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Prof. Edson-20121 DISCIPLINA SISTEMAS CARGA E PARTIDA (C&P) Prof. Edson.

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1 Prof. Edson-20121 DISCIPLINA SISTEMAS CARGA E PARTIDA (C&P) Prof. Edson

2 Prof. Edson-20122 Nesta disciplina vamos estudar: - Eletricidade, Eletromagnetismos e Máquinas Elétricas; (1ª Bim.) - Sistemas elétricos gerais de um veículo; - Carga de baterias e baterias; - Alternadores e reguladores; - Sistemas elétricos de partida e de ignição; - Iluminação, fiação, fusíveis, esquemas. Aulas: Semanal: 8 (Hora-Aula:4, e atividades autônomas: 6); Semestral: 144; Carga horária: 120 h

3 Prof. Edson-20123 Bibliografia para o 2 o bimestre: (*São os materiais básicos e o restante é complementar) *Manual de Tecnologia Automotiva Bosch 25a Ed. *Apostila Técnica de Alternadores Bosch (Disponibilizado). *Apostila Técnica de Motores de Partida Bosch (Disponibilizado) * Handbook of batteries, David Linden e Thomas Reddy, McGraw Hill 30 Ed. 2002 *Materiais Disponibilizados pelo Prof. no sitio da disciplina Automotive Electrics and Automotive Electronic – Completely Revised and Extended, Bosch Handbooks, Robert Bosch, 2007, Ed. Wiley. *Valve Regulated Lead Acid Battery, D. J.A. Rand et al., Elsevier 2004. *Introdução à Análise de Circuitos, Robert Boylestad, 10 ed. Prentice Hall.

4 Prof. Edson-20124 Objetivos Específicos da Aula: - Materiais das Baterias (Linden et al., Cap. 23) - Tecnologia AGM (Linden et al. Cap. 24) - Características das Baterias (Manual da Bosch de baterias) - Circuitos de Cargas (Manual da Bosch de baterias e Linden et. al Cap. 23)

5 Prof. Edson - 20125 Características de Tensão em Circuito Aberto Equação de Nerst para células chumbo-ácida

6 Prof. Edson - 20126 Gráfico da Tensão de Célula Aberta vs Concentração David Linden e Thomas Reddy, Handbook of batteries, McGraw Hill 30 Ed. 2002 A tensão de uma célula é função direta da densidade do eletrólito. Sendo 2.125V para uma densidade de 1.28 e 2.05V para uma densidade de 1.21.

7 Prof. Edson -20127 Tabela de Densidade vs Carga David Linden e Thomas Reddy, Handbook of batteries, McGraw Hill 30 Ed. 2002

8 Prof. Edson - 20128 Auto-Descarga Ocorre pela própria reação dos eletrodos e com o meio ácido. Chumbo e Dióxido de Chumbo são termicamente instáveis em condições de circuito aberto! Assim teremos oxigênio no terminal positivo e hidrogênio no terminal negativo.

9 Prof. Edson - 20129 David Linden e Thomas Reddy, Handbook of batteries, McGraw Hill 30 Ed. 2002 Influências da Auto-Descarga Contaminação por íons metálicos

10 Prof. Edson - 201210 David Linden e Thomas Reddy, Handbook of batteries, McGraw Hill 30 Ed. 2002 Influência dos Materiais no Peso das Baterias

11 Prof. Edson - 201211 Atualmente as Baterias podem ser classificadas entre dois tipos: Baterias fechadas: O eletrólito está livremente em movimento dentro dos vasos e os gases podem escapar através de pequenos furos. Baterias seladas: O eletrólito está preso em mantas de fibra de vidro ou na forma de gel. Os gases não escapam a menos que a pressão exceda o limite. Podem ainda ser, convencionais ou de baixa manutenção, livres de manutenção e completamente livres de manutenção.

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13 Prof. Edson - 201213 Novos Projetos Baterias Convencionais - Conjunto das placas suspenso acima do fundo - O fundo é triangular para armazenar sedimentos Baterias de Baixa Manutenção - Separadores especiais tipo envelope (retém mat.) - Não é necessário suportes rígidos no fundo - Maior corrente por volume Baterias Livres de Manutenção - Grades constituídas de ligas de PbCa no terminal + e PbSb no - Baterias Completamente Livres de Manutenção - Grades constituídas de ligas de PbCaAg no terminal + e PbCa no -

14 Prof. Edson - 201214 Tecnologia AGM Absorbent Glass Mat Mantas de Fibra de Vidro Absorventes substituem as tradicionais placas de separação, permitindo que a manta retenha o ácido. Canais especiais de respiro interno impedem o escape dos gases.

15 Prof. Edson - 201215 Tecnologia de Eletrólito à Gel Esta tecnologia utiliza um gel multi-componente que substitui a manta de AGM. Possui também válvulas de recirculação de gases.

16 Prof. Edson - 201216 Período de Armazenamento Baterias convencionais: Completamente vazias – Ilimitado Baterias convencionais: Cheias de eletrólito – 3 a 6 meses Baterias Baixa Manutenção: Carregas – 18 meses

17 Prof. Edson - 201217 Ciclo de Vida David Linden e Thomas Reddy, Handbook of batteries, McGraw Hill 30 Ed. 2002

18 Prof. Edson - 201218 Carregar uma bateria de chumbo ácido é retornar o estado original das massas ativas e do eletrólito. Temos que lembrar que durante o processo de carga e descarga, partículas sólidas acabam se depositando no fundo da bateria. O processo de carga se dá pela passagem de corrente elétrica num volume que não produza gaseificação. David Linden e Thomas Reddy, Handbook of batteries, McGraw Hill 30 Ed. 2002 Baterias convencionais de 12V têm um limite de tensão de carga variando entre 14,1V à 14,6. Baterias livres de manutenção podem trabalhar entre 14,5V à 15,0V.

19 Prof. Edson - 201219 Métodos para carregar baterias A corrente inicial de carga pode assumir qualquer valor, mas não pode produzir tensão na célula maior que 2,4V. Todo cuidado deve ser tomado para evitar a gaseificação, que é um processo que ocorre com tensões de célula maior que 2,4V. a)Corrente constante b)Corrente constante com decaimento múltiplo em passos c)Corrente constante modificada d)Tensão constante e)Tensão constante modificada com corrente inicial constante f)Tensão constante modificada com taxa final constante David Linden e Thomas Reddy, Handbook of batteries, McGraw Hill 30 Ed. 2002

20 Prof. Edson - 201220 David Linden e Thomas Reddy, Handbook of batteries, McGraw Hill 30 Ed. 2002 Corrente Constante de carga Esta curva mostra a corrente apresentando 2 valores ao longo do ciclo de carga. É um processo de carga pouco utilizado.

21 Prof. Edson - 201221 Circuito de Carga com Corrente Constante http://www.sabereletronica.com.br/secoes/leitura/842

22 Prof. Edson - 201222 Métodos de Carga Manual de Baterias da Bosch

23 Prof. Edson - 201223 David Linden e Thomas Reddy, Handbook of batteries, McGraw Hill 30 Ed. 2002 Tensão Constante de Carga É um processo de carga muito utilizado na industria.

24 Prof. Edson - 201224 Deve-se observar a temperatura da bateria e utilizar o fator de correção.

25 Prof. Edson - 201225 Circuito de Carga com Corrente Constante Circuito Corrente Constante Controle de Tempo de Carga Monitor de Tensão Monitor de Temperatura Uma característica dos terminais de bateria é a diferença de diâmetro entre o terminal positivo e o negativo. Positivo > Negativo

26 Prof. Edson - 201226 Aplicações Automotivas: Veículos Leves Gasolina => 0.7KW a 2.0KW Veículos Leves Diesel => 1.4KW a 2.6KW Ônibus e Utilitários => 2.3KW a 9.0KW Durante a partida de um veículo leve a corrente pode atingir 300A entre 0.3s a 3s. O pico de corrente pode chegar a 1000A. Em baixas temperaturas a corrente de partida é maior (2X). Baterias para veículos Off-road (vibrações)

27 Prof. Edson - 201227 Aumento da Potência em Aplicações Automotivas

28 Prof. Edson - 201228 Aplicações Automotivas: O consumo em Stand-by é de 10mA a 50mA, dependendo do tipo de dispositivos conectados com consumo contínuo, tais como relógios, alarmes, GPS, etc. A ECU consume uma corrente muito baixa, apenas para manter o sinal KAM de alimentação da RAM.

29 Prof. Edson - 201229 Impacto do Regime de Operação do Veículo Regime de baixa velocidade – Carrega bateria Regime de alta velocidade – Carrega bateria Regime de Stop-and-Go – Carrega e descarrega Pior condição: Veículo parado em marcha-lenta

30 Prof. Edson - 201230 Resistência Interna vs Temperatura A pior condição ocorre durante as partidas em baixas temperaturas.

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