Đề tài: Thiết kế bộ nạp ác quy tự động và liên tục

Thông tin tài liệu đầy đủ

LỜI NÓI ĐẦU

Nguồn điện một chiều được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ ứng dụng trong sinh hoạt đến ứng dụng trong quốc phòng, công nông nghiệp, các ngành khoa học kỹ thuật và trong sản xuất công nghiệp hiện đại

Những năm gần đây, khoa học kỹ thuật phát triển nhanh chưa từng thấy, nhất là lĩnh vực điện tử, tin học, tự động hoá, đo lường điều khiển, v.v… các thiết bị điện tử trong các dây chuyền sản xuất công nghiệp, các dụng cụ

đo lường tự động, các hệ thống điều khiển với độ chính xác cao, các loại máy tính điện tử với tốc độ tính toán nhanh được ứng dụng trong công nghiệp, trong đo lường và điều khiển, v.v… hầu hết đều cần một nguồn cung cấp điện một chiều để hoạt động Chính vì vậy đòi hỏi có một nguồn điện một chiều tương ứng; đáp ứng được những nhu cầu mới, như có điện thế, dòng điện lớn, kích thước gọn nhẹ, làm việc tin cậy, chính xác, độ ổn định cao, khả năng làm việc lâu dài, chịu được các điều kiện môi trường làm việckhác nhau các nguồn điện một chiều này có thể là các loại pin, acqy, nhưng phổ biến hơn vẫn là nguồn điện một chiều từ acquy Do vậy việc thiết kế một bộ nguồn cung cấp là rất quan trọng và thiết thực Trong đó có việc thiết kế một bộ nạp acquy tự động và liên tục cũng được rất chú trọng

Vấn đề lớn ở đề tài này là chế độ nạp cho acquy như thế nào? công nghệ nạp ra sao? có rất nhiều phương pháp điện cho acquy

+ Nạp với dòng điện không đổi

+ Nạp với điện áp không đổi

+ Nạp vừa dòng, vừa áp

Trong đồ án này ta dùng phương pháp nạp hai cấp dòng điện bởi vì khi nạp đòi hỏi tốc độ nhanh, thời gian ngắn và điện áp ắc quy phải đầy và đủ

Hà Nội, ngày 30 tháng 5 năm 2010

Sinh viên thực hiện Trần Đình Của

Acquy là nguồn điện một chiều được sử dụng rất rộng rãi và làm việc dựa trên hiện tượng điện - hoá học Acquy sản xuất ra phải bảo đảm các tính năng về điện theo quy định

+ Sức điện động lớn và ít thay đổi khi phóng, nạp điện

+ Acquy phải làm việc thuận nghịch, nghĩa là hiệu suất năng lượng gần 100%

+ Điện trở trong nhỏ

+ Dung lượng cho một đơn vị trọng lượng và một đơn vị thể tích phải lớn

+ Tự phóng điện

1.2 Phân loại acquy:

Trong điều kiện hiện nay có rất nhiều loại acquy khác nhau được sản xuất tuỳ thuộc vào những điều kiện, yêu cầu cụ thể của từng loại máy móc, dụng cụ, điều kiện làm việc, cũng như những tính năng kinh tế kỹ thuật của acquy Có thể liệt kê một số loại sau :

- Acquy chì ( hay acquy axít)

- Acquy kiềm

- Acquy không lamen và acquy kín

- Acquy kẽm - bạc và acquy catmi- bạc

Tuy nhiên trên thực tế thì acquy axit và acquy kiềm được sử dụng nhiều hơn nhưng thông dụng nhất từ trước đến nay là acquy axít; vì so với acquy kiềm nó có một vài đặc tính tốt hơn như : sức điện động của mỗi bản " cặp bản " cực cao hơn và có điện trở trong nhỏ Vì vậy trong đồ án này ta chọn loại acquy a xít để nghiên cứu và thiết kế

1.3 Cấu tạo của acquy axít:

1.3.1.Vỏ bình:

Vỏ thường làm bằng những nguyên liệu cách điện như nhựa, cao su cứng (ê bônít) đúc thành hình hộp, được chia thành nhiều ngăn, chịu được khí hậu nóng, lạnh va chạm mạnh và chịu được axít

Ở đáy của mỗi ngăn có bốn sống đỡ khối bản cực tạo thành khoảng trốn giữa đáy bình và mặt dưới của khối bản cực, tránh được hiện tượng chập mạch giữa các bản cực do chất kết tủa rơi xuống đáy bình gây nên

1.3.2.Tấm ngăn:

Tấm ngăn được ghép giữa các bản cực âm và các bản cực dương để tránh hiện tượng chập mạch giữa các điện cực khác dấu

1.3.3.Phân phối bản cực âm:

Các bản cực âm ghép song song với nhau tạo thành khối bản cực âm Chất hoạt động của bản cực âm là chì xốp

Hình 1.1.các bản cực acquy

(+)

L¸ c¸ch ®iÖn

CÊu t¹ o b¶n cùc

1.3.4 Phân khối bản cực dương:

Các bản cực dương cũng được ghép song song nhau tạo thành khối bản cực dương

Chất hoạt động ở bản cực dương là PbO2 ( bi ô xít chì )

Để tăng dung lượng và sức điện động của acquy, người ta đấu nối nhiều bản cực nối tiếp nhau dương- âm xen kẽ nhau trong một ngăn giữa (+)

và (-) cách nhau bằng một lá cách điện

1.3.5.Dung dịch điện phân:

Dung dịch điện phân là axít sunfuric ( H2SO4 )

Nồng độ dung dịch điện phân axít sunfuric P = 1,1 - 1,3g/cm3

Nồng độ dung dịch điện phân có ảnh hưởng lớn đến sức điện động của acquy

1.3.6.Cầu nối:

Cầu nối bằng chì để nối tiếp các đầu cực âm của ngăn acquy này với đầu cực dương của ngăn acquy tiếp theo

1.3.7.Nắp nút:

Nắp đậy vỏ bình cũng được làm bằng nhựa hoặc bằng cao su cứng, nắp

có các lỗ để đổ dung dịch vào bình và đầu cực và nút đậy để điện dịch khỏi đổ ra

1.4 Quá trình hoá học trong các acquy axít:

Trong acquy axít thường xảy ra hai quá trình hoá học thuận nghịch đặc trưng là quá trình nạp và phóng điện

Khi nạp điện, nhờ nguồn điện nạp mà ở mạch ngoài các điện tử "e" chuyển động từ các bản cực âm đến các bản cực dương, đó là dòng điện nạp (In)

Khi phóng điện, dưới tác dụng của sức điện động riêng của acquy các điện tử sẽ chuyển động theo hướng ngược lại từ (+) đến (-) và tạo thành dòng điện phóng (Ip)

Khi acquy đã được nạp no, chất tác dụng ở các bản cực dương là PbO2 , còn ở các bản cực âm là chì xốp Pb Khi phóng điện, các chất tác dụng ở cả hai bản cực đều trở thành sunfat chì PbSO4 có dạng tinh thể nhỏ.

Phương trình hoá học xảy ra trong acquy axít:

Trên bản cực dương :

PbO2 + 3H+ HSO4+ 2e = PbSO4+ H2OTrên bản cực âm :

Pb + H2SO4 = PbSO4 + 2e + 2HTrong trường hợp tổng quát có thể đặc trưng các quá trình bằng bảng sau:

Trạng thái

của acquy Bản cực dương

Dung dịch điện phân Bản cực âm

2 H2SO4

(axít sunfuric)

2 H20(nước)

Pb(chì xốp nguyên chất)

PbSO4(sunfat chì tinh thể nhỏ )

Như vậy, khi phóng điện axít sunfuric bị hấp thụ để tạo thanh sunfat, còn nước thì bị phân hoá ra , do đó nồng độ của dung dịch giảm đi Khi nạp điện thì ngược lại, nhờ hấp thụ nước và tái sinh ra axít sunfuric nên nồng độ của dung dịch tăng lên Sự thay đổi nồng độ của dung dịch điện phân khi phóng và nạp là một trong những dấu hiệu để xác định mức phóng điện của acquy trong sử dụng

1.5 Các đặc tính của acquy axít:

Trong phần này ta chỉ nờu một vài đặc tớnh chủ yờu của acquy axớt và

để đơn giản ta chỉ xột đặc tớnh của một acquy đơn:

1.5.1.Sức điện động (SĐĐ) của acquy :

SĐĐ của acquy phụ thuộc chủ yếu vào điện thế trờn cỏc cực tức là phụ thuộc vào đặc tớnh lý hoỏ của vật liệu để làm cỏc bản cực và dung dịch điện phõn, khụng phụ thuộc vào kớch thước của cỏc bản cực

SĐĐ của acquy phụ thuộc vào nồng độ của dung dịch điện phõn được xỏc định bằng cụng thức thực nghiệm sau:

Eo= 0,85 + P ( 1.1 )Với E0 - SĐĐ tĩnh của acquy đơn SĐĐ tĩnh được đo trong trường hợp acquy khụng phúng điện và bằng vụn kế đặc biệt

P - nồng độ dung dịch điện phõn được tớnh bằng V quy về + 150C

Ngoài ra SĐĐ của acquy cũn phụ thuộc vào nhiệt độ của dung dịch điện phõn Vớ dụ khi nhiệt độ thay đổi từ 200C đến 400C thỡ SĐĐ của acquy đơn giảm từ 2,12 đến 2,096V

1.5.2.Cỏc đặc tớnh nạp và phúng của acquy:

a.Phõn tớch quỏ trỡnh nạp

Khi đổ dung dịch axit sunfuric vào các ngăn của bình thì

trên các bản cực sẽ sinh ra một lớp mỏng chì sunfat PbSO 4: PbO + H 2 SO 4 →PbSO 4 + H2O

Đem nối nguồn điện một chiều vào hai đầu của acquy thì dòng một chiều sẽ đợc khép kín qua mạch acquy và dòng

đó đi theo chiều: cực dơng nguồn một chiều →đầu cực 1 acquy →chùm bản cực 1→qua dung dịch điện fân→bản cực

2→đầu cực 2 của acquy →cực âm nguồn một chiều

Dòng điện sẽ làm cho dung dịch điện fân fân ly:

Các aniôn SO2 −4 chạy về fía chùm bản cực nối với cực điện

d-ơng của nguồn điện tạo ra fản ứng tại đó :

giá trị này nhanh chóng tăng lên 2,7V và giữ nguyên.Thời

gian này gọi là thời gian nạp no ,nó có tác dụng làm cho phân

tử các chất tác dụng ở sâu bên trong lòng bản cực đợc biến

đổi hoàn toàn ,nhờ đó sẽ làm tăng thêm dung lợng phóng

điện của acquy Trong sử dụng thời gian nạp no của acquy thờng kéo dài khoảng 2hữ3h , trong khoảng thời gian này

hiệu điện thế của acquy và nồng độ dung dịch điện phân không thay dổi.Sau khi ngắt mạch nạp , điện áp ,sức điện

động , nồng độ dung dịch điện phân của acquy giảm

xuống và ổn định, dây gọi là thời gian nghỉ của acquy sau khi nạp

Có thể nạp điện cho acquy với dòng điện cố định hoặc

nạp ở điện thế không đổi Nạp ở dòng điện cố định sẽ

Hình 1.2.Quá trình nạp acquy

Trên hình vẽ là đặc tính nạp bằng dòng điện không đổi, nồng độ dung dịch khi nạp tăng theo quy luật đường thẳng từ 1,11 g/cm3 đến 1,27g/cm3 ở cuối quá trình nạp

Sức điện động E0 1,96V ứng với acquy coi là phóng hết điện

Khi nạp điện trong lòng các bản cực tạo thành axít sunfuric và nồng độ của dung dịch trong các bản cực trở lên đậm đặc hơn nồng độ dung dịch chung, do đó Eaq khi nạp lớn E0 một lượng bằng ∆ E

Thế hiệu của acquy khi nạp :

Un = Eaq + In.Raq ( 1.2)

In : dòng điện nạp (A)

Un : Thế hiệu của ắc quy trong quá trình nạpRaq : điện trở trong của ắc quy

∆ E : Mức chênh lệch sức điện động trong quá trình nạp

Ở cuối quá trình nạp SĐĐ và thế hiệu Un tăng lên khá nhanh cùng với các bọt khí tạo thành trong acquy Khi quá trình nạp kết thúc và chất tác dụng

ở các bản cực đã trở lại trạng thái ban đầu, dòng điện In lúc này chỉ còn tác dụng điện phân nước thành ôxi và hiđrô và thoát ra dưới dạng các bọt khí Hiện tượng này được gọi là sự "sôi" của acquy và đó là dấu hiệu của cuối quá trình nạp

Sự sôi bắt đầu trong acquy khi thế hiệu của mỗi acquy đơn tăng tới 2,4V rồi ngay sau đó thế hiệu tăng vọt lên và đến khi đã đạt giá trị tận cùng 2,7V thì ngừng tăng Điểm này thực chất đã là điểm cuối quá trình nạp và có thể kết thúc nạp ở đây, nhưng thường người ta phải tiếp tục nạp khoảng 3 giờ nữa, khi thấy rằng suốt trong thời gian đó thế hiệu và nồng độ dung dịch của acquy không thay đổi thì acquy mới được nạp no

Sau khi ngắt dòng điện nạp, thế hiệu của acquy sụt hẳn xuống bằng Eaq

và sau một khoảng "nghỉ" (tức là sau khi đã cân bằng nồng độ dung dịch và

đó thoỏt hết bọt khớ) ú giảm đến SĐĐ tĩnh cho đến giỏ trị E0= 2,11 ữ 2,12V ứng với acquy đó được nạp no.

Như vậy những dấu hiệu biểu thị mốc cuối cựng của quỏ trỡnh nạp:Thế hiệu và nồng độ dung dịch của acquy nừng tăng và chỳng phải khụng thay đổi trong 3 giờ liền

Điện lượng cung cấp cho acquy khi nạp Quảng ninh tớnh bằng :

Qn = In Tn ( 1.3)

Tn : là thời gian nạp tớnh đến điểm cuối quỏ trỡnh nạp

Trong quỏ trỡnh acquy làm việc do tổn thất về nhiệt và cho quỏ trỡnh phản ứng hoỏ học khụng hoàn toàn lại nờn khi nạp phải cung cấp cho acquy một điện lượng lớn hơn điện lượng nú cú thể sản sinh ra khi phúng điện Ngoài ra, do phải tiờu tốn thờm năng lượng điện cho việc điện phõn nước trong 3 giờ liền nờn khi nạp điện lượng cung cấp cho acquy cần phải lớn hơn điện dung Q thu được trong quỏ trỡnh phúng khoảng 10 ữ15% nữa ( đặc trưng bằng phần gạch vuụng trờn hỡnh vẽ )

Nh vậy khi acquy phóng điện , chì sunfat lại đợc hình thành

ở hai chùm bản cực , làm cho các bản cực dần dần trở lại giống nhau còn dung dịch axit bị phân tích thành catiôn 2H + và aniôn SO2− 4 , đồng thời quá trình phóng điện cũng tạo ra nớc trong dung dịch , do đó nồng độ của dung dịch giảm dần

và sức điện động của acquy giảm dần

Quá trình phóng điện của acquy cũng có thể chia làm hai giai đoạn :ở giai đoạn đầu điện áp ,sức điện động , nồng

độ dung dịch điện phân của acquy giảm chậm,đây gọi là giai đoạn phóng ổn định hay thời gian phóng điện cho

phép của acquy Trong giai đoạn tiếp theo ,điện áp acquy sẽ giảm rất nhanh

Hình 1.3.Quá trình phóng ở acquy

Trên hình là sơ đồ phóng và đặc tính phóng của acquy axít quá trình phóng cũng được phân tích tương tự như trên, trong đồ án này ta chỉ quan tâm đến phương pháp nạp điện cho acquy vì vậy ở đây ta không cần nêu chi tiết

về đặc tính phóng của acquy axít

1.6 Các phương pháp nạp điện cho acquy axít:

Để nạp điện cho acquy người ta sử dụng ba phương pháp :

- Nạp bằng dòng điện không đổi In = const

- Nạp bằng thế hiệu không đổi Un = const

- Nạp vừa dòng vừa áp

Đồ án này ta sử dụng phương pháp nạp bằng dòng không đổi với hai cấp dòng điện

1.6.1 Nạp bằng dòng điện không đổi:

Theo phương pháp này, dòng điện nạp được giữ nguyên ở một trị số không đổi trong suốt thời gian nạp ( nạp một nấc) hoặc trong những trường hợp nạp vội cho phép nạp hai nấc tức là thay đổi cường độ dòng điện nạp một làan

8 4

Vì dòng điện nạp : In =Un Raq−Eaq

(1.4)

Mà Eaq trong khi nạp tăng dần, nên muốn giữ cho In = const trong quá trình nạp thì phải tăng dần Un Để thực hiện được việc này nguồn nạp phải có nhiều nấc điện thế , nếu không phải mắc thêm một biến trở nối tiếp với acquy

Trong trường hợp nạp hai nấc thì nấc thứ nhất kết thúc khi thế hiệu mỗi acquy đơn đạt 2,4V (bắt đầu sủi bọt khí trong acquy) Sau đó chuyển sang nấc thứ hai với cường độ dòng điện nạp giảm đi và kết thúc quá trình nạp ở cuối nấc này

Theo cách này tất cả các acquy không lệ thuộc vào thế hiệu định mức được mắc nối tiếp với nhau và cần đảm bảo điều kiện :

Un > 2,7 Naq ( 1.5 )

Trong đó:

Un : Điện áp nạp

Naq : Số ngăn acquy đơn mắc trong mạch nạp

Tất cả các acquy phải có điện dung như nhau, nếu không sẽ phải chọn cường độ dòng điện nạp theo acquy có điện dung nhỏ nhất và như vậy acquy

có điện dung lớn sẽ phải nạp rất lâu

Trong quá trình nạp sức điện động của acquy tăng dần, 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 :

* Ưu điểm của phương pháp :

Nạp bằng dòng điện không đổi là phương pháp nạp chủ yếu và tổng hợp nhất , trong đó nạp một nấc là cơ bản, còn nạp hai nấc chỉ áp dụng khi cần rút ngắn thời gian nạp phương pháp này cho phép chọn tuỳ ý cường độ dòng điện nạp cho thích hợp với từng loại acquy Tất cả các acquy mới trước

Phương pháp nạp điện một nấc áp dụng trong trường hợp nạp lẫn lộn cả acquy mới, acquy cũ và nạp chữa các acquy bị sunfat hoá nhẹ.

* Nhược điểm :

Thời gian nạp kéo dài ( thường 25 đến 50 giờ, riêng acquy nạp khô thì ngắn hơn ) và thường xuyên phải theo dõi, điều chỉnh cường độ dòng điện nạp

1.6.2 Phương pháp nạp với điện áp không đổi:

Theo phương pháp này tất cả các acquy được mắc song song với nguồn điện nạp và đảm bảo thế hiệu của nguồn bằng ( 2,3 ÷ 2,5)V trên một acquy đơn Thế hiệu của nguồn nạp phải được giữ ổn định với độ chính xác đến 3%

và được theo dõi bằng vôn kế

Dòng điện nạp : In=Un Raq−Eaq

(1.7)

Lúc đầu In sẽ rất lớn, sau khi Eaq tăng dần thì In giảm đi khá nhanh

Do dòng điện nạp ban đầu rất lớn nên thời gian nạp giảm đi nhiều Trong khoảng 3 giờ đầu acquy đã nhận được 80% điện lượng yêu cầu Quá trình nạp kết thúc khi dòng nạp rất nhỏ, gần bằng không, còn thế hiệu nạp đạt ( 2,3-2,4)V trên một acquy đơn, nên quá trình nạp thực ra mới chỉ đến điểm bắt đầu sôi đã kết thúc, do đó không thể nạp no cho acquy bằng phương pháp này Như vậy phương pháp nạp Un = const không thể thay thế cho phương pháp nạp chủ yếu với In= const đã nói ở trên mà chỉ có thể coi là phương pháp phụ

* Ưu điểm của phương pháp

Phương pháp nạp với Un = const có thời gian nạp ngắn hơn và ít tốn công, vì dòng điện nạp tự động giảm theo thời gian không cần phải theo dõi

và điều chỉnh, thích hợp với việc nạp bổ sung cho các acquy đang sử dụng

Không thể cùng lúc nạp cả acquy cũ và mới và nạp chữa các acquy bị sunfat hoá; cường độ dòng điện nạp ban đầu rất lớn, tuy không làm hỏng acquy nhưng có hại cho tuổi thọ và điện dung của acquy và gây quá tải cho thiết bị nạp nếu không có cơ cấu hạn chế dòng điện.

1.6.3.Nạp hai cấp dòng điện:

Chế độ nạp hai cấp dòng điện:Dual Current Step Charge

Trong chế độ này bộ nạp sẽ thực hiện hai chế độ nạp với hai mức dòng điện khác nhau là (Imax+IH) và IH

Chế độ này thường dùng khi nạp đồng thời cho nhiều nhánh acquy mắc nối tiếp nhau,lúc đó ở giai đoạn nạp với dòng IH (holding current thường lấy bằng 10%Imax) sẽ đảm bảo cho các acquy được tự chỉnh để đạt trạng thái đầy như nhau

Nguyên lý hoạt động thể hiện ở đặc tính và đồ thị nạp.chế độ nạp với mức dòng lớn bằng (Imax+IH) được gọi là Bulk charge,nhưng khác với kiểu nạp dòng – áp ở chỗ khi điện áp acquy đạt trị số V21 thì không chuyển sang chế độ quá nạp (Over charge),tức là chân số 8 của IC không chuyển về mức thấp mà luôn giữ ở mức cao.Khâu khuyếch đại dòng nạp được sử dụng làm bộ điều chỉnh dòng để giữ dòng nạp bằng IH

Các điểm đặc trưng của quá trình nạp là:

A – Nguồn vào được cấp và bộ nạp lập tức hoạt động với chế độ nạp dòng lớn (Imax+IH)

B – Điện áp acquy đạt mức V12 và mạch vòng điện áp chuyển sang mức thấp hơn là VF,acquy được nạp bằng dong IH.

C – Acquy có tải và bắt đầu phóng điện,bộ nạp vẫn chỉ cấp dòng IH

D – Khi điện áp acquy giảm đến trị số VF thì bộ nạp chuyển sang cấp dòng lớn (Imax+IH)

E – Acquy tiếp tục phóng điện đến trị số V21 thì bộ nạp chuyển về trạng thái ban đầu

1.7 Cách bảo quản acquy:

* Bảo quản thường xuyên:

Chăm sóc và sử dụng acquy đúng kỹ thuật sẽ nâng cao hiệu suất sử dụng, kéo dài tuổi thọ của acquy và đảm bảo an toàn cho người, phương tiện

sử dụng.Luôn đảm bảo đủ mức dung dịch điện phân, khi thiếu phải bổ sung bằng nước cất cho đủ

Bôi mỡ vào các đầu bọc acquy để chống gỉ, thường xuyên lau chùi sạch

sẽ, bề mặt acquy phải luôn luôn khô để tránh hiện tượng phóng điện trên bề mặt acquy

Kiểm tra các nút và không làm bẹp lỗ thông hơi

* Bảo quản trong kho:

- Kho chứa acquy phải thoáng, nhiệt độ trung bình phải nhỏ hơn 350C

- Kho không để acquy chung, acquy axít để riêng, acquy kiềm để riêng

- Nền nhà phải dải nhựa đường và bố trí gọn gàng để tiện vận chuyển ra vào trong kho

- Trước khi cất acquy phải nạp quá lượng, lau sạch sẽ các nút và vỏ bình

- Trong thời gian bảo quản mỗi tháng phải nạp một lần và phải đầy với cất.

Chương 2

THIẾT KẾ CHẾ TẠO BỘ NẠP ACQUY TỰ ĐỘNG

Lựa chọn sơ đồ chỉnh lưu

- Chỉnh lưu điều khiển một pha nửa chu kỳ

- Chỉnh lưu điều khiển một pha hai nửa chu kỳ

- Chỉnh lưu điều khiển cầu một pha

- Chỉnh lưu điều khiển ba pha

- Chỉnh lưu điều khiển cầu một pha không đối xứng

- Chỉnh lưu 6 pha dùng điện kháng cân bằng

1.1.Chỉnh lưu điều khiển một pha, nửa chu kỳ:

Khi T1 mở → 2.U2 sin θ = Rid + x dθ

α

0i0

T1,3

T2,4ii

sin 2 2 2

R

Ud d

α α

Id d

a.Sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha không đối xứng

θ

θθθ

b.Nguyên lý hoạt động của sơ đồ:

Khi θ = θ 1 cho xung điều khiển mở T1 Trong khoảng θ 1, θ 2 T1 và D2 cho dòng chảy qua Khi U2 bắt đầu đổi dấu, D1 mở ngay, T1 tự nhiên khoá lại dòng Id = Id chuyển từ T1 sang D1

Khi D1 và D2 cùng cho dòng chảy qua Ud = 0

Khi θ = θ 3= Π + α cho xung mở T2, dòng tải id = Id chảy qua D1

và T2 đi ốt D2 bị khoá lại

Trong sơ đồ này, góc dẫn của tiristor và đi ốt không bằng nhau

Góc dẫn của đi ốt là : λ D = Π + α , còn góc dẫn của tisristor

Giá trị dòng trung bình qua van :

α

Id d

Id d I d

Uim = 2.U2

Công suất máy biến áp :

Sba = 1,93Pd

1.4.Chỉnh lưu điều khiển 3 pha:

a.Sơ đồ 3 pha hình tia

T3 c

b T2

a T1

Id L R

/ 2

It R

U

= θ

b.Sơ đồ cầu 3 pha:

Gồm 3 tiristor đấu catốt chung : T1, T3 , T5

3 tiristor đấu anốt chung : T2 , T4 , T6

α α

T5 T1 T3 id

Ud a

θ α

θ iT5

Đối với sơ đồ có 1 máy biến áp 3 pha, 6 tiristor

1- Cấp nguồn cho T1 T3 T5

2- Cấp nguồn cho T2 T4 T6

→ Sơ đồ họ làm việc độc lập

Nhận xét

Ta phải dùng 2 máy biến áp xung để điều khiển T1, T2 Tuy nhiên ta lại cách ly được mạch lực và mạch điều khiển về điện

Sơ đồ chỉ dùng một nửa van điều khiển nên giảm giá thành hệ thống điều khiển đơn giản hơn

- Mạch lực đơn giản, đảm bảo kinh tế

- Cùng một rải điều chỉnh thì cầu 1 pha không đối xứng điều chỉnh chính xác hơn

Những ưu điểm đó đủ đảm bảo về yêu cầu kỹ thuật và thiết kế ngoài ra

nó còn có ưu điểm kinh tế

Từ đó ta đi đến chọn phương dùng sơ đồ mạch chỉnh lưu cần 1 pha không đối xứng

Chương III

Tính chọn mạch lực 1.1.Tính chọn van:

Rf

Rs

Số liệu: Thiết kế bộ nạp acquy tự động

Cho 9 bình acquy, mỗi bình 12V mắc nối tiếp

U2 = 2.(π1Udo+cosα) = 2.(31,14+.cos13530) = 160,63(V)

§iÖn trë n¹p:

2,0. 135 2, 0.9

7,31 16

d I

14 , 3 2

523 , 0 14 , 3 16 2

.

π α

.Dòng điện chạy qua Điôt:

A I

d I

14 , 3 2

523 , 0 14 , 3 16 2

.

2

U

U

0,73Điện áp ngược lớn nhất mỗi van phải chịu:

Iv =

25.0

825

Phải chọn van chịu được điện áp ngược : 1,6 227,2=364 (V)

Phải chọn van chịu được dòng điện : 1,2 32=38,4 (A)

* Chọn 2 thyristor : T12N400COE trong giáo trình “TÝnh

to¸n thiÕt kÕ thiÕt bÞ ®iÖn tö c«ng suÊt” tác giả T.S Trần Văn Thịnh

- Dòng trung bình lớn nhất: Itbmax = 15(A)

- Điện áp ngược cực đại : Uim = 400 V

- Tổn thất điện áp : ∆ U = 2,8 (V)

- Giá trị điện áp điều khiển : Ug = 2(v)

- Giá trị dòng điện điều khiển :Ig=40(mA)