Giaùo trình heä thoáng ñieän vaø ñieän töû treân oâtoâ hieän ñaïi - Heä thoáng ñieän
ñoäng cô
Chöông 2: ACCU KHÔÛI ÑOÄNG
2.1 Nhieäm vuï vaø phaân loaïi accu oâtoâ
Nhieäm vuï
Accu trong oâ toâ thöôøng ñöôïc goïi laø accu khôûi ñoäng ñeå
phaân bieät vôùi loaïi accu söû duïng ôû caùc laõnh vöïc khaùc.
Accu khôûi ñoäng trong heä thoáng ñieän thöïc hieän chöùc naêng
cuûa moät thieát bò chuyeån ñoåi hoaù naêng thaønh ñieän
naêng vaø ngöôïc laïi. Ña soá accu khôûi ñoäng laø loaïi accu chì –
acid. Ñaëc ñieåm cuûa loaïi accu neâu treân laø coù theå taïo ra
doøng ñieän coù cöôøng ñoä lôùn, trong khoaûng thôøi gian ngaén
(5
÷
10s), coù khaû naêng cung caáp doøng ñieän lôùn (200÷800A)
maø ñoä suït theá beân trong nhoû, thích hôïp ñeå cung caáp ñieän cho
maùy khôûi ñoäng ñeå khôûi ñoäng ñoäng cô.
Accu khôûi ñoäng coøn cung caáp ñieän cho caùc taûi ñieän
quan troïng khaùc trong heä thoáng ñieän, cung caáp töøng phaàn
hoaëc toaøn boä trong tröôøng hôïp ñoäng cô chöa laøm vieäc
hoaëc ñaõ laøm vieäc maø maùy phaùt ñieän chöa phaùt ñuû
coâng suaát (ñoäng cô ñang laøm vieäc ôû cheá ñoä soá voøng
quay thaáp): cung caáp ñieän cho ñeøn ñaäu (parking lights),
radio cassette, CD, caùc boä nhôù (ñoàng hoà, hoäp ñieàu
khieån…), heä thoáng baùo ñoäng…
Ngoaøi ra, accu coøn ñoùng vai troø boä loïc vaø oån ñònh ñieän theá
trong heä thoáng ñieän oâ toâ khi ñieän aùp maùy phaùt dao
ñoäng.
Ñieän aùp cung caáp cuûa accu laø 6V, 12V hoaëc 24V. Ñieän
aùp accu thöôøng laø 12V ñoái vôùi xe du lòch hoaëc 24V cho xe
taûi. Muoán ñieän aùp cao hôn ta ñaáu noái tieáp caùc accu 12V
laïi vôùi nhau.
Phaân loaïi
Treân oâtoâ coù theå söû duïng hai loaïi accu ñeå khôûi ñoäng:
accu axit vaø accu kieàm. Nhöng thoâng duïng nhaát töø tröôùc
ñeán nay vaãn laø accu axit, vì so vôùi accu kieàm noù coù söùc
ñieän ñoäng cuûa moãi caëp baûn cöïc cao hôn, coù ñieän trôû
trong nhoû vaø ñaûm baûo cheá ñoä khôûi ñoäng toát, maëc duø
accu kieàm cuõng coù khaù nhieàu öu ñieåm.
2.2 Caáu taïo vaø quaù trình ñieän hoùa cuûa accu chì-axit
2.2.1 Caáu taïo
Accu acid bao goàm voû bình, coù caùc ngaên rieâng, thöôøng
laø ba ngaên hoaëc 6 ngaên tuyø theo loaïi accu 6V hay 12V.
Trang : 14
Giaùo trình heä thoáng ñieän vaø ñieän töû treân oâtoâ hieän ñaïi - Heä thoáng ñieän
ñoäng cô
Hình 2.1: Caáu taïo bình accu acid
Trong moãi ngaên ñaët khoái baûn cöïc, coù hai loaïi baûn cöïc:
baûn döông vaø baûn aâm. Caùc taám baûn cöïc ñöôïc gheùp
song song vaø xen keû nhau, ngaên caùch vôùi nhau baèng caùc
taám ngaên. Moãi ngaên nhö vaäy ñöôïc coi laø moät accu ñôn.
Caùc accu ñôn ñöôïc noái vôùi nhau baèng caùc caàu noái vaø taïo
thaønh bình accu. Ngaên ñaàu vaø ngaên cuoái coù hai ñaàu töï
do goïi laø caùc ñaàu cöïc cuûa accu. Dung dòch ñieän phaân
trong accu laø axit sunfuric, ñöôïc chöùa trong töøng ngaên theo
möùc qui ñònh thöôøng khoâng ngaäp caùc baûn cöïc quaù 10
÷
15
mm.
Voû accu ñöôïc cheá taïo baèng caùc loaïi nhöïa eboânit hoaëc
cao su cöùng, coù ñoä beàn vaø khaû naêng chòu ñöôïc axit cao.
Beân trong ngaên thaønh caùc khoang rieâng bieät, ôû ñaùy coù
soáng ñôõ khoái baûn cöïc taïo thaønh khoaûng troáng (giöõa
ñaùy bình vaø khoái baûn cöïc).
Khung cuûa caùc taám baûn cöïc ñöôïc cheá taïo baèng hôïp
kim chì – stibi (Sb) vôùi thaønh phaàn 87
÷
95% Pb + 5
÷
13% Sb. Caùc
löôùi cuûa baûn cöïc döông ñöôïc cheá taïo töø hôïp kim Pb-Sb coù
Trang : 15
Giaùo trình heä thoáng ñieän vaø ñieän töû treân oâtoâ hieän ñaïi - Heä thoáng ñieän
ñoäng cô
pha theâm 1,3%Sb + 0,2% Kali vaø ñöôïc phuû bôûi lôùp boät dioxit
chì Pb02 ôû daïng xoáp taïo thaønh baûn cöïc döông. Caùc löôùi
cuûa baûn cöïc aâm coù pha 0,2% Ca + 0,1% Cu vaø ñöôïc phuû bôûi
boät chì. Taám ngaên giöõa hai baûn cöïc laøm baèng nhöïa PVC
vaø sôïi thuûy tinh coù taùc duïng choáng chaäp maïch giöõa caùc
baûn cöïc döông vaø aâm, nhöng cho axit ñi qua ñöôïc.
1 – baûn cöïc aâm 2 – coïc bình 3 – baûn cöïc döông 4 – taám ngaên
Hình 2.2 : Caáu taïo khoái baûn cöïc
Dung dòch ñieän phaân laø dung dòch axid sulfuric H2SO4 coù
noàng ñoä 1,22
÷
1,27 g/cm3, hoaëc 1,29
÷
1,31g/cm3 neáu ôû vuøng khí
haäu laïnh . Noàng ñoä dung dòch quaù cao seõ laøm hoûng caùc
taám ngaên nhanh, ruïng baûn cöïc, caùc baûn cöïc deã bò sunfat
hoùa, tuoåi thoï cuûa accu giaûm. Noàng ñoä quaù thaáp laøm
ñieän theá accu giaûm.
Trang : 16
Giaùo trình heä thoáng ñieän vaø ñieän töû treân oâtoâ hieän ñaïi - Heä thoáng ñieän
ñoäng cô
1. Baûn cöïc aâm; 2. Baûn cöïc döông; 3. Vaáu cöïc;
4. Khoái baûn cöïc aâm; 5. Khoái baûn cöïc döông.
Hình 2.3: Phaân phoái baûn cöïc
2.2.2 Caùc quaù trình ñieän hoùa trong accu
Trong accu thöôøng xaûy ra hai quaù trình hoùa hoïc thuaän
nghòch ñaëc tröng laø quaù trình naïp vaø phoùng ñieän, vaø
ñöôïc theå hieän döôùi daïng phöông trình sau:
PbO2 + Pb + 2H2SO4
⇔
2PbSO4 + 2H2O
Trong quaù trình phoùng ñieän, hai baûn cöïc töø PbO2 vaø Pb
bieán thaønh PbSO4. Nhö vaäy khi phoùng ñieän axit sunfurit bò
haáp thuï ñeå taïo thaønh sunfat chì, coøn nöôùc ñöôïc taïo ra, do
ñoù, noàng ñoä dung dòch H2SO4 giaûm.
Quaù trình phoùng ñieän
Baûn cöïc aâm Dung dòch
ñieän phaân
Baûn cöïc
döông
Chaát ban ñaàu Pb 2H2SO4 + 2H2O PbO2
Quaù trình ion hoaù SO4- -, SO4- -,4H+ 4OH - Pb++++
Quaù trình taïo
doøng
Pb++ - 2 e- Pb+++2e-
Chaát ñöôïc taïo ra PbSO4
4H2O
-2H2O
2H2O
PbSO4
Quaù trình naïp ñieän
Baûn cöïc aâm Dung dòch
ñieän phaân
Baûn cöïc
döông
Chaát ñöôïïc taïo ra
cuoái quaù trình
phoùng
PbSO44H2O PbSO4
Quaù trình ion hoaù Pb++, SO4- - 2H+, 4OH -, 2H+ SO4- -, Pb++
Quaù trình taïo
doøng +2e - 2e-
Pb++++
Chaát ban ñaàu
Pb
2H2O
H2SO4 PbO2
Trang : 17
Giaùo trình heä thoáng ñieän vaø ñieän töû treân oâtoâ hieän ñaïi - Heä thoáng ñieän
ñoäng cô
H2SO4
Söï thay ñoåi noàng ñoä dung dòch ñieän phaân trong quaù
trình phoùng vaø naïp laø moät trong nhöõng daáu hieäu ñeå xaùc
ñònh möùc phoùng ñieän cuûa accu trong söû duïng.
2.3 Thoâng soá vaø caùc ñaëc tính cuûa accu chì-axit
2.3.1 Thoâng soá
- Söùc ñieän ñoäng cuûa accu:
Söùc ñieän ñoäng cuûa accu phuï thuoäc chuû yeáu vaøo söï
cheânh leäch ñieän theá giöõa hai taám baûn cöïc khi khoâng coù
doøng ñieän ngoaøi.
- Söùc ñieän ñoäng trong moät ngaên.
ea =
ϕ
+ -
ϕ
- (V)
Neáu accu coù n ngaên Ea = n.ea.
Söùc ñieän ñoäng coøn phuï thuoäc vaøo noàng ñoä dung
dòch, trong thöïc teá coù theå xaùc ñònh theo coâng thöùc thöïc
nghieäm:
Eo = 0,85 +
ρ
25oC(2-1)
Eo : Laø söùc ñieän ñoäng tónh cuûa accu ñôn (tính baèng
Volt).
ρ
: Noàng ñoä cuûa dung dòch ñieän phaân ñöôïc tính
baèng (g/cm3) quy veà + 25oC.
ρ
25oC =
ρ
ño – 0,0007(25 – t)
t : Nhieät ñoä dung dòch luùc ño.
ρ
ño : Noàng ñoä dung dòch luùc ño.
- Hieäu ñieän theá cuûa accu:
- Khi phoùng ñieän Up = Ea - Ra.Ip(2-2)
- Khi naïp ñieän Un = Ea + Ra.In(2-3)
Trong ñoù: Ip - cöôøng ñoä doøng ñieän phoùng.
In - cöôøng ñoä doøng ñieän naïp.
Ra - ñieän trôû trong cuûa accu.
- Ñieän trôû trong accu:
Raq = Rñieän cöïc + Rbaûn cöïc + Rtaám ngaên + Rdung dòch
Ñieän trôû trong accu phuï thuoäc chuû yeáu vaøo ñieän trôû
cuûa ñieän cöïc vaø dung dòch. Pb vaø PbO2 ñeàu coù ñoä daãn
ñieän toát hôn PbSO4 . Khi noàng ñoä dung dòch ñieän phaân
Trang : 18