Файл: Проект зарядного устройства для автомобильных аккумуляторных батарей.doc

Проект зарядного устройства для автомобильных аккумуляторных батарей реферат

Выпускная квалификационная работа (ВКР) выполнена на тему «Проект зарядного устройства для автомобильных аккумуляторных батарей».

Расчетно-пояснительная записка изложена на 60 страницах машинописного текста содержит 12 рисунков, 14 таблиц, приложения и список литературы из 27 наименований. Графическая часть включает 6 листов формата А1, распечатанных в формате А4. Иллюстративный материал презентации представлен на 9 слайдах.

Ключевые слова: аккумуляторная батарея, зарядка, зарядное устройство (ЗУ), ток заряда, система стабилизации зарядного тока, измеритель тока зарядки, выпрямительный диодный мост.

Цель работы: разработка зарядного устройства для грузовых автомобилей.

Во введении обоснована актуальность темы ВКР. В первом разделе проведен информационный анализ существующих ЗУ, сформулированы цель и следующие задачи работы: проанализировать существующие на рынке ЗУ; разработать электрическую схему и конструкцию ЗУ, провести расчет и выбор элементов ЗУ; разработать технологию зарядки АКБ разработанным ЗУ; рассмотреть вопросы охраны труда и природы, провести технико -экономическое обоснование эффективности ЗУ.

Во втором разделе проведено расчетно-теоретическое обоснование электрической схемы и конструкции трансформаторного стабилизированного ЗУ для грузовых автомобилей. Проведены расчет и выбор элементов электрической схемы. Разработана технология применения ЗУ.

В третьем разделе рассмотрены вопросы безопасности жизнедеятельности при проведении работ по изготовлению ЗУ и его использовании.

В четвертом разделе рассчитана себестоимость ЗУ, которая составила 9300 рубля, при этом годовой экономический эффект составил 9000 руб., а срок окупаемости дополнительных капитальных вложений 1,2 года.

Введение

Эффективность эксплуатации автотракторной техники в значительной степени зависит от коэффициента технической готовности, на величину которого значительное влияние оказывает надёжность систем пуска двигателей, важным элементом которой являются свинцово-кислотные аккумуляторные батареи С развитием автомобильного транспорта они стали основными источниками тока, обеспечивающими запуск двигателя и питание электропотребителей автомобиля.

---

Необходимость зарядки аккумуляторных батарей (АКБ) в стационарных условиях возникает в процессе подготовки к эксплуатации новых батарей с целью компенсации саморазряда, а так же при их техническом обслуживании в процессе эксплуатации и хранения. В зимних условиях для улучшения отдачи АКБ при пуске применяют кратковременный заряд холодных АКБ с целью прогрева электролита и повышения степени заряженности. Необходимость зарядки АКБ возникает также при их глубоком разряде, например при движении автомобилей с малой скоростью, длительной работе потребителей на стоянках с неработающим ДВС.

Зависимость внутреннего сопротивления свинцово-кислотной АКБ от большого числа факторов (емкости, степени заряженности, температуры электролита, технического состояния и др.), а так же определенные требования к величине зарядного тока (0,05... 0,1 С₂₀) затрудняют одновременную зарядку разнотипных АКБ от одноканального зарядного устройства.

На автомобилях с дизельными двигателями, требующими повышенной мощности АКБ при пуске применяют напряжение 24В, которое создают две одинаковых батареи соединенные последовательно. На автомобилях с одноуровневой системой электроснабжения (например КамАЗ) батареи работают в одинаковых условиях и их зарядку можно производить одновременно от одноканального зарядного устройства с требуемым уровнем выходного напряжения (не менее 32,4В).

Автомобильные стартерные аккумуляторные батареи, как новые, так и бывшие в эксплуатации, могут находиться на хранении. В процессе хранения с электролитом аккумуляторные батареи теряют часть электрической емкости вследствие саморазряда. Поэтому при хранении необходимо проводить периодические подзарядки батарей (один раз в месяц).

Зарядку аккумуляторных батарей необходимо проводить также и в процессе их эксплуатации, так как бортовая система электрооборудования автомобилей не обеспечивает полного заряда батарей. Заряд аккумуляторных батарей необходим и после их ремонта, технического обслуживания, глубокой разрядки.

Рекомендуемая величина зарядного тока аккумуляторных батарей составляет 0,05…0,1 от их емкости и достигает 20 и более ампер у батарей большой емкости. Для нормального протекания заряда выпрямители должны длительно обеспечивать ток такой величины и возможность его регулировки при выходном напряжении не менее 2,7 В на одни аккумулятор. Весьма желательно наличие встроенных систем стабилизации зарядного тока, которые резко сокращают трудоемкость процесса и повышают его качество.

---

Параметры большинства серийных зарядных устройств позволяют проводить одновременную зарядку не более одной, двух аккумуляторных батарей большой емкости.

Устройства промышленного изготовления нередко обладают малой мощностью и недостаточно надежны в эксплуатации. Простейшие самостоятельно изготовленные схемы автомобильных пусковых устройств,состоящие только из трансформатора и силовых выпрямительных диодов, также обладают рядом недостатков.

Ситуация усугубляется при безгаражном хранении техники, оснащённой электростартерной сиcтемой пуска. Это связано с тем, что в условиях низких температур резко уменьшается отдача аккумуляторных батарей вследствие повышения вязкости электролита. Уменьшить вязкость электролита можно внешним подогревом АКБ или внутренним, путем пропускания зарядного тока. Для решения данной проблемы применяют различные устройства серийного изготовления например переносные и стационарные выпрямительные установки различной мощности.

Проведённый обзор зарядных устройств, показывает, что им присущи определённые недостатки, снижающие эффективность их использования, в том числе большая трудоёмкость процесса зарядки, высокая стоимость и низкая надёжность в связи с чем разработка устройства свободного от указанных недостатков является актуальной.

---

1. 1. Экспериментально-исследовательский раздел

   1. 1.1 Общий анализ проблемы зарядки акб

При пуске двигателя существенную роль играет энергия аккумуляторной батареи (АКБ) и химическая энергия топлива. Энергия АКБ, являющаяся первой составляющей энергетического баланса при пуске двигателя, расходуется на привод стартера. В свою очередь, стартер производит работу по преодолению сил трения, преодолению сил инерции. Часть потока энергии АКБ и стартера составляет теплота, которая уходит безвозвратно в окружающую среду. Эти потери тем больше, чем больше перепад температур между АКБ и стартером, с одной стороны, с другой стороны, и окружающей средой – с другой.

Второй положительной составляющей энергетического баланса двигателя при пуске является химическая энергия топлива. Теплота сгорания топлива, полученная в результате суммирования энергии АКБ, реализуемой в работе по сжатию воздуха, и химической энергии топлива, в свою очередь, влияет на другие составляющие энергетического баланса двигателя при пуске.

Суммарная энергия, полученная от указанных источников, несколько повышает температуру масла и расходуется на снижение потерь на трение. Однако как температура охлаждающей жидкости, так и температура масла могут быть повышены не только описанным способом (чего при низких температурах крайне недостаточно), но и путём применения внешних источников тепла – подогревателей масла и охлаждающей жидкости.

Получение пусковой частоты вращения коленчатого вала двигателя в большой степени затруднено из – за снижения энергетических возможностей АКБ (Рисунок 1.1), которое происходит в первую очередь из – за изменения её внутреннего сопротивления (при понижении температуры):

Рисунок 1.1 – Зависимость напряжения полностью заряженной аккумуляторной батареи от температуры при стартерном режиме.

U = E – I · R

где U – напряжение на клеммах АКБ, В;

E – электродвижущая сила батареи, В;

R – внутреннее сопротивление батареи (сопротивление перемычек, пластин, электролита, сепараторов), Ом;

I – сила тока, А, отдаваемая АКБ.

При понижении температуры Е изменяется не значительно, а произведение I·R существенно возрастает из за увеличения как силы разрядного тока, так и внутреннего сопротивления АКБ. Сопротивление пластин и перемычек практически не зависит от температуры, а сопротивление электролита, а так же внутреннее сопротивление сепараторов с понижением температуры возрастает за счёт сужения каналов, в которых находится электролит.

---

Одновременно с падением напряжения U при низких температурах понижается и разрядная ёмкость аккумуляторной батареи.

В среднем при понижении температуры электролита на 1°С ёмкость АКБ снижается на 1,0 – 1,5 %. При температурах электролита ниже - 30°С батарея не принимает заряд и фактически эксплуатируется разряженной до 50-60 % номинальной ёмкости. Ухудшение условий смесеобразования и воспламенение рабочей смеси при низких температурах существенно затрудняет пуск двигателя.

Значительно улучшить работу АКБ в зимних условиях можно обеспечив нормальную температуру электролита путем подогрева специальными подогревателями или путем её подзаряда от внешнего зарядного устройства в процессе которого происходит как подогрев электролита так и пополнение заряда.

---