ไดอะแกรมการเชื่อมต่อแบตเตอรี่

กลุ่มของแบตเตอรี่ที่รวมกันเรียกว่าแบตเตอรี่เซลล์หรือเพียงแค่แบตเตอรี่กัลวานิก มีสองวิธีหลักในการเชื่อมต่อเซลล์กับแบตเตอรี่: อนุกรมและขนาน

ในกรอบของบทความนี้เราจะพิจารณาคุณสมบัติของซีรีย์และการเชื่อมต่อแบบขนานของแบตเตอรี่ มีสถานการณ์ที่แตกต่างกันซึ่งอาจจำเป็นในการเพิ่มกำลังการผลิตรวมหรือเพิ่มแรงดันไฟฟ้าโดยหันไปใช้การเชื่อมต่อแบบขนานหรืออนุกรมของแบตเตอรี่หลายก้อนกับแบตเตอรี่และคุณจำเป็นต้องจำความแตกต่างเสมอ

การเชื่อมต่อแบบขนานเกี่ยวข้องกับการรวมขั้วบวกของแบตเตอรี่เข้ากับจุดบวกทั่วไปของวงจรและขั้วลบทั้งหมดที่มีเครื่องหมายลบร่วมกันคือเชื่อมต่อขั้วบวกทั้งหมดขององค์ประกอบเข้ากับสายสามัญหนึ่งสายและขั้วลบทั้งหมดไปยังสายสามัญอื่น ปลายของสายทั่วไปของแบตเตอรี่ดังกล่าวเชื่อมต่อกับวงจรภายนอก - ไปยังตัวรับสัญญาณ

สาระสำคัญของวิธีการต่อเนื่องของการเชื่อมต่อแบตเตอรี่ตามชื่อหมายถึงคือองค์ประกอบทั้งหมดที่นำมาเชื่อมต่อเข้าด้วยกันในห่วงโซ่ต่อเนื่องลำดับเดียวคือขั้วบวกของแต่ละองค์ประกอบเชื่อมต่อกับขั้วลบขององค์ประกอบที่ตามมาแต่ละองค์ประกอบ

อันเป็นผลมาจากการเชื่อมต่อดังกล่าวทำให้ได้แบตเตอรี่ทั่วไปหนึ่งตัวที่ปลายด้านลบยังคงว่างสำหรับองค์ประกอบที่มากที่สุดหนึ่งและข้อสรุปที่เป็นบวกสำหรับอันที่สอง ด้วยความช่วยเหลือของแบตเตอรี่และรวมอยู่ในวงจรภายนอก - ในตัวรับสัญญาณ ต่อไปเรามาพูดถึงรายละเอียดกันดีกว่า

การเชื่อมต่อแบบขนานของแบตเตอรี่ให้การรวมกันของความจุและด้วยแรงดันเริ่มต้นเท่ากันในแต่ละแบตเตอรี่ที่รวมอยู่ในแบตเตอรี่ประกอบจากพวกเขาความจุของแบตเตอรี่คอมโพสิตเท่ากับผลรวมของความจุของแบตเตอรี่เหล่านี้ ด้วยความจุที่เท่ากันของแบตเตอรี่ที่รวมกันเพื่อค้นหาความจุของแบตเตอรี่มันก็เพียงพอที่จะคูณจำนวนของแบตเตอรี่ที่ประกอบขึ้นเป็นความจุของแบตเตอรี่หนึ่งก้อนในชุดประกอบ

การเชื่อมต่อแบบขนาน:

ไม่ว่าองค์ประกอบที่เราเชื่อมต่อแบบขนานจะมีแรงดันไฟฟ้ารวมเท่ากันเท่ากับแรงดันไฟฟ้าขององค์ประกอบหนึ่ง แต่จากนั้นความแรงของกระแสไฟฟ้าสามารถเพิ่มขึ้นได้หลายเท่าตามที่องค์ประกอบจำนวนมากจะรวมอยู่ในแบตเตอรี่หากองค์ประกอบทั้งหมดในแบตเตอรี่ชนิดเดียวกัน

การเชื่อมต่อแบตเตอรี่ในซีรีย์รับแบตเตอรี่ที่มีความจุเท่ากับความจุของหนึ่งในแบตเตอรี่ที่รวมอยู่ในแบตเตอรี่โดยที่ความจุเท่ากัน ในกรณีนี้แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่จะเท่ากับผลรวมของแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่แต่ละก้อนที่ประกอบขึ้นเป็นแบตเตอรี่

หากแบตเตอรี่ที่มีความจุเท่ากันและแรงดันไฟฟ้าเท่ากันในเวลาที่มีการเชื่อมต่อแบบอนุกรมแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ที่ได้รับจากการเชื่อมต่อแบบอนุกรมจะเป็นผลคูณของแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่หนึ่งก้อนและจำนวนแบตเตอรี่ที่ประกอบขึ้นเป็นวงจรซีรีส์

การเชื่อมต่อแบบอนุกรม:

เมื่อองค์ประกอบเชื่อมต่อเป็นอนุกรมค่าของความต้านทานภายในของพวกมันก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ดังนั้นไม่ว่าขนาดของแรงดันไฟฟ้าจะเป็นอย่างไรแบตเตอรี่ที่ประกอบขึ้นจึงสามารถสิ้นเปลืองกระแสไฟที่แรงเช่นเดียวกับองค์ประกอบหนึ่งที่เป็นส่วนหนึ่งของแบตเตอรี่นี้ สิ่งนี้สามารถเข้าใจได้เนื่องจากมีการเชื่อมต่อแบบอนุกรมกระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านแต่ละองค์ประกอบซึ่งผ่านแบตเตอรี่ทั้งหมด

ดังนั้นโดยการเชื่อมต่อองค์ประกอบในซีรีส์เพิ่มจำนวนรวมของพวกเขามันเป็นไปได้ที่จะเพิ่มแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ให้ถึงขีด จำกัด ใด ๆ แต่ความแรงของกระแสจำหน่ายของแบตเตอรี่จะยังคงเหมือนเดิมขององค์ประกอบแยกต่างหากรวมอยู่ในองค์ประกอบของมัน

ทั้งในการเชื่อมต่อแบบขนานและแบบอนุกรมพลังงานทั้งหมดของแบตเตอรี่จะเท่ากับผลรวมของพลังงานของแบตเตอรี่ทั้งหมดที่ประกอบขึ้นเป็นแบตเตอรี่

ดังนั้นทำไมแบตเตอรี่ถึงรวมกันเป็นแบตเตอรี่? สิ่งนี้คือในวงจรใด ๆ มีการสูญเสียที่เกี่ยวข้องกับความร้อนของตัวนำ และด้วยความต้านทานแบบเดียวกันของตัวนำถ้าคุณต้องการถ่ายโอนพลังงานบางอย่างมันจะทำกำไรได้มากกว่าในการส่งพลังงานที่แรงดันสูงกระแสก็จะต้องน้อยลงและการสูญเสีย ohmic จะน้อยลง

ด้วยเหตุนี้อุปกรณ์จ่ายไฟสำรองที่ทรงพลังจึงใช้แบตเตอรี่ของตัวสะสมที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมสำหรับแรงดันไฟฟ้ารวมหลายสิบโวลต์และไม่ใช่วงจรแบบขนาน 12 โวลต์ ยิ่งแรงดันไฟฟ้าของแหล่งกำเนิดสูงเท่าใดประสิทธิภาพของตัวแปลงก็จะสูงขึ้น

เมื่อต้องการกระแสที่สำคัญและแบตเตอรี่ที่ใช้ได้หนึ่งก้อนไม่เพียงพอสำหรับวัตถุประสงค์ที่ต้องการความจุของแบตเตอรี่จะเพิ่มขึ้นโดยหันไปใช้การเชื่อมต่อขนานของแบตเตอรี่หลายก้อน

ไม่สามารถทำการเปลี่ยนแบตเตอรี่ด้วยแบตเตอรี่ใหม่ที่มีความจุสูงกว่าเสมอและบางครั้งก็เพียงพอที่จะเชื่อมต่อแบตเตอรี่แบบขนานและเพิ่มความจุของแหล่งที่มาเป็นแบตเตอรี่ที่ต้องการ บางส่วน แหล่งจ่ายไฟสำรอง มีช่องสำหรับติดตั้งแบตเตอรี่เพิ่มเติมขนานกับแบตเตอรี่ที่มีอยู่เพื่อเพิ่มพลังงานของตัวแปลง

สิ่งที่ควรพิจารณาเมื่อรวมแบตเตอรี่ในวงจรอนุกรม แบตเตอรี่ที่มีความจุแตกต่างกัน (ผลิตโดยใช้เทคโนโลยีเดียวกันเช่น lead-acid) มีลักษณะต้านทานภายใน ยิ่งความจุสูงขึ้นเท่าใดความต้านทานภายในก็จะลดลงการพึ่งพาที่นี่จะแปรผกผันกันมาก

ด้วยเหตุนี้หากคุณเชื่อมต่อแบตเตอรี่ที่มีความจุแตกต่างกันในซีรีย์และปิดวงจรโหลดหรือวงจรชาร์จกระแสไฟฟ้าในวงจรจะเหมือนกันทุกที่ แต่แรงดันไฟฟ้าจะลดลง และในบางส่วนของแบตเตอรี่ของแบตเตอรี่แรงดันไฟฟ้าในระหว่างการชาร์จจะสูงกว่าค่าเล็กน้อยซึ่งเป็นอันตรายและเมื่อทำการคายประจุมันจะต่ำกว่าขีด จำกัด ล่างซึ่งเป็นอันตรายมาก ลองพิจารณาตัวอย่างเพิ่มเติมดูว่าสิ่งนี้เต็มไปด้วยอะไร

ขอให้เรามีแบตเตอรี่ 10 ก้อนในแต่ละครั้งที่มีแรงดันไฟฟ้า 12 โวลต์แบตเตอรี่ 9 ก้อนมีความจุ 20 แอมป์ชั่วโมงและอีก 10 แอมป์ชั่วโมง เราตัดสินใจที่จะเชื่อมต่อพวกมันเป็นอนุกรมและชาร์จจากเครื่องชาร์จที่มีการควบคุมกระแสชาร์จตั้งค่ากระแสเป็น 2 แอมแปร์ ชาร์จ กำหนดค่าเพื่อหยุดการชาร์จเมื่อแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ข้ามเครื่องหมาย 138 โวลต์ขึ้นอยู่กับค่าเฉลี่ยของ 13.8 โวลต์สำหรับแบตเตอรี่แต่ละก้อนในแบตเตอรี่อนุกรม จะเกิดอะไรขึ้น

สำหรับแบตเตอรี่แต่ละก้อนผู้ผลิตจะมีคุณสมบัติในการชาร์จซึ่งคุณสามารถดูจำนวนกระแสไฟและระยะเวลาที่คุณต้องชาร์จแบตเตอรี่

เห็นได้ชัดว่าแบตเตอรี่ที่มีความจุน้อยกว่า 2 เท่าที่กระแส 2 แอมป์จะได้รับพลังงานเช่นเดียวกับแบตเตอรี่ที่มีความจุมากกว่า แต่แรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นจะเร็วขึ้นประมาณสามเท่า ดังนั้นหลังจาก 3 ชั่วโมงแบตเตอรี่ขนาดเล็กก็จะเก็บค่าผ่านทางในเวลาเดียวกันแบตเตอรี่ขนาดใหญ่จะต้องถูกชาร์จอีก 6 ชั่วโมง

แต่แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ขนาดเล็กได้ผ่านขอบไปแล้วมันจะต้องถูกนำเข้าสู่โหมดรักษาเสถียรภาพแรงดันไฟฟ้ามันไม่ได้ทำเช่นนี้กับเครื่องชาร์จ ในที่สุดระบบรวบรวมก๊าซในแบตเตอรี่จะไม่ทนต่อความจุครึ่งหนึ่งวาล์วจะถูกฉีกออกและแบตเตอรี่จะเริ่มสูญเสียความชื้นสูญเสียกำลังการผลิตในขณะที่แบตเตอรี่ขนาดใหญ่จะยังคงมีประจุต่ำ

สรุป: แบตเตอรี่ที่มีความจุเท่ากันของเทคโนโลยีเดียวกันเท่านั้นที่สามารถชาร์จประจุตามลำดับได้

ทีนี้สมมติว่าเราปล่อยวงจรซีรีย์เดียวกัน เริ่มแรกแบตเตอรี่แต่ละก้อนมี 13.8 โวลต์และกระแสจำหน่ายเป็น 2 แอมแปร์ การป้องกันการคายประจุที่ลึกจะเปิดวงจรที่ 72 โวลต์คืออย่างน้อย 7.2 โวลต์ต่อแบตเตอรี่ หลังจาก 4 ชั่วโมงแบตเตอรี่ขนาดเล็กจะถูกปล่อยออกมาอย่างสมบูรณ์และสำหรับแบตเตอรี่ขนาดใหญ่จะยังคงมี 12 โวลต์และการป้องกันการคายประจุที่ลึกจะไม่ทำให้เคล็ดลับแบตเตอรี่ขนาดเล็กจะสูญเสียความสามารถไปบางส่วนแล้ว

นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมแบตเตอรี่จึงมีความจุเท่ากันเท่านั้นที่สามารถเชื่อมต่อเป็นอนุกรมได้หากคุณไม่ต้องการทำให้เสีย ที่ดีที่สุดคือการเชื่อมต่อแบตเตอรี่จากชุดเดียวกันในชุดและตรวจสอบความจุของพวกเขาด้วยเครื่องทดสอบแบตเตอรี่ก่อนเพื่อให้แน่ใจว่าความจุของแบตเตอรี่ที่คุณจะประกอบแบตเตอรี่อนุกรมเกือบเท่ากัน

แต่ในแบบขนานเพื่อเชื่อมต่อแบตเตอรี่ที่มีความจุที่แตกต่างกันเป็นที่ยอมรับ แน่นอนว่าแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วของพวกเขาเท่ากัน ด้วยการเชื่อมต่อแบบขนานความจุของแบตเตอรี่จะไม่ได้มีบทบาทเนื่องจากความต้านทานภายในของแบตเตอรี่จะถูกเชื่อมต่อแบบขนานและแบตเตอรี่แต่ละก้อนจะมีประจุหรือกระแสสูงสุดที่ปล่อยออกมาพวกเขาจะทำงานพร้อมกัน

อย่างไรก็ตามมีข้อ จำกัด ในปัจจุบันสำหรับขั้วแบตเตอรี่และสำหรับแบตเตอรี่เฉพาะแต่ละขั้วอาจไม่ทนกระแสอย่างต่อเนื่องที่แบตเตอรี่สามารถให้ในหลักการมันเป็นสิ่งสำคัญที่ไม่ควรลืมเกี่ยวกับเรื่องนี้ ในเอกสารทางเทคนิคสำหรับแบตเตอรี่พารามิเตอร์เหล่านี้จะถูกระบุ

หากในขณะที่เชื่อมต่อแบตเตอรี่สองก้อนซึ่งมีความจุแตกต่างกันมากแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่แตกต่างกันอย่างมากกระแสเกินระยะสั้นของแบตเตอรี่ตัวใดตัวหนึ่งจะหลีกเลี่ยงไม่ได้ หากแรงดันไฟฟ้าสูงกว่าสำหรับแบตเตอรี่ที่มีความจุน้อยกว่าการกระจายประจุใหม่ ณ เวลาที่เชื่อมต่อจะทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรในระยะสั้นและอาจนำไปสู่การทำลายอย่างรวดเร็ว

หากแรงดันไฟฟ้าสูงกว่าสำหรับแบตเตอรี่ที่มีความจุมากขึ้นจากนั้นอีกครั้งแบตเตอรี่ที่มีความจุขนาดเล็กจะมีความเสี่ยงเพราะจะทำการชาร์จในโหมดโอเวอร์โหลด ดังนั้นจึงเป็นการดีที่สุดที่จะเชื่อมต่อแบตเตอรี่แบบขนานโดยที่ก่อนหน้านี้ได้ปรับแรงดันไฟฟ้าให้ตรงกับพวกเขาและในขั้นตอนต่อไปเพื่อรวมเข้ากับแบตเตอรี่

เราหวังว่าบทความของเรามีประโยชน์สำหรับคุณและตอนนี้คุณรู้ว่ามันเป็นไปได้อย่างไรและเป็นไปไม่ได้ที่จะเชื่อมต่อแบตเตอรี่และเพื่อวัตถุประสงค์อะไรที่มักจะทำ