Ngày 04/08/2010 12:01:03 / Lượt xem: 48587 / Người đăng: biendt / Nguồn: Sưu tầm và Biên soạn

Thiết kế mạch nạp acquy 12V-5Ah

---

Hôm nay tôi hướng dẫn các bạn nạp acquy 12V-5AH đơn giản để tham khảo.
Có 3 phương pháp nạp acquy:
+ Phương pháp nạp bằng dòng không đổi
+ Phương pháp nạp bằng điện áp không đổi
+ Phương pháp nạp bằng cả dòng và áp (Phương pháp tôi ưu)
Tôi chọn phương pháp nạp bằng dòng điện không đổi!

1) Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động
* ) Cấu tạo:[separator]
Bình acquy 12V này được chia ra làm 6 ngăn và mỗi ngăn có đều có điện áp đầu ra là 2V. Như vậy nếu ta đem nối tiếp cả 6 ngăn đó thì ta sẽ được bình acquy 12V
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.
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.
Bản cực dương và  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.
*) Nguyên tắc hoạt động:
+ Quá trình nạp:
Khi đổ axit vào trong bình do các ngăn được cấu tạo  bởi chì oxit nên khi cho axit sunfuric vào sẽ phản ứng giữa chì oxit và axit sunfuric tạo ra chì sunfat.(Phản ứng các bạn nghiên cứu thêm)
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.
Khi đó quá trình điện phân và phân ly xẩy ra cho ta 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.
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
+Quá trình phòng:
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 2-
4 SO , 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.
Nối acquy với tải xem sao bóng đèn có sáng không!
2) Các thông số cơ bản của acquy
a) Dung lượng của acquy : 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 ăcquy được tính bằng ampe-giờ (Ah)
b) Điện áp của acquy :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 phụ thuộc vào số bản cực.
c) Điện trở trong của acquy : 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 .
3) Phương pháp nạp bằng 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.Naq

UN là điện áp nạp của  của acquy  --- Naq là số bản cực của acquy
Trong quá trình nạp điện sức điện động của ăcquy tăng dần lên, để duy trìdòng điện nạp không đổi ta phải bố trí trong mạch biến trở R. Giá trị của điện trở này được xác định là:

R = (Un-2,7Naq)/In.

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)C 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 0,1C.
Với C là dung lượng của bình acquy.
4) Tính toán thông số cho mạch nạp acquy.

Do sử dụng phương pháp nạp bằng dòng điện cố định nên ta chọn In = 0.5C. Mà bình acquy cần được nạp có dung lượng 12V - 5Ah nên thế :
+ Dòng điện nạp cho acquy là : 2.5A hay ta chọn 3A cũng được . Do vậy nên ta chọn 3A
+ Điện áp nạp cho acquy là 18V
a) Về phần biến áp
Ta quấn biến áp hay mua biến áp có thông số là 220V - 15VAC - 3A.
b) Cầu diode
Ta chọn cầu diode 3A hay 5A. Tốt nhất nên chọn cầu diode 5A.
Điện áp sau chỉnh lưu: 18VDC
c) Tụ lọc.
Cái này tôi không tính được nên tôi chọn luôn con 2200uF/25V
d) Trở công suất.
Do mạch cần nạp ở nấc thứ 2 với dòng điện bé hơn ở nấc 1 nên ta cần phải có điện trở công suất để tiêu hao bớt dòng điện khi nạp cưỡng bức.
Theo tính toán thì ta tính được giá trị điện trở công suất cho vào mạch:
+ Loại là 50W - 8Ω  -- Dòng điện max qua nó là 2.5A
e) Điện trở cần cho vào để tránh tình trạng sức điện động tăng trong khi nạp.
Theo công thức ở trên thì giá trị điện trở này sẽ là : (18-16.2)/3 = 0.6Ω. Giá trị điện trở này rất nhỏ nên các bạn có thể dùng dây mangan quấn khoảng 4 vòng nhỏ là ok.
Nênđiện trở của mạch khi chuyển sang chế độ 2 là : (18-16.2)/0.3 = 6Ω
5) Tính toán thời gian nạp cho nó hợp lý
Phương pháp này có thời gian nạp nhanh thời gian nạp được tính theo công thức :
Thời gian nạp = Dung lượng acquy / dòng điện nạp
NHư vậy ở đây thì thời gian nạp cưỡng bức sẽ là : 2h.
Do acquy nạp được 80% thì sôi và chưa được đầy nên ta phải chọn nạp ở mức 2 cho acquy đầy nên thời gian nạp ở lần 2 là :
Thời gian nấc 2 = (Dung lượng acquy X0.2)/0.1C = 3h.
Như vậy tổng thời gian nạp cho hai chế độ là 5h.
Ngoài ra còn tính thời gian sử dụng của acquy là /:
Thời gian sử dụng : (dung lượng AQ * Điện áp bình ) / Công suất tải
Chú ý : Mạch trên chỉ là mạch tham khảo để thiết kế mạch nạp acquy và cơ chế nạp.