Διαγράμματα σύνδεσης μπαταρίας

Μια συνδυασμένη ομάδα μπαταριών ονομάζεται μπαταρία κυττάρων ή απλά μια γαλβανική μπαταρία. Υπάρχουν δύο βασικοί τρόποι σύνδεσης των κυψελών με τις μπαταρίες: σειρές και παράλληλες.

Στο πλαίσιο αυτού του άρθρου, εξετάζουμε τα χαρακτηριστικά της σειράς και της παράλληλης σύνδεσης των μπαταριών. Υπάρχουν διαφορετικές καταστάσεις στις οποίες μπορεί να χρειαστεί να αυξήσετε τη συνολική χωρητικότητα ή να αυξήσετε την τάση κάνοντας χρήση παράλληλης ή σειριακής σύνδεσης πολλών μπαταριών στη μπαταρία και πρέπει πάντα να θυμάστε τις αποχρώσεις.

Μια παράλληλη σύνδεση περιλαμβάνει το συνδυασμό των θετικών ακροδεκτών των συσσωρευτών με ένα κοινό συν το σημείο του κυκλώματος και όλα τα αρνητικά τερματικά με ένα κοινό μειονέκτημα, δηλ. Τη σύνδεση όλων των θετικών ακροδεκτών των στοιχείων σε ένα κοινό σύρμα και όλους τους αρνητικούς ακροδέκτες σε ένα άλλο κοινό σύρμα. Τα άκρα των συνηθισμένων συρμάτων μιας τέτοιας μπαταρίας συνδέονται με ένα εξωτερικό κύκλωμα - στον δέκτη.

Η ουσία μίας διαδοχικής μεθόδου σύνδεσης μπαταριών, όπως υποδηλώνει το όνομά της, είναι ότι όλα τα στοιχεία που λαμβάνονται συνδέονται μαζί σε μία μόνο διαδοχική αλυσίδα, δηλ. Ο θετικός πόλος κάθε στοιχείου συνδέεται με τον αρνητικό πόλο κάθε επόμενου στοιχείου.

Ως αποτέλεσμα μιας τέτοιας σύνδεσης, λαμβάνεται μία κοινή μπαταρία στην οποία το αρνητικό άκρο παραμένει ελεύθερο για ένα ακραίο στοιχείο και τα θετικά συμπεράσματα για το δεύτερο. Με τη βοήθεια της μπαταρίας τους και περιλαμβάνεται στο εξωτερικό κύκλωμα - στον δέκτη. Στη συνέχεια, ας μιλήσουμε γι 'αυτό με περισσότερες λεπτομέρειες.

Μια παράλληλη σύνδεση των μπαταριών δίνει έναν συνδυασμό χωρητικότητας και με μια ισοδύναμη αρχική τάση σε κάθε μια από τις μπαταρίες που περιλαμβάνονται στη μπαταρία που συναρμολογείται από αυτές, η χωρητικότητα της σύνθετης μπαταρίας είναι ίση με το άθροισμα των ικανοτήτων αυτών των μπαταριών. Με τις ίδιες χωρητικότητες των συνδυασμένων μπαταριών, για να βρεθεί η χωρητικότητα της μπαταρίας αρκεί να πολλαπλασιάσετε τον αριθμό των μπαταριών που συνθέτουν την μπαταρία με την χωρητικότητα μιας μπαταρίας στο συγκρότημα.

Παράλληλη σύνδεση:

Ανεξάρτητα από το πόσα στοιχεία συνδέουμε παράλληλα, η συνολική τάση τους θα είναι πάντοτε ίση με την τάση ενός στοιχείου, αλλά τότε η ισχύς ρεύματος εκφόρτισης μπορεί να αυξηθεί όσες φορές θα συμπεριληφθούν στην μπαταρία, αν όλα τα στοιχεία της μπαταρίας είναι του ίδιου τύπου.

Συνδέοντας τις μπαταρίες σε σειρά, λάβετε μια μπαταρία της ίδιας χωρητικότητας με τη χωρητικότητα μιας από τις μπαταρίες που περιλαμβάνονται στη μπαταρία, με την προϋπόθεση ότι οι χωρητικότητες είναι ίσες. Στην περίπτωση αυτή, η τάση της μπαταρίας θα είναι ίση με το άθροισμα των τάσεων κάθε μίας από τις μπαταρίες που συνθέτουν την μπαταρία.

Εάν συνδέονται σε σειρά μπαταρίες ίσης χωρητικότητας και τάσης κατά την σύνδεση, τότε η τάση της μπαταρίας που λαμβάνεται από τη σύνδεση σειράς θα είναι το προϊόν της τάσης μιας μπαταρίας και του αριθμού των μπαταριών που αποτελούν το κύκλωμα σειράς.

Σειριακή σύνδεση:

Όταν τα στοιχεία συνδέονται σε σειρά, οι τιμές των εσωτερικών αντιστάσεων τους προστίθενται επίσης. Συνεπώς, ανεξάρτητα από το μέγεθος της τάσης του, από μια συσσωρευμένη μπαταρία, είναι δυνατόν να καταναλώνεται μόνο η ίδια ισχύς ρεύματος όπως ένα στοιχείο που αποτελεί μέρος αυτής της μπαταρίας έχει σχεδιαστεί. Αυτό είναι κατανοητό, αφού με μια σύνδεση σειράς, το ρεύμα περνά μέσα από κάθε στοιχείο, το οποίο διέρχεται από ολόκληρη την μπαταρία.

Έτσι, με τη σύνδεση των στοιχείων σε σειρά, αυξάνοντας τον συνολικό τους αριθμό, είναι δυνατό να αυξηθεί η τάση της μπαταρίας σε οποιοδήποτε όριο, αλλά η ισχύς ρεύματος εκφόρτισης της μπαταρίας θα παραμείνει ίδια με εκείνη ενός ξεχωριστού στοιχείου που περιλαμβάνεται στη σύνθεσή της.

Τόσο σε παράλληλη όσο και σε σειρά σύνδεση, η συνολική ενέργεια της μπαταρίας είναι ίση με το άθροισμα των ενεργειών όλων των μπαταριών που συνθέτουν την μπαταρία.

Γιατί λοιπόν οι μπαταρίες συνδυάζονται σε μπαταρίες; Το θέμα είναι ότι σε οποιοδήποτε κύκλωμα υπάρχουν απώλειες που σχετίζονται με τη θέρμανση των αγωγών. Και με την ίδια αντίσταση του αγωγού, εάν θέλετε να μεταφέρετε κάποια ισχύ, είναι πολύ πιο αποδοτικό να μεταδίδετε ισχύ σε υψηλή τάση, τότε το ρεύμα θα χρειαστεί λιγότερα και οι ωμικές απώλειες θα είναι λιγότερες.

Για το λόγο αυτό, τα ισχυρά αδιάλειπτα τροφοδοτικά χρησιμοποιούν μπαταρίες συσσωρευτών συνδεδεμένων σε σειρά για συνολική τάση αρκετών δεκάδων βολτ και όχι παράλληλο κύκλωμα 12 βολτ. Όσο υψηλότερη είναι η τάση της πηγής, τόσο μεγαλύτερη είναι η απόδοση του μετατροπέα.

Όταν απαιτείται ένα σημαντικό ρεύμα και μια διαθέσιμη μπαταρία δεν επαρκεί για τον επιδιωκόμενο σκοπό, η χωρητικότητα της μπαταρίας αυξάνεται χρησιμοποιώντας την παράλληλη σύνδεση αρκετών μπαταριών.

Δεν είναι πάντα οικονομικά εφικτό να αντικαταστήσετε την μπαταρία με μια νέα που έχει μεγαλύτερη χωρητικότητα και μερικές φορές αρκεί να συνδέσετε ένα άλλο παράλληλα και να αυξήσετε την απαιτούμενη ισχύ. Κάποιοι αδιάλειπτης παροχής ισχύος έχουν διαμερίσματα για την εγκατάσταση επιπλέον μπαταριών παράλληλα με την υπάρχουσα, προκειμένου να αυξηθεί ο ενεργειακός πόρος του μετατροπέα.

Τι πρέπει να λαμβάνεται υπόψη όταν συνδυάζετε μπαταρίες σε σειριακό κύκλωμα; Οι μπαταρίες διαφορετικής χωρητικότητας (κατασκευασμένες με την ίδια τεχνολογία, για παράδειγμα, μόλυβδο-οξύ) χαρακτηρίζονται από εσωτερική αντίσταση. Όσο υψηλότερη είναι η χωρητικότητα, τόσο μικρότερη είναι η εσωτερική αντίσταση, η εξάρτηση εδώ είναι σχεδόν αντιστρόφως ανάλογη.

Για το λόγο αυτό, εάν συνδέσετε σε σειρά μπαταρίες διαφορετικής χωρητικότητας και κλείσετε το κύκλωμα φόρτισης ή το κύκλωμα φόρτισης, το ρεύμα στο κύκλωμα θα πάει το ίδιο παντού, αλλά οι πτώσεις τάσης θα είναι διαφορετικές. Και σε ορισμένες από τις μπαταρίες της μπαταρίας, η τάση κατά τη διάρκεια της φόρτισης θα είναι πολύ υψηλότερη από την ονομαστική τιμή, η οποία είναι επικίνδυνη και κατά την εκφόρτωση θα είναι πολύ χαμηλότερη από το κατώτατο όριο, το οποίο είναι επιβλαβές. Ας εξετάσουμε ένα παράδειγμα περαιτέρω, δείξτε τι είναι γεμάτο με.

Ας έχουμε στη διάθεσή μας 10 μπαταρίες, κάθε μία με ονομαστική τάση 12 βολτ, 9 από αυτές έχουν χωρητικότητα 20 ampere ώρες και μία ώρα 10 ampere. Αποφασίσαμε να τα συνδέσουμε σε σειρά και να φορτώσουμε από τον φορτιστή τον έλεγχο του ρεύματος φόρτισης, ρυθμίζοντας το ρεύμα σε 2 αμπέρ. Φορτιστής έτσι ώστε να διακόπτεται η φόρτιση όταν η τάση της μπαταρίας διασχίζει το σήμα 138 volt, με βάση ένα μέσο όρο 13,8 volt για κάθε μπαταρία της σειριακής μπαταρίας. Τι θα συμβεί;

Για κάθε μπαταρία, ο κατασκευαστής παρέχει ένα χαρακτηριστικό φόρτισης, όπου μπορείτε να δείτε πόσο ρεύμα και για πόσο χρονικό διάστημα χρειάζεται να φορτίσετε την μπαταρία.

Προφανώς, μια μπαταρία με 2 φορές λιγότερη χωρητικότητα σε ρεύμα 2 αμπέρ θα λάβει την ίδια ποσότητα ενέργειας με τις μπαταρίες με μεγαλύτερη χωρητικότητα, αλλά η αύξηση της τάσης θα είναι περίπου τριπλάσια. Έτσι, μετά από 3 ώρες, η μικρή μπαταρία θα πάρει τα διόδια της, την ίδια στιγμή, μεγάλες μπαταρίες θα χρειαστεί να χρεωθεί για άλλες 6 ώρες.

Αλλά η τάση στη μικρή μπαταρία έχει ήδη ξεπεράσει την άκρη, θα πρέπει να τεθεί σε λειτουργία σταθεροποίησης τάσης, δεν το κάνει αυτό στον φορτιστή μας. Στο τέλος, το σύστημα ανασυνδυασμού αερίου στη μπαταρία δεν θα αντέξει το ήμισυ της χωρητικότητας, οι βαλβίδες θα σκιστεί και η μπαταρία θα αρχίσει να χάνει την υγρασία, θα χάσει τη χωρητικότητά της, ενώ οι μεγάλες μπαταρίες θα είναι ακόμα φορτισμένες.

Συμπέρασμα: Μόνο μπαταρίες ίσης χωρητικότητας, της ίδιας τεχνολογίας, της ίδιας κατάστασης εκφόρτισης μπορούν να φορτωθούν διαδοχικά.

Τώρα υποθέστε ότι εκκενώσαμε το ίδιο κύκλωμα σειρών. Αρχικά, κάθε μπαταρία έχει 13,8 βολτ και το ρεύμα εκφόρτισης είναι 2 amp. Η προστασία από βαθιά απόρριψη θα ανοίξει το κύκλωμα στα 72 volts, δηλ. Τουλάχιστον 7,2 βολτ ανά μπαταρία. Μετά από 4 ώρες, η μικρή μπαταρία θα αποφορτιστεί εντελώς, και σε μεγάλες θα εξακολουθούν να υπάρχουν 12 βολτ, και η προστασία από τη βαθιά εκφόρτιση δεν θα κρατήσει το τέχνασμα.Μια μικρή μπαταρία θα χάσει ήδη ανεπανόρθωτα μέρος της χωρητικότητάς της.

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο μόνο μπαταρίες ίσων δυνατοτήτων μπορούν να συνδεθούν σε σειρά, αν δεν θέλετε να τους χαλάσετε. Είναι καλύτερο να συνδέσετε τις μπαταρίες από την ίδια παρτίδα σε σειρά και να ελέγξετε τις ικανότητές τους με έναν δοκιμαστή μπαταρίας πρώτα για να βεβαιωθείτε ότι οι δυνατότητες των μπαταριών από τις οποίες πρόκειται να συναρμολογήσετε μια σειριακή μπαταρία είναι σχεδόν ίσες.

Αλλά παράλληλα για να συνδέσετε μπαταρίες διαφορετικών δυνατοτήτων είναι αποδεκτή. Φυσικά, υπό την προϋπόθεση ότι οι τάσεις στα τερματικά τους είναι ίσες. Με μια παράλληλη σύνδεση, οι χωρητικότητες των μπαταριών δεν θα παίξουν κάποιο ρόλο, καθώς η εσωτερική αντίσταση των μπαταριών θα συνδεθεί παράλληλα και κάθε μπαταρία θα έχει μέγιστο φορτίο ή ρεύμα αποφόρτισης, θα λειτουργούν συγχρονισμένα.

Ωστόσο, υπάρχουν ισχύοντες περιορισμοί για τους ακροδέκτες της μπαταρίας και για κάθε συγκεκριμένη μπαταρία, τα τερματικά μπορεί να μην αντέχουν στο συνεχές ρεύμα που μπορεί να δώσει η μπαταρία κατ 'αρχήν, είναι σημαντικό να μην ξεχνάμε κάτι τέτοιο. Στην τεχνική τεκμηρίωση της μπαταρίας, αυτές οι παράμετροι υποδεικνύονται.

Εάν κατά τη στιγμή της σύνδεσης δύο μπαταριών, οι οποίες διαφέρουν σημαντικά σε χωρητικότητα, οι τάσεις τους διαφέρουν σημαντικά, ένα βραχυπρόθεσμο υπερκείμενο μιας από τις μπαταρίες είναι αναπόφευκτο. Εάν η τάση είναι υψηλότερη για μια μπαταρία με μικρότερη χωρητικότητα, τότε η ανακατανομή της φόρτισης τη στιγμή της σύνδεσης θα προκαλέσει βραχυπρόθεσμο ρεύμα βραχυκυκλώματος και μπορεί να οδηγήσει γρήγορα στην καταστροφή της.

Αν η τάση είναι υψηλότερη για μια μπαταρία με μεγαλύτερη χωρητικότητα, τότε και πάλι υπάρχει κίνδυνος μπαταρίας μικρότερης χωρητικότητας, επειδή θα φορτιστεί σε λειτουργία υπερφόρτωσης. Επομένως, είναι καλύτερο να συνδέσετε τις μπαταρίες παράλληλα, έχοντας προηγουμένως ευθυγραμμίσει την τάση σε αυτές, και από το επόμενο βήμα για να τις συνδυάσετε σε μια μπαταρία.

Ελπίζουμε ότι το άρθρο μας ήταν χρήσιμο για εσάς και τώρα ξέρετε πώς είναι δυνατόν και πώς είναι αδύνατο να συνδέσετε τις μπαταρίες και για ποιο σκοπό γίνεται συνήθως.