Емкость при последовательном соединении аккумуляторов: Емкость АКБ при последовательном соединении

Последовательное и параллельное подключение аккумуляторов:ликбез от дилетанта estimata

Существует три схемы соединений АКБ в сборки с нужными параметрами:

Все эти схемы соединения имеют определенные особенности, которые необходимо знать для обеспечения безопасности и долговременной эксплуатации аккумуляторов и питаемых ими устройств.

У АКБ при последовательном соединении общее напряжение равно сумме напряжений этих аккумуляторов.

Ёмкость при последовательном соединении равна той, которую имеет самый слабый из присоединенных АКБ. При эксплуатации такой сборки через каждый элемент течет одинаковый ток (как при заряде, так и при разряде).
Если в при последовательном соединении АКБ будут использоваться аккумуляторы с разной емкостью, то у тех из них, которые имеют меньшую емкость, будет более высокое внутренне сопротивление по сравнению с другими. Падение напряжения на них будет больше, что приведет к быстрому разряду самого слабого элемента в процессе работы.

Более мощные аккумуляторы в соединении при этом еще будут работоспособны и соединенные АКБ будут эксплуатироваться дальше. Это приведет к сильному разряду самого слабого аккумулятора, что уменьшит его ресурс и емкость.
При заряде так соединённых аккумуляторов самый слабый аккумулятор зарядиться раньше других элементов, но из-за того, что остальные еще не зарядились, через него будет продолжать течь зарядной ток, который приведет к перезаряду и перегреву. Это особенно опасно для АКБ, которые содержат соединения лития из-за их повышенной чувствительности к перезаряду и сильному разряду.

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.

Параллельное соединение аккумуляторов

В этом случае одним общим проводом соединяют все плюсы, а другим общим проводом – все минусы соединяемых аккумуляторов. Эта схема применяется тогда, когда необходима повышенная сила тока сборной батареи.

В случае параллельного соединения АКБ напряжение остается неизменным, при этом емкость является суммой всех соединенных параллельное аккумуляторов.

Ее напряжение будет равно вольтажу АКБ с самым большим напряжением, и оно будет одинаково на всех источниках полученной батареи.
При параллельном соединении нескольких одинаковых источников, имеющих разное напряжение, происходит перетекание тока из источника с большим напряжением в элемент с меньшим вольтажом. Это разрушительно сказывается на тех из них, которые имеют меньшую емкость.
Из-за перетекания токов запрещается параллельно соединять одноразовые батарейки, в которых оно приводит к заряду элементов с меньшим напряжением, их перегреву, вытеканию электролита или даже взрыву.

В случае параллельного соединения источника с большим напряжением малой емкости к АКБ большей емкости, но с меньшим напряжением происходит электрическое замыкание слабого АКБ через меньшее внутреннее сопротивление сильного.

Из-за этого в слабом АКБ протекает сильный ток, который приводит к его постепенному разрушению.
В случае высокого вольтажа на аккумуляторе большей емкости происходит форсированный заряд слабого элемента, что также сказывается на нем губительно. Исходя из этого, перед сборкой батареи рекомендуется выравнивать напряжения каждого ее элемента до одинакового значения.

Например. Имеем  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.

Комбинированное (последовательно-параллельное) соединение аккумуляторов

Возможно создавать сложные комбинированные варианты соединения аккумуляторов с одновременным использованием последовательного и параллельного соединений. Это позволяет увеличивать результирующую емкость и напряжение, что особенно необходимо в системах автономного энергообеспечения, электромобилях и других устройствах с большим потреблением электрического тока.

Например. Имеем 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. 

Сборка комбинированной батареи может осуществляться двумя способами:

1. Составляется нужное количество последовательно соединенных сборок с необходимым напряжением, а затем они объединяются в единую батарею с помощью параллельной коммутации.
2. Создаются батареи с параллельно соединенными аккумуляторами необходимой емкости, которые затем последовательно коммутируются до набора нужного вольтажа.

Важно понимать, что даже при соблюдении всех правил соединения, невозможно подобрать элементы питания с абсолютно идентичными характеристиками. Это неизбежно приведет к разбалансировке значений емкостей и напряжений, что со временем будет приводить к повышенному износу более слабых аккумуляторов.

Меры предосторожности при подключении аккумуляторов

При всех способах соединения аккумуляторов необходимо соблюдать ряд мер предосторожностей:

• соблюдать меры безопасности по эксплуатации электроустановок для исключения поражения электрическим током (главное — не создавать цепи прохождения тока через тело человека)
• соблюдать полярность подключения
• не создавать коротких замыканий
• при сборке батарей отключать от них нагрузку
• подсоединение зарядного устройства к АКБ осуществлять тогда, когда оно отключено от сети
• работы проводить в соответствующей изолирующей одежде и обуви, без металлических предметов, которые могут упасть и замкнуть контакты
• не касаться руками клемм АКБ, в особенности двумя руками на разных полюсах (это очень опасно на мощных батареях с высоким напряжением)
• использовать специальный инструмент с изолированными частями
• не проводить работы при плохом состоянии здоровья
• учитывать токи, проходящие через сборную батарею и нагрузку и использовать подходящие по сечению проводники
• при соединении элементов в одну батарею обеспечивать надежный и изолированный от внешних воздействий контакт
• обеспечивать надежную защиту сборных батарей от коротких замыканий и попадания влаги
• использовать аккумуляторы с одинаковыми характеристиками и степенью износа
• внимательно проверять собранную батарею на наличие ошибок коммутации

Понятие емкости аккумулятора.

Емкость аккумулятора и аккумуляторной батареи



Емкость аккумулятора определяется количеством электричества, которое отдает полностью заряженный аккумулятор при непрерывной его разрядке постоянной силой тока до конечного значения напряжения.

По ГОСТ 959-71 номинальная емкость (С_ном) стартерных аккумуляторных батарей гарантируется при непрерывной их 20-часовой разрядке силой тока, равной 5 % емкости батареи до напряжения 1,75 В на отстающем аккумуляторе, при средней температуре электролита 25 ˚С и его начальной плотности 1,285 г/см³.

Наиболее энергоемким процессом (с точки зрения затрат электроэнергии) при эксплуатации автомобиля является пуск двигателя стартером. Очевидно, что для автомобилей с мощными двигателями для пуска двигателя требуется и бóльшая мощность стартера, а это, в свою очередь, требует больших затрат электроэнергии и более емкого аккумулятора (аккумуляторной батареи).

Оценка номинальной емкости аккумуляторной батареи (или аккумулятора) осуществляется по результатам его разрядки нормируемой силой тока до установленного конечного значения напряжения между выводами разной полярности. Чем дольше разряжается аккумулятор (или батарея), тем больше его емкость.

Проверка номинальной емкости аккумуляторной батареи (или отдельного аккумулятора) осуществляется при 10-часовом режиме разрядки силой тока, равной 10 % емкости батареи (аккумулятора) до конечного напряжения 1,7 В на отстающем аккумуляторе.

При эксплуатации аккумуляторных батарей разрядная емкость аккумуляторов зависит от следующих факторов: массы и пористости активной массы положительных и отрицательных пластин; силы разрядного тока; температуры электролита и его плотности; химической чистоты серной кислоты, воды и материалов, из которых изготовлены решетки и активная масса пластин; чистоты поверхности крышек аккумуляторной батареи; продолжительности работы пластин и т.

д.

Увеличить емкость аккумулятора при одной и той же массе пластин можно путем увеличения числа пластин за счет уменьшения их толщины и увеличения пористости активной массы. При этом увеличивается площадь контакта пластин с электролитом (активная или рабочая поверхность пластин).

При увеличении силы разрядного тока, особенно при включении стартера, внутри пор активной массы положительных пластин образуется большое количество воды, снижается плотность электролита. Разница плотности электролита в порах положительных пластин и между пластинами негативно сказывается на состоянии аккумулятора – сернокислый свинец закупоривает поры активной массы, образуются кристаллы сернокислого свинца (процесс сульфатации пластин). Это нужно учитывать при пуске двигателя стартером, особенно в зимнее время.

Большое влияние на разрядную емкость оказывает температура электролита. Номинальная емкость гарантируется при температуре +25 ˚С

.

С понижением температуры увеличивается вязкость электролита, что затрудняет его проникновение в поры активной массы пластин, а это приводит к снижению емкости аккумулятора. С повышением температуры электролита емкость батареи будет увеличиваться, однако при этом возможно коробление пластин, сползание активной массы, разрушение решеток положительных пластин.

В процессе эксплуатации аккумуляторной батареи ее емкость постоянно меняется. В начале срока службы она несколько повышается вследствие увеличения площади активной массы пластин, а затем снижается из-за выпадения активной массы или ее отслаивания от решеток пластин, процессов сульфатации, уплотнения пор и т. п.

***



Для определения емкости аккумуляторной батареи ее сначала полностью заряжают силой тока 5 % от паспортной емкости и доводят плотность электролита до 1,285 г/см3

. Затем батарею разряжают силой тока 5 % емкости до тем пор, пока на одном из отстающих аккумуляторов напряжение не понизится до 1,75 В. Емкость аккумулятора определяется, как произведение разрядного тока на время разрядки.

***

Последовательное и параллельное соединение аккумуляторов

Емкость аккумуляторной батареи при последовательном соединении одинаковых по емкости аккумуляторов равна емкости одного аккумулятора, а ЭДС такой батареи равна сумме ЭДС аккумуляторов, входящих в нее.

При параллельном соединении аккумуляторов емкость батареи будет равна сумме емкостей всех аккумуляторов, а ЭДС будет равна сумме одного аккумулятора. Обычно параллельно соединяют аккумуляторные батареи с целью увеличения их емкости при пуске двигателя стартером, потребляющим ток большой силы.

***

Внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи

От величины внутреннего сопротивления аккумуляторов (R_аб) зависит максимальная сила тока в цепи стартера при пуске двигателя.

Внутреннее сопротивление заряженной аккумуляторной батареи 3СТ-80 при плотности электролита 1,27 г/см³ и температуре +40 ˚С составляет 0,01 Ом, а при -20 ˚С увеличивается до 0,02 Ом.
Внутреннее сопротивление аккумулятора уменьшается с увеличением числа пластин и их размеров, уменьшением расстояния между пластинами, при увеличении пористости сепараторов, с увеличением плотности электролита, уменьшение кристаллов сернокислого свинца в активной массе пластин.

***

Циклы зарядки и разрядки аккумулятора



Главная страница

Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Статьи — Аккумуляторы

Аккумуляторы

 

  Аккумуляторы являются химическими источниками электрической энергии многоразового действия. Они состоят из двух электродов (положительного и отрицательного), электролита и корпуса. Накопление энергии в аккумуляторе происходит при протекании химической реакции окисления-восстановления электродов. При разряде аккумулятора происходят обратные процессы. Напряжение аккумулятора — это разность потенциалов между полюсами аккумулятора при фиксированной нагрузке.

Для получения достаточно больших значений напряжений или заряда отдельные аккумуляторы соединяются между собой последовательно или параллельно в батареи. Существует ряд общепринятых напряжений для аккумуляторных батарей: 2; 4; 6; 12; 24 В.

Количество аккумуляторов, необходимое для укомплектования батареи при последовательном соединении, определяется по формуле:

 

N = U_n/U_а, где

N — число аккумуляторных батарей,

U_n — напряжение питания потребителя,

U_a — напряжение одного полностью заряженного аккумулятора.

Под отдаваемой емкостью следует понимать максимальное количество электричества в кулонах (ампер часах), которое аккумулятор отдает при разряде до выбранного конечного напряжения. В условном обозначении типа аккумулятора приводится номинальная емкость, т.е. емкость при нормальных условиях разряда (при разряде номинальным током и, обычно, при температуре 20°С).

Аккумуляторы следует выбирать по следующим параметрам:

• коэффициент отдачи — это отношение количества электричества в кулонах (Ач), отданного аккумулятором при полном разряде, к количеству электричества, полученному при заряде;
• коэффициент полезного действия аккумулятора — это отношение количества электричества, Кл (Ач), которое он отдает потребителю, разряжаясь до установленного предела для продолжения нормальной работы последнего, к количеству, полученному им при заряде, Кл (Ач).

Значение коэффициента полезного действия всегда меньше значения коэффициента отдачи.

 

 

Зависимость удельной энергии от температуры окружающей среды
Аккумулятор	Удельная энергия, Вт ч/кг, при температуре, °C				Влияние на аппаратуру и людей
	20	0	-20	-40
Свинцово-кислотный	36	29	18	8	Наиболее вредны из всех аккумуляторов
Кадмиево-никелевый, ламельный	20	16	11	5	Менее вредны, чем кислотные
Кадмиево-никелевый, безламельный	38	33	26	19	Менее вредны, чем кислотные
Железоникелевый	18	13	9	–	Менее вредны, чем кислотные
Серебряно-цинковый	90	75	35	6	Наименее вредны из всех аккумуляторов

 

Таблица 2

Относительная стоимость 1 ВТ*ч энергии, получаемой от аккумуляторов
Аккумулятор	Стоим.
Свинцово-кислотный	1
Кадмиево-никелевый, ламельный	3
Кадмиево-никелевый, безламельный	13
Железоникелевый	2
Серебряно-цинковый	15

 

При параллельном соединении аккумуляторов, т.е. при соединении между собой положительных и отрицательных полюсов всех элементов соответственно, можно составить батарею большой емкости с напряжением, равным номинальному напряжению одного аккумулятора и емкостью, равной сумме емкостей составляющих ее аккумуляторов.

Для облегчения выбора соответствующего потребителю энергии аккумулятора сравним некоторые характеристики.

Из табл. 1 видно, что весовая удельная энергия серебряно-цинковых аккумуляторов в значительно большей степени зависит от температуры. Примерно так же зависит от температуры объемная удельная энергия аккумуляторов.

Очень важной характеристикой аккумуляторов является ориентировочная относительная стоимость 1 ВТч энергии, полученной от различных типов аккумуляторов одинаковой емкости.

Как видно из табл. 2 дороже всего обходится энергия, получаемая от серебряно-цинковых и кадмиевых аккумуляторов, и дешевле от свинцово-кислотных, принятых в данном случае за единицу.

Характеристики наиболее распространенных типов аккумуляторов приведены в табл. 3.

 

Таблица 3

Характеристики наиболее распространенных типов аккумуляторов
Тип элемента		Катод (-)	Макс, напря- жение, В	Макс, емкость, Ач/кг	Рабочее напря- жение, В	Плот- ность энер- гии, Втч/кг	Запа- саемая эне- гия, Втч/дм	Срок хране- ния, лет
Аккумуляторы
Свин- цово- кислот- ный	РЬ	PbO2	2,1	55	2	37	70	3
Железо- нике- левый	Fe	NiOx	1,5	195	1,2	29	65	5
Никель-кадми- евый	Cd	NiOx	1,35	165	1,2	33	60	5
Сере- бряно-кадми- евый	Cd	AgO	1,4	230	1,05	55	120	6
Сере- бряно-цинко- вый	Zn	AgO	1,85	285	1,5	100	170	–
Цинк	Zn	NiOx	1,75	185	1,6	55	110	–
Лити- евый	U	SO2	2,9	100	2,8…2,2	100	250	4
Лити- евый	U	SOCl2	3,6	120	3,5. .3,0	140	300	6
Лити- евый	U	MoO3	3,2	80	3-2,7	250	120	4
Лити- евый	U	MoS2	2,4	190	1,8	50	140	10

 

 

При выборе аккумуляторной батареи необходимо спрогнозировать режим работы, характер изменения нагрузки, диапазон изменения силы тока и напряжения, температуру окружающей среды и др.

Параметры наиболее распространенных типов аккумуляторов приведены в табл. 4.

 

Таблица 4

Параметры наиболее распространенных типов аккумуляторов
Параметр	Свин- цовые (кислот- ные)	Железо- нике- левый	Никель-кадми- евый	Никель-цинковые	Сере- бряно-цинковый	Сере- бряно-кадмиевый
Напря- жение холостого хода	2,15	1,4	1,35	1,8	1,86	1,4
Напря- жение под нагрузкой	1,75… 1,9	1,1…1,3	1,1…1,3	1,5…1,7	1,3  1,5	1,1
Плотность энергии, Втч	12-14	16	18	40	60	30
Запа- саемая энергия, Втч/см3	25… 3016,630	16,6	30	54	54	42
Цикли- ческий срок службы (глубокие циклы)	1000	3000	1500	300	50	200
Характерис- тики при низкой темпера- туре (отношение емкости при 0°Cк емкости при 25°C, %)	60	35	65	40	35	50
Сохране- ние заряда при 25°С (до емкости 80%), мес	18	3	6	6	6	9
Сохране- ние заряда при 45°С (до емкости 80%), мес	6	1	1	1	1	2

Возобновляемый источник энергии – солнечная энергия от Гелиос Хаус

Опубликовано 10 апреля 2015

Очень часто, при подборе оборудования для солнечной электростанции, возникает вопрос о напряжении системы. Каким оно должно быть: 12, 24, 48 или даже 96 Вольт?

Последовательное или параллельное соединение аккумуляторных батарей?

Освежим сначала  факты, известные еще из курса школьной физики: аккумуляторные батареи в системе, если их больше одного, могут быть соединены последовательно (плюс к плюсу, минус к минусу) или параллельно (плюс к минусу).  Если мы соединяем аккумуляторы параллельно, напряжение всей батареи равняется напряжению одного аккумулятора, однако их емкости складываются.

При последовательном соединении аккумуляторов напряжение всей батареи является суммой напряжений аккумуляторов в цепи, а емкость соответствует емкости отдельного аккумулятора. Таким образом, чтобы получить напряжение системы 24В, нужно соединить последовательно два аккумулятора напряжением 12В, в случае с 48В – 4 аккумулятора, и. т. д. Чтобы рассчитать количество энергии в аккумуляторной батарее, нужно емкость умножить на напряжение. Нетрудно заметить, что энергия аккумуляторной батареи не зависит от метода соединения аккумуляторов. Вполне закономерный результат, потому что в нашей вселенной все еще действует закон сохранения энергии и является основным принципом механики.

При параллельном соединении все аккумуляторы находятся при равном напряжении, что сулит множество плюсов: равномерное старение, возможность комбинировать разные аккумуляторы. Минус  один – низкое напряжение системы. 

Плюсы и минусы различного напряжения аккумуляторных батарей

При последовательном соединении через каждый аккумулятор проходит равный ток, и в этом кроется определенная неприятность. Дело в том, что аккумуляторная батарея будет сбалансирована, то есть иметь равное напряжение на каждом элементе, если все аккумуляторы в цепи будут абсолютно одинаковыми. Конечно, в реальной жизни параметры АКБ немного варьируются, даже если они одного производителя и из одной партии, поэтому  к концу жизни цепочки АКБ  как правило становятся разбалансированными. Для борьбы с данным эффектом применяются  системы балансировки аккумуляторных батарей (BMS). В большинстве случаев для свинцово-кислотных АКБ системы балансировки не применяются, редко используют их и в системах, где есть гелевый аккумулятор, тогда как для литий-ионных использование BMS является обязательным.

Безусловно, в системах на 12В есть свое очарование. АКБ по умолчанию сбалансированы, можно во всю пользоваться приборами на 12В, и, в идеале, вообще отказаться от инвертора. Минусы следующие: 

• в силу того, что напряжение низкое, ток высокий, как следствие, проблемы с подключением мощной нагрузки;
• контроллер заряда от солнечных батарей нужно покупать с большим  (в 2-4 раза) номинальным током, а значит дороже.

Если напряжение системы выше 12В, то питать низковольтную нагрузку небольшой мощности можно через DС-DС конвертор.

Подведем итог: Для маломощных систем напряжение 12В является неплохим решением. Если же мощность нагрузки и солнечных батарей достаточно велика, нужно при расчетах переходить на большее напряжение 24  или 48Вольт.

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 разное 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 включение 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 емкостью 4,5 Ач, соединенные последовательно, способны обеспечить напряжение 12 и 4 вольт (6 вольт + 6 вольт).5 ампер-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?

Последовательное подключение аккумуляторов разного напряжения

Теоретически, батарея на 6 В 5 Ач и батарея на 12 В 5 Ач, соединенные последовательно, дадут питание 18 В (6 В + 12 В) и 5 ​​Ач . Батарея на 6 В часто состоит из трех элементов по 2 вольта, а батарея на 12 В обычно состоит из шести элементов по 2 В.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. Аккумулятор на 6 В может иметь напряжение элемента 2,2 В, а аккумулятор на 12 В может иметь напряжение элемента 2,1 В. 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 проблемы на практике?

Первый практический результат заключается в том, что емкость батарей, соединенных вместе, будет наименьшей из ампер-часов.В приведенном выше примере это будет 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), тогда оно бы сработало.

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 единственная причина, 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 работают полностью разряженной. 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 отключаться 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 одноразовыми батареями

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

Попытка перезарядить одноразовые батареи может привести к скоплению 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. Нехорошо.

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. Пора подзарядиться.

По мере зарядки батарей их напряжение снова повышается, и на этот раз меньшая батарея заряжается быстрее. У большинства зарядных устройств, как и у различного оборудования, есть точка 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 достигла 18 В, батарея на 6 В начнет перезаряжаться и, возможно, приведет к внутреннему повреждению.Чтобы добраться до точки отключения зарядного устройства, более крупному аккумулятору необходимо всего лишь 11,4 вольт.

Результат – 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 разной емкости в ампер-часах серией

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

Выгрузка

Напряжение аккумуляторов 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 при падении напряжения батареи до 5 вольт. Этот предохранитель предназначен для предотвращения чрезмерной разрядки батареи, которая может сократить срок ее службы.

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

В результате батарея емкостью 3 Ач разряжается намного ниже предела, на который она рассчитана.Если он работает полностью ровно, возможна обратная полярность (см. Выше).

Зарядка

Меньшая батарея на 3 Ач заряжается быстрее и восстанавливает свои 6 вольт. Однако к этому моменту батарея на 5 Ач не будет полностью заряжена, 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 батарей 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 батареям 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 перепады могут привести к взрывам. Вот почему краткий ответ на вопрос о последовательном подключении аккумуляторов разного номинала – «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 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 на самом деле у вас будет одна батарея с более высоким напряжением и силой тока ( новый аккумулятор), чем другой старый аккумулятор.

В результате старое устройство получит больший ущерб из-за чрезмерной разрядки и чрезмерного заряда, в то время как новый будет поврежден из-за недостаточной зарядки.

В случае одноразовых батарей старая батарея может расколоться и протечь, когда она полностью разрядится, а новая батарея попытается 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.

Как: параллельное, последовательное или оба соединения батарей

Подключение кабелей батареи

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 подключении батарей последовательно или параллельно или последовательно / параллельно 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 приводит к снижению производительности и снижению срока 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 одинаковых 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, если вам, например, требуется 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 на батареи или от распределительных устройств постоянного тока. К сожалению, наиболее распространенной ошибкой при установке является недостаточный размер кабелей, идущих к нагрузке / с или от источников подзарядки.

Правильная установка – это прежде всего вопрос выбора кабеля, соответствующего его задаче, использования правильных инструментов для крепления 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), протекающего 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 использовать больший ток, чем тот, на который он рассчитан, из-за тепла, низкого напряжения, дополнительной нагрузки и других факторов.

Для цепей 12 В соотношение между длиной кабеля, током и размером 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 при номинальной силе тока), напряжение на приборе будет на 3% или 10% ниже, чем на батарее. Например, если аккумулятор на 12,6 Вольт, прибор будет видеть 12,2 В (потеря 3%) или 11,34 В (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 незначительно превышает размер кабеля, потери в производительности никогда не будет; 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 с помощью собственных положительных и отрицательных кабелей, 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 путем перемещения по верхнему ряду до тех пор, пока не будет найден столбец с соответствующей силой тока, а затем перемещения вниз по левому столбцу до тех пор, 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 домов на колесах:

• Все контуры должны быть как можно выше без соединений в трюмных водах или в сырых местах 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.
• Каждая цепь должна иметь независимый заземляющий кабель, и все заземляющие кабели в конечном итоге должны быть привязаны к общей точке заземления / шине, которая заземлена на минус батареи; если необходимо избежать разрушительного блуждающего тока, это единственная точка, в которой заземления должны быть соединены между собой.
• Кабели должны поддерживаться через каждые 450 мм, за исключением кабелепровода.
• Хотя черный цвет часто используется для обозначения минуса постоянного тока, он также используется для токоведущего провода в цепях переменного тока в США. Это означает, что существует вероятность опасной путаницы. Проводка постоянного и переменного тока должна быть разделена; если они должны работать в одной связке, один или другой должны быть в оболочке, чтобы поддерживать разделение и гарантировать безопасность.
• Обязательно изолируйте батареи перед работой с системой постоянного тока и в целях безопасности отключите все потенциальные источники питания переменного тока (береговое питание и встроенный генератор переменного тока или инвертор).

Батареи – Последовательное / Параллельное соединение – Магазин MR WATT

Батареи – Конфигурации батарейных блоков – Последовательное и параллельное

Существует 2 основных способа соединения батарей. Один из них – это соединение ваших батарей последовательно, это удвоит напряжение и оставит номинальную мощность в ампер-часах прежней. Другой соединяет их параллельно, что удваивает номинальную мощность в ампер-часах и оставляет неизменным напряжение. В зависимости от того, какое напряжение вам нужно, какие типы батарей вы используете и какой номинальный ток в ампер-часах вам нужен, вам придется использовать один или оба этих метода подключения.

Вы ищете аккумулятор для завершения вашей фотоэлектрической установки или вашего электронного проекта? Пожалуйста, проверьте в нашем магазине батареи категории

Подключение аккумуляторов серии

Ниже вы увидите примеры последовательного подключения аккумуляторов. Такое подключение аккумуляторов удвоит напряжение и сохранит тот же номинальный ток в ампер-часах.

– Батареи на 6 вольт, соединенные последовательно для образования 12 вольт 220 ампер-часов.

– 12-вольтовые батареи, соединенные последовательно, чтобы сформировать 24-вольтовые 100 ампер-часов.

Параллельное подключение аккумуляторов

Ниже вы увидите примеры параллельного подключения аккумуляторов. Такое подключение аккумуляторов удвоит номинальную мощность в ампер-часах и поддержит такое же напряжение.

– 12-вольтовые батареи, подключенные параллельно, чтобы сформировать 12-вольтные 200 ампер-часов.

– (4) 12-вольтовые батареи, подключенные параллельно, чтобы сформировать 12-вольтные 400 ампер-часов.

Подключение аккумуляторов последовательно и параллельно!

Ниже вы увидите примеры последовательного и параллельного подключения батарей.Цель последовательного и параллельного подключения аккумуляторов актуальна, когда вы хотите получить определенное напряжение, имея только батарею с другим напряжением для начала, а также для одновременного увеличения ампер-часов, чтобы оснастить аккумуляторную батарею большим количеством вместительность.

– (4) 6-вольтовые батареи, подключенные последовательно и параллельно для образования 12-вольтовых 440 ампер-часов.

Существует множество конфигураций напряжения, в которые вы можете подключить аккумуляторную батарею, но наиболее распространенными для солнечной и ветровой энергии являются 12, 24 и 48 вольт.Большинство инверторов и контроллеров заряда имеют эти напряжения. Надеюсь, эти примеры дадут вам некоторое представление и знания о том, как настроить собственный аккумуляторный блок.

Артикул взят из внешнего источника

Серия

и параллельные схемы в источниках питания

Фотоэлектрические модули и батареи являются строительными блоками системы. Хотя каждый модуль или батарея имеют номинальное напряжение или силу тока, их также можно соединить вместе, чтобы получить желаемое напряжение в системе.

1. Цепи серии

Соединения проводки серии

выполняются на положительном (+) конце одного модуля с отрицательным (-) концом другого модуля. Когда нагрузки или источники питания подключаются последовательно, напряжение увеличивается. Последовательная проводка не увеличивает производимый ток. На изображении справа показаны два модуля, подключенных последовательно, что дает 24 В и 3 А. Цепи серии

можно также проиллюстрировать с помощью батареек для фонарей. Батареи фонарей часто подключаются последовательно для увеличения напряжения и питания лампы с более высоким напряжением, чем одна батарея могла бы питать в одиночку.

Вопрос: Каково результирующее напряжение при последовательном подключении четырех батарей 1,5 В постоянного тока?

Ответ: 6 вольт

2. Параллельные цепи

Параллельные подключения проводов выполняются от положительной (+) к положительной (+) клеммам и отрицательной (-) к отрицательной (-) клеммам между модулями. Когда нагрузки или источники подключаются параллельно, токи складываются, а напряжение одинаково во всех частях цепи. Чтобы увеличить силу тока в системе, источники напряжения должны быть подключены параллельно.На изображении справа показаны фотоэлектрические модули, подключенные параллельно, чтобы получить систему на 12 В, 6 А. Обратите внимание, что параллельное соединение увеличивает производимый ток и не увеличивает напряжение.

Батареи также часто подключаются параллельно для увеличения общего количества ампер-часов, что увеличивает емкость накопителя и продлевает время работы. S

3. Последовательные и параллельные схемы

Системы

могут использовать сочетание последовательной и параллельной проводки для получить требуемые напряжения и силы тока. На изображении справа показаны четыре модуля на 3 А, 12 В постоянного тока, подключенных последовательно и параллельно.Гирлянды из двух модулей соединены последовательно, увеличивая напряжение до 24 В. Каждая из этих струн подключается параллельно цепи, увеличивая силу тока до 6 ампер. В результате получилась система на 6 ампер и 24 В постоянного тока.

4. Последовательные и параллельные батареи

Преимущества параллельной схемы можно проиллюстрировать, наблюдая, как долго проработает фонарик, прежде чем батареи полностью разрядятся. Чтобы фонарик прослужил вдвое дольше, необходимо вдвое увеличить емкость аккумулятора.

На картинке слева последовательно добавлена ​​цепочка из четырех батарей параллельно другой цепочке из четырех батарей для увеличения емкости (ампер-часов). Новая цепочка аккумуляторов подключается параллельно, что увеличивает доступные ампер-часы, тем самым добавляя дополнительную емкость и увеличивая время использования. Вторую цепочку нельзя было добавить последовательно, потому что общее напряжение будет 12 вольт, что несовместимо с 6-вольтовой лампой.

5. Высоковольтные фотоэлектрические массивы

До сих пор в этой главе мы обсуждали только входное напряжение до номинального 24 В.Сегодня для большинства инверторов с подключением к сети без батарей требуется вход постоянного тока высокого напряжения. Это входное окно обычно находится в диапазоне от 350 до 550 В постоянного тока. Из-за требований инвертора к входу высокого напряжения фотоэлектрические модули должны быть подключены последовательно, чтобы в достаточной степени увеличить напряжение.

6. Примеры последовательного и параллельного подключения и инструкции

1. Подключите фотоэлектрические модули (массив) последовательно или параллельно, чтобы получить желаемое напряжение в системе.

2. Рассчитайте общую мощность модуля для вольт и ампер.

3. Подключите массив к контроллеру заряда.

4. Подключите батареи последовательно или параллельно, чтобы получить желаемое напряжение в системе.

5. Рассчитайте общее напряжение аккумуляторной батареи и емкость ампер-часов.

6. Подключите аккумуляторную батарею к контроллеру заряда.

Источник : «ФОТОЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ – Руководство по проектированию и установке» компании Solar Energy International.

Тренинг по сертификации солнечной энергии от профессиональных установщиков солнечных батарей

С 18 сертифицированными IREC-ISPQ инструкторами по солнечной фотоэлектрической установке и 24 сертифицированными специалистами по установке солнечных фотоэлектрических систем, сертифицированными NABCEP – больше, чем в любой другой учебной организации по солнечной энергии, – опытная команда Solar Energy International находится в авангарде образования в области возобновляемых источников энергии. Если вы ищете онлайн-обучение по солнечной энергии или личное лабораторное обучение для сдачи экзамена начального уровня NABCEP или сертификации установщика NABCEP, почему бы не получить свое образование от команды самых опытных специалистов по установке солнечных батарей в отрасли? Многие инструкторы SEI участвовали в самых известных солнечных установках в своих общинах в США и в развивающихся странах.

Чтобы начать свой путь солнечной тренировки сегодня с Solar Energy International, щелкните здесь.

Последовательное подключение аккумуляторов: различия и влияние_Батарея Greenway

При копании информации о литиевых батареях часто встречаются термины “последовательный” и “параллельный”. Если вы задаетесь вопросом о различиях между последовательным и параллельным подключением батарей, вот довольно упрощенное объяснение того, что это такое и что происходит при последовательном и параллельном подключении.Если вы новичок в этой теме и ничего не знаете о подключении аккумулятора, это может сбить вас с толку, и обсуждение здесь будет для вас полезным.

В чем разница между последовательным и параллельным подключением аккумуляторов?

Прежде чем узнать о последовательном и параллельном соединении аккумуляторов, вы можете узнать о аккумуляторном баке. Батарейный бак – это то, что получается, когда вы соединяете две или более батарей вместе для одного приложения.При подключении аккумуляторов увеличивается напряжение или емкость в ампер-часах, или и то, и другое, что приводит к увеличению мощности и энергии.

Существует два основных способа подключения двух или более батарей: последовательное соединение и параллельное соединение. Последовательное соединение включает соединение двух батарей вместе для увеличения напряжения аккумуляторной системы, при этом номинальная мощность в ампер-часах остается неизменной. При последовательном подключении каждая батарея должна иметь одинаковое напряжение и номинальную емкость. В противном случае это может привести к повреждению аккумулятора.Последовательное соединение устанавливается путем соединения положительной клеммы одной батареи с отрицательной клеммой другой, пока вы не получите необходимое напряжение. Батареи также следует заряжать по отдельности, чтобы избежать различий.

Например, при последовательном соединении двух батарей с напряжением 12 В получится система из 24 В, однако общая емкость останется такой же, как 100 Ач, как и для отдельных батарей. Это случай батарей, соединенных последовательно.

Параллельное соединение предполагает соединение двух или более батарей вместе, чтобы в основном увеличить емкость аккумуляторного бака в ампер-часах.Напряжение при параллельном включении остается прежним. Для параллельного подключения аккумуляторов положительные клеммы аккумуляторов соединяются вместе кабелем, а отрицательные клеммы соединяются вместе, пока не будет достигнута желаемая мощность. Параллельные подключения полезны для обеспечения питания оборудования на более длительный срок. Он не предназначен для увеличения выходного напряжения. Аккумуляторы, подключенные параллельно, также требуют больше времени для зарядки.

Чтобы лучше понять параллельные соединения, давайте рассмотрим пример.Если у вас есть две батареи на 12 В с емкостью 100 Ач и при параллельном подключении напряжение останется таким же, как и у аккумуляторной батареи, емкость Ач станет 200 Ач.

Важно понимать разницу между последовательным и параллельным подключением и то, чего вы хотите достичь, увеличения напряжения или емкости в ампер-часах. В зависимости от последовательного или параллельного подключения производительность батарейного блока может варьироваться.

Что происходит при последовательном подключении аккумуляторов?

Последовательное соединение аккумуляторов помогает получить более высокое напряжение.Напряжение каждой ячейки добавляется, чтобы получить общее напряжение на клеммах. При последовательном подключении батарей рекомендуется использовать батареи одного типа и одинаковой емкости и не смешивать батареи. Последовательное соединение является обычным явлением в переносном оборудовании, для работы которого требуется более высокое напряжение. Последовательное соединение часто используется с автомобильными аккумуляторами для увеличения напряжения.

Увеличивает ли последовательное подключение аккумуляторов напряжение?

Допустим, у вас есть аккумулятор I? С напряжением? V0.Батарея «I» – единственная батарея в цепи, в которой также есть резистор «R». Сопротивление резистора «R» настолько велико, что батарея «I» едва ли способна генерировать крошечный ток через цепь. «V0» просто недостаточно для создания значительного тока через резистор? R.

Но теперь, допустим, вы добавляете батарею «II» и батарею III »последовательно к батарее« I »с резистором« R », все еще находящимся в цепи. Батарейки «II» и «III» также имеют напряжение? V0.

В каждой батарее в замкнутой цепи электрон действительно хочет покинуть анод, в то время как другой электрон из проволоки входит в катод.Батарея «I», добавленная к резистору «R», имеет напряжение «v0», которого недостаточно для этого. Но теперь, когда все 3 батареи соединены последовательно, не только напряжение батареи «I» хочет естественным образом оттолкнуть электрон от своего анода, но и катод батареи «II» также притягивает электрон от анода «I» батареи, тоже! И при напряжении всего? V0, как батарея? II? Может отдавать электрон со своего анода, чтобы он мог получить электрон на своем катоде от батареи? I? Потому что он также ощущает тягу от катода аккумулятора III, от аккумулятора III v0! Батарея III, наконец, ощущает напряжение катода батареи I.Вот как батареи, включенные последовательно, увеличивают напряжение.

Избыточные электроны нестабильны и загружаются на отрицательной стороне батареи и хранятся, потому что электролит не пропускает их на положительную сторону, где они могут быть приняты. Между отрицательным и положительным полюсом должен быть проводник, чтобы позволить им течь, иначе они останутся там, пока не начнут медленно вытекать, и между ними больше не будет потенциала (разницы). Когда две батареи добавляются последовательно, потенциалы (напряжение) складываются, потому что, поскольку один и тот же заряд перемещается дважды каждый раз через одно и то же напряжение (потенциал), общая проделанная работа составляет 2 * В, но ток остается прежним.При добавлении напряжения батарей, подключенных последовательно, конечное совокупное напряжение выше.

Таким образом, последовательное соединение батарей приводит к увеличению напряжения и увеличивает мощность устройства. Параллельное соединение увеличивает общую емкость в ампер-часах, а не напряжение. Таким образом, устройства, для которых требуется более высокое напряжение, особенно портативные устройства, такие как ноутбуки, автомобили, скутеры, транспортные средства, в большинстве случаев имеют какое-то последовательное соединение для зарядки оборудования.

Последовательное соединение батарей приводит к увеличению напряжения, а параллельное – к увеличению емкости в ампер-часах.

литий-ионный аккумулятор аккумулятор для электровелосипеда литиевая батарея

Работа от батарей: последовательно и параллельно

Когда основная теория, лежащая в основе работы батарей, будет понята, мы сможем применить эти концепции, чтобы лучше понять способ использования батарей.

Ячейки серии

Когда несколько ячеек соединены последовательно (Рисунок 7), общее выходное напряжение батареи равно сумме напряжений отдельных ячеек.В примере батареи на Рисунке 7 четыре элемента по 1,5 В обеспечивают в общей сложности 6 вольт.

Когда мы соединяем ячейки последовательно, положительная клемма одной ячейки подключается к отрицательной клемме следующей ячейки. Ток, протекающий через последовательно соединенную батарею, такой же, как и в одной ячейке.

Рисунок 7: Ячейки, подключенные в серии

Параллельные ячейки

Элементы, соединенные параллельно (рис. 8), дают батарее большую емкость по току.При параллельном соединении ячеек все положительные выводы соединяются вместе, а все отрицательные выводы соединяются вместе. Общее выходное напряжение батареи, подключенной параллельно, такое же, как у одиночной ячейки.

Ячейки, соединенные параллельно, имеют тот же эффект, что и увеличение размера электродов и электролита в отдельной ячейке. Преимущество параллельного соединения ячеек в том, что это увеличивает токонесущую способность батареи.

Рисунок 8: Ячейки, подключенные параллельно

Первичная ячейка

Ячейки, которые нельзя вернуть в хорошее состояние или перезарядить после того, как их выходное напряжение упало до непригодного для использования значения, называются первичными ячейками.Сухие элементы, которые используются в фонариках и транзисторных радиоприемниках (например, элементы AA, ячейки C), являются примерами первичных элементов.

Вторичные элементы

Ячейки, которые можно заряжать почти до исходного состояния, называются вторичными ячейками. Наиболее распространенным примером вторичного или перезаряжаемого элемента является свинцово-кислотный автомобильный аккумулятор.

Вместимость

Емкость аккумуляторной батареи определяет, как долго аккумуляторная батарея будет работать при определенной скорости разряда, и измеряется в ампер-часах.Например, аккумулятор на 120 ампер-час необходимо перезарядить через 12 часов, если скорость разряда составляет 10 ампер.

Внутреннее сопротивление

Внутреннее сопротивление в химической ячейке в основном связано с сопротивлением электролита между электродами (Рисунок 9).

Любой ток в батарее должен проходить через внутреннее сопротивление. Внутреннее сопротивление последовательно с напряжением батареи, вызывая внутреннее падение напряжения (Рисунок 10).

При отсутствии тока падение напряжения равно нулю; таким образом, полное напряжение батареи вырабатывается на выходных клеммах (V _B ).Если на аккумулятор подается нагрузка, сопротивление нагрузки (R _L ) последовательно с внутренним сопротивлением (R _i ).

Рисунок 9: Внутреннее сопротивление в химической ячейке

Рисунок 10: Внутреннее падение напряжения

Когда в цепи течет ток (I _L ), внутреннее падение напряжения (I _L R _i ) снижает напряжение на клеммах батареи, как показано в уравнении ниже. Таким образом, внутреннее сопротивление снижает как ток, так и напряжение, доступное для нагрузки.

V _L = V _B – I _L R _i

Срок годности

Срок годности батареи – это время, в течение которого батарея может храниться без потери более 10 процентов своей первоначальной емкости.

Зарядка и разрядка

Заряд батареи может обозначаться как одно из двух:

1. относительное состояние емкости аккумулятора, или
2. фактическое действие подачи тока в обратном направлении, чтобы вернуть батарею в полностью заряженное состояние.

Разряд, проще говоря, это процесс получения тока от батареи.

Сводка по эксплуатации батарей

• Выходное напряжение последовательно соединенной батареи равно сумме напряжений элементов.
• Батарея, подключенная параллельно, имеет преимущество в большей токонесущей способности.
• Вторичные элементы можно заряжать; первичные элементы не могут быть перезаряжены.
• Емкость аккумулятора измеряется в ампер-часах.
• Внутреннее сопротивление в батарее снижает напряжение батареи, когда на батарею помещается нагрузка.
• Срок годности – это термин, который используется для измерения времени, в течение которого батарея может простаивать и не терять более 10 процентов своего заряда.
• Заряд батареи может относиться к одному из двух факторов: (1) относительному состоянию емкости батареи или (2) фактическому действию приложения тока в обратном направлении, чтобы восстановить полностью заряженную батарею. состояние.
• Разряд относится к отбору тока от батареи.

Могу ли я подключать разнородные батареи параллельно?

Мы печатаем наш номер 800 (888-8-OPTIMA) и адрес электронной почты ([email protected]) на каждой батарее, которую мы продаем, но некоторые люди предпочли бы щелкнуть по фотографии OPTIMA Jim и получить ответы на свои вопросы здесь в блоге Power Source. Сегодняшний вопрос исходит от Райана Х., который спрашивает:

Могу ли я подключить мой новый BLUETOP® D31M параллельно с моей однолетней (другой марки) серией Marine 29?

Мы настоятельно не рекомендуем никому подключать батареи последовательно или параллельно, если батареи не идентичны по возрасту, размеру и типу.Похоже, что ваши батареи в каждом из этих случаев разные. Батареи разных производителей могут иметь разные характеристики зарядки и разрядки, при этом некоторые из них принимают заряд или подают ток быстрее, чем другие. Это может быть правдой, даже если батареи одинакового размера. Различные типы аккумуляторов (заливные или AGM) также могут иметь разные характеристики заряда / разряда. Когда вы подключаете две или более батарей, которые не заряжаются и не разряжаются с одинаковой скоростью, одна батарея, вероятно, будет перезаряжена и / или одна батарея окажется недостаточно заряженной.Вы также не хотели бы, чтобы сценарий происходил с вашими батареями, так как это, вероятно, сократит срок службы обоих и может создать потенциально опасную ситуацию, если одна батарея будет сильно перезаряжена.

То же самое можно сказать и о батареях, которые идентичны во всех отношениях, за исключением того, что одна батарея старше другой. По мере старения (или привыкания) аккумуляторов их профиль заряда / разряда меняется. Таким образом, они, по сути, заряжаются и разряжаются с другой скоростью через год, чем когда они были совершенно новыми.Это означает, что вам не следует соединять вместе батареи, которые не одного возраста или не использовались в одном приложении с момента их появления, даже если они одной марки и модели.