thiết kế hệ thống điện ô tô, chương 10 ppsx

Quá trình nạp điện: Khi ắc quy đ-ợc lắp ráp xong ng-ời ta đổ dung dịch axit Sunfuaric vào các ngăn bình thì trên các bản cực sẽ sinh ra một lớp mỏng chì sunfat PbS04 vì chì oxit tác dụng

Chương 10:

Nguyên lý làm việc của ắc quy

axit

2.3.1 Quá trình nạp điện:

Khi ắc quy đ-ợc lắp ráp xong

ng-ời ta đổ dung dịch axit

Sunfuaric vào các ngăn bình thì

trên các bản cực sẽ sinh ra một

lớp mỏng chì sunfat (PbS04) vì chì

oxit tác dụng với axit Sunfuaric

cho phản ứng:

Pb0 + H2S04 PbS04 + H20

Đem nối nguồn điện một chiều vào hai đầu cực của ắc quy thì

dòng điện một chiều sẽ đ-ợc khép kín mạch qua ắc quy và dòng

điện đó đi theo chiều:

Cực d-ơng nguồn một chiều  đến đầu cực 1 ắc quy 

Chùm bản cực 1 qua dung dịch điện phân  chùm bản cực 2 

đầu cực 2 của ắc quy  cực âm nguồn một chiều

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

H2S04  2H+ + S04

2-Hình 2.7: Quá trình nạp điện cho

ắc quy

Cation H+ theo dòng điện đi về phía chùm bản cực nối với âm nguồn và tạo ra phản ứng tại đó:

2H+ + PbS04  H2S04 + Pb

Các anion S042- chạy về phía chùm bản cực nối với cực d-ơng nguồn điện tạo ra phản ứng tại đó:

PbS04 + 2H20 + S042-  Pb02 + 2 H2S04

Kết quả là ở chùm bản cực đ-ợc nối với cực d-ơng của nguồn

điện có chì đi oxit ( Pb02), ở chùm bản cực kia có chì (Pb) Nh- vậy hai loại chùm cực đã có sự khác nhau về cực tính Từ các phản ứng hoá học trên ta thấy quá trình nạp điện đã tạo ra l-ợng axit sunfuaric bổ xung vào dung dịch đồng thời cũng trong quá trình nạp điện dòng điện còn phân tích ra trong dung dịch điện phân khí Hydro (H2) và oxy (02) l-ợng khí này sủi lên nh- bọt n-ớc và bay

đi, do đó nồng độ của dung dịch điện phân trong quá trình nạp điện

sẽ tăng dần lên

ắc quy đ-ợc coi là nạp điện khi thấy dung dịch sủi bọt nhiều gọi đó là hiện t-ợng “sôi” Lúc đó quá trình nạp đã hoàn thành

2.3.2 Quá trình phóng điện:

Nối hai cực của ắc quy đã đ-ợc nạp với một phụ tải chẳng hạn bóng đèn thì năng l-ợng điện đã đ-ợc tích trữ trong ắc quy sẽ phóng qua tải làm cho bóng đèn sáng, dòng điện của ắc quy sẽ đi theo chiều:

Cực d-ơng của ắc quy (đầu cực đã nối với cực d-ơng của nguồn nạp)  tải (bóng đèn)  cực âm của ắc quy  dung dịch

điện phân  cực d-ơng của ắc quy

Quá trình phóng điện của ắc quy phản ứng hoá học xảy ra trong ắc quy nh- sau:

Tại cực d-ơng: Pb02 + 2H+ + H2S04 + 2e  PbS04 + 2H20

Tại cực âm: Pb + S042-  PbS04 + 2e

Nh- vậy khi ắc quy

phóng điện, chì sunfat lại

đ-ợc hình thành ở hai chùm

bảng cực, làm cho các bảng

cực dần đần trở lại giống

nhau, còn dung dịch axxit bị

phân tích thành cation 2H+

và anion S042-, đồng thời quá

trình phóng điện cũng tạo ra

n-ớc trong dung dịch, do đó

nồng độ của dung dịch giảm

dần và sức điện động của ắc

quy cũng giảm dần

2.4 Ký hiệu và đặc tính phóng nạp của ắc quy 2.4.1 Kí hiệu

Hình 2.8: Quá trình phóng điện

của ắc quy

Trên mỗi ắc quy đều th-ờng có nhãn ở vỏ bình, trên nhãn ghi

rõ tính năng của ắc quy bởi một dãy ghi gồm:

- Số đầu là con số để chỉ số ngăn ắc quy

- Hai số tiếp là chữ để chỉ tính năng sử dụng chính của ắc quy

- Hai số cuối là con số để chỉ dung l-ợng định mức của ắc quy

Ví dụ: ở nhãn của một ắc quy do Việt nam sản xuất có ghi

6- 0T – 54 thì ta đọc nh- sau:

- 6 là ắc quy gồm có 6 ngăn

- 0T là loại ắc quy dùng cho ô tô

-54 là dung l-ợng định mức của ắc quy đạt đ-ợc 54 Ah

2.4.2 Đặc tính phóng, nạp của ắc quy.

a Đặc tính phóng điện.

Hình 2.9: Đặc tính phóng điện của ắc quy.

Từ hình vẽ ta thấy các đ-ờng biểu diễn đặc tính phóng điện của một ắc quy đơn Dòng điện phóng Ip = 5.4 Ampe không đổi

U(V)  (kg/cm 3 ) I(A)

2,12v

1,26g/cm 3

Ip: 5,4A

Q: 5,4 x 10: 54Ah

t (h)

1,11g/cm 3

1,7v

E0

Eap  A

Nồng độ dung dịch điện phân giảm theo đ-ờng thẳng từ 1,26 g/cm3

xuống 1,11 g/cm3 sức điện động thực tế Eaq thấp hơn sức điện động

E0 vì bị sụt thế khi phóng và giảm từ 2,12 vôn xuống 1,7 vôn Nơi

điểm A Điểm A là cuối quá trình phóng điện, lúc này sun phát chì

hình thành trên các bản cực, thế điện sẽ giảm nhanh từ đây

- Sức điện động E khi phóng: Eaq = E0 - E

E: sự tổn hao

- Điện áp của ắc quy khi phóng: Uaq = E – Ip Raq

Raq: Điện trở ắc quy

Ip: Dòng điện phóng

E0: Sức điện động khi không

phóng

Khi ắc quy phóng điện đến mức mỗi ngăn còn 1,7 vôn đ-ợc

coi nh- bình hết điện không nên tiếp tục cho phóng nữa vì sẽ tác

hại ắc quy và khó khăn cho lúc nạp điện phục hồi.Vì lúc đó lớp sun

fát chì (PbS04 ) rất dầy

b Đặc tính nạp điện của ắc quy.

Hình 2.10: Đặc tính nạp điện của ắc quy.

Trên hình vẽ trình bầy đặc tính nạp điện với dòng điện không

đổi Nồng độ dung

dịch điện phân tăng dần theo đ-ờng thẳng từ 1,11 g/ cm3 đến 1,27g/cm3 Thế hiệu nạp Un thay đổi ng-ợc với thế hiệu phóng Eaq Khi thế hiệu tăng tới 2,4 vôn sự “sôi” bắt đầu ngay sau đó tăng tới trị số tối đa 2,7 vôn thì ng-ng tại điểm B ta tiếp tục nạp thêm trong ba giờ nữa

Trong thời gian này nếu nồng độ và thế hiệu của ắc quy không tăng nữa chứng tỏ ắc quy đã đ-ợc nạp no hay nạp đầy điện Sau khi thôi nạp, điện thế sụt xuống còn 2,12 vôn ứng với ắc quy nạp no

- Sức điện động E khi nạp: Eaq = E0 + E

- E: Sự tổn hao

- Điện áp của ắc quy khi nạp: Uaq = E0 + Ip Raq

- Raq : Điện trở ắc quy

- Ip : Dòng điện phóng

U(v)  (g/cm 3 ) I(A)

1,7v 1,11g/cm 3

In:5,4A

t (h)

2,7v 1,27g/cm 3

U



B

Q: 5,4 x 13

- E0 : Sức điện động khi không phóng