Đặc điểm của loại accu nêu trên là có thể tạo ra dòng điện có cường độ lớn, trong khoảng thời gian ngắn 510ss, có khả năng cung cấp dòng điện lớn 200800A mà độ sụt thế bên trong nhỏ, t
Trang 1Chương 2: HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG
Bài 1: ACCU KHỞI ĐỘNG
1 Khái quát về accu
Hình 1 Accu khởi động
1.1Công dụng accu
Accu trong ô tô thường được gọi là accu khởi động để phân biệt với loại accu sử
dụng ở các lĩnh vực khác Accu khởi động trong hệ thống điện thực hiện chức năng củamột thiết bị chuyển đổi hóa năng thành điện năng và ngược lại Đa số accu khởi động là
loại accu chì – axit Đặc điểm của loại accu nêu trên là có thể tạo ra dòng điện có cường
độ lớn, trong khoảng thời gian ngắn (510s)s), có khả năng cung cấp dòng điện lớn
(200800A) mà độ sụt thế bên trong nhỏ, thích hợp để cung cấp điện cho máy khởi động
để khởi động động cơ
Accu khởi động còn cung cấp điện cho các tải điện quan trọng khác trong hệ thống điện, cung cấp từng phần hoặc toàn bộ trong trường hợp động cơ chưa làm việc hoặc đã làm việc mà máy phát điện chưa phát đủ công suất (động cơ đang làm việc ở chế độ số vòng quay thấp): cung cấp điện cho đèn đậu (parking lights), radio cassette, CD, các bộ nhớ (đồng hồ, hộp điều khiển…), hệ thống báo động…
Trang 2Ngồi ra, accu cịn đĩng vai trị bộ
lọc và ổn định điện thế trong hệ thống
điện ơ tơ khi điện áp máy phát dao động
Hình 2 Accu và hệ thống điện
Điện áp cung cấp của accu là 6V, 12V
hoặc 24V Điện áp accu thường là 12V
đối với xe du lịch hoặc 24V cho xe tải.
Muốn điện áp cao hơn ta đấu nối tiếp
các accu 12V lại với nhau.
Accu cung cấp điện khi:
Động cơ ngừng hoạt động: Điện từ bình accu được sử dụng để chiếu sáng, dùng
cho các thiết bị điện phụ, hoặc là các thiết bị điện khác khi động cơ khơng hoạtđộng
Động cơ khởi động: Điện từ bình accu được dùng cho máy khởi động và cung
cấp dịng điện cho hệ thống đánh lửa trong suốt thời gian động cơ đang khởiđộng Việc khởi động xe là chức năng quan trọng nhất của accu
Động cơ đang hoạt động: Điện từ bình accu cĩ thể cần thiết để hỗ trợ cho hệ
thống nạp khi nhu cầu về tải điện trên xe vượt qua khả năng của hệ thống nạp Cả accu và máy phát đều cấp điện khi nhu cầu địi hỏi cao
1.2 Phân loại accu
Trên ơtơ cĩ thể sử dụng hai loại accu để khởi động: accu axit và accu kiềm Nhưng thơng dụng nhất từ trước đến nay vẫn là accu axit, vì so với accu kiềm nĩ cĩ sức điện động của mỗi cặp bản cực cao hơn, cĩ điện trở trong nhỏ và đảm bảo chế độ khởi động tốt, mặc dù accu kiềm cũng cĩ khá nhiều ưu điểm
2 Cấu tạo accu
Một bình accu trên ơ tơ bao gồm một dung dịch acid sunfuric lỗng và các bản cực
âm, dương Khi các bản cực được làm từ chì hoặc vật liệu cĩ nguồn gốc từ chì thì nĩ được gọi là accu chì-acid Một bình accu được chia thành nhiều ngăn (accu trên ơ tơ thường cĩ 6 ngăn), mỗi một ngăn cĩ nhiều bản cực, tất cả được nhúng trong dung dịch điện phân
Trang 3Hình 3 Cấu tạo accu
2.1 Cấu tạo của một ngăn
Cơ sở cho hoạt động của accu là các ngăn của accu Các bản cực âm và bản cực dương được nối riêng rẽ với nhau Các nhóm bản cực âm và bản cực dương này được đặt xen kẽ với nhau và ngăn cách bằng các tấm ngăn có lỗ thông nhỏ Kết hợp với nhau, các bản cực và tấm ngăn tạo nên một ngăn của accu Việc kết nối bản cực theo cách này tăng
bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu hoạt tính và chất điện phân Điều đó cho phép cung cấp một lượng điện nhiều hơn Mặt khác dung lượng của bình accu tăng lên vì diện tích bề mặt tăng lên Càng nhiều diện tích bề mặt đồng nghĩa với việc accu cung cấp điện nhiều hơn
Trang 4Hình 4 Cấu tạo một accu đơn
2.1.1 Bản cực
Bản cực accu được cấu trúc từ một khung sườn làm bằng hợp kim chì có chứaAntimony hay Canxi Khung sườn này là một lưới phẳng, mỏng Lưới tạo nên khung cầnthiết để dán vật liệu hoạt tính lên nó, cả ở bản cực âm và bản cực dương Vật liệu hoạttính được dán lên ở bản cực dương là chì oxide (PbO2) và ở bản cực âm là chì xốp (Pb)
Hình 5 Cấu tạo bản cực Hình 6 Chất điện phân
2.1.2 Chất điện phân
Trang 5Chất điện phân trong bình accu là hỗn hợp 36% acid sulfuric (H2SO4) và 64% nước cất (H2O) Dung dịch điện phân trên accu ngày nay có tỷ trọng là 1.270 (ở 200 C) khi nạp đầy Tỷ trọng là trọng lượng của một thể tích chất lỏng so sánh với trọng lượng của nước với cùng một thể tích Tỷ trọng càng cao thì chất lỏng càng đặc.
Một tỷ trọng kế được sử dụng để đo tỷ trọng của dung dịch điện phân Chất điện phân trong bình accu đã được nạp điện thì mạnh hơn và nặng hơn chất điện phân trong accu đã phóng điện
Những cẩn trọng khi sử dụng accu:Chất điện phân trong bình accu là hỗn hợp của acid
sulfuric và nước Acid sulfuric thì có tính ăn mòn rất cao và có thể gây thương tích trên
da và mắt Luôn luôn mang đồ bảo hộ khi tiếp xúc với bình accu Khi bị dung dịch acid dính vào tay phải rửa ngay bằng nhiều nước, khi văng vào mắt phải rửa bằng nước ngay
và khám y tế càng sớm càng tốt Khi nạp accu, khí Hydrogene được giải phóng vì vậy phải tránh xa ngọn lửa và tia lửa điện nếu không có thể gây ra cháy nổ nghiêm trọng
2.2 Vỏ accu
Vỏ accu giữ các điện cực và các ngăn riêng rẽ của bình accu Nó được chia thành 6phần hay 6 ngăn Các bản cực được đặt trên các gờ đỡ, giúp cho các bản cực không bịngắn mạch khi có vật liệu hoạt tính rơi xuống đáy accu Vỏ được làm từ polypropylen,cao su cứng, và plastic Một vài nhà sản xuất làm vỏ accu có thể nhìn xuyên qua để có thểnhìn thấy được mực dung dịch điện phân mà không cần mở nắp accu Đối với loại nàythường có hai đường để chỉ mực thấp (lower) và cao (upper) bên ngoài vỏ
Trang 6Hình 7 Vỏ accu Hình 8 Nắp thông hơi Hình 9.Dãy
nắp thông hơi
2.3 Nắp thông hơi
Nắp thông hơi chụp trên các lỗ để thêm dung dịch điện phân Nắp thông hơi đượcthiết kế để hơi acid ngưng tụ và rơi trở lại accu và cho phép hydrogene bay hơi
Dãy nắp thông hơi:
Hầu hết các accu ngày nay thiết kế một dãy nắp thông hơi để có thể chụp cho nhiều ngăn Dãy nắp thông hơi được thiết kế để hơi acid ngưng tụ và rơi trở lại accu và cho phép hydrogene bay hơi
2.4 Cọc accu
Có 3 loại cọc bình accu được sử dụng, loại đỉnh, loại cạnh và loại L Loại trên đỉnh thông dụng nhất trên ô tô Loại này có cọc được vát xiêng Loại cạnh là loại đặc trưng của hãng General Motors, loại L được dùng trên tàu thuỷ
Hình 10 Cọc accu
Ký hiệu trên cọc accu:
Ký hiệu trên cọc accu để nhận biết cực dương hay âm Thông thường, ký hiệu "+"
để chỉ cực dương, "-" để chỉ cực âm Đôi khi, các ký hiệ "POS" và "NEG" cũng được sửdụng để ký hiệu cực dương và cực âm Trên loại accu có cọc là loai đỉnh, đầu của cọcdương thường lớn hơn cực âm, mục đích để dễ phân biệt
Đầu kẹp accu:
Đầu kẹp cáp của accu có thể làm bằng thép hoặc chì tuỳ thuộc vào nhà chế tạo
Trang 73 Hoạt động của accu
3.1 Hoạt động của một ngăn
Hai kim loại không giống nhau đặt trong dung dịch acid sẽ sinh ra hiệu điện thếgiữa hai cực Cực dương làm bằng chì oxide PbO2, cực âm làm bằng chì Pb Dung dịchđiện phân là hỗn hợp acid sunfuric và nước Chúng tạo nên một phần tử của ngăn
Trang 8Mỗi một ngăn có điện áp xấp xỉ 2.1V không xét đến kích cỡ và số lượng các bảncực Accu trên ô tô có 6 ngăn nối tiếp với nhau, sinh ra điện áp 12.6 V.
3.2 Các quá trình điện hóa trong accu
Trong accu thường xảy ra hai quá trình hóa học thuận nghịch đặc trưng là quá trìnhnạp và phóng điện, và được thể hiện dưới dạng phương trình sau:
PbO 2 + Pb + 2H 2 SO 4 2PbSO 4 + 2H 2 O
Trong quá trình phóng điện, hai bản cực từ PbO 2 và Pb biến thành PbSO 4 Như vậykhi phóng điện, axit sunfuric bị hấp thụ để tạo thành sunfat chì, còn nước được tạo ra, do
đó, nồng độ dung dịch H 2 SO 4 giảm
Sự thay đổi nồng độ dung dịch điện phân trong quá trình phóng và nạp là một
trong những dấu hiệu để xác định mức phóng điện của accu trong sử dụng
Trang 9Quá trình phóng điện
dịch điện phân
Bản cực dương
Trang 11Bảng 2 Quá trình nạp điện
3.3 Thông số accu chì-axit
3.3.1 Sức điện động của accu
Sức điện động của accu phụ thuộc chủ yếu vào sự chênh lệch điện thế giữa hai tấm bản cực khi không có dòng điện ngoài
- Sức điện động trong một ngăn
e a = + - - (V)
- Nếu accu có n ngăn E a = n.e a
Sức điện động còn phụ thuộc vào nồng độ dung dịch, trong thực tế có thể xác định theo công thức thực nghiệm:
E 0s) = 0s),85 + 25 oC
E 0s) : sức điện động tĩnh của accu đơn (tính bằng volt)
: nồng độ của dung dịch điện phân được tính bằng (g/cm 3 ) quy về + 25oC
25 oC = đo – 0s),0s)0s)0s)7(25 – t)
t : nhiệt độ dung dịch lúc đo.
đo : nồng độ dung dịch lúc đo.
3.3.2 Hiệu điện thế của accu
Trang 123.3.3 Điện trở trong accu
R aq = R điện cực + R bản cực + R tấm ngăn + R dung dịch
Điện trở trong accu phụ thuộc chủ yếu vào điện trở của điện cực và dung dịch Pb
và PbO 2 đều có độ dẫn điện tốt hơn PbSO 4 Khi nồng độ dung dịch điện phân tăng, sự có
mặt của các ion H + và SO 42- cũng làm giảm điện trở dung dịch Vì vậy điện trở trong của accu tăng khi bị phóng điện và giảm khi nạp Điện trở trong của accu cũng phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường Khi nhiệt độ thấp, các ion sẽ dịch chuyển chậm trong dung dịch nên điện trở tăng
3.3.4 Dung lượng của accu
Lượng điện năng mà accu cung cấp cho phụ tải trong giới hạn phóng điện cho phép được gọi là dung lượng của accu
Q = I p t p (A.h)
Như vậy dung lượng của accu là đại lượng biến đổi phụ thuộc vào chế độ phóng điện
Người ta còn đưa ra khái niệm dung lượng định mức của accu Q 5 , Q 10s) , Q 20s) mang tính quy ước ứng với một chế độ phóng điện nhất định như chế độ 5 giờ, 10 giờ, 20 giờ phóng
điện ở nhiệt độ +30s) o C
Các yếu tố ảnh hưởng tới dung lượng của accu:
Khối lượng và diện tích chất tác dụng trên bản cực
Dung dịch điện phân
Dòng điện phóng
Nhiệt độ môi trường
Thời gian sử dụng
Dung lượng của accu phụ thuộc lớn vào dòng phóng Phóng dòng càng lớn thì dung
lượng càng giảm, tuân theo định luật Peukert.
t p = const
Trong đó:
n là hằng số tùy thuộc vào loại accu (n = 1,4 đối với accu chì)
4 Kiểm tra và bảo dưỡng accu
3.1 Kiểm tra bằng mắt
Trang 131 Kiểm tra nứt vỏ và gãy cọc accu Điều đó có thể làm rò rỉ dung dịch điện phân Nếu bị, thay bình accu.
2 Kiểm tra đứt cáp hay mối nối và thay thế nếu cần thiết
3 Kiểm tra sự ăn mòn ở cọc accu, chất bẩn và acid trên mặt accu Nếu các cọc bị ănmòn nghiêm trọng phải sử sụng chổi kim loại
4 Kiểm tra giá giữ accu và siết lại khi cần
5 Kiểm tra mực dung dịch điện phân trong accu Nhìn từ bên ngoài hay mở nắp Thêm vào nước cất khi cần, đừng đổ tràn
6 Kiểm tra dung dịch điện phân có bị mờ hay biến màu không, nguyên nhân là do quá nạp và dao động Thay thế bình accu nếu đúng vậy
Trang 14Tỉ trọng có nghĩa là khối lượng chính xác Một cái phù kế có thể được sử dụng để sosánh khối lượng chính xác của dung dịch chất điện phân với nước Chất điện phân cónồng độ cao trong một bình accu đã được nạp điện thì nặng hơn chất điện phân có nồng
độ thấp trong bình accu đã phóng hết điện Dung dịch chất điện phân là hỗn hợp acide vànước có tỉ trọng là 1.27
Bằng cách đo tỉ trọng của dung dịch chất điện phân có thể cho chúng ta biết đượcbình accu đang đầy điện, cần phaỉ sạc hay phải thay thế
Sự chênh lệch tỉ trọng của các ngăn:
Sự chên lệch tỉ trọng của các ngăn không vượt quá 0.05 Sự chênh lệch so sánh giữa ngăncao nhất và ngăn thấp nhất Một bình accu nên bỏ đi nếu sự chên lệch vượt quá 0.05.Trong ví dụ dưới đây, sự chênh lệch tỉ trọng của dung dịch chất điện phân trong ngăn thứnhất và ngăn thứ và ngăn thứ 5 là 0.07 Nên bình accu cần được thay thế Ngăn thứ 5 đãhỏng
Bảng 4 Tỷ trọng các ngăn
Nhiều yếu tố gây nên sự chênh lệch giữa các ngăn, ví dụ, khi mới châm nước vào cácngăn, làm cho dung dịch bị loãng, kết quả là đọc được tỉ trọng thấp Nạp bình accu rồi đolại sẽ cho ta kết quả đúng
Trình tự kiểm tra tỉ trọng
1. Đeo thiết bị bảo vệ mắt thich hợp
2. Mở nắp bình accu
Trang 153. Bóp cái bầu hút của phù kế và đưa cái đầu hút vào ngăn gần cực dươngnhất.
4. Từ từ thả lỏng bầu hút, hút vừa đủ dung dịch điện phân để làm nổi đầu đobên trong lên
5. Đọc tỉ trọng chỉ trên đầu đo Đảm bảo rằng đầu đo được nổi lên hoàn toàn
6. Ghi lại giá trị rồi thực hiện lặp lại quá trình cho các ngăn còn lại
Qui trình quan sát cửa xem tỉ trọng:
1 Đeo dụng cụ bảo vệ mắt thích hợp
2 Quan sát phù kế lắp trong bình accu
Điểm quan sát màu xanh: bình accu đã nạp đủ
Điểm quan sát màu xanh đen: Bình accu cần nạp
Điểm quan sát màu vàng nhạt: bình accu hỏng, cần thay thế
Hình 18 Đo tỷ trọng
3.2.2 Kiểm tra điện áp hở mạch
Dùng một đồng hồ số để kiểm tra điện áp bình accu khi hở mạch Đồng hồ kim không chính xác và không thể dùng
Trang 16
Hình 19 Kiểm tra điện áp hở mạch
1 Bật đèn đầu lên pha trong vài phút để loại bỏ nạp bề mặt
2 Tắt đèn đầu và nối đồng hồ qua hai cực của bình accu
3 Đọc giá trị điện áp Một bình accu được nạp đầy có giá trị 12.6 V Ngược lại một bình accu đã hỏng điện áp là 12V
3.3 Kiểm tra khả năng chịu tải nặng của accu
Khi kiểm tra tình trạng sạc của bình accu, không cho chúng ta biết được khả năngcung cấp dòng khi khởi động động cơ Kiểm tra khả năng chịu tải nặng của accu chochúng ta biết khả năng phân phối dòng điện của accu
Hình 21 Kiểm tra khả năng chịu tải nặng
Trang 17Trước khi kiểm tra tải nặng phải xác định dung lượng bình accu Dung lượng bình accu ghi trên nhãn bình Nó có thể biểu diễn bằng CCA (Cold Cranking Amps) hay AH (Amp-Hour)
Hình 22 Thông số accu
Qui trình kiểm tra khả năng chịu tải nặng:
1 Lắp đặt bộ thử tải
2 Tăng tải lên bằng núm điều khiển đến khoảng gấp 3 lần AH hay một nửa CCA
3 Duy trì tải không quá 15s, ghi nhận giá trị điện áp
4 Nếu điện áp đọc được là
9.6V hay cao hơn, bình accu còn tốt
Hình 23 Kiểm tra dòng ký sinh
Trang 189.5V hay thấp hơn, bình accu có khiếm khuyết vàcần thay thế.
3.4 Kiểm tra rò điện 3.4.1 Dòng kí sinh
Dòng kí sinh là những dòng nhỏ cần thiết để hoạt động cácthiết bị điện khác nhau giống như đồng hồ, bộ nhớ máy tính,cảnh báo mà nó tiếp tục hoạt động khi xe đã ngừng, công tắcmáy đã đóng Tất cả các xe ngày nay đều có dòng kí sinh nó sẽlàm cạn bình accu nếu không chạy xe và sạc định kì Vấn đề nảysinh khi dòng kí sinh vượt quá 35mA
Hình 24 Kiểm tra điện áp rò
Dòng rò không mong muốn là nguyên nhân tại vì sao bình accu tiếp tục phóng điện Dòng rò không mong muốn có thể là dòng kí sinh quá mức cho phép hay mặt trên của bình accu bị ẩm và ô xy hóa quá mức, nó có thể sinh ra một đường dẫn giữa hai cực, gây ra dòng rò, thường là lớn hơn 0.5 V cho một bình tự phóng điện Nó gọi là dòng rò nắp bình
3.4.2 Kiểm tra dòng rò:
Để kiểm tra dòng kí sinh quá mức hay tải kí sinh người ta dùng ampe kế Đảm bảorằng tất cả các tải điện trong xe đều tắt hết, cửa đóng và chìa khóa xe được rút ra khỏi ổ
Trang 19cắm Tháo một trong các cáp nối ra khỏi bình accu, gắn một ampe kế nối tiếp giữa cọcbình accu và cáp Giá trị đọc được nên nhỏ hơn 35mA Nếu dòng lớn hơn chứng tỏ dòng
kí sinh đã vượt quá định mức Một cái gì đó đang nối và gây hết điện bình accu Ô tôngày nay cho dòng kí sinh không vượt quá 20mA để duy trì bộ nhớ điện tử và các mạchđiện
Chú ý:
Hình 25 Kiểm tra sụt áp kẹp cực
Nếu bình accu bị gỡ cáp, dòng kí sinh tạm thời có thể tăng lên Các mạch điện và máy tính thân xe sẽ được kích hoạt và hoạt động trong một khoảng thời gian Khoảng thời gian kích hoạt này nằm trong khoảng vài giây đến 30 phút Nếu khi nào có thể thì tránh
gỡ cáp bình accu khi thực hiện phép thử này Có thể đặt một que đo của đồng hồ ampe lên một cọc của bình accu, một que còn lại lên đầu cáp của bình accu Cùng lúc đó tháo cáp bình accu ra
Kiểm tra accu tự phóng điện (dòng rò trên nắp), chúng ta sử dụng một đồng hồ volt
kế loại số Gắn que âm (màu đen) của đồng hồ vào cực âm của bình accu, que dương (màu đỏ) vào mặt trên của vỏ accu Nếu như điện áp lớn hơn 0.5V, rửa nắp bình accu bằng dung dịch soda và nước, sau đó lau nước trên mặt bình
