QUAN VỀ CÔNG NGHỆ
Ứng dụng của ac quy
Acquy là nguồn điện dược lưu trữ năng lượng dưới dạng hóa năng, cung cấp điện một chiều cho các thiết bị điện trong công nghiệp và đời sống hàng ngày, bao gồm động cơ điện một chiều, bóng đèn, củ tích điện và các mạch điện tử Nó cũng đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp năng lượng cho các động cơ khởi động.
Trong thực tế có nhiều loại acquy nhưng thường gặp nhất là hai loại sau:acquy axit và acquy kiềm.
Acquy axit
1.2.1 Cấu tạo của bình ac quy axít
Bình acquy thông thường gồm vỏ bình, các bản cực, các tấm ngăn và dung dịch điện phân
Vỏ bình acquy axit hiện nay được sản xuất từ nhựa êbônit, anphantonec hoặc cao su nhựa cứng, với lớp lót chịu axit polyclovinyl dày khoảng 0,6mm bên trong, giúp tăng độ bền và tuổi thọ của acquy gấp 2-3 lần Bên trong vỏ bình được chia thành các ngăn riêng biệt tùy theo điện áp danh định, với các vách ngăn kín và chắc chắn Mỗi ngăn được gọi là ngăn acquy đơn, và ở đáy các ngăn có các sống đỡ khối bản cực, tạo khoảng trống giữa đáy bình và mặt dưới của khối bản cực, ngăn chặn hiện tượng chập mạch do chất tác dụng bong ra.
Vỏ bình được đúc với hình dạng gân chịu lực nhằm tăng cường độ bền cơ học, đồng thời có thể gắn thêm quai xách để thuận tiện cho việc di chuyển.
• Bản cực, phân khối bản cực và khối bản cực:
Bản cực được cấu tạo từ cốt hình lưới và chất tác dụng, trong đó cốt được đúc bằng hợp kim chì (Pb) và antimon (Sb) với tỷ lệ 87-95% Pb và 5-13% Sb Việc thêm phụ gia antimon không chỉ tăng độ cứng mà còn giảm han gỉ và cải thiện tính đúc cho cốt.
Cốt giữ chất tác dụng và phân phối dòng điện trên bề mặt cực là rất quan trọng, đặc biệt đối với cực dương Điều này bởi vì điện trở của chất tác dụng (oxit chì) lớn hơn nhiều so với điện trở của chì nguyên chất, do đó, việc tăng chiều dày của cốt sẽ giúp giảm điện trở trong của acquy.
Cốt đúc khung bao quanh có vấu hàn nối các bản cực thành phân khối, cùng với hai chân để tỳ các sống đỡ ở đáy bình acquy.
Bản cực âm thường được làm mỏng hơn bản cực dương vì điện cốt của nó không phải là yếu tố quyết định và ít bị han gỉ Đặc biệt, hai tấm bên của phân khối bản cực âm còn mỏng hơn nữa vì chỉ hoạt động với một phía của các bản cực dương.
Chất tác dụng trong pin được chế tạo từ bột chì và axit sunfuric đặc, kết hợp với khoảng 3% muối axit hữu cơ cho bản cực âm Đối với bản cực dương, chất tác dụng gồm các oxit chì như Pb3O4, PbO và dung dịch axit sunfuric đặc Phụ gia muối axit hữu cơ trong bản cực âm không chỉ tăng độ xốp và độ bền của chất tác dụng mà còn cải thiện độ thấm sâu của dung dịch điện phân vào lòng bản cực, từ đó tăng cường điện tích tham gia vào phản ứng hóa học.
Các bản cực sau khi được chát đầy chất tác dụng sẽ được ép lại, sấy khô và tiến hành quá trình tạo cực bằng cách ngâm vào dung dịch axit sunfuric loãng và nạp điện một chiều với dòng nhỏ Qua quá trình này, chất tác dụng ở các bản cực dương hoàn toàn chuyển hóa thành PbO2 (màu gạch xẫm) Cuối cùng, các bản cực dương sẽ được rửa sạch, sấy khô và lắp ráp lại.
Các phân khối bản cực trong acquy được hàn nối với nhau, tạo thành các khối bản cực và kết nối với các vấu cực bằng chì hình côn để cung cấp năng lượng cho thiết bị tiêu thụ Để tăng dung lượng của acquy, cần tăng số lượng bản cực mắc song song, thường từ 5 đến 8 tấm Ngược lại, để nâng cao điện áp danh định của acquy, cần tăng số lượng bản cực mắc nối tiếp.
Tấm ngăn được thiết kế để lắp xen kẽ giữa các bản cực âm và dương, cách điện hiệu quả nhờ vào các tấm ngăn này Để đảm bảo khả năng cách điện tốt nhất, các tấm ngăn thường có kích thước rộng hơn so với các bản cực.
Các tấm ngăn trong acquy có vai trò quan trọng trong việc ngăn chặn chập mạch giữa các bản cực âm và dương, đồng thời hỗ trợ giữ cho các tấm bản cực không bị bong ra trong quá trình sử dụng Để đảm bảo hiệu quả, các tấm ngăn cần được làm từ chất liệu cách điện tốt, bền bỉ, dẻo dai, có khả năng chịu axit và độ xốp phù hợp nhằm ngăn cản sự thấm nhập của chất điện phân vào các bản cực.
Các tấm ngăn hiện nay được sản xuất từ vật liệu polyvinyl xốp với độ dày từ 0,8-1,2mm Một mặt của tấm ngăn phẳng hướng về phía bản cực âm, trong khi mặt còn lại có dạng sóng hoặc gồ hướng về phía bản cực dương Thiết kế này giúp dung dịch điện phân dễ dàng luân chuyển đến các bản cực dương, từ đó cải thiện lưu thông của dung dịch.
Dung dịch điện phân trong bình acquy là axit sunfuric được pha chế từ axit nguyên chất và nước cất, với nồng độ quy định tùy thuộc vào điều kiện khí hậu và vật liệu làm tấm ngăn Nồng độ dung dịch axit sunfuric rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất hoạt động của acquy.
Nồng độ dung dịch điện phân ảnh hưởng đáng kể đến sức điện động của acquy Nhiệt độ môi trường cũng tác động lớn đến nồng độ này, đặc biệt ở các nước vùng xích đạo, nơi nồng độ dung dịch điện phân không được phép vượt quá mức quy định.
Đối với nồng độ dung dịch điện phân, ở các nước lạnh có thể đạt tới 1,3 g/cm3, trong khi ở nước ta, mùa hè nên chọn nồng độ khoảng 1,25-1,26 g/cm3 và mùa đông là 1,27 g/cm3 Cần lưu ý rằng nồng độ quá cao có thể gây hư hỏng tấm ngăn và bản cực, dẫn đến hiện tượng sunfat hóa, làm giảm tuổi thọ của acquy Ngược lại, nồng độ quá thấp sẽ làm giảm điện dung và điện áp định mức của acquy, đặc biệt ở các nước lạnh, dung dịch dễ bị đóng băng vào mùa đông.
* Những chú ý khi pha chế dung dịch điện phân cho acquy:
Ac quy kiềm
1.3.1 Cấu tạo của acquy kiềm
Acquy kiềm là loại acquy sử dụng dung dịch điện phân là dung dịch kiềm KOH hoặc NaOH Theo cấu tạo của bản cực, acquy kiềm được phân thành ba loại khác nhau.
- Loại acquy Sắt (Fe) – Niken (Ni)
- Loại acquy Cadimi (Cd) – Niken (Ni)
- Loại acquy Bạc Ag) – Kẽm (Zn)
Loại thứ ba có hệ số hiệu dụng cao hơn cả về trọng lượng lẫn thể tích, nhưng giá thành lại đắt đỏ do chứa tới 30% khối lượng bạc trong chất tác dụng, dẫn đến việc loại này ít được sử dụng.
Acquy kiềm có cấu tạo tương tự acquy axit, tức nó cũng gồm dung dịch điện phân, vỏ bình, các bản cực, …
Bản cực của acquy kiềm có thể được chế tạo theo dạng thỏi hoặc không thỏi, với các tấm ebonit ngăn cách giữa chúng Chùm bản cực dương và âm được hàn nối tương tự như chùm bản cực của acquy axit, tạo ra các vấu cực cho acquy Các chùm bản cực này được đặt trong bình điện phân và được bảo vệ khỏi vỏ bình bằng lớp nhựa vinhiplat.
Acquy dạng bản cực thỏi được thiết kế với mỗi thỏi là một hộp thép lá, trên bề mặt có nhiều lỗ nhỏ (0.2 - 0.3mm) cho phép dung dịch thấm qua Đối với acquy sắt – niken, bản cực âm chứa sắt đặc biệt thuần khiết, trong khi bản cực dương là hỗn hợp gồm 75% NiO.OH và 25% bột than hoạt tính.
Acquy kiềm sử dụng bản cực không phân thối được chế tạo theo kiểu khung xương, với các chất tác dụng có cấu trúc xốp mịn được ép vào các lỗ nhỏ trên bản cực.
1.3.2 Quá trình hóa học trong ac quy kiềm
Quá trình hóa trong acquy kiềm, tương tự như trong acquy axit, là quá trình thuận nghịch Khi bản cực của acquy kiềm là sắt và niken, phản ứng hóa học diễn ra như sau:
Fe(OH) 2 + KOH = Fe + KOH +2OH -
Quá trình nạp điện của acquy kiềm diễn ra với việc sắt hidroxit ở bản cực âm bị phân tích thành sắt nguyên tố và anion OH-, trong khi Ni(OH)2 ở bản cực dương chuyển hóa thành Ni(OH)3 Chất điện phân KOH không tham gia vào phản ứng hóa học mà chỉ đóng vai trò dẫn điện, do đó, sức điện động của acquy chủ yếu phụ thuộc vào trạng thái của các chất ở các tấm cực Khi được nạp điện hoàn toàn, sức điện động của acquy đạt khoảng 1,7 đến 1,85V, và khi phóng điện hoàn toàn, sức điện động giảm xuống còn 1,2 đến 1,4V.
Như vậy điện thế phóng điện của acquy kiềm thấp hơn acquy axit Nếu ở acquy axit điện thế phóng điện bình quân là 2V thì ở acquy kiềm chỉ là 1,2V.
Các nhà thiết kế và chế tạo không ngừng phát triển, đã tạo ra những acquy kiềm mới với kích thước nhỏ gọn và trọng lượng nhẹ, nhưng vẫn giữ được các thông số kỹ thuật tương đương với acquy axit.
Các acquy hiện đại đang tiến tới việc sử dụng hợp kim chống gỉ thay vì bản cực truyền thống, giúp giảm kích thước và tăng tính bền vững Việc bổ sung tạp chất mới vào chất tác dụng đã cải thiện đáng kể khả năng phóng điện của acquy Nhiều mẫu acquy mới không còn cầu nối trên nắp và được thiết kế với vật liệu nhẹ, giúp giảm độ dày của bình, đồng thời yêu cầu bảo trì ít hơn.
Sự khác nhau giữa ac quy axít và ácquy kiềm
Cả hai loại acquy đều có đặc điểm chung là tính chất tải dung kháng và sức phản điện động, tuy nhiên, chúng cũng có những đặc điểm khác biệt đáng chú ý.
Khả năng quá tải của dòng điện không cao, tuy nhiên, khả năng quá tải rất lớn khi dòng nạp đạt mức tối đa Khi xảy ra tình trạng quá tải, điện nạp lớn nhất có thể đạt được, cho thấy tầm quan trọng của việc theo dõi và quản lý dòng điện để đảm bảo an toàn và hiệu suất hoạt động.
- Hiện tượng tự phóng lớn, do đó - Hiện tự phóng nhỏ. ắc qui nhanh hết điện ngay cả khi không sử dụng.
Thiết bị công suất lớn được sử dụng rộng rãi trong đời sống và đặc biệt ở những nơi có yêu cầu công nghiệp cao, nơi thường xuyên chịu tải lớn, nhiệt độ cao và va đập mạnh Việc sử dụng thiết bị này cần đảm bảo các suất và quá tải ở mức hợp lý để duy trì hiệu suất và độ bền.
Sản phẩm này được sử dụng rộng rãi trong ô tô, xe máy và các động cơ máy nổ công suất vừa, phù hợp cho ngành hàng không và hàng hải Nó hoạt động hiệu quả trong những môi trường có nhiệt độ thay đổi.
Các thông số cơ bản của ac quy
1.5.1 Sức điện động của ac quy
Sức điện động của acquy kiềm và acquy axit phụ thuộc vào nồng độ dung dịch điện phân Người ta thường sử dụng công thức kinh nghiệm
Trong đó: Eo - sức điện động tĩnh của acquy ( V )
- nồng độ dung dịch điện phân ở 15 C ( g/cm3
Trong quá trình phóng điện thì sức điện động
Ep của acquy được tính theo công thức: Ep Up + Ip.rb (1.7)
Trong đó: Ep - sức điện động của acquy khi phóng điện (V)
Up - điện áp đo trên các cực của acquy khi phóng điện (V) rb - điện trở trong của acquy khi phóng điện ()
Trong quá trình nạp điện thì sức điện động E n của acquy được tính theo công thức: En Un - In.rb (1.8)
Trong đó: En - sức điện động của acquy khi nạp điện (V)
Un - điện áp đo trên các cực của acquy khi nạp điện (V)
1.5.2 Dung lượng của ac quy
Dung lượng phóng của acquy là chỉ số quan trọng để đánh giá khả năng cung cấp năng lượng điện cho phụ tải Nó được tính toán dựa trên công thức Cp = Ip.tp, trong đó Cp là dung lượng phóng, Ip là dòng điện phóng, và tp là thời gian phóng.
Trong đó : C p - dung dịch thu được trong quá trình phóng ( Ah )
Ip - dòng điện phóng ổn định trong thời gian phóng điện tp ( A ) tp - thời gian phóng điện ( h ).
- Dung lượng nạp của acquy là đại lượng đánh giá khả năng tích trữ năng lượng của ắc qui và được tính theo công thức : Cn In.tn
Trong đó : C n - dung dịch thu được trong quá trình nạp ( Ah )
In - dòng điện nạp ổn định trong thời gian nạp tn ( A ) tn - thời gian nạp điện ( h).
Trong đó : Cp - dung dịch thu được trong quá trình phóng ( Ah )
Ip - dòng điện phóng ổn định trong thời gian phóng điện tp ( A ) tp - thời gian phóng điện ( h ).
- Dung lượng nạp của acquy là đại lượng đánh giá khả năng tích trữ năng lượng của ắc qui và được tính theo công thức : Cn In.tn
Trong đó : Cn - dung dịch thu được trong quá trình nạp ( Ah )
In - dòng điện nạp ổn định trong thời gian nạp tn ( A ) tn - thời gian nạp điện ( h ).
Đặc tính phóng nạp của acquy
1.6.1 Đặc tính phóng của ac quy Đặc tính phóng của acquy là đồ thị biểu diễn quan hệ phụ thuộc của sức điện động, điện áp acquy và nồng độ dung dịch điện phân theo thời gian phóng khi dòng điện phóng không thay đổi.
Hình 1.1: Đặc tính phóng của acquy Từ đặc tính phóng của ắc qui như trên hình vẽ ta có nhận xét sau:
Trong khoảng thời gian phóng từ tp = 0 đến tp = tgh, sức điện động, điện áp và nồng độ dung dịch điện phân giảm dần, nhưng độ dốc của các đồ thị không lớn Giai đoạn này được gọi là giai đoạn phóng ổn định, hay thời gian phóng điện cho phép, tương ứng với mỗi chế độ phóng điện của acquy (dòng điện phóng).
Từ thời điểm tgh trở đi, độ dốc của đồ thị thay đổi đột ngột, dẫn đến việc nếu tiếp tục phóng điện cho acquy, sức điện động và điện áp sẽ giảm nhanh chóng Các tinh thể sun phát chì (PbSO4) hình thành trong phản ứng trở nên thô rắn và khó hòa tan, gây khó khăn trong quá trình nạp điện lại cho acquy sau này Thời điểm tgh được gọi là giới hạn phóng điện cho phép, với các giá trị Ep, Up, và tại thời điểm này được xem là các giá trị giới hạn phóng điện của ắc quy, trong đó ắc quy không nên phóng điện khi dung lượng còn khoảng 80% Sau khi ngắt mạch phóng một thời gian, sức điện động, điện áp và nồng độ dung dịch điện phân của acquy sẽ tăng trở lại, hiện tượng này được gọi là thời gian hồi phục hay khoảng nghỉ của acquy, phụ thuộc vào chế độ phóng điện (dòng điện phóng và thời gian phóng).
1.6.2 Đặc tính nạp của acquy Đặc tính nạp của acquy 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.
Hình 1.2: Đặc tính nạp của acquy
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.
Khi đạt đến thời điểm trên bề mặt các bản cực âm xuất hiện bọt khí, hiệu điện thế giữa các bản cực của acquy đơn sẽ tăng lên 2,4 V Nếu tiếp tục nạp, giá trị này sẽ nhanh chóng tăng tới 2,7 V và giữ nguyên Thời gian này được gọi là thời gian nạp no, có tác dụng biến đổi tuần hoàn các chất bên trong các bản cực, từ đó tăng cường dung lượng phóng điện của acquy.
Thời gian nạp no cho acquy kéo dài từ 2 đến 3 giờ, trong suốt thời gian này, hiệu điện thế trên các bản cực và nồng độ dung dịch điện phân không thay đổi Do đó, dung lượng thu được khi acquy phóng điện luôn nhỏ hơn dung lượng cần thiết để nạp no acquy.
Sau khi ngắt mạch nạp, điện áp và sức điện động của acquy sẽ giảm xuống và ổn định, cùng với nồng độ dung dịch điện phân Khoảng thời gian này được gọi là khoảng nghỉ của acquy sau khi nạp.
Trị số dòng điện nạp có ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng và tuổi thọ của ắc quy Dòng điện nạp định mức cho ắc quy được xác định là In = 0,1C10.
Trong đó C10 là dung lượng của acquy mà với chế độ nạp với dòng điện định mức là In 0,1C10 thì sau 10 giờ acquy sẽ đầy.
Ví dụ với acquy C 180 Ah thì nếu ta nạp ổn dòng với dòng điện bằng 10% dung lượng (tức In 18 A ) thì sau 10 giờ acquy sẽ đầy.
Các phương pháp nạp ac quy tự động
1.7.1 Phương pháp nạp dòng điện
Phương pháp nạp dòng điện là kỹ thuật cho phép lựa chọn dòng nạp phù hợp với từng loại acquy, đảm bảo acquy được nạp đầy Phương pháp này thường được áp dụng trong các xưởng bảo dưỡng và sửa chữa để nạp điện cho acquy hoặc khôi phục các acquy bị sunfat hóa Trong quá trình nạp, các acquy cần được mắc nối tiếp và phải đáp ứng các điều kiện nhất định.
Trong đó: Un - điện áp nạp
Naq - số ngăn acquy đơn mắc trong mạch
Trong quá trình nạp acquy, sức điện động tăng dần, vì vậy cần bố trí biến trở R trong mạch nạp để duy trì dòng điện nạp không đổi Trị số giới hạn của biến trở này rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất nạp tối ưu.
Phương pháp nạp với dòng điện không đổi có nhược điểm là thời gian nạp kéo dài và yêu cầu các acquy phải có cùng dung lượng định mức Để khắc phục vấn đề này, người ta áp dụng phương pháp nạp với dòng điện thay đổi theo hai hoặc nhiều nấc Trong trường hợp sử dụng hai nấc, dòng điện nạp ở nấc đầu tiên được chọn trong khoảng (0,3 0,6)C10, tức là nạp cưỡng bức, và sẽ kết thúc khi acquy bắt đầu sôi Dòng điện nạp ở nấc thứ hai là 0,1C10.
1.7.2 Phương pháp nạp điện áp
Phương pháp nạp acquy này yêu cầu mắc các acquy song song với nguồn nạp Hiệu điện thế của nguồn nạp không đổi, thường là 2,3V đến 2,5V cho mỗi ngăn đơn Nạp với điện áp không đổi giúp thời gian nạp ngắn hơn, và dòng nạp sẽ tự động giảm theo thời gian.
Phương pháp nạp acquy với điện áp không đổi không thể nạp đầy hoàn toàn, mà chỉ là hình thức nạp bổ sung trong quá trình sử dụng.
1.7.3 Phương pháp nạp dòng áp
Phương pháp nạp dòng áp là sự kết hợp của hai phương pháp nạp acquy, tận dụng ưu điểm của mỗi phương pháp Đối với acquy axit, để đảm bảo thời gian và hiệu suất nạp, trong 8 giờ đầu, nạp với dòng điện không đổi In = 0,1C10, giúp duy trì điện áp ổn định Sau 8 giờ, khi acquy bắt đầu sôi, chuyển sang chế độ nạp ổn áp Sau 10 giờ, acquy sẽ no và cần nạp bổ sung thêm 2-3 giờ Đối với acquy kiềm, quy trình tương tự nhưng có thể nạp với dòng In = 0,2C10 hoặc nạp cưỡng bức với dòng In = 0,5C10 để tiết kiệm thời gian Quá trình nạp acquy tự động kết thúc khi nguồn nạp bị cắt hoặc khi điện áp trên 2 cực của acquy đạt mức ổn định, lúc này dòng nạp sẽ giảm dần về không.
SƠ ĐỒ KHỐI VÀ CHỨC NĂNG TỪNG KHỐI
Sơ đồ khối
Chức năng sơ đồ khối
Hình 2.2: Sơ đồ khối nguồn
Tín hiệu đồng bộ có thể lấy từ biến áp lực cũng có thể lấy từ một biến áp khác.
Trong mạch điều khiển, một khâu sử dụng nguồn điện áp thấp yêu cầu sử dụng biến áp với cuộn dây thứ cấp có điện áp 0V-17V để phục vụ cho khâu đồng bộ Diode D có nhiệm vụ chỉnh lưu, tạo ra tín hiệu cần thiết cho mạch.
U1 làm ngưỡng để so sánh với tín hiệu một chiều.
Ta chọn diode MIC IOAQIQ.
Acquy được sử dụng để cung cấp nguồn cho bộ điều chỉnh tự động ngắt mạch khi chưa có nguồn đầu vào tác động Đồng thời, acquy sẽ được nạp khi nhận tín hiệu điều khiển từ bộ điều khiển.
2.2.3 Khối điều khiển bộ tự động ngắt
Khối điều khiển điện áp Ur6 được so sánh với điện áp Ud2 nhằm tạo ra các tín hiệu tương ứng với thời điểm nạp điện của acquy.
Nguyên lý hoạt động của sơ đồ
Tín hiệu xoay chiều được chỉnh lưu bởi hai diôt D11 và D12, sau đó sẽ được so sánh với điện áp U0 nhằm tạo ra tín hiệu đồng bộ U2, khớp với thời điểm điện áp lưới vượt qua điểm nhất định.
1 Tín hiệu đồng bộ này sẽ mở khoá điện tử bóng thường Q1 để giảm điện áp trên tụ về 0, tụ C1 được nạp điện theo công thức UC = E.t/R7 và ở đầu ra của khuyếch đại thuật toán OA2 sẽ có tín hiệu răng cưa Sau đó tín hiệu này được so sánh với tín hiệu điều khiển nhờ bộ so sánh bằng khuyếch đại thuật toán OA3.
Bộ OA11 là một đa hài dao động xung có tần số cao U 9, nhằm giảm kích thước máy biến áp xung Tín hiệu cao tần kết hợp với tín hiệu điều khiển U 12 và các tín hiệu phân phối U 10, U 11 để tạo ra tín hiệu U 14, U 13 Những tín hiệu này được khuyếch đại qua máy biến áp xung, đưa trực tiếp đến cực điều khiển của Tiristo.
Nguyên lý hoạt động mạch chỉnh lưu nửa chu kì không điều khiển
Diode D cho phép dòng điện đi qua khi u2 > E, với dòng i d tồn tại trong khoảng 1 ÷ 2 và góc 1 là 2 nghiệm của phương trình u2 = √2 U2 sin 1 = E Khi diode D dẫn dòng, biểu thức của dòng điện qua tải được tính bằng i d = (√2 U2 sin 1)/R.
Khi diode cho phép dòng chảy, điện áp đặt trên hai đầu diode là UD = 0V Ngược lại, khi diode bị khóa, ta có phương trình u2 = E + UD.
Về nguyên lý làm việc của mạch có thể mô tả như sau:
Trong chế độ xác lập lý tưởng của mạch, với điều kiện 0 < E < √2 U2 và điện áp cấp vào mạch chỉnh lưu là u2 = √2 U2 sin, trong khoảng thời gian 1 < t < 2, khi đó u2 > E, diode D dẫn điện và dòng điện chạy qua được tính bằng iD = iD = (√2 U2 sin t) / R, với điện áp rơi trên tải uD = u2 và điện áp rơi trên van là uD = 0 Tuy nhiên, đến thời điểm 2 < t < 2, khi u2 < E, diode D bị phân cực ngược và không dẫn, dẫn đến không có dòng điện qua tải và van diode, tức là iD = iD = 0 và điện áp tải uD = E.
2.4.1 Công thức tính toán chọn van diode
- Điện áp cực đại đặt lên D khi bị khóa:
- Dòng điện trung bình trên tải:
Vì vậy ta chọn diode D trong thực tế là diode mic ioaio
* Tối đa bình phía trước dòng sửa chữa: 6.0a
Hình 2.4: Hình ảnh thực tế
2.5 Tính toán máy biến áp
Trong đó: S-thiết diện mặt cắt
P-công suất MBA Trong thực tế ta có:
S ci =K s S 0 =8,96*0.9=8,064 Trong đó: Ks – hệ số lấp đầy lõi thép
Số vòng cuộn sơ cấp và thứ cấp
Trong đó: W- số vòng/1v điện áp N- hệ số lõi (lấy từ 40→60)
S ci - thiết diện có ích
Số vòng cuộn sơ cấp là:
Số vòng cuộn thứ cấp là:
Trong đó: U1-điện áp sơ cấp
Tính đường kính dây cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp
Từ đó ta tính được:
Đường kính dây cuộn sơ cấp: 1 = 1.13√ ∆ 1
Đường kính dây cuộn thứ cấp: 2 = 1.13√ ∆ 2
Trong đó: d1,d2- đường kính cuộn sơ,thứ cấp
∆ - mật độ dòng điện chạy trong dây dẫn (∆ = 3 A/mm 2 )
Trên thực tế ta chọn d1=0.3; d2=1.2
Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ board
Hình 2.5: Sơ đồ mạch nạp ắc quy
2.6.3 Nguyên lý làm viêc của mạch điện:
Dòng điện xoay chiều được hạ áp xuống khoảng 17VAC và đi qua diode để nắn hai nửa chu kỳ, tạo ra điện áp nhấp nhô Điện áp nhấp nhô này giúp acquy được sạc nhanh chóng hơn.
Led xanh là led báo acquy đang được nạp. Điện áp trên acquy được đưa tới đầu vào bộ so sánh sử dụng LM311.
- Cổng thuận được ghim giá trị điện áp cố định 12V bằng diode zener 12v
- Điện áp ac quy đưa tới bộ phân áp và có thể điều chỉnh được thông qua biến trở VR4.
Khi acquy đầy, với giá trị điện áp cổng ngược cao hơn điện áp cổng thuận, transistor BC337 sẽ dẫn điện Điều này dẫn đến cuộn hút relay được cấp điện và nguồn điện đầu vào sẽ bị ngắt.
HƯỚNG PHÁT TRIỂN VÀ LỜI KẾT
Ưu điểm
Nhỏ gọn, dễ sử dụng, giá thành phải chăng mà vẫn có thể đáp ứng được nhu cầu của người sử dụng
Mạch có thể sạc cho nhiều loại pin từ 1,5V – 12V
Nhược điểm
Do quá trình chế tạo thủ công, mạch vẫn có kích thước lớn hơn và cồng kềnh so với các mạch bán ngoài thị trường, đồng thời độ chính xác của chúng chưa đạt mức tối ưu.
Dòng và áp ra của mạch còn nhỏ, vì vậy chỉ có thể sạc cho các loại pin và ắc quy có mức năng lượng thấp, chưa đủ khả năng sạc cho các loại pin và ắc quy có mức năng lượng lớn.
Hướng phát triển
Hiện nay, ắc quy và pin được sử dụng phổ biến trong đời sống và sản xuất nhờ khả năng lưu trữ năng lượng điện một chiều dễ dàng Hầu hết các thiết bị này có thể được nạp lại năng lượng khi cung cấp điện bổ sung cho chúng, thông qua quá trình sạc Do đó, chúng tôi muốn phát triển đề tài này.
Mạch cấp nguồn một chiều 12V được thiết kế để tạo ra bộ sạc có công suất lớn, với độ nhạy và chính xác cao, cho phép điều chỉnh linh hoạt Bộ sạc này có khả năng sạc hiệu quả cho cả các loại pin và ắc quy có công suất lớn, đồng thời vẫn tương thích với những thiết bị có công suất nhỏ.
Sau một thời gian nghiên cứu và chế tạo mạch cấp nguồn một chiều cho pin, chúng em đã tích lũy được nhiều kiến thức về môn học và các linh kiện điện tử Điều này đặc biệt giúp chúng em hiểu sâu hơn về nguyên lý hoạt động và ứng dụng của các linh kiện trong mạch điện.
