Последовательное и параллельное соединение батареек: Способы соединения элементов питания.

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=I_G1* N

   – общий разрядный ток параллельно составленной батареи.

   где N – количество однотипных элементов питания.

  I_G1 – разрядный ток одного элемента питания.

  U=U_G1 – общее напряжение параллельно составленной батареи.

  где U_G1 – 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=U_G1* N – общее напряжение последовательно составленной батареи.

  I=I_G1

  – 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:

 

схема подключения, для увеличения ёмкости, чтобы увеличить напряжение

Автор Акум Эксперт На чтение 7 мин Просмотров 1.6к. Опубликовано 08.10.2020

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

Зачем соединять аккумуляторы в батареи

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

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

Параллельное включение

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

Последовательное включение

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

Комбинированное подключение

Особенности и схемы последовательного и параллельного соединения

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

Параллельное соединение — для увеличения ёмкости

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

Увеличение емкости

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

Параллельное подключение

Последовательное соединение — для увеличения напряжения

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

Увеличение разности потенциалов

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

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

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

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

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

Последовательное включение

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

Разрядные характеристики

Смешанная схема

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

Подключение накопителей может происходить по такому сценарию:

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

Смешанное включение

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

Можно ли и как правильно соединять обычные батарейки

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

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

Видео о подключении батареек:

Практические примеры

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

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

Схема для автомобиля

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

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

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

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

Смешанное включение

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

Использование балансировочной платы

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

При параллельном подключении никакой балансировки не требуется.

Последовательное и параллельное соединение аккумуляторов

В процессе эксплуатации источников питания зачастую возникает вопрос о комбинировании нескольких элементов в батарею одним или несколькими способами. При определенном соединении в итоге на выходе можно добиться разных вариантов основных технических показателей батарей. Для подключения аккумуляторов необходимо владеть определенными знаниями, что позволит избежать преждевременного выхода из строя одного из элементов.

Зачем соединять аккумуляторы в батарею

Для питания некоторых потребителей необходимо создать определенное значение напряжения, тока и емкости, которые невозможно иметь при использовании заводских устройств. Поэтому приходится использовать разнообразные методы комбинирования подключений. В результате соединения изделий в батареи можно добиться следующих результатов:

• увеличение значение вольтажа;
• увеличение диапазона рабочего тока;
• повышение внутренней емкости.

Важно! При изменении значений тока, получают экономию энергозатрат, снижая потери на нагрев проводников.

Различное соединение аккумуляторов позволяет добиться разнообразных параметров, при этом следует помнить, что показание внутренней энергии при каждом подключении элементов будет иметь разные цифры.

Существует три варианта коммутации:

• последовательное;
• параллельное;
• параллельно-последовательное.

При комплектовании устройства необходимо помнить, что запрещается применять источники питания разного вида, такое подключение может привести к преждевременному выходу из строя изделия.

Последовательное соединение аккумуляторов

При последовательном коммутировании источников питания положительный вывод соединяется с общим контактом, а отрицательный с положительным выводом следующего аккумулятора и так далее в зависимости сколько элементов в батарее.

АКБ одинаковой емкости

В результате коммутации одинаковых источников питания увеличивается напряжение при постоянном токе, как при заряде, так и при разряде. Заряд при последовательном подключении будет иметь постоянное значение.

АКБ разной емкости

Часто возникает необходимость применить в батарее элементы с различным значением внутреннего заряда. При этом стоит помнить, что у источника питания с меньшим значением будет самое высокое внутреннее сопротивление, в результате на этом элементе падение напряжения будет увеличиваться, что приведет к быстрому разряду. Однако мощные элементы будут при этом продолжать функционировать, поддерживая всю батарею в рабочем состоянии. Такой фактор приведет к снижению заряда слабой батареи до минимально допустимого значения.

Во время восстановления заряда слабый аккумулятор восстановиться быстрее остальных, хотя другие еще будут заряжаться. В результате такой ситуации может возникнуть перезаряд элемента с пониженной емкостью, что приведет к его нагреву.

Важно знать! При постоянном снижении заряда ниже допустимого, а также перезаряде источник в скором времени растратит свой ресурс и преждевременно выйдет из строя.

Параллельное соединение аккумуляторов

Конструктивной особенностью такого соединения является то, что все положительные клеммы соединяются в одни вывод, а отрицательные клеммы в другой вывод.

АКБ одинаковой емкости

Такое соединение позволяет добиться увеличения тока, напряжение при параллельном соединении остается неизменным. При этом значение емкости будет равно сумме всех элементов в системе. Благодаря этому способу соединения можно подавать питание на потребители повышенной мощности с большими пусковыми токами.

АКБ разной емкости

При использовании источников питания в батарее с различным значением напряжения общий вольтаж системы будет равен показанию самого сильного из элементов. Причем такое применение пагубно скажется на слабых изделиях, что приведет к преждевременному выходу из строя.

В результате параллельного соединения источников питания большой емкости и малым напряжением с изделиями малой емкости, но повышенном напряжении произойдет электрическое замыкание слабого элемента. Происходить такое явление за счет разности во внутреннем сопротивлении, при этом в аккумуляторе с меньшей емкостью будет протекать повышенный ток постепенно приводя к его разрушению.

Если же в системе присутствует источник высокой емкости и повышенного значения напряжения, то такое соединение в батарею приведет к перезаряду слабого источника питания. Производители рекомендуют перед подключением выравнивать значение напряжения, что позволит избежать возникновения неисправности в процессе эксплуатации.

Важно! чтобы избежать явления перетекания рабочего тока в системе рекомендуется применять аккумуляторы с равными значениями напряжения.

Последовательно-параллельное соединение аккумуляторов

Такой метод часто применяется для создания батареи с высокой емкостью и повышенным напряжением. Конструктивно изначально источники собираются в последовательную цепочку набирая определенный вольтаж, а затем несколько цепей коммутируют в параллель при этом набирают необходимую емкость. Однако существует и другой метод в параллель собирают элементы одинакового напряжения, а потом их подключают последовательно.

Соединение устройств таким методом подразумевает применение требований и правил, как в вышеописанных способах. Примерная схема соединения аккумуляторов может выглядеть так:

Балансировка заряда аккумуляторных батарей

Для того, чтобы избежать выход из строя при комплектовании системы батарей с применением элементов различных параметров необходимо проводить постоянный контроль. В настоящее время находят распространение различные устройства позволяющие обеспечить данный контроль при заряде и разряде. К таким приборам относят BMS- система мониторинга и управления.

BMS позволяет правильно зарядить и разрядить источник питания, при этом устройство в течение всего срока службы проводит контроль за состоянием устройства и обеспечивает безопасность предотвращая преждевременный выход из строя аккумулятора. Устройство изготавливается в виде электронной платы, которая входит в общую конструкцию источника питания.

Благодаря BMS стало возможно:

• обеспечить защиту как отдельных элементов, так и всей системы устройств в целом;
• увеличить срок эксплуатации источников питания;
• контролировать и поддерживать изделия разных видов в работоспособном состоянии при различных условиях использования.

Основные функции устройства BMS:

1. Контроль за напряжением, температурой, показаний зарядных параметров, а также исправным состоянием.
2. Интеллектуально-вычислительные функции, благодаря которым возможно следить за основными параметрами заряда-разряда.
3. Функции связи, проводным и беспроводным способом.
4. Защита изделия от скачков напряжения и тока, а также от перепада температур.
5. При балансировке происходит равномерное распределение заряда между всеми элементами системы.

Интересно знать! В некоторых комплексных системах аккумуляторных батарей применяются несколько балансировочных плат, которые управляют своей отдельной ячейкой.

Правильное соединение аккумуляторов позволяет добиться определенных значений необходимых параметров. При соблюдении правил эксплуатации возможно добиться значительного увеличения срока службы источников питания.

§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 = E_ak и одинаковое внутреннее сопротивление R_ak. Поэтому для батареи, состоящей из п аккумуляторов,

E = nE_ak; R_экв= nR_ak

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 = E_ak; ее внутреннее сопротивление R = R_ak /n и ток I = nI_ak.

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 R_эк1 = R_эк2.

Схемы соединения аккумуляторных батарей

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

Давайте рассмотрим каждую схему более подробно.

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

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

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

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.

Параллельное и последовательное соединение аккумуляторов между собой

Аккумулятор, как видно из названия – устройство для накапливания электрической энергии. В нужный момент эта энергия зажигает светодиоды или лампочки накаливания в фонарях, приводит в движение электромоторы, питает электронные устройства, обеспечивает работу блоков бесперебойного питания.

Параллельное и последовательное, а также комбинированные соединения аккумуляторов используют для сборки батарей с различными характеристиками.

Виды изделий разного назначения

Для чего соединяют источники питания

Соединяя между собой отдельные источники питания, можно получить несколько выгод:

• Поднять напряжение питания.
• Уменьшить или увеличить ток в цепи потребителя.
• Увеличить общую ёмкость сборки батарей.

Потребляемая мощность равна произведению напряжения, приложенного к потребителю и протекающего в цепи тока.

Таким образом, увеличивая напряжение питания, можно снизить нагрузку на провода от протекающего тока. Легко можно заметить, что чем больше параметр тока, тем сильнее греются проводники. Нагрев не производит никакой работы, а значит, суммарный коэффициент полезного действия электрического устройства снижается.

Важно! Увеличивая напряжение питания, и снижая протекающий ток, получают экономию энергии за счёт снижения тепловых потерь в цепи.

Основные характеристики заряжаемых батарей

Прежде чем приступить к «опытам» и соединить аккумуляторы, надо понять, какими характеристиками они обладают и что даёт каждый из видов соединений.

Первая характеристика номинальное напряжение. Параметр определяет, какое напряжение может быть между положительной и отрицательной клеммами. Характеристика эта не постоянная и номинальное значение выдаётся в цепь только от полностью заряженного источника питания, по мере разряда и под нагрузкой электродвижущая сила (ЭДС) снижается.

На сегодняшний день самыми популярными значениями являются 1,2, 2,4, 6 или 12 Вольт.

Обратите внимание! Минимальное напряжение накопителей 1,2 Вольта, а не 1,5 В как у «одноразовых» батареек.

Подключая несколько источников последовательно, достигают повышенного напряжения на выходе сборки.

Ёмкость показывает, какое количество электричества устройство способно выдать до достижения минимального допустимого уровня разряда и измеряется в Ампер/часах.

Например, обозначение 50 А/ч говорит о том, что при токе равном 1А, батарея будет обеспечивать питание 50 часов, или при токе 2 А проработает 25 часов до следующей зарядки.

Представленный расчёт примерный и действует только для малых токов разряда. Повышенный ток быстрее разряжает аккумулятор. Уточнить характеристику можно по прилагаемым к изделиям диаграммам разрядных характеристик.

Пример характеристики разряда в зависимости от тока нагрузки

Общая ёмкость при любом из видов подключений будет равна суммарным показателям всех включённых в цепь аккумуляторов.

Последовательное подключение

Схема последовательного подключения предполагает соединение проводником положительного полюса первого источника и отрицательного второго. Далее положительный выход второго источника питания соединяют с отрицательным третьего и так далее. Выводами сборки служат отрицательная клемма первой батареи и положительная последнего в схеме.

Последовательное соединение

Общее напряжение такой сборки будет равняться сумме ЭДС всех источников, включённых в сеть. Если в батарею включены накопители одинаковой ёмкости, то и общее значение останется равным характеристике одного источника.

Например, при последовательном включении 3 изделий по 1,2 В суммарное напряжение между выводными клеммами первого и третьего подключённого источника будет равняться 3,6 В.

При подключении в цепь приёмника электротока через последовательную цепь будет протекать ток, не превышающий возможности 1 источника электричества. Например, если сборка изготовлена из одинаковых батарей 2000 мА/ч, то суммарное значение для любого количества «ячеек» в схеме останется на том же значении.

Смысл последовательного подключения – повысить напряжение в сети, и при малом токе обеспечить на выходе повышенную мощность.

Особенности последовательного включения

При последовательном включении строго соблюдают правила, невыполнение которых приводит к быстрому выходу из строя батареи, а в некоторых случаях опасно для здоровья пользователя.

Каждый источник питания обладает внутренним сопротивлением. У изделий, выполненных по одной технологии, с использованием одних и тех же комплектующих и имеющих одинаковые характеристики внутренне сопротивление примерно одинаково и зависит в основном от степени заряженности.

У одинаковых по изготовлению, но разных по ёмкости батарей внутреннее сопротивление резко отличается. Это же относится к разным по технологии изготовления батареям.

Чем опасно соединение источников питания с разными характеристиками при заряде и разряде последовательно соединённых изделий.

Зарядка

При включении последовательно соединённых аккумуляторных батарей разной ёмкости, каждая из них будет заряжаться одним током, который выдаёт зарядное устройство. При различии ёмкости в два раза, меньший из накопителей зарядится примерно в три раза быстрее больших.

Таким образом, через какое-то время одни из АКБ наберут полную зарядку, в то время как большие будут нуждаться в дальнейшей подаче зарядного тока.

Возможны два итога:

• Недозагрузка «больших» источников, если зарядное устройство будет выключено. Следовательно, в дальнейшем подключённые потребители не проработают долго.
• Перезаряд меньшего аккумулятора, если заряд не будет отключён. Как следствие перегрев. Выкипание электролита, выход из строя изделия. Возможен взрыв.

Внимание! Заряжать последовательно включённые накопители разрешается только в том случае, когда они имеют одинаковую ёмкость и напряжение.

Разряд

Не менее опасен для разных источников процесс разряда. Ток в каждой точке последовательной цепи одинаков. Аккумулятор меньшей ёмкости разрядится быстрее подключенных с ним последовательно более мощных устройств. Если в цепи есть устройство защиты от глубокого разряда, то питание потребителя прекратиться, когда мощные АКБ ещё способны отдавать ток. Эффективность применения общей сборки будет снижена в несколько раз.

Если же устройство не оборудовано защитой, то отдача тока будет продолжена. В результате глубокого разряда неминуемо выйдет из строя самый «маленький» прибор.

Параллельное включение

При параллельном соединении все плюсы источников питания должны быть подключены в одну точку. То же самое делают с отрицательными полюсами.

Параллельное включение

При соединении этого типа действуют другие правила определения характеристик сборки.

Допускается применять параллельное соединение для аккумуляторов разной ёмкости, при условии, что номинальное напряжение изделий одинаково.

Пример изменения характеристик при параллельном подключении

Общая ёмкость параллельной сборки будет равна сумме ёмкостей всех включённых изделий. Соединив два одинаковых АКБ параллельно, получают сборку в два раза большей ёмкости. Каждый из источников разряжается и заряжается допустимым для него током. Небольшие расхождения на начальных этапах циклов не оказывают существенного влияния на время исправной работы.

При первом подключении важно, чтобы степень заряда и соответственно напряжение на клеммах соединяемых изделий было равно.

Вызвано это тем, что если меньший по ёмкости АКБ будет заряжен сильнее (выше напряжение на выходе) то больший аккумулятор станет потребителем электричество (малый начнёт «заряжать» больший). Это чревато перегрузкой по току и разрушением. Тот же эффект будет наблюдаться если напряжение больше на АКБ большей ёмкости. В этом случае меньший по уровню напряжения источник станет нагрузкой, по нему потечёт ток близкий по значению к короткому замыканию.

Внимание! Запрещено соединять параллельно аккумуляторы с разным номинальным напряжением.

Кроме выхода из строя больших накопителей, что в момент подключения между клеммами и соединительными проводами потечёт большой ток. Это в свою очередь может привести к их повреждению или даже разрушению. Искрение между двумя источниками с разным напряжением – источник ультрафиолетового излучения, что опасно для зрения человека.

Соединяйте аккумуляторы в параллельную цепь, только после предварительного выравнивания ЭДС.

Параллельно последовательное соединение

Параллельно последовательный способ соединения аккумуляторов часто применяют при создании блоков питания для различных переносных электроинструментов. Метод позволяет получить «высокое» напряжение при большой ёмкости.

Параллельно-последовательное соединение

Несколько изделий соединяют последовательно, получая нужное напряжение. Затем этим цепочки подключают параллельно, выигрывая в ёмкости общей сборки.

Правила соединения применяют те же, что и для ранее описанных способов включения. В таких устройствах принято подключать одинаковые по характеристикам аккумуляторы. Применив «батарейки» из одной партии получают примерно одинаковое внутреннее сопротивление составных частей.

Разные схемы включения нужны для обеспечения работы различных устройств, требующих автономного питания. Применив полученные в статье знания, можно сделать самостоятельные подключения, необходимые для корректной работы аппаратуры.

Как подключить две или более батарей последовательно и параллельно

Последовательное и параллельное соединение батарей

---

Добро пожаловать в эту информативную статью.

На этой странице мы проиллюстрируем различные типы батарей , используемых в большинстве ветряных и солнечных энергетических систем, и научим вас , как соединять их последовательно и параллельно , чтобы получить большую емкость или более высокую номинальное напряжение, в зависимости от ваших потребностей.

Таким образом мы получим отличную систему хранения энергии; энергия, вырабатываемая нашим заводом MPPTSOLAR.

Вы готовы? Давайте начнем!

Выбор правильного типа батареи

---

На этапе проектирования автономной солнечной энергосистемы важно выбрать правильные батареи, которые будут формировать батарею. На рынке представлено множество типов аккумуляторов. Ниже мы перечислим самые распространенные:

• Свинцово-кислотные батареи
Это батареи, используемые для питания электрической системы мотоциклов, легковых и грузовых автомобилей.Они дешевы, обеспечивают очень высокие токи, надежны и хорошо работают даже при низких температурах. С другой стороны, они довольно тяжелые, опасные, поскольку свинец – токсичный металл, они теряют емкость из-за механического воздействия и не подходят для слишком длительных разрядов из-за процесса сульфатирования.

• Гелевые батареи
Это свинцово-кислотные батареи, в которых электролит не жидкий, а гелеобразный. Их также называют необслуживаемыми батареями, и они обладают большей глубиной разряда.Они также служат в три раза дольше, чем свинцово-кислотные батареи, и выдерживают большое количество циклов заряда-разряда. С другой стороны, они дороже свинцово-кислотных аккумуляторов, и при неправильной загрузке они очень быстро теряют ожидаемый срок службы.

• Аккумуляторы AGM
Это свинцовые аккумуляторы, в которых электролит поглощен губчатой ​​массой стекловолокна. Это компактные батареи, устойчивые к коротким замыканиям и очень устойчивые к механическим воздействиям.Они могут быть установлены в любом положении, имеют средний срок службы 10 лет, хорошо работают даже при высоких температурах, а в случае разрушения корпуса утечка кислоты ограничена. У них высокие пусковые токи и низкий саморазряд. С другой стороны, AGM-аккумуляторы стоят дороже гелевых и не рекомендуется разряжать их более чем на 50%.

• Батареи LiFePO4
LiFePO4 означает литий-фосфат железа. Эти батареи не содержат свинца или агрессивной жидкости.Поэтому они очень легкие, компактные, экологически чистые и могут быть установлены в любом положении без риска. Даже если они разряжены на 100%, они не повреждаются. При том же размере они накапливают и предлагают больше энергии, чем свинцовые батареи. Кроме того, они могут похвастаться циклами заряда-разряда, недоступными для свинцовых аккумуляторов. Батареи LiFePO4 могут быть заряжены за очень короткое время и обычно оснащены внутренней BMS, которая гарантирует максимальную безопасность и правильную балансировку ячеек. С другой стороны, они по-прежнему стоят намного дороже, чем аккумуляторы AGM.

Как измерить уровень заряда аккумулятора?

---

Самый точный метод состоит в измерении плотности электролита. Если у вас нет плотномера, благодаря следующей таблице вы сможете узнать состояние заряда свинцовых аккумуляторов, измерив напряжение холостого хода на их выводах с помощью обычного цифрового мультиметра .

Значение плотномера	Напряжение на выводах	Состояние заряда
1,277	12,73 В	100%
1,258	12,62 В	90%
1,238	12,50 В	80%
1,217	12,37 В	70%
1,195	12,24 В	60%
1,172	12,10 В	50%
1,148	11,96 В	40%
1,124	11,81 В	30%
1,098	11,66 В	20%
1 073	11,51 В	10%

Как подключить несколько батарей вместе?

---

Прежде всего, важно, чтобы все задействованные батареи были идентичными и имели одинаковый уровень заряда.Во-вторых, важно использовать короткие электрические кабели одинаковой длины и подходящего сечения для подключения батарей. Ниже вы найдете несколько очень четких изображений, чтобы легко понять, как подключена батарея.

Параллельное соединение двух идентичных аккумуляторов позволяет увеличить емкость отдельных аккумуляторов вдвое при неизменном номинальном напряжении.

Следуя этому примеру, где две батареи 12 В 200 Ач подключены параллельно, у нас будет напряжение 12 В (Вольт) и общая емкость 400 Ач (Ампер-час).

Емкость определяет максимальное количество заряда, которое может быть сохранено. Чем больше емкость, тем больше заряда можно сохранить.

В данном случае это означает, что аккумуляторная батарея емкостью 400 Ач теоретически может выдавать ток 400 А в течение целого часа, или 200 А в течение двух часов непрерывной работы, или 100 А в течение четырех часов и т. Д. доставляется свинцовым аккумулятором, тем дольше он работает.

Соединение серии двух идентичных батарей позволяет получить вдвое большее номинальное напряжение, чем у отдельных батарей, при сохранении той же емкости.

Следуя этому примеру, где две батареи 12 В 200 Ач соединены последовательно, у нас будет общее напряжение 24 В (Вольт) и неизменная емкость 200 Ач (Ампер-час).

В автономных ветровых и солнечных энергосистемах, чем больше постоянное напряжение для зарядки аккумуляторов, тем меньше энергии теряется по кабелям. Так, например, система на 24 В лучше, чем система на 12 В.

Комбинируя параллельное соединение с последовательным соединением , мы удвоим номинальное напряжение и емкость.

Следуя этому примеру, у нас будет два блока 24 В 200 Ач, подключенных параллельно, таким образом, образуя в целом батарею 24 В 400 Ач.

При подключении важно соблюдать полярность, использовать кабели как можно короче и с соответствующим сечением . Чем короче длина соединений, тем меньше сопротивление, которое будет образовываться в кабелях при протекании тока, и, следовательно, меньше будут потери энергии.

При проектировании автономной солнечной энергосистемы очень важно иметь большую и эффективную систему хранения.Чтобы обеспечить правильную зарядку аккумулятора, мы рекомендуем полагаться на качественные и эффективные контроллеры заряда. Контроллеры заряда MPPTSOLAR разработаны, чтобы гарантировать лучший процесс зарядки для любого типа аккумулятора (включая LiFePO4), используя всю энергию, производимую солнечными панелями, благодаря технологии MPPT.

Для тех, кто хочет преобразовать постоянное напряжение батареи в переменное для бытового использования, синусоидального инвертора достаточно для питания любого устройства. Существует два типа: модифицированный синусоидальный инвертор (подходит для резистивных и емкостных нагрузок; он может создавать шум при индуктивных нагрузках) и чисто синусоидальный инвертор (подходит для всех нагрузок).

Срок службы батареи · Расширенные приложения Интернета вещей

Срок службы батареи

При разработке новых устройств для Интернета вещей всегда возникает важный вопрос, как долго устройство может работать при питании от аккумулятора. Ответ на этот вопрос зависит от двух вещей:

• от емкости АКБ, а
• от расхода аппарата

Изображение 1 – Аккумулятор NCR 18650B

Емкость аккумулятора

Емкость аккумулятора указана в Ач (ампер-час), соответственно.в нижних единицах мАч (миллиампер-час). Батарея имеет емкость в один час в амперах, если она теоретически может в пределах своего номинального напряжения подавать в нагрузку ток 1 А в течение 1 часов.

Емкость батарей одного типа может различаться в зависимости от производителя. Сводная информация о емкости наиболее популярных аккумуляторов на рынке представлена ​​в следующей таблице. Батареи имеют маркировку в соответствии с обозначением ANSI. Согласно IEC маркируются только батарейки типа таблетка и таблетка.

Тип	Тег	Вместимость	Напряжение
монетный элемент	CR2032	190 – 225 мАч	3 В
кнопочный элемент	R44	15-600 мАч	3 В
размер карандаша	AA	600 – 3400 мАч	1.2 – 1,5 В
микро	AAA	350 – 1250 мАч	1,25 – 1,5 В
Аккумулятор 9В	9 В	400 – 1200 мАч	7,2 – 9 В

Однако тот факт, что батарея способна выдавать ток величиной 1A , не означает, что она будет подавать его все время постоянно. Величина тока, снимаемого с аккумулятора, зависит от размера подключенной к нему нагрузки.Исходя из закона Ома, можно сказать, что при небольшой нагрузке аккумулятор будет обеспечивать большой ток. С другой стороны, когда нагрузка высока, он будет давать небольшой ток. Например, если аккумулятор емкостью 1Ah подключен к нагрузке, которая принимает -500mA , сможет обеспечить этот поток 2h . Если аккумулятор, требующий 2A, , подключен к такой нагрузке, аккумулятор сможет выдавать ток только 30 м .

Срок службы батареи, соотв.Время, в течение которого устройство может питаться от батареи, можно рассчитать как деление емкости батареи на величину тока, протекающего через нагрузку.

Срок службы батареи = Емкость батареи [Ач] Ток нагрузки [А] Батарея \ space {} Life = \ frac {Battery \ space {} Емкость \ space {} [Ач]} {Load \ space {} Current \ space {} [A]} Срок службы батареи = ток нагрузки [А] Емкость батареи [Ач]

Например, если к аккумулятору емкостью 1000 мАч подключен Arduino Uno , который после подключения потребляет ток примерно 50 мА , то его хватит на 20 часов :

Срок службы батареи = Емкость батареи Ток нагрузки = 1 Ач0.05A = 20 часов Батарея \ space {} Life = \ frac {Battery \ space {} Емкость} {Load \ space {} Current} = \ frac {1 Ah} {0,05A} = 20 \ space {} часов Срок службы батареи = ток нагрузки Емкость батареи = 0,05 А 1 Ач = 20 часов

В соответствии с этим соотношением, теоретически батарея емкостью 1 Ач могла бы обеспечить нагрузку током размером 100А на 6 м (_0.01h ). Однако максимальный расход заряда батареи ограничен внутренним сопротивлением. Это сопротивление очень мало (порядка мОм) и также является источником тепла, возникающего при подаче тока на нагрузку.Информацию о максимальном токе, который батарея может безопасно обеспечивать, можно найти в техническом описании соответствующей батареи.

Изображение 2 – Характеристики скорости разряда NCR18650B

Из характеристики разряда батареи NCR18650B видно, что чем больше ток потребляется от батареи, тем меньше ее емкость и тем быстрее батарея разряжается (тем больше потери тепла ). Точно так же из характеристики можно увидеть, что чем больше ток потребляется от батареи, тем ниже выходное напряжение.Это связано с внутренним сопротивлением аккумулятора.

По характеристикам можно увидеть процесс поведения разряда в различных условиях. Поэтому данные о батарее можно принять как приблизительное значение в идеальных условиях. В случае батареи NCR18650B , например, напряжение составляет 3,7 В, , а емкость – 3400 мАч .

Если сравнить две батареи с одинаковой емкостью, но с разными номинальными напряжениями, может показаться, что они обеспечивают одинаковое количество энергии.Это неправда. Батарея с более высоким номинальным напряжением будет иметь большую мощность. Количество энергии, которое может выдать аккумулятор, зависит не только от его емкости, но и от номинального напряжения. Чтобы выразить количество энергии, которое может выдать батарея, используется единица Вт · ч, (ватт), и ее можно вычислить как произведение емкости батареи и ее номинального напряжения: Энергия батареи = Емкость батареи [Ач] ⋅Номинальное напряжение [В] Батарея \ пробел {} Энергия = Батарея \ пробел {} Емкость \ пробел {} [Ач] \ cdot Номинальное \ пробел {} Напряжение \ пробел {} [В] Энергия батареи = Емкость батареи [Ач] ⋅Номинальное напряжение [В]

Например, батарея NCR18650B имеет в соответствии с таблицей данных номинальное напряжение 3.6V и (типовая) емкость 3350mAh . Энергия батареи = Емкость батареи ⋅Номинальное напряжение = 3,4 А · ч 3,35 В = 11,39 Вт · ч Батарея \ пробел {} Энергия = Батарея \ пробел {} Емкость \ пробел {} \ cdot Номинальное \ пробел {} Напряжение \ пробел {} = 3,4 Ач \ cdot 3,35 В = 11,39 Втч Энергия батареи = Емкость батареи ⋅Номинальное напряжение = 3,4 А · ч 3,35 В = 11,39 Вт · ч

Не рекомендуется учитывать аккумуляторные батареи при проектировании и эксплуатации устройств IoT . Перезаряжаемые батареи есть в устройствах, которые используются ежедневно, в MP3-плеерах, камерах, клавиатурах и мышах.В этом случае использование аккумуляторных батарей выгоднее с финансовой точки зрения, чем покупка новых батарей.

IoT устройства – это устройства, которые не используются постоянно и не ежедневно. Часто такое устройство только просыпается, считывает значение с датчика, отправляет его на обработку и снова засыпает. Перезаряжаемые батареи страдают от саморазряда, что сокращает их срок службы. Даже без использования аккумуляторной батареи она может разрядиться через несколько месяцев. Этой проблемы можно избежать, используя неперезаряжаемые (щелочные) батареи.Устройства с питанием от щелочных батарей могут работать от месяцев до лет без необходимости замены батарей.

Потребление устройства

Определить расход устройства немного сложнее. В результате работы устройства, в зависимости от других подключенных компонентов (цепей), в разное время может потребляться различная энергия. Таким образом, если устройство предназначено для питания от батареи как можно дольше, следует рассмотреть вопрос об использовании каждого элемента в устройстве, его потреблении, а также использовании соответствующих функций микроконтроллера для достижения минимально возможного потребления. .Эти параметры будут описаны в следующих главах.

Последовательный и параллельный

Соединение нескольких батарей вместе также влияет на срок службы батарей. Влияние можно увидеть после того, как мы выберем тип межсоединения. Мы можем подключать батареи к серии , параллельно или последовательно-параллельно .

При последовательном подключении аккумуляторов полюса аккумулятора входят в противоположное положение. Это означает, что положительный полюс одной батареи соединен с отрицательным полюсом другой батареи.Результирующее номинальное напряжение сформированной батареи будет суммой номинальных батарей, подключенных последовательно. Результирующая емкость снова рассчитывается как среднее значение емкостей всех задействованных батарей.

Например, если две батареи емкостью 2000 мАч и номинальным напряжением 1,5 В соединены последовательно, результирующее номинальное значение напряжения будет _3 В . Однако емкость аккумулятора не изменится.

Изображение 3 – Две батареи, соединенные последовательно

При параллельном подключении батарей, подключаются одинаковые полюса.Это означает, что положительный полюс одной батареи соединен с положительным полюсом другой батареи. То же самое и с отрицательными полюсами. Результирующее номинальное напряжение подключенной таким образом батареи возникает как среднее напряжение подключенных аккумуляторов. Результирующая емкость будет суммой емкостей подключенных батарей.

Например, если две батареи емкостью 2000 мАч и номинальным напряжением 1,5 В соединены параллельно, номинальное напряжение останется равным 1.5В. Однако емкость аккумулятора увеличивается вдвое (_4000mAh ).

Изображение 4 – Две батареи, соединенные параллельно

Конечно, можно создать последовательно-параллельное соединение, чтобы объединить характеристики последовательной и параллельной проводки. Например, если батареи подключены в соответствии со следующей схемой подключения, результирующее номинальное напряжение батареи такого типа будет 3V , а ее емкость будет 4000mA .

Изображение 5 – Батареи, подключенные последовательно / параллельно

Проблемы при подключении батарей

При использовании нескольких батарей в последовательной и параллельной проводке рекомендуется использовать одни и те же батареи – с точки зрения номинального напряжения, но особенно с точки зрения емкости.Батарея малой емкости вызовет потенциальный дисбаланс, и если батареи подключены параллельно, другие батареи будут пытаться перезарядить батарею. В случае последовательного подключения батарея с наименьшей емкостью при подключении к нагрузке разряжается первой, что приводит к преждевременному отключению устройства. В режиме зарядки зарядное устройство сначала заряжается и будет заряжаться дольше, чем другие батареи.

Однако также можно подойти к батареям, которые частично нарушают этот подход.Например, аккумуляторы для ноутбуков часто состоят из нескольких объединенных элементов. Например, в комбинации, именуемой 4s2p , батареи 4 подключены последовательно для достижения номинального уровня напряжения 14,4 В и 2 подключены параллельно для увеличения емкости батареи, с 2400 мАч до 4800 мАч .

При замене батарей рекомендуется заменить весь батарейный блок на новый по указанным выше причинам.Это также относится к случаям, когда одна батарея сломана в батарее, состоящей из нескольких ячеек. Замена одной отдельной ячейки вызовет дисбаланс. Поэтому замените весь аккумулятор на новый.

При размещении устройств IoT на открытом воздухе необходимо следить за температурой батарей. Влияние температуры на срок службы батареи прямое: чем холоднее окружающая среда, тем быстрее разряжается батарея. Холодный аккумулятор увеличивает внутреннее сопротивление и снижает его емкость.Идеальная температура для правильной работы аккумулятора обычно составляет около 20 ° C ( 68 ° F ). Поэтому при использовании на улице всегда рекомендуется проверять температурные условия выбранной батареи в ее техническом паспорте.

Рисунок 6 – Температурные характеристики разряда NCR18650B

Температурную зависимость батареи также можно увидеть на температурной характеристике разряда батареи NCR18650B – батарея разряжается быстрее всего при самой низкой температуре.Из характеристики также можно увидеть, что влияние температуры также влияет на величину выходного напряжения.

Как подключить батареи последовательно, параллельно или обеими

Кабельные соединения батареи

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

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

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

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

Соединение серии

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

Параллельное соединение

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

Серия

/ Параллельное соединение

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

Размер кабеля

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

• Все контуры должны быть как можно выше, без соединений в трюмной воде или в сырых местах или вблизи них.
• Все соединения кабельных наконечников должны быть хорошо обжаты и НЕ припаяны
• По возможности в морской среде предпочтительно использовать луженый кабель
• Используйте кабель витой пары для любой проводки в пределах 1 м от компаса.
• Никогда не подключайтесь к существующим цепям при установке нового оборудования; проложите новый дуплексный кабель подходящего размера (положительный и отрицательный кабель в общей оболочке) от распределительной панели (или источника питания) к устройству.
• Рекомендуется промаркировать все кабели на обоих концах, и вы должны держать на борту обновленный план проводки, чтобы помочь в устранении неисправностей в будущем.
• Каждая цепь должна иметь независимый заземляющий кабель, и все заземляющие кабели в конечном итоге должны быть привязаны к общей точке заземления / шине, которая заземлена на минус батареи; если необходимо избежать разрушительного блуждающего тока, это единственная точка, в которой заземления должны быть соединены между собой.
• Кабели должны поддерживаться не менее чем через каждые 450 мм, кроме кабелепровода.
• Хотя черный цвет часто используется для отрицательного напряжения постоянного тока, он также используется для токоведущего провода в цепях переменного тока в США. Это означает, что существует вероятность опасной путаницы. Проводка постоянного и переменного тока должна быть разделена; если они должны работать в одной связке, один или другой должны быть в оболочке, чтобы поддерживать разделение и обеспечивать безопасность.
• Обязательно изолируйте батареи перед работой с системой постоянного тока и, в целях безопасности, отключите все потенциальные источники питания переменного тока (береговое питание и встроенный генератор переменного тока или инвертор).

Переключатель подключения батарей (серия ↔ параллельная) – Boggler

Для большинства из нас, кто использует литий-ионные батареи для питания наших проектов, в целом возникает общая проблема, когда нам требуется выходная мощность на больше чем 3,7 В . Хотя этого можно просто избежать, подключив две или более батарей последовательно и затем регулируя выходную мощность, но это приводит к другой проблеме, а именно к процессу зарядки .

Поскольку большинство литий-ионных зарядных модулей предназначены для зарядки только одной батареи , поэтому мы застряли с этой неспособностью зарядить в нашем проекте, и нам лучше позвонить в Хьюстон, чтобы исправить это.Но должны ли мы на самом деле?

Чтобы решить эту проблему, не лучше ли было бы иметь какое-нибудь небольшое приспособление или устройство, которое бы механически переключало соединения батареи между последовательным и параллельным на основе простого, беспроблемного механизма ?

Ну, к счастью, «Где воля, там и выход!» Итак, у нас также есть наше решение, и это то, что охватывает этот учебник.

В этом посте мы рассмотрим разработанную мной модульную схему mini, , которая позволяет легко переключать подключения батареи с помощью удобного 6-контактного DPDT-переключателя .Я называю это Boggler !

Это был долгий день, и это лучшее, что я мог придумать! 😉

Еще хочу добавить, что Boggler – это не модуль, а схемный блок, который может быть интегрирован в другие проекты. Его реализация в других проектах – это как easy как пайка резистора друг над другом, потому что для этой схемы требуется только место для переключателя!

На что следует обратить внимание:

Плюсы:

• Добавление этой схемы в новые или старые проекты – детская игра, так как требуется небольшой объем места, и нужно изменять только проводку батареи;

• Переключение осуществляется на основе достаточно простого и удобного действия – нажатие переключателя;

• На основе только одного компонента.

Минусы:

• Зарядка будет медленнее из-за распределения тока между несколькими батареями;

• Для более быстрой зарядки батарей требуются адаптеры большей силы тока.

По работе Boggler очень похож на Convertendo , – еще один тогглер, который я сделал ранее.

Более подробная информация об этом замечательном переключателе содержится в другом моем посте: 6 Pin Push Switch

Я хотел бы спросить у сообщества соответствующее название этого переключателя, так как я смог найти его только в китайских магазинах на AliExpress.Текущее именование было сделано мной, что не очень передает.

Хотя здесь я имею в виду только проблему зарядки, это устройство может использоваться в различных других сценариях , где требуется переключение с последовательного на параллельный.

Схема

Цепь сосредоточена вокруг 6 Pin Push Switch , который может переключаться на полюса одновременно, а также самоблокируется . Чтобы эта схема работала, вы должны подключить несколько батарей таким образом, чтобы в итоге у вас были два набора батарей .Например, из двух последовательно соединенных пар параллельно соединенных батарей получается по два комплекта каждая.

В дополнение к вышеприведенному примеру, эта схема будет обеспечивать два режима вывода по отношению к состояниям ВКЛ / ВЫКЛ нажимного переключателя. В состоянии ВКЛ два набора батарей подключены по схеме параллельно , поэтому выходное напряжение будет эквивалентно выходному напряжению одного набора, так что теперь вы можете легко зарядить оба набора. Этот режим также полезен для , решая проблемы с понижением напряжения .

В состоянии ВЫКЛ. комплекты батарей подключены последовательно , так что выход будет суммой напряжений двух комплектов. Этот режим предназначен для включения вашего проекта, который требует последовательного вывода комплектов батарей.

Тестирование

Чтобы протестировать и продемонстрировать эту схему, я сделал макет этой схемы и использовал две литий-ионные батареи.

Как показано на рисунках выше, выход различается в обоих режимах, то есть 7,4 В в ВЫКЛ состоянии и 3.9V в состоянии ВКЛ , как и ожидалось.

Реализации

Реализации для этой схемы идут так далеко, как задумал производитель. Что побудило меня разработать эту схему, так это проблема с зарядкой , с которой я столкнулся с моим роботом-повторителем линии с питанием от литий-ионных батарей, который требовал последовательного вывода моих батарей. Сценарий был идентичен описанному выше во введении, поэтому я придумал эту схему и теперь использую ее в своем роботе-последователе линии.

На видео ниже показано, как зарядный модуль (TP4056) светится, указывая на параллельный выход и выключается во время последовательного вывода.

Как видите, Boggler занимает место только на коммутаторе. Все остальные провода подключены к батареям по антенне.

Вам нужны файлы для этого сообщения? Вот ссылка на его репозиторий на GitHub:

TheProtoElectricEffect / Boggler

Вот и все для демонстрации этой схемы. Если у вас есть сомнения, не стесняйтесь комментировать.Не забудьте на подписаться на меня , если вам понравился этот пост. Вы также можете поддержать меня на Patreon.

Продолжайте возиться!

Автор:

Уткарш Верма

При поддержке DFRobot.com

Спасибо Ашишу Чоудхари за то, что он одолжил свою камеру.

Соединение батарей вместе – последовательное, параллельное и последовательное / параллельное объединение

Соединение 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 батарейного блока убедитесь, что вы следуете приведенным ниже советам:

• Используйте 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 батареи используется, когда вы хотите увеличить силу тока (емкость) и сохранить напряжение на том же уровне.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 минимум 2 батареи. При параллельном подключении батарей вам понадобится перемычка для подключения всех положительных (+) клемм и еще одна 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.

# 2 Подключение батареи серии – увеличение 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 потребуются 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. Подключение батареи серии

, любезно предоставлено EngineeringPassion

В результате этого подключения будет обеспечена емкость 24 В, 20 Ач. Далее мы объясним другой способ увеличения номинального напряжения и силы тока. Это может показаться запутанным, но мы объясним это ниже.

# 3 Комбинированное последовательное / параллельное соединение батарей – увеличение как напряжения, так и силы тока

Для последовательного / параллельного комбинированного соединения вам потребуются как минимум 4 батареи одинакового размера и номинала. 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.Серия

и параллельное комбинированное 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.

Эти соединения также можно использовать для подзарядки батарей через солнечные панели. Всегда помните о безопасности и следите за подключениями аккумулятора. Если это поможет, сделайте схему своих батарейных блоков, прежде чем пытаться их построить.

Как заряжать несколько батарей 12 В в линии

Обновлено 28 декабря 2020 г.

Автор: S.Hussain Ather

Зарядка аккумуляторов может оказаться полезной для долгосрочных проектов и экономии энергии. Процесс зарядки батарей с использованием такого устройства, как зарядное устройство, означает создание электрической цепи для увеличения заряда, накопленного в отдельных батареях. Вы можете узнать больше об этих схемах, чтобы вы тоже могли узнать, как лучше всего заряжать батареи с помощью зарядного устройства.

Эти руководства и объяснения того, как заряжать батареи в соответствии друг с другом, означают, что вы собираетесь строить электрические схемы, которые могут использовать преимущества работы зарядных устройств для надлежащей зарядки батарей.

Будьте осторожны при работе с цепями, так как вы не должны касаться концов провода, если они не изолированы, чтобы защитить себя, и не прикасайтесь к цепи, если провода или батареи влажные. Не смешивайте батареи разных размеров, которые имеют разное напряжение или емкость в ампер-часах, и при необходимости используйте резиновые перчатки, чтобы изолировать руки от электричества и защитить себя.

Последовательные цепи посылают ток в одном направлении по контуру, в то время как параллельные цепи посылают ток по разным путям через ветви.Последовательный и параллельный методы означают, что для зарядки батарей 12 В (12 В) в линии можно использовать как последовательную, так и параллельную цепь. В последовательных цепях ток постоянен во всей цепи, а напряжение изменяется на каждом элементе цепи.

В параллельных цепях падение напряжения в каждой ветви цепи одинаково, в то время как ток изменяется во всей цепи.

Последовательная зарядка аккумуляторов

При последовательной зарядке 3 аккумуляторов 12 В, последовательно друг с другом, каждое напряжение каждой батареи будет увеличиваться на величину, определяемую законом Ома

В = IR

для напряжения В (в вольтах), ток I (в амперах) и сопротивление R (в омах).Это затрудняет зарядку батареи, потому что повышение напряжения будет обеспечивать разные заряды каждой батареи.

Вы можете использовать зарядное устройство для самих аккумуляторов, которое более эффективно использует увеличенное выходное напряжение, но последовательное подключение аккумуляторов не влияет на емкость AH цепи, измерение того, сколько энергии может хранить аккумулятор. Это означает, что вам следует сосредоточиться на повышенном напряжении и способах его использования для зарядки нескольких аккумуляторов 12 В, например, с помощью зарядного устройства с таким же напряжением, что и каждая батарея.

Одна из основных конфигураций для последовательной зарядки аккумуляторов заключается в подключении положительного выхода зарядного устройства (красного цвета) к положительному полюсу одной из батарей. Затем подключите отрицательный конец батареи к положительному полюсу следующего, и продолжайте делать это с остальными батареями.

Для последней батареи подключите отрицательный конец батареи к отрицательному выводу (черный) зарядного устройства. Если у вас есть два зарядных устройства, вы можете вместо этого подключить как положительный, так и отрицательный выходы зарядного устройства для первого зарядного устройства к первой батарее и подключить как положительный, так и отрицательный выходы зарядного устройства для второго зарядного устройства к последней батарее.

В случае использования двух или более зарядных устройств вы можете найти общее напряжение источника батареи, суммируя каждое зарядное устройство. Если вы найдете зарядное устройство для каждой батареи, это может гарантировать, что каждая батарея будет заряжена до полной емкости. Использование большего количества зарядных устройств может быть более идеальным, поскольку это гарантирует, что каждая батарея будет заряжаться одновременно, но это зависит от ваших потребностей. Для последовательной зарядки аккумуляторов на 6 В с зарядным устройством на 12 В можно использовать одно зарядное устройство.

Знание разницы между последовательными и параллельными цепями для зарядки аккумуляторов может помочь вам повысить эффективность ваших аккумуляторов с помощью различных методов из-за различной физики между последовательными и параллельными цепями.В то время как последовательная зарядка аккумуляторов может восстановить их заряд, увеличивая напряжение на каждой из них, параллельная зарядка аккумуляторов работает по-разному.

Параллельная зарядка аккумуляторов

При параллельной зарядке аккумуляторов вы заряжаете не напряжение аккумуляторов, а, скорее, ампер-часов емкости аккумуляторов. Емкость AH, также известная как спецификация или рейтинг AH, сообщает вам произведение тока батареи на то, как долго батарея может вырабатывать этот ток.Значение AH также изменяется в зависимости от того, как долго используется аккумулятор. Оценка «100 Ач при 2 часах» говорит о том, что батарея может обеспечивать ток 5 ампер в течение 20 часов. Рассчитайте эти значения, чтобы определить, как параллельная цепь изменяет емкость AH.

Имейте в виду соответствующие промежутки времени, связанные с каждой емкостью AH. Батарея с маркировкой 100 Ач не будет обеспечивать 100 ампер тока в течение одного часа. Вероятно, он будет обеспечивать только около 40 минут тока при 100 ампер. Это связано с тем, что свинцово-кислотные батареи теряют способность пропускать ток по мере увеличения скорости разряда в результате закона Пейкерта .

Параллельно аккумуляторы имеют повышенную емкость AH, даже если напряжение на всех аккумуляторах одинаково. Параллельная установка схемы может использовать ее ветви, чтобы увеличить время, в течение которого батарея может питать элементы при емкости AH. Если вы хотите настроить параллельную схему зарядки, батареи по-прежнему будут заряжаться только до своего стандартного напряжения. Зарядка аккумуляторов в параллельной цепи означает, что вы должны учитывать, как увеличится емкость AH.

Пример метода параллельной зарядки аккумуляторов заключается в использовании одной ветви параллельной цепи для зарядки каждой батареи с помощью одного зарядного устройства.Подключите положительный вывод зарядного устройства к положительной клемме первой батареи и подключите эту положительную клемму к положительной клемме второй батареи. Продолжайте это, пока не подключите все батареи. Затем подключите отрицательный выход зарядного устройства к отрицательному полюсу первой батареи и продолжайте подключать каждый отрицательный конец так же, как вы это делали для положительных концов.

Применение этих методов

Существуют и другие способы подключения цепей для зарядки аккумуляторов.Хотя в этих примерах использовались чисто последовательные и чисто параллельные цепи, вы можете подключать батареи, используя гибриды последовательно-параллельных цепей. Эти типы схем используют элементы, которые создают замкнутые контуры, которые вы найдете в последовательных цепях, а также ответвления для распределения тока по различным путям в параллельных цепях.

Один из способов продемонстрировать последовательно-параллельную схему – использовать четыре батареи с одним зарядным устройством. Подключите положительный выход зарядного устройства к положительной клемме первой батареи, а затем подключите положительную клемму батареи к положительной клемме второй батареи.

Аналогичным образом подключите отрицательный вывод зарядного устройства к отрицательной клемме третьей батареи, а затем подключите отрицательную клемму третьей батареи к отрицательной клемме четвертой батареи. Наконец, подключите отрицательные клеммы первой и второй батарей к положительным клеммам третьей и четвертой батарей соответственно.

Эта установка создает последовательные цепи между двумя батареями, а также соединяет две батареи параллельно друг другу.Если бы вы решили эту схему, используя уравнения физики и математики для описания тока и напряжения, вам пришлось бы рассматривать последовательные компоненты как идущие последовательно друг с другом, а параллельные компоненты – параллельно.

Эта конфигурация, известная как 2s2p для последовательных и параллельных компонентов, фактически используется в четырехэлементных энергетических ячейках за счет соответствующего увеличения напряжения и емкости AH. Эти схемы дополнительно регулируются с помощью интегральных схем, микросхем микросхем резисторов, конденсаторов, транзисторов и других элементов на полупроводнике (материале, который может проводить электричество), которые были изобретены для уменьшения количества необходимых компонентов в схеме до одного кристалла.

Ионы лития, в частности, используют комбинацию ячеек параллельно и добавляя их последовательно, чтобы уменьшить сложность напряжений и поддерживать ячейки при нормальных значениях напряжения.

Электрическое сопротивление в последовательных и параллельных сетях

Последовательное соединение

Общее сопротивление для резисторов, подключенных последовательно, можно рассчитать как

R = R ₁ + R ₂ + …. + R _n (1)

где

R = сопротивление (Ом, Ом)

Пример – Последовательные резисторы

Три резистора 33 Ом , 33 Ом и 47 Ом равны подключен последовательно.Общее сопротивление можно рассчитать как

R = ( 33 Ом) + ( 33 Ом) + ( 47 Ом)

= 113 Ом

Параллельное соединение

Общее сопротивление для резисторов, подключенных параллельно, можно рассчитать как

1 / R = 1 / R ₁ + 1 / R ₂ + …. + 1 / R _n (2)

Эквивалентное сопротивление 2 резисторов, соединенных параллельно, можно выразить как

R = R ₁ R ₂ / (R ₁ + R ₂ ) ₍₃₎

Пример – Параллельно резисторы

Три резистора 33 Ом , 33 Ом и 47 Ом подключены параллельно.Общее сопротивление можно рассчитать как

1 / R = 1 / ( 33 Ом ) + 1 / ( 33 Ом ) _{+ 1 / (47 Ом )}

= 0,082 (1 / Ом)

R = 1 / (0,082 Ом)

= 12,2 Ом

Если напряжение батареи 12 В – ток в цепи можно рассчитать по закону Ома

I = U / R

= (12 В) / (12.2 Ом)

= 0,98 ампера

Можно рассчитать ток через каждый резистор

I ₁ = U / R ₁ = (12 В) / (33 Ом) = 0,36 ампера

I ₂ = U / R ₂ = (12 В) / (33 Ом) = 0,36 ампер

I ₃ = U / R ₃ = (12 В) / ( 47 Ом) = 0,26 ампера

Параллельно подключенные резисторы – Калькулятор

Сложите сопротивления до пяти параллельно подключенных резисторов и (необязательно) напряжение цепи.