Schematy podłączenia akumulatora

Połączona grupa baterii nazywana jest baterią ogniwową lub po prostu baterią galwaniczną. Istnieją dwa główne sposoby łączenia ogniw z akumulatorami: szeregowe i równoległe.

W ramach tego artykułu rozważamy cechy szeregowego i równoległego łączenia akumulatorów. Istnieją różne sytuacje, w których może być konieczne zwiększenie całkowitej pojemności lub zwiększenie napięcia poprzez zastosowanie równoległego lub szeregowego podłączenia kilku akumulatorów do akumulatora, i zawsze trzeba pamiętać o niuansach.

Połączenie równoległe obejmuje połączenie dodatnich zacisków baterii ze wspólnym punktem dodatnim obwodu, a wszystkie ujemne zaciski ze wspólnym minusem, tj. Połącz wszystkie dodatnie zaciski elementów z jednym wspólnym przewodem, a wszystkie ujemne zaciski z innym wspólnym przewodem. Końce wspólnych przewodów takiej baterii są podłączone do obwodu zewnętrznego - do odbiornika.

Istotą sekwencyjnego sposobu łączenia baterii, jak sama nazwa wskazuje, jest to, że wszystkie pobrane elementy są połączone razem w jednym łańcuchu sekwencyjnym, tj. Biegun dodatni każdego elementu jest podłączony do bieguna ujemnego każdego kolejnego elementu.

W wyniku takiego połączenia uzyskuje się jedną wspólną baterię, w której ujemny koniec pozostaje wolny dla jednego ekstremalnego elementu, a pozytywne wnioski dla drugiego. Za pomocą ich baterii i jest zawarty w obwodzie zewnętrznym - w odbiorniku. Następnie porozmawiajmy o tym bardziej szczegółowo.

Równoległe połączenie akumulatorów daje kombinację pojemności, a przy równym napięciu początkowym na każdym z akumulatorów zawartych w złożonym z nich akumulatorze pojemność akumulatora kompozytowego jest równa sumie pojemności tych akumulatorów. Przy równej pojemności połączonych akumulatorów, aby znaleźć pojemność akumulatora, wystarczy pomnożyć liczbę akumulatorów tworzących akumulator przez pojemność jednego akumulatora w zespole.

Połączenie równoległe:

Bez względu na to, ile elementów połączymy równolegle, ich całkowite napięcie zawsze będzie równe napięciu jednego elementu, ale wtedy siła prądu rozładowania może zostać zwiększona tyle razy, ile elementów będzie zawartych w akumulatorze, jeśli tylko wszystkie elementy w akumulatorze są tego samego typu.

Łącząc baterie szeregowo, uzyskaj baterię o tej samej pojemności co pojemność jednej z baterii zawartych w baterii, pod warunkiem, że pojemności są równe. W takim przypadku napięcie akumulatora będzie równe sumie napięć każdego z akumulatorów tworzących akumulator.

Jeżeli akumulatory o jednakowej pojemności i napięciu równe w momencie połączenia zostaną połączone szeregowo, wówczas napięcie akumulatora uzyskane przez połączenie szeregowe będzie iloczynem napięcia jednego akumulatora i liczby akumulatorów tworzących obwód szeregowy.

Połączenie szeregowe:

Gdy elementy są połączone szeregowo, wartości ich wewnętrznych rezystancji również się sumują. Dlatego niezależnie od wielkości jego napięcia ze skompilowanej baterii można zużywać tylko taką samą siłę prądu, jak zaprojektowano jeden element będący częścią tej baterii. Jest to zrozumiałe, ponieważ przy połączeniu szeregowym prąd przepływa przez każdy element, który przechodzi przez całą baterię.

Tak więc, łącząc szeregowo elementy, zwiększając ich całkowitą liczbę, możliwe jest zwiększenie napięcia akumulatora do dowolnych granic, ale siła prądu rozładowania akumulatora pozostanie taka sama jak jednego osobnego elementu zawartego w jego składzie.

Zarówno w połączeniu równoległym, jak i szeregowym, całkowita energia akumulatora jest równa sumie energii wszystkich akumulatorów tworzących akumulator.

Dlaczego więc baterie są łączone w baterie? Chodzi o to, że w każdym obwodzie występują straty związane z ogrzewaniem przewodów. I przy tej samej rezystancji przewodnika, jeśli chcesz przenieść pewną moc, znacznie bardziej opłacalne jest przesyłanie mocy przy wysokim napięciu, wówczas prąd będzie potrzebował mniej, a straty omowe będą mniejsze.

Z tego powodu potężne zasilacze bezprzerwowe wykorzystują akumulatory połączonych szeregowo akumulatorów o całkowitym napięciu kilkudziesięciu woltów, a nie równoległym obwodzie 12 woltów. Im wyższe napięcie źródła, tym wyższa wydajność konwertera.

Gdy potrzebny jest znaczny prąd, a jedna dostępna bateria nie wystarcza do zamierzonego celu, pojemność baterii zwiększa się poprzez zastosowanie równoległego połączenia kilku baterii.

Wymiana baterii na nową o większej pojemności nie zawsze jest ekonomicznie opłacalna, a czasem wystarczy podłączyć równolegle inną i zwiększyć pojemność źródła do niezbędnego. Niektóre zasilacze bezprzerwowe mają przedziały do ​​zainstalowania dodatkowych akumulatorów równolegle do istniejącego, w celu zwiększenia zasobu energii przetwornika.

Co należy wziąć pod uwagę łącząc baterie w obwodzie szeregowym? Baterie o różnych pojemnościach (wytwarzane przy użyciu tej samej technologii, na przykład kwasowo-ołowiowych) charakteryzują się rezystancją wewnętrzną. Im wyższa pojemność, tym niższy opór wewnętrzny, zależność tutaj jest prawie odwrotnie proporcjonalna.

Z tego powodu, jeśli podłączysz szeregowo akumulatory o różnych pojemnościach i zamkniesz obwód obciążenia lub obwód ładowania, prąd w obwodzie będzie wszędzie taki sam, ale spadki napięcia będą różne. A w niektórych akumulatorach napięcie podczas ładowania będzie znacznie wyższe niż wartość nominalna, co jest niebezpieczne, a podczas rozładowywania będzie znacznie niższe niż dolna granica, która jest szkodliwa. Rozważmy jeszcze jeden przykład, pokażmy, z czym jest to obarczone.

Dajmy do dyspozycji 10 baterii, każda o napięciu znamionowym 12 woltów, 9 z nich ma pojemność 20 amperogodzin, a jedna 10 amperogodzin. Zdecydowaliśmy się połączyć je szeregowo i ładować z ładowarki z kontrolą prądu ładowania, ustawić prąd na 2 ampery. Ładowarka skonfigurowane w taki sposób, że przerywa ładowanie, gdy napięcie akumulatora przekroczy znak 138 woltów, w oparciu o średnio 13,8 woltów dla każdego akumulatora w akumulatorze szeregowym. Co się stanie

Dla każdej baterii producent podaje charakterystykę ładowania, w której można zobaczyć, ile prądu i jak długo trzeba ładować baterię.

Oczywiście bateria o 2 razy mniejszej pojemności przy prądzie 2 amperów otrzyma taką samą ilość energii, jak baterie o większej pojemności, ale wzrost napięcia na niej będzie około trzy razy szybszy. Tak więc po 3 godzinach mała bateria zbierze żniwo, jednocześnie duże baterie będą musiały być ładowane przez kolejne 6 godzin.

Ale napięcie na małej baterii już przekroczyło granicę, musiałoby zostać przełączone w tryb stabilizacji napięcia, nie robi tego na naszej ładowarce. Ostatecznie system rekombinacji gazu w akumulatorze nie wytrzyma połowy pojemności, zawory zostaną oderwane, a akumulator zacznie tracić wilgoć, tracić pojemność, podczas gdy duże akumulatory będą nadal niedoładowane.

Wniosek: tylko akumulatory o tej samej pojemności, o tej samej technologii, o tym samym stanie rozładowania mogą być ładowane sekwencyjnie.

Załóżmy teraz, że rozładowujemy ten sam obwód szeregowy. Początkowo każdy akumulator ma 13,8 woltów, a prąd rozładowania wynosi 2 ampery. Zabezpieczenie przed głębokim rozładowaniem spowoduje otwarcie obwodu przy 72 woltach, tj. Zakłada się, że co najmniej 7,2 woltów na akumulator. Po 4 godzinach mała bateria zostanie całkowicie rozładowana, a na dużych nadal będzie 12 woltów, a ochrona przed głębokim rozładowaniem nie utrzyma sztuczki.Mała bateria już nieodwracalnie straci część swojej pojemności.

Dlatego tylko akumulatory o równej pojemności mogą być połączone szeregowo, jeśli nie chcesz ich zepsuć. Najlepiej jest połączyć akumulatory z tej samej partii szeregowo i najpierw sprawdzić ich pojemność za pomocą testera akumulatorów, aby upewnić się, że pojemności akumulatorów, z których zamierzasz zmontować akumulator szeregowy, są prawie równe.

Ale równolegle podłączanie akumulatorów o różnych pojemnościach jest dopuszczalne. Oczywiście pod warunkiem, że napięcia na ich zaciskach są równe. Przy połączeniu równoległym pojemności akumulatorów nie będą odgrywać żadnej roli, ponieważ wewnętrzna rezystancja akumulatorów zostanie połączona równolegle, a każdy akumulator będzie miał maksymalny prąd ładowania lub rozładowania, będą działać synchronicznie.

Istnieją jednak ograniczenia prądowe dla zacisków akumulatora i dla każdego konkretnego akumulatora, zaciski mogą nie wytrzymać ciągłego prądu, który akumulator może zasadniczo dać, ważne jest, aby o tym nie zapomnieć. W dokumentacji technicznej akumulatora podane są te parametry.

Jeżeli w momencie podłączenia dwóch akumulatorów, które różnią się znacznie pojemnością, ich napięcia znacznie się różnią, krótkotrwały przetężenie jednego z akumulatorów jest nieuniknione. Jeśli napięcie jest wyższe dla akumulatora o mniejszej pojemności, wówczas redystrybucja ładunku w momencie podłączenia spowoduje krótkotrwały prąd zwarciowy w nim i może szybko doprowadzić do jego zniszczenia.

Jeśli napięcie jest wyższe dla akumulatora o większej pojemności, to znowu zagrożona jest bateria o mniejszej pojemności, ponieważ przejmie ładunek w trybie przeciążenia. Dlatego najlepiej podłączyć baterie równolegle, uprzednio wyrównując napięcie na nich, a następnie w następnym kroku połączyć je w baterię.

Mamy nadzieję, że nasz artykuł był dla Ciebie przydatny, a teraz wiesz, jak to jest możliwe i jak nie podłączać baterii i do jakiego celu jest to zwykle wykonywane.