axit, người ta ép vào bên trong bình một lớp lót chịu axit Mb1Mc. Khi mua hoặc sử dụng, đặc biết nếu muốn làm các mạch nạp hay kiểm tra bình ắc quy bạn nên nhớ 5 thông số cơ bản sau Sức điện động của ắc quy; Dung lượng phóng của ắc quy; Dung lượng nạp của ắc quy; Đặc tính phóng của ắc quy; Đặc tính nạp của ắc quy… Sức điện động của ắc quyDung lượng phóng của ắc lượng nạp của ắc tính phóng của ắc tính nạp của ắc quy. Sức điện động của ắc quy Sức điện động của ắc quy chì axit phụ thuộc vào nồng độ dung dịch điện phân E0 = 0,85 +γ V Trong đó E0 là sức điện động tĩnh của ắc quy đơn, tính bằng V γ là nồng độ dung dịch điện phân ở nhiệt độ 150C tính bằng g/cm3 Trong quá trình phóng điện, sức điện động của ắc quy được tính bằng công thức EP = UP + Trong đó EP là sức điện động của ắc quy phóng điện UP là điện áp đo trên các cực của ắc quy khi phóng điện IP là dòng điện phóng raq là điện trở trong của ắc quy khi phóng điện. Sức điện động En của ắc quy được tính như sau En = Un – In. raq Trong đó En sức điện động của ắc quy nạp điện In dòng điện nạp Un điện áp đo trên các cực của ắc quy khi nạp điện raq điện trở trong của ắc quy khi nạp điện. Dung lượng phóng của ắc quy. Dung lượng phóng của ắc quy là đại lượng đánh giá khả năng cung cấp năng lượng của ắc quy cho phụ tải, được tính theo công thức CP = IP. t Trong đó CP dung lượng thu được trong quá trình phóng điện, tính bằng Ah IP dòng điện phóng ổn định trong thời gian phóng điện tP Dung lượng nạp của ắc quy. Dung lượng nạp của ắc quy là đại lượng đánh giá khả năng tích trữ năng lượng của ắc quy, được tính theo công thức Cn = In. tn Trong đó Cn – dung lượng thu được trong quá trình nạp điện, tính bằng Ah In – dòng điện nạp ổn định trong thời gian nạp điện tn Đặc tính phóng của ắc quy. Đặc tính phóng của ắc quy là đồ thị biểu diễn quan hệ phụ thuộc của sức điện động, điện áp ắc quy và nồng độ dung dịch điện phân theo thời gian phóng khi dòng điện phóng không thay đổi. Đặc tính phóng của ắc quy Từ đồ thị ta có nhận xét Trong khoảng thời gian phóng từ tP = 0 đến tP = tgh sức điện động, điện áp, nồng độ dung dịch điện phân giảm dần. Tuy nhiên trong khoảng thời gian này độ dốc của các đồ thị không lớn, ta gọi đó là giai đoạn phóng ổn định hay thời gian cho phép tương ứng với mỗi chế độ phóng điện dòng điện của ắc quy. Từ thời điểm tgh trở đi độ dốc các đồ thị thay đổi đột ngột. Nếu tiếp tục cho ắc quy phóng điện sau tgh thì sức điện động, điện áp của ắc quy sẽ giảm rất nhanh. Mặt khác các tinh thể Sunfat chì PbSO4 tạo thành trong phản ứng sẽ có dạng thô, rắn rất khó hoà tan biến đổi hoá học trong quá trình nạp điện trở lại cho ắc quy sau này. Thời điểm tgh gọi là giới hạn phóng điện cho phép của ắc quy, các giá trị EP, UP,γ tại tgh gọi là các giá trị giới phóng điện cho ắc quy. Sau khi đã ngắt mạch phóng một khoảng thời gian, các giá trị sức điện động, điện áp của ắc quy, nồng độ dung dịch điện phân lại tăng lên, ta gọi đây là thời gian hồi phục hay khoảng nghỉ của ắc quy. Thời gian phục hồi này phụ thuộc vào chế độ phóng điện của ắc quy. Để đánh giá khả năng cung cấp điện của ắc quy có cùng điện áp danh nghĩa, người ta quy định so sánh dung lượng phóng điện thu được của các ắc quy khi tiến hành thí nghiệm ở chế độ phóng điện cho phép là 20h. Dung lượng phóng trong trường hợp này được kí hiệu là C20 Thời gian phóng điện cho phép, các giá trị giới hạn phóng điện của ắc quy phụ thuộc vào dòng điện phóng. Sự phụ thuộc của dung lượng phóng vào dòng điện phóng của ắc quy có dung lượng phóng định mức C20 dung lượng phóng thu được ở chế độ 20h là 60Ah. Đặc tính nạp của ắc quy là đồ thị biểu diễn quan hệ phụ thuộc của sức điện động, điện áp ắc quy và nồng độ dung dịch điện phân theo thời gian nạp khi trị số dòng điện nạp không thay đổi. Sơ đồ đặc tính nạp Từ đồ thị đặc tính nạp ta có nhận xét Trong khoảng thời gian nạp từ 0 đến t = ts , sức điện động, điện áp, nồng độ dung dịch điện phân tăng dần. Tới thời điểm ts trên bề mặt các bản cực âm xuất hiện các bọt khí còn gọi là hiện tượng sôi lúc này hiệu điện thế giữa các cực của ắc quy đơn tăng tới giá trị 2,4V. Nếu vẫn tiếp tục nạp, giá trị này nhanh chóng tăng tới 2,7 V và giữ nguyên. Thời gian này gọi là thời gian nạp no, có tác dụng làm cho phần các chất tác dụng ở sâu trong lòng các bản cực được biến đổi hoàn toàn, nhờ đó sẽ làm tăng thêm dung lượng phóng điện của ắc quy. Trong sử dụng thời gian nạp no cho ắc quy kéo dài từ 2 ÷ 3 h, trong suốt thời gian đó hiệu điện thế trên các cực của ắc quy và nồng độ dung dịch điện phân không thay đổi. Như vậy dung lượng thu được khi ắc quy phóng điện luôn nhỏ hơn dung lượng cần thiết để nạp no ắc quy. Sau khi ngắt mạch nạp, điện áp, sức điện động của ắc quy, nồng độ dung dịch điện phân giảm xuống và ổn định. Thời gian này cũng gọi là khoảng nghỉ của ắc quy sau khi nạp. Trị số dòng điện nạp ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng và tuổi thọ của ắc quy. Dòng điện nạp định mức đối với ắc quy qui định bằng 0,05C20. Ắc quy là nguồn điện thứ cấp, hoạt động dựa vào quá trình biến đổi hóa năng thành điện năng để tiến hành tích trữ và cấp điện cho các thiết bị điện. Người dùng có thể sử dụng máy nạp ắc quy để tái sạc điện và sử dụng ắc quy nhiều lần trước khi thay thế. Trong thực tế, ắc quy còn được biết đến với những tên gọi như acquy, bình accu, bình ắc quy, ắc quy lưu điện, ắc quy tích điện. 1. Ắc quy sử dụng điện môi bằng A-xít gọi tắt là ắc quy A-xít hoặc ắc quy Axít-Chì và cũng được chia làm 2 loại chính sau + Ắc quy A-xít chì hở Vented Lead-Acid Batteries + Ắc quy A-xít chì kín Valve-Regulated Lead- Acid 2. Ắc quy sử dụng điện môi bằng kiềm gọi tắt là ắc quy kiềm Nickel-Cadmium Batteries Tuy có hai loại chính như vậy nhưng ắc quy kiềm có vẻ ít gặp vì giá thành cao hơn nhiều so với Ắc quy A-xít có cùng các thông số tương đương như điện áp định mức Nominal voltage, dung lượng Ah Capacity Quá trình phóng xả điện bình ắc quy diễn ra khi nào 1. Đối với loại Ắc quy axit chì Quá trình phóng/xả điện diễn ra nếu như giữa hai cực ắc quy có một thiết bị tiêu thụ điện, phản ứng hóa học xảy ra như sau Tại cực dương 2PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O + O2 Tại cực âm Pb + H2SO4 = PbSO4 + H2 Phản ứng toàn bình Pb+PbO2+2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O Quá trình phóng điện kết thúc khi mà PbO2 ở cực dương và Pb ở cực âm hoàn toàn chuyển thành PbSO4. - Quá trình sạc/nạp điện do tác dụng của dòng điện nạp mà bên trong ắc quy sẽ có phản ứng ngược lại so với chiều phản ứng trên, phản ứng chung gộp lại trong toàn bình sẽ là 2PbSO4 + 2H2O = Pb+PbO2+2H2SO4. Kết thúc quá trình nạp thì ắc quy trở lại trạng thái ban đầu Cực dương gồm PbO2, cực âm là Pb. 2. Ắc quy kiềm Ni-Cd kiềm - Quá trình phóng điện Tương tự như Axit chì, quá trình phóng Ắc quy kiềm diễn ra khi có một thiết bị tiêu thụ điện nối vào cực dương và cực âm của Ắc quy. Phản ứng hóa học xảy ra theo hướng ở cực dương Niken hydro xit hóa trị 3 Trivalent nickel hydroxide sẽ bị giảm xuống Niken hydro xit hóa trị đến mức 2 divalent nickel hydroxide, và ở cực âm thì Catmi Cadmium hình thành nên Catmi hydro xit Cadmium hydroxide - Quá trình nạp điện Xảy ra theo hướng ngược lại quá trình phóng cho đến khi điện áp bình tăng đến mức mà hydro bốc ra ở cực âm và oxy bốc ra ở cực dương, điều này là nguyên nhân gây ra tổn hao nước. Tổng quát Do kết cấu xếp lớp nhau giữa các tấm cực của ắc quy nên thông thường số cực dương và cực âm không bằng nhau bởi sẽ tận dụng sự làm việc của hai mặt một bản cực nếu số bản cực bằng nhau thì các tấm ở bên rìa sẽ có hai mặt trái chiều ở cách nhau quá xa, do đó phản ứng hóa học sẽ không thuận lợi. Ở giữa các bản cực của ắc quy đều có tấm chắn, các tấm chắn này không dẫn điện nhưng có độ thẩm thấu lớn để thuận tiện cho quá trình phản ứng xảy ra khi các cation và anion xuyên qua chúng để đến các điện cực. Dung lượng ắc quy và ảnh hưởng bởi chế độ phóng Dung lượng là thông số cơ bản, tham số này cho biết được khả năng lưu trữ điện năng của ắc quy. Đơn vị tính của thông số này được tính thông dụng theo Ah Ampe giờ, một số ắc quy nhỏ hơn và thường là các pin thì tính theo mức mAh mili-ampe giờ. Một cách đơn giản để dễ hình dung về tham số dung lượng ắc quy như sau Ah là tham số bằng số dòng điện phát ra tính bằng Ampe trong khoảng thời gian nào đó tính bằng giờ. Ví dụ như ắc quy 10 Ah thì có thể phát một dòng điện 10A trong vòng một giờ, hoặc 5A trong 2 giờ, ... hay 1A trong 10. Nhưng trên thực tế thì dung lượng ắc quy lại bị thay đổi tuỳ theo cường độ dòng điện phóng ra. Nếu dòng điện phóng càng lớn thì dung lượng ắc quy còn lại càng nhỏ và ngược lại, dòng điện phóng nhỏ thì dung lượng được bảo toàn ở mức cao. Ví dụ về dung lượng của ắc quy phụ thuộc vào cường độ dòng phóng được thể hiện như bảng dưới đây số liệu sưu tầm Thông tin Đại lý ắc quy HD Việt Hotline hỗ trợ khách hàng 24/7 0981079832 Chi nhánh tại Hà Nội Trụ sở chính Số 100 Cầu Lớn - Nam Hồng - Đông Anh - TP. Hà Nội Cửa hàng số 1 Số 200 Võ Chí Công - La - Tây Hồ - Hà Nội gần ngõ 202 Võ Chí Công, Xuân La, Tây Hồ. Cửa hàng số 2 Số 45C Trường Chinh - Phương Đình - Quận Thanh Xuân - Hà Nội. Cửa hàng số 3 66 Vũ Trọng Khánh - Mộ Lao - Hà Đông Cửa hàng số 4 1119 Ngô Gia Tự - Đức Giang - Long Biên Chi nhánh Hải Phòng Nguyễn Văn Linh - Lê Chân - TP. Hải Phòng. Chi nhánh Tp. Hồ Chí Minh Sài Gòn Lương Định Của - Quận 2 - Thành phố Hồ Chí Minh Chi nhánh Đà Nẵng Số 20 Trịnh Đình Thảo - Khê Trung - Cẩm Lệ - TP. Đà Nẵng Fanpage facebook Bình ắc quy sau một thời gian không sử dụng xảy ra hiện tượng bị hao hụt năng lượng, hết điện, thậm chí có thể bị hư hỏng, suy giảm dung lượng vĩnh viễn. Đây là hiện tượng tự xả điện năng xảy ra ở hầu hết các loại ắc quy. chia sẻ một số thông tin kỹ thuật ắc quy hữu ích về chu kỳ sạc xả, hiện tượng tự xả, tự phóng điện năng xảy ra bên trong ắc quy. Kinh nghiệm hay khi xả sâu ắc quy ở mức độ như thế nào để đảm bảo độ bền, duy trì hiệu suất vận Độ xả sâu & Chu kỳ sạc xả ắc Khái niệm độ xả sâu- Độ xả sâu là lượng dung lượng mất đi hay dung lượng được xả ra khi ắc quy đã được sạc đầy trong một khoảng thời gian nhất Độ xả sâu có tên tiếng Anh là Shallow Depth of Discharge được kí hiệu là DoD. Độ xả sâu thường được biểu thị bằng phần trăm %. DoD 0% có nghĩa là ắc quy không Công thức tính độ xả sâu- Độ xả sâu bình ắc quy được tính như sauĐộ xả ắc quy = Dung lượng * Thời gian xả/100Trong đó Dung lượng đơn vị AH, thời gian xả đơn vị là giờ hVí dụ Nếu ắc quy GS 150Ah 12Volt 150Ah được xả trong 30 phút giờ với dòng điện 50A, độ sâu xả DoD là 50* = 25%. Chu kỳ sạc xả ắc quyChu kỳ sạc xả được tính bằng cách khi ắc quy sạc đầy năng lượng ở mức 100% và xả một hoặc nhiều lần hết 100% năng lượng thì được tính là một chu kỳ sạc xả. Mỗi thương hiệu, loại ắc quy có chu kỳ sạc xả khác nhau, số chu kỳ sạc xả càng cao thì ắc quy càng bền bỉ, thời gian sử dụng được lâu Nguyên tắc chung- Trước khi sạc lại, ắc quy xả sâu càng ít, thời gian sử dụng càng dụ Ắc quy Troy EFB N55/65B24L 12V 52AH có dung lượng 52Ah được xả sâu ở mức độ 70%, nghĩa là ắc quy đã được xả 70% dung lượng tương đương 52Ah x 70% = dung lượng còn lại là 30%, tương ứng Như vậy, với mức độ xả sâu càng cao thì ắc quy tiêu hao năng lượng càng Số lượng chu kỳ xả sâu càng nhiều thì tuổi thọ ắc quy càng cao. Ví dụ Hai ắc quy cùng loại, một ắc quy có chu kỳ xả 1000 lần, ắc quy khác có chu kỳ xả là 1500 lần, nếu cả 2 xả ở mức độ 70% thì ắc quy có chu kỳ xả 1500 sẽ có tuổi thọ cao hơn vì có số chu kỳ lớn Độ xả sâu DoD tối đa cho phép hằng ngày của một số loại ắc quyẮc quy Lithium 80 - 95%Ắc quy chì axit 15 - 30%. Thông thường, độ xả sâu đối với ắc quy axít chì là 50% nhưng không nên xả sâu quá 40%, đối với các trường hợp khẩn cấp chỉ nên xả sâu ở mức tối đa 70%.Ắc quy Gel 20 - 40%Ắc quy Chì-Carbon 20 - 50% Ứng dụng thực tế & lưu ý quan trọng về độ xả sâuBình ắc quy xả sâu ở mức độ bao nhiêu để đảm bảo tuổi thọ, duy trì hiệu suất, khả năng vận hành ắc quy? Ắc Quy Cao Cấp chia sẻ một số thông tin quan trọng về độ xả sâu ắc quy như sau- Ắc quy axit chì có độ bền, tuổi thọ cao hơn khi độ xả sâu DOD 80%. Điều này sẽ nhanh chóng làm hư hỏng, hoặc chết ắc quy. Luôn đảm bảo vận hành DOD tốt nhất là 50% - 75% công suất ắc Ắc quy ôtô cấu tạo bằng axít chì như Enimac, Troy, GS, Đồng Nai, Varta, Delkor,... khi xả sâu hoặc điện năng còn khoảng 40% dung lượng thì tiến sạc bổ sung điện ngay để đảm bảo tuổi thọ ắc thêm Sạc điện ắc quy- Tuyệt đối không để ắc quy hết điện hay sử dụng cạn kiệt dung lượng ắc quy, điều này sẽ làm giảm tuổi thọ ắc quy. Sau một thời gian sử dụng, ắc quy nên được sạc lại, tốt nhất là khi dung lượng còn dưới 40% dung Mỗi loại ắc quy có những hạn chế nhất định và điều kiện riêng liên quan đến chế độ sạc & xả. Nhiều loại ắc quy yêu cầu chế độ sạc hoặc bộ điều khiển sạc chuyên dụng, riêng dụ Ắc quy Niken Cadmium Nickel Cadmium Batteries nên được xả gần như hoàn toàn trước khi sạc, trong khi ắc quy axit chì không bao giờ được xả hết. Hơn nữa, điện áp, dòng điện trong chu kỳ sạc sẽ khác nhau đối với từng loại ắc quy. Thông thường, bộ sạc ắc quy hoặc bộ điều khiển sạc được thiết kế cho một loại ắc quy không thể được sử dụng với loại Tự xả, tự phóng điện ở ắc Định nghĩa- Tự xả ắc quy là một hiện tượng xảy ra bên trong ắc quy, trong đó các phản ứng hóa học bên trong làm giảm điện tích được lưu trữ của ắc quy mà không có bất kỳ kết nối bên ngoài nào giữa các điện cực hoặc bất kỳ mạch Tự xả hay còn gọi là tự phóng điện, Self-Discharge Thông tin kỹ thuật hiện tượng tự xả, tự phóng điện- Tất cả các ắc quy đều bị ảnh hưởng bởi việc tự xả. Tự xả không phải là lỗi sản xuất mà là đặc tính ắc quy. Tự xả làm giảm dung lượng được lưu trữ sau một thời gian không sử dụng ắc quy. Đồng thời, nó là nguyên nhân làm giảm tuổi thọ ắc Tốc độ tự xả ắc quy nhanh như thế nào phụ thuộc vào từng loại ắc quy, công nghệ, trạng thái sạc, dòng sạc, nhiệt độ môi trường, cấu tạo các thành phần trong ắc quy, các yếu tố Nếu ắc quy tự xả đạt 30% trong 24 giờ thì không nên sử dụng và tiến hành thay mới ắc quy Mức độ tự xảMức độ tự xả năng lượng của một số loại ắc quy như sau Loại Ắc QuyCó thể sạc lạiTự xả hoặc thời gian sử dụngChì Axít Lead-acidCó4 - 6% mỗi thángLithium-ionCó2 - 5% mỗi thángLithium-PolymerCóKhoảng 5% mỗi thángNiMH tự xả mỗi thángNickel CadmiumCó15 - 20% mỗi thángNickel-Metal hydride NiMHCó30% mỗi thángKiềm AlkalineKhông2 -3 % mỗi năm, thời gian sử dụng 7 - 10 nămLithium metalKhông10% trong 5 nămZinc-CarbonKhôngThời gian sử dụng 2 - 3 nămBảng Tốc độ xả hay tự phóng điện của một số loại ắc quyMức độ xả ắc quy axit chì ở các nhiệt độ môi trường khác nhau thì khác nhauKhả năng tự xả ắc quy tăng ở nhiệt độ cao hơn và tốc độ thường tăng gấp đôi với mỗi 10°C 18°F.Ở nhiệt độ 20°C 68°F, về mặt lý thuyết khả năng tự xả là khoảng 3% mỗi tháng, ắc quy có thể được lưu trữ trong 12 tháng không cần nạp điện. Với nhiệt độ khoảng 30°C 86°F, việc tự xả tăng lên, cần phải sạc lại sau 6 tháng. Để ắc quy giảm xuống dưới 60% SoC trong một thời gian sẽ gây ra sự sunfat xuyên sạc điện bổ sung năng lượng ắc quy ngăn ngừa hiện tượng tự xảĐể giảm thiểu những rủi ro hiện tượng ắc quy tự xả năng lượng, ảnh hưởng đến độ bền, hiệu năng vận hành. Chúng ta sạc điện bổ sung năng lượng ắc quy kịp thời, thường xuyên, nhất là đối với ô tô ít di chuyển, di chuyển quãng đường ngắn liên tục trong thời gian dài, ắc quy thời gian lâu chưa được by - Premium Battery Company Limited Quá trình biến đổi năng lượng trong ắc quy Chương 2 Giới thiệu về accquy I. Giới thiệu chung về ăcquy và các chế độ nạp A. Giới thiệu chung về ắc qui Ăc-qui là loại bình điện hoá học dùng để tích trữ năng lượng điện và làm nguồn điện cung cấp cho các thiết bị điện như động cơ điện, như bóng đèn, làm nguồn nuôi cho các linh kiện điện tử…. Các tính năng cơ bản của ăc-quy -Sức điện động lớn, Ýt thay đổi khi phóng nạp điện. -Sự tự phóng điện bé nhất. -Năng lượng điện nạp vào bao giờ cũng bé hơn năng lượng điện mà ăcquy phóng ra . -Điện trở trong của ăc-quy nhỏ. Nó bao gồm điện trở của các bản cực ,điện trở dung dịch điện phân có xét đến sự ngăn cách của các tấm ngăn giữa các bản cực. Thường trị số điện trở trong của ăc-quy khi đã nạp điện đầy là đến và khi ăc-quy phóng điện hoàn toàn là đến Có hai loại ăc-quy là ăc-quy a-xit hay ăc-quy chì và ăc-quy kẽm ăcquy sắt kền hay ăc-quy cadimi-kền. Trong đó ăc-quy a-xit được dùng phổ biến và rộng rãi hơn. 1. Cấu tạo của Ăcqui Các bộ phận chủ yếu của ăc-quy a-xit gồm -Các lá cực dương làm bằng Pb 2 được ghép song song với nhau thành một bộ chùm cực dương. -Các lá cực âm làm bằng Pb được ghép song song với nhau thành một bộ chùm cực âm. Bộ chùm cực âm và chùm cực dương đặt xen kẽ nhau theo kiểu cài rănglược, sao cho cứ lá cực âm rồi đến một lá cực dương . -Lá cách đặt giữa các lá cực âm và lá cực dương để tránh hiện tượng chập mạch giữa các điện cực khác dấu. -Vỏ bình điện ăcquy thường làm bằng cao su cứng êbonit đúc thành hinh hộp , chịu được khí nóng lạnh, va chạm mạnh và chịu a-xit. Dưới đáy bình có các đế cao để dắt các lá cực lên, khi mùn của chất hoạt động rụng xuống thì đọng dưới rãnh đế như vậy tránh được hiện tượng chập mạch giữa các điện cực do mùn gây ra. Nắp đậy ăc-quy cũng làm vỏ cao su cứng, nắp có các lỗ để đổ dung dịch điện phân vào bình và đầu cực luồn qua . Nút đậy để dung dịch khỏi đổ ra. -Cầu nối bằng chì để nối tiếp các đầu cực âm của ngăn ăc-quy này với cực dương của ngăn ăc-quy tiếp theo. 2. Quá trình biến đổi năng lượng trong ắc quy ắc qui là nguồn năng lượng có tính chất thuận nghịch nó tích trữ năng lượng dưới dạng hoá năng và giải phóng năng lượng dưới dạng điện năng. Quá trình ắc qui cấp điện cho mạch ngoài được gọi là quá trình phóng điện, quá trình ắc qui dự trữ năng lượng được gọi là quá trình nạp điện. Kí hiệu hoá học biểu diễn ắc qui axit có dung dich điện phân là axit H 2SO4 nồng độ d = 1,1 ÷ 1,3 % bản cực âm là Pb và bản cực dương là PbO2 có dạng - Pb  H2SO4 d = 1,1 ÷ 1,3  PbO2 + Phương trình hoá học biểu diễn quá trình phóng nạp của ắc qui axit phóng PbO2 + 2H2SO4 + Pb 2PbSO4 + 2H2O nạp Thế điện động E = 2,1 V. Nhận xét Từ những điều đã trình bầy ở trên ta nhận thấy trong quá trình phóng-nạp nồng độ dung dịch điện phân là thay đổi. Khi ắc quy phóng điện nồng độ dung dịch điện phân giảm dần. Khi ắc quy nạp điện nồng độ dung dịch điện phân tăng dần. Do đó ta có thể căn cứ vào nồng độ dung dịch điện phân để đánh giá trạng thái tích điện của ắc quy. 3. Đặc tính của ắc qui Đặc tính nạp của ắc qui là đồ thị biểu diễn quan hệ phụ thuộc giữa sức điện động, điện áp và nồng độ dung dịch điện phân theo thời gian nạp khi trị số dòng điện nạp không thay đổi . Từ đồ thị đặc tính nạp ta có các nhận xét sau - Trong khoảng thời gian từ tn = 0 đến tn = tgh thì sức điện động, điện áp , nồng độ dung dịch điện phân tăng dần. - Tới thời điểm ts trên bề mặt các bản cực âm xuất hiện các bọt khí còn gọi là hiện tượng" sôi " lúc này hiệu điện thế giữa các bản cực của ắc qui đơn tăng đến 2,4 V. Nếu vẫn tiếp tục nạp giá trị này nhanh chóng tăng tới 2,7 V và giữ nguyên. Thời gian này gọi là thời gian nạp no, nó có tác dụng cho phần các chất tác dụng ở sâu trong lòng các bản cực được biến đổi tuần hoàn, nhờ đó sẽ làm tăng thêm dung lượng phóng điện của ắc qui. - Trong sử dụng thời gian nạp no cho ắc qui kéo dài từ 2 ÷ 3 h trong suốt thời gian đó hiệu điện thế trên các bản cực của ắc qui và nồng độ dung dịch điện phân không thay đổi. Nh vậy dung lượng thu được khi ắc qui phóng điện luôn nhỏ hơn dung lượng cần thiết để nạp no ắc qui. - Sau khi ngắt mạch nạp, điện áp, sức điện động của ắc qui, nồng độ dung dịch điện phân giảm xuống và ổn định. Thời gian này cũng gọi là khoảng nghỉ của ắc qui sau khi nạp. - Trị số dòng điện nạp ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng và tuổi thọ của ắc qui. Dòng điện nạp định mức đối với ắc qui là In = 0,1Q10 . B. Các phương pháp nạp ắc qui tự động Có ba phương pháp nạp ắc qui là +Phương pháp dòng điện. +Phương pháp điện áp. +Phương pháp dòng áp. 1. Phương pháp nạp ắcqui với dòng điện không đổi Đây là phương pháp nạp cho phép chọn được dòng nạp thích hợp với mỗi loại ắc qui, bảo đảm cho ắc qui được no. Đây là phương pháp sử dụng trong các xưởng bảo dưỡng sửa chữa để nạp điện cho ắc qui hoặc nạp sửa chữa cho các ắcqui bị Sunfat hoá. Với phương pháp này ắc qui được mắc nối tiếp nhau và phải thoả mãn điều kiện Un ≥ 2, Trong đó Un - điện áp nạp Naq - số ắc quy đơn mắc trong mạch Trong quá trình nạp sức điện động của ắc qui tăng dần lên, để duy trì dòng điện nạp không đổi ta phải bố trí trong mạch nạp biến trở R. Trị số giới hạn của biến trở được xác định theo công thức R= U n − 2,0 N aq In Nhược điểm của phương pháp nạp với dòng điện không đổi là thời gian nạp kéo dài và yêu cầu các ắc qui đưa vào nạp có cùng dung lượng định mức. Để khắc phục nhược điểm thời gian nạp kéo dài, người ta sử dụng phương pháp nạp với dòng điện nạp thay đổi hai hay nhiều nấc. Trong trường hợp hai nấc, dòng điện nạp ở nấc thứ nhất chọn bằng 0,3 ÷ 0,6 .Q10 tức là nạp cưỡng bức và kết thúc ở nấc một khi ắc qui bắt đầu sôi. Dòng điện nạp ở nấc thứ hai là 0, . 2. Phương pháp nạp với điện áp không đổi Phương pháp này yêu cầu các ắc qui được mắc song song với nguồn nạp. Hiệu điện thế của nguồn nạp không đổi và được tính bằng 2,3 ÷ 2,5 V cho mỗi ngăn đơn. Phương pháp nạp với điện áp không đổi có thời gian nạp ngắn, dòng nạp tự động giảm theo thời gian. Tuy nhiên dùng phương pháp này ắc qui không được nạp no. Vì vậy nạp với điện áp không đổi chỉ là phương pháp nạp bổ sung cho ắc qui trong quá trình sử dụng. 3. Phương pháp nạp dòng áp Đây là phương pháp tổng hợp của hai phương pháp trên. Nó tận dụng được những ưu điểm của mỗi phương pháp. Đối với yêu cầu của đề bài là nạp ắc quy tự động tức là trong quá trình nạp mọi quá trình biến đổi và chuyển hoá được tự động diễn ra theo một trình tự đã đặt sẵn thì ta chọn phương án nạp ắc qui là phương pháp dòng áp. Đối với ắc qui axit Để bảo đảm thời gian nạp cũng nh hiệu suất nạp thì trong khoản thời gian tn= 8h tương ứng với 75÷80 % dung lượng ắc qui ta nạp với dòng điện không đổi là I n = 0, Vì theo đặc tính nạp của ắc qui trong đoạn nạp chính thì khi dòng điện không đổi thì điện áp, sức điện động tải Ýt thay đổi, do đó bảo đảm tính đồng đều về tải cho thiết bị nạp. Sau thời gian 8 h ắc qui bắt đầu sôi lúc đó ta chuyển sang nạp ở chế độ ổn áp. Khi thời gian nạp được 10 h thì ắc qui bắt đầu no, ta nạp bổ sung thêm 2 ÷ 3 h. Các quá trình nạp ắc qui tự động kết thúc khi bị cắt nguồn nạp hoặc khi nạp ổn áp với điện áp bằng điện áp trên 2 cực của ắc qui, lúc đó dòng nạp sẽ từ từ giảm về không. Vì ắc qui là tải có tính chất dung kháng kèm theo sức phản điện động cho nên khi ắc qui đói mà ta nạp theo phương pháp điện áp thì dòng điện trong ắc qui sẽ tự động dâng nên không kiểm soát được sẽ làm sôi ắc qui dẫn đến hỏng hóc nhanh chóng. Vì vậy trong vùng nạp chính ta phải tìm cách ổn định dòng nạp cho ắc qui. Khi dung lượng của ắc qui dâng lên đến 80% lúc đó nếu ta cứ tiếp tục giữ ổn định dòng nạp thì ắc qui sẽ sôi và làm cạn nước. Do đó đến giai đoạn này ta lại phải chuyển chế độ nạp ắc qui sang chế độ ổn áp. Chế độ ổn áp được giữ cho đến khi ắc qui đã thực sự no. Khi điện áp trên các bản cực của ắc quy bằng với điện áp nạp thì lúc đó dòng nạp sẽ tự động giảm về không, kết thúc quá trình nạp. Tuỳ theo loại ắc qui mà ta nạp với các dòng điện nạp khác nhau ,với ắc qui axit dòng nạp In = 0,1Q10 ; nạp cưỡng bức với dòng điện nạp I n = 0, . State of Charge 12 Volt battery Volts per Cell 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0 Battery Charging Battery Charging takes place in three basic stages Bulk, Absorption and Float Bulk Charge – Giai đoạn dầu tiên trong quá trình nạp acquy. Dòng điện được cấp với một giá trị an toàn lớn nhất cho tới khi điện áp của acquy đạt 80-90% điện áp khi nạp đầy. Điện áp nạp trong giai đoạn này có thể từ dến 15 volts, không có một điện áp nạp xác điịnh trong giai đoạn nạp cưỡng bức nhưng có giới hạn do dòng diện cực đại mà acquy co thể chịu được. Absorption Charge Giai đoạn thứ hai của quá trình nạp ba giai đoạn. Điện áp nạp được giữ không đổi và dòng điện được giẩm từ từ khi nội trở acquy tăng trong quá trình nạp. Trong suốt giai đoạn này điện áp ra của bộ nguồn nạp là cực đại khoảng tù dến volts. Float Charge Giai đoạn thứ ba. Sau khi acquy đựoc nạp no điện áp nạp được giảm xuống khoảng từ đến volts để giảm sự sinh khí và tăng tuổi thọ acquy. ở giai đoạn này nên nạp với diện áp phân đoạn “Trickle charge”. Điện áp này có thể tạo ra bằng kĩ thuật PWM -Điều biến độ rộng xung-Nếu acquy được sử dụng làm hệ thống dự phòng “backup power systems” tức là Ýt khi phai xả thì điện áp nạp nổi nên vào khoảng từ to volts. Chargers ở đa số các gara oto hay các khach hàng các bộ nguồn nạp chủ yếu là bộ nguồn nạp 1 giai đoạn Bulk charge, và có rất ÝtnÕu cósự điều chỉnh diện áp. Các bộ nguồn này tót cho các nguồn pin hay acquy đã cạn kiệt nạp nhanh nhưng không tốt cho quá trình nạp lâu dài. Trong số các bộ nguồn có thể điều chỉnh được có loại điều chỉnh dược điện áp, ví dụ như của hãng Iota Engineering and Todd giữ cho diện áp trên acquy là không đổi. Nếu các bộ nguồn này phù hợp với acquy thì chúng sẽ giữ cho acquy không bị hang do nạp không đúng cách. What taper charge really means is that as the battery gets charged up, the voltage goes up, so the amps out of the charger goes down. They charge OK, but a charger rated at 20 amps may only be supplying 5 amps when the batteries are 80% charged. To get around this, Statpower and maybe others? have come out with "smart", or multistage chargers. These use a variable voltage to keep the charging amps much more constant for faster charging. Charge controllers A charge controller is a regulator that goes between the solar panels and the batteries. Regulators for solar systems are designed to keep the batteries charged at peak without overcharging. Meters for Amps from the panels and battery Volts are optional with most types. Most of the modern controllers have automatic or manual equalization built in, and many have a LOAD output. There is no "best" controller for all applications - some systems may need the bells and whistles of the more expensive controls, others may not. Battery Charging Voltages and Currents Hầu hết các ácquy nước nên được nạp không quá C/8 nếu nạp lâu dài. "C/8" is the battery capacity at the 20-hour rate divided by 8. ví dô một acquy 220Ah là khoảng 26A. Acquy khô không được nạp quá C/20 hay 5% dung lượng. Với acquy axit diện áp đầu ra của bộ nạp la 15 V tức mỗi ngăn sẽ đuợc nạp vói điện áp là Sau đó phải chuyển sang chế độ “trickle charge”. Chó ý rằng ở giai đoạn này accquy axit phải có bọt khí hiện tượng sôi thì mới chắc chắn rằng acquy đã no. Điện áp nạp nổi cho acquy axit nên vào khoảng đến hay khoảng đến volts cho acquy 12V. nếu nhiệt độ cao trên 850F thì nên giảm xuống còn khoảng Volts/Ngăn. Bulk charge Absorption Charge Fload charge 37A I Giảm nhanh Phần II Phân tích tính toán và lựa chọn sơ đồ I. Chỉnh lưu điều khiển đối xứng sơ đồ cầu 3 pha 1. Sơ đồ nguyên lý Sơ đồ gồm 6 Tiristor được chia làm hai nhóm - Nhóm Katot chung T1, T3, T5 - Nhóm Anot chung T2, T4, T6 Góc mở α được tính từ giao điểm của các nửa hình sin Giá trị trung bình của điện áp trên tải 6 Ud = 2π 5π +α 6 ∫ π 6 2U 2 sin θdθ = +α 3 6U 2 cos α π Từ công thức trên ta thấy U d = U d max khi phòng khi điện áp lưới giảm lưới Khi đó ta có U2 = cos α = 10% để dự πU d max 0, 6 = 15V ta có U 2 = V Thay giá trị U d max Điên áp các pha thứ cấp của máy biến áp là U a =10, 07 sin θ U b =10, 07 sinθ − U c =10, 07θ + 2π 3 2π 3 Giá trị trung bình của dòng thứ cấp máy biến áp. I 2 max = 2 I d max 3 Từ số liệu ban đầu thay I d max = 90 A có I 2 max = C / 8 = 37,5 A Giá trị trung bình của dòng chạy qua 1 Tiristor là ITBV max = I d max = 12,5 A 3 Giá trị điện áp ngược mà Tiristor phải chịu π U ng max = 6U 2 = U d max = 15,7V 3 Công suất biến áp Sba = π U d max I d max = 205,4 VA 3 Nhận xét Với sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha có điều khiển thì điện áp ra Ud Ýt đập mạch trong mét chu kì đập mạch 6 lần do đó vấn đề lọc rất đơn giản, điện áp ngược lên mỗi van nhỏ, công suất biến áp nhỏ nhưng mạch phức tạp nhiều kênh điều khiển. 2. Đường đặc tính biểu diễn II. Chỉnh lưu cầu 3 pha bán điều khiển 1. Sơ đồ nguyên lý Trong sơ đồ này sử dụng 3 Tiristor ở nhóm Katot chung và 3 Diot ở nhóm Anot chung. Giá trị trung bình của điện áp trên tải U d = U d 1 −U d 2 Trong đó Ud1 là thành phần điện áp do nhóm Katot chung tạo nên Ud2 là thành phần điện áp do nhóm Anot chung tạo nên U d1 = Ud2 = 3 2π 3 2π 11π −α 6 ∫ π 2U 2 sin θdθ = 3 6U 2 cos α 2π 2U 2 sin θdθ = 3 6U 2 2π 7 −α 6 11π −α 6 ∫ π 7 −α 6 Vậy U d = Ta nhận thấy 3 6U 2 1 + cos α 2π U d = U d max khi đó ta có U 2 = khi cos α = 0,9 2π U d max = 6,75V 1, 6 Điện áp thứ cấp máy biến áp U a = 9, 55sin θ 2π 3 2π U c = 9, 55sinθ + 3 U b = 9, 55sinθ − Giá trị trung bình của dòng chảy trong Tiristor và Diot ITBV max = I diot max = Giá trị dòng điện ngược lớn nhất U ng max = 6U 2 = Công suất biến áp Sba = I d max = 12,5 A 3 π U d max = A 3 π U d max I d max = 205,4 VA 3 Nhận xét Tuy điện áp chỉnh lưu chứa nhiều sóng hài nhưng chỉnh lưu cầu 3 pha không đối xứng có quá trình điều chỉnh đơn giản , kích thước gọn nhẹ hơn. 2. Đường đặc tính biểu diễn III. Chỉnh lưu điều khiển cầu một pha không đối xứng 1. Sơ đồ nguyên lý Trong sơ đồ này, góc dẫn dòng chảy của Tiristor và của điốt không bằng nhau. Góc dẫn của điốt là λ D = π + α Góc dẫn của Tiristor là λT = π − α Giá trị trung bình của điện áp tải Ud = 1 π π ∫ α 2U 2 sin θdθ = U d max = Do đó U2 = 2U 2 π πU d max π .15 = = 15,7 V 1,9 2 1,9 2 Giá trị trung bình của dòng tải Id = Ud Zt Dòng qua Tiristor IT = Dòng qua Điốt 2U 2 1 + cos α π 1 2π π ∫I α d dθ = I d π −α 2π ID = 1 2π π +α ∫ α I d dθ = I d π +α 2π Giá trị hiệu dụng của dòng chạy qua sơ cấp máy biến áp I2 = 1 π I π ∫α 2 d dθ = I d 1 − α π Nhận xét Sơ đồ chỉnh lưu điều khiển 1 pha không đối xứng có cấu tạo đơn giản, gọn nhẹ , dễ điều khiển , tiết kiệm van . Thích hợp cho các máy có công suất nhỏ và vừa. 2. Đường đặc tính biểu diễn

hiện tượng tự phóng điện của ắc quy