Schémy zapojenia batérie

Kombinovaná skupina batérií sa nazýva článková batéria alebo jednoducho galvanická batéria. Existujú dva hlavné spôsoby pripojenia článkov na batérie: sériový a paralelný.

V rámci tohto článku uvažujeme o vlastnostiach sériového a paralelného pripojenia batérií. Existujú rôzne situácie, kedy môže byť potrebné zvýšiť celkovú kapacitu alebo zvýšiť napätie pomocou paralelného alebo sériového pripojenia niekoľkých batérií k batérii, a vždy si musíte pamätať na nuansy.

Paralelné spojenie zahŕňa kombinovanie kladných svoriek batérií so spoločným plusovým bodom obvodu a všetky záporné svorky so spoločným mínusom, t. J. Spájajú všetky kladné svorky prvkov s jedným spoločným vodičom a všetky záporné svorky s iným spoločným vodičom. Konce bežných vodičov takejto batérie sú pripojené k externému obvodu - k prijímaču.

Podstata postupného spôsobu spájania batérií, ako naznačuje jeho názov, spočíva v tom, že všetky prijaté prvky sú spolu spojené do jedného sekvenčného reťazca, t. J. Kladný pól každého prvku je pripojený k zápornému pólu každého nasledujúceho prvku.

V dôsledku tohto spojenia sa získa jedna spoločná batéria, v ktorej záporný koniec zostáva voľný pre jeden extrémny prvok a kladné závery pre druhý. S pomocou ich batérie a je súčasťou externého obvodu - v prijímači. Ďalej sa o tom porozprávame podrobnejšie.

Paralelné spojenie batérií poskytuje kombináciu kapacít a pri rovnakom počiatočnom napätí na každej z batérií zahrnutých v batérii, ktorá je z nich zostavená, je kapacita zloženej batérie rovná súčtu kapacít týchto batérií. Pri rovnakých kapacitách kombinovaných batérií stačí na zistenie kapacity batérií vynásobiť počet batérií tvoriacich batériu kapacitou jednej batérie v zostave.

Paralelné pripojenie:

Bez ohľadu na to, koľko prvkov zapojíme paralelne, ich celkové napätie sa vždy bude rovnať napätiu jedného prvku, ale potom sa môže sila vybíjacieho prúdu zvýšiť, koľkokrát bude do batérie zahrnutých toľko prvkov, ak sú všetky prvky v batérii rovnakého typu.

Ak zapojíte batérie do série, získajte batériu s rovnakou kapacitou ako kapacita jednej z batérií zahrnutých v batérii za predpokladu, že sú rovnaké. Napätie batérie sa bude rovnať súčtu napätí každej z batérií tvoriacich batériu.

Ak sú batérie s rovnakou kapacitou a napätím rovnaké v čase pripojenia zapojené do série, potom napätie batérie získané sériovým pripojením bude súčinom napätia jednej batérie a počtu batérií, ktoré tvoria sériový obvod.

Sériové pripojenie:

Ak sú prvky zapojené do série, ich vnútorné odpory sa tiež sčítajú. Preto je možné zo zostavenej batérie bez ohľadu na veľkosť jej napätia spotrebovať iba tú istú prúdovú silu ako jeden prvok, ktorý je súčasťou tejto batérie. To je pochopiteľné, pretože pri sériovom pripojení prúd prechádza cez každý prvok, ktorý prechádza celou batériou.

Teda, spojením prvkov do série, zvýšením ich celkového počtu, je možné zvýšiť napätie batérie na akékoľvek limity, ale sila vybitého prúdu batérie zostane rovnaká ako sila jedného samostatného prvku zahrnutého v jej zložení.

V paralelnom aj sériovom zapojení sa celková energia batérie rovná súčtu energií všetkých batérií, ktoré tvoria batériu.

Prečo sa teda batérie kombinujú do batérií? Ide o to, že v každom obvode sú straty spojené s ohrievaním vodičov. A s rovnakým odporom vodiča, ak chcete preniesť určitú energiu, je oveľa výhodnejšie prenášať energiu pri vysokom napätí, potom bude prúd potrebovať menej a ohmické straty budú menšie.

Z tohto dôvodu výkonné neprerušiteľné zdroje napájania používajú batérie sériovo zapojených akumulátorov na celkové napätie niekoľko desiatok voltov a nie paralelný obvod 12 voltov. Čím vyššie je napätie zdroja, tým vyššia je účinnosť prevodníka.

Ak je potrebný významný prúd a jedna dostupná batéria nestačí na určený účel, kapacita batérie sa zvýši uchytením k paralelnému pripojeniu niekoľkých batérií.

Nie je vždy ekonomicky možné vymeniť batériu za novú, ktorá má väčšiu kapacitu, a niekedy stačí spojiť ďalšiu jednu paralelne a zvýšiť kapacitu zdroja na požadovanú. niektorí neprerušiteľné zdroje energie majú oddiely na inštaláciu ďalších batérií paralelne s existujúcimi, aby sa zvýšil energetický zdroj prevodníka.

Čo treba brať do úvahy pri kombinovaní batérií v sériovom obvode? Batérie rôznej kapacity (vyrábané pomocou rovnakej technológie, napríklad olovo-kyselina) sa vyznačujú vnútorným odporom. Čím vyššia je kapacita, tým nižší je vnútorný odpor, tu je závislosť takmer nepriamo úmerná.

Z tohto dôvodu, ak zapojíte batérie rôznej kapacity do série a zatvoríte obvod záťaže alebo nabíjací obvod, prúd v obvode pôjde všade rovnako, ale poklesy napätia sa budú líšiť. A na niektorých batériách bude napätie počas nabíjania oveľa vyššie ako nominálna hodnota, čo je nebezpečné, a pri vybíjaní bude oveľa nižšia ako spodná hranica, ktorá je škodlivá. Pozrime sa na ďalší príklad a ukážte, s čím to súvisí.

K dispozícii je 10 batérií, z ktorých každá má menovité napätie 12 voltov, z ktorých 9 má kapacitu 20 ampér hodín a jednu 10 ampér hodín. Rozhodli sme sa spojiť ich do série a nabíjať z nabíjačky pomocou riadenia nabíjacieho prúdu, nastaviť prúd na 2 ampéry. nabíjačka nakonfigurovaný tak, aby sa zastavil nabíjanie, keď napätie batérie prekročí značku 138 voltov, na základe priemerne 13,8 voltov pre každú batériu v sériovej batérii. Čo sa stane?

Pre každú batériu výrobca poskytuje charakteristiku nabíjania, kde môžete vidieť, koľko prúdu a ako dlho musíte batériu nabiť.

Je zrejmé, že batéria s 2-krát menšou kapacitou pri prúde 2 ampéry dostane rovnaké množstvo energie ako batérie s väčšou kapacitou, ale zvýšenie napätia na nej pôjde asi trikrát rýchlejšie. Takže po 3 hodinách si malá batéria vyberie svoju daň a súčasne bude potrebné nabíjať veľké batérie ďalších 6 hodín.

Ale napätie na malej batérii už prekročilo hranicu, bolo by potrebné prepnúť ju do režimu stabilizácie napätia, nerobí to na našej nabíjačke. Nakoniec systém rekombinácie plynov v batérii nevydrží polovicu kapacity, ventily sa odtrhnú a batéria začne strácať vlhkosť, stratiť kapacitu, zatiaľ čo veľké batérie budú stále nedostatočne nabité.

Záver: Postupne sa môžu nabíjať iba batérie rovnakej kapacity, rovnakej technológie a rovnakého stavu vybitia.

Teraz predpokladajme, že vybijeme rovnaký sériový obvod. Každá batéria má spočiatku 13,8 voltov a vybíjací prúd je 2 ampéry. Ochrana pred hlbokým vybitím otvorí obvod pri 72 V, t. J. Predpokladá sa najmenej 7,2 V na batériu. Po 4 hodinách bude malá batéria úplne vybitá a na veľkých bude stále 12 voltov a ochrana pred hlbokým vybitím nevydrží trik.Malá batéria už nezvratne stratí časť svojej kapacity.

Z tohto dôvodu je možné do série zapojiť iba batérie rovnakej kapacity, ak ich nechcete pokaziť. Najlepšie je zapojiť batérie z jednej série do série a najprv skontrolovať ich kapacitu pomocou testera batérií, aby ste sa uistili, že kapacita batérií, z ktorých sa chystáte zostaviť sériovú batériu, je takmer rovnaká.

Paralelne je však možné pripojiť batérie rôznej kapacity. Samozrejme za predpokladu, že napätie na ich svorkách je rovnaké. Pri paralelnom pripojení nebudú hrať úlohu batérie, pretože vnútorný odpor batérií bude zapojený paralelne a každá batéria bude mať maximálny nabíjací alebo vybíjací prúd, budú pracovať synchrónne.

Existujú však obmedzenia prúdu pre svorky batérie a pre každú konkrétnu batériu, svorky nemusia vydržať trvalý prúd, ktorý môže batéria v zásade poskytnúť, je dôležité na to nezabudnúť. V technickej dokumentácii pre batériu sú uvedené tieto parametre.

Ak sa v okamihu pripojenia dvoch batérií, ktoré sa veľmi líšia kapacitou, ich napätia výrazne líšia, je nevyhnutný krátkodobý nadprúd jednej z batérií. Ak je napätie vyššie pre batériu s menšou kapacitou, prerozdelenie náboja v čase pripojenia spôsobí krátkodobý skratový prúd v ňom a môže rýchlo viesť k jeho zničeniu.

Ak je napätie vyššie pre batériu s väčšou kapacitou, potom je opäť ohrozená batéria s menšou kapacitou, pretože sa nabíja v režime preťaženia. Preto je najlepšie spojiť batérie paralelne, predtým, ako na nich bolo zarovnané napätie, a v ďalšom kroku ich spojiť do batérie.

Dúfame, že náš článok bol pre vás užitočný a teraz viete, ako je možné a ako nepripojiť batérie a na aký účel sa to zvyčajne robí.