Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

Последовательное и параллельное соединение аккумулятров

Категория: Поддержка по аккумуляторным батареям
Опубликовано 10.04.2016 14:30
Автор: 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.

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.

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.

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.

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

Особенности соединения и зарядки литиевых аккумуляторов

Есть два варианта соединения аккумуляторов, последовательное и параллельное. При последовательном соединении суммируется напряжение на всех аккумуляторах, при подключении нагрузки с каждого аккумулятора идет ток, равный общему току в цепи, в общем сопротивление нагрузки задает ток разряда. Это вы должны помнить со школы. Теперь самое интересное, емкость. Емкость сборки при таком соединении по хорошему равна емкости аккумулятора с самой маленькой емкостью. Представим, что все аккумуляторы заряжены на 100%. Смотрите, ток разряда у нас везде одинаковый, и первым разрядится аккумулятор с самой маленькой емкостью, это как минимум логично. И как только он разрядится, дальше нагружать данную сборку будет уже нельзя. Да, остальные аккумуляторы еще заряжены. Но если мы продолжим снимать ток, то наш слабый аккумулятор начнет переразряжаться, и выйдет из строя. То есть правильно считать, что емкость последовательно соединенной сборки равна емкости самого малоемкого, либо самого разряженного аккумулятора. Отсюда делаем вывод: собирать последовательную батарею нужно во первых из одинаковых по емкости аккумуляторов, и во вторых, перед сборкой они все должны быть заряжены одинаково, проще говоря на 100%. Существует такая штука, называется бмс, бэттери мониторинг систем, она может следить за каждым аккумулятором в батарее, и как только один из них разрядится, она отключает всю батарею от нагрузки. Теперь что касается зарядки такой батареи. Заряжать ее нужно напряжением, равным сумме максимальных напряжений на всех аккумуляторах. Для литиевых это 4.2 вольта. То есть батарею из трех заряжаем напряжением 12.6 в. Смотрите что происходит, если аккумуляторы не одинаковые. Быстрее всех зарядится аккумулятор с самой маленькой емкостью. Но остальные то еще не зарядились. И наш бедный аккумулятор будет жариться и перезаряжаться, пока не зарядятся остальные. Переразряда я напомню литий тоже очень сильно не любит и портится. Чтобы этого избежать, вспоминаем предыдущий вывод. Но ещё существует такая штука, как балансировка ячеек. Специальный зарядный контроллер грубо говоря имеет доступ к каждой ячейке и персонально заряжает ее на 100% независимо от остальных. В интернете есть куча схем на стабилитронах и прочей рассыпухе, но мы здесь с вами не для этого, мы паять не любим. Для двух и трех аккумуляторов есть модуль защиты зарядки и балансировки, но я опять же собрал вас здесь сегодня не для этого.

Перейдем к параллельному соединению. Емкость такой батареи равна сумме емкостей всех аккумуляторов в нее входящих. Разрядный ток для каждой ячейки равен общему току нагрузки, деленному на число ячеек. То есть чем больше акумов в такой сборке, тем больший ток она может отдать. А вот с напряжением происходит интересная вещь. Если мы собираем аккумуляторы, имеющие разное напряжение, то есть грубо говоря заряженные до разного процента, то после соединения они начнут обмениваться энергией до тех пор, пока напряжение на всех ячейках не станет одинаковым. Делаем вывод: перед сборкой акумы опять же должны быть заряжены одинаково. Иначе при соединении пойдут большие токи, и разряженный акум будет испорчен, и скорее всего может даже загореться. В процессе разряда аккумуляторы тоже обмениваются энергией, то есть если одна из банок имеет меньшую емкость, остальные не дадут ей разрядиться быстрее их самих, то есть в параллельной сборке можно, но не очень желательно использовать аккумуляторы с разной емкостью. И то же самое касается зарядки. Можно абсолютно спокойно заряжать разные по емкости аккумуляторы в параллели. То есть балансировка не нужна, сборка будет сама себя балансировать. Делать так опять же не очень желательно, но можно.

Перейдем к делу. Допустим мы хотим использовать аккумуляторы последовательно, для увеличения напряжения. По хорошему, чтобы правильно использовать такую сборку, аккумуляторы должны быть одной емкости, желательно из одной партии на производстве, а также перед соединением они должны быть заряжены до одного напряжения. Такую идеальную сборку можно заряжать напряжением, равным сумме максимальных напряжений для лития, то бишь 4.2В. для этого подойдут готовые блоки питания, вставил в розетку и заряжаешь. Либо понижающий модуль, настроенный на нужное напряжение? Или например лабораторный блок пиатния. Но в мире нет ничего идеального, поэтому более правильно будет заряжать через бмс, которая отключит батарею если один из аккумуляторов зарядится на 100%. А еще более правильно будет использовать зарядник с балансировкой ячеек, который тоже стоит денег.

ПОХОЖИЕ ЗАПИСИ

§45. Способы соединения аккумуляторов в батареи

В тех случаях, когда ток и напряжение отдельного источника электрической энергии (в том числе аккумулятора) являются недостаточными для нормальной работы электрических потребителей, применяют последовательное, параллельное и смешанное соединения таких источников.

Последовательное соединение. При последовательном соединении аккумуляторов отрицательный электрод первого аккумулятора соединяют с положительным электродом второго, отрицательный электрод второго — с положительным электродом третьего и т. д. (рис. 165, а). Нагрузку (приемник) присоединяют к положительному электроду первого и отрицательному электроду последнего аккумулятора.

При последовательном соединении аккумуляторов их электродвижущие силы согласно второму закону Кирхгофа складываются и результирующая э. д. с. равна сумме э. д. с. отдельных аккумуляторов. Следовательно, чем больше аккумуляторов включено в цепь, тем больше напряжение, под которым находятся приемники (рис. 166).

Эквивалентное внутреннее сопротивление последовательно соединенных аккумуляторов равно сумме их внутренних сопротивлений.

Аккумуляторные батареи составляются из ряда совершенно одинаковых аккумуляторов. При этом на заводе их подбирают

Рис. 165. Последовательное (а) и параллельное (б) соединения аккумуляторов

Рис. 166. Напряжение, приложенное к приемнику, при различном числе последовательно соединенных аккумуляторов

так, чтобы все они имели одинаковые э. д. с. E = Eak и одинаковое внутреннее сопротивление Rak. Поэтому для батареи, состоящей из п аккумуляторов,

E = nEak; Rэкв= nRak

Параллельное соединение. При параллельном соединении все положительные электроды отдельных аккумуляторов соединяют вместе, и они образуют положительный полюс; все отрицательные электроды отдельных аккумуляторов также соединяют вместе, и они образуют общий отрицательный полюс (рис. 165,б). Нагрузку (приемник) присоединяют к общим отрицательному и положительному полюсам. При этом все аккумуляторы будут находиться под одинаковым напряжением U, а общий ток I равен сумме токов, отдаваемых отдельными аккумуляторами. При параллельном соединении п одинаковых аккумуляторов э. д. с. батареи E = Eak; ее внутреннее сопротивление R = Rak /n и ток I = nIak.

Смешанное соединение. В тех случаях, когда аккумуляторы не обеспечивают возможности получения необходимого тока и напряжения, применяют последовательно-параллельное (смешанное) их соединение (рис. 167). В данном случае в каждой из двух параллельных групп аккумуляторной батареи имеется по два последовательно соединенных аккумулятора.

Аккумуляторные батареи в большинстве случаев составляются из последовательно соединенных аккумуляторов. Смешанное и параллельное соединения аккумуляторов применяют редко, так

Рис. 167. Смешанное соединение аккумуляторов

как в этих случаях трудно обеспечить равномерное распределение тока между параллельными ветвями. Равенство токов I1 и I2 в отдельных ветвях будет иметь место только в том случае, если будут равны э. д. с. Е1 и Е2, действующие в этих ветвях, и их внутренние сопротивления Rэк1 = Rэк2.

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.

Схемы соединения аккумуляторов, учитываем все тонкости и нюансы | Энергофиксик

Итак, казалось бы, что проще соединять между собой аккумуляторы, ведь существуют всего два способа: это параллельный и последовательный, но на самом деле даже в таком, казалось бы, простом деле есть свои тонкости, не учтя которые можно даже новые аккумуляторы вывести из строя. В этой статье я расскажу, как соединить аккумуляторы по всем правилам. Итак, начнем.

Параллельное соединение

И начнем с параллельного соединения. При параллельном соединении происходит соединение всех плюсовых клемм в один плюс, а всех минусовых клемм в один минус.

yandex.ru

yandex.ru

При таком способе соединения вне зависимости от того, какое количество будет соединено суммарное напряжение, будет равняться напряжению одного элемента. Но при этом сила разрядного тока пропорционально возрастет во столько раз, сколько элементов мы объединим в цепочку при условии, что соединяемые аккумуляторы однотипные.

yandex.ru

yandex.ru

Последовательное соединение

При такой сборке общая емкость остается равной емкости одного элемента цепочки, а вот напряжение возрастает и будет равно суммарному напряжению всех соединенных элементов.

yandex.ru

yandex.ru

При этом сила тока от сформированной батареи таким образом будет равняться силе тока одного элемента.

yandex.ru

yandex.ru

С какой целью аккумуляторы объединяют в батареи

Давайте пару слов скажем о причинах таких манипуляций. Все потому, что наши системы далеки от идеала, и в них присутствуют потери на нагрев проводников. И гораздо выгоднее передавать мощность при более высоком напряжении, например, при 220 Вольтах, чем при 12 Вольтах. Ведь при более высоком напряжении протекающий ток меньше и следовательно потери тоже меньше.

Именно поэтому достаточно мощные ИБП собираются из аккумуляторов, соединенных в последовательную цепочку рассчитанных на 12 Вольт. В этом случае верно утверждение: чем более высокий показатель напряжения источника, тем более высоким КПД он обладает.

Если же нужно увеличение тока отдачи, то гораздо выгоднее поставить в параллель еще один аккумулятор (для увеличения суммарной емкости источника), чем покупать новый аккумулятор повышенной емкости.

Нюансы, которые нужно учитывать при объединении аккумуляторов

Теперь давайте разберемся в тонкостях и правилах соединения аккумуляторов.

Для всех аккумуляторов верно утверждение, что чем больше емкость самого аккумулятора, тем меньше его внутреннее сопротивление и в данном случае зависимость тут почти обратно пропорциональная.

Итак, если мы возьмем изделия различной емкости, но выполненные по идентичной технологии, и соединим их в последовательную цепочку, (а после этого замкнем цепочку), то ток в этой цепи будет течь одинаковый. А вот падение напряжения будет на каждом элементе различными.

И вполне вероятно, что на одном из элементов цепи во время зарядки напряжение будет существенно выше номинала, что крайне нежелательно, а при разрядке существенно меньше нижнего предела, что так же нежелательно для аккумулятора. Для лучшего понимания давайте рассмотрим такой пример:

Представим, что аккумуляторная батарея состоит из 10 элементов на номинальное напряжение в 12 Вольт. И 9 из 10 будут иметь емкость в 20 А*ч, а один в 10 А*ч.

И давайте соединим нашу батарею последовательным образом и поставим заряжаться устройством током в 2 Ампера. При этом ЗУ отрегулировано таким образом, что при достижении напряжения в 138 U произойдет отключение зарядного устройства (отталкиваясь от среднего значения в 13,8 U на отдельный аккумулятор в цепи). Так что произойдет во время зарядки?

yandex.ru

yandex.ru

А вот что. Вполне логично, что аккумулятор маленькой емкостью будет заряжаться так же как и остальные аккумуляторы, вот только напряжение на его обкладках будет увеличиваться в три раза быстрее, чем у остальных элементов.

И когда аккумулятор с емкостью в 10 А*ч уже будет полностью заряжен и его уже необходимо переводить в режим стабилизации напряжения, этого не случится. А все потому, что оставшиеся элементы составной аккумуляторной батареи необходимо заряжать несколько часов.

В течении этого времени напряжение на малом аккумуляторе превысит предел и система рекомбинации газов просто напросто не выдержит. Будут сорваны клапаны, что приведет к потере влаги, уменьшению емкости.

Из этого следует, что заряжать последовательно соединенные аккумуляторы допустимо, только если их емкости одинаковы, выполнены по единой технологии и находятся в одинаковой стадии разряда.

Теперь давайте рассмотрим такую ситуацию. Будем разряжать эту же аккумуляторную батарею, у которой на каждом элементе напряжение имеет величину в 13,8 Вольт, при этом разрядный ток равен 2 Амперам.

yandex.ru

yandex.ru

Защита от глубокого разряда сработает когда элементы разрядятся до суммарного напряжения в 72 U ( на одном элементе 7,2 U). Но в нашей цепи есть малый аккумулятор, и при данном разрядном токе он полностью разрядится спустя 4 часа, а на остальных аккумуляторах еще будет 12U. Защита от разряда будет молчать, а малый аккумулятор неизбежно потеряет свою изначальную емкость.

Поэтому в последовательную цепь лучше всего соединять аккумуляторы из одной партии и перед соединением обязательно проверить их емкости тестером АКБ.

Теперь давайте поговорим о параллельном соединении

В параллель соединять аккумуляторы различной емкости вполне можно. Ведь при таком виде соединения емкость не играет никакой роли, ведь максимальный ток разряда и заряда для каждого элемента свой. В этом случае гораздо важнее, чтобы при соединении напряжение всех элементов было одинаково.

yandex.ru

yandex.ru

Ведь если во время соединения двух аккумуляторов, существенно различающихся по емкости, будут различны и напряжения, то неизбежно возникнет кратковременная перегрузка по току одного аккумулятора.

Если высоким напряжением будет обладать аккумулятор с меньшей емкостью, то при соединении внутри него будет протекать ток короткого замыкания, что может разрушить элемент.

Если же повышенным напряжением будет обладать аккумулятор большой емкостью, то пострадает все равно аккумулятор с маленькой емкостью, так как в этом случае он будет принимать заряд в режиме перегрузки.

Поэтому главным правилом при параллельном соединении является предварительное выравнивание их напряжений.

Если статья оказалась познавательной или полезной, то оцените ее лайком и спасибо за ваше внимание!

Способы соединения элементов питания.

"Питайтесь" правильно!

При питании радиоаппаратуры от батареек и аккумуляторов полезно знать распространённые схемы соединения батарей и аккумуляторов. Дело в том, что каждый вид батареек имеет допустимый разрядный ток.

Разрядный ток – наиболее оптимальное значение тока, который потребляется от батареи. Если потреблять от батарейки ток, превышающий разрядный, то надолго этой батарейки не хватит, она не сможет полностью отдать свою расчётную мощность.

Наверное, замечали, что для электромеханических часов используются “пальчиковые” (формата АА) или “мизинцевые” (формата ААА) батарейки, а для переносного лампового фонаря батарейки побольше (формат R14 или R20), которые способны отдать значительный ток и имеют большую ёмкость. Размер батарейки имеет значение!

Иногда требуется обеспечить батарейное электропитание прибора, который потребляет значительный ток, но стандартные батареи (например R20, R14) не могут дать необходимый ток, он для них выше разрядного. Что делать в этом случае?

Ответ прост!

Необходимо взять несколько однотипных батареек и соединить их в батарею.

Параллельное соединение элементов питания.

Так, например, если необходимо обеспечить значительный ток для аппарата применяют параллельное соединение батареек. В таком случае общее напряжение составной батареи будет равно напряжению одного элемента питания, а разрядный ток будет во столько раз больше, сколько батареек применяется.

На рисунке составная батарея из трёх 1,5 вольтовых батареек G1, G2, G3. Если учесть, что среднее значение разрядного тока для 1 батарейки формата АА 7-7,5 mA (при сопротивлении нагрузки 200 Ом), то  разрядный ток составной батареи составит 3 * 7,5 = 22,5 mA. Вот так, приходится брать количеством.

Последовательное соединение элементов питания.

Бывает, что необходимо обеспечит напряжение 4,5 – 6 вольт, применяя батарейки на 1,5 вольта. В таком случае нужно соединить батарейки последовательно, как на рисунке.

Разрядный ток такой составной батареи составит значение для одного элемента, а общее напряжение будет равно сумме напряжений трёх батареек. Для трёх элементов формата АА (“пальчиковых”) разрядный ток составит 7-7,5 mA (при сопротивлении нагрузки 200 Ом), а суммарное напряжение – 4,5 Вольт.

Итак, подведём итоги.

  • Если необходимо обеспечить значительный ток, то применяется параллельное соединение элементов питания. Рассчитать значения напряжения и разрядного тока для параллельно составленной батареи питания:

    I=IG1* N  - общий разрядный ток параллельно составленной батареи.

     где N – количество однотипных элементов питания.

    IG1 – разрядный ток одного элемента питания.

    U=UG1 - общее напряжение параллельно составленной батареи.

    где UG1 – напряжение одного элемента питания.

    Понятно, что никакого выигрыша по напряжению при параллельном соединении мы не получим.

  • Если требуется обеспечить напряжение в разы большее напряжения отдельного элемента питания, то применяется последовательная схема соединения.

    Рассчитать значения напряжения и разрядного тока для последовательно составленной батареи питания:

    U=UG1* N - общее напряжение последовательно составленной батареи.

    I=IG1 - общий ток последовательно составленной батареи.

    В таком случае мы получаем выигрыш по напряжению.

  • А как быть, если необходимо получить выигрыш и по напряжению и по току? Тогда применяется смешанное соединение элементов питания.

    Взгляните на рисунок, думаю, Вам всё станет понятно.

    При таком соединении составная батарейка из 6 элементов типоразмера АА обеспечит напряжение 4,5 Вольт и разрядный ток на нагрузке в 200 Ом – 2 * 7,5 = 15mA.

Рассчитывается всё довольно просто. Сначала, вычисляем напряжение на 3 последовательно соединённых элементах одного из плеч. Ток последовательно соединённых элементов будет равен току одного элемента.

Далее складываем токи каждого плеча из трёх элементов. В данном случае у нас два плеча. Напряжение параллельно соединённых элементов равно напряжению одного элемента. Здесь 3 последовательно соединённых батарейки представляют как бы один элемент питания на 4,5 Вольт.

В радиолюбительской практике не всегда необходимо вычислять разрядный ток, так как потребляемый приборами ток, как правило, нестабилен, всё зависит от режима работы конкретного аппарата.

Понятно, что магнитола потребляет больший ток в режиме воспроизведения, нежели в режиме прослушивания радио. В режиме воспроизведения ток потребления возрастает из-за работы двигателя протяжки ленты, тогда как в режиме радио необходимо лишь усилить принятый сигнал.

Необходимо просто правильно оценивать токовую нагрузку на составную батарею, ведь некоторые приборы могут потреблять значительный ток и в таких случаях можно добавить пару дополнительных элементов питания. В таком случае автономное время работы Вашего прибора возрастёт.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

Последовательное соединение аккумуляторов | параллельное, схема, напряжение

В этой статье мы расскажем о последовательном соединении аккумулятора. Отдельные аккумуляторы производятся в виде элементов с достаточно низким, от 1,2 до 3,7 Вольт напряжением, в зависимости от технологии. С целью увеличения мощности, отдельные ячейки собирают в батареи. Последовательное соединение аккумуляторов увеличивает напряжение, параллельное – максимальный ток. Хорошо известный автовладельцам 12-вольтовый автомобильный аккумулятор на самом деле состоит из шести ячеек по два вольта каждая, соединенных последовательно.

Типы аккумуляторов, характеристики

Основные типы используемых в настоящее время аккумуляторов следующие:

  • cвинцово-кислотные;
  • никель кадмиевые NiCa;
  • никель-металл-гидридные Ni-MH;
  • литиевые Li-ion, Li-Fe.

Одиночные свинцово-кислотные банки имеют напряжение 2В, никель-кадмиевые и металлогидридные – 1,2В, литиевые 3,7В.

Свинцовые батареи широко используются в автомобилях, устройствах бесперебойного электропитания, системах ветровой и солнечной энергетики. Основными достоинствами являются:

  • относительная дешевизна киловатт-часа;
  • способность работать при низких отрицательных температурах;
  • неприхотливость к условиям эксплуатации и заряда.

Стационарные свинцовые аккумуляторы

Никелевые источники питания применяются в портативных устройствах, но из-за невысоких показателей мощности и массы, в последнее время активно вытесняются литиевыми.

Литиевые батареи наиболее перспективная на сегодняшний день технология. Они обладают максимальной плотностью мощности. Это значит, что на единицу объёма и массы приходится большая, чем у других типов источников запасаемая электрическая мощность.

Основные достоинства:

  • высокая скорость заряда;
  • до 2000 циклов заряд/разряд;
  • способны отдавать в нагрузку токи 10-30C;
  • компактные габариты и низкая масса.

Литиевые батареи используются повсеместно, от источников питания портативной электроники, до тяговых батарей электромобилей и даже сверхлёгких летательных аппаратов.

Последовательное соединение

При последовательном подключении выполняется соединения полюсов аккумуляторов в цепочку, при этом отрицательный полюс предыдущего соединяется с положительным полюсом следующего. Первый положительный полюс становится «плюсом», последний отрицательный полюс становится «минусом» собранной схемы.

При таком способе соединения напряжения (U) ячеек складываются, общее напряжение батареи равно сумме напряжений всех составляющих элементов:

Uобщ =UG1+UG2+UG3.

Соответственно, при использовании батареек с различным потенциалом, суммарное напряжение будет различным. Так, три элемента NiCa дадут 3,6В, а три литиевых – 11,1В.

Поскольку ток нагрузки и заряда (I) будет протекать через все составляющие части последовательно, Iобщ =IG1=IG2=IG3.

Параллельное соединение

Применяется для увеличения максимального тока, отдаваемого источником энергии. При таком способе сборки одноименные полюса ячеек соединяются между собой.

Общий потенциал схемы должен быть равен напряжению каждого отдельного источника Uобщ =UG1=UG2=UG3.

Суммарный ток нагрузки будет складываться из токов отдельных элементов:

Iобщ =IG1+IG2+IG3.

Комбинированная схема

Применяется если нужно одновременно увеличить напряжение и максимальный ток.

Данная схема может быть модифицирована любым другим соотношением элементов для достижения требуемой величины мощности.

Ярким примером комбинированной схемы является источник питания электрического автомобиля Tesla Model S напряжением 400В, емкостью 85 кВт/ч. Батарея собрана из отдельных Li-ion цилиндрических аккумуляторов производства фирмы Panasonic по комбинированной схеме: 16 блоков по 6 параллельных цепочек из 74 последовательно соединённых элементов. Всего использовано около 7000 батареек.

Особенности использования

При сборке той или иной схемы, желательно использовать аккумуляторы одинаковой технологии, ёмкости и напряжения. Различие номиналов приведут к нарушению режимов работы отдельных ячеек.

Рассмотрим ситуации, возникающие с батареями, собранными из трёх элементов с различными номиналами: G1=10А/ч, G2=20А/ч, G3=15А/ч, которые питают нагрузку током, величиной 1 ампер:

Ситуация №1, Элементы G1, G2, G3 соединены последовательно. В процессе работы  режим разряда проблем не вызывает. Спустя 10 часов G1 разрядится полностью, G2 – наполовину, G3 — на две трети. При последующем заряде, как было сказано выше, через всю цепочку протекает ток одной величины. Ввиду наличия остаточного заряда одни элементы окажутся перезаряжены, другие недозаряжены.

Ситуация №2. Элементы G1, G2, G3 соединены параллельно. Подобно случаю с последовательной схемой, работа в режиме разряда происходит нормально. В процессе заряда каждый элемент примет ток в соответствии со своим внутренним сопротивлением. Однако, элемент G2 с большим остаточным зарядом будет иметь более высокое напряжение. Так как условием окончания зарядки в автоматических зарядных устройствах (ЗУ) является определённый уровень напряжения, то как только G2 достигнет точки отключения, заряд прекратится, а G1 и G3 останутся недостаточно заряжены. Если ЗУ не отключается автоматически, можно продолжить зарядку до достижения окончательного наполнения всех элементов, но при этом G2 и G3 окажутся перезаряженными.

В обеих ситуациях неравномерность заряженности приведёт к быстрому исчерпанию ресурса одного или нескольких элементов, понадобится их замена. Для реализации нормальных зарядных режимов можно заряжать каждую ячейку отдельно, но это потребует втрое больше времени, либо наличия трёх зарядных устройств.

Следует иметь в виду, что соединять параллельно разные по напряжению аккумуляторы категорически запрещено. Энергия от источников с более высоким потенциалом будет перетекать в элементы с низким напряжением, вызывая критический разряд первых. Так, например, нельзя соединять параллельно 1,2 вольтовые NiCa или NiMH c аккумуляторами типа 18650, так как последние выполнены по Li-ion технологии и имеют номинальное напряжение 3,7В, а критически низким для них является уровень 2.7-3В.

Последовательно можно соединять аккумуляторы любых типов и ёмкостей, но только в режиме разряда, для запитывания какой-либо нагрузки. Нормально зарядить такую цепочку в собранном виде не удастся по описанным выше причинам.

Даже если все компоненты батареи имеют одинаковые номиналы, со временем потеря ёмкости происходит неравномерно, что приводит к изменению режима заряда. Если для прочих типов источников энергии это не очень критично, то литиевые аккумуляторы весьма чувствительны даже к небольшим отклонениям от номинальных параметров заряда. Несоблюдение регламента резко сокращает срок службы аккумулятора. Для устранения этой проблемы для батарей на базе Li-ion и Li-Fe применяют балансировочные зарядные устройства. Такое ЗУ контролирует состояние каждого элемента в отдельности и не допускает перезаряда отдельных ячеек.

Последовательное и параллельное соединение аккумуляторов: видео

Читайте также:

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 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 параллельной проводкой (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:

  • два 6 В 4.Батареи 5 Ач, подключенные параллельно, способны обеспечить 6 вольт 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 с 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.
  • вторичных (аккумуляторных) батарей - эти только честно 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, протечка 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 будет заряжать 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 этого процесса зарядки заряженные устройства могут перегреться, поскольку они быстро разряжаются, а разряженная батарея может перегреться, поскольку она пытается зарядить намного выше своих проектных возможностей.
  • 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 состоянии 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 другие точки зарядки, чем свинцово-кислотные аккумуляторы с жидким электролитом.Это означает, что при одновременной подзарядке двух батарей некоторые батареи никогда не будут полностью заряжены. 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 (описано в , соединяющем батареи разного напряжения параллельно 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.

BU-302: последовательная и параллельная конфигурации батарей

BU-302: Configuraciones de Baterías en Serie y Paralelo (Español)

Узнайте, как расположить батареи для увеличения напряжения или увеличения емкости.

Батареи достигают желаемого рабочего напряжения путем последовательного соединения нескольких ячеек; каждая ячейка складывает свой потенциал напряжения, чтобы получить общее напряжение на клеммах.Параллельное соединение обеспечивает более высокую мощность за счет суммирования общего ампер-часа (Ач).

Некоторые блоки могут состоять из комбинации последовательного и параллельного подключения. Аккумуляторы для ноутбуков обычно имеют четыре литий-ионных элемента 3,6 В последовательно для достижения номинального напряжения 14,4 В и два параллельно, чтобы увеличить емкость с 2400 мАч до 4800 мАч. Такая конфигурация называется 4s2p, что означает четыре ячейки последовательно и две параллельно. Изоляционная фольга между ячейками предотвращает электрическое короткое замыкание проводящей металлической оболочкой.

Аккумуляторы большинства типов подходят для последовательного и параллельного подключения. Важно использовать батареи одного и того же типа с одинаковым напряжением и емкостью (Ач) и никогда не смешивать батареи разных производителей и размеров. Более слабая ячейка вызовет дисбаланс. Это особенно важно в последовательной конфигурации, потому что мощность батареи определяется самым слабым звеном в цепи. Аналогия - это цепочка, звенья которой представляют последовательно соединенные элементы батареи (рис. 1).

Рисунок 1: Сравнение аккумулятора с цепью.
Звенья цепи представляют собой элементы, включенные последовательно для увеличения напряжения, удвоение звена означает параллельное соединение для повышения токовой нагрузки.

Слабая ячейка может не сразу выйти из строя, но при нагрузке будет исчерпана быстрее, чем сильные. При зарядке аккумулятор с низким уровнем заряда заполняется раньше, чем с высоким уровнем, потому что его нужно заполнять меньше, и он остается в избыточном заряде дольше, чем другие. При разряде слабая ячейка опорожняется первой, и ее забивают более сильные братья.Ячейки в групповых упаковках должны быть согласованы, особенно при использовании под большими нагрузками. (См. BU-803a: Несоответствие ячеек, балансировка).


Одноэлементные приложения

Одноэлементная конфигурация представляет собой простейший аккумуляторный блок; элемент не требует согласования, и схема защиты на небольшом литий-ионном элементе может быть простой. Типичными примерами являются мобильные телефоны и планшеты с одним литий-ионным аккумулятором 3,60 В. Одноэлементный элемент также используется в настенных часах, в которых обычно используется щелочной элемент на 1,5 В, наручные часы и резервное копирование памяти, большинство из которых являются приложениями с очень низким энергопотреблением.

Номинальное напряжение аккумуляторной батареи на никелевой основе составляет 1,2 В, щелочной - 1,5 В; оксид серебра составляет 1,6 В, а свинцово-кислотный - 2,0 В. Первичные литиевые батареи находятся в диапазоне от 3,0 до 3,9 В. Литий-ионный - 3,6 В; Li-фосфат - 3,2 В, а литий-титанат - 2,4 В.

В литий-марганцевых и других системах на основе лития часто используются элементы с напряжением 3,7 В и выше. Это связано не столько с химией, сколько с увеличением ватт-часов (Втч), что становится возможным при более высоком напряжении. Аргумент гласит, что низкое внутреннее сопротивление элемента поддерживает высокое напряжение под нагрузкой.Для рабочих целей эти ячейки подходят как кандидаты на 3,6 В. (См. BU-303. Путаница с напряжениями)


Последовательное соединение

В переносном оборудовании, требующем более высоких напряжений, используются аккумуляторные блоки с двумя или более элементами, соединенными последовательно. На рисунке 2 показан аккумуляторный блок с четырьмя последовательно соединенными литий-ионными элементами 3,6 В, также известными как 4S, для получения номинального напряжения 14,4 В. Для сравнения, свинцово-кислотная цепочка из шести элементов с 2 В на элемент будет генерировать 12 В, а четыре щелочных с 1,5 В на элемент - 6 В.

Рисунок 2: S eries соединение четырех ячеек (4s).
Добавление ячеек в цепочку увеличивает напряжение; емкость остается прежней.
Предоставлено Cadex


Если вам нужно нечетное напряжение, скажем, 9,50 В, подключите последовательно пять свинцово-кислотных, восемь NiMH или NiCd или три Li-ion. Конечное напряжение батареи не обязательно должно быть точным, если оно выше, чем указано в устройстве. Источник питания 12 В может работать вместо 9,50 В. Большинство устройств с батарейным питанием могут выдерживать некоторое перенапряжение; Однако необходимо соблюдать напряжение в конце разряда.

Высоковольтные батареи сохраняют небольшой размер проводника. Аккумуляторные электроинструменты работают от батарей 12 В и 18 В; в моделях высокого класса используются 24 В и 36 В. Большинство электровелосипедов поставляются с литий-ионным аккумулятором 36 В, некоторые - 48 В. Автомобильная промышленность хотела увеличить стартерную батарею с 12 В (14 В) до 36 В, более известную как 42 В, путем последовательного размещения 18 свинцово-кислотных элементов. Логистика замены электрических компонентов и проблемы с дугой на механических переключателях сорвали ход.

Некоторые легкие гибридные автомобили работают от литий-ионных аккумуляторов 48 В и используют преобразование постоянного тока в 12 В для электрической системы.Запуск двигателя часто осуществляется отдельной свинцово-кислотной батареей на 12 В. Ранние гибридные автомобили работали от батареи 148 В; электромобили обычно 450–500 В. Такой аккумулятор требует более 100 последовательно соединенных литий-ионных элементов.

Высоковольтные батареи требуют тщательного согласования ячеек, особенно при работе с большими нагрузками или при работе при низких температурах. Если несколько ячеек соединены в цепочку, вероятность отказа одной ячейки реальна, и это приведет к сбою. Чтобы этого не произошло, твердотельный переключатель в некоторых больших батареях обходит неисправную ячейку, чтобы обеспечить непрерывный ток, хотя и при более низком напряжении в цепочке.

Сопоставление ячеек является проблемой при замене неисправного элемента в устаревшем блоке. Новая ячейка имеет большую емкость, чем другие, что вызывает дисбаланс. Сварная конструкция усложняет ремонт, поэтому аккумуляторные блоки обычно заменяются целиком.

Высоковольтные батареи в электромобилях, полная замена которых невозможна, делят батарею на модули, каждый из которых состоит из определенного количества ячеек. Если одна ячейка выходит из строя, заменяется только затронутый модуль.Небольшой дисбаланс может возникнуть, если новый модуль будет оснащен новыми ячейками. (См. BU-910: Как отремонтировать аккумуляторный блок.)

На рисунке 3 показан аккумуляторный блок, в котором «ячейка 3» выдает только 2,8 В вместо полностью номинальных 3,6 В. При пониженном рабочем напряжении эта батарея достигает точки окончания разряда раньше, чем обычная батарея. Напряжение падает, и устройство выключается с сообщением «Батарея разряжена».


Рисунок 3: S eries соединение с неисправной ячейкой.
Неисправный элемент 3 снижает напряжение и преждевременно отключает оборудование.
Предоставлено Cadex


Батареи в дронах и пультах дистанционного управления для любителей, которым требуется высокий ток нагрузки, часто демонстрируют неожиданное падение напряжения, если одна ячейка в цепочке слаба. Максимальный ток нагружает хрупкие ячейки, что может привести к поломке. Считывание напряжения после заряда не позволяет выявить эту аномалию; проверка баланса ячеек или проверка емкости с помощью анализатора батарей.


Отвод в последовательную цепочку

Существует обычная практика, когда в последовательную цепочку свинцово-кислотного массива вводят ответвления для получения более низкого напряжения. Для тяжелонагруженного оборудования, работающего от батарейного блока 24 В, может потребоваться источник питания 12 В для вспомогательной работы, и это напряжение удобно доступно в промежуточной точке.

Постукивание не рекомендуется, так как это создает дисбаланс ячеек, поскольку одна сторона батарейного блока загружена больше, чем другая. Если несоответствие не может быть исправлено с помощью специального зарядного устройства, побочным эффектом является сокращение срока службы батареи.Вот почему:

При зарядке несбалансированного блока свинцово-кислотных аккумуляторов с помощью обычного зарядного устройства в недозаряженной части возникает тенденция к сульфатированию, поскольку элементы никогда не получают полного заряда. Секция высокого напряжения батареи, которая не принимает дополнительную нагрузку, имеет тенденцию к перезарядке, что приводит к коррозии и потере воды из-за выделения газов. Обратите внимание, что зарядное устройство, заряжающее всю цепочку, проверяет среднее напряжение и соответственно прекращает заряд.

Постукивание также характерно для литий-ионных и никелевых аккумуляторов, и результаты аналогичны свинцово-кислотным: сокращение срока службы.(См. BU-803a: Согласование и балансировка ячеек.) В новых устройствах используется преобразователь постоянного тока в постоянный для обеспечения правильного напряжения. В электрических и гибридных транспортных средствах в качестве альтернативы используется отдельная низковольтная батарея для вспомогательной системы.


Параллельное соединение

Если требуются более высокие токи, а ячейки большего размера недоступны или не соответствуют конструктивным ограничениям, одна или несколько ячеек могут быть подключены параллельно. Большинство химикатов батарей допускают параллельную конфигурацию с небольшими побочными эффектами.На рисунке 4 показаны четыре ячейки, соединенные параллельно в схеме P4. Номинальное напряжение показанного блока остается на уровне 3,60 В, но емкость (Ач) и время работы увеличиваются в четыре раза.

Рисунок 4: Параллельное соединение четырех ячеек (4 контакта).
При использовании параллельных ячеек емкость в Ач и время работы увеличиваются, а напряжение остается неизменным.

Предоставлено Cadex


Ячейка, которая развивает высокое сопротивление или размыкается, менее критична в параллельной цепи, чем в последовательной конфигурации, но выход из строя ячейки снижает общую нагрузочную способность.Это как двигатель, работающий только на трех цилиндрах, а не на всех четырех. С другой стороны, электрическое короткое замыкание является более серьезным, поскольку неисправный элемент забирает энергию из других элементов, вызывая опасность пожара. Большинство так называемых электрических коротких замыканий мягкие и проявляются как повышенный саморазряд.

Полное короткое замыкание может произойти из-за обратной поляризации или роста дендритов. Большие блоки часто включают в себя предохранитель, который отключает неисправный элемент от параллельной цепи в случае короткого замыкания.На рисунке 5 показана параллельная конфигурация с одной неисправной ячейкой.

Рисунок 5: Параллельное соединение / соединение с одной неисправной ячейкой.
Слабый элемент не повлияет на напряжение, но обеспечит малое время работы из-за пониженной емкости. Закороченный элемент может вызвать чрезмерный нагрев и стать причиной возгорания. В более крупных батареях предохранитель предотвращает высокий ток, изолируя элемент.

Предоставлено Cadex


Последовательное / параллельное соединение

Последовательная / параллельная конфигурация, показанная на Рисунке 6, обеспечивает гибкость конструкции и обеспечивает требуемые номинальные значения напряжения и тока со стандартным размером ячейки.Полная мощность - это сумма напряжения, умноженного на ток; батарея 3,6 В (номинальная), умноженная на 3400 мАч, дает 12,24 Втч. Четыре элемента питания 18650 емкостью 3400 мАч каждый можно подключить последовательно и параллельно, как показано, чтобы получить номинальное напряжение 7,2 В и общую мощность 48,96 Вт-ч. Комбинация с 8 ячейками даст 97,92 Втч, допустимый предел для перевозки на воздушном судне или перевозки без опасных материалов класса 9. (См. BU-704a: Доставка литиевых батарей по воздуху) Тонкий элемент позволяет гибкую конструкцию блока, но необходима схема защиты.

Рисунок 6: S eries / параллельное соединение четырех ячеек (2s2p).
Эта конфигурация обеспечивает максимальную гибкость проектирования. Распараллеливание ячеек помогает в управлении напряжением.

Предоставлено Cadex


Литий-ионный аккумулятор хорошо подходит для последовательной / параллельной конфигурации, но элементы нуждаются в мониторинге, чтобы оставаться в пределах напряжения и тока.Интегральные схемы (ИС) для различных комбинаций ячеек доступны для контроля до 13 литий-ионных ячеек. Для более крупных пакетов требуются специальные схемы, и это относится к аккумуляторным батареям для электронных велосипедов, гибридным автомобилям и Tesla Model 85, которая потребляет более 7000 ячеек 18650, чтобы составить батарею мощностью 90 кВт · ч.

Терминология для описания последовательного и параллельного соединения

В производстве аккумуляторов сначала указывается количество последовательно соединенных элементов, а затем - параллельно. Пример - 2с2п. При использовании литий-ионных аккумуляторов в первую очередь всегда изготавливаются параллельные струны; завершенные параллельные блоки затем помещаются последовательно.Литий-ионная система - это система, основанная на напряжении, которая хорошо подходит для параллельного формирования. Объединение нескольких ячеек в параллель с последующим последовательным добавлением блоков снижает сложность управления напряжением для защиты блока.

Сначала сборка гирлянд, а затем их параллельное размещение может быть более обычным для никель-кадмиевых аккумуляторов, чтобы удовлетворить механизму химического челнока, который уравновешивает заряд в верхней части заряда. «2с2п» - обычное дело; Были выпущены официальные документы, которые относятся к 2p2s при параллельном соединении последовательной строки.


Устройства безопасности при последовательном и параллельном подключении

Переключатели с положительным температурным коэффициентом (PTC) и устройства прерывания заряда (CID) защищают аккумулятор от перегрузки по току и избыточного давления. Хотя эти защитные устройства рекомендуются для обеспечения безопасности в небольших батареях из 2 или 3 элементов с последовательной и параллельной конфигурацией, они часто не используются в более крупных многоэлементных батареях, например, для электроинструментов. PTC и CID работают, как ожидалось, переключая ячейку на чрезмерный ток и внутреннее давление в ячейке; однако завершение работы происходит в каскадном формате.Хотя некоторые ячейки могут рано отключиться, ток нагрузки вызывает избыточный ток на оставшихся ячейках. Такое состояние перегрузки может привести к тепловому разгоне до срабатывания остальных предохранительных устройств.

Некоторые ячейки имеют встроенные PCT и CID; эти защитные устройства также могут быть добавлены задним числом. Инженер-проектировщик должен знать, что любое предохранительное устройство может выйти из строя. Кроме того, PTC вызывает небольшое внутреннее сопротивление, которое снижает ток нагрузки. (См. Также BU-304b: Обеспечение безопасности литий-ионных аккумуляторов)


Простые инструкции по использованию бытовых первичных батарей
  • Содержите контакты аккумулятора в чистоте.Конфигурация с четырьмя ячейками имеет восемь контактов, и каждый контакт добавляет сопротивление (ячейка к держателю и держатель к следующей ячейке).
  • Никогда не смешивайте батареи; замените все ячейки, когда они слабые. Общая производительность зависит от самого слабого звена в цепи.
  • Соблюдайте полярность. Перевернутая ячейка вычитает, а не добавляет к напряжению ячейки.
  • Выньте батареи из оборудования, когда оно больше не используется, для предотвращения утечки и коррозии. Это особенно важно для первичных цинк-углеродных элементов.
  • Не храните незакрепленные элементы в металлическом ящике. Поместите отдельные ячейки в небольшие полиэтиленовые пакеты, чтобы предотвратить короткое замыкание. Не носите в карманах незакрепленные ячейки.
  • Храните батарейки в недоступном для маленьких детей месте. Ток от батареи может не только вызвать удушье, но и вызвать изъязвление стенки желудка при проглатывании. Батарея также может разорваться и вызвать отравление. (См. BU-703: Проблемы со здоровьем, связанные с батареями.)
  • Не заряжайте неперезаряжаемые батареи; скопление водорода может привести к взрыву.Выполняйте экспериментальную зарядку только под наблюдением.


Простые инструкции по использованию вторичных батарей
  • Соблюдайте полярность при зарядке вторичного элемента. Обратная полярность может вызвать короткое замыкание и создать опасную ситуацию.
  • Выньте полностью заряженные аккумуляторы из зарядного устройства. Потребительское зарядное устройство может не подавать правильный постоянный заряд при полной зарядке, что может привести к перегреву элемента.
  • Заряжайте только при комнатной температуре.

Батареи при последовательном и параллельном подключении (блоки батарей)

Изготовление блоков батарей большего размера часто требуется для увеличения времени автономной работы или увеличения напряжения для обеспечения работы определенных устройств.Например, если у вас есть солнечная энергетическая установка или инвертор, вы можете подключить к ним несколько батарей, чтобы получить больше энергии и время работы. В коммуникационных сетях, а также в малых и больших серверах также используются резервные ИБП, в цепи которых часто используется большое количество батарей или батарей большего размера. В зависимости от потребностей и для сокращения затрат на техническое обслуживание изготавливаются разные виды пакетов.

Здесь я подробно объяснил, как сделать параллельный, последовательный и последовательно-параллельный комбинированные аккумуляторные блоки (аккумуляторные батареи).Это руководство очень полезно для начинающих пользователей, которые хотят узнать, как соединить свинцово-кислотные батареи (герметичные, VRLA, MF, Gel, AGM, влажные или залитые) вместе при подключении их к солнечным энергетическим системам, системам бесперебойного питания (ИБП), силовые инверторы или зарядные устройства. Кроме того, я также обсудил некоторые часто задаваемые вопросы по этой теме в разделе часто задаваемых вопросов ниже. Обратите внимание, что аккумуляторный блок также называется аккумуляторным блоком, а AGM и гелевые аккумуляторы также известны как необслуживаемые или сухие аккумуляторы в некоторых регионах.

Батареи в параллельном соединении (параллельный батарейный блок)

В этом типе батарейного блока батареи подключаются от выводов к тем же выводам других батарей, то есть положительный вывод (+) одной батареи соединяется с плюсом (+) клемма другой батареи и отрицательная клемма (-) одной батареи с отрицательной клеммой (-) другой батареи. См. Схему ниже для получения дополнительной информации:

Батареи в последовательном соединении (последовательный аккумулятор)

Батареи подключаются от клеммы к клемме таким образом, что положительная (+) клемма одной батареи соединяется с отрицательной (-) клеммой. другой батареи и отрицательная клемма (-) одной батареи соединена с положительной клеммой (+) другой батареи.См. Схему для получения дополнительной информации:

Батареи разного размера при параллельном или последовательном подключении
Параллельно
(Критерии: если батареи имеют одинаковое напряжение, но разную емкость)


Последовательно
(Критерии: Если батареи обозначены одинаковым напряжением, но разной емкостью)

Батареи, соединенные последовательно и параллельно

В комбинации последовательно-параллельных батарей один блок батарей, соединенных последовательно, соединяется параллельно с другим блоком батарей, соединенным последовательно.Таким образом, общее выходное напряжение последовательных блоков остается неизменным. Но емкость накопителя заряда увеличена.

9 аккумуляторов в последовательном параллельном соединении - схема подключения


Часто задаваемые вопросы

1- Почему аккумуляторы подключаются параллельно?
При параллельном подключении аккумуляторов напряжение всей батареи остается неизменным, но увеличивается емкость аккумулятора и энергия в ампер-часах (Ач) и ватт-часах (Втч).

2- Почему батареи подключаются последовательно?
При последовательном подключении аккумуляторов напряжение увеличивается, но емкость в ампер-часах (Ач) остается неизменной.Энергия в ватт-часах (Втч) увеличивается. Согласно здравому смыслу, общая емкость хранения заряда также увеличивается, потому что теперь доступно больше резервуаров для хранения заряда.

3- Последовательное или параллельное подключение батарей увеличивает емкость и резерв?
Да. Как я уже упоминал выше, теперь у вас есть два или более резервуара для хранения заряда вместо одного. Резервная копия, предоставляемая системой, будет увеличена. Но нельзя продолжать подключать батареи последовательно, если устройство питания рассчитано на определенное напряжение.Подключите их параллельно, чтобы увеличить резервную копию, или вместо этого купите батареи большего размера.

4- Почему подключение батарей разной емкости параллельно друг другу не рекомендуется для длительного использования?
Батареи разной емкости, но одинакового напряжения можно подключать параллельно, но желательно этого не делать. Потому что есть вероятность, что батареи разного размера имеют небольшую разницу в напряжении, даже если они обозначены как одинаковое напряжение на этикетке. Это приведет к разнице потенциалов между подключенными батареями, что означает, что батареи с более высоким напряжением будут пытаться зарядить батарею с более низким напряжением, что может привести к нагреву и разрушению этой батареи.Кроме того, когда батареи разной емкости подключены параллельно к ИБП или инвертору мощности, зарядное устройство ИБП может вызвать конфликт и начать работать ненормально. Чтобы свести к минимуму такие риски и неприятности, покупайте батареи одинаковой емкости и напряжения одной марки, произведенные одной и той же компанией. Никогда не используйте одновременно батареи разных марок от одного или разных производителей.

5- Почему нельзя последовательно подключать батареи разной емкости?
Никогда не подключайте батареи разной емкости последовательно друг к другу.При подключении батарея меньшей емкости будет заряжаться первой, но батарея большей емкости все равно будет разряжена. Это приведет к нагреву и перезарядке меньшей батареи. В режиме разряда батарея меньшего размера сначала разряжается, что приводит к ее глубокой разрядке. Чтобы сделать серию аккумуляторных батарей, купите батареи одинаковой емкости и напряжения той же марки и компании.

6- Могу ли я соединить старые и новые батареи параллельно и последовательно?
Очень плохая идея - одновременно использовать старые и новые батареи. Старые батареи, которые сильно изношены, не сохраняют напряжение, как новые батареи.Таким образом, если старые батареи смешать с новыми, это сократит срок службы новых батарей и повредит старые батареи. Но вы можете подключить старые и новые батареи последовательно, хотя я тоже не рекомендую это делать. Старая батарея может не достичь напряжения отключения, что приведет к перезарядке и перегреву новой и здоровой батареи.

7- Можно ли использовать разные типы свинцово-кислотных аккумуляторов?
Нет. Никогда этого не делай. Каждый тип свинцово-кислотных аккумуляторов, включая VRLA, AGM, гелевые, влажные или залитые, имеет разную скорость заряда и разные максимальные и минимально допустимые напряжения.Смешивать их - значит испортить их и потратить впустую.

8- Почему делаются большие аккумуляторные батареи? Аккумулятор серии
предназначен для увеличения напряжения. Это помогает уменьшить размер трансформатора, который используется для повышения напряжения. Машины, которым для работы требуется постоянный ток высокого напряжения (HVDC), запрашивают серию аккумуляторных батарей. Параллельный аккумулятор просто увеличивает резерв.

Безопасность: С аккумуляторами большой емкости следует обращаться осторожно. Никогда не замыкайте их накоротко, так как короткое замыкание может вызвать возгорание и взрыв аккумуляторов.Необходимо правильно подключить батареи к ИБП, инвертору или солнечной системе. Неправильное подключение может повредить устройство.

Также читайте:
Как подключить батареи параллельно с инвертором питания или ИБП [Схемы подключения]
Как подключить батареи последовательно с инвертором или ИБП [Схемы подключения]

Серия

и параллельные цепи | DI Tech DIcoded

Существует два основных способа подключения более двух компонентов схемы (или нагрузок): последовательно и параллельно.Последовательная цепь - это два или более электрических компонента, соединенных встык. Параллельная схема - это когда компоненты соединены как ступеньки лестницы.

Пример последовательной цепи:

Путь электронов от стороны (-) к стороне (+) проходит через все лампочки.

Если одна лампочка перегорела, она действует как выключатель и выключает всю цепь

В последовательной цепи (при условии, что все нагрузки эквивалентны) напряжение делится (или распределяется) поровну между нагрузками.Каждая нагрузка получает одинаковый ток (амперы). Если бы батарея была 9-вольтовой батареей, то каждый светильник получал бы (использовал) 3 вольта.

Работает одинаково для любого типа нагрузки. Если бы в этой цепи было 3 двигателя, то каждый двигатель получал бы (использовал) 3 вольта.

Пример параллельной цепи:

Каждая лампочка имеет собственный прямой путь к обеим сторонам (-) и (+) цепи.

Если одна из лампочек погаснет, цепь останется исправной, а остальные лампочки продолжат гореть.

В параллельной цепи каждая нагрузка получает одинаковое напряжение. Если бы батарея была 9 вольт, то каждый свет получил бы 9 вольт.

Однако ток будет разделен между каждым из путей (или нагрузок). Это важно, потому что если (например) у вас было 3 двигателя, каждый из которых работал на 9 В, подключенных таким образом, вам нужно было бы убедиться, что батарея способна выдавать достаточный ток для работы всех трех двигателей. Если один двигатель работает с большей нагрузкой, чем другие, он может «откачивать» ток, необходимый другим двигателям, вызывая их остановку.

Аккумуляторы также можно подключать последовательно или параллельно.

При последовательном подключении аккумуляторов напряжение увеличивается. Например, две батареи по 6 В, соединенные последовательно, производят 12 Вольт.

При параллельном подключении батарей напряжение остается прежним, но мощность (или доступный ток) увеличивается. Это означает, что батарейки прослужат дольше. Например, две батареи на 6 В, подключенные параллельно, все равно будут производить 6 В.Но две батареи смогут питать 6-вольтовое устройство в два раза дольше, чем одна батарея.

Если вы решили подключить батареи параллельно или последовательно, убедитесь, что батареи одинаковые. Не смешивайте батареи разных напряжений и размеров в последовательной или параллельной цепи.

Как подключить и заряжать батареи последовательно / параллельно

Если вы хотите узнать о последовательной и параллельной зарядке аккумуляторов, вы, вероятно, спросили или задаетесь вопросом, в чем преимущество последовательного / параллельного подключения аккумуляторов.Это руководство предоставит простые для понимания схемы и объяснит причины, по которым вы должны использовать эту конфигурацию батареи.

Если вам нужно знать о параллельной зарядке батарей, перейдите к нашему руководству по идеально сбалансированной зарядке. Вы можете обнаружить, почему ваши батареи не работают так долго, как вы думали!

Прежде чем мы углубимся в подробности, мы хотели бы сделать паузу и поблагодарить наших друзей из Iota Engineering за создание графики. Iota производит очень популярную линейку зарядных устройств DLS, которые можно найти во многих наших клиентах седельно-сцепных устройств, жилых автофургонов и телекоммуникационных приложений.Зарядное устройство, изображенное на некоторых изображениях, будет напоминать их зарядное устройство DLS, и на нем будет нанесен их логотип.

Батареи, подключенные последовательно

При последовательном подключении или зарядке аккумуляторов ваша цель - увеличить выходное номинальное напряжение ваших аккумуляторов. Для этого вам необходимо подключить клемму POS (+) первой батареи к клемме NEG (-) второй батареи. Если в нашей серии всего две батареи, мы возьмем провод от отрицательной (-) клеммы первой батареи и провод от POS (+) второй батареи к двигателю или зарядному устройству.

Плюс первой батареи и минус второй батареи НЕ соединяйте друг с другом! Конфигурация серии НЕ увеличивает вашу емкость в ампер-часах; это только увеличивает выходное напряжение.

Если вам необходимо подключить более двух батарей последовательно, выполните следующую настройку. Вместо подключения POS (+) второй батареи к зарядному устройству, вы должны подключить ее к NEG (-) третьей батареи. Вы будете продолжать эту схему с положительной на отрицательную, пока не дойдете до последней батареи.POS (+) последней батареи в серии подключится к вашему приложению / зарядному устройству.

Для большинства наших клиентов 6-вольтовые батареи будут использоваться в их последовательной / параллельной конфигурации. Используемые здесь изображения сфокусированы на этой настройке, но если вы используете 12-вольтовые батареи, просто поменяйте местами числа; соединения будут такими же.

Серия

/ Параллельная комбинация

Целью последовательной / параллельной конфигурации является увеличение ОБА напряжения и емкости.Батареи, подключенные ТОЛЬКО параллельно, сохраняют одинаковое напряжение и увеличивают свою емкость. Аккумуляторы, подключенные ТОЛЬКО последовательно, сохраняют ту же емкость и повышают свое напряжение. Сочетание этих двух вещей дает лучшее из обоих миров; увеличение как напряжения, так и силы тока.

Последовательная параллельная комбинация может сбивать с толку, когда вы впервые сталкиваетесь с мешаниной проводов над аккумуляторной батареей. Надеюсь, эта диаграмма упростит то, что вы видите.

Как вы можете видеть, теперь у нас есть ЛЕВЫЙ блок батарей и ПРАВЫЙ блок батарей (пунктирная линия вокруг каждого).Левый берег имеет дополнительный черный провод, подключенный к отрицательной (-) клемме батареи номер один. Этот провод подключается к отрицательному (-) полюсу соответствующей батареи справа (батарея номер три, если мы сохраняем нашу последовательность нумерации).

То же самое можно увидеть с положительными клеммами. Правый батарейный блок имеет дополнительный красный провод на POS (+) клемме батареи номер четыре. Этот провод подключается обратно к положительному (+) выводу аккумуляторной батареи номер два на левом берегу.

Дополнительные красный и черный провода - это то, что соединяет систему параллельно.Именно они позволяют системе увеличить, в данном случае вдвое, емкость ампер-часов. Если вы добавляете больше батарейных блоков, чтобы увеличить емкость еще больше, просто отодвиньте зарядное устройство вправо и следуйте схеме, уже установленной с черным проводом ОТРИЦАТЕЛЬНЫЙ (-) к ОТРИЦАТЕЛЬНОМУ (-) и ОТКЛЮЧИТЕЛЬНЫЙ (+) к ПОЗИЦИОННОМУ (+ ) красные провода.

A Battery Word Уравнение и специальное примечание

Параллельный:

B1 POS (+) к B2 POS (+) и B1 NEG (-) к B2 NEG (-)

Емкость батареи x Количество батарей = Емкость батареи

серии:

B1 POS (+) к B2 NEG (-) с B1 NEG (-) и B2 POS (+) к приложению

Напряжение батареи x количество батарей = напряжение батареи

Серия
/ Параллельный:

Напряжение блока батарей + (емкость батареи x блоки батарей) = емкость системы и напряжение

Примечание: для оптимального набора аккумуляторов и производительности зарядки аккумуляторы в банке должны быть одного производителя и модели, а также иметь одинаковый рейтинг AH, возраст, состояние и степень заряда [SOC].

Одна из основных причин использования последовательной параллельной комбинации просто связана с ограниченным пространством и необходимостью максимального увеличения емкости хранилища. Иногда вы можете получить более высокую силу тока при другой или меньшей занимаемой площади, используя батареи 6 В, а не батареи 12 В.

Многие выросли с мыслью, что долговечность 6-вольтовых батарей с их более толстыми пластинами намного превосходит долговечность 12-вольтовых батарей глубокого цикла. Чтобы получить эту дополнительную надежность, они предпочитают использовать только 6-вольтовые батареи, и поэтому им необходимо создать последовательную параллельную конфигурацию.

Надеюсь, это руководство восполнит пробел в вашем понимании последовательного подключения и даст вам уверенность, необходимую для последовательного и параллельного подключения и зарядки аккумуляторов.

Соединение батарей вместе - последовательное, параллельное и последовательное / параллельное объединение - инженерное увлечение

Подключение батарей или элементов часто требуется, когда вы хотите увеличить напряжение или силу тока, или и то, и другое для различных приложений. Соединяя две или более батарей / элементов вместе, вы создаете так называемый аккумуляторный блок, который дает вам больше энергии для ваших приложений.

Существует 3 метода подключения батарей и построения батарейного блока: последовательный, параллельный и последовательный / параллельный комбинированный. Мы кратко опишем каждый метод с помощью иллюстраций, чтобы дать вам четкое представление.

Что нужно знать перед тем, как соединять батареи вместе?

Перед созданием аккумуляторной батареи убедитесь, что вы следуете приведенным ниже советам:

  • Имеют батареи одинакового размера (одинаковое напряжение и одинаковую силу тока)
  • Не смешивайте старую батарею (слабую) с новой (вызывает дисбаланс зарядки)

# 1 Параллельное подключение батареи - увеличение силы тока (емкости)

Параллельное подключение батарей используется, когда вы хотите увеличить силу тока (емкость) и сохранить неизменным напряжение.Поясним этот метод на примере!

Этот метод используется, когда вы хотите, чтобы ваше приложение работало дольше между зарядками. Напряжение остается неизменным при параллельном подключении аккумуляторов. На рисунке ниже вы видите 4 батареи, подключенные параллельно, положительный (+) вывод первой батареи соединен с положительной (+) клеммой второй батареи… до конца, а отрицательная (-) клемма первой аккумулятор подключен к отрицательной (-) клемме второго аккумулятора и так далее.

Параллельное подключение батареи, любезно предоставлено EngineeringPassion

. В результате будет получена емкость 12 В, 80 Ач. При увеличении силы тока до 80 Ач вам может понадобиться сверхпрочный кабель, чтобы кабель не перегорел. Для параллельного подключения требуется как минимум 2 батареи. При параллельном подключении батарей вам понадобится перемычка для соединения всех положительных (+) клемм и другая перемычка для подключения отрицательных (-) клемм.

Предпочтительный метод поддержания уровня заряда аккумуляторов заключается в подключении к положительному (+) полюсу на одном конце аккумуляторного блока и отрицательному (-) полюсу на другом конце, как показано на рисунке выше.

Подключение батареи серии

# 2 - повышение напряжения

Эта конфигурация понадобится вам, когда вам нужно увеличить общее напряжение системы. При последовательном подключении батареи увеличивается напряжение, а номинальная сила тока (также известная как ампер-часы) остается неизменной. Поясним этот метод на примере!

Для этого метода вам понадобятся как минимум две батареи одинакового размера и номинала. Последовательное подключение батарей - это когда вы объединяете две или более батарей, соединяя положительную (+) клемму первой батареи с отрицательной (-) клеммой второй батареи.Если бы использовались только две батареи, то у вас был бы кабель, идущий от отрицательной (-) клеммы первой батареи к вашему приложению, и кабель, отходящий от положительной (+) клеммы на второй батарее, ведущей к приложению, как показано на рисунок ниже.

Последовательное подключение батареи, любезно предоставлено EngineeringPassion

Это подключение даст емкость 24 В, 20 Ач. Далее мы объясним другой способ увеличения как напряжения, так и силы тока. Это может показаться запутанным, но мы объясним ниже.

# 3 Серия / Параллельное комбинированное подключение аккумуляторной батареи - увеличение напряжения и силы тока

Для последовательного / параллельного комбинированного соединения вам потребуется как минимум 4 батареи одинакового размера и мощности. Поясним это на примере!

У вас будет два или более банков батарей в последовательной / параллельной конфигурациях батарей. Каждая группа батарей объединяет батареи, настроенные последовательно на желаемое напряжение. Затем банки будут соединены вместе параллельно для увеличения общей пропускной способности системы, как показано на рисунке ниже.

Комбинированное последовательное и параллельное подключение аккумуляторов, любезно предоставлено EngineeringPassion

Это подключение дает емкость 24 В, 40 Ач. Комбинированное соединение похоже на объединение двух идентичных батарейных блоков вместе.

Какой способ подключения батареи мне выбрать?

Вы можете соединить вместе столько батарей, сколько захотите, но когда вы начинаете собирать путаницу из батарей и кабелей, это может сбить с толку, а путаница может быть опасной. Ответ на этот вопрос зависит от приложения.Помните о требованиях к вашему приложению и придерживайтесь их. Также используйте батареи того же номинала. По возможности избегайте смешивания и соответствия размеров батарей.

Вы также можете использовать эти соединения для подзарядки батарей через солнечные батареи. Всегда помните о безопасности и следите за подключениями батареи. Если это поможет, сделайте схему своих батарейных блоков, прежде чем пытаться их построить.

Свинцово-кислотные аккумуляторы серии

и параллельные герметичные соединения - BatteryClerk.com

Иногда при включении устройства вам просто нужно больше напряжения или больше емкости, или и то, и другое. В других случаях батарея большего размера просто не поместится в отведенном для нее отсеке. Вам не всегда нужно покупать гигантскую батарею, вы можете подключить две или более батарей, чтобы получить необходимую мощность. Подключение аккумуляторов может позволить вам работать в ограниченном пространстве и при этом получать необходимый заряд аккумулятора.

Давайте начнем с нескольких определений батарей, поэтому мы говорим на одном языке.

  • Ампер-час - это единица измерения электрической емкости аккумулятора. Стандартный номинал усилителя рассчитан на 20 часов, но некоторые производители используют другие стандарты.
  • Напряжение представляет собой напряжение электричества. Некоторые приложения требуют большего «давления», что означает более высокое напряжение.
  • Battery Bank - это система, созданная путем соединения двух или более батарей, независимо от метода.

Есть два способа подключения нескольких батарей: последовательное соединение или параллельное соединение.Большинство химикатов аккумуляторов работают с любым типом подключения, но герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы уже много лет являются предпочтительным выбором для создания высоковольтных или емкостных аккумуляторных батарей.

Соединения серии

Две или более батареи, соединенные последовательно, увеличивают напряжение системы батарей, но сила тока или емкость остаются прежними. Две батареи на 6 В с номиналом 10 ампер-часов, соединенные последовательно, будут производить 12 вольт, но все же только 10 ампер-часов.

Чтобы соединить батареи последовательно, вы подключаете положительную клемму одной батареи к отрицательной клемме другой, пока не будет достигнуто желаемое напряжение. Не перекрещивайте оставшийся открытый позитив и открытый негатив друг с другом. Это приведет к короткому замыканию батарей и может вызвать повреждение или травму. Используйте другой набор кабелей, чтобы подключить открытые положительные и открытые отрицательные клеммы к устройству, которое вы запитываете.

Параллельные соединения

Батареи, соединенные параллельно, увеличивают емкость в ампер-часах, но напряжение остается прежним.Параллельное подключение батарей увеличит время, в течение которого вы сможете запитать свое оборудование, но не позволит вам запитать что-либо с выходным напряжением выше стандартного.

Для параллельного подключения батарей положительные клеммы соединяются вместе с помощью кабеля, а отрицательные клеммы соединяются вместе другим кабелем, пока не будет достигнута желаемая емкость .

Последовательные и параллельные соединения

Вы также можете увеличить как напряжение, так и емкость, подключив как минимум четыре батареи как последовательно, так и параллельно.Это дает вам аккумуляторную батарею с более высоким напряжением, которая также имеет более длительное время работы для вашего приложения. Это обычная практика для таких приложений, как электромобили и большие системы ИБП. Есть разные способы подключения батарей для увеличения напряжения и емкости.

С четырьмя батареями вы можете создать две серии, соединенные через параллельное соединение, или две параллельные группы, соединенные одним последовательным соединением. В любом случае прирост напряжения и емкости одинаков.

Зарядные батареи

Батареи, соединенные последовательно, не влияют на емкость батарейного блока в ампер-часах, поэтому при зарядке сосредоточьтесь на напряжении. Зарядное устройство должно удовлетворять требованиям зарядки аккумуляторов данной серии. Например, две батареи на шесть вольт, последовательно соединенные для создания блока батарей на 12 вольт, необходимо заряжать с помощью зарядного устройства на 12 вольт, чтобы удовлетворить потребности обеих батарей на 6 вольт.

После того, как вы определились с правильным зарядным устройством, подключите положительный выход зарядного устройства к положительной клемме первого аккумулятора.Затем подключите отрицательный вывод зарядного устройства к отрицательной клемме последнего аккумулятора в серии. Для зарядки серии потребуется столько же времени, сколько и для зарядки одной батареи.

При зарядке аккумуляторов, которые настроены в параллельной комбинации, необходимо учитывать увеличение емкости в ампер-часах в результате новой конфигурации. Это связано с тем, что при параллельной зарядке вы перезаряжаете не напряжение системы, а, скорее, емкость в ампер-часах.Умножьте время, необходимое для зарядки одного аккумулятора, на количество аккумуляторов, чтобы получить время, необходимое для зарядки банка аккумуляторов.

Один из методов зарядки параллельно подключенных аккумуляторов заключается в подключении положительного вывода зарядного устройства к положительному выводу первого аккумулятора. Подключите эту положительную клемму к положительной клемме второй батареи. Продолжайте, пока не подключите все батареи. Теперь проделайте то же самое с отрицательным выходом зарядного устройства и отрицательными клеммами аккумуляторов.

Если у вас есть батарейный блок, который подключен как последовательно, так и параллельно, все становится немного сложнее. Подключите положительный вывод зарядного устройства к положительной клемме первой батареи, а тот соединяется с положительной клеммой второй батареи. Подключите отрицательный вывод зарядного устройства к отрицательной клемме третьей батареи, затем подключите эту отрицательную клемму к отрицательной клемме четвертой батареи. Наконец, подключите отрицательные клеммы первой и второй батарей к положительным клеммам третьей и четвертой батарей соответственно.

Некоторые передовые методы работы с аккумуляторными батареями

Чтобы получить наиболее надежную энергию от батареи, всегда используйте батареи одного типа, в идеале от одного производителя (мы рекомендуем батареи AJC). Используйте батареи одинакового напряжения и емкости, а при необходимости заменяйте все батареи в банке одновременно. Слабая батарея разряжается первой, уменьшая время между зарядками, а слабая батарея первой завершает заряд, что означает, что она будет более склонна к перезарядке, пока заряжаются другие батареи.Емкость блока батарей определяется мощностью самой слабой батареи, которую вы используете в приложении, а слабые батареи сокращают срок службы всех остальных батарей в блоке.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *