SISTEMAS CARGA E PARTIDA (C&P) DISCIPLINA SISTEMAS CARGA E PARTIDA (C&P) Prof. Edson Prof. Edson-2012

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 Prof. Edson-2012

*Manual de Tecnologia Automotiva Bosch 25a Ed. Bibliografia para o 2o 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. Prof. Edson-2012

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) Prof. Edson-2012

Características de Tensão em Circuito Aberto Equação de Nerst para células chumbo-ácida Prof. Edson - 2012

Gráfico da Tensão de Célula Aberta vs Concentração 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. Prof. Edson - 2012 6 David Linden e Thomas Reddy, Handbook of batteries, McGraw Hill 30 Ed. 2002 6

Tabela de Densidade vs Carga Prof. Edson -2012 7 David Linden e Thomas Reddy, Handbook of batteries, McGraw Hill 30 Ed. 2002 7

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. Prof. Edson - 2012 8 8

Influências da Auto-Descarga Contaminação por íons metálicos Prof. Edson - 2012 9 David Linden e Thomas Reddy, Handbook of batteries, McGraw Hill 30 Ed. 2002 9

Influência dos Materiais no Peso das Baterias Prof. Edson - 2012 10 David Linden e Thomas Reddy, Handbook of batteries, McGraw Hill 30 Ed. 2002 10

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. Prof. Edson - 2012 11 11

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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 - Prof. Edson - 2012

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. Prof. Edson - 2012 14 14

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. Prof. Edson - 2012

Período de Armazenamento Baterias convencionais: Completamente vazias – Ilimitado Baterias convencionais: Cheias de eletrólito – 3 a 6 meses Baterias Baixa Manutenção: Carregas – 18 meses Prof. Edson - 2012 16 16

Ciclo de Vida Prof. Edson - 2012 17 17 David Linden e Thomas Reddy, Handbook of batteries, McGraw Hill 30 Ed. 2002 17

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. 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. Prof. Edson - 2012 18 David Linden e Thomas Reddy, Handbook of batteries, McGraw Hill 30 Ed. 2002 18

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. Corrente constante Corrente constante com decaimento múltiplo em passos Corrente constante modificada Tensão constante Tensão constante modificada com corrente inicial constante Tensão constante modificada com taxa final constante Prof. Edson - 2012 19 David Linden e Thomas Reddy, Handbook of batteries, McGraw Hill 30 Ed. 2002 19

Corrente Constante de carga É um processo de carga pouco utilizado. Esta curva mostra a corrente apresentando 2 valores ao longo do ciclo de carga. David Linden e Thomas Reddy, Handbook of batteries, McGraw Hill 30 Ed. 2002 Prof. Edson - 2012 20 20

Circuito de Carga com Corrente Constante Prof. Edson - 2012 21 http://www.sabereletronica.com.br/secoes/leitura/842 21

Métodos de Carga Prof. Edson - 2012 22 Manual de Baterias da Bosch 22

Tensão Constante de Carga É um processo de carga muito utilizado na industria. David Linden e Thomas Reddy, Handbook of batteries, McGraw Hill 30 Ed. 2002 Prof. Edson - 2012 23 23

Deve-se observar a temperatura da bateria e utilizar o fator de correção. Prof. Edson - 2012 24 24

Circuito de Carga com Corrente Constante Uma característica dos terminais de bateria é a diferença de diâmetro entre o terminal positivo e o negativo. Positivo > Negativo Controle de Tempo de Carga Circuito Corrente Constante Monitor de Tensão Monitor de Temperatura Prof. Edson - 2012 25 25

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) Prof. Edson - 2012 26 26

Aumento da Potência em Aplicações Automotivas Prof. Edson - 2012 27 27

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. Prof. Edson - 2012 28 28

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 Prof. Edson - 2012 29 29

Resistência Interna vs Temperatura A pior condição ocorre durante as partidas em baixas temperaturas. Prof. Edson - 2012 30 30

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