+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Содержание

Схемы соединения аккумуляторов: параллельное и последовательное подключение, как сделать правильно

Объединенная группа аккумуляторов называется батареей элементов или просто гальванической батареей. Существуют два основных способа соединения элементов в батареи: последовательное и параллельное соединения.

В рамках данной статьи рассмотрим особенности последовательного и параллельного соединения аккумуляторов. Есть разные ситуации, когда может потребоваться увеличить общую емкость или поднять напряжение, прибегнув к параллельному или последовательному соединению нескольких аккумуляторов в батарею, и всегда нужно помнить о нюансах.

Параллельное соединение предполагает объединение положительных клемм аккумуляторов с общей плюсовой точкой схемы, а всех отрицательных — с общим минусом, т. е. все положительные выводы элементов присоединить к одному общему проводу, а все отрицательные выводы — к другому общему проводу. Концы общих проводов такой батареи присоединяются к внешней цепи — к приемнику.

Сущность последовательного способа соединения аккумуляторов, как это вытекает из самого его названия, заключается в том, что все взятые элементы соединяются между собою в одну последовательную цепочку, т. е. положительный полюс каждого элемента соединяется с отрицательным полюсом каждого последующего элемента. 

В результате такого соединения получается одна общая батарея, у которой у одного крайнего элемента остается свободным отрицательный, а у второго — положительный выводы. При помощи их батарея и включается во внешнюю цепь — в приемник. Далее поговорим об этом более подробно.

Параллельное соединение аккумуляторов дает объединение емкостей, и при равном исходном напряжении на каждом из аккумуляторов, входящих в собираемую из них батарею, емкость составной батареи оказывается равной сумме емкостей этих аккумуляторов. При равных емкостях объединяемых аккумуляторов, для нахождения емкости батареи достаточно умножить количество составляющих батарею аккумуляторов на емкость одного аккумулятора в сборке.

Параллельное соединение:

Сколько бы элементов мы ни соединяли параллельно, общее их напряжение всегда будет равно напряжению одного элемента, но зато сила разрядного тока может быть увеличена во столько раз, сколько элементов будет входить в состав батареи, если только все элементы в батарее однотипные.

Соединяя аккумуляторы последовательно, получают батарею той же емкости, что и емкость одного из аккумуляторов, входящих в батарею, при условии, что емкости равны. При этом напряжение батареи будет равно сумме напряжений каждого из составляющих батарею аккумуляторов.

Ежели последовательно соединяются аккумуляторы равной емкости и равного на момент соединения напряжения, тогда напряжение батареи, полученной путем последовательного соединения, будет равно произведению напряжения одного аккумулятора и количества аккумуляторов, составляющих последовательную цепь.

Последовательное соединение:

При последовательном соединении элементов складываются и величины их внутренних сопротивлений.

Поэтому от составленной батареи независимо от величины ее напряжения можно потреблять только такой же силы ток, на какой рассчитан один элемент, входящий в состав данной батареи.

Это и понятно, так как при последовательном соединении через каждый элемент проходит тот ток, какой проходит и через всю батарею.

Таким образом, путем последовательного соединения элементов, увеличивая их общее количество, можно повысить напряжение батареи до любых пределов, но сила разрядного тока батареи останется такой же, как и у одного отдельного элемента, входящего в ее состав.

И при параллельном, и при последовательном соединении, общая энергия батареи оказывается равной сумме энергий всех аккумуляторов, составляющих батарею.

Итак, для чего же аккумуляторы объединяют в батареи? Все дело в том, что в любой схеме существуют потери, связанные с нагревом проводников. И при одном и том же сопротивлении проводника, если требуется передать определенную мощность, гораздо выгоднее передавать мощность при высоком напряжении, тогда ток потребуется меньший, и омические потери будут меньше.

По этой причине мощные источники бесперебойного питания используют батареи последовательно соединенных аккумуляторов на общее напряжение в несколько десятков вольт, а не параллельную цепь на 12 вольт. Чем выше напряжение источника, тем выше КПД преобразователя.

Когда нужен значительный ток, а одного имеющегося в наличии аккумулятора для поставленной цели не достаточно, увеличивают емкость батареи, прибегая к параллельному соединению нескольких аккумуляторов.

Не всегда экономически выгодно заменять аккумулятор на новый, обладающий большей емкостью, и иногда достаточно присоединить параллельно еще один, и повысить емкость источника до необходимой. Некоторые источники бесперебойного питания имеют отсеки для установки дополнительных аккумуляторов параллельно уже имеющемуся, с целью повысить энергетический ресурс преобразователя.

Что следует учитывать при объединении аккумуляторов в последовательную цепь? Аккумуляторы различной емкости (изготовленные по одной и той же технологии, например свинцово-кислотные) отличаются внутренним сопротивлением. Чем выше емкость, тем меньше внутреннее сопротивление, зависимость здесь почти обратно пропорциональная.

По этой причине, если последовательно соединить аккумуляторы разной емкости, и замкнуть цепь нагрузки или зарядную цепь, то ток по цепи пойдет везде одинаковый, а вот падения напряжений будут разными.

И на каком-то из аккумуляторов батареи напряжение при зарядке окажется намного выше номинала, что опасно, а при разрядке — намного ниже нижнего предела, что вредно.

Рассмотрим далее пример, покажем, чем это чревато.

Пусть в нашем распоряжении 10 аккумуляторов, номинальное напряжение каждого 12 вольт, 9 из них имеют емкость 20 ампер-часов, а один — 10 ампер-часов.

Мы решили соединить их последовательно, и заряжать от зарядного устройства с контролем зарядного тока, выставили ток на 2 ампера.

Зарядное устройство настроено так, что прекратит зарядку когда напряжение батареи пересечет отметку в 138 вольт, исходя из среднего значения в 13,8 вольт на каждый аккумулятор последовательной батареи. Что произойдет?

Для каждого аккумулятора производитель предоставляет зарядную характеристику, где можно увидеть, каким током и на протяжении какого времени нужно заряжать аккумулятор.

Очевидно, аккумулятор в 2 раза меньшей емкости при токе в 2 ампера примет столько же энергии, что и аккумуляторы большей емкости, но рост напряжения на нем будет идти примерно втрое быстрее. Так, уже через 3 часа маленький аккумулятор возьмет свое, в то же самое время большие аккумуляторы еще 6 часов должны будут заряжаться.

Но напряжение на маленьком аккумуляторе уже пошло через край, его бы нужно перевести в режим стабилизации напряжения, на наш зарядный прибор этого не делает. В конце концов система рекомбинации газов в аккумуляторе вдвое меньшей емкости не выдержит, клапаны сорвет, и аккумулятор начнет терять влагу, терять емкость, при этом большие аккумуляторы все еще будут недозаряжены.

Вывод: заряжать последовательно можно только аккумуляторы равной емкости, одной и той же технологии, одного и того же состояния разряда.

Теперь допустим, что мы разряжаем эту же последовательную цепь. Изначально на каждом аккумуляторе 13,8 вольт, а разрядный ток составляет 2 ампера.

Защита от глубокого разряда разомкнет цепь при 72 вольтах, то есть предполагается не менее 7,2 вольт на аккумулятор.

Через 4 часа маленький аккумулятор полностью разрядится, а на больших еще будет по 12 вольт, и защита от глубокого разряда не уследит подвоха. Маленький аккумулятор уже необратимо потеряет часть своей емкости.

Вот почему последовательно можно соединять лишь аккумуляторы равных емкостей, если не хотите их испортить. Лучше всего последовательно соединять аккумуляторы из одной партии, и проверить предварительно их емкости тестером АКБ, дабы убедиться, что емкости аккумуляторов, из которых вы собираетесь собрать последовательную батарею, почти равны.

А вот параллельно соединять аккумуляторы разной емкости допустимо. Разумеется, при условии равенства напряжений на их клеммах. При параллельном соединении емкости аккумуляторов не будут играть роли, поскольку внутренние сопротивления аккумуляторов окажутся подключены параллельно, и максимальный ток заряда или разряда будет у каждого аккумулятора свой, они будут работать синхронно.

Однако для клемм аккумуляторов и для каждого конкретного аккумулятора ограничения по току имеются, клеммы могут и не выдержать длительный ток, который в принципе способен дать аккумулятор, об этом важно не забывать. В технической документации к аккумулятору эти параметры указаны.

Если в момент соединения двух аккумуляторов, сильно различающихся по емкости, их напряжения отличаются значительно, неизбежна кратковременная перегрузка по току одного из аккумуляторов. Если напряжение выше у аккумулятора меньшей емкости, то перераспределение заряда в момент соединения вызовет кратковременный ток короткого замыкания в нем, и может быстро привести к его разрушению.

Если напряжение выше у аккумулятора большей емкости, то опять же под угрозой аккумулятор меньшей емкости, ибо он станет принимать заряд в режиме перегрузки. Поэтому лучше всего соединять параллельно аккумуляторы, предварительно выровняв напряжения на них, а уже следующим шагом объединять в батарею.

Надеемся, что наша статья была для вас полезной, и теперь вы знаете, как можно, а как нельзя соединять аккумуляторы и для каких целей это обычно делают.

Андрей Повный 

Параллельное и последовательное соединение аккумуляторов

При параллельном соединении, аккумуляторы соединяют так, чтобы положительные клеммы всех аккумуляторов были подключены к одной точке электрической схемы (″плюсу″), а отрицательные клеммы всех аккумуляторов были подключены к другой точке схемы (″минусу″).

Получившаяся при паралельном соединении аккумуляторная батарея имеет то же напряжение, что и у одиночного аккумулятора, а емкость такой аккумуляторной батареи равна сумме емкостей входящих в нее аккумуляторов. Т.е. если аккумуляторы имеют одинаковые емкости, то емкость аккумуляторной батареи равна емкости одного аккумулятора, умноженной на количество аккумуляторов в батарее.

Для последовательного соединения аккумуляторов, к ″плюсу″ электрической схемы подключают положительную клемму первого аккумулятора. К его отрицательной клемме подключают положительную клемму второго аккумулятора и т.д. Отрицательную клемму последнего аккумулятора подключают к ″минусу″ электрической схемы.

Получившаяся при последовательном соединении аккумуляторная батарея имеет ту же емкость, что и у одиночного аккумулятора, а напряжение такой аккумуляторной батареи равно сумме напряжений входящих в нее аккумуляторов. Т.е. Если аккумуляторы имеют одинаковые напряжения, то напряжение батареи равно напряжению одного аккумулятора, умноженному на количество аккумуляторов в аккумуляторной батарее.

Электрическая энергия, накопленная в аккумуляторной батарее равна сумме энергий отдельных аккумуляторов (произведению энергий отдельных аккумуляторов, если аккумуляторы одинаковые), независимо от того, как соединены аккумуляторы — параллельно или последовательно.

2. Зачем соединять аккумуляторы в аккумуляторную батарею?

В любых электрических системах или устройствах есть омические потери: часть электрической энергия превращается в тепло, не производя полезной работы. Чем больше напряжение электросистемы, тем (при той же мощности) меньше ток, меньше омические потери и меньше цена системы. Т.е. выгодно иметь электрические системы высокого напряжения.

Причем, чем больше мощность системы, тем больше выигрыш высоковольтной системы по сравнению с низковольной.

Поэтому в небольших UPS (на несколько сотен ВА) обычно стоит один аккумулятор на 12 вольт (так получается дешевле), в UPS на несколько кВА используется аккумуляторная батарея напряжением в десятки вольт, а в мощных ИБП на десятки киловатт напряжение аккумуляторной батареи может превышать 500 В.

Следовательно, цель использования аккумуляторных батарей с последовательным соединением аккумуляторов — уменьшение потерь и увеличение коэффициента полезного действия (КПД).

Иногда емкости одного аккумулятора недостаточно, и нужно увеличить емкость. Иногда удобнее не ставить взамен аккумулятор большей емкости, а поставить еще один такой же аккумулятора параллельно, чтобы суммарная емкость аккумуляторной батареи аккумуляторной батареи удвоилась.

Например, для увеличения времени работы высококлассного ИБП Eaton Powerware 9130 от аккумуляторной батареи параллельно существующей батарее подключают еще одну или несколько таких же аккумуляторных батарей.

3. Можно ли соединять последовательно свинцовые аккумуляторы разной емкости?

Известно, что внутреннее сопротивление аккумуляторов, изготовленных по одной технологии, примерно обратно пропорционально емкости аккумулятора.

Поэтому, при протекании тока через последовательную аккумуляторную батарею, на свинцовых аккумуляторах разной емкости будут разные напряжения.

Опасно ли это для отдельных аккумуляторов и для аккумуляторной батареи в целом? Рассмотрим по-отдельности режимы разряда и зарядки свинцовых аккумуляторов.

Предположим, мы заряжаем последовательную аккумуляторную батарею, состоящую из семи 12-вольтовых свинцовых аккумуляторов емкостью по 10 А*час и одного 12-вольтового свинцового аккумулятора емкостью 8 А*час. В начале все аккумуляторы разряжены. Зарядное устройство реализует алгоритм зарядки I-U с начальным током 1 А и конечным напряжением 110 В (13.8 В в среднем на аккумулятор).

По данным производителя, при зарядке аккумуляторов постоянным током, напряжение на аккумуляторе изменяется в соответствии с графиком справа. В начале процесса зарядки, зарядное устройство поддерживает ток 1 А, а суммарное напряжение на аккумуляторной батарее сложится из напряжений на отдельных аккумуляторах, напряжение для каждого аккумулятора можно определить по его зарядной характеристике (графику зависимости напряжения аккумулятора от времени, который приводится производителем в его технических характеристиках). В начале зарядки на свинцовом аккумуляторе в 8 А*час будет около 12.3 В, а на всех аккумуляторах емкостью 10 А*час — примерно по 12 В на каждом. Начало зарядки абсолютно безопасно для всех 8 аккумуляторов.

Примерно через 10 часов напряжение на аккумуляторе емкостью 8 А*час достигнет 13.8 вольт. Аккумулятор в этот момент будет заряжен примерно на 80%. Остальные аккумуляторы будут заряжены примерно на 70%, а напряжение на каждом из них будет около 13.2 В.

Аккумулятор емкостью 8 А*час уже нужно переводить в режим стабилизации напряжения, но это невозможно — ведь суммарное напряжение на аккумуляторной батарее еще не достигло конечного напряжения 110 В, а составляет примерно 13.2 * 7 + 13.8 = 106.2 В.

Поэтому все аккумуляторы емкостью 10 А*час будут продолжать заряжаться, суммарное напряжение продолжит расти, а вместе с ним и напряжение на аккумуляторе емкостью 8 А*час.

Еще через 3-4 часа, напряжение на аккумуляторной батарее достигнет предела — 110 В. Это напряжение разделится следующим образом: на аккумуляторах емкостью 10 А*час будет чуть больше 13.5 В, а на аккумуляторе емкостью 8 А*час — больше 15 В.

Система рекомбинации газов, выделяющихся в этом аккумуляторе, перестанет справляться c нагрузкой, предохранительные клапаны аккумулятора откроются, аккумулятор начнет терять воду, а с ней и емкость. В то же время, все аккумуляторы емкостью 10 А*час будут недозаряжены.

Следовательно, при зарядке свинцовых аккумуляторов соединенные последовательно аккумуляторы разной емкости будут все больше и больше расходиться по своим параметрам — ″разбегаться″.

Рассмотрим теперь разряд все той же аккумуляторной батареи из 8 свинцовых аккумуляторов током 1 А. Пусть система построена так, что при уменьшении напряжения до 84 В срабатывает защита от глубокого разряда, и разряд прекращается. Начальное состояние всех свинцовых аккумуляторов — ″полностью заряжены″.

Через 7-8 часов после начала разряда, аккумулятор емкостью 8 А*час полностью разрядится. Напряжение на нем составит 10.5 В. Напряжение на остальных аккумуляторах батареи будет в это время чуть больше 11 В на каждом. Значит суммарное напряжение на аккумуляторной батарее еще далеко от конечного напряжения разряда 84 В и составляет примерно 10.5 * 7 + 11.

1 = 88,2 В. Поэтому вся аккумуляторная батарея продолжит разряжаться, в том числе и многострадальный аккумулятор емкостью 8 А*час. Напряжение на нем будет очень быстро падать, в то время, как остальные свинцовые аккумуляторы практически не будут разряжаться.

Когда напряжение на нем достигнет примерно 7 В, система отключит нагрузку, но будет уже поздно — аккумулятор будет в состоянии глубокого разряда и потеряет часть емкости.

Теперь становится понятно, что последовательно можно соединять только свинцовые аккумуляторы одинаковой емкости, иначе аккумуляторная батарея будет быстро выходить из строя.

Рекомендуется использовать для последовательного соединения свинцовые аккумуляторы одного типа, одного завода и из одной партии.

Если в аккумуляторную батарею предполагается объединить более двух свинцовых аккумуляторов последовательно, очень желателен еще и предварительный подбор аккумуляторов по емкости и напряжению с помощью тестеров аккумуляторов

Для параллельно соединенных свинцовых кислотных аккумуляторов нет опасности появления на клеммах аккумулятора разных напряжений. Напряжения на всех параллельно соединенных аккумуляторах одинаковы в силу самого характера соединения. Значит параллельно соединенные аккумуляторы не могут «разбежаться» — они будут разряжаться или заряжаться синхронно.

Но у свинцовых аккумуляторов есть ограничение не только по максимальному и минимальному напряжению, но и по токам. Например, для аккумулятора CSB GP 1272 (GP1272) производителем установлены следующие ограничения по токам.

Максимальный разрядный ток не должен превышать 100 А для аккумуляторов с клеммами шириной 3/16″ (4.75 мм) и 130 А для аккумуляторов с клеммами 1/4″ (6.35 мм) — 130 А (18С).

Протекание такого большого тока через аккумулятор емкостью всего 7.2 А*час ограничено и по времени: не более 5 с.

Почему ограничен разрядный ток, понятно — клеммы аккумулятора не могут надежно передать больший ток (хотя сам аккумулятор, вероятно, мог бы).

Если мы посмотрим технические характеристики аккумуляторов разных производителей (правда не все указывают максимально допустимый ток), нам откроется довольно пестрая картина. Для стационарных (промышленных) свинцовых аккумуляторов, максимальный ток ограничен значением, которое численно (в амперах) составляет от 5 до 25 емкостей аккумулятора (в А*час).

Некоторые производители указывают еще и ток короткого замыкания (иногда с ограничением времени — 0.1 с) — он численно составляет от 15 до 70 емкостей аккумулятора (15С….70С).

Суммируя эти данные, можно сказать, что свинцовый аккумулятор может безопасно разряжаться очень большими токами, вплоть до десятков С, причем чем меньше время разряда, тем больше допустимый ток.

Жесткого ограничения максимального зарядного тока производитель CSB GP 1272 (GP1272) не дает, он только рекомендует ограничить максимальный ток зарядного устройства значением 2.16 А (это численно равно 30% емкости аккумулятора — 0.3С).

Это ограничение совершенно точно не связано с возможностями проводников (клемм и решетки пластин аккумулятора), — проводники этого аккумулятора, как мы уже знаем, могут передать в 50 раз больший ток.

Тогда с чем же связано это ограничение?

В процессе зарядки свинцового аккумулятора, сернокислый свинец превращается в свинец или окись свинца (в зависимости от того, на положительной или отрицательной пластине происходит реакция), а сера, входившая в состав сернокислого свинца, переходит в электролит.

Для эффективного протекания электрохимической реакции зарядки свинцового аккумуляторав, нужно все время подводить в поверхности, на которой происходит реакция, свежий электролит и отводить продукты реакции (все тот же электролит, но уже содержащий больше серы).

Активная масса пластины свинцового аккумулятора имеет пористую структуру (это увеличивает активную поверхность и емкость свинцового аккумулятора).

К открытой части активной поверхности очень легко подводить (и отводить) вещества, участвующие в реакции, а перенос свежего электролита вглубь пористой пластины затруднен — по мере удаления от поверхности, поры становятся все уже и глубже.

Поэтому в начале зарядки свинцового аккумулятора, электрохимическая реакция происходит главным образом на открытой поверхности пластин и только потом распространяется вглубь активной массы.

В начале зарядки, аккумулятор способен безопасно воспринять довольно большой зарядный ток — ведь к поверхности пластины можно быстро доставить сколько угодно свежего электролита. Но по мере того, как процесс зарядки перемещается вглубь активной масыы, зарядный ток нужно уменьшать, иначе вместо электрохимической реакции зарядки аккумулятора будет происходить разложение электролита (аккумулятор «закипит»). Свинцовый аккумулятор может быть и не выйдет из строя сразу, но его старение ускорится и он раньше потеряет емкость.

Соблюдение общего ограничения тока зарядного устройства (2.16 А для аккумулятора CSB GP 1272 (GP1272), установленного производителем, позволяет безопасно заряжать аккумулятор, независимо от глубины и характера его разряда и температуры (в определенных производителем пределах). Тем не менее, в начале зарядки свинцового аккумулятора, допустим и больший зарядный ток.

Вернемся теперь к параллельно соединенным свинцовым аккумуляторам. Понятно, что, если суммарный ток через параллельную аккумуляторную батарею не превышает ограничений, установленных для каждого аккумулятора батареи, то никакой опасности для аккумуляторов нет.

Понятно также, что, если мы соединим параллельно 5 аккумуляторов CSB GP 1272 (GP1272) из одной партии и будем их заряжать током 5 х 2 = 10 А, то опять-таки нет никакой опасности — аккумуляторы абсолютно одинаковые, токи разделятся поровну, и ток через каждый аккумулятор не превысит установленного производителем ограничения.

Но если мы соединим в параллельную батарею разные аккумуляторы, и суммарный разрядный или зарядный ток заметно превысит ограничения, установленные для отдельного свинцового аккумулятора, то через какой-то аккумулятор может потечь ток, превышающий возможности этого аккумулятора. Посмотрим теперь, как распределяются токи между свинцовыми аккумуляторами параллельной аккумуляторной батареи, составленной из аккумуляторов разных типов.

В начале зарядки или разряда параллельной аккумуляторной батареи, токи (зарядный или разрядный) разделятся между аккумуляторами обратно пропорционально их внутреннему сопротивлению.

Если свинцовые аккумуляторы сильно различаются по емкости, конструкции, составу пластин или технологии изготовления, то внутреннее сопротивление аккумуляторов может оказаться не совсем обратно пропорциональным их емкости.

В этом случае, и токи в начале разряда или зарядки свинцовых аккумуляторов могут распределиться не совсем пропорционально их емкости.

Соединенные параллельно свинцовые аккумуляторы имеют одинаковое напряжение на своих клеммах. Поэтому их разряд или зарядка происходят синхронно: невозможна ситуация, когда один из параллельно соединенных аккумуляторов разрядился (или зарядился) наполовину, а другой — полностью.

Поэтому, через некоторое время после начала разряда или зарядки, токи начинают перераспределяться между аккумуляторами так, чтобы компенсировать возможно имевшую в начале процесса место диспропорцию.

В конечном счете (или, вернее сказать, в среднем), токи распределяются между аккумуляторами пропорционально их реальной емкости, даже если внутреннее сопротивление аккумуляторов не совсем обратно пропорционально емкости аккумуляторов.

Следовательно, потенциальную опасность представляет начало разряда или зарядки свинцовых аккумуляторов, соединенных параллельно.

Но в начале разряда или зарядки, как мы уже выяснили, свинцовые аккумуляторы могут без вреда для себя разряжаться или заряжаться токами, которые превышают установленные производителем ограничения.

Поэтому можно было бы сказать, что параллельное соединение разнородных аккумуляторов не представляет опасности.

Но мы будем осторожнее, и скажем, что такой опасности почти нет — но при параллельном соединении свинцовых аккумуляторов разной емкости или изготовленных по разным технологиям нужно избегать ситуаций, когда зарядный или разрядный ток аккумуляторной батареи в несколько раз превышает установленное производителем предельное значение зарядного или разрядного тока одного аккумулятора.

Схемы соединения аккумуляторных батарей для электропитания

66008 Опубликовано 26 апреля 2017

Аккумуляторные батареи (АКБ) в зависимости от их назначения собираются из определенного количества аккумулирующих энергию элементов. Схема соединения

аккумуляторных батарей при этом зависит от того, какая преследуется цель. Это может быть увеличение емкости батареи, повышение напряжения либо сочетание обеих этих параметрических характеристик устройства.

В основном батареи собирают последовательно-параллельно, а сами сборки служат для промежуточного или резервного хранения электроэнергии

Известны и повсеместно применяются 3 варианта соединения отдельных аккумуляторов в батарею: последовательное, параллельное и смешанное или комбинированное.

Повышение рабочего напряжения батареи

Аккумуляторы электрической энергии имеют различное рабочее напряжение. Варьироваться оно может в очень широком диапазоне: от 0,5 до 48 Вольт.

В то же время, для обеспечения автономного питания приборов, запуска двигателей внутреннего сгорания, питания электроприводной техники требуется другой диапазон напряжений.

Повысить рабочее напряжение автономного источника тока можно последовательным соединением нескольких аккумуляторов в батарею.

Схемы и формулы при последовательном соединении батарей

При последовательном соединении коммутируются разнополярные клеммы аккумулятора. Плюсовой вывод предыдущего устройства соединяется с минусовым выводом последующего. Суммарное рабочее напряжение батареи при таком способе будет равно сумме рабочих напряжений коммутированных источников тока.

Это значит, что для получения АКБ с рабочим напряжением 12 В необходимо последовательно соединить 4 трехвольтных источника либо 10 аккумуляторов с рабочим напряжением 1,2 В.

Емкость скомплектованной последовательным соединением источников не изменяется и остается равной емкости каждого включенного в схему аккумулятора.

Очевидным и наглядным примером такого способа комплектации батареи могут служить автомобильные АКБ. В них отдельные источники, именуемые банками, объединены в общем корпусе и последовательно соединены свинцовыми шинами.

Выбор в качестве материала для соединительных шин свинца объясняется просто: аккумуляторные электроды также изготавливаются из свинца. Шины, интегрированные в коммуникационную схему, соединяются с электродами на молекулярном уровне, а не механически.

Это позволят избежать возникновения электрохимических коррозионных процессов.

Увеличение емкости источника питания

Нередки технические условия, когда от источника питания при сохранении рабочего напряжения требуется повышенная емкость. В таких случаях для комплектования батареи применяется параллельное соединение аккумуляторов. Такой способ коммутирования позволяет в разы, а в особо ответственных случаях – в десятки раз увеличить суммарную емкость питающего устройства.

Параллельное соединение батарей с формулами

Параллельное соединение осуществляется путем коммутации однополюсных выводов источников тока: плюсовой и минусовой выводы предыдущего аккумулятора соединяются с одноименными выводами последующего.

Суммарная электрическая емкость скомпонованной таким способом коммутации батареи будет равна сумме электрических емкостей входящих в схему отдельных источников.

Это значит, что при соединении трех аккумуляторных батарей с номинальной емкостью 60 А*ч получится устройство, имеющее электрическую емкость 180 А*ч.

В качестве примера подключения аккумуляторных батарей параллельной коммутацией можно привести источники бесперебойного либо аварийного питания приборов и аппаратуры.

Параллельно подключаются АКБ большегрузных автомобилей и тяжелой специальной техники с большим объемом двигателя.

Большой распространение параллельная коммутация получила на флоте: здесь параллельно соединенные устройства питания применяются для запуска вспомогательных дизелей, работы освещения, систем связи и жизнеобеспечения в аварийных ситуациях.

Повышение напряжения с одновременным увеличением емкости АКБ

Ярким примером смешанного или комбинированного соединения аккумуляторов в комплекс с необходимыми показателями рабочего напряжения и электрической емкости служат источники питания машин с электрическим приводом.

ВАЖНО! При увеличении емкости аккумуляторных батарей увеличиваются и токи. Правильно подбирайте сечения проводов! Используйте негорючие или самозатухающие провода.

  • Тяговые аккумуляторные батареи для обеспечения работы приводных и управляющих двигателей электроприводных машин и механизмов комплектуются именно по такой схеме. Достаточно подробно о способах соединения АКБ изложено в этом видео:
  • Комбинированное соединение подразумевает использование в коммутационной схеме одновременно последовательного и параллельного способов подключения. Возможны два варианта:

1. Сначала методом последовательного соединения источников подготавливаются батареи с требуемым рабочим напряжением. На втором этапе параллельно коммутируется необходимое количество подготовленных сборок для обеспечения потребной электрической емкости.

2. Во втором варианте параллельной коммутацией предварительно набираются батареи с требуемой емкостью. После этого устройства соединяются последовательно до достижения необходимого рабочего напряжения.

Схема последовательно-параллельного соединения аккумуляторных батарей наиболее часто применяемая, так как современные батареи для автономного энергообеспечения домов имеют номинальное напряжение 3,4 В

Комплектование АКБ комбинированным способом позволяет формировать источники питания, напряжение и электрическая емкость которых ограничивается только занимаемым ими рабочим пространством.

Особенности комплектования батарей аккумуляторов

Все три способа соединения отдельных источников питания в комплекс подчиняются не сложным, но важным для эффективной и долгосрочной эксплуатации правилам.

Последовательно-параллельная схема подключения на примере литий-ионных батарей

Пролонгированная работа батареи и ее экономическая целесообразность может быть обеспечена при соблюдении следующих правил:

  • электрическая емкость включаемых в комплекс источников не должна отличаться на величину, превышающую 5% от номинальной;
  • рабочие напряжения отдельных элементов батареи должны находиться в разумном соотношении;
  • эксплуатационное техническое состояние включаемых в комплекс автономного питания элементов должно быть максимально сбалансированным;
  • сечение коммутационных линий и шин должно быть рассчитано с учетом токовых нагрузок как внутри батареи, так и во внешних электрических цепях.

Ассортимент предлагаемых рынком источников питания при грамотном подходе позволяет создавать аккумуляторные батареи со всеми необходимыми для надежного использования характеристиками.

Последовательная и параллельная конфигурация соединения аккумулятров

Категория: Поддержка по аккумуляторным батареям Опубликовано 10.04.

2016 14:30
Abramova Olesya

Электрические батареи могут достигать необходимого рабочего напряжения путем последовательного подсоединения нескольких элементов — каждый элемент добавляет свой показатель напряжения к общему напряжению всей системы.

Параллельное же соединение обеспечит более высокий показатель емкости и силы тока — суммарная емкость такой системы будет равна сумме емкостей всех подключенных элементов, сила тока также будет равняться сумме значений всех элементов.

Некоторые системы могут состоять из нескольких параллельных или последовательных соединений.

Аккумуляторы для портативных компьютеров обычно состоят из четырех 3,6 В литий-ионных элементов, соединенных последовательно для обеспечения напряжения 14,4 В и двух соединенных параллельно для увеличения емкости от 2400 мАч до 4800 мАч.

Такая конфигурация называется 4S2P, что соответственно и расшифровывается как 4 Serial 2 Parallel (что в переводе с английского — 4 последовательных и 2 параллельных соединения). Между такими элементами в аккумуляторе обязательно присутствует изоляционный материал, во избежание короткого замыкания.

Элементы большинства электрохимических систем способны к последовательному и параллельному соединению.

Важно использовать элементы одного типа, с одинаковым напряжением и емкостью, и никогда не формировать соединение из элементов разных марок и размеров, так как более слабый элемент вызовет дисбаланс всей системы.

Это особенно важно при последовательном соединении, так как вся система будет зависеть от самого слабого элемента. В этом случае уместна аналогия с цепью, где слабое звено нивелирует прочность всей цепи (рисунок 1).

Рисунок 1: Сравнение последовательного соединения электрических батарей с цепью. Каждое звено этой цепи можно сравнить с электрохимическим элементом питания в последовательно соединенной системе, слабость звена или элемента приведет к коллапсу всей системы.

Слабый элемент может выявиться не сразу, при щадящих режимах работы нагрузка на него не велика, однако при возрастании нагрузки он исчерпывает свой ресурс очень быстро.

При зарядке такой элемент полностью заряжается быстрее других, следовательно, остальное время на него действует излишняя зарядка, что приводит к вредному перезаряду. При разряде же он выходит из строя первым, заставляя остальные элементы питать нагрузку, уже превышающую номинал всей системы.

Элементы в аккумуляторных системах обязательно должны иметь одинаковые характеристики, особенно в условиях высоких нагрузок.

1. Области применения одиночных элементов питания

Система из одного электрохимического элемента питания является простейшим примером электрической батареи. Такая система не требует предварительного согласования, а защитная схема, в случае если это литий-ионная технология, крайне проста.

Типичными примерами таких систем являются 3,60 В литий-ионные аккумуляторы для мобильных телефонов и планшетов. Другим примером использования одноэлементных батарей являются настенные часы, где чаще всего используется 1,5 В щелочная батарейка.

Номинальное напряжение элемента на основе никеля составляет 1,2 В, щелочной — 1,5 В, серебряно-оксидной — 1,6 В, а свинцово-кислотной — 2,0 В. Первичные литиевые элементы обеспечивают напряжение в диапазоне от 3,0 до 3,9 В, в их числе литий-ионные — 3,6 В, литий-фосфатные — 3,2 В, литий-титанатные — 2,4 В.

Литий-марганцевая и другие электрохимические системы на основе лития часто могут обеспечить напряжение элемента на уровне 3,7 В и выше.

Это связано не столько с электрохимическими аспектами, сколько является следствием оптимизации под более высокий показатель количества ватт-часов путем уменьшения внутреннего сопротивления элемента.

Но в основном, элементы этой электрохимической системы производятся со стандартным показателем напряжения в 3,6 В.

2. Последовательное соединение

Портативное оборудование, требующее высоких значений напряжения, использует в качестве источника питания два или больше электрических элемента, соединенных последовательно. На рисунке 2 показан батарейный блок из четырех 1,2 В никелевых элементов, соединенных последовательно.

Такой блок создан для получения напряжения 4,8 В и известен как 4S. Для сравнения, свинцово-кислотный аккумулятор с шестью 2 В элементами (“банками”) будет генерировать 12 В, а четыре 3,6 В литий-ионных элемента дадут 14,4 В.

(BU-303: Номинальное напряжение аккумулятора)

Рисунок 2: Последовательное соединение четырех элементов (4S). Последовательное присоединение элемента увеличит напряжение, сила тока останется неизменной.

Если вам нужно особое значение напряжения, например, 9,5 вольт, последовательно подключите пять свинцово-кислотных, восемь никель-металл-гидридных или никель-кадмиевых, или три литий-ионных элемента.

Конечное напряжение батарейного блока может быть немного большим, чем номинальное устройства, приложение 12 В вместо 9,5 В позволит его эксплуатировать.

Большинство устройств, рассчитанных на питание электрическими батареями, могут выдерживать некоторое превышение номинального напряжения, но не следует этим злоупотреблять, слишком большое превышение напряжения может повредить устройство.

Использование электрической батареи с высоким напряжением позволяет уменьшить потери и увеличить КПД. Беспроводные инструменты работают на 12 В и 18 В аккумуляторах, более высококлассные используют даже 24 В и 36 В. Большинство электровелосипедов комплектуются 36 В литий-ионным аккумулятором, некоторые даже идут с 48 В.

Существуют инициативы в автомобильной промышленности по поводу увеличения напряжения стартерного аккумулятора с 12 В (14В) до 36 В (42 В), путем размещения в аккумуляторе 18 свинцово-кислотных элементов (“банок”).

Но этой инициативе препятствует необходимость изменения свойств электрических компонентов в автомобиле и повышенный риск возникновения искр в механических переключателях.

Некоторые гибридные автомобили работают на 48 В литий-ионном аккумуляторе и в дополнение к этому используют преобразователь напряжения для получения стандартных 12 вольт для электрической системы автомобиля.

Также возможен вариант с отдельной установкой стандартного стартерного аккумулятора для запуска двигателя внутреннего сгорания. Первые гибридные автомобили использовали 148 В аккумуляторы, электромобили имеют аккумуляторную систему напряжением 450-500 В.

Такая система состоит из более чем 100 литий-ионных элементов, соединенных последовательно.

Аккумуляторные системы высокого напряжения требуют тщательного согласования элементов, особенно при подключении к сильной нагрузке или при работе в низкотемпературных условиях.

Так как в таких последовательно соединенных системах выход из строя всего лишь одного элемента приводит к коллапсу всей системы, существуют специальная система защиты, которая выявляет неисправный элемент и позволяет “обходить” его.

Такой метод конечно же уменьшает общее напряжение системы, но как временное решение весьма практичен, и главное позволяет всей системе сохранить работоспособность.

Согласование элементов становится проблемой при необходимости замены неисправного элемента в устаревшей аккумуляторной системе.

Более современные элементы, как правило, имеют более высокую емкость, в результате чего в такой системе может возникнуть дисбаланс.

Сварная конструкция аккумуляторной системы также усложняет ремонт, и в связи с этим чаще всего вся аккумуляторная система меняется полностью.

В электромобилях, где цена аккумуляторной системы составляет весомую часть от стоимости всего транспортного средства, полная замена этой системы видится абсурдной. Поэтому производители делят аккумуляторную систему на модули, каждый из которых состоит из определенного числа элементов.

И если такой элемент выйдет из строя, замена будет необходима не всей системе, а определенному модулю. Возникновение трудностей возможно в случае, если доступны только новые модули, укомплектованные более современными элементами.

(Смотрите: Как восстановить аккумуляторную систему).

На рисунке 3 показан батарейный блок, в котором элемент-3 производит только 0,6 В вместо 1,20 В. С пониженным общим напряжением этот батарейный блок разрядится раньше обычного. Напряжение будет проседать, и в конце концов питаемое устройство отключится.

Рисунок 3: Последовательное соединение с неисправным элементом. Неисправный элемент-3 понижает общее напряжение и приводит к преждевременному прекращению работы подключенного устройства.

Аккумуляторные системы в беспилотных летательных аппаратах или других устройствах, требующих высокие токи нагрузки, часто демонстрируют неожиданное падение напряжения, если один элемент в системе является слабым.

Пиковые нагрузки увеличивают стресс на аккумуляторную систему, вызывая коллапс еще быстрее.

Измерение напряжения сразу после зарядки не поможет для идентификации слабого элемента — его напряжение без нагрузки будет относительно нормальным; для решения этой проблемы существуют специальные анализаторы электрических батарей.

3. Параллельное соединение

Если для устройства требуется высокое значение силы тока и удовлетворить это требование одним элементом невозможно, следует использовать параллельное соединение элементов.

Большинство электрохимических систем позволяют использование параллельной конфигурации подсоединения, но с некоторыми побочными эффектами. На рисунке 4 показаны четыре параллельно соединенных элемента, такая конфигурация еще называется 4P (4 Parallel).

Напряжение этой системы остается 1,20 В, но сила тока и емкость увеличены в четыре раза.

Рисунок 4: Параллельное соединение четырех электрических элементов. Благодаря параллельной конфигурации подсоединения сила тока и емкость увеличиваются, напряжение же остается неизменным.

Выход из строя единичного элемента при параллельном соединении не столь критично, как при последовательном. Такая проблема конечно уменьшит нагрузочные характеристики всей системы, но хотя бы не выведет ее из строя.

Можно провести аналогию с цилиндрами двигателя внутреннего сгорания — автомобиль сможет ехать и на трех цилиндрах, даже если у него их всего четыре.

С другой стороны, при наличии неисправного элемента в параллельных системах существует больший риск возникновения короткого замыкания, так как такой элемент как бы высасывает энергию из других, в результате чего возрастает риск возгорания. Большинство таких коротких замыканий довольно умеренны и проявляются в виде повышенного саморазряда.

Причиной короткого замыкания может быть поляризация или возникновение дендритов в элементе. Большие аккумуляторные системы часто снабжены предохранителем, который отключает неисправный элемент из параллельной цепи, если он был закорочен. На рисунке 5 показана параллельная конфигурация с одним неисправным элементом.

Рисунок 5: Параллельное соединение с одним неисправным элементом. Слабый элемент не повлияет на напряжение всей системы, но уменьшит общее время работы за счет уменьшения емкости системы. Закороченный элемент может вызвать перегрев и стать причиной возникновения пожара.

4. Последовательно-параллельное соединение

Последовательно-параллельная конфигурация подсоединения элементов, показанная на рисунке 6, предоставляет большую гибкость конструкции, с ее помощью можно создать систему с желаемыми значениями напряжения и тока, используя стандартные элементы.

Суммарная мощность будет произведением значений напряжения и силы тока, например, четыре 1,2 В элемента емкостью 1000 мАч производят 4,8 Вт мощности. Четыре элемента типоразмера 18650 емкостью 3000 мАч каждый могут быть соединены последовательно-параллельно для достижения 7,2 В и 12 Вт.

Использование тонких элементов позволит сконструировать гибкую аккумуляторную систему, но ей будет необходима система защиты.

Рисунок 6: Последовательно-параллельное соединение четырех элементов (2S2P). Такая конфигурация обеспечивает максимальную гибкость конструкции. Параллельные элементы помогают в управлении напряжением.

Литий-ионные элементы отлично подходят для последовательно-параллельных конфигураций, но необходим мониторинг каждого элемента — для соответствия значений напряжения и силы тока.

Такой мониторинг реализуется аппаратно — путем создания электронного устройства, стандартный образец которого может контролировать систему из 13 литий-ионных элементов.

Для больших аккумуляторных систем создаются специальные схемы, например, как в электромобиле Tesla, где аккумуляторная система состоит из 7000 элементов типоразмера 18650, суммарная мощность которых достигает 90 кВт/ч.

5. Рекомендации по использованию первичных батарей

  • Держите контакты элементов в чистоте. Конфигурация с четырьмя элементами имеет восемь контактов и каждый добавляет сопротивление.
  • Никогда не смешивайте разнотипные элементы, если вышел из строя один, и ему нет аналогичной замены, то необходимо заменить все. Общая производительность настолько хороша, насколько этому соответствует самый слабый элемент.
  • Соблюдайте полярность. Неправильно размещенный элемент уменьшает общее напряжение системы.
  • Для предотвращения утечки электролита и коррозии, извлекайте элементы из устройства, когда оно не используется. Особенно это касается угольно-цинковых элементов.
  • Не храните электрические батареи в металлических коробках. Элементы следует по отдельности помещать в полиэтиленовые пакеты, во избежание короткого замыкания. Не стоит носить батареи в карманах.
  • Держите батареи подальше от детей. Помимо риска попадания в дыхательные пути, что может вызвать удушение, ток электрохимической батареи при попадании в желудочно-кишечный тракт может вызвать язву, а при разрыве оболочки — отравление. (Смотрите: Влияние электрохимических батарей на здоровье человека).
  • Не заряжайте первичные (неперезаряжаемые) электрические батареи, так как накопление водорода может привести к взрыву. Экспериментировать с зарядкой можно лишь контролируя этот процесс.

6. Рекомендации по использованию вторичных батарей

  • Соблюдайте полярность при зарядке вторичных элементов. Несоблюдение может привести к короткому замыканию.
  • Извлекайте полностью заряженные элементы из зарядного устройства. Обычное зарядное устройство не имеет встроенной системы индикации заряда, следовательно, аккумулятор может перегреться.
  • Производите зарядку при комнатной температуре.

Последнее обновление 2016-02-29

Как правильно соединять аккумуляторы последовательно и параллельно

Коротко разберём распространённое мнение – «при последовательном соединении двух аккумуляторов (АКБ), их ёмкость не меняется, она остаётся такой же, как у одного аккумулятора, поэтому время автономной работы при таком соединении будет меньше».

Но как же закон сохранения энергии? Да, при последовательном соединении аккумуляторов, формально ёмкость считается как у одного аккумулятора, а напряжение удваивается (или утраивается, учетверяется и т.д., в зависимости от количества последовательно соединённых АКБ). При параллельном же соединении АКБ – ёмкость удваивается (утраивается и т.д.), а напряжение остаётся тем же.

Варианты соединения аккумуляторов

Противоречия здесь нет. Когда люди говорят об аккумуляторе (обычно об автомобильном), то сообщают его ёмкость, но не уточняют вольтаж. Просто все привыкли, что аккумуляторы имеют напряжение 12В, и подразумевается, что упоминать об этом глупо. Но в вообще-то, ёмкость без указания вольтажа не имеет физического смысла.

Существуют аккумуляторы самой разной ёмкости и на разное напряжение – на 2В, и на 6В, и на 12В, и, редко, на 24В. Кроме того, любые одинаковые АКБ можно соединять последовательно, параллельно, или последовательно-параллельно одновременно. Но стоит только указать после величины ёмкости её вольтаж, как всё встаёт на свои места.

Ведь энергоёмкость в любом случае, как бы мы не соединяли аккумуляторы, останется прежней.

Итак, если, например, два АКБ по 200Ач 12В (например, Аккумулятор Delta GEL 12-200), соединить последовательно, то получится энергоёмкость 200Ач 24В. А если эти же два АКБ соединить параллельно, то получится – 400Ач 12В.

Проверим:

200Ач * 24В = 480Ач * В = 400Ач * 12В

Но для расчётов токов (обычно, номинальным током заряда считается ток 0,1С, где С –величина равная ёмкости аккумулятора), С берут именно по цифре слева, т.е.

в нашем примере, при последовательном соединении С = 200, а при параллельном С = 400. Легко заметить, что и мощность зарядного устройства в обоих случаях будет одинаковой.

Для первого случая, зарядный ток будет 0,1*200 = 20А, но при напряжении 24В. Т.е. зарядная мощность, Р = 20А 24В = 480Вт

Для второго случая, зарядный ток будет 0,1*400 = 40А, но при напряжении 12В. Т.е. зарядная мощность, Р = 40А 12В = 480Вт

Если рассматривать одиночные аккумуляторы, то, например, один аккумулятор 600Ач 2В (см. раздел Аккумуляторные батареи FAAM) по своей энергоёмкости соответствует одному аккумулятору 100Ач 12В (например, Аккумулятор DELTA GEL 12-100).

Чтобы получить из этих аккумуляторов (600Ач 2В) большую аккумуляторную батарею, например, на 24В, нужно соединить последовательно 12 шт таких АКБ с помощью перемычек (Перемычка для аккумуляторов 250 мм). Общая итоговая ёмкость получится 600Ач 24В.

Эта энергоёмкость, если сравнивать её с 12-и вольтовыми АКБ по 200Ач (а такие применяются в грузовиках), соответствует 6-и штукам (три соединённых параллельно цепочки аккумуляторов, где каждая цепочка состоит из двух, соединённых последовательно, аккумуляторов):

(600Ач*2В)*12 = 600Ач*24В = (200Ач*24В) + (200Ач 24В) + (200Ач 24В)

Обратите внимание – на всех рисунках специально показано, что если минус инвертора подключён к условно первому АКБ, то плюс – к последнему.

Так его следует подключать, чтобы компенсировать сопротивление даже толстых медных проводов, соединяющих аккумуляторы.

Иначе, из-за их сопротивления, при огромных токах, «дальний» от выводов инвертора аккумулятор, окажется и не «дозаряжаем», и не «доразряжаем».

Итак, ёмкостью (читайте «энергоёмкостью») аккумулятора (объединённой группы аккумуляторов), называется количество электричества (т.е. мощности, равной току умноженного на НАПРЯЖЕНИЕ), которое аккумулятор отдает при разряде до наименьшего допустимого напряжения.

Чтобы аккумулятор служил долго, его нельзя разряжать более чем на 80%. Для 12-и вольтового АКБ, это соответствует напряжению на его клеммах примерно 11,5В. Но тут важно каким током относительно емкости АКБ мы его разряжаем.

Чем больше сила разрядного тока, тем ниже напряжение, до которого может разряжаться аккумулятор.

Это потому что при быстром разряде большими токами относительно маленькой ёмкости аккумулятора электролит не успевает перемешиваться, и разряженный слой скапливается вокруг пластин. Напряжение АКБ падает и нагрузку снимают.

Однако, спустя несколько десятков минут, электролит перемешивается и ёмкость (и, соответственно, напряжение аккумулятора) повышается.

Если же разряжать малым током относительно ёмкости, то можно вычерпать всю энергию, что плохо для долговечности АКБ. Всегда надо оставлять не менее 20% ёмкости. Подробнее об этом далее.

Отметим, что во время заряда, зарядное устройство постепенно повышает напряжение на АКБ, а затем, после снятия заряда, напряжение уменьшается, возвращаясь к спокойному состоянию (так, на 12-и вольтовом аккумуляторе, в зависимости от типа АКБ, оно обычно растёт до 14,1 – 14,5 В, а после снятия заряда, даже без нагрузки, в течении получаса возвращается к 12,5 – 12,8 В).

Схемы подключения аккумуляторов

У любого аккумулятора выделяют следующие основные характеристики:

  • Номинальное напряжение (В ― Вольт)
  • Емкость (Ач – Ампер*час)
  • Максимальное количество запасенной энергии = Номинальное напряжение умноженное на Емкость (кВт*ч – киловатт*час)

Существует три возможных варианта соединения аккумуляторов между собой – последовательно, параллельно или последовательно-параллельно.   В зависимости от схемы соединения аккумуляторов в Банк Аккумуляторов может меняться Номинальное напряжение или Емкость системы, при этом максимальное количество запасенной энергии всех аккумуляторов останется неизменным.

Рассмотрим каждый из возможных вариантов соединения аккумуляторов в Банк Аккумуляторов:

1)  Последовательное соединение аккумуляторов
  • При таком соединении минусовая клемма первого аккумулятора соединяется с плюсом второго, минус второго с плюсом третьего и так далее.
  • В случае такого соединения Емкость системы остается неизменной, но напряжение системы является суммой всех соединенных последовательно аккумуляторов.
  • Например:

Имеем 4 аккумулятора емкостью 200Ач и номинальным напряжением 12В. Подключив их последовательно, мы получим номинальное напряжение равное 12В*4=48В и емкость равную 200Ач.

При этом максимальное количество запасенной энергии определяется как сумма максимального запаса энергии всех аккумуляторов – 200Ач*12В*4=9600Вт*ч=9,6кВт*ч, или, что то же самое, как максимальный запас энергии всего банка аккумуляторов – 200Ач*48В=9600Вт*ч=9,6кВт*ч.

Такая схема включения используется для поднятия напряжения системы.

2) Параллельное соединение аккумуляторов

При таком соединении плюсовые клеммы аккумуляторов поочередно соединяются между собой. Минусовые клеммы также соединяются поочередно между собой.

В случае такого соединения напряжение системы остается неизменным, при этом емкость Банка Аккумуляторов является суммой всех соединенных параллельное аккумуляторов.

Например:

Имеем те же 4 аккумулятора емкостью 200Ач и номинальным напряжением 12В. Подключив их параллельно, мы получим номинальное напряжение равное 12В, а емкость при этом будет равна 4*200Ач=800Ач.

При этом максимальное количество запасенной энергии определяется как сумма максимального запаса энергии всех аккумуляторов – 200Ач*12В*4=9600Вт*ч=9,6кВт*ч, или, что то же самое, как максимальный запас энергии всего банка аккумуляторов – 800Ач*12В=9600Вт*ч=9,6кВт*ч.

 Такая схема включения используется для увеличения емкости (тока заряда) системы.

3) Последовательно-параллельное соединение аккумуляторов
  1. Такое соединение является самым востребованным при сборке Банков Аккумуляторов для различных целей.
  2. При таком соединении цепочки последовательно соединенных аккумуляторов соединяются параллельно.
  3. Например:

Снова обратимся к нашим 4 аккумуляторам емкостью 200 Ач и номинальным напряжением 12В.

Соединив по 2 аккумулятора последовательно и затем объединим их параллельно, мы получим номинальное напряжение равное 12В*2=24В и емкость равную 200Ач*2=400Ач.

При этом максимальное количество запасенной энергии определяется как сумма максимального запаса энергии всех аккумуляторов – 200Ач*12В*4=9600Вт*ч=9,6кВт*ч, или, что то же самое, как максимальный запас энергии всего банка аккумуляторов – 400Ач*24В=9600Вт*ч=9,6кВт*ч.

Примечание: обратите внимание, что максимальное количество запасенной энергии ― не зависит от схемы соединения аккумуляторов! 

Различные схемы подключения аккумуляторов нужны для оптимизации работы комплекса оборудования используемого вместе с аккумуляторами. Выбирая различные схемы соединения, мы устанавливаем необходимые токи и напряжения для всей системы.

Источник: oporasolar.ru

Эта статья прочитана 12146 раз(а)!

Продолжить чтение

Сборка батареи из аккумуляторов

Для накопления электрической энергии, например, при создании солнечных или ветровых электростанций часто приходится собирать сборку из нескольких аккумуляторов. Иногда для этого используются бывшие в употреблении аккумуляторы различных типов. При этом нередко допускаются ошибки, которые нарушают режим заряда-разряда аккумуляторов, что быстрее выводят их из строя.

Самая главная цель этой статьи рассказать какие могут быть достоинства и недостатки при сборке аккумуляторов в батарею при различных видах соединения аккумуляторов. Как с учетом особенностей различных видов соединений получить желаемый результат. Какие могут быть негативные последствия и как их определить, предотвратить и избегать в дальнейшем. Как определить неисправные или не подходящие для имеющейся батареи аккумуляторы. Для этого мы будем разобраться с некоторыми основными особенностями поведения аккумуляторов при различных видах соединений. Чтобы легче было понять процесс заряда и разряда начнем с анализа работы одного обычного аккумулятора.

 На схеме изображен источник энергии, например, пусть это будет, например, солнечная батарея и заряжаемый аккумулятор. Для осуществления заряда напряжение холостого хода источника энергии должно быть больше, чем напряжение холостого хода заряжаемого аккумулятора. Напряжение холостого хода правильно называть ЭДС источника энергии.

Источник энергии и заряжаемый аккумулятор имеют свое внутреннее сопротивление. Некоторое сопротивление имеют и подводящие провода. Если сопротивление соединяющих проводников небольшое по сравнению с сопротивлением с источниками энергии и аккумуляторами, то их иногда не учитывают в расчетах.

Когда мы соединим проводами зарядку с аккумулятором, то в цепи потечет ток, величина которого будет равна разнице напряжений между ними, деленную на сумму внутренних сопротивлений и подводящих проводов. Величина общего напряжения будет в пределах разницы ЭДС этих источников. Обычно это напряжение ближе к напряжению холостого хода заряжаемого аккумулятора. Это происходит из-за того, что внутреннее сопротивление солнечной батареи существенно больше внутреннего сопротивления заряжаемого аккумулятора.

Для аккумуляторов, как и других видов электрических нагрузок можно использовать последовательное, параллельное и смешанное соединение. Каждое соединение применяется для разных целей и имеет свои достоинства и недостатки, а также свои особенности совместной работы аккумуляторов, которые нужно учитывать при сборке батареи из нескольких отдельных аккумуляторов.

Начнем с параллельного соединения аккумуляторов.

 Это когда от нескольких аккумуляторов вместе соединяются плюсы и подключаются к плюсу нагрузки. Также вместе собираются минусы и подключаются к минусу нагрузки. Это соединение применяют если нужно увеличить принимаемый и отдаваемый ток, а также общую емкость аккумуляторов без увеличения напряжения.

Сразу хочу предупредить, что если одни аккумуляторы заряжены, а другие разряжены, то между аккумуляторами потечет довольно большой выравнивающий ток, ограниченный только небольшим внутренним сопротивлением аккумуляторов. Поэтому перед первым включением в параллельное соединение, напряжение на них желательно предварительно подровнять или подключить их через нагрузочное сопротивление, например, лампочку и дать время чтобы напряжение выровнялось.

Ещё важный момент, на который не всегда обращают внимание заключается в том, что при параллельном соединении нужно использовать аккумуляторы одного типа или в крайнем случае с очень похожими характеристиками особенно по конечному напряжению заряда и разряда.

Например, у сурьмянистых аккумуляторов конечное напряжение заряда существенно ниже, чем у кальциевых. При заряде, например, до некоторого среднего напряжения сурьмянистые или малосурьмянистые аккумуляторы будут активно кипеть от перезаряда, а кальциевые останутся существенно недозаряженными и такая батарея долго не прослужит. Сейчас выпускается очень много видов аккумуляторов с самыми разными характеристиками и соблюдать нормальный рабочий режим для аккумуляторной батареи собранной из разнокалиберных аккумуляторов практически невозможно.

Если будут различия по емкости или по внутреннему сопротивлению аккумуляторов в батарее, то это не критично. При использовании одинаковых по напряжению исправных аккумуляторах значительных перетоков между аккумуляторами и других проблем быть не должно. В процессе работы напряжение на них будет всегда поддерживаться одинаковым, поэтому недозаряд одного аккумулятора и перезаряд другого исключены. Обрыв или даже удаление одного из аккумуляторов уменьшит общую емкость батареи, но напряжение останется прежним и работоспособность сохранится.

Свойства батареи при параллельном соединении аккумуляторов:

Можно применять аккумуляторы разной емкости.

Нельзя применять аккумуляторы с различным конечным напряжением заряда и разряда.

V = const Напряжение одинаковое для всех аккумуляторов и по величине равно напряжению одного аккумулятора.

C общ = C1 +C2 +C3 +Cn… Емкость батареи равна сумме емкостей всех аккумуляторов

Е = С общ * V = Е1 + Е2 + Е3 + Еn … Количество энергии равно сумме энергий всех аккумуляторов.

I max = I1 + I2 + I3 +In … — Максимально допустимый ток меньше или равен сумме допустимых токов.

Хуже, когда хотя бы у одного аккумулятора короткое замыкание между пластинами, которое иногда бывает у аккумуляторов подверженных большим токам. Нормально полностью зарядить такую батарею не получится, поскольку напряжение на неисправном аккумуляторе всегда будет меньше нормы, и он будет разряжать остальные. Поэтому если напряжение батареи снижается быстрее обычного, то нужно срочно искать виновника.

У старых аккумуляторов со временем загрязняется электролит, пластины осыпаются и шлам собирается на дне, что увеличивает утечки тока ускоренным саморазрядом. Если хотя бы один аккумулятор при параллельном соединении быстро разряжается, то он будет разряжать всю батарею.

Последовательное соединение аккумуляторов представлено на рисунке.

 При этом соединении аккумуляторы подключаются цепочкой: плюс одного аккумулятора подключается к минусу другого и так далее. Крайние плюс и минус используются для подключения нагрузки. Этот способ применяется, если нужно повысить выходное напряжение всей аккумуляторной батареи.

При таком соединении одинаковых аккумуляторов количество ампер-часов как бы не увеличивается и остается, как и у одного аккумулятора, но количество накопленной энергии при этом будет больше и прямо пропорционально увеличению количества аккумуляторов. Ведь количество энергии будет равно произведению ампер-часов на напряжение. А напряжение при последовательном соединении будет равно сумме напряжений каждого аккумулятора.

Свойства батареи прт поледовательном соединении аккумуляторов:

V общ = V1 + V2 + V3 + Vn – Общее напряжение равно сумме напряжений аккумуляторов

Cобщ = С1 – Общая емкость равна емкости одного аккумулятора

Еобщ = С1 * V общ = Е1 + Е2 + Е3 + Еn – общая энергия равна общей энергии всех аккумуляторов

Предельный ток батареи не больше предельного тока одного аккумулятора.

При этом виде соединения надо особенно критично походить к подбору одинаковых по характеристикам аккумуляторам. Рассмотрим это на примере.

 Предположим, что в одну цепочку соединены хорошие аккумуляторы на 200, 100 и 50 А.ч. которые нужно зарядить. Теперь попробуем определиться каким током и сколько времени нужно заряжать такую цепочку? Для примера будем ориентироваться на аккумулятор средней емкости 100 А.ч и будем заряжать цепочку током 10 А в течение 10 часов. При этом средний аккумулятор получит свои положенные ему 100 А.ч конечно без учета потерь. Тогда первый аккумулятор окажется недозаряжен, через него прошло энергии явно недостаточно при его емкости 200 А.ч. А вот самый маленький аккумулятор мы явно перезарядили, да ещё и током вдвое большим положенного ему десятичасового тока в 5 А. и он долго не протянет. При таком виде соединения ток проходящий через аккумуляторы будет одинаковым, поэтому ориентироваться при заряде и разряде по току придется на самый слабый аккумулятор, но и это не поможет для полного и равномерного заряда всех аккумуляторов.

Ну, ладно, предположим, что мы их зарядили по отдельности или как иначе, в общем, проехали. Теперь полностью заряженные аккумуляторы будем разряжать на нагрузку тем же током 10 А в течении 10 часов. Проходящий по цепочке ток уже в середине разряда полностью разрядит маленький аккумулятор емкостью 50 А.ч. Но, оставшиеся аккумуляторы будут продолжать гнать через него ток в том же направлении. Это запустит процесс перезаряда в обратном направлении и произойдет ситуация, которая называется переполюсовка. Такие аккумуляторы уже не пригодны к работе. Как последствие практически за раз загубленный аккумулятор. Ну ладно проехали и это.

Ну, теперь, наверное, мы все знаем, ставим в цепочку новые одинаковые по емкости аккумуляторы и для увеличения энергоотдачи добавляем к ним отремонтированный восстановленный старый аккумулятор такой же емкости. А что такое старый аккумулятор, чем он отличается от нового? Это аккумулятор, который потерял больше половины емкости и имеет повышенное внутренне сопротивление. Про емкость мы только что проходили.

 Старые акумуляторы теряют не только емкость. Обычно у них имеется ещё и повышенное внутреннее сопротивление, которое происходит в основном из-за снижения уровня электролита и его обычно определяют токовыми клещами под нагрузкой для каждого аккумулятора в отдельности. А как ведет себя аккумулятор с повышенным внутренним сопротивлением при последовательном соединении? Прежде всего это аккумулятор, который больше других в цепочке греется, затрачивая на это энергию. Но он ещё и нарушает рабочий режим по напряжению.

 Для примера представим, что в нашей цепочке из трех аккумуляторов они имеют различное внутреннее сопротивление.

Предположим, что один имеет внутреннее сопротивление 0,1 Ом, второй 0,2 Ом и третий 0,3 Ом. На начальном этапе зарядки каждый аккумулятор имеет напряжение 12 вольт. При подаче напряжения от зарядного устройства общее напряжение должно быть немногим более 36 вольт. Согласно закону Ома при прохождении тока через цепочку последовательно соединенных сопротивлений падение напряжения на каждом сопротивлении будет прямо пропорционально величине сопротивления. Тогда на первом аккумуляторе приложенное напряжение будет равно 6 вольт, на втором 12 вольт и на третьем 18 вольт. В процессе заряда или разряда с учетом внутренней ЭДС ситуация будет меняться и энергия в аккумуляторах будет перераспределяться неравномерно. Одни аккумуляторы будут заряжены больше, а другие меньше.

Если в батарее неисправен или плохо работает хотя бы один аккумулятор, то это нарушает рабочий режим и сокращает срок службы всех аккумуляторов, а также контроллера.

Похожая ситуация получается при плохих контактах на клеймах аккумуляторов. На них также теряется напряжение, поэтому контроллер преждевременно отключает зарядку батареи.

Как определить неисправные аккумуляторы при последовательном соединении их в батарею? Для этого необходимо периодически контролировать напряжение на аккумуляторах в различных режимах. Проверять по напряжению каждый аккумулятор без нагрузки, нужно когда минимальный ток от солнечной батареи или лучше отключить солнечную батарею, чтобы не повредить контроллер. Это позволит определить недозаряженные или перезаряженные аккумуляторы. Если такие имеются, то надо искать неисправные аккумуляторы. Для этого при самом большом токе ищем аккумуляторы, на которых будет самое большое напряжение. Обычно это указывает на то, что у этих аккумуляторов повышенное внутреннее сопротивление. Плохие аккумуляторы можно определить по пониженному выходному току под нагрузкой, например, токоизмерительнымы клещами и по повышенному нагреву.

Ради экономии обычно заменяют только самые плохие аккумуляторы и заменяют их новыми. Однако, если полностью не поменять все аккумуляторы на новые и не соблюдать режимы их работы, то через некоторое время это может выйти дороже. Поработавшие аккумуляторы по характеристикам все равно будут отличаться от новых, а поэтому нарушат общий режим работы и ускорят старение всей батареи.

Смешанное соединение аккумуляторов применяется в тех случаях, когда нам надо получить от аккумуляторов как повышенные ток, так и повышенное напряжение.

У правильно собранной батареи из нескольких аккумуляторов общее напряжение равно напряжению одной последовательно соединенной цепочке. Общий ток равен сумме токов в каждой цепочке.

 Это очень удобно для пользователей. Но, это и самый сложный вид соединения, поэтому требует больше внимания и контроля в работе. Суммируются не только достоинства, но и недостатки видов соединения аккумуляторов. Например, если в одну сборку поставили половину аккумуляторов, с большим разрядным током и половину аккумуляторов глубокого разряда. В результаты мы не можем подвергать батарею большим токам, а также позволить глубокий разряд всей батареи без нанесения существенного вреда аккумуляторам. Если существенно ухудшились характеристики хотя бы одного аккумулятора, то значительно ускорится выход из строя остальных аккумуляторов батареи. Поэтому такие сборки при смешенном соединении нужно правильно собирать и регулярно контролировать.

Рассмотрим как ведет себя схема смешанного соединения аккумуляторов в которой допущены некоторые ошибки. Основную часть этой схемы составляют аккумуляторы напряжением 12 вольт и емкостью 100 Ампер. Но, правый верхний аккумулятор Ак. 3 имеет напряжение только 6 вольт, а правый в нижней цепочке Ак. 6 имеет пониженную емкость 50 А.ч. Пониженную емкость или меньшее напряжение из-за замыкания пластин могут иметь точно такие по заводским характеристикам, но старые не совсем исправные аккумуляторы, которые иногда ставят вместе с новыми.

В результате при попытке зарядить эту батарею у нас ничего хорошего не получится. Верхняя цепочка аккумуляторов у нас рассчитана на нормальное суммарное напряжение 30 вольт, а нижняя цепочка собрана на напряжение 36 вольт. При параллельном соединении цепочек у нас установится одинаковое для них напряжение. Верхняя цепочка будет разряжать нижнюю и будет перезаряжена, а поэтому верхняя всегда будет перезаряжена, а нижняя будет разряжаться и всегда будет недозаряжена. И то и другое очень плохо отражается как на отдаче энергии с аккумуляторов, так и на сроке их службы.

При разной емкости аккумуляторов в нижней цепочке, как уже рассматривали при последовательном соединении напряжение в процессе работы на аккумуляторах будет разным.

Как видим, даже один неисправный или не подходящий по характеристикам аккумулятор может нарушить работу всей батареи.

Какие основные требования к аккумуляторам с таким с видом соединения, чтобы батарея работала максимально долго и надежно:

  1. 1. В каждую последовательно собираемую сборку надо включать аккумуляторы одного типа,  одной партии и желательно одной даты выпуска.
  2. 2. Желательно провести тестирование специальным прибором, для изменения емкости, а также на ток под нагрузкой. Аккумуляторы с разными характеристиками не ставить в одну ветвь.
  3. 3. При отсутствии измерителя емкости аккумуляторов проверку насколько близки по характеристикам аккумуляторы можно проверить следующим образом. Собираем их параллельно и выдерживаем сутки для выравнивания напряжений.

Потом собираем последовательную цепочку и подключаем к штатному зарядному устройству. В процессе заряда и потом разряда контролируем напряжение на каждом аккумуляторе.

  1. 4. Для последовательно подключаемой цепочки подбирать такую же цепь и подключаем её параллельно.
  2. 5. Регулярно контролировать напряжение не только батареи в целом, не допуская перезаряда или глубокого заряд, но и проводить контроль каждого аккумулятора как без нагрузки, так и под нагрузкой и во время заряда и разряда максимальными токами.

Для некоторых сборок, например, из литиевых аккумуляторов, чтобы при ухудшении характеристик, например, одного аккумулятора не вышла из строя вся батарея применяют специальные схемы выравнивания характеристик, которые контролируют процесс заряда и разряда. Такие схемы могут быть встроенные в сборки или в отдельные аккумуляторы, что повышает их надежность и увеличивает срок службы.

А что же делать с бывшими в употреблении аккумуляторами, про которые говорят, что они ещё живые? Я предлагаю подобрать из них одну или две группы по сходным характеристикам и с отдельными солнечными панелями сделать из них отдельную солнечную электростанцию для не самых ответственных целей, например, для уличного освещения или других целей.

схема подключения, для увеличения ёмкости, чтобы увеличить напряжение

Автор Акум Эксперт На чтение 7 мин. Просмотров 972 Опубликовано


Как правильно соединить АКБ? Какие при этом могут возникнуть проблемы? Чем различаются последовательное и параллельное подключения аккумуляторов? Ответы на эти вопросы нужно знать, чтобы не «убить» новый накопитель.

Зачем соединять аккумуляторы в батареи

Для питания некоторых устройств нужны такие значения напряжения и тока, которые нельзя обеспечить имеющимися аккумуляторами. Чтобы обеспечить нужные условия, несколько накопителей объединяют.

При параллельном подключении нескольких АКБ общая емкость увеличивается. И такую конструкцию можно использовать для питания мощных устройств, которым требуются большие значения тока. Это можно использовать, когда есть два накопителя небольшой ёмкости, а нужно запитать мощное устройство или продлить его время работы от аккумуляторов. Тогда, чтобы не покупать накопители большой ёмкости, можно использовать сборку из двух имеющихся накопителей.

Параллельное включение

Чтобы повысить напряжение, аккумуляторы включают последовательно. Например, два АКБ напряжением 12 В дадут 24 В.

Последовательное включение

Чтобы одновременно увеличить разность потенциалов и ёмкость, нужно использовать комбинированное подключение.

Комбинированное подключение

Особенности и схемы последовательного и параллельного соединения

Каждая из схем имеет свои особенности, которые нужно учитывать, чтобы АКБ не вышли из строя.

Параллельное соединение — для увеличения ёмкости

При параллельном подключении аккумуляторов ёмкость складывается. Например, если подключить 5 накопителей на 1200 мАч, то получим 5 х 1200 = 6000 мАч. При параллельном соединении напряжение, выдаваемое этой конструкцией, будет таким же, как и у одного элемента конструкции.

Увеличение емкости

В параллельную сборку можно объединять аккумуляторы только с одинаковым напряжением. Если этот показатель будет отличаться, то один из АКБ будет отдавать больший ток, и возникнет перегрузка. При условии равенства потенциалов можно объединять параллельно накопители разной ёмкости. Но если это равенство будет нарушено, пострадает накопитель меньшей емкости. Если напряжение на нем будет больше, чем на остальных, то через него будет протекать большой ток. Если меньше, то он будет заряжаться в режиме перегрузки.

Параллельное подключение

Последовательное соединение — для увеличения напряжения

При последовательном соединении ёмкость сборки такая же, как и у одного аккумулятора, входящего в цепочку, а напряжение равно суммарной разности потенциалов всех элементов конструкции.

Увеличение разности потенциалов

Объединять между собой можно только накопители одинаковой ёмкости. Давайте разберемся, почему.

При последовательном соединении сила тока на всех элементах цепи одинаковая, а разность потенциалов может различаться. Внутреннее сопротивление накопителя зависит от его ёмкости. При увеличении электрической вместительности сопротивление уменьшается. Поэтому при использовании АКБ разной емкости во время зарядки напряжение на одном накопителе будет выше допустимого, а при разрядке – ниже.

Давайте рассмотрим такой случай: есть конструкция из 10 элементов разной емкости, 5 из которых рассчитаны на 20 Ач, а один – на 10 Ач. Заряжать их будем током 2 А. Отрегулируем зарядное устройство так, чтобы оно отключалось при разности потенциалов 138 В (по 13,8 В на одну батарею).

При зарядке АКБ небольшой вместительности будет заряжаться быстрее. И когда она будет заряжена, остальные АКБ еще будут пополняться энергией. Произойдет перезаряд и электролит может закипеть, что может привести к возгоранию или взрыву. К тому же это отрицательно скажется на времени жизни аккумулятора.

Заряжать последовательно подключенные батареи можно только в том случае, если они изготовлены по одной технологии, одинаковы по емкости и разряжены до одного уровня.

Последовательное включение

При разряде такой сборки АКБ малой ёмкости разрядится раньше, когда остальные еще будут отдавать энергию. Произойдет глубокий разряд накопителя, это приведет к сульфатация пластин, что станет причиной быстрого износа батареи.

Разрядные характеристики

Смешанная схема

В комбинированной схеме подключения соединение аккумуляторов происходит последовательно и параллельно. Она нужна для того, чтобы одновременно увеличить и емкость, и разность потенциалов.

Подключение накопителей может происходить по такому сценарию:

  • сначала подключаем последовательно столько аккумуляторов, сколько необходимо, чтобы обеспечить требуемую разность потенциалов;
  • потом параллельно подключаем нужное количество сборок для обеспечения требуемой вместимости.
Смешанное включение

Приведем пример. Имеется 4 АКБ, рассчитанные на напряжение 12 В, вместительностью 200 Ач. Сделаем 2 сборки по 2 батареи, подключенные последовательно. После этого объединим эти сборки, включив их параллельно. Таким образом, мы получим конструкцию емкостью 2 * 200 = 400 Ач, напряжением 2 * 12 = 24 В.

Можно ли и как правильно соединять обычные батарейки

Обычные батарейки можно подключать последовательно. Именно такое подключение используется во многих бытовых электрических приборах, например, в пульте дистанционного управления, детских игрушках, радиоприемниках.

Параллельное соединение батареек использовать не рекомендуется, потому что подобрать две батарейки с одинаковым напряжением невозможно. Между выводами возникнут разность потенциалов и паразитный ток, который будет разряжать одну из батареек. При последовательном соединении аккумуляторов одна из батарей будет просто заряжать другую, но батарейки не могут заряжаться.

Видео о подключении батареек:

Практические примеры

Часто любители автозвука подключают вторую батарею для увеличения емкости. При этом обычно одна АКБ находится под капотом, а вторая ставится в багажник. Данное соединение является параллельным, напряжение на выходе такое, как и у одного накопителя, – 12 вольт. При этом вместительность сборки будет равна сумме емкостей батарей, входящих в нее.

Теперь давайте рассмотрим, как соединить два аккумулятора параллельно. Схема такого соединения представлена на рисунке ниже.

Схема для автомобиля

Здесь буквой «Г» обозначен генератор. Своим минусовым выводом он соединен с корпусом автомобиля, а плюсовым – с соответствующим выводом АКБ. В данном примере АКБ1 – это аккумулятор, расположенный под капотом. Отрицательный вывод этой батареи также подключен к металлическому корпусу автомобиля.

Вторая батарея – та, что находится в багажнике, – обозначена на схеме АКБ2. Ее положительная клемма соединена с плюсовым выходом первой батареи. Отрицательный вывод соединяется с корпусом авто.

Для предотвращения короткого замыкания необходимо установить два предохранителя. На схеме они обозначены F1 и F2. Они располагаются на расстоянии 15-20 сантиметров от плюсовой клеммы. Подробно о данном методе соединения можно посмотреть в видео:

Иногда также используется последовательно-параллельное соединение аккумуляторов. Обычно оно применяется для питания бортовой сети грузовых автомобилей. Напряжение бортовой сети у них 24 вольта. К тому же для их питания нужны батареи большой вместительности. Решить одновременно две эти задачи поможет смешанное соединение. Схема такого соединения представлена на рисунке.

Смешанное включение

Существуют особенности последовательного соединения литиевых батарей. Эти АКБ очень чувствительны к перезаряду, а среди аккумуляторов даже из одной партии будут изделия, немного отличающимися по емкости. Поэтому, когда одна батарея уже будет заряжена, остальные еще будут пополняться энергией. И первый зарядившийся АКБ окажется перезаряженным, что плохо скажется на его долговечности. Чтобы избежать этого, используются балансировочные платы, они же BMS.

Использование балансировочной платы

Чаще всего балансир представляет собой ограничитель напряжения. Он сравнивает разность потенциалов на литиевом элементе с эталонным значением. Когда это напряжение превысит пороговое, откроется ключевой транзистор, подключенный параллельно батареи, и большая часть тока будет течь через него, что практически остановит заряд литиевого элемента.

При параллельном подключении никакой балансировки не требуется.


Соединение батарей и радиаторов отопления последовательно


Зачем соединять аккумуляторы

Аккумулятор, как и конденсатор, может накапливать энергию. В отличие от простой гальванической батареи, где химические реакции, при которых происходит выработка электроэнергии, необратимы, аккумулятор можно зарядить. При этом ионы разводятся друг от друга, и внутренняя химия аккумулятора взводится, как пружина. Впоследствии эти ионы, благодаря «заряженному» химическому процессу, будут отдавать свои лишние электроны в электрическую цепь, сами стремясь обратно к нейтральности кислого электролита.

Все хорошо, только у аккумулятора количество энергии, которое он способен выработать после полной зарядки, зависит от его общей массы. А масса зависит от исполнения — есть стандарты, и по этим стандартам и делаются аккумуляторы. Хорошо, когда потребление электроэнергии точно так же стандартизовано. Например, когда имеется автомобиль, который берет определенное количество электричества для пуска двигателя. Ну, и для других своих нужд — подпитки автоматики на стоянке, питания замков с противоугонными устройствами и т.д. Стандарты аккумуляторов и рассчитаны на электропитание автомобилей различных типов.

А в других областях, где требуется стабильное постоянно напряжение, запрос по параметрам питания гораздо шире и разнообразнее. Поэтому, имея однотипные и строго одинаковые аккумуляторы, можно думать и об использовании их в разных сочетаниях, и более эффективных способах зарядки, чем банально заряжать их все по очереди.

Соединение источников питания

Как и нагрузки, например, лампочки, соединить аккумуляторы можно как параллельно, так и последовательно.

При этом, как можно сразу заподозрить, что-то должно обязательно суммироваться. При последовательном соединении резисторов суммируется их сопротивление, ток на них уменьшится, но через каждое из них он будет идти одинаковый. Аналогично и через последовательное подключение аккумуляторов ток будет течь один и тот же. А раз их стало больше, больше станет напряжение на выходах батареи. Следовательно, при неизменной нагрузке будет идти больший ток, который израсходует емкость всей батареи за то же время, как и емкость одной подключенной к этой нагрузке батареи.

Параллельное подключение нагрузок приводит к увеличению суммарного тока, напряжение же на каждом из сопротивлений будет одним и тем же. То же самое и с аккумуляторами: напряжение на параллельном подключении будет таким, как у одного источника, а ток могут все вместе дать больший. Или, если нагрузка осталась какой и была, питать ее током они смогут дольше ровно настолько, насколько возросла их суммарная емкость.

Теперь, установив, что соединять аккумуляторы параллельно и последовательно можно, рассмотрим подробнее, как это работает.

Параллельное подключение радиаторов отопления

Параллельное подключение батарей

Параллельное соединение радиаторов используют чаще всего в многоквартирных домах. Отопительная система с таким видом подключения работает по следующему принципу: горячая вода по всем этажам идет по одной трубе вверх, и по другой – вниз. При этом теплоноситель последовательно проходит все радиаторы дома.

Минус подобной конструкции состоит в необходимости при ремонте одного радиатора отключения системы отопления во всем подъезде. Проблема решается установкой на отводах шаровых кранов, одновременно предоставляющих возможность регулирования уровня теплоотдачи отдельных радиаторов.

Следует отметить и другой недостаток параллельного подключения радиаторов отопления – снижение давления теплоносителя в магистрали приводит к недостаточному прогреванию батарей, что сокращает эффективность такой системы отопления.

Принципы работы химического источника питания

Источники питания, основанные на химических процессах, бывают первичными и вторичными. Первичные источники состоят из твердых электродов и соединяющих их химически и электрически электролитов — жидких или твердых составов. Комплекс реакций всего агрегата действует так, что заложенное в нем химическое неравновесие разряжается, приводя к некоему балансу компонентов. Выделяющаяся при этом энергия в виде заряженных частиц выходит наружу и на клеммах создает электрическое напряжение. Пока оттока заряженных частиц наружу нет, электрическое поле замедляет химические реакции внутри источника. При соединении клемм источника с какой-нибудь электрической нагрузкой по цепи побежит ток, а химические реакции возобновятся с новой силой, снова поставляя электрическое напряжение на клеммы. Таким образом, напряжение на источнике остается неизменным, медленно уменьшающимся, пока в нем продолжает оставаться химическое неравновесие. Это можно наблюдать по медленному постепенному уменьшению напряжения на клеммах.

Такое явление называется разрядка химического источника электроэнергии. Первоначально обнаружили такой комплекс реакции с двумя разными металлами (медь и цинк) и кислотой. При этом металлы в процессе разрядки подвергаются разрушению. Но потом подобрали такие компоненты и такое их взаимодействие, что если после уменьшения напряжения на клеммах в результате разрядки поддерживать его там искусственно, то через источник обратно потечет электрический ток, и химические реакции способны повернуть вспять, снова создавая в комплексе прежнее неравновесное состояние.

Источники первого типа, в которых компоненты безвозвратно разрушаются, называются первичными, или гальваническими элементами, по имени открывателя таких процессов Луиджи Гальвани. Источники второго рода, способные под действием внешнего напряжения, повернув вспять весь механизм химических реакций, снова вернуться к неравновесному состоянию внутри источника, называются источниками второго рода, или электрическими аккумуляторами. От слова «аккумулировать» — сгущать, собирать. И их главная особенность, только что описанная, называется зарядка.

Однако у аккумуляторов все не так просто.

Таких химических механизмов было найдено несколько. С разными участвующими в них веществами. Поэтому и типов аккумуляторов несколько. И они по-разному себя ведут, заряжаются и разряжаются. А в некоторых случаях возникают явления, которые очень хорошо знать людям, имеющим с ними дело.

А с ними имеют дело практически все. Аккумуляторы, как автономные источники энергии, применяются повсюду, в самых разных устройствах. От маленьких наручных часов до транспортных средств разного размера: автомобилей, троллейбусов, тепловозов, теплоходов.

Ошибки коммутации и их последствия

Самое главное — избежать поражения электротоком

. Некорректное объединение химических источников тока повлечет за собой:

  • Формирование короткозамкнутого контура. В гальванических элементах начнется химическая реакция, которая приведет к вытеканию электролита, короблению корпуса, взрыву, возгоранию (характерно для параллельного соединения).
  • Размыкание контура. Во время подключения нагрузки сгенерируется обратный электроток через некорректно подсоединенный источник. Это приведет к быстрому выходу из строя блока (характерно для последовательного соединения).
  • Продолжительное короткое замыкание. Результат — расплавление проводов, возгорание, коробление корпуса, химическая реакция внутри источников, воспламенение, утечка электролита и взрыв.
  • Кратковременное замыкание. Результат — снижение емкости, порча электродов.
  • Перегрев и оплавление проводников. Результат — короткое замыкание (если некорректно подобран проводник по сечению).

Некоторые особенности аккумуляторов

Классический аккумулятор — автомобильный свинцово-сернокислый. Выпускается в виде последовательно соединенных в батарею аккумуляторов. Его использование и зарядка/разрядка хорошо известны. Опасными факторами у них являются едкая серная кислота, имеющая концентрацию 25–30%, и газы — водород и кислород, — которые выделяются при продолжении зарядки после того, как она химически закончилась. Смесь газов, являющихся результатом диссоциации воды, как раз и является хорошо известным гремучим газом, где водорода ровно в два раза больше, чем кислорода. Такая смесь взрывается при любом удобном случае — искре, сильном ударе.

Аккумуляторы для современной аппаратуры — мобильников, компьютеров — делаются в миниатюрном исполнении, для их зарядки выпускаются зарядные устройства разного исполнения. Многие из них содержат схемы управления, позволяющие отследить окончание процесса зарядки или заряжать все элементы сбалансированно, то есть, отключая от устройства те из них, которые уже зарядились.

Большинство этих аккумуляторы довольно безопасны, и неправильная разрядка/зарядка может повредить только их самих («эффект памяти»).

Это касается всех, кроме аккумуляторов на основе металла Li — лития. Экспериментов с ними лучше не проводить, а заряжать только на специально для него предназначенных зарядных устройствах и работать с ними только по инструкции.

Причиной является то, что литий очень активен. Это третий после водорода элемент периодической таблицы, металл, который активнее натрия.

Во время работы с литий-ионными и другими батарейками на его основе, металлический литий может постепенно выпадать из электролита и однажды произвести внутри элемента замыкание. От этого он может загореться, что приведет к катастрофе. Так как погасить его НЕЛЬЗЯ. Он горит без доступа кислорода, при реакции с водой. При этом выделяется большое количество теплоты, и к горению присоединяются и другие вещества.

Случаи возгорания мобильных телефонов с литий-ионными аккумуляторами известны.

Однако инженерная мысль идет вперед, создавая все новые заряжаемые элементы на основе лития: литий-полимерный, литий-нанопроводниковый. Стараясь преодолеть недостатки. И они как аккумуляторы очень хороши. Но… от греха подальше лучше не делать с ними тех нехитрых действий, которые описаны ниже.

Ограничения, меры безопасности, дополнительные рекомендации

Зарядка для аккумуляторов 18650

Рассмотрим типовые аккумуляторы к машине, созданные с применением свинцовых пластин и кислотного электролита. Даже при работе с изделиями одной торговой марки заметны существенные отличия сопротивлений и емкостей. Различия увеличиваются в процессе эксплуатации. В частности, они зависят от действительной плотности раствора.

При последовательном соединении одинаковый ток проходит по всей цепи. Однако на выходных клеммах каждого элемента будет разное напряжение. Эта особенность создает затруднения в процессе пополнения заряда.

Если такую схему подключить к зарядному устройству, возникнет опасная ситуация. Не исключено, что на одной аккумуляторной батарее напряжение увеличится чрезмерно. В таких условиях интенсифицируется выделение горючих газов. Достаточно небольшой искры для взрыва и пожара. В некоторых ситуациях бесполезным будет даже интенсивное проветривание помещения.


Диаграммы токов/ напряжений

Представленные на рисунках данные наглядно иллюстрируют описанный выше пример. Предположим, что для ускорения процедуры принято решение не разбирать компоненты, соединенные в последовательной цепи. Подключают к зарядному устройству 9 и 1 АКБ на 20 А*ч и 10 А*ч, соответственно. По графикам устанавливают стандартное автоматическое отключение на уровне 138 V. Контролируют общие выходные клеммы, предполагая ограничение по напряжению для каждого компонента 13,8 V.

При одинаковом токе в любой части цепи аккумулятор меньшей емкости получает равное с другими компонентами количество энергии за единицу времени. По диаграммам видно, что для накопления номинального заряда понадобится около трех часов. Однако остальным АКБ для завершения процесса потребуется в два раза больше времени. Автомат по указанным выше настройкам не отключит источник питания. Рост напряжения на батарее с меньшей емкостью будет сопровождаться отмеченными выше опасными проявлениями.

Если аккумуляторы соединяются последовательно, зарядку обязательно выполняют синхронно. Это значит, что необходимо контролировать единство емкостей, технического состояния и уровня разряда. Выполнить эти условия проще, если пользоваться одинаковыми изделиями (с учетом модели, производителя).

На примере этого же последовательного подсоединения рассмотрим процесс разряда. В современной схемотехнике подключают защитные автоматы, размыкающие цепь при уменьшении энергетического запаса ниже определенного уровня. Это необходимо, чтобы увеличить срок службы АКБ, созданных с применением данной технологии.

Если соединить разные аккумуляторы, первым разрядится меньший по емкости компонент. Отключающее устройство фиксирует общее значение напряжения, поэтому в этом примере не будет способен выполнить свои функции в полном объеме. При настройке на 72 V защита для АКБ на 10 А*ч не отключит потребителей. Соответствующий компонент разрядится чрезмерно. В таком режиме он достаточно быстро будет испорчен.

Изучим алгоритм, как подключить аккумулятор из параллельных элементов к зарядному устройству. В этом случае тщательный контроль равенства емкостей не нужен. Зарядные и разрядные токи различаются в каждой цепи, поэтому следует учитывать соответствующие ограничения производителя. Предельно допустимые параметры приведены в сопроводительной документации. Проверять нужно уровень напряжения с учетом емкости.

К сведению. Если технические данные на конкретную модель утеряны, необходимую информацию можно найти в интернете.

Последовательное и параллельное соединение аккумуляторов помогает успешно решать задачи автономного и запасного энергоснабжения. При работе с этими схемами следует учитывать в комплексе представленные рекомендации.

Последовательное соединение источников

Это всем известная батарея из элементов, «банок». Последовательно — это значит, плюс первого вывести наружу — будет плюсовая клемма всей батареи, а минус соединяется с плюсом второго. Минус второго — с плюсом третьего. И так далее до последнего. Минус предпоследнего присоединен к его плюсу, а его минус выводится наружу — вторая клемма батареи.

При последовательном соединении аккумуляторов складывается напряжение всех банок, и на выходе — клеммах плюс и минус батареи — получится сумма напряжений.

Например, аккумулятор автомобильный, имея в каждой заряженной банке примерно 2,14 вольта, дает в сумме из шести банок 12,84 вольт. 12 таких банок (аккумулятор для дизелей) дадут 24 вольта.

А емкость такого соединения остается равной емкости одной банки. Ввиду того, что напряжение на выходе выше, номинальная мощность нагрузки возрастает и расход энергии будет быстрее. То есть все разрядятся сразу вместе как один элемент.


Последовательное соединение аккумуляторов

Такие аккумуляторы заряжаются тоже в последовательном соединении. К плюсу подключается плюс питающего напряжения, к минусу — минус. Для нормальной зарядки нужно, чтобы все банки были одинаковыми по параметрам, из одной партии и одинаково дружно разряжены.

Иначе, если они разряжены чуть по-разному, то при зарядке один закончит зарядку раньше других и у него начнется перезарядка. А это может для него плохо кончиться. То же самое будет наблюдаться при разной емкости элементов, что, собственно говоря, одно и то же.

Последовательное соединение элементов питания было испробовано с самого начала, практически одновременно с изобретением гальванических элементов. Алессандро Вольта создал свой знаменитый вольтов столб из кружочков двух металлов — меди и цинка, которые перекладывал тряпочками, пропитанными кислотой. Сооружение оказалось удачной придумкой, практичной, да еще давало напряжение, вполне достаточное для смелых тогдашних опытов по изучению электричества — достигало 120 В, — и стало надежным источником энергии.

Решение задач с применением разных видов соединений

Подключение светодиода через резистор и его расчет

Во всех проводящих цепях есть потери, которые созданы внутренним сопротивлением. Вместо эффективной передачи энергия тратится попусту на обогрев окружающего пространства. Очевидное решение – последовательное подключение АКБ для повышения напряжения. В частности, такой вариант применяют в конструкциях блоков преобразователей, которые устанавливают в источниках бесперебойного питания компьютерного оборудования.

Параллельное соединение аккумуляторов применяют для увеличения тока и емкости. Этим решением улучшают автономность источника. Одновременно продлевают работоспособность устройств, которые подключаются к АКБ. Объединив необходимое количество элементов, получают нужное значение мощности потребления.

Параллельное соединение аккумуляторов

При параллельном соединение источников питания все плюсы нужно присоединить в один, создавая плюсовой полюс батареи, все минусы — в другой, создавая минус батареи.

Часть аккумулятора


Параллельное соединение

При таком соединении напряжение, как мы видим, должно быть одно на всех элементах. Только вот какое? Если у аккумуляторных батарей перед подключением окажется разное напряжение, то сразу после подключения мгновенно начнет происходить процесс «выравнивания». Те элементы, у которых напряжение ниже, начнут очень интенсивно подзаряжаться, черпая энергию из тех, у которых напряжение больше. И хорошо, если разница в напряжениях объясняется разной степенью разрядки одинаковых элементов. Но если они разные, с разными номиналами напряжений, то начнется перезаряд, со всеми вытекающими прелестями: разогрев заряжаемого элемента, кипение электролита, выпадение металла электродов, и так далее. Следовательно, раньше того, как соединить между собой элементы в параллельную АКБ, необходимо измерить вольтметром напряжение на каждом из них, чтобы убедиться в безопасности предстоящей операции.

Как мы видим, вполне жизнеспособны оба способа — и параллельное, и последовательное соединение аккумуляторов. В обыденной жизни нам достаточно тех элементов, которые включаются в наши гаджеты или фотоаппараты: один аккумулятор, или два, или четыре. Подключаются они так, как это определено конструкцией, и мы даже не задумываемся, это параллельное или последовательное соединение.

Но вот когда в технической практике нужно обеспечить сразу большое напряжение, да еще в течение долгого периода, там в помещениях выстраивают огромные поля из аккумуляторов.

Например, для аварийного питания радиорелейной станции связи напряжением в 220 вольт в течение периода, когда должна быть устранена всякая авария в цепи питания, нужно 3 часа… Немало аккумуляторов.

Похожие статьи:

  • Способы преобразования 220 Вольт в 380
  • Расчет потерь напряжения в кабеле
  • Работа с мегаомметром: для чего нужен и как пользоваться?

Последовательно-параллельное соединение элементов напряжения.

Источники питания включают по последовательно-параллельной схеме для увеличения, как тока, так и напряжения. При этом основываются на том, что параллельное включение увеличивает силу тока, а последовательное увеличивает общее напряжение. На рисунке 3.13 показаны примеры последовательно-параллельных схем включения элементов питания.

Рисунок 3.11.Последовательно-параллельное соединение элементов питания.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Похожие материалы:

  • Источники напряжения
  • Приложенное напряжение и падение напряжения на участке цепи.
  • Общий провод или земля.
Комментарии

#42 ExTpABepT 09.10.2019 06:34 Если исключить всякие балансиры и Т.П., имею 2 источника питания 1. 10В, 1А 2. 5В, 0.5А какое напряжение я получу на выходе при параллельном подключении (+ к +; — к -)??

Цитировать

#41 Iiiiiii 01.06.2019 05:09 Цитирую Владик:

Мне надо соединить последовательно два аккумулятора по 3.7 в но как их заряжать если на аккумуляторах межет быть разное напряжение

Для этого существуют балансиры Цитировать
#40 Andr 18.05.2019 05:53 Цитирую Слава:

Мне нужно 12 в для питания прибора. Что будет если соединить последовательно «крону» 9 В 300 мАч и три батерейки по 1,2 В 2600 мАч (все аккумуляторные).

Работать будет, но когда крона первая даст слабину, напряжение просядет Цитировать
#39 Слава 18.12.2018 15:09 Мне нужно 12 в для питания прибора. Что будет если соединить последовательно «крону» 9 В 300 мАч и три батерейки по 1,2 В 2600 мАч (все аккумуляторные) .

Цитировать

#38 Юрийц 23.11.2018 23:27 Здраствуйте ,падскажите пажалуйста можноли падключить зарядное с выходом вторичной обмотки на 21 волт акб с выходом полной зарядки на 24 вольта?Спасибо.

Цитировать

#37 Владимир1987 26.08.2018 06:19 Цитирую nick:

Подскажите, пожалуйста, каким током заряжать запараллеленые аккумуляторы 3шт по 1.5V 1000mAh?

300 mA не ошибешься Цитировать
#36 Вадим 06.06.2018 08:22 Цитирую Petr:

Что будет если соединить два источника тока, например батарейки типа КРОНА друг с другом? Плюс к минусу, минус к плюсу?

Замкнёт, и либо взорвётся, либо нагреется и заряд пропадёт, либо ничего, в зависимости от количества электрического напряжения Цитировать
#35 Владик 28.02.2018 19:09 Мне надо соединить последовательно два аккумулятора по 3.7 в но как их заряжать если на аккумуляторах межет быть разное напряжение

Цитировать

#34 Petr 18.12.2017 11:18 Что будет если соединить два источника тока, например батарейки типа КРОНА друг с другом? Плюс к минусу, минус к плюсу?

Цитировать

#33 Связист 04.11.2016 16:42 Подскажите пожалуйста, хочу собрать зарядное устройство на АКБ 24 В и 12 А, есть 2 блока питания 24 В и 6 А если их соединить паралельно они выдавать нужные величины или с блоками это не действует?

Цитировать

#32 vsb55 30.10.2016 14:07 4шт. элемента питания для игрушки соединены последовательно , напряжение меряю есть 6 вольт ток 0,75А, а подключаю стабилизированн ый блок питания с напряжением 6 вольт и током 2А, игрушка не работает, возвращаю батарейки — все работает, почему?

Цитировать

#31 Felix 29.08.2016 17:48 Из текста статьи,не совсем понял про последовательно -препятствующее соединение источников питания. Вернее будет сказать, совсем не понял. Ведь соединение элементов одноимёнными полюсами это есть параллельное соединение. А что такое последовательно — препятствующее? Схемку не изобразите?

Цитировать

#30 Maksimillian 10.05.2016 08:09 Доброго времени! Имеется машинка на управлении. 6 дюрасельчиков АА подключены последовательно . Мультиметр в режиме DCA 200m выдаёт 42,1 С какими параметрами можно подобрать уже аккумулятор? Чтобы выдавал те-же параметры, или даже получше Спасибо за внимание

Цитировать

#29 Ммммм 21.11.2015 19:07 Цитирую мм:

Подскажите, если параллельно подсоединить батарею 12 В, блок питания 16 в, какое напряжение будет в итоге на нагрузке

Присоединюсь к вопросу. Только батарея 11.1 (7600 мап) а блок 19,2 2а. В моем случае это шанс запитать ноутбук. Выгорела цепь питания. Цитировать
#28 Alex42ru 10.08.2015 16:31 А что будет если подключить 6 солнечных батарей смешано, две последовательно + две последовательно + две последовательно ? Одна выдает напряжение в 2,5 В, ток в 25 мА. Сколько будет напруга и сколько будет ампер?

Цитировать

#27 nick 22.06.2015 08:46 Подскажите, пожалуйста, каким током заряжать запараллеленые аккумуляторы 3шт по 1.5V 1000mAh?

Цитировать

#26 Administrator 17.05.2015 00:45 Цитирую Агата:

Три одинаковые батареи, соединенные параллельно, подключены к внешнему сопротивлению. Как изменится ток через это сопротивление, если переключить полярность одной из батарей ?

Смотрите второй закон Кирхгофа: Цитировать
#25 Агата 27.04.2015 18:37 Три одинаковые батареи, соединенные параллельно, подключены к внешнему сопротивлению. Как изменится ток через это сопротивление, если переключить полярность одной из батарей ?

Цитировать

#24 Тихогром 19.04.2015 22:04 Ток при последовательно м соединении батареек и аккумов. Как оно на практике: берем тестер ставим на «10А» и измеряем ток одной (!!отдельно взятой!!)батаре йки или аккума, получим от 2 до 4 Ампер. Соединяем посл. 3 аналогичных батарейки или аккума и замеряем их суммарный ток… получаем от 5 до 10Ампер. Новичкам это крайне важно понимать! Чтобы понять почему так представляем вместо тока — поток воды, батарейки — насосами, а проводники — трубами.

Цитировать

#23 Administrator 13.04.2015 17:25 Цитирую Rolin:

Извините возможно за глупый вопрос: Имеется машинка на радиоуправлении. Хочу увеличить емкость аккумуляторов. Изначально идет 4 батареи соединенных последовательно , хочу добавить еще 4 батареи параллельно. как правильно это сделать?

Четыре новых аккумулятора соедините последовательно , а потом эту батарею присоедините к первой (штатной)паралл ельно. Только аккумуляторы должны быть одной емкости. Цитировать
#22 Rolin 08.04.2015 12:23 Извините возможно за глупый вопрос: Имеется машинка на радиоуправлении . Хочу увеличить емкость аккумуляторов. Изначально идет 4 батареи соединенных последовательно , хочу добавить еще 4 батареи параллельно. как правильно это сделать?

Цитировать

#21 Administrator 07.02.2015 16:17 В этом случае рассчитать ток трудно, так как вы не знаете внутреннее сопротивление аккумулятора, которое зависит от многих факторов, в том числе и от степени разряда. Проще последовательно в цепь поставить амперметр и измерить ток.

Цитировать

#20 Рома 06.02.2015 03:17 а если нужно расчитать какой ток потечет через подсаженный аккумулятор 21 В (ном. 24,8), если его заряжать напряжением 30 В. У меня на работе возникла такая проблема.

Цитировать

#19 Administrator 16.01.2015 16:50 Цитирую Игорь:

Как обеспечить соединение элементов питания напряжением 3.7 вольта чтоб на выходе получилось в р-не 12 вольт разьясните пожалуйста

Игорь соедините три элемента последовательно , получите 11,1 вольта Цитировать
#18 Игорь 16.01.2015 03:51 Как обеспечить соединение элементов питания напряжением 3.7 вольта чтоб на выходе получилось в р-не 12 вольт разьясните пожалуйста

Цитировать

#17 Administrator 23.12.2014 02:29 Не постоянная, а одинаковая через все элементы! Естественно закон Ома никто не отменял

Цитировать

#16 Germont 22.12.2014 08:47 Не понимаю, как может изменяться напряжение, а сила тока оставаться постоянными, если по закону Ома они зависят прямопропорцион ально?

Цитировать

#15 Administrator 13.02.2014 15:49 Цитирую мм:

Подскажите, если параллельно подсоединить батарею 12 В, блок питания 16 в, какое напряжение будет в итоге на нагрузке

Мало исходных данных, что бы дать ответ. Какая батарея? Ток нагрузки блока питания? Внутреннее сопротивление источников напряжения? Если хотите теории, то расписал и пояснил в видеоуроке здесь: В вообще какова цель такого соединения? Зарядить аккумулятор? Цитировать
#14 мм 12.02.2014 12:28 Подскажите, если параллельно подсоединить батарею 12 В, блок питания 16 в, какое напряжение будет в итоге на нагрузке

Цитировать

#13 Сергей 30.11.2013 22:41 Цитирую Николай:

Цитирую Кирилл: А если при параллельном включении Е1=5В, а Е2=1,5В тогда чему равно общее напряжение?

5в. берется большее значение тогда а если при параллельном соединении Е1=5В а Е2=7В? то общее напряжение 12 , 5 или 7? Цитировать
#12 Николай 30.05.2013 21:22 Цитирую Кирилл:

А если при параллельном включении Е1=5В, а Е2=1,5В тогда чему равно общее напряжение?

5в. берется большее значение тогда Цитировать
#11 Кирилл 29.05.2013 07:57 А если при параллельном включении Е1=5В, а Е2=1,5В тогда чему равно общее напряжение?

Цитировать

+1 #10 Administrator 04.12.2012 18:36 В теории соглашусь с Вами на все 100, на практике можно по исследовать эту проблему. Однако ее решение не имеет большого практического значения, проще поставить батарейку по мощнее. В общем задачка для «фанатиков» электротехники ну и для студентов! В жизни встречал только параллельное соединение аккумуляторных батарей и то не штатное, когда в «тяжелые времена для нашей страны» приходилось для запуска дизель-генерато ров включать аккумуляторы меньшей емкости параллельно. Пусковые токи были большие!

Цитировать

+3 natasha.webuspex 03.12.2012 18:45 Вывод делаю следующий: параллельное соединение батарей — дело вредное. При наличии в наборе одной некачественной испортит всё дело, посадит и хорошую. natasha.webuspex.ru/dva-istoch nika-toka.htm

Цитировать

+1 Administrator 03.12.2012 17:27 Цитирую natasha.webuspex:

С батареями этот номер не пройдет (не зарядится), а для аккумуляторов ситуация реальная, автомобилисты частенько пользуются этим. В этом случае меньшая эдс будет балластом, ток в нагрузку отдавать не будет.

Безусловно батарейка не зарядится, я утверждаю что батарейка с большей эдс будет разряжаться. А на счет «прикуривания» это правильно. Цитировать
+2 Administrator 03.12.2012 17:05 Цитирую Dmitry:

У меня вопрос. Что будет если соеденить два элемента последовательно а третий точно так но в обратной полярности?

Смотрите второй закон Кирхгофа Если имеете такое соединение то напряжение на нагрузке будет: Rн=-E1-E2+E3=-12в Цитировать
natasha.webuspex 03.12.2012 06:13 С батареями этот номер не пройдет (не зарядится), а для аккумуляторов ситуация реальная, автомобилисты частенько пользуются этим. В этом случае меньшая эдс будет балластом, ток в нагрузку отдавать не будет.

Цитировать

-2 Dmitry 02.12.2012 10:46 У меня вопрос. Что будет если соеденить два элемента последовательно а третий точно так но в обратной полярности?

Цитировать

-1 Administrator 29.11.2012 16:30 Согласен, однако этот ток приведет к «разряду» элемента с большим напряжением до уровня наименьшего напряжения параллельно включенного элемента. А когда напряжения станут равными ток между параллельно соединенными элементами будет равен нулю. Что касается аккумуляторов то попросту один зарядил другой параллельно включенный. В любом случае выражение Iобщ=I1 +I2+I3 остается истинным, просто ток элемента с меньшей эдс будет отрицательным.

Цитировать

natasha.webuspex 29.11.2012 09:35 При этом вы забываете, что эдс реальных батареек различается, поэтому возникнет значительный ток между самими элементами. Если интересно, мои взгляды natasha.webuspe x.ru/dva-istoch nika-toka.htm

Цитировать

Administrator 28.11.2012 15:21 Уважаемая Наташа, не сомневайтесь, все проверено на практике! А вообще все проверяется с помощью закона Ома для полной цепи.То есть при подключении нагрузки в цепь ток будет зависеть не только от самой нагрузки, но и от внутреннего сопротивления источника. Общее внутренне сопротивление параллельно включенных источников всегда меньше чем одного, отсюда вывод: ток в цепи будет увеличиваться.

Цитировать

natasha.webuspex 26.11.2012 09:55 С параллельным соединением батарей рекомендация сомнительная.

Цитировать

Обновить список комментариев

как правильно соединить 2 АКБ

Автономные источники питания получили широкое распространение, так как от электроэнергии работают самые различные устройства. Часто аккумуляторы приобретаются для временного или длительного питания двигателей. Подобные модели способны выдавать 12 В или 24 В. Проблемы возникают в случае, когда нужно получить 60 В. Батарею подобного типа найти сложно. Именно поэтому часто проводится параллельное подключение аккумуляторов для получения тока требуемого напряжения и их одновременной зарядки от одного генератора.

Соединение нескольких батарей

Аккумуляторы и конденсаторы способны накапливать электроэнергию и сдерживать ее на протяжении длительного периода. Параллельная схема соединения аккумуляторных батарей применяется в следующих случаях:

  1. Некоторые внедорожники снабжаются электрической лебедкой. Она должна работать от дополнительного аккумулятора, так как основной нужен для создания кратковременного пускового тока. Лебедка должна работать от батареи, которая рассчитана на длительное применение. Параллельное подключение АКБ позволяет обеспечить их зарядку от одного генератора.
  2. Автовладельцы часто проводят установку дополнительного электрического оборудования, для работы которых требуется дополнительный источник энергии. Если в автомобиле есть мощная аудиосистема или мультимедийная система, то часто проводится установка еще одной батареи.
  3. Системы, предназначенные для активной защиты транспортного средства, также оснащаются дополнительными источниками энергии. Они обеспечивают их длительную и надежную работу. Батареи, предназначенные для длительной работы, характеризуются высокой емкостью, но они не способны генерировать большой пусковой ток.
  4. Автобусы, фургоны, микроавтобусы и другие крупногабаритные транспортные средства оснащаются оборудованием с высокой потребительской мощностью. Стандартного аккумулятора на 12 В или 24 В может быть недостаточно.

Очень часто соединение двух аккумуляторов проводится в случае временного электроснабжения промышленных или жилых помещений. Соединить их можно параллельно или последовательно, все зависит от особенностей конкретного случая.

Основные рекомендации

Подсоединение дополнительного источника энергии к основному аккумулятору должно проводиться с учетом некоторых особенностей, которые позволяют повысить их эффективность и продлить срок эксплуатации. Правильное подключение позволяет после применения системы разъединить аккумуляторы и использовать их по отдельности. Основные рекомендации следующие:

  1. Оба источника энергии должны находиться в хорошем состоянии. Практически все аккумуляторы после нескольких циклов полной разрядки и зарядки изнашиваются, приходят в непригодность. Разрушение применяемых пластин становится причиной возникновения короткого замыкания, которое повреждает устройство в большей степени. Если использовать новый и изношенный аккумулятор, то второй будет поглощать энергию первого. После длительного применения подобной схемы разрядятся оба источника энергии.
  2. Большая часть схем предусматривает использование коммутатора для дополнительного аккумулятора. Подобный прибор позволяет использовать энергию первой батареи, но при этом сохранять емкость второго. Правильно подключенный коммутатор существенно расширяет возможности батареи.
  3. Если связка нескольких источников питания создается для транспортного средства или лодки, то нужно предусмотреть установку более производительного генератора. Не стоит забывать и о возрастающей нагрузке на применяемую проводку для передачи энергии. Малая мощность генератора может привести к тому, что созданная батарея не будет заряжаться полностью. Кроме этого, возрастает нагрузка на самозарядное устройство.
  4. Все применяемые батареи должны быть одинаковой мощности. Это связано с тем, что разная мощность приводит к износу одного из применяемых источников энергии.
  5. Между применяемыми батареями должно быть небольшое количество пространства. За счет использования коротких шнуров существенно повышается эффективность создаваемой схемы. Применяемые провода создают дополнительное сопротивление и приводят к потере энергии.
  6. Емкость используемых источников электроэнергии должна отличаться незначительно. Только в этом случае они смогут прослужить на протяжении длительного периода. Допустимое отклонение составляет всего 5 раз.

Допущенные ошибки могут привести к тому, что устанавливаемые батареи потеряют свои эксплуатационные характеристики или полностью выйдут из строя. При этом могут применяться две схемы соединения: параллельное и последовательное. Оба варианта применимы в различных случаях.

Применяемые методы

Для соединения нескольких аккумуляторов могут применяться два основных метода. Выбор проводится в зависимости от того, для чего предназначена схема. Первый способ предусматривает последовательное соединение всех источников питания. Особенности этой схемы заключаются в следующем:

  1. Для соединения клемм применяются специальные перемычки. Рекомендуется отдавать предпочтение перемычкам, которые изготавливаются из материала с малым сопротивлением и высокой устойчивостью к теплу.
  2. Противоположные клеммы соединяются между собой. Нужно уделить внимание качеству соединения, так как плохой контакт может стать причиной окисления материала и потери тока.
  3. При соединении всех клемм стоит учитывать, что разноименные не должны пересекаться: это приведет к короткому замыканию.
  4. Плюсовой и минусовой кабель подключается к потребителю. Они должны быть рассчитаны на большую нагрузку по причине возрастания силы генерируемого тока.

В этом случае можно существенно увеличить напряжение генерируемого тока, но емкость батареи остается неизменной. При последовательном подключении нужно выбирать провода, которые будут рассчитаны на высокое суммарное напряжение.

Различное электрооборудование характеризуется определенной потребительской мощностью. Большинство аккумуляторов генерирует ток с напряжением 12 В и 24 В. Однако некоторые потребители нуждаются в большем напряжении. Последовательное соединение позволяет существенно увеличить показатель, при этом емкость остается практически неизменной.

При повышении силы тока следует учитывать, что клеммы могут сильно нагреваться. Именно поэтому проводится выбор более подходящих проводов и перемычек.

При желании можно подключить 2 аккумулятора параллельно для увеличения емкости. Особенностями этой схемы соединения называют:

  1. При помощи перемычек соединяются плюсовые и минусовые клеммы.
  2. От разноименных клемм, которые использовались для соединения АКБ, отводится два провода.

Существенно повысить эффективность создаваемой батареи можно за счет использования коммутатора. За счет его применения можно обеспечить питание дополнительного оборудования и старта двигателя от различных источников электроэнергии. При этом оба аккумулятора может питаться от одного генератора.

Если не требуется высокий пусковой ток, а электромотор должен работать на протяжении длительного периода от батареи, то проводится увеличение емкости. При этом напряжение остается неизменным, нагрузка при отсутствии коммутатора распределяется равномерно.

Некоторые особенности аккумуляторов

Для питания электроники автомобиля устанавливается классический свинцово-сернокислый аккумулятор. Выпускается он в виде последовательного соединения отдельных батарей. К особенностям подобной конструкции относят следующие моменты:

  1. Опасным фактором можно назвать применение серной кислоты, которая имеет концентрацию 25−30%. При эксплуатации ее температура может повышаться, происходит образование газов. Именно поэтому корпус имеет два отверстия, через которые и происходит отвод газов.
  2. Практически все устройства могут неоднократно заряжаться для повышения емкости. Стоит учитывать, что полный разряд негативно влияет на устанавливаемые пластины. Поэтому в некоторых случаях проводится соединение нескольких аккумуляторов, за счет чего исключается вероятность их полного разряда.
  3. Главными характеристиками можно назвать емкость электролита и ее плотность. При длительной или неправильной эксплуатации показатель емкости может существенно упасть. Измерить уровень жидкости можно при помощи обычного стеклянного стержня, который опускается в аккумулятор. Для измерения плотности жидкости применяется специальный инструмент. При желании можно снизить или повысить уровень электролита и изменить показатель плотности.

С каждым годом конструкция источников энергии совершенствуется. Именно поэтому многие варианты исполнения могут прослужить в течение длительного периода при сложных эксплуатационных условиях.

Зарядка при параллельном подключении

При параллельном соединении зарядка аккумуляторов характеризуется тем, что нужно передавать большой зарядный ток. Это связано со следующими моментами:

  1. При зарядке созданной батареи при параллельном соединении сначала восстанавливается поверхность и только потом нижние слои.
  2. В конце зарядки рекомендуется снижать показатель силы подаваемого тока. Слишком высокий показатель в конце процесса может привести к кипению электролита. Особенности химической реакции приводят к разложению серной кислоты.

Распространенные свинцово-кислотные источники энергии могут выдерживать несколько циклов зарядки. При этом происходит сокращение срока эксплуатации. Для подачи требуемой энергии при восстановлении заряда рекомендуется использовать рекомендуемые зарядные устройства. При параллельном соединении разных или одинаковых аккумуляторов суммарный ток не должен превышать установленного ограничения.

Комбинированный метод

В некоторых случаях нужно одновременно увеличить емкость и напряжение АКБ. Для этого применяется два комбинированных метода соединения:

  1. Для начала проводится последовательное соединение нескольких батарей. Подобным образом достигается требуемое рабочее напряжение. На втором этапе проводится параллельное коммутирование нескольких батарей, полученных при последовательном соединении аккумуляторов. Проводится создание нескольких последовательных цепей для достижения требуемой емкости.
  2. Второй метод предусматривает параллельную коммутацию аккумуляторов с требующейся емкостью, после чего они соединяются последовательно для достижения требуемого тока.

Комбинированный метод применяется крайне редко, так как предусматривает использование нескольких источников питания. При выборе наиболее подходящих аккумуляторов уделяется внимание их техническому состоянию, емкости и напряжению генерируемого тока.

Последовательное соединение — аккумулятор — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Последовательное соединение — аккумулятор

Cтраница 1

Последовательное соединение аккумуляторов в батарее применяется для повышения напряжения, необходимого для питания потребителей.  [1]

Для последовательного соединения аккумуляторов в батареи используют межэлементные перемычки, которые припаивают к борнам бареток полублоков в таком порядке, чтобы соединить полублок отрицательных электродов одного аккумулятора с полублоком положительных электродов рядом расположенного аккумулятора. При соединении борна с межэлементной перемычкой одновременно приваривают верхнюю часть свинцовой втулки, запрессованной в крышке, чем обеспечивается надежное уплотнение отверстий в местах выхода борнов.  [3]

При последовательном соединении аккумуляторов в батарею емкость батареи остается равной емкости одного аккумулятора. При необходимости получения большей емкости на практике применяют параллельное соединение двух батарей. При этом напряжение остается равным напряжению одной батареи, а общая емкость увеличивается и становится равной сумме емкостей обеих батарей.  [4]

Штыри полублоков разной полярности, расположенные в соседних банках моноблока, соединяют между собой перемычками 7, чем достигается последовательное соединение аккумуляторов. Один из штырей у каждого из крайних аккумуляторов снабжают полюсным наконечником 9, к которому болтами или зажимами присоединяют кабели внешней сети. Блоки пластин опираются на выступы 1, сделанные на дне банок, чтобы активная масса, выпадающая из пластин в процессе работы, не соединяла между собой пластины, имеющие разную полярность. Отверстие 18 в крышке, служащее для заливки электролита, закрыто резьбовой пробкой 6 с уплотнительной прокладкой. Для сообщения аккумулятора с атмосферой имеется отверстие в пробке или в специальном выступе на крышке рядом с заливным отверстием.  [6]

При параллельном соединении нескольких аккумуляторов в батарею их емкости складываются, а напряжение остается равным напряжению одного аккумулятора. Последовательное соединение аккумуляторов в батарею суммирует напряжение отдельных аккумуляторов, однако емкость аккумуляторной батареи при этом остается такой же, как и емкость отдельного аккумулятора.  [7]

Регулирование числа оборотов вала электродвигателя осуществлено не контроллером, а угольно-масляным реостатом оригинальной конструкции, обеспечивающим плавное, бесступенчатое изменение скоростей движения автопогрузчика. Применение угольно-масляного реостата позволило значительно упростить и получить экономичную электрическую схему машины, отказаться от использования пускового сопротивления; принять схему последовательного соединения аккумуляторов батареи при неизменном положении обмоток возбуждения двигателя.  [8]

Батарея из п одинаковых аккумуляторов замкнута на внешнее сопротивление R. Каково внутреннее сопротивление г одного аккумулятора, если сила тока, идущего по сопротивлению R, одинакова и при параллельном и при последовательном соединении аккумуляторов в батарею.  [9]

Емкостью аккумулятора называют количество электричества в ампер-часах, которое отдает полностью заряженный аккумулятор при непрерырном разряде до допустимого предела. По ГОСТ 959 — 51 номинальная емкость стартерных батарей отечественного производства гарантируется при непрерывном десятичасовом разряде батареи до напряжения 1 7 в на отстающем аккумуляторе и средней температуре электролита 30 2 С. При последовательном соединении аккумуляторов емкость батареи равна емкости одного из аккумуляторов.  [10]

Гидравлический насос привода грузоподъемника прикреплен своим фланцем к электрическому двигателю и соединен с его валом упругой муфтой. Рабочая жидкость направляется в цилиндры подъема и наклона грузоподъемника распределителем золотникового типа, установленным на одной стенке с контроллером. Выключатели электродвигателя насоса сблокированы с рычагами перемещения золотников распределителя. Электрическая схема привода движения машины выполнена с последовательным соединением аккумуляторов и переключением соединения обмоток возбуждения двигателя.  [11]

Сборка пластин в комплекты производится приваркой длинных ребер пластин к мостику баретки. Мостик имеет выводной штырь, заканчивающийся резьбой для навертывания гаек. Исключение составляют аккумуляторы типа 2 — ФКН-8 и АКН-225. В аккумуляторах АКН-225 обе положительные пластины привариваются своими длинными ребрами при помощи точечной электросварки к стенкам сосудов. Поэтому в комплектах положительных пластин этих аккумуляторов отсутствуют баретки с выводными штырями. Положительным полюсом служит сам сосуд, к стенке которого приваривают никелированную пластинку для последовательного соединения аккумуляторов в батарею. Комплект отрицательных пластин имеет мост и выводной штырь, который проходит через крышку сосуда.  [13]

Страницы:      1

Схемы соединения аккумуляторных батарей

Существует три схемы соединения аккумуляторных батарей – последовательная, параллельная и комбинированная.

Давайте рассмотрим каждую схему более подробно.

Последовательная схема соединения батарей, служит для увеличения напряжения.
При последовательном соединении объединяются разнополярные клеммы аккумулятора. Плюсовой вывод соединяется с минусовым выводом следующей батареи. Суммарное рабочее напряжение данной схемы будет равно сумме всех батарей в цепи. К примеру, чтобы получить напряжение 24 В, из одной батареи с номинальным напряжением 12В, нам необходимо соединить 2 батареи последовательно. Емкость же данной системы будет равна емкости одной батареи. При данной схеме соединения нельзя использовать батареи разной емкости, типа технологии и состояния заряда.

Параллельная схема соединения батарей, служит для увеличения емкости системы.
Параллельное соединение осуществляется путем объединения однополюсных выводов. Плюсовой вывод соединяется с плюсовым выводом другой батареи и так далее, аналогично минусовые выводы соединяются у каждой батареи.
Емкость данной системы будет равна сумме емкости всех батарей в данном подключении. К примеру, чтобы получить емкость с номиналом 66 Ач, нам потребуется соединить 2 батареи по 33ач параллельно.



Комбинированное соединение батарей подразумевает использование в коммутационной схеме одновременно последовательного и параллельного способов подключения. Данная схема служит для одновременного повышения емкости и напряжения.
Давайте рассмотрим конкретный пример:
Соединив аккумуляторные батареи delta dtm1233 по 2 аккумулятора последовательно и затем объединим их параллельно с двумя другими последовательно соединенными аккумуляторами, мы получим номинальное напряжение равное 24В и емкость равную 66Ач

Общие сведения о конфигурациях батарей | Аккумулятор

Что такое банк батарей? Нет, аккумуляторные банки — это не какие-то финансовые учреждения. Блок батарей — это результат соединения двух или более батарей вместе для одного приложения. Что это дает? Ну, подключив батареи, вы можете увеличить напряжение, силу тока или и то, и другое. Когда вам нужно больше мощности, вместо того, чтобы обзавестись огромным супертанкером с батареей для дома на колесах. Например, вы можете сконструировать аккумуляторную батарею, используя мощную аккумуляторную батарею AGM для автофургона, кемпинга или прицепа.

Первое, что вам нужно знать, это то, что существует два основных способа успешного соединения двух или более батарей: первый — через серию, а второй — параллельный. Начнем с метода серий, сравнивая серию и параллель.

Как подключить батареи последовательно: При последовательном подключении батарей добавляется напряжение двух батарей, но сохраняется одинаковая сила тока (также известная как ампер-часы). Например, эти две 6-вольтовые батареи, соединенные последовательно, теперь вырабатывают 12 вольт, но их общая емкость по-прежнему составляет 10 ампер.

Для последовательного соединения батарей используйте перемычку для соединения отрицательной клеммы первой батареи с положительной клеммой второй батареи. Используйте другой набор кабелей для подключения открытых положительных и отрицательных клемм к вашему приложению.

При подключении аккумуляторов: Никогда не перекрещивайте оставшиеся разомкнутые положительный и открытый отрицательный полюсы друг с другом, так как это приведет к короткому замыканию аккумуляторов и вызовет повреждение или травму.

Убедитесь, что подключаемые батареи имеют одинаковое напряжение и емкость.В противном случае у вас могут возникнуть проблемы с зарядкой и сокращение срока службы батареи.

Как подключить батареи параллельно: Другой тип подключения — параллельно. Параллельное соединение увеличит ваш номинальный ток, но напряжение останется прежним. На «параллельной» диаграмме мы вернулись к 6 вольт, но ампер увеличился до 20 AH. Важно отметить, что из-за увеличения силы тока аккумуляторов вам может потребоваться более прочный кабель, чтобы кабели не перегорели.

Чтобы соединить батареи параллельно, используйте перемычку для соединения положительных клемм и другую перемычку для соединения отрицательных клемм обеих батарей друг с другом. От отрицательного к отрицательному и от положительного к положительному. Вы МОЖЕТЕ подключить нагрузку к ОДНОЙ из батарей, и она будет разряжать обе батареи одинаково. Тем не менее, предпочтительный метод поддержания уровня заряда аккумуляторов заключается в подключении к плюсу на одном конце аккумуляторного блока и к минусу на другом конце блока.

Также возможно подключение аккумуляторов последовательно и параллельно. Это может показаться запутанным, но мы объясним ниже. Таким образом вы можете увеличить выходное напряжение и номинальный ток в ампер / час. Чтобы сделать это успешно, вам понадобится как минимум 4 батарейки.

Если у вас есть два набора батарей, уже подключенных параллельно, вы можете соединить их вместе, чтобы сформировать серию. На диаграмме выше у нас есть аккумуляторная батарея, которая выдает 12 вольт и рассчитана на 20 ампер-часов.

Не теряйся сейчас. Помните, что электричество проходит через параллельное соединение так же, как и в одиночной батарее. Разницы не видно. Таким образом, вы можете последовательно соединить два параллельных соединения, как две батареи. Требуется только один кабель; мост между положительной клеммой одного параллельного банка и отрицательной клеммой другого параллельного банка.

Это нормально, если к терминалу подключено более одного кабеля. Необходимо успешно строить такие аккумуляторные батареи.

Теоретически вы можете подключить столько батарей вместе, сколько захотите. Но когда вы начинаете собирать путаницу из батарей и кабелей, это может сбивать с толку, а путаница может быть опасной. Помните о требованиях к вашему приложению и придерживайтесь их. Также используйте батареи той же мощности. По возможности избегайте смешивания и соответствия размеров батарей.

Всегда помните о безопасности и следите за своими связями. Если это поможет, сделайте схему ваших батарейных блоков, прежде чем пытаться их построить.Удачи!


Краткий справочник по словарю:

Ампер-час — это единица измерения электрической емкости аккумулятора. Стандартный номинал усилителя рассчитан на 20 часов.

Напряжение представляет собой давление электричества. Некоторые приложения требуют большего «давления», что означает более высокое напряжение.

Выберите более мощный аккумулятор

Была ли эта информация полезной? Подпишитесь, чтобы получать обновления и предложения.

Как подключить батареи последовательно и параллельно

Если вы когда-либо работали с батареями, вы, вероятно, встречали термины серия , параллельная и последовательно-параллельная , но что именно означают эти термины?

Series, Series-Parallel и Parallel — это соединение двух батарей вместе, но зачем вам вообще нужно соединять две или более батарей?

Соединяя две или более батарей последовательно, последовательно-параллельно или параллельно, вы можете увеличить напряжение или емкость в ампер-часах, или даже и то, и другое; позволяет использовать приложения с более высоким напряжением или энергоемкие приложения.

ПОДКЛЮЧЕНИЕ АККУМУЛЯТОРОВ СЕРИИ

Последовательное подключение батареи — это когда вы соединяете две или более батареи вместе для увеличения общего напряжения системы батарей, последовательное соединение батарей не увеличивает емкость, а только напряжение.
Например, если вы подключите четыре батареи 12 Вольт 26 Ач, у вас будет напряжение батареи 48 В и емкость батареи 26 Ач.

Чтобы сконфигурировать батареи с последовательным подключением, каждая батарея должна иметь одинаковое напряжение и номинальную емкость, иначе вы можете повредить батареи.Например, вы можете соединить две батареи 6 В 10 Ач вместе последовательно, но вы не можете соединить одну батарею 6 В 10 Ач с одной батареей 12 В 10 Ач.

Для последовательного подключения группы батарей вы подключаете отрицательную клемму одной батареи к положительной клемме другой и так до тех пор, пока не будут подключены все батареи, затем вы должны подключить перемычку / кабель к отрицательной клемме первой батареи в вашем цепочку батарей к вашему приложению, затем еще один кабель к положительной клемме последней батареи в вашей цепочке к вашему приложению.

При последовательной зарядке аккумуляторов необходимо использовать зарядное устройство, соответствующее напряжению аккумуляторной системы. Мы рекомендуем заряжать каждую батарею индивидуально, чтобы избежать дисбаланса батареи.

Герметичные свинцово-кислотные батареи

в течение многих лет являются предпочтительным выбором для систем с длинными линиями высоковольтных батарей, хотя литиевые батареи могут быть сконфигурированы последовательно, это требует внимания к BMS или PCM.

ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ АККУМУЛЯТОРОВ

Параллельное подключение батареи — это когда вы соединяете две или более батареи вместе для увеличения емкости в ампер-часах, при параллельном подключении батареи емкость увеличивается, однако напряжение батареи остается прежним.

Например, если вы подключите четыре аккумулятора 12 В 100 Ач, вы получите систему аккумуляторов 12 В 400 Ач.

При параллельном подключении батарей отрицательная клемма одной батареи подключается к отрицательной клемме следующей и т. Д. Через цепочку батарей, то же самое делается с положительными клеммами, то есть положительный полюс одной батареи к положительной клемме батареи. следующий. Например, если вам нужна аккумуляторная система 12 В 300 Ач, вам нужно будет подключить три батареи 12 В 100 Ач вместе параллельно.

Параллельная конфигурация батарей помогает увеличить время, в течение которого батареи могут питать оборудование, но из-за увеличенной емкости в ампер-часах их зарядка может занять больше времени, чем у последовательно соединенных батарей.

СЕРИЯ

— АККУМУЛЯТОРЫ С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ

И последнее, но не менее важное! Батареи соединены последовательно-параллельно. Последовательно-параллельное соединение — это когда вы подключаете цепочку батарей для увеличения как напряжения, так и емкости системы батарей.

Например, вы можете соединить шесть батарей 6 В 100 Ач вместе, чтобы получить батарею 24 В 200 Ач, это достигается путем настройки двух цепочек по четыре батареи.

В связи с этим у вас будет два или более комплектов батарей, которые будут настроены как последовательно, так и параллельно для увеличения емкости системы.

Если вам нужна помощь в настройке батарей в последовательном, параллельном или последовательном параллельном соединении, пожалуйста, свяжитесь с одним из наших экспертов по батареям.

Практические соображения — Аккумуляторы | Аккумуляторы и системы питания

При соединении батарей вместе, чтобы сформировать более крупные «банки» (батарея , батарей?), Составляющие батареи должны быть согласованы друг с другом, чтобы не создавать проблем.

Батареи серии

Сначала рассмотрим последовательное подключение аккумуляторов для большего напряжения:

Мы знаем, что ток одинаков во всех точках в последовательной цепи, поэтому какая бы величина тока ни была в одной из последовательно соединенных батарей, она должна быть одинаковой и для всех остальных. По этой причине каждая батарея должна иметь одинаковую мощность в ампер-часах, иначе некоторые батареи разрядятся раньше, чем другие, что поставит под угрозу емкость всего банка.Обратите внимание, что общая емкость батарейного блока этой серии не зависит от количества батарей.

Батареи, подключенные параллельно

Далее мы рассмотрим подключение батарей параллельно для большей емкости по току (меньшее внутреннее сопротивление) или большей емкости в ампер-часах:

Мы знаем, что напряжение одинаково на всех ветвях параллельной цепи, поэтому мы должны быть уверены, что эти батареи имеют одинаковое напряжение. В противном случае у нас будут относительно большие токи, циркулирующие от одной батареи к другой, причем батареи с более высоким напряжением превосходят батареи с низким напряжением.Это не хорошо.

Максимальная токовая защита

По той же теме, мы должны быть уверены, что любая максимальная токовая защита (автоматические выключатели или предохранители) установлена ​​таким образом, чтобы быть эффективной. Для нашей последовательной аккумуляторной батареи одного предохранителя будет достаточно для защиты проводки от чрезмерного тока, поскольку любой разрыв в последовательной цепи прекращает ток во всех частях цепи:

При параллельном блоке батарей одного предохранителя достаточно для защиты проводки от перегрузки по току нагрузки (между подключенными параллельно батареями и нагрузкой), но у нас есть и другие проблемы, от которых нужно защитить.Известно, что батареи имеют внутреннее короткое замыкание из-за неисправности сепаратора электродов, что вызывает проблему, похожую на ту, где батареи с неравным напряжением подключены параллельно: исправные батареи будут превосходить вышедшую из строя батарею (более низкое напряжение), вызывая относительно большие токи внутри соединительных проводов батарей. Чтобы предотвратить такую ​​возможность, мы должны защитить каждую батарею от перегрузки по току с помощью отдельных предохранителей батареи в дополнение к предохранителю нагрузки:

При работе с аккумуляторными батареями особое внимание следует уделять методу и времени зарядки.Различные типы и конструкции батарей имеют разные потребности в зарядке, и рекомендации производителя, вероятно, являются лучшим руководством, которому следует следовать при проектировании или обслуживании системы. Две различные проблемы зарядки аккумулятора: , циклический, , и , перезаряд, . Цикличность относится к процессу зарядки аккумулятора до «полного» состояния, а затем его разрядки до более низкого состояния. Все батареи имеют ограниченный (ограниченный) срок службы, а допустимая «глубина» цикла (как долго она должна быть разряжена в любой момент) варьируется от конструкции к конструкции.Перезарядка — это состояние, при котором ток продолжает возвращаться через вторичную ячейку за пределы точки, в которой ячейка достигла полного заряда. В частности, в свинцово-кислотных элементах перезарядка приводит к электролизу воды («кипячению» воды из батареи) и сокращает срок службы.

Любая батарея, содержащая воду в электролите, может выделять водород в результате электролиза. Это особенно верно для перезаряженных свинцово-кислотных элементов, но не только для этого типа.Водород — чрезвычайно легковоспламеняющийся газ (особенно в присутствии свободного кислорода, образующегося в результате того же процесса электролиза), без запаха и цвета. Такие батареи представляют опасность взрыва даже при нормальных условиях эксплуатации и требуют уважительного обращения. Автор был непосредственным свидетелем взрыва свинцово-кислотной батареи, когда искра, образовавшаяся при извлечении зарядного устройства (небольшого источника питания постоянного тока) из автомобильной батареи, зажгла газообразный водород внутри корпуса батареи, оторвав верхнюю часть батареи. и брызги серной кислоты повсюду.Это произошло в автомобильном магазине средней школы, не меньше. Если бы не все студенты, находившиеся поблизости, были в защитных очках и комбинезонах с застегнутыми воротниками, могла бы произойти серьезная травма.

При подключении и отключении зарядного оборудования от батареи всегда выполняйте последнее подключение (или первое отключение) в месте, удаленном от самой батареи (например, в точке на одном из кабелей батареи, по крайней мере, в футе от батареи. ), так что любая образовавшаяся искра практически не может воспламенить газообразный водород.

В больших стационарных аккумуляторных батареях батареи оборудованы вентиляционными крышками над каждой ячейкой, а газообразный водород удаляется за пределы аккумуляторной комнаты через кожухи непосредственно над батареями. Газообразный водород очень легкий и быстро поднимается вверх. Наибольшая опасность возникает, когда ему позволяют скапливаться в зоне в ожидании возгорания.

Более современные конструкции свинцово-кислотных аккумуляторов герметичны и изготовлены для повторного объединения электролизованного водорода и кислорода обратно в воду внутри самого корпуса аккумулятора.Адекватная вентиляция все еще может быть хорошей идеей на случай, если батарея протечет.

ОБЗОР:

  • Последовательное подключение аккумуляторов увеличивает напряжение, но не увеличивает общую емкость в ампер-часах.
  • Все батареи в последовательном банке должны иметь одинаковый номинал ампер-часов.
  • Параллельное подключение батарей увеличивает общую емкость по току за счет уменьшения общего сопротивления, а также увеличивает общую емкость в ампер-часах.
  • Все батареи в параллельном блоке должны иметь одинаковое номинальное напряжение.
  • Батареи могут быть повреждены чрезмерным циклом и перезарядкой .
  • Батареи с электролитом на водной основе способны выделять взрывоопасный газообразный водород, который не должен накапливаться в помещении.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Что такое аккумулятор? — learn.sparkfun.com

Добавлено в избранное Любимый 22

Использование

Однокамерный

Некоторые схемы могут питаться от одного элемента, но убедитесь, что батарея может обеспечивать достаточное напряжение и ток.

Этот щит фотонной батареи питается от одного элемента LiPo

Если напряжение слишком высокое или слишком низкое для вашей схемы, вам, вероятно, понадобится преобразователь постоянного тока в постоянный.

серии

Чтобы увеличить напряжение между выводами батареи, вы можете расположить элементы последовательно. Последовательность означает штабелирование ячеек встык, соединение анода одного с катодом следующего.

Последовательно соединяя батареи, вы увеличиваете общее напряжение.Сложите напряжение всех ячеек, чтобы определить рабочее напряжение. Емкость остается прежней.

В этом примере четыре ячейки 1,5 В подключены последовательно. Напряжение на нагрузке составляет 6 В, а общий набор аккумуляторов имеет емкость 2000 мАч.

В большинстве бытовых электронных устройств, в которых используются щелочные батареи, батареи устанавливаются последовательно. Например, этот держатель батареек 2x AA может поднять номинальное напряжение до 3 В для проекта.

ПРИМЕЧАНИЕ: Если вы заряжаете литий-ионные или литий-полимерные батареи последовательно, вам необходимо использовать специальную схему, известную как «балансир», чтобы гарантировать равномерное напряжение между элементами.Некоторые зарядные устройства, такие как это, имеют балансиры для безопасной зарядки.

Параллельный

Если напряжение одного элемента соответствует нагрузке, вы можете добавить батареи параллельно, чтобы увеличить емкость. Обратите внимание, что это также означает увеличение доступного тока (C-Rate).

Будьте осторожны при параллельном подключении аккумуляторов! Все элементы должны иметь одинаковое номинальное напряжение и одинаковый уровень заряда. Если есть какие-либо различия в напряжении, может произойти короткое замыкание, вызывающее перегрев и, возможно, возгорание.

В этом примере четыре ячейки 1,5 В подключены параллельно. Напряжение на нагрузке остается на уровне 1,5 В, но общая емкость увеличивается до 8000 мАч.

Серия

и параллельный

Если вы хотите увеличить напряжение и емкость, вы можете комбинировать последовательные и параллельные батареи. Еще раз убедитесь, что уровень напряжения одинаков для батарей, включенных параллельно, так как может произойти короткое замыкание.

В этом примере полное напряжение на нагрузке составляет 3 В, а общая емкость аккумуляторов составляет 4000 мАч.

В больших аккумуляторных блоках, особенно литий-ионных, вы часто видите конфигурацию, указанную с использованием «S» и «P» для последовательного и параллельного подключения. Конфигурация для схемы выше — 2S2P. В качестве практического примера современные электромобили используют массивные массивы батарей, соединенных последовательно и параллельно.


← Предыдущая страница
Терминология

Последовательное подключение аккумуляторов — База знаний BatteryGuy.com

Есть два способа подключения батарей: параллельно и серии .На рисунках ниже показано, как эти вариации схемы подключения могут обеспечивать различное выходное напряжение и ампер-час.

На рисунках мы использовали герметичные свинцово-кислотные батареи, но концепция подключения блоков верна для всех типов батарей.

Различные конфигурации проводки дают нам разные напряжения или емкости в ампер-часах.

В этой статье рассматриваются вопросы, связанные с последовательным подключением (т. Е. Повышением напряжения). Дополнительные сведения о параллельном подключении см. В разделе «Параллельное подключение батарей» или в нашей статье о сборке батарейных блоков.

Последовательное подключение увеличивает только напряжение

Основная концепция при последовательном соединении заключается в том, что вы складываете напряжения батарей вместе, но емкость в ампер-часах остается неизменной. Как показано на диаграмме выше, две 6-вольтовые батареи 4,5 Ач, соединенные последовательно, способны обеспечить 12 В (6 В + 6 В) и 4,5 А-часов .

На этом большинство руководств заканчивается, но что произойдет, если соединить вместе батареи с разным напряжением и емкостью в ампер-часах? Большинство людей просто отвечают, говоря: «Не делай этого!» … но почему нет?

Подключение аккумуляторов разного напряжения последовательно

Теоретически, , батарея на 6 В 5 Ач и батарея на 12 В 5 Ач, соединенные последовательно, обеспечат питание 18 В (6 В + 12 В) и 5 ​​Ач .Батарея на 6 вольт часто состоит из трех элементов по 2 вольта, а батарея на 12 вольт обычно состоит из шести элементов по 2 вольта. Поэтому все, что вы сделали, — это соединили вместе девять 2-вольтовых ячеек, чтобы получить 18 вольт… так в чем проблема?

Реальность такова, что никакая батарея на 6 вольт не будет ровно 6 вольт, а никакая батарея на 12 вольт не будет ровно 12 вольт. Напряжения отдельных элементов различаются даже для батарей одного производителя и производителя. Батарея на 6 В может иметь напряжение ячейки 2,2 В, а батарея на 12 В может иметь напряжение ячейки 2.1 вольт. Однако это может быть довольно легко прочитать с помощью вольтметра, если нужно проверить.

Сопоставить номинальные значения ампер-часов намного сложнее. Батарея на 6 В на самом деле может быть 5,2 Ач, а батарея на 12 В — 5,5 Ач. Значения ампер-часов также намного сложнее проверить без точной разрядки обоих устройств с одинаковой скоростью в одинаковых условиях и точного измерения результатов.

Вам также необходимо уточнить у производителя, как они достигли своего номинального значения в ампер-часах, потому что разные производители используют разные методы — не все батареи на 5 Ач имеют 5 Ач, как вы думаете.Некоторые производители заявляют, что их аккумулятор составляет 5 Ач, используя «20-часовой рейтинг», в то время как другие говорят, что их аккумулятор составляет 5 Ач, используя «100-часовой рейтинг». Для получения дополнительной информации по этому вопросу см. Какой аккумулятор с глубоким циклом разряда.

Кроме того, эти характеристики и поведение могут отличаться в зависимости от конструкции батареи. Залитая свинцово-кислотная батарея может иметь другие схемы разряда и перезарядки по сравнению с герметичной свинцово-кислотной батареей.

Что означают эти вопросы на практике?

Первый практический результат заключается в том, что емкость батарей, соединенных вместе, будет наименьшей из ампер-часов.В приведенном выше примере это аккумулятор 5,2 Ач. Не беда, если вы ожидали только 5 Ач, по крайней мере, не проблема сразу. Если бы вы подключили устройство к батарейному блоку, оно способно питаться (скажем, лампочка на 0,5 А), то оно сработало бы.

Настоящие проблемы возникают во время циклов разрядки и зарядки (если батареи перезаряжаемые).

Выгрузка

Во время разрядки сначала разряжается более слабая батарея. По мере разряда аккумуляторов их напряжение падает.Когда это напряжение падает в устройстве ниже определенной точки, может сработать автоматическое отключение, отключив элемент или заставив его отказаться от работы. Это одна из причин, по которой в автомобиле могут загореться огни зажигания, но стартер не хочет иметь с вами ничего общего.

Эти встроенные точки отсечки существуют, потому что батареи имеют более короткий срок службы, если они каждый раз разряжены полностью . На самом деле, если вы внимательно посмотрите на некоторых производителей, которые заявляют, что их батареи прослужат тысячи циклов, они четко заявляют что-то вроде «при разряде до 80% состояния заряда».

В нашем примере мы запитываем устройство на 18 вольт, которое может иметь отключение при 16 вольт. Наша меньшая 6-вольтовая батарея при разряде может упасть до 5 вольт, но 12-вольтовая батарея (которая на самом деле в этом примере составляет 12,6 вольт) все еще имеет достаточный заряд. Это означает, что общее подаваемое напряжение составляет 17,6 вольт (5 вольт + 12,6 вольт).

Батарея на 6 В к настоящему моменту должна быть отключена, но цепь поддерживается более крупным блоком на 12 В, поскольку меньшая батарея продолжает разряжаться, выходя далеко за пределы своих проектных возможностей.

Это не катастрофа для одноразовых батарей, но для аккумуляторных батарей вы резко сократите срок службы батареи, а также ее способность перезаряжаться.

Проблемы с одноразовой батареей

Когда более слабая батарея почти полностью разряжена, более сильная батарея будет пытаться перезарядить ее, чтобы поддерживать цепь в рабочем состоянии.

Попытка перезарядить одноразовые батареи может привести к накоплению горячих газов внутри, что может привести к растрескиванию корпуса и утечке.В крайнем случае он может загореться или взорваться.

Обратная полярность

Когда некоторые типы аккумуляторов (акцент на некоторых) полностью разряжены, химическая разница между отрицательными и положительными пластинами отсутствует. В нашем примере батарея на 6 вольт сначала попадет в эту точку, но батарея на 12 вольт поддерживает цепь и начнет попытки перезарядить меньшую батарею.

Пропуская ток через разряженную батарею таким образом, можно поменять местами клеммы более слабой батареи — положительный становится отрицательным, а отрицательный становится положительным.Теперь, по сути, у нас есть положительная клемма аккумулятора на 6 В, подключенная к положительной клемме аккумулятора на 12 В. Фигово.

В большинстве случаев к этому моменту обе батареи будут почти полностью разряжены. Их способность к драматическому взрыву будет низкой, но вы можете увидеть утечки, вызванные выходящими горячими газами, когда этот человек обнаружен внутри детской игрушки или что засвидетельствовано батареями, подключенными последовательно в этих часах.

Однако чем больше разница между двумя батареями, тем больше вероятность драматического события!

Зарядка

Предположим, что ничего не взорвалось, но на 12-вольтовой батарее в конечном итоге упало напряжение до такой степени, что устройство отключило питание, у вас останется довольно разряженная 12-вольтовая батарея и очень разряженная 6-вольтовая батарея.Время подзарядиться.

По мере зарядки аккумуляторов их напряжение снова повышается, и на этот раз меньшая батарея заряжается быстрее. Большинство зарядных устройств, как и различное оборудование, имеют точку отключения. В нашем примере, если бы обе батареи были полностью заряжены, они фактически выдавали бы 19,2 В (12,6 В + 6,6 В), но наше зарядное устройство хочет отключиться при 18 В (или чуть больше).

Батарея меньшего размера разряжается до 6,6 В быстрее, но поскольку общая цепь не достигает 18 В, батарея на 6 В затем начнет перезаряжаться и, возможно, приведет к внутреннему повреждению.Чтобы добраться до точки отключения зарядного устройства, более крупному аккумулятору необходимо всего лишь 11,4 вольт.

В результате получается перезаряженная батарея на 6 вольт и недозаряженная батарея на 12 вольт. Регулярная недозарядка также вызывает внутренние проблемы, такие как сульфатирование.

Сводка

Короче говоря, последовательное соединение батарей с разным напряжением будет работать, но обе батареи будут повреждены во время циклов разрядки и перезарядки. Чем больше поврежден один, тем больше будет поврежден другой, и оба потребуют замены задолго до того, как это потребуется.

Чем больше разница в возможностях аккумуляторов, тем быстрее произойдет повреждение.

Даже если бы вы могли получить и 6-вольтовую, и 12-вольтовую батарею с точно таким же напряжением элементов, возникла бы проблема из-за небольшой разницы в емкости в ампер-часах, которую очень трудно измерить. Это сократит срок службы батареи меньшего размера из-за чрезмерной разрядки и избыточной зарядки, описанных выше, и сократит срок службы батареи большего размера из-за недостаточной зарядки.

Подключение аккумуляторов с разной мощностью в ампер-часах серии

Теоретически батарея на 6 В 3 Ач и батарея на 6 В 5 Ач, соединенные последовательно, дадут питание 12 В 3 Ач (емкость более слабой батареи всегда ограничивает цепь), и если вы это сделаете, она будет работать и ничего бы не взорвалось (для начала).

Но, как описано выше, батареи на 6 вольт 3 Ач не точно 6 вольт и 6 вольт 5 Ач батареи не точно 6 вольт.Использование разных батарей увеличивает вероятность этого несоответствия напряжения. Результат точно такой же, поэтому соединяет батареи разного напряжения последовательно (см. Выше). Однако, если бы можно было найти две батареи или элементы с одинаковым напряжением, что бы тогда произошло?

Выгрузка

Напряжение батарей падает по мере их разряда. Большинство устройств с батарейным питанием распознают это падение напряжения и прекращают работу.Так, устройство на 6 вольт может перестать работать, когда напряжение батареи упадет до 5 вольт. Этот предохранитель предназначен для предотвращения чрезмерного разряда батареи, который может сократить срок ее службы.

В нашем примере батарея меньшего размера на 3 Ач разряжается быстрее (это просто батарея меньшего размера), и ее напряжение затем упадет. Однако большая батарея на 5 Ач по-прежнему будет поддерживать свое напряжение, позволяя общему напряжению цепи быть достаточным, чтобы устройство продолжало потреблять ток.

В результате батарея емкостью 3 Ач разряжается намного ниже расчетной точки.Если он работает полностью ровно, возможна обратная полярность (см. Выше).

Зарядка

Меньшая батарея 3 Ач заряжается быстрее и восстанавливает свои 6 вольт. Однако к этому моменту аккумулятор на 5 Ач не будет полностью заряжен, и зарядное устройство, увидев, что напряжение 12 В еще не достигнуто, продолжит заряжать цепь. В результате перезарядка блока на 3 Ач вызывает его дальнейшее повреждение.

Подключение аккумуляторов разного напряжения и ампер-часов серии

Как описано в разделе Подключение аккумуляторов с разным напряжением в серии выше, чем больше разница в номинальном напряжении или ампер-часах, тем больше несбалансированность разрядки и перезарядки и тем больший ущерб вы наносите аккумуляторам из-за чрезмерной разрядки. и чрезмерная зарядка более слабых и недостаточная зарядка более сильных.

Небольшие различия могут привести к обратной полярности, что приведет к утечкам или вздутию. Очень большие различия могут привести к взрывам. Вот почему краткий ответ на вопрос о последовательном подключении аккумуляторов с разным номиналом — «Не делайте этого».

Возрастной фактор аккумуляторов

При последовательном подключении аккумуляторов рекомендуется использовать аккумуляторы одного номинала, производителя и модели, чтобы минимизировать разницу в точном напряжении и силе тока. Обратите внимание, мы говорим «свести к минимуму», потому что даже батареи, выпущенные на одной производственной линии, могут незначительно отличаться в этих измерениях.

Еще один фактор — возраст батареи.

У более старых батарей, как с точки зрения времени, прошедшего с момента их изготовления, так и количества разрядов и зарядов, это влияет на их реальное напряжение и емкость в ампер-часах. Это означает, что если у вас есть две последовательно соединенные батареи с одинаковым напряжением и емкостью в ампер-часах, которые вы использовали какое-то время, но замените одну на новую, то в действительности у вас будет одна батарея с более высоким напряжением и силой тока ( новый аккумулятор), чем другой старый аккумулятор.

В результате старое устройство получит больший урон из-за чрезмерной разрядки и чрезмерной зарядки, а новое будет повреждено из-за недостаточной зарядки.

В случае одноразовых батарей старая батарея может расколоться и протечь, когда она полностью разряжена, а новая батарея пытается ее перезарядить.

Наилучшая практика при последовательном подключении аккумуляторов

Как обсуждалось в этой статье, чем ближе совпадают напряжения и емкости различных батарей, соединенных вместе, тем меньше ущерба они причинят друг другу.Возраст также играет роль в этих рейтингах, поэтому обычно рекомендуется:

  • Используйте только батареи с таким же напряжением и емкостью в ампер-часах от того же производителя и марки
  • Замените все батареи одновременно
  • Замените все батареи на «новые» (тот же номер партии или срок годности)

Несоблюдение этих правил не означает, что ваши батареи параллельно не будут работать, просто это будет стоить дороже в долгосрочной перспективе, так как батареи нужно будет заменять чаще.Существует также внешний риск взрыва, если у вас есть много батарей с разным напряжением и током или с большой разницей от одной батареи к другой.

Когда можно комбинировать батареи разного номинала в серии

В то время как ответ на вопрос о подключении батарей с разными номиналами обычно — «НЕЛЬЗЯ», на самом деле должен быть «Нельзя без схемы балансировки». Схема балансировки контролирует отдельные батареи или элементы, чтобы гарантировать, что вся цепь отключится, когда напряжение самого слабого элемента или батареи упадет до определенной точки.Схема балансировки также гарантирует, что каждая батарея или элемент полностью заряжены.

Параллельное подключение аккумуляторов — База знаний BatteryGuy.com

Есть два способа подключения батарей: параллельно и серии . На приведенном ниже рисунке показано, как эти варианты подключения могут обеспечивать различное выходное напряжение и ампер-час.

На рисунках мы использовали герметичные свинцово-кислотные батареи, но концепция подключения блоков верна для всех типов батарей.

Различные конфигурации проводки дают нам разные напряжения или емкости в ампер-часах.

В этой статье рассматриваются вопросы, связанные с параллельным подключением (например, увеличение емкости в ампер-часах). Дополнительные сведения о последовательном подключении см. В разделе «Последовательное подключение аккумуляторов» или в нашей статье о сборке аккумуляторных батарей.

Параллельное подключение увеличивает емкость только в ампер-часах

Основная концепция заключается в том, что при параллельном подключении вы складываете номиналы батарей в ампер-часах, но напряжение остается неизменным.Например:

  • две 6-вольтовые батареи 4,5 Ач, соединенные параллельно, способны обеспечить 6 В 9 ампер-часов (4,5 Ач + 4,5 Ач).
  • четыре 1,2 В 2 000 мАч, соединенные параллельно, могут обеспечить 1,2 В 8 000 мАч (2 000 мАч x 4).

Но что произойдет, если вы подключите батареи с разным напряжением и емкостью в ампер-часах параллельно?

Параллельное подключение аккумуляторов разного напряжения

Это большая запретная зона. Батарея с более высоким напряжением будет пытаться зарядить батарею более низким напряжением, чтобы создать баланс в цепи.

  • первичные (одноразовые) батареи — они не предназначены для зарядки, поэтому батарея с более низким напряжением может перегреться, протечь или вздуться, а в экстремальных обстоятельствах, когда напряжения сильно различаются, она может взорваться.
  • вторичные (аккумуляторные) батареи — эти чуть лучше. Батарея с более низким напряжением не предназначена для зарядки выше определенной точки, но батарея с более высоким напряжением все равно будет пытаться. Результатом может быть перегрев, утечка или вздутие батареи более низкого напряжения и / или перегрев батареи более высокого напряжения, поскольку она быстро разряжается.Опять же, чем больше разница в напряжении, тем больше вероятность возгорания или взрыва.

Стоит отметить, что многие люди каждый день случайно подключают параллельно батареи разного напряжения. Например:

  • Если смешать марки даже с одинаковым обозначенным напряжением — могут возникнуть проблемы. Из-за разных производственных процессов точное напряжение аккумуляторов разных производителей может незначительно отличаться. Это означает, что батарея на 1,5 В от марки X на самом деле может быть 1.6 вольт, тогда как батарея на 1,5 вольта марки Y могла быть 1,55 вольт. Если бы они были подключены параллельно, вы вряд ли увидите фейерверк, но возникнут другие проблемы.
    • для первичных (одноразовых) батарей — более сильная батарея все равно будет пытаться зарядить более слабую, сокращая срок службы обеих.
    • для вторичных (перезаряжаемых) батарей — более сильная батарея заряжает более слабую, истощая себя и тратя энергию.
  • Если вы подключаете аккумуляторные батареи параллельно, и одна из них разряжается, а другие заряжаются — заряженные батареи будут пытаться зарядить разряженную батарею.При отсутствии сопротивления замедлению процесса зарядки заряженные устройства могут перегреться, поскольку они быстро разряжаются, а разряженная батарея может перегреться, поскольку она пытается зарядить на уровне, превышающем его проектные возможности.
  • Если вы смешиваете батареи разного возраста — , старые батареи всегда будут иметь более низкое напряжение, так как все батареи со временем саморазряжаются. Даже аккумуляторные батареи не будут заряжаться до того же уровня, что и новые.

Таким образом, важны следующие рекомендации:

  • С первичными (одноразовыми) батареями используйте только батареи той же марки и возраста (в идеале из той же упаковки).Если это невозможно, дважды проверьте напряжение каждого блока с помощью вольтметра.
  • С вторичными (аккумуляторными) батареями используйте только батареи той же марки и возраста и убедитесь, что все блоки полностью заряжены, прежде чем подключать их вместе параллельно. Если вы не уверены в уровне заряда, либо подключите их по отдельности к зарядному устройству, пока зарядное устройство не подтвердит, что они полностью заряжены, либо проверьте напряжение с помощью вольтметра.

Подключение аккумуляторов разной емкости в ампер-часах параллельно

Это возможно и не вызовет серьезных проблем, но важно отметить некоторые потенциальные проблемы:

  • Проверьте химический состав аккумуляторов. Например, герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы имеют точки зарядки, отличные от точек зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов.Это означает, что при одновременной зарядке двух батарей некоторые батареи никогда не будут заряжены полностью. Результатом этого будет сульфатирование тех, которые никогда не достигнут полного заряда, что сократит их срок службы.
  • Дважды проверьте напряжение. — если вы используете батареи с разной емкостью в ампер-часах, весьма вероятно, что напряжения будут другими (даже если напряжение, указанное на этикетках, совпадает). Проверьте это с помощью вольтметра, иначе у вас возникнут проблемы (см. , параллельное подключение батарей разного напряжения выше).

Именно по этим причинам рекомендуется использовать батареи той же марки, напряжения и емкости. Невыполнение этого требования (если у вас нет знаний и инструментов для проверки того, что вы делаете) может создать потенциально опасную цепь.

Подключение аккумуляторов последовательно, параллельно или обоими, и выберите правильный размер кабеля

Существует несколько способов подключения нескольких батарей для достижения правильного напряжения или емкости батареи для конкретной установки постоянного тока.Соединение аккумуляторов последовательно или параллельно, или оба как один большой блок, вместо того, чтобы иметь отдельные блоки, сделает ваш источник питания более эффективным и обеспечит максимальный срок службы вашего блока аккумуляторов.

Соединение серии

Последовательное соединение батарей увеличивает напряжение, сохраняя при этом емкость в ампер-часах.

Например;

  • 2 батареи по 6 В по 120 Ач, соединенные последовательно, дадут вам 12 В, но только 120 Ач емкости.
  • 2 батареи на 12 В по 120 Ач, соединенные последовательно, дадут вам 24 В, но все же только 120 Ач.

Параллельное соединение

При параллельном соединении батарей емкость удваивается, а напряжение остается неизменным.

Например;

  • Две батареи на 12 В по 120 Ач, подключенные параллельно, дадут вам только 12 В, но увеличат емкость до 240 Ач.
Серия

/ Параллельное соединение

Это комбинация вышеперечисленных методов, которая используется для батарей 2 В, 6 В или 12 В для достижения более высокого напряжения и емкости системы.

Например;

  • 4 батареи по 6 В по 120 Ач, подключенные последовательно / параллельно, дают вам 12 В при 240 Ач.
  • 4 батареи на 12 В, 120 Ач, могут быть подключены последовательно / параллельно, чтобы получить 24 В при емкости 240 Ач.

Подключение кабеля аккумулятора

Кабели, соединяющие ваши батареи вместе, играют важную роль в работе вашего батарейного блока. Выбор правильного размера (диаметра) и длины кабеля важен для общей эффективности.Слишком маленькие или излишне длинные кабели приведут к потере мощности и увеличению сопротивления.

При последовательном или параллельном или последовательном / параллельном подключении батарей кабели между каждой батареей должны быть одинаковой длины. Как вы можете видеть на схемах выше, все короткие кабели, соединяющие батареи, имеют одинаковую длину, а все длинные кабели — одинаковой длины. Это связывает батареи вместе с одинаковым сопротивлением кабеля, гарантируя, что все батареи в системе работают одинаково вместе.

Особое внимание следует также обратить на то, где основные системные кабели подключаются к батарейному блоку. Чаще всего системные кабели, питающие нагрузки, подключаются к первой или «самой простой» аккумуляторной батарее в банке, что снижает производительность и срок службы. Эти основные системные кабели, которые проходят к вашему распределению постоянного тока (нагрузки), должны быть подключены через всю батарею, как показано на схемах выше. Это гарантирует, что весь аккумуляторный блок будет заряжаться и разряжаться одинаково, обеспечивая оптимальную производительность.

Основные системные кабели и кабели, соединяющие батареи, должны быть достаточного размера (диаметра), чтобы выдерживать общий ток системы. Если у вас есть большое зарядное устройство или инвертор, вы хотите убедиться, что кабели способны выдерживать потенциально большие токи, которые генерируются или потребляются этим оборудованием, а также всеми другими вашими нагрузками.

Соединение серии

Батареи соединены последовательно для получения более высокого напряжения, например 24 или даже 48 вольт.Положительный полюс каждой батареи соединяется с отрицательным полюсом следующей, с отрицательным полюсом первой батареи и положительным полюсом последней батареи, подключенной к системе. Показанный тип схемы представляет собой банк на 24 В, 120 Ач.

Параллельное соединение

Параллельное соединение включает соединение плюсовых полюсов нескольких батарей друг с другом и то же самое с минусовыми полюсами. Затем к системе подключаются плюс первой батареи и минус последней батареи.Этот тип устройства используется для увеличения емкости (в данном случае 12v 240Ah).

Серия

/ Параллельное соединение

Комбинация последовательного и параллельного подключения требуется, например, если вам нужен набор батарей на 24 В с большей емкостью. Затем аккумулятор необходимо подключить к системе с помощью плюсового полюса первого и минусового полюса последнего аккумулятора. Показанный тип схемы представляет собой банк на 24 В, 240 Ач.

Размер кабеля

В независимой энергосистеме вы обычно найдете систему инвертора и зарядного устройства, работающую на общую цель — обеспечение энергией.То, что связывает каждый из них вместе, — это кабели для подачи питания к батареям или от них или к распределителю постоянного тока. К сожалению, наиболее распространенной ошибкой при установке является недостаточный размер кабелей к нагрузке / с или от источников подзарядки.

Правильная установка — это прежде всего вопрос выбора кабеля, соответствующего его задаче, использования правильных инструментов для присоединения клемм и обеспечения адекватной защиты от сверхтоков с помощью предохранителей и автоматических выключателей.

Подобрать размер кабеля достаточно просто.Это функция длины кабеля (измерение от источника питания до прибора и обратно) и тока (силы тока), который будет проходить по нему. Это можно найти, проверив этикетку на приборе в цепи или в листе технических характеристик прибора. Чем длиннее кабель или чем выше сила тока, тем больше должен быть кабель, чтобы избежать недопустимых потерь напряжения. И всегда должен быть достаточный запас прочности, потому что прибор может фактически потреблять больший ток, чем тот, на который он рассчитан, из-за нагрева, низкого напряжения, дополнительной нагрузки и других факторов.

Для цепей 12 В соотношение между длиной кабеля, током и сечением кабеля приведено в таблице ниже. Обратите внимание, что у вас есть два типа цепей: критический и некритический. «Критическая» схема основана на потере напряжения в кабеле 3%, а «некритическая» схема основана на потере напряжения 10%. Это означает, что когда цепь полностью загружена (т.е. работает с номинальной силой тока), напряжение на приборе будет на 3% или 10% ниже, чем на батарее. Например, если батарея на 12.6 вольт, прибор будет видеть 12,2 вольт (потеря 3%) или 11,34 вольт (потеря 10%).

Многие приборы (особенно осветительные приборы) будут нормально работать с потерей напряжения 10%, но другие особенно чувствительны к таким потерям (особенно схемы зарядки и инвертора, а также некоторые электродвигатели). В целом, учитывая суровые реалии жилых автофургонов и морской среды, при выборе кабелей лучше использовать таблицу падения напряжения 3%, а не таблицу 10%. Если размер кабеля немного больше, не будет потери производительности; всегда есть ухудшение производительности (и, возможно, угроза безопасности), если он слишком мал.

Заземляющий (отрицательный) кабель является такой же частью цепи, как и положительный кабель; он должен быть такого же размера. В общем, каждый прибор должен питаться от распределительной панели своими собственными положительным и отрицательным кабелями, хотя в цепях освещения иногда используются общие кабели питания и заземления для питания нескольких источников света (в этом случае кабели питания должны быть рассчитаны на общую нагрузку. всех огней).

Для систем на 24 В размер кабеля вдвое меньше, чем у системы на 12 В.

Всегда читайте рекомендации по продуктам или уточняйте у своего поставщика, чтобы точно знать, какой размер кабеля требуется для ваших продуктов.

Таблица кабелей Enerdrive. Таблица размеров кабелей используется, проходя через верхнюю строку, пока не будет найден столбец с соответствующей силой тока, а затем перемещаясь вниз по левому столбцу, пока не будет достигнута строка с соответствующим расстоянием. Цветовая кодировка в основной части таблицы на пересечении этой строки и столбца — это размер провода.Сравните это с таблицей преобразования кабелей, чтобы узнать, какой размер кабеля использовать.

AWG (American Wire Gauge) используется в качестве стандартного метода обозначения диаметра провода, измерения диаметра проводника (неизолированного провода) с удаленной изоляцией. AWG иногда также называют калибром проводов Брауна и Шарпа (B&S). Большинство австралийских автоэлектриков используют шкалу B&S.

Также представлена ​​таблица преобразования из AWG / B & S в мм². В этой таблице приведены перекрестные ссылки ближайших эквивалентных размеров между метрическими и американскими размерами проводов.В Европе и Австралии сечения проводов выражаются в площади поперечного сечения в мм².

Другие важные моменты, которые следует учитывать при электромонтаже лодок или жилых автофургонов:

  • Все контуры должны быть как можно выше, без соединений в трюмных водах или во влажных помещениях или вблизи них.
  • Все соединения кабельных наконечников должны быть хорошо обжаты и НЕ припаяны
  • По возможности в морской среде предпочтительно использовать луженый кабель
  • Используйте кабель витой пары для любой проводки в пределах 1 м от компаса.
  • Никогда не подключайтесь к существующим цепям при установке нового оборудования; проложите новый дуплексный кабель подходящего размера (положительный и отрицательный кабель в общей оболочке) от распределительной панели (или источника питания) к устройству.
  • Рекомендуется промаркировать все кабели на обоих концах, и вы должны держать на борту обновленный план проводки, чтобы помочь в устранении неисправностей в будущем.
Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *