Thiết kế bộ nguồn chỉnh lưu có điều khiển cho tải nạp ác quy

Để đảm bảo về độ kín của bình ăc quy, xung quanh mép của nắp ăc quy và xung quanh các lỗ cực đầu ra, người ta thường trát nhựa chuyên dụng

ĐỒ ÁN THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN

* ) Đề tài thiết kế : Thiết kế bộ nguồn chỉnh lưu có điều khiển cho tải nạp ác quy

*) Các số liệu ban đầu :

Điện áp ác quy Ud = 24V, dòng dung lượng ác quy 250A/h Điện áp nguồn cấp

U1= 220v, điều chỉnh dòng điện vào cấp trong dải từ 0 đến Idmax

LỜI NÓI ĐẦUNước ta hiện nay đang trên con đường Công nghiệp hóa - Hiện đại hóa Bởi vậy tự

động hóa đang phát triển mạnh trong những năm gần đây.Tự động hoá điều khiển

các quá trình sản xuất đã đi sâu vào từng ngõ ngách, vào trong tất cả các quá trình tạo

ra sản phẩm

Ngày nay hầu như tất cả các máy móc thiết bị trong công nghiệp cũng như trong đời

sống hàng đều phải sử dụng điện năng , có thể là dùng hoàn toàn nguồn năng

lượng điện năng hoặc một phần năng lượng điện năng kết hợp với năng lượng khác

Trên thực tế có những lúc rất cần năng lượng điện mà ta không thể lấy năng

lượng điện từ lưới điện được Do đó ta phải lấy các nguồn điện dự trữ như Ăc quy

Như vậy để có thể sử dụng được các nguồn ăcquy ta phải nạp điện cho ăcquy Bởi

đó bộ chỉnh lưu nạp ăcquy tự động được sử dụng rộng rãi trong nhiều trường hợp

cụ thể là rất quan trọng , nếu thiếu nó sẽ không có nguồn điện vận hành , dự trữ cho

các máy móc thiết bị mà có thể không đáp ứng được chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật

Mục lục Chương I: Giới thiệu khái quát về Ăc quy

I Cấu tạo và nguyên lý làm việc của ăc quy………

Chương II : Chọn sơ đồ mạch chỉnh lưu ……….13

I Đối với chỉnh lưu 3 pha ………13

1 Chỉnh lưu cầu 3 pha ……… ……13

2.Chỉnh lưu tia 3 pha……… 15

II Đối với chỉnh lưu 1 pha……….…16

1, Chỉnh lưu một nửa chu kỳ ……… 16

2 Chỉnh lưu cả chu kỳ với biến áp có trung tính……… 16

3 Chỉnh lưu cầu một pha ……… 18

III Chọn sơ đồ chỉnh lưu ……….19

Chương 3 : Thuyết minh hoạt động cảu sơ đồ động lực , vẽ các đường cong dòng điện và điện áp của tải và các van dẫn ( Ud , Id , Uv , Iv ) ……….19

I Tính toán và chọn van động lực ……… 20

II./ Tính toán máy biến áp ……… 22

1 Điện áp chỉnh lưu không tải……… 22

2 Công suất tối đa của tải……… ……… 23

3 Công suất nguồn cấp……….… ……… 23

4, Tính toán sơ bộ mạch từ ……….23

5, Tính toán dây quấn biến áp ……….23

6 Tính kích thước mạch từ ………25

7 kết cấu dây quấn ……….26

8 ) Tính khối lượng sắt ……… 29

9 ) Khối lượng đồng ……… 29

10 ) Sụt áp trên MBA ……… 30

11 ) điện trở ngắn mạch MBA ……….31

12 ) Tổng trở ngắn mạch của MBA ……….31

13 ) Điện áp ngắn mạch MBA ……….31

14 ) Điện áp ngắn mạch phần trăm của MBA ……….31

Chương 4 : Tính chọn các thiết bị bảo vệ……… …32

I ) Bảo vệ quá dòng điện……… ………32

II ) bảo vệ quá điện áp cho thiết bị bán dẫn ……….…….34

Chương 5 : Tính toán cuộn kháng lọc dòng điện…… 35

I ) Tính toán các cuộn kháng lọc - CKL dòng điện đập mạch…… ……….35

1 ) điện áp rơi trên cuộn kháng ……….36

2) tính công suất trên cuộn kháng lọc ……… 36

3 ) tính toán lõi thép cuộn kháng lọc ……….36

4 ) tính toán dây quán cuộn kháng ……….… 36

Chương VI : Tính toán và thiết kế mạch điều khiển …39

A Các bước thiết ……….39

1 / tìm hiểu về mạch điều khiển < nguyên tắc điều khiển >……… 39

2 / sơ đồ khối mạch điều khiển ……… 39

B ) tính toán các thông số của mạch điều khiển ……… 41

I/ Tính toán máy biến áp xung ………41

II / Tính toán các khâu ………43

1 ) khâu đồng pha ……….….43

2 ) khâu tạo điện áp răng cưa ……….44

3 ) khâu so sánh ……… 46

4 ) khâu khếch đaị xung cuối cùng……… 47

5 ) tạo nguồn nuôi ……….………48

*/ Tính toán máy biến áp nguồn nuôi và đồng pha……… 49

Chương I: Giới thiệu khái quát về Ắcquy

Hiện nay chúng ta có nhiều loại ắc quy, trong đó hai loại cơ bản là ắc quy axit và ắc

quy kiềm Chúng ta xét từng loại sau:

I, Cấu tạo và nguyên lý làm việc của Ăc quy axit:

1 Cấu tạo :

- Bình ăc quy được chia thành nhiều ngăn, thong thường là 6 ngăn Mỗi ngăn ăc

quy đơn cho điện áp đầu ra là 2V Như vậy, nếu đem đấu nối tiếp cả 6 ngăn với nhau

ta sẽ có bộ nguồn ăc quy là 12V

- Vỏ bình ăc quy được chế tạo bằng vật liệu cứng có tính chịu axit, chịu nhiệt,

do đó mà người ta đúc bằng nhựa cứng hoặc ebonite Phía trong vỏ bình có các

vách ngăn để tạo thành các ngăn riêng biệt, mỗi ngăn riêng biệt gọi là một ăc quy

đơn Dưới đáy bình ta làm hai yên đỡ gọi là yên đỡ bản cực Mục đích là để các

bản cực tỳ lên đó, tránh bị ngắn mạch khi trong đáy bình có lắng đọng các cặn bẩn

- Bản cực được làm từ hợp kim chì và antimon, trên mặt bản cực có gắn các xương

dọc và xương ngang để tăng độ cứng vững và tạo ra các ô cho chất hoạt tính bám

trên bản cực

Nếu bản cực dương thì chất hoạt tính để phủ vào khung ô trên bản cực là dioxit

chì Nếu bản cực dung làm bản cực âm thì chất hoạt tính được sử dụng là chì

xốp

Khi ăc quy hoạt động chất hoạt tính tham gia đồng thời vào các phản ứng hoá

học càng nhiều càng tốt, do đó để tăng bề mặt tiếp xúc của các chất hoạt tính với

dung dịch điện phân, người ta chế tạo chất hoạt tính có độ xốp, đồng thời đem ghép

những tấm cực cùng tên song song với nhau thành một chum cực ở trong mỗi ngăn

của ăc quy đơn

Chùm bản cực dương và chum bản cực âm được lồng xen kẽ nhau nhưng

giữa hai bản cực khác tên lại được đặt them một tấm cách, tấm cách được

làm từ chất cách điện để cách điện giữa hai bản cực như nhựa xốp, thuỷ tinh

hay gỗ

- Phần nắp của ăc quy để che kín những bộ phận bên trong bình, ngăn ngừa

bụi và các vật khác từ bên ngoài rơi vào bên trong bình, đồng thời giữ cho

dung dịch điện phân không bị tràn ra ngoài Trên nắp bình có các lỗ để đổ và

kiểm tra dung dịch điện phân, các lỗ này được nút kín bằng các nút có lỗ

thong hơi nhỏ Ở một số loại ắcquy lỗ thong hơi có thể được chế tạo riêng

biệt

Để đảm bảo về độ kín của bình ăc quy, xung quanh mép của nắp ăc quy và

xung quanh các lỗ cực đầu ra, người ta thường trát nhựa chuyên dụng Dung

dịch điện phân dung trong ăc quy thường là hỗn hợp axit sunfuric H2SO4 được

pha chế theo tỷ lệ nhất định với nước cất

2 Nguyên lý làm việc :

a, Quá trình nạp:

Khi ăc quy đã được lắp ráp xong, ta đổ dung dịch axit sunfuric vào các ngăn bình

thì trên các bản cực sẽ sinh ra lớp mỏng chì sunfat (PbSO4) Vì chì tác dụng với

axit theo phản ứng:

PbO + H2SO4 = PbSO4 + H2O

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

được khép kín qua mạch ăcquy và dòng điện đi theo chiều: Cực dương của nguồn

một chiều → Dung dịch điện phân → Đầu cực 2 của ăcquy → Cực âm của nguồn

một chiều

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

Kết quả là ở bản cực nối với dương nguồn điện có PbO2 (chì dioxit) và ở chùm

bản cực kia có chì Pb, như vậy ở hai chùm bản cực đã có sự khác nhau về cực tính

Từ các phản ứng hóa học trên ta thấy quá trình nạp điện đã tạo ra lượng axit

sunfuric bổ sung vào dung dịch điện phân, đồng thời trong quá trình nạp

điện dòng điện còn phân tích ra trong dung dịch điện phân khí hydro (H2) và

oxy (O2), lượng khí này sủi lên như bọt nước và bay đi, do đó nồng độ của dung

dịch điện phân trong quá trình nạp điện được tăng lên

Ăc quy được coi là đã nạp đầy khi quan sát thấy dung dịch sủi bọt đều (gọi đó là

hiện tượng sôi) Lúc đó ta có thể ngắt nguồn nạp và xem như quá trình nạp điện cho

ăc quy đã hoàn thành

b, Quá trình phóng điện của ăc quy:

Nối hai bản cực của ăc quy đã được nạp điện với một phụ tải, ví dụ như một bong

đèn thì năng lượng tích trữ trong ăc quy sẽ phóng qua tải, làm cho bóng đèn

sáng Dòng điện của ăcquy sẽ đi theo chiều: Cực dương của ăcquy (đầu cực đã nối

với cực dương nguồn nạp) → Tải (bóng đèn) → Cực âm của ăcquy → Dung dịch

điện phân → Cực dương của ăcquy

Quá trình phóng điện của ăcquy, phản ứng hoá học xảy ra trong ăcquy như

Như vậy khi ăcquy phóng điện, chì sunfat lại được hình thành ở hai bản cực, làm

cho các bản cực dần trở lại giống nhau, còn dung dịch axit bị phân thành cation

2H+ và anion SO42- đồng thời quá trình cũng tạo ra nước trong dung dịch, do đó

nồng độ của dung dịch giảm dần và sức điện động của ăcquy cũng giảm dần

II, Ắcquy kiềm:

1 Nguyên lý làm việc :

Ăcquy kiềm là loại ăcquy mà dung dịch điện phân được dùng trong ăcquy là dung

dịch kiềm KOH và NaOH Tuỳ thuộc vào cấu tạo của bản cực, ăcquy kiềm được

chia thành 3 loại:

- Loại ăcquy sắt - niken, là loại ăcquy có bản cực chế tạo bằng sắt (Fe)

và niken (Ni)

- Loại ăcquy cadimi - niken, là loại ăcquy có bản cực chế tạo bằng

cadimi (Cd) và niken (Ni)

- Loại ăcquy bạc - kẽm, là loại ăcquy có bản cực chế tạo bằng bạc (Ag)

và kẽm (Zn)

Trong ba loại trên thì loại thứ ba có hệ số hiệu dụng trên một đơn vị trọng lượng

và một đơn vị thể tích là lớn hơn, nhưng giá thành của nó lại cao hơn vì phải sử

dụng khối lượng bạc tới 30% khối lượng của chất tác dụng, do đó loại này ít dùng

So với ăc quy axit, ăc quy kiềm có nhược điểm là giá thành cao hơn, điện trở trong

lớn hơn, nhưng nó lại có các ưu điểm sau:

- Có độ bền lớn và thời gian sử dụng dài

- Trong điều kiện máy khởi động, làm việc nặng nề hoặc cần có yêu cầu

về độ tin cậy cao thì nó có tính ưu việt hơn hẳn ăc quy axit

- Quá trình nạp điện cho ăc quy kiềm không đòi hỏi nghiêm ngặt về

dòng điện nạp Trị số dòng điện này có thể lớn gấp 3 lần dòng định

mức cũng chưa làm hỏng được ăc quy

Ăc quy kiềm có cấu tạo tương tự như ăc quy axit, tức là nó cũng gồm dung dịch

điện phân, vỏ bình ăc quy, các bản cực,

Bản cực của ăc quy kiềm được chế tạo thành dạng thỏi hoặc không thỏi Giữa

các bản cực được ngăn cách bởi các tấm ebonit Chùm bản cực dương và chùm bản

cực âm được hàn nối như chùm bản cực của ăc quy axit để đưa ra các vấu cực cho

ăc quy Các chùm bản cực được đặt trong bình điện phân và được ngăn cách với vỏ

bình bằng lớp nhựa vinhiplat

Loại ăc quy dùng bản cực dạng thỏi thì mỗi thỏi là một hộp làm bằng thép lá

trên bề mặt có khoan nhiều lỗ: Φ = 0,2-0,3 mm để cho dung dịch thấm qua

Nếu là ăc quy kiềm sắt - niken thì trong hộp bản cực âm chứa sắt đặc biệt

thuần khiết, còn trong bản cực dương là hỗn hợp 75%NiO.OH và 25% bột

than hoạt tính

Loại ăc quy kiềm dùng bản cực không phân thỏi, thì bản cực được chế tạo theo

kiểu khung xương, rồi đem các chất tác dụng có cấu trúc xốp mịn để ép vào các lỗ

nhỏ trên bản cực

2 Quá trình hóa học trong ác quy kiềm :

Giống như trong ăc quy axit, quá trình hoá học trong ăcquy kiềm cũng là quá

Fe(OH)2 + KOH Fe + KOH + 2OH

-Như vậy quá trình nạp điện, sắt hidroxit trên bản cực âm bị phân tích thành

sắt nguyên tố và anion OH- Còn ở bản cực dương, Ni(OH)2 được chuyển

hoá thành Ni(OH)3 Chất điện phân KOH có thể xem như nó không tham gia

vào phản ứng hoá học mà chỉ đóng vai trò chất dẫn điện, do đó sức điện

động của ăcquy hầu như không phụ thuộc vào nồng độ chất điện phân Sức

điện động của ăc quy chỉ đựoc xác định dựa trên trạng thái của các chất tác

dụng ở các tấm cực

Thông thường ăc quy kiềm được nạp điện hoàn toàn sức điện động sẽ đạt được

khoảng 1,7 đến 1,85V Khi ăc quy đã phóng điện hoàn toàn, sức điện động của

ăcquy là 1,2 đến 1,4V

Như vậy điện thế phóng điện của ăc quy kiềm thấp hơn ăc quy axit Nếu ở

ăc quy axit điện thế phóng điện bình quân là 2V thì ở ăc quy kiềm chỉ là

1,2V

Hiện nay các nhà thiết kế, chế tạo ăc quy chưa dừng lại ở những kết quả đã đạt

được, người ta đã chế tạo được những ăc quy kiềm mới khá nhỏ và nhẹ, nhưng vẫn

có các thông số kỹ thuật của ăc quy axit

Những ăc quy mới đang hướng tới việc thay thế các bản cực bằng những

hợp kim mới có khả năng chống han gỉ, giảm kích thước và tăng tính bền

vững Những tạp chất mới được trộn vào trong chất tác dụng sẽ cải thiện đặc

tính phóng điện của ăcquy một cách đáng kể Nhiều ăc quy mới đã không có

cầu nối trên nắp và kết cầu vỏ bình cũng thay bằng những vật liệu rất nhẹ

nên giảm được chiều dày thành bình, ăc quy cũng ít phải chăm sóc hơn

III, Các thông số cơ bản của ăc quy:

1 Dung lượng : Là điện lượng của ăc quy đã được nạp đầy, rồi đem cho phóng

điện liên tục với dòng điện phóng 1A tới khi điện áp của ăcquy giảm xuống

đến trị số giới hạn quy định ở nhiệt độ quy định Dung lượng của ăc quy được

tính bằng ampe-giờ (Ah)

2 Điệp áp : Tuỳ thuộc vào nồng độ chất điện phân và nguồn nạp cho ăc quy

mà điện áp ở mỗi ngăn của ăc quy khi nó được nạp đầy sẽ đạt 2,6V đến 2,7V

(để hở mạch), và khi ăc quy đã phóng điện hoàn toàn là 1,7V đến 1,8V

Điện áp của ăc quy không phụ thuộc vào số lượng bản cực của ăcquy nhiều

hay ít

3 Điện trở trong : là trị số điện trở bên trong của ăc quy, bao gồm điện trở

các bản cực, điện trở dung dịch điện phân có xét đến sự ngăn cách của các

tấm ngăn giữa các bản cực Thường thì trị số điện trở trong của ăcquy khi đã

nạp đầy điện là (0,001-0,0015)Ω và khi ăc quy đã phóng điện hoàn toàn là

(0,02-0,025)Ω

IV, Đặc tính phóng của ăcquy:

Đặc tính phóng của ăc quy là đồ thị biểu diễn quan hệ phụ thuộc của sức điện

động, điện áp ăcquy và nồng độ dung dịch điện phân theo thời gian phóng khi

dòng điện phóng không thay đổi

Từ đặc tính phóng của ăc quy ta có nhận xét:

- Trong khoảng thời gian phóng từ t = 0 đến t = tgh (10h), sức điện

động, điện áp và nồng độ dung dịch điện phân giảm dần, tuy nhiên

trong đoạn này độ dốc của đường đặc tính không lớn, ta gọi đó là giai

đoạn phóng ổn định hay thời gian phóng điện cho phép tương ứng với

mỗi chế độ phóng điện của ăc quy (dòng điện phóng)

Hình 1: Đặc tính phóng nạp của ăc quy

- Từ thời gian tgh trở đi độ dốc của đồ thị thay đổi đột ngột Nếu ta tiếp

tục cho ăcquy phóng điện sau thời gian tgh thì sức điện động, điện áp

- của ăcquy giảm rất nhanh Mặt khác các tinh thể sunfat chì (PbO2) tạo

- thành trong phản ứng sẽ có dạng thô rắn rất khó hoà tan (bị biến đổi

hoá học) trong quá trình nạp điện trở lại cho ăc quy sau này Thời

điểm tgh gọi là giới hạn phóng điện cho phép của ăc quy, các giá trị EP,

UP, ρ tại tgh được gọi là các giá trị phóng điện của ăc quy, ăc quy

không được phóng điện khi dung lượng còn khoảng 80%

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

phần các chất tác dụng ở sâu trong lòng bản cực được biến đổi tuần

hoàn, nhờ đó làm tăng dung lượng phóng điện của ăcquy

- Thời gian nạp no cho ăcquy kéo dài từ 2-3h, trong suốt thời gian đó

hiệu điện thế trên các bản cực ăc quy và nồng độ dung dịch điện phân

không thay đổi Như vậy dung lượng thu được khi ăc quy phóng điện

luôn nhỏ hơn dung lượng cần thiết để nạp no ăc quy

- Sau khi ngắt mạch nạp, điện áp, sức điện động của ăc quy giảm xuống

và ổn định Thời gian này cũng gọi là thời gian nghỉ của ăc quy sau

khi nạp

- Trị số dòng điện nạp ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng và tuổi thọ của

ăcquy Dòng điện nạp định mức với ăc quy là: In = 10%C10 Trong đó

C10 là dung lượng của ăc quy mà với chế độ nạp với dòng điện định

mức là In=0,1C10 thì sau 10h ăc quy sẽ đầy

1 Phương pháp nạp ăcquy với dòng điện không đổi :

Đây là phương pháp nạp cho phép chọn được dòng nạp thích hợp với mỗi loại

ăcquy, bảo đảm cho ăcquy được no Đây là phương pháp sử dụng trong các xưởng

bảo dưỡng sữa chữa để nạp điện cho ăcquy hoặc nạp sửa chữa cho các ăcquy bị

sunfat hoá Với phương pháp này ăcquy được mắc nối tiếp với nhau và phải thoả

mãn điều kiện:

UN ≥ 2,7.N aqTrong đó: UN - Điện áp nạp

Naq - Số ngăn ăcquy đơn trong mạch

Trong quá trình nạp điện sức điện động của ăcquy tăng dần lên, để duy trì dòng

điện nạp không đổi ta phải bố trí trong mạch biến trở R Trị số gián hạn của biến trở

được xác định theo công thức:

Nhược điểm của phương pháp nạp với dòng không đổi là thời gian nạp kéo

dài và yêu cầu các ăcquy đưa vào nạp có cùng dung lượng định mức Để

khắc phục 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)C10 tức là nạp cưỡng bức và kết

thúc ở nấc một khi ăc quy đã bắt đầu sôi Dòng điện nạp ở nấc thứ hai là

0,1C10

2 Phương pháp nạp với điện áp không đổi :

Phương pháp này yêu cầu ăc quy 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 với phương pháp này ăcquy

không được nạp no, do đó nó chỉ dùng bổ sung nạp cho ăcquy 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 tài là nạp ăcquy 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 pháp nạp ăc quy là phương pháp dòng áp

- Đối với ăcquy axit:

Để đảm bảo thời gian nạp cũng như hiệu suất nạp thì trong khoảng

thời gian tn = 8h tương ứng với 75%-80% dung lượng ăcquy ta nạp với

dòng không đổi là In = 0,1C10 Vì theo đặc tính nạp của ăcquy trong đoạn

nạp chính thì khi dìng điện không đổi thì điện áp, sức điện động tải ít

thay đổi, do đó bảo đảm tính đồng đều về tải cho thiết bị nạp Sau thời

gian 8h ăcquy bắt đầu sôi lúc đó ta chuyển sang nạp ở chế độ ổn áp Khi

thời gian nạp được 10h thì ăcquy bắt đầu no, ta nạp bổ sung thêm 2-3h

- Đối với ăcquy kiềm:

Trình tự nạp cũng giống như ăcquy axit nhưng do khả năng quá tải của ăcquy

kiềm lớn nên lúc ổn dòng ta có thể nạp với dòng nạp In = 0,2.C10 hoặc nạp cưỡng

bức để tiết kiệm thời gian với dòng nạp In = 0,5.C10

Các quá trình nạp ăcquy tự động kết thúc khi bị cắt nguồn nạp hoặc khi nạp ổn

áp với điện áp bằng điện áp trên hai cực của ăcquy, lúc đó dòng nạp sẽ từ từ

giảm về không

Kết luận :

Từ các phân tích về tải ăcquy trên ta thấy: Tải ăcquy là tải dung kháng,

với đặc điểm là sức điện động của ăcquy tăng dần trong quá trình nạp,

tức là nếu ta giữ điện áp không thay đổi thì dòng điện nạp sẽ giảm dần,

làm quá trình nạp điện cho ăcquy kéo dài, do đó ta cần kiểm soát được

dòng điện nạp cho ăcquy Thông thường ta nạp với 10% dòng dung

lượng của ăcquy và giữ ổn định dòng trong quá trình nạp Tuy nhiên khi

dung lượng của ăcquy đã đạt đến 80%, lúc đó ta tiếp tục giữ ổn định

dòng nạp thì ăcquy sẽ sôi và làm cạn dung dịch điện phân Do đó đến giai

đoạn này ta lại phải chuyển chế độ nạp ăcquy sang chế độ ổn áp Chế độ

ổn áp được giữ cho đến khi ăcquy đã thực sự đầy Khi điện áp trên các

bản cực của ăcquy bằng với điện áp nạp thì lúc đó dòng nạp sẽ tự động

giảm về 0, kết thúc quá trình nạp

Chương II : Chọn sơ đồ mạch chỉnh lưu

Hiện nay có nhiều phương pháp để nạp ác quy nhưng thường sử dụng nhất là dùng

nguồn điện xoay chiều có bộ chỉnh lưu

Nguồn điện xoay chiều lại có nhiều loại trong đó có 2 loại là : 1 pha và 3 phổ biến

nhất Ứng với mỗi loại lại có các phương pháp chỉnh lưu khác nhau Sau đây ta đi

nghiên cứu các loại cơ bản sau :

I Đối với chỉnh lưu 3 pha :

1, Chỉnh lưu cầu 3 pha :

Hình 2: CL cầu 3 pha đối xứng

Hình 3: sơ đồ động lực , giản đồ đường cong cơ bản, điện áp tải khi goác mở 

Với chỉnh lưu cầu 3 pha tạo ra điện áp dây lớn , nhưng sự phức tạp của chỉnh lưu

của chỉnh lưu loại này cần phải mở đồng thời 2 van theo đúng thứ tự pha, gây khó

khăn khi vận hành sửa chữa nên loại này ta không dùng làm chỉnh lưu tải nạp

acquy

2 Chỉnh lưu tia 3 pha :

Hình vẽ chỉnh lưu tia 3 phaChỉnh lưu loại náy có :

Nếu   300 thì :

1 os( 30)

3

c

U d    U do

Nếu   300 thì :

os

Sơ với chỉnh lưu 1 pha thì chỉnh lưu 3 pha có chất lượng điện áp tốt hơn , biên dộ

điện áp đập mạch tốt hơn ,… nhưng điện 3 pha không thông dụng với các hộ gia

đình sử dụng nhỏ Mà yêu cầu của việc thiết kế nguồn chỉnh lưu có điêu khiển cho

tải nạp acquy phải được sử dụng rộng rãi tại mọi nơi nên chỉnh lưu dùng nguồn điện

xoay chiều 3 pha ít được sử dụng mà người ta chọn nguồn điện xoay chiền 1 pha

II Đối với chỉnh lưu 1 pha :

1, Chỉnh lưu một nửa chu kỳ:

Hình : CL một nửa CK Hình 3: Đồ thị U,I

Ở sơ đồ chỉnh lưu này, điện áp ra bị gián đoạn trong một nửa chu kỳ, khi điện áp

anod của van bán dẫn âm Do vậy, điện áp có chất lượng không tốt, và trị số trung

bình lớn nhất khi không có điều khiển là:

Udo = 0,45.U2

Đây là loại chỉnh lưu cơ bản, sơ đồ nguyên lý mạch đơn giản

Tuy nhiên, các chất lượng kỹ thuật như: chất lượng điện áp một chiều, hiệu suất sử

dụng biến áp xấu

Với hệ số sử dụng biến áp:

SBA = 3,09.Ud .Id

Do đó mà loại chỉnh lưu này ít được dung trong thực tế

2 Chỉnh lưu cả chu kỳ với biến áp có trung tính:

Có thể coi sơ đồ chỉnh lưu cả chu kỳ với biến áp có trung tính là hai sơ đồ chỉnh lưu 1 nửa chu kỳ hoạt động dịch pha nhau 1800 Ở mỗi chu kỳ có một van dẫn cho dòng điện qua, cho nên ở hai nửa chu kỳ sóng điện áp tải trùng pha với sóng điện áp của cuộn dây có van dẫn Đặc điểm của loại chỉnh lưu

này là phải có biến áp thứ cấp có hai cuộn dây với các thông số giống hệt nhau

Điện áp tải đập mạch trong cả hai nửa chu kỳ với tần số đập mạch bằng hai lần tần

So với chỉnh lưu 1 nửa chu kỳ, sơ đồ này cho chất lượn điện áp tốt hơn Dòng

điện chạy qua van không lớn, điện áp tổng rơi trên van nhỏ và việc điều khiển

van tương đối đơn giản

*, Nhược điểm:

- Việc chế tạo biến áp với hai cuộn thứ cấp giống hệt nhau và mỗi cuộn chỉ làm

việc trong ½ chu kỳ làm việc chế tạo biến áp phức tạp và hiệu suất sử dụng biến áp

xấu

- Điện áp ngược của van bán dẫn phải chịu có trị số lớn nhất làm cho việc chọn

van bán dẫn khó khăn hơn

3 Chỉnh lưu cầu một pha :

Chỉnh lưu cầu 1 pha có thể dùng sơ đồ chỉnh lưu không điều khiển hoặc có điều

khiển, trong sơ đồ có điều khiển lại có sơ đồ điều khiển đối xứng và điều khiển

không đối xứng

Ta xét sơ đồ chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển đối xứng:

Hình 6: Chỉnh lưu cầu một pha

Sơ đồ chỉnh lưu này cho điện áp ra trên tải tương tự như sơ đồ chỉnh lưu cả chu kỳ,

biến áp thứ cấp có trung tính

*, Hoạt động:

- Ở ½ chu kỳ đầu (dương); điện áp dương đặt vào anode T1, điện áp âm đặt

vào cathode T2, khi có xung mở T1, T2 thì T1, T2 dẫn, có dòng điện qua tải

- Ở ½ chu kỳ sau (âm); anode T4 dương, cathode T3 âm, khi có xung mở T3, T4 thì

T3, T4 mở cho dòng điện qua tải theo chiều như khi T1, T2 dẫn Tức là dòng điện

qua tải là dòng điện một chiều

*, Ưu điểm:

- Cho dạng điện áp, dòng điện ra giống như các dạng đường cong của chỉnh lưu cả

chu kỳ với biến áp có trung tính

- Điện áp ngược của van phải chịu là:

Unv 2.U  ~

*, Nhược điểm:

- Phải sử dụng nhiều van bán dẫn hơn, do đó tổng điện áp rơi trên van lớn

hơn

- Việc điều khiển đồng thời các van khó khăn hơn

III Chọn sơ đồ chỉnh lưu :

Ta có điện áp của ăc quy là Ud = 24V

Theo phần phân tích tải, mỗi ngăn ăc quy đơn có điện áp 2V, do đó có thể thấy ăc

quy gồm 12 ăc quy đơn Theo phần “ Nạp ăc quy bằng phương pháp áp” thì khi nạp

cần giữ điện áp trên mỗi ngăn ăc quy đơn là (2,3-2,5)V Vậy điện áp sau chỉnh lưu

lớn nhất là: U2 = 2,5.12 = 30V

Do đó nếu ta dùng sơ đồ chỉnh lưu cả chu kỳ với biến áp có trung tính thì điện áp

ngược van phải chịu là:

Unv = 2 2.U2 = 2 2.30 = 85VVới Unv = 85V thì việc chọn van bán dẫn công suất không có gì là khó khăn

Nếu sử dụng sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha thì số lượng van sẽ tăng gấp đôi

Do đó:

Ta sử dụng sơ đồ chỉnh lưu cho mạch nạp ăc quy tự động là sơ đồ chỉnh lưu cả chu

kỳ với biến áp bên thứ cấp có trung tính

Chương 3 :

Thuyết minh hoạt động cảu sơ đồ động lực , vẽ các đường

cong dòng điện và điện áp của tải và các van dẫn ( Ud , Id , Uv , Iv )

I Tính toán và chọn van động lực :

Ta có sơ đồ mạch động lực :

Hình vẽ Các đường cong chỉnh lưu

*) Thuyết minh hoạt động :

qua tải (ăc quy) là dòng ổn định

Đường cong dòng điện và điện áp của tải (ăc quy) Ud, Id được

biểu diễn như

hình vẽ Ta thấy khi có them cuộn kháng lọc thì dòng điện ra

không bị gián

đoạn mà là dòng 1 chiều liên tục

*) Tính toán van động lực :

Theo yêu cầu thiết kế, mạch nạp cho ăc quy bao gồm 12 ngăn ăc quy đơn, mà điện

0,71 2

2 2

0,9

K nv Khd K u

2

I lv K hd d I   AVậy ta có thông số cần có của van động lực là :

m

II./ Tính toán máy biến áp :

1, Điện áp chỉnh lưu không tải:

Ud0= Ud + ΔUV + ΔUba + ΔUdn

Với

Ud = 33V

ΔUV = 0,8V - Điện áp rơi trên Thysistor

ΔUba = ΔUR + ΔUX - Là sụt áp trên điện trở và điện kháng của máy biến

- Sba - Công suất biểu kiến của máy biến áp [VA]

- ks - Hệ số công suất theo sơ đồ mạch động lực

Theo bảng 1.2, ta có ks đối với chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ với biến áp có trung tính là:

QFe - Tiết diện trụ của lõi thép biến áp, cm2

kQ - Hệ số phụ thuộc vào điều kiện làm mát chọn kQ = 5

m - Số pha của máy biến áp (MBA), m = 1

f - Tần số nguồn điện xoay chiều f = 50Hz

*, Tính tiết diện dây dẫn:

Chọn mật độ dòng điện trong máy biến áp:

Với dây dẫn đồng Cu, MBA khô chọn: J1 = J2 = 2,75 A/mm2

Vậy

.4 2 2.

Trong đó Qcs , Qcs1, Qcs2 : là diện tích của sổ , diện tích của sổ của cuộn dây sơ