http://www.ebook.edu.vn Trang 1
§Ò tµi 8
thiÕt kÕ bé n¹p ¸c quy tù ®éng
æn dßng vµ æn ¸p
§Ò bµi
ThiÕt kÕ nguån n¹p ¸c quy . Bé nguån ph¶i ®¶m b¶o hai
chÕ ®é n¹p: n¹p æn ®Þnh dßng ®iÖn vµ n¹p æn ®iÖn ¸p . Khi ¸c quy
®· ®Çy ph¶i ng¾t nguån n¹p :
U
®m = 16 -28 V
I
®m = 100 A
I
min = 10 A .
http://www.ebook.edu.vn Trang 2
Lêi nãi ®Çu
Tù ®éng hãa ®· ph¸t triÓn vµ mang l¹i nh÷ng øng dông v«
cïng to lín cho sù ph¸t triÓn tÊt c¶ c¸c ngµnh kÜ thuËt cña thÕ
giíi.Tuy nhiªn,ë n−íc ta nã míi ®−îc øng dông vµ ph¸t triÓn
m¹nh mÏ trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y.Nã gióp n−íc ta ph¸t triÓn ®Ó
tiÕn tíi trë thµnh mét n−íc C«ng nghiÖp hãa - HiÖn ®¹i hãa. Bëi
vËy tù ®éng hãa ®−îc nghiªn cøu ë tÊt c¶ c¸c ngµnh kÜ thuËt trong
tr−êng nãi chung vµ ngµnh tù ®éng hãa nãi riªng
Ngµy nay hÇu nh− tÊt c¶ c¸c m¸y mãc thiÕt bÞ trong c«ng
nghiÖp còng nh− trong ®êi sèng hµng ®Òu ph¶i sö dông ®iÖn n¨ng ,
phÇn lín c¸c thiÕt bÞ ®Òu sö dông ®iªn l−íi ,Tuy nhiªn thùc tÕ cã
nh÷ng lóc rÊt cÇn n¨ng l−îng ®iÖn mµ ta kh«ng thÓ lÊy n¨ng l−îng
®iÖn tõ l−íi ®iÖn ®−îc. Do ®ã ta ph¶i lÊy c¸c nguån ®iÖn dù tr÷
nh− ¸c quy,h¬n n÷a ¸c qui ®−îc sö dông nhiÒu trong c«ng nghÖ «
t«,xe m¸y ….
Do vËy mµ viÖc cã mét c«ng nghÖ n¹p ¸c qui tèi −u lµ rÊt cÇn
thiÕt vµ quan träng .Trong ®å ¸n nµy, em ®−îc giao thiÕt kÕ bé n¹p
¸c qui.Trong qu¸ tr×nh lµm chóng em lu«n ®−îc sù gióp ®ì ,chØ
b¶o hÕt søc tËn t×nh cña thÇy PHẠM QUỐC HẢI,nhê cã thÇy chØ
dÉn mµ em hoµn thµnh ®å ¸n mét c¸ch tèt nhÊt.Tuy nhiªn do cã h¹n
chÕ vÒ mÆt kiÕn thøc nªn em kh«ng thÓ tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt
Em xin c¸m ¬n tÊt c¶ c¸c thÇy c« trong ngµnh tù ®éng hãa ®·
cho chóng em ®−îc lµm ®å ¸n ®Çy bæ Ých nµy ,®Æc biÖt em xin
ch©n thµnh c¶m ¬n thÇy PHẠM QUỐC HẢI ,ng−êi lu«n tËn t×nh
gióp ®ì vµ h−íng dÉn chóng em.Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n
Hµ Néi ngµy 20 th¸ng 5 n¨m 2008
Sinh viªn thùc hiÖn
Ph¹m v¨n LuyÖn
http://www.ebook.edu.vn Trang 3
Ch−¬ng I
Giíi thiÖu chung vÒ ¸c qui
I. Kh¸i qu¸t chung vÒ cÊu t¹o vµ nguyªn lý lµm viÖc cña ¸c qui
Ác qui lµ nguån ®iÖn ho¸ ho¹t ®éng trªn c¬ së hai ®iÖn cùc cã
®iÖn thÕ kh¸c nhau,dïng ®Ó tÝch tr÷ ®iÖn n¨ng , cung cÊp dßng
mét chiÒu cho c¸c thiÕt bÞ ®iÖn trong c«ng nghiÖp còng nh− trong
d©n dông.
Cã nhiÒu lo¹i ¸c qui nh−ng phæ biÕn lµ hai lo¹i acqui: ¸c qui
axit (¸c qui ch×) vµ ¸c qui kiÒm.Tuy nhiªn ¸c qui axÝt ®−îc sö dông
réng r·i vµ phæ biÕn h¬n v× so víi ¸c qui kiÒm th× ¸c qui axÝt cã:
+ Søc ®iÖn ®éng cao(2V),sôt ¸p trong qu¸ tr×nh phãng nhá
+ §iÖn trë trong nhá
+ Gi¸ thµnh cña ¸c qui axit rÎ h¬n so víi acqui kiÒm.
Trong ®å ¸n nµy em ¸c qui axit ®Ó nghiªn cøu c«ng nghÖ vµ thiÕt
kÕ nguån n¹p acqui tù ®éng.
1. CÊu t¹o cña ¸c qui axit
B×nh ¸c qui axit gåm vá b×nh, c¸c b¶n cùc, c¸c tÊm ng¨n vµ
dung dÞch ®iÖn ph©n.
1.1. Vá b×nh
Vá b×nh ¸c qui axit ®−îc chÕ t¹o b»ng nhùa ªb«nit hoÆc
anphant¬pÐc hay cao su nhùa cøng. Bªn trong b×nh lãt mét líp
chÞu axit lµ polyclovinyl ®Ó t¨ng tuæi thä cña b×nh
PhÝa trong vá b×nh chia thµnh c¸c ng¨n riªng biÖt. Mçi ng¨n
®−îc gäi lµ mét ng¨n ¸c qui ®¬n, trong ®å ¸n nµy, nghiªn cøu ¸c
qui ch× víi ®iÖn ¸p danh ®Þnh lµ 14V cã bÈy ng¨n ¸c qui ®¬n.
http://www.ebook.edu.vn Trang 4
1.2. B¶n cùc
B¶n cùc gåm cèt h×nh l−íi ®−îc ®óc b»ng hîp kim ch× (Pb) -
antimon (Sb) víi tû lÖ (87 ÷ 95)% Pb - (5 ÷ 13)% Sb vµ chÊt t¸c
dông. Phô gia antimon thªm vµo cã t¸c dông t¨ng ®é cøng, gi¶m
han gØ vµ c¶i thiÖn tÝnh ®óc cho cèt.
Cèt ®Ó gi÷a chÊt t¸c dông ®Ó ph©n khèi dßng ®iÖn kh¾p bÒ mÆt
b¶n cùc ,cã vÊu ®Ó hµn nèi c¸c b¶n cùc thµnh phÇn thµnh khèi b¶n
cùc
B¶n cùc ©m chÊt t¸c dông ®−îc chÕ t¹o tõ bét ch×, axit sunfuric
®Æc vµ kho¶ng 3% c¸c muèi cña axit h÷u c¬ ,c¸c b¶n cùc d−¬ng
chÊt t¸c dông ®−îc chÕ t¹o tõ c¸c «xÝt ch× Pb3O4, PbO vµ dung dÞch
axit sunfuric ®Æc. Phô gia muèi cña axit h÷u c¬ trong b¶n cùc ©m
cã t¸c dông t¨ng ®é xèp, c¶i thiÖn ®−îc ®é thÊm s©u cña dung dÞch
®iÖn ph©n, gia t¨ng ph¶n øng ho¸ häc trong b¶n cùc
Nh÷ng b¶n cùc cïng tªn ®−îc hµn víi nhau t¹o thµnh c¸c khèi
b¶n cùc vµ ®−îc hµn nèi ra t¶i tiªu thô. NÕu muèn t¨ng dung l−îng
cña ¸c qui th× ph¶i t¨ng sè tÊm b¶n cùc m¾c song song ,muèn t¨ng
®iÖn ¸p danh ®Þnh cña ¸c qui th× t¨ng sè tÊm b¶n cùc m¾c nèi tiÕp.
1.3. tÊm ng¨n
c¸c b¶n cùc ©m vµ d−¬ng ®−îc l¾p xen kÏ vµ c¸ch ®iÖn víi nhau
bëi c¸c tÊm ng¨n
C¸c tÊm ng¨n ph¶i lµ chÊt c¸ch ®iÖn tèt ,bÒn dÎo,xèp ,chôi axÝt
®Ó chèng chËp m¹ch gi÷a c¸c b¶n cùc ©m vµ d−¬ng, ®ång thêi ®ì
c¸c tÊm b¶n cùc khái bÞ bong r¬i ra khi sö dông acqui.
1.4. Dung dÞch ®iÖn ph©n
Dung dÞch ®iÖn ph©n lµ dung dÞch axit sunfuric (H2SO4) ®−îc
pha chÕ tõ axit nguyªn chÊt víi n−íc cÊt tuú thuéc vµo ®iÒu kiÖn
khÝ hËu vµ vËt liÖu lµm tÊm ng¨n. Nång ®é dung dÞch axit sunfuric
http://www.ebook.edu.vn Trang 5
γ
= (1,1 →1,3) g/cm3 vµ cã ¶nh h−ëng lín ®Õn søc ®iÖn ®éng cña
¸c qui.
NhiÖt ®é m«i tr−êng cã ¶nh h−ëng lín ®Õn nång ®é dung dÞch
®iÖn ph©n. Trong ®iÒu kiÖn khÝ hËu n−íc ta th× mïa hÌ chän nång
®é dung dÞch tõ(2,5-2,6) g/cm3, mïa ®«ng chän nång ®é kho¶ng
1,27 g/cm3. V× nång ®é qu¸ cao sÏ lµm chãng háng tÊm ng¨n, b¶n
cùc dÔ bÞ sunfat ho¸. Nång ®é qu¸ thÊp lµm ®iÖn dung vµ ®iÖn ¸p
®Þnh møc cña acqui gi¶m
1.5. N¾p vµ cÇu nèi
N¾p lµm b»ng nhùa ªb«nit hoÆc b»ng bakªlit,trªn n¾p cã lç ®Ó
®æ vµ kiÓm tra dung dÞch ®iÖn ph©n
CÇu nèi th−êng lµm b»ng ch×, dïng ®Ó nèi c¸c ng¨n ¸c quy ®¬n
víi nhau
2. Qu¸ tr×nh biÕn ®æi ho¸ häc trong ¸c qui
Trong ¸c qui th−êng x¶y ra hai qu¸ tr×nh ho¸ häc thuËn nghÞch
®Æc tr−ng cho qu¸ tr×nh n¹p vµ phãng ®iÖn.
Khi ¸c qui ®· n¹p no, chÊt t¸c dông ë c¸c b¶n cùc d−¬ng lµ
PbO2 cßn ë b¶n cùc ©m lµ ch× xèp Pb. Khi phãng ®iÖn, c¸c chÊt t¸c
dông ë hai b¶n cùc ®Òu trë thµnh sunfat ch× PbSO4 cã d¹ng tinh thÓ
nhá.
Khi n¹p ®iÖn x¶y ra ph¶n øng:
- ë cùc d−¬ng:
PbSO4 – 2e + 2H2O = PbO2 + H2SO4 + 2H+ ( 2.1)
- ë cùc ©m:
PbSO4 + 2e + 2H+ = Pb + H2SO4 (2.2)
-Toµn bé qu¸ tr×nh x¶y ra trong acqui khi n¹p ®iÖn lµ:
2PbSO4 + 2H2O = Pb + PbO2 + 2 H2SO4 (2.3)
KÕt qu¶ lµ t¹o thµnh mét ®iÖn cùc Pb vµ mét ®iÖn cùc PbO2.