Baterijų prijungimo schemos

Kombinuota baterijų grupė vadinama ląstelių baterija arba tiesiog galvanine baterija. Yra du pagrindiniai elementų prijungimo prie baterijų būdai: serijinis ir lygiagretus.

Šiame straipsnyje mes nagrinėjame baterijų serijos ir lygiagretaus sujungimo ypatybes. Yra įvairių situacijų, kai gali prireikti padidinti bendrą talpą arba padidinti įtampą, naudojant lygiagretų ar nuoseklų kelių baterijų prijungimą prie akumuliatoriaus, ir visada reikia atsiminti niuansus.

Lygiagretus sujungimas apima teigiamų akumuliatorių gnybtų sujungimą su bendru grandinės pliuso tašku, o visus neigiamus gnybtus - su bendru minusu, t.y., visus teigiamus elementų gnybtus sujungti į vieną bendrą laidą, o visus neigiamus gnybtus - į kitą bendrą laidą. Tokios baterijos bendrųjų laidų galai yra prijungti prie išorinės grandinės - prie imtuvo.

Sekundinio akumuliatorių sujungimo metodo esmė, kaip suponuoja jo pavadinimas, yra ta, kad visi paimti elementai yra sujungti į vieną eilės grandinę, t.y., kiekvieno elemento teigiamas polius yra prijungtas prie kiekvieno sekančio elemento neigiamo poliaus.

Dėl tokio sujungimo gaunama viena bendra baterija, kurios neigiamas galas lieka laisvas vienam kraštutiniam elementui, o teigiamos išvados - antrajam. Jų akumuliatoriaus pagalba ir yra įtrauktas į išorinę grandinę - į imtuvą. Toliau pakalbėkime apie tai išsamiau.

Lygiagretus akumuliatorių sujungimas suteikia talpos derinį, o esant vienodai kiekvienos iš jų surinktų baterijų pradinei įtampai, sudėtinio akumuliatoriaus talpa yra lygi šių baterijų talpos sumai. Esant vienodoms kombinuotų akumuliatorių talpoms, norint sužinoti akumuliatoriaus talpą, pakanka padauginti akumuliatorių skaičių iš vienos baterijos, esančios agregate, talpos.

Lygiagretusis ryšys:

Nesvarbu, kiek elementų sujungsime lygiagrečiai, jų bendra įtampa visada bus lygi vieno elemento įtampai, tačiau tada iškrovos srovės stipris gali būti padidintas tiek kartų, kiek elementų bus įtraukta į akumuliatorių, jei tik visi akumuliatoriaus elementai yra to paties tipo.

Prijungdami akumuliatorius nuosekliai, gaukite tokios pačios talpos akumuliatorius, kaip ir vienos iš akumuliatorių, įeinančių į akumuliatorių, talpos, jei talpa yra lygi. Tokiu atveju akumuliatoriaus įtampa bus lygi kiekvienos iš bateriją sudarančių baterijų įtampų sumai.

Jei vienodos talpos ir vienodos įtampos akumuliatoriai prijungimo metu yra sujungti nuosekliai, tada akumuliatoriaus įtampa, gauta jungiant iš eilės, bus lygi vienos baterijos įtampos ir baterijų, sudarančių nuosekliąją grandinę, sandaugai.

Serijinis ryšys:

Kai elementai yra sujungti nuosekliai, jų vidinės varžos vertės taip pat pridedamos. Taigi, nepaisant jo įtampos dydžio, sukomponuota baterija gali sunaudoti tik tiek pat stiprio srovės, kiek suprojektuotas vienas elementas, kuris yra šios baterijos dalis. Tai suprantama, nes esant nuosekliajam ryšiui, srovė praeina per kiekvieną elementą, kuris praeina per visą akumuliatorių.

Taigi, sujungus elementus nuosekliai, padidinant jų bendrą skaičių, galima padidinti akumuliatoriaus įtampą iki bet kokių ribų, tačiau akumuliatoriaus iškrovos srovės stipris išliks toks pat kaip ir vieno atskiro elemento, įtraukto į jo sudėtį.

Tiek lygiagrečiai, tiek nuosekliai sujungiant akumuliatoriaus energiją, ji yra lygi visų bateriją sudarančių baterijų energijų sumai.

Taigi, kodėl baterijos yra sujungiamos į baterijas? Reikalas tas, kad bet kurioje grandinėje yra nuostolių, susijusių su laidininkų šildymu. Ir esant tokiam pačiam laidininko atsparumui, jei norite perduoti tam tikrą galią, daug pelningiau perduoti galią esant aukštai įtampai, tada srovei reikės mažiau, o ohminiai nuostoliai bus mažesni.

Dėl šios priežasties galingi nepertraukiamo maitinimo šaltiniai naudoja serijinių akumuliatorių baterijas, kurių bendra įtampa yra kelios dešimtys voltų, o ne lygiagreti 12 voltų grandinė. Kuo didesnė šaltinio įtampa, tuo didesnis keitiklio efektyvumas.

Kai reikia didelės srovės, o vienos turimos baterijos nepakanka numatytam tikslui, akumuliatoriaus talpa padidinama naudojant lygiagrečią kelių baterijų jungtį.

Ne visada ekonomiškai įmanoma pakeisti akumuliatorių nauju, kurio talpa didesnė, o kartais užtenka lygiagrečiai prijungti kitą ir padidinti šaltinio talpą iki reikiamo. Kai kurie nepertraukiamo maitinimo šaltiniai turėti skyrius papildomų baterijų įdėjimui lygiagrečiai su esamomis, kad padidintumėte keitiklio energijos išteklius.

Į ką reikėtų atsižvelgti derinant baterijas nuosekliojoje grandinėje? Skirtingos talpos akumuliatoriai (gaminami naudojant tą pačią technologiją, pavyzdžiui, švino rūgštis) pasižymi vidiniu atsparumu. Kuo didesnė talpa, tuo mažesnis vidinis pasipriešinimas, priklausomybė čia yra beveik atvirkščiai proporcinga.

Dėl šios priežasties, jei nuosekliai sujungsite skirtingos talpos akumuliatorius ir uždarysite apkrovos grandinę ar įkrovimo grandinę, srovė grandinėje visur eis ta pati, tačiau įtampos kritimai bus skirtingi. O kai kurių akumuliatorių baterijose įtampa įkrovimo metu bus daug didesnė už nominalią vertę, o tai yra pavojinga, o išsikrovus ji bus daug mažesnė už apatinę ribą, o tai yra kenksminga. Panagrinėkime pavyzdį toliau, parodykime, kuo tai yra kupina.

Savo žinioje turėkime 10 baterijų, kurių kiekvienos vardinė įtampa yra 12 voltų, 9 iš jų talpa yra 20 amperų valandų, o viena - 10 amperų valandų. Mes nusprendėme juos sujungti nuosekliai ir įkrovę iš įkroviklio, kontroliuodami įkrovimo srovę, nustatykite srovę į 2 amperius. Įkroviklis sukonfigūruota taip, kad nustoja krautis, kai akumuliatoriaus įtampa kerta 138 voltų ženklą, remiantis kiekvienos serijinės baterijos akumuliatoriaus vidurkiu 13,8 voltų. Kas bus?

Kiekvienai baterijai gamintojas pateikia įkrovimo charakteristiką, kurioje galite pamatyti, kiek srovės ir kiek laiko reikia įkrauti akumuliatorių.

Akivaizdu, kad baterija, turinti 2 kartus mažesnę talpą esant 2 amperų srovei, gaus tiek pat energijos, kiek didesnės talpos akumuliatoriai, tačiau įtampa joje padidės maždaug tris kartus greičiau. Taigi, po 3 valandų maža baterija ims savo mokestį, tuo pačiu metu dideles baterijas reikės įkrauti dar 6 valandas.

Bet mažos baterijos įtampa jau peržengė kraštą, ją reikėjo įjungti į įtampos stabilizavimo režimą, o tai nedaro mūsų įkroviklio. Galų gale akumuliatoriuje esanti dujų rekombinacijos sistema neatlaikys pusės talpos, vožtuvai bus nuplėšti, o baterija pradės prarasti drėgmę, praras talpą, o didelėms baterijoms vis tiek bus per mažai įkrautos.

Išvada: iš eilės galima įkrauti tik tos pačios talpos, tos pačios technologijos, tos pačios iškrovos būsenas.

Dabar tarkime, kad mes išleidžiame tos pačios serijos grandinę. Iš pradžių kiekviena baterija turi 13,8 volto, o iškrovimo srovė yra 2 amperai. Apsauga nuo gilios iškrovos atvers grandinę esant 72 voltams, t.y., manoma, kad mažiausiai 7,2 volto akumuliatoriui. Po 4 valandų maža baterija bus visiškai išsikrovusi, o didelėse vis tiek bus 12 voltų, o apsauga nuo gilaus iškrovimo neišlaikys triuko.Maža baterija jau negrįžtamai praras dalį savo talpos.

Štai kodėl tik vienodos talpos baterijas galima jungti nuosekliai, jei nenorite jų sugadinti. Geriausia iš eilės sujungti tos pačios partijos baterijas ir pirmiausia patikrinti jų talpą naudojant akumuliatorių testerį, kad įsitikintumėte, jog akumuliatorių, iš kurių ketinate surinkti nuoseklųjį akumuliatorių, talpos yra beveik vienodos.

Bet lygiagrečiai prijungti skirtingos talpos baterijas yra priimtina. Žinoma, su sąlyga, kad jų gnybtų įtampa yra lygi. Esant lygiagrečiam ryšiui, akumuliatorių talpos nedarys reikšmės, nes vidinis akumuliatorių pasipriešinimas bus sujungtas lygiagrečiai, o kiekvienos baterijos maksimali įkrovimo ar iškrovimo srovė bus skirtinga, jos veiks sinchroniškai.

Tačiau akumuliatoriaus gnybtams ir kiekvienai konkrečiai baterijai yra srovės apribojimų, gnybtai gali neatlaikyti nuolatinės srovės, kurią iš esmės gali suteikti baterija, svarbu to nepamiršti. Akumuliatoriaus techninėje dokumentacijoje šie parametrai yra nurodyti.

Jei prijungiant dvi baterijas, kurios labai skiriasi talpa, labai skiriasi jų įtampa, neišvengiamas trumpalaikis vienos iš akumuliatorių srovės stiprumas. Jei mažesnės talpos baterijos įtampa yra didesnė, tada įkrovos perskirstymas prijungimo metu sukels joje trumpalaikę trumpojo jungimo srovę ir gali greitai ją sunaikinti.

Jei didesnės talpos akumuliatoriaus įtampa yra didesnė, vėl kyla pavojus mažesnės talpos akumuliatoriui, nes jis įkraus perkrovos režimu. Todėl geriausia baterijas prijungti lygiagrečiai, prieš tai suderinus jose esančią įtampą, ir kitu žingsniu sujungti jas į baterijas.

Tikimės, kad mūsų straipsnis jums buvo naudingas, ir dabar jūs žinote, kaip tai įmanoma ir kaip neprijungti baterijų ir kokiu tikslu tai paprastai daroma.