SISTEMAS CARGA E PARTIDA (C&P)

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

2 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

3 *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

4 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

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

6 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 6 David Linden e Thomas Reddy, Handbook of batteries, McGraw Hill 30 Ed. 2002 6

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

8 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 8 8

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

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

11 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 11 11

12 Prof. Edson 12 12

13 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

14 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 14 14

15 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

16 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 16 16

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

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

19 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 19 David Linden e Thomas Reddy, Handbook of batteries, McGraw Hill 30 Ed. 2002 19

20 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 20 20

21 Circuito de Carga com Corrente Constante
Prof. Edson 21 21

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

23 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 23 23

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

25 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 25 25

26 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 26 26

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

28 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 28 28

29 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 29 29

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

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