Аккумуляторы обычно изготавливаются с прицелом на работу с определённой стандартизированной нагрузкой. Так, есть батареи, обеспечивающие функционирование микроконтроллеров – они обладают напряжением 5 В. Для работы с двигателями используются аккумуляторы, которые могут предоставить 12 В или 24 В. А что делать, если необходимо получить 60 В? Батарею с таким напряжением ещё попробуй найди. В таком случае нам может помочь соединение аккумуляторов параллельно. Что даёт такой ход? Какова схема такого подключения? Какие особенные аспекты этого хода есть? Как делается параллельное соединение аккумуляторов? Схема для этого действия как выглядит? Все эти, а также ряд других вопросов мы с вами и рассмотрим в рамках данной статьи.
Что дает параллельное соединение аккумуляторов на практике?
Итак, для начала обрисуем общую схему. Соединение аккумуляторов параллельно предусматривает такой подход, чтобы все положительные клеммы подсоединялись к определённой точке на электрической схеме, которая именуется плюсом. Подобное необходимо сделать и с отрицательными выводами. Только они подсоединяются к минусу. Зачем нам нужно такое делать? В конечном результате мы имеем напряжение, которое есть у одного аккумулятора (рассматривается ситуация, что у нас одинаковые батареи). Но вот емкость получившейся конструкции будет равна сумме этого параметра всех источников питания, которые есть в схеме. Электрическая энергия равна единичному значению, помноженному на количество устройств. Это, впрочем, не зависит от того, какое соединение используется – параллельное или последовательное.Зачем аккумуляторы соединять в батарею?
Результат таких действий мы рассмотрели. А почему нам может понадобиться соединение аккумуляторов параллельно? Любые электрические системы или устройства несут омические потери, когда часть энергии превращается в тепло и при этом не происходит полезная работа. Это из-за невозможности получения коэффициента полезного действия 100%. При этом из курса школьной физики можно вспомнить, что чем больше напряжение, тем меньше ток при той же мощности и менее значительные омические потери. Таким образом, чем более высоковольтные аккумуляторы мы используем, тем лучший результат получим. Но даже с таким подходом не всегда может хватать емкости одной батареи. В таком случае можно заменить её на аккумулятор повышенной емкости. Но это не всегда удобно, и иногда проще просто поставить ещё один источник питания и использовать параллельное соединение аккумуляторов, чтобы они дольше поддерживали какую-то систему.Подходит ли этот вариант для источников питания различной емкости?
Параллельное соединение разных аккумуляторов не несёт в себе опасности, если рассматривать проблему с точки зрения напряжения. С клеммами батарей ничего страшного не сможет случиться. Разряд или заряд источников питания будет происходить синхронно в силу характера соединения. А вот если затронуть тему токов, то здесь уже немного сложнее. Так, необходимо позаботиться о том, чтобы он не превышал определённой величины, которая указывается непосредственно самим производителем.Наиболее распространёнными являются показатели 100 А и 130 А. Причиной такого ограничения является то, что непосредственно клеммы не смогут передавать такой ток (хотя теоретически самому аккумулятору это под силу). Но это самый верх, который может быть только считанные секунды. Давайте рассмотрим более реалистический вариант использования.
Технические ограничения
Если посмотреть на технические характеристики разрешенной величины тока, то обычно здесь больших цифр не увидишь. Так, обычно нельзя допускать, чтобы соединялись вместе аккумуляторы, емкость которых разнится от 5 до 25 раз (это как правило). Более того, данный аспект необходимо внимательно изучить, поскольку возможным является даже короткое замыкание. Риск его возникновения находится в диапазоне 15-70 емкостей самого малого аккумулятора (зависит от марки и технической реализации). Грубо говоря, чем меньше времени они функционируют, тем с большим значением тока можно работать. Так, если разница между ними составляет 5 раз, то это значит, что они смогут функционировать всё время (теоретически). Но вот если мы работаем со 20-кратным различием, то желательно, чтобы счет был на секунды. Многие производители источников питания указывают пороговые значения тока для своей продукции. Например, 2,6 А.
Почему есть ограничения?
Давайте далее изучать тему про параллельное соединение аккумуляторов разной емкости. Ранее было указано, что производители рекомендуют ограничения в единицы Ампер, хотя на практике этот предел может быть превышен многократно. Почему так? Для этого рассмотрим само строение аккумулятора на примере свинцово-кислотной батареи. Такой выбор сделан благодаря распространенности источников питания данного типа.Итак, для успешного протекания необходимой электрохимической реакции необходимо обеспечить её качественным электролитом. Важно также совершение процесса в верхних слоях и отвод продуктов. В этом значительным образом помогает активная масса пластин аккумулятора. Ведь благодаря ей легче подводится и отводится вещество, участвующее в реакции. Но по мере перемещения «ресурсных материалов» вниз всё начинает происходить медленнее. Активно сказывается и то, что в электролите появляется сера. Поэтому соединение аккумуляторов параллельно предпочтительным является только когда батарея заряжена. Чем ниже реальный показатель напряжения, тем опаснее работа источников питания разной емкости. Поэтому желательным является обеспечение своевременного питания. Лучше всего будет не давать емкости упасть меньше 1/3 номинала.
Особенности зарядки при параллельном соединении
Во время начала этого процесса предпочтительной является передача довольно большого зарядного тока. Ведь сначала будет восстанавливаться поверхность аккумулятора, а потом – нижние его слои. Одновременно с этим желательным является уменьшение тока, поскольку снижается интенсивность электрохимической реакции, вследствие чего из-за большого количества энергии может «закипеть» электролит (будет происходить его разложение).
Если рассматривать один из самых популярных типов аккумуляторов – свинцово-кислотный, то он при нарушении данного предписания вряд ли сразу выйдет из строя. Но вот срок его службы явно существенно сократится. Вообще, если говорить о зарядке источников питания, то стоит сконцентрировать внимание на том, что желательно пользоваться заводскими приборами. Если эксплуатировать что-то иное, то могут быть не учтены определённые аспекты (или неправильно приняты во внимание), что обернётся проблемами в будущем.
Об аккумуляторах и емкости
Давайте ещё углубимся в параллельное соединение разных аккумуляторов (а также одинаковых). Необходимо понимать, что если суммарный ток не будет превышать установленные ограничения, то проблем и опасностей не появится.Давайте рассмотрим соединение двух аккумуляторов параллельно на 2 А, когда они из одной партии и заряжаются током 2*2= 4 А. Здесь нет опасностей, поскольку благодаря одинаковой конструкции токи будут разделяться пропорционально. И никакие рубежи не пересекутся.
А вот теперь давайте возьмем источники питания, где существует значительная разница. Когда ток превысит установленные производителем ограничения, то потечёт через аккумулятор, при том, что он не рассчитан на это. Думаем, говорить о результате не нужно. Это относится ко всем, а не только к свинцово-кислотным батареям. Даже если вы хотите сделать параллельное соединение аккумуляторов Li-Ion, которые считаются имеющими повышенную надежность, не пренебрегайте техникой безопасности.
Рассчитываем необходимые показатели
Итак, нам необходимо обеспечить значительную величину тока с применением параллельно соединённых элементов питания. Как узнать, что нам нужно? Для этого можно воспользоваться специальной формулой, которая сейчас и будет приведена:Т=РТОЭП*КЭПОТ
А сейчас расшифровка формулы:
Т – ток, который получится. Необходимо, чтобы он совпадал с нужным результатом.
РТЕЭП – разрядный ток единицы элемента питания. То есть сколько может дать один аккумулятор.
КЭПОТ – количество элементов питания одного типа.
В радиолюбительской практике бывает сложно получить необходимые значения. Эта же формула сделает достижение цели более лёгким.
Ищем другие способы включения батарей
Мы уделили параллельному соединению аккумуляторов значительное внимание. Надеемся, что это поможет решить поставленные задачи. Но если во время ознакомления со статьей к вам пришла мысль, что описываемые здесь решения не подходят под какой-то конкретный случай, предлагаем ознакомиться со следующим:
- Последовательное соединение. Грубо говоря, мы увеличиваем напряжение, которое нам дадут источники бесперебойного питания.
- Смешанное соединение. В данном случае происходит одновременное увеличение и тока, и напряжения. Но это весьма сложная схема для построения.
Заключение
Напоследок хочется дать немного напутствий. Прежде всего, соблюдайте технику безопасности. Также перед работой с аккумуляторами совсем не лишним будет ознакомление с инструкциями и рекомендациями, которые представляют их производители. Это позволит избежать ситуаций, которые могут негативно влиять на срок службы источников питания. Также соблюдайте особенную осторожность при работе с батареями, обеспечивающими значительные показатели. Ведь в таких случаях риск электротравмы становится весьма вероятным. Да и со слабыми элементами не нужно обращаться легкомысленно.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:
- 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.
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.- 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.
- 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.
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.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:
- 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.
- 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.
- 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.
- Все применяемые батареи должны быть одинаковой мощности. Это связано с тем, что разная мощность приводит к износу одного из применяемых источников энергии.
- 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.
- Емкость используемых источников электроэнергии должна отличаться незначительно. Только в этом случае они смогут прослужить на протяжении длительного периода. Допустимое отклонение составляет всего 5 раз.
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.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:
- Для соединения клемм применяются специальные перемычки. Рекомендуется отдавать предпочтение перемычкам, которые изготавливаются из материала с малым сопротивлением и высокой устойчивостью к теплу.
- Противоположные клеммы соединяются между собой. Нужно уделить внимание качеству соединения, так как плохой контакт может стать причиной окисления материала и потери тока.
- При соединении всех клемм стоит учитывать, что разноименные не должны пересекаться: это приведет к короткому замыканию.
- 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:
- При помощи перемычек соединяются плюсовые и минусовые клеммы.
- 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:
- 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.
- 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.
- 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.
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.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:
- При зарядке созданной батареи при параллельном соединении сначала восстанавливается поверхность и только потом нижние слои.
- 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.
При зарядке созданной батареи при параллельном соединении сначала восстанавливается поверхность и только потом нижние слои.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:
- 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.
- 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.
Источники бесперебойного питания (ИБП) ELTENA с индексом LT предназначены для обеспечения длительного времени автономной работы критичного оборудования. Для этого к ним подключаются комплекты внешних батарей. Напряжение цепи постоянного тока (а значит, и количество последовательно соединенных подключаемых батарей) определяется характеристиками ИБП и указывается в спецификации. Мощные ИБП (UPS) обычно имеют более высокое напряжение цепи постоянного тока в целях повышения КПД бесперебойника, и для снижения потерь, возникающих там, где протекают высокие токи. Для обеспечения требуемого напряжения, как правило, используются стандартные необслуживаемые аккумуляторные батареи (АКБ) напряжением 12 Вольт. Чтобы получить более высокое напряжение или увеличить ёмкость, необходимо соединить батареи в цепь.
При подключении аккумуляторных батарей к источникам бесперебойного питания, особенно при использовании ИБП с внешними АКБ, возникают вопросы и проблемы их объединения в линейки, последовательного/параллельного соединения аккумуляторов, определения емкости и общего напряжения получившегося соединения.
Используются 3 способа соединения аккумуляторов:
— последовательное, при котором суммируется напряжение;
— параллельное, суммируется емкость;
— комбинированное, при котором параллельно соединяются линейки последовательно соединенных аккумуляторных батарей.
Таким образом, появляется возможность строить батарейные комплекты, напряжение и электрическая емкость которых ограничиваются только занимаемым ими рабочим пространством и количеством параллельно соединяемых линеек (не рекомендуется соединять в параллель более 4-5 линеек).
Также стоит отметить, что для более компактного размещения аккумуляторов ELTENA предлагает батарейные шкафы различного размера и вместительности.
Способы подключения аккумуляторных батарей к ИБП (UPS)Последовательное соединение аккумуляторных батарей
При последовательном подключении аккумуляторов суммируется напряжение (U), при подключении нагрузки с каждой АКБ идет ток, равный общему току в цепи. Емкость (E) системы остается такая же, как у одной из батарей этой цепи. Например: Вы подключили в цепь последовательно 3 аккумуляторные батареи 12 В и 100 Ач. В итоге на клеммах источника бесперебойного питания Вы получите U=3*12=36 В, E=100 Ач.
При последовательном соединении не допустимо использование АКБ различной ёмкости, разных типов, с разным напряжением зарядки. Мы рекомендуем Вам подключать по данной схеме только батареи одного производителя, с одинаковыми характеристиками и желательно из одной партии. Также, длина и сопротивление соединительных проводов, должны быть одинаковыми. Если не соблюдать это условие, на клеммах аккумуляторов может возникнуть различное напряжение. АКБ с меньшим уровнем заряда будут чрезмерно разряжаться, а аккумуляторы с самым высоким уровнем заряда рискуют получить перезаряд при работе в сетевом режиме (напряжение заряда будет завышено, что приведет к повышенному износу аккумуляторов, или выходу их из строя).
Параллельное соединение аккумуляторных батарей
Параллельное соединение АКБ позволит Вам увеличить ёмкость аккумуляторных батарей (а следовательно и время автономной работы вашего оборудования), не изменяя напряжение цепи постоянного тока. Это будет полезно, если вы хотите подключить несколько аккумуляторов к источнику бесперебойного питания, который работает от 12 В. Например, у Вас есть источник бесперебойного питания с цепью 12 В, и у вас есть 3 аккумулятора, каждый по 100 Ач. При параллельном подключении на клеммах ИБП получим U=12 В, E=3*100=300 Ач.
Комбинированное соединение на примере ИБП ELTENA Monolith E1000LT
Время автономной работы источника бесперебойного питания (время работы от аккумуляторов) с конкретной нагрузкой зависит только от емкости подключенных к ИБП аккумуляторных батарей. Увеличение времени автономной работы, при неизменной нагрузке, возможно только путем увеличения емкости АКБ, т.е. параллельным подключением к уже существующему комплекту дополнительных линеек (сборок) у которых U=24 В (две последовательно соединенные АКБ) и при этом, очень важно, чтобы общая емкость получившегося комплекта не должна превысить максимальную, рекомендованную для этого ИБП.
Необходимо помнить:
— при последовательном соединении сумма напряжений всех АКБ равна общему (в данном случае, две АКБ, соответственно, 24 В), а общая емкость линейки из двух последовательно соединенных АКБ равна емкости одной, каждой, АКБ (в данном случае — 45 Ач).
— при параллельном соединении линеек (сборок) напряжение одной линейки и общее равны (в рассматриваемом примере — 24 В), а сумма емкостей всех линеек равна общей (в рассматриваемом случае — E=45*3=135 Ач).
Для ИБП Monolith E1000LT рекомендованная емкость комплекта аккумуляторных батарей — до 150 Ач. Соответственно, для увеличения времени автономии можно к уже работающим аккумуляторам 45 Ач дополнительно присоединить параллельно две линейки по две последовательно соединенные АКБ 45 Ач. Получим батарейный комплект U=24 В, E=135 Ач.
Для правильного подбора источников бесперебойного питания или аккумуляторных батарей для конкретного ИБП, выбора их типа, ёмкости и способа объединения в цепь, рекомендуем Вам проконсультироваться с нашими инженерами. Мы подберем оптимальную для Вас конфигурацию ИБП + батареи, рассчитаем время автономной работы оборудования, предложим оптимальную цену на источники бесперебойного питания!
Аккумуляторные батареи (АКБ) в зависимости от их назначения собираются из определенного количества аккумулирующих энергию элементов. Схема соединения
аккумуляторных батарей при этом зависит от того, какая преследуется цель. Это может быть увеличение емкости батареи, повышение напряжения либо сочетание обеих этих параметрических характеристик устройства.
В основном батареи собирают последовательно-параллельно, а сами сборки служат для промежуточного или резервного хранения электроэнергии
Известны и повсеместно применяются 3 варианта соединения отдельных аккумуляторов в батарею: последовательное, параллельное и смешанное или комбинированное.
Повышение рабочего напряжения батареи
Аккумуляторы электрической энергии имеют различное рабочее напряжение. Варьироваться оно может в очень широком диапазоне: от 0,5 до 48 Вольт. В то же время, для обеспечения автономного питания приборов, запуска двигателей внутреннего сгорания, питания электроприводной техники требуется другой диапазон напряжений. Повысить рабочее напряжение автономного источника тока можно последовательным соединением нескольких аккумуляторов в батарею.
Схемы и формулы при последовательном соединении батарей
При последовательном соединении коммутируются разнополярные клеммы аккумулятора. Плюсовой вывод предыдущего устройства соединяется с минусовым выводом последующего. Суммарное рабочее напряжение батареи при таком способе будет равно сумме рабочих напряжений коммутированных источников тока. Это значит, что для получения АКБ с рабочим напряжением 12 В необходимо последовательно соединить 4 трехвольтных источника либо 10 аккумуляторов с рабочим напряжением 1,2 В. Емкость скомплектованной последовательным соединением источников не изменяется и остается равной емкости каждого включенного в схему аккумулятора.
Очевидным и наглядным примером такого способа комплектации батареи могут служить автомобильные АКБ. В них отдельные источники, именуемые банками, объединены в общем корпусе и последовательно соединены свинцовыми шинами. Выбор в качестве материала для соединительных шин свинца объясняется просто: аккумуляторные электроды также изготавливаются из свинца. Шины, интегрированные в коммуникационную схему, соединяются с электродами на молекулярном уровне, а не механически. Это позволят избежать возникновения электрохимических коррозионных процессов.
Увеличение емкости источника питания
Нередки технические условия, когда от источника питания при сохранении рабочего напряжения требуется повышенная емкость. В таких случаях для комплектования батареи применяется параллельное соединение аккумуляторов. Такой способ коммутирования позволяет в разы, а в особо ответственных случаях – в десятки раз увеличить суммарную емкость питающего устройства.
Параллельное соединение батарей с формулами
Параллельное соединение осуществляется путем коммутации однополюсных выводов источников тока: плюсовой и минусовой выводы предыдущего аккумулятора соединяются с одноименными выводами последующего. Суммарная электрическая емкость скомпонованной таким способом коммутации батареи будет равна сумме электрических емкостей входящих в схему отдельных источников. Это значит, что при соединении трех аккумуляторных батарей с номинальной емкостью 60 А*ч получится устройство, имеющее электрическую емкость 180 А*ч.
В качестве примера подключения аккумуляторных батарей параллельной коммутацией можно привести источники бесперебойного либо аварийного питания приборов и аппаратуры. Параллельно подключаются АКБ большегрузных автомобилей и тяжелой специальной техники с большим объемом двигателя. Большой распространение параллельная коммутация получила на флоте: здесь параллельно соединенные устройства питания применяются для запуска вспомогательных дизелей, работы освещения, систем связи и жизнеобеспечения в аварийных ситуациях.
Повышение напряжения с одновременным увеличением емкости АКБ
Ярким примером смешанного или комбинированного соединения аккумуляторов в комплекс с необходимыми показателями рабочего напряжения и электрической емкости служат источники питания машин с электрическим приводом.
ВАЖНО! При увеличении емкости аккумуляторных батарей увеличиваются и токи. Правильно подбирайте сечения проводов! Используйте негорючие или самозатухающие провода.
Тяговые аккумуляторные батареи для обеспечения работы приводных и управляющих двигателей электроприводных машин и механизмов комплектуются именно по такой схеме. Достаточно подробно о способах соединения АКБ изложено в этом видео:
Комбинированное соединение подразумевает использование в коммутационной схеме одновременно последовательного и параллельного способов подключения. Возможны два варианта:
1. Сначала методом последовательного соединения источников подготавливаются батареи с требуемым рабочим напряжением. На втором этапе параллельно коммутируется необходимое количество подготовленных сборок для обеспечения потребной электрической емкости.
2. Во втором варианте параллельной коммутацией предварительно набираются батареи с требуемой емкостью. После этого устройства соединяются последовательно до достижения необходимого рабочего напряжения.
Схема последовательно-параллельного соединения аккумуляторных батарей наиболее часто применяемая, так как современные батареи для автономного энергообеспечения домов имеют номинальное напряжение 3,4 В
Комплектование АКБ комбинированным способом позволяет формировать источники питания, напряжение и электрическая емкость которых ограничивается только занимаемым ими рабочим пространством.
Особенности комплектования батарей аккумуляторов
Все три способа соединения отдельных источников питания в комплекс подчиняются не сложным, но важным для эффективной и долгосрочной эксплуатации правилам.
Последовательно-параллельная схема подключения на примере литий-ионных батарей
Пролонгированная работа батареи и ее экономическая целесообразность может быть обеспечена при соблюдении следующих правил:
- электрическая емкость включаемых в комплекс источников не должна отличаться на величину, превышающую 5% от номинальной;
- рабочие напряжения отдельных элементов батареи должны находиться в разумном соотношении;
- эксплуатационное техническое состояние включаемых в комплекс автономного питания элементов должно быть максимально сбалансированным;
- сечение коммутационных линий и шин должно быть рассчитано с учетом токовых нагрузок как внутри батареи, так и во внешних электрических цепях.
Ассортимент предлагаемых рынком источников питания при грамотном подходе позволяет создавать аккумуляторные батареи со всеми необходимыми для надежного использования характеристиками.
Автор Aluarius На чтение 8 мин. Просмотров 416 Опубликовано
В этой статье мы расскажем, как правильно соединять аккумуляторы, объясним, чем отличаются разные типы соединений, и зачем вообще все это нужно.
Для чего соединять несколько аккумуляторов
Основные причины, по которым аккумуляторы объединяют в сборки, можно свести к следующим:
- Уменьшить омические потери (или потери тепла при передаче электроэнергии) путем увеличения сопротивления системы. Сила тока и сопротивление обратно пропорциональны друг другу, а чем слабее ток, тем меньше потери.
- Собрать батарею, подходящую для питания приборов с более высокими диапазонами напряжений.
- Увеличить емкость аккумулятора.
- Увеличить и мощность, и напряжение.
Одним словом, создают АКБ, которая подходит под конкретные нужды. Проще и удобнее комбинировать имеющиеся под рукой аккумуляторы, чем покупать десятки различных батарей. А в некоторых случаях это банально дешевле.
СПРАВКА. Электроэнергия, которая накапливается в АКБ, складывается из энергий составляющих элементов. Поэтому и при последовательном, и при параллельном, и при комбинированном соединении она будет одинаковой, если используются одни и те же элементы в одном и том же количестве.
Какие виды соединения существуют
Чаще всего используется последовательное и параллельное соединение аккумуляторов. Есть еще третий вид, комбинированный, или последовательно-параллельный.
Можно ли соединять АКБ разной емкости
Последовательно – нет. Дело в том, что от емкости зависит внутреннее сопротивление. Чем больше емкость, тем ниже сопротивление. В сборке образуется большая разница напряжения, и где-то оно может оказаться сильно выше предела, а где-то – намного ниже. При подключении зарядного устройства аккумулятор с меньшей емкостью зарядится быстрее и на нем будет избыток напряжения, что приведет к порче и потере емкости, в то время как аккумуляторы с большей емкостью так и не зарядятся до конца.
При подключении нагрузки произойдет обратная ситуация: маленький аккумулятор разрядится ниже допустимой границы (так называемый глубокий разряд), в результате потеряв часть своей емкости.
ВАЖНО! Нельзя соединять последовательно аккумуляторы разной емкости, разного типа, разной степени зарядки. Они должны быть максимально похожи, лучше – из одной партии.
На вопрос о том, можно ли параллельно соединять аккумуляторы разной емкости, ответ – да. Но осторожно. Убедитесь, что напряжение на их клеммах равно. Если оно будет сильно отличаться, это может вызвать короткое замыкание либо порчу меньшего аккумулятора. Еще стоит учитывать, что клеммы конкретного аккумулятора могут не выдержать слишком сильный ток в течение длительного времени. Смотрите технические характеристики перед сборкой.
Особенности последовательного соединения АКБ
Последовательное соединение АКБ – задача не такая уж сложная. К плюсу электрической схемы подсоединяем плюс первой батареи, к минусу первой батареи подключаем плюс второй, и так далее. Минус последней подключается к минусу электросхемы. Перед тем как последовательно соединить аккумуляторы, убедитесь в том, что они одинаковы по параметрам.
Формулы (U – напряжение, I – ток, C – емкость, E – электрическая энергия):
Uобщ = U1 + U2 + U3 + Ui
Iобщ = I1 = I2 = I3 = Ii
C = const
Eобщ = ∑ Ei
Схема
Схема последовательного соединения аккумуляторов
Емкость системы
Емкость АКБ при последовательном соединении будет равна емкости одного элемента, а напряжение элементов будет суммироваться. Например, на схеме показано, как подключить аккумуляторы последовательно. В таком случае напряжение батареи вырастет в 4 раза (12*4 = 48 В), а емкость останется равной 200 Ач.
Для чего используется
Разные устройства имеют различные диапазоны напряжений. В то же время, рабочее напряжение электроаккумуляторов варьируется от 0,5 до 48 В. Если нужен автономный источник энергии для приборов, электроприводной техники, стартеров автомобилей, для него создается повышенное рабочее напряжение. Делается это как раз с помощью последовательного соединения аккумуляторных батарей.
Самый простой пример такого соединения – карманный фанарик. Чем ниже напряжение в фонарике, тем более тускло горит лампочка. А наиболее часто такая система используется в автомобильных свинцово-кислотных АКБ. Отдельные элементы в них называются банками и объединены в общем корпусе свинцовыми шинами. В беспроводных инструментах и электровелосипедах используются литий-ионные аккумуляторы.
Особенности параллельного соединения АКБ
Как соединить два аккумулятора параллельно: плюс каждого элемента подсоединяют к плюсу последующего, а минус – к минусу.
Формулы (U – напряжение, I – ток, C – емкость, E – электрическая энергия):
Uобщ = U1 = U2 = U3 = Ui
Iобщ = I1 + I2 + I3 + Ii
C = const
Eобщ = ∑ Ei
Схема
Схема параллельного соединения аккумуляторов
Емкость системы
Параллельное подключение аккумуляторов позволяет увеличить емкость системы, не увеличивая напряжение. Например, при параллельном соединении трех идентичных аккумуляторов со схемы выше, напряжение батареи будет равно 12 В, а емкость увеличится до 600 Ач (200 Ач * 3).
Для чего используется
Чаще всего параллельное подключение АКБ используется в источниках аварийного или бесперебойного питания. Параллельное соединение аккумуляторов позволяет увеличить мощность, поэтому применяется также в тяжелой спецтехнике и в двигателях большегрузных автомобилей. Такой тип соединения распространен и на флоте: он обеспечивает работу аварийных систем связи и жизнеобеспечения, освещения и вспомогательных дизелей.
Особенности последовательно-параллельного соединения АКБ
При таком подходе последовательное подключение аккумуляторов проводят одновременно с параллельным. Существует два возможных варианта:
- Сперва подготавливается требуемое напряжение путем последовательного подключения АКБ. Затем из нескольких таких сборок составляется система с необходимой электрической емкостью.
- Сперва соединяют аккумуляторы параллельно для увеличения емкости, затем увеличивают напряжение, соединяя сборки последовательно.
Схема
Схема последовательного и паралельного соединения аккумуляторов
Емкость системы
В данном случае увеличивается и емкость, и напряжение. В примере на схеме подключили сперва по два аккумулятора последовательно, получив две сборки с емкостью 200 Ач и напряжением 24 В, а затем объединили готовые сборки параллельно. Таким образом, напряжение осталось 24 В, а емкость увеличилась до 400 Ач.
Для чего используется
Чаще всего используется для питания машин с электрическим приводом. Если говорить о литиевом аккумуляторе, то из них составляют акб для портативных компьютеров. 4 последовательных элемента по 3,6 В обеспечивают напряжение 14,4 В, а два параллельных – емкость 4800 мАч.
ВАЖНО! Правильно подбирайте провода для соединения аккумуляторов. Помните, что при увеличении емкости увеличивается и ток. Лучше использовать самозатухающие или негорючие провода.
Техника безопасности
- используйте диэлектрические перчатки;
- не прикасайтесь к клеммам голыми руками;
- аккумуляторы должны быть отключены от нагрузок;
- пользуйтесь инструментами с изолированными рукоятками;
- проверьте клеммы и соединительные контакты перед подключением;
- не используйте аккумуляторы с разными параметрами и степенью износа;
- будьте внимательны с полярностью;
- используйте подходящие провода для соединения;
- изолируйте сборку от влаги
ВНИМАНИЕ! Главное – обезопасить себя от удара током.
Ошибки коммутации и их последствия
Ошибки коммутации можно разделить на ошибки самого соединения (перепутали плюс и минус) и на неправильный выбор аккумуляторов и соединяющих проводов.
Если вы перепутаете клеммы, возможно следующее:
- замыкание;
- воспламенение;
- оплавка проводов;
- порча АКБ (падение мощности).
Помните, что при увеличении мощности потребуются соединяющие провода с подходящим сечением. Перед коммутацией понадобится тщательный расчет всех параметров. Про аккумуляторы мы уже писали выше; если вы соедините неподходящие акб, вы их испортите.
Проверка работоспособности системы
В первую очередь убедитесь, что аккумуляторы целые, без трещин, без ржавчины и следов окислов. Провода на клеммах должны быть хорошо закреплены. Если внешне все в порядке, можно проверить напряжение и силу тока.
- Проверка падения напряжения при подключении нагрузки.
К системе подключается нагрузка определенной величины и измеряется падение напряжения мультиметром или вольтметром. Можно провести проверку несколько раз, делая паузы между измерениями, чтобы дать заряду восстановиться. Полученные данные нужно сравнить с параметрами используемого типа батареи с учетом величины нагрузки. - Измерение напряжения без нагрузки.
У разных типов акб свои значения напряжения разомкнутой цепи. Например у свинцово-кислотного это 12,6 В. - Использование нагрузочной вилки.
Если в течение 5-10 секунд напряжение незначительно возрастает или стабильно, то система исправна. - Проверка с помощью специальных анализаторов и тестеров.
Можно быстро замерять напряжение и определять емкость с помощью приборов-тестеров, например, Кулон, PITE, Fluke, Vencon. - Полная разрядка / зарядка.
Это, пожалуй, самый достоверный способ. С помощью специальных устройств (УКРЗ) выполняется глубокая разрядка, а затем полная зарядка с непрерывным контролем емкости. Однако этот метод очень долгий, он может занимать от 15 часов до суток и более.
СПРАВКА. Если вы работаете со свинцово-кислотными аккумуляторами, обращайте внимание на электролит: его уровень должен быть выше свинцовых пластин на несколько мм, а плотность – находиться в пределах 1,23 – 1,31 г/см3 (ее можно измерить ареометром). Изменение оттенка на бурый может происходить из-за порчи пластин.
Напоследок несколько советов о том, как соединить аккумуляторы 18650:
- лучше брать батареи фирм Panasonic, LG, Samsung или Sanyo;
- никелевые полосы лучше, чем никелированные металлические;
- аккумуляторы ни в коем случае нельзя перегревать, поэтому используйте точечную сварку, либо быструю пайку;
- перед единением выравняйте напряжение на батареях с помощью зарядного устройства;
- поставьте на сборку плату BMS.
Надеемся, мы помогли вам немного разобраться в теме, и вы сможете без проблем собрать свою систему акб, если потребуется.
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:
- Контроль за напряжением, температурой, показаний зарядных параметров, а также исправным состоянием.
- Интеллектуально-вычислительные функции, благодаря которым возможно следить за основными параметрами заряда-разряда.
- Функции связи, проводным и беспроводным способом.
- Защита изделия от скачков напряжения и тока, а также от перепада температур.
- 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.
Коротко разберём распространённое мнение – «при последовательном соединении двух аккумуляторов (АКБ), их ёмкость не меняется, она остаётся такой же, как у одного аккумулятора, поэтому время автономной работы при таком соединении будет меньше».
Но как же закон сохранения энергии? Да, при последовательном соединении аккумуляторов, формально ёмкость считается как у одного аккумулятора, а напряжение удваивается (или утраивается, учетверяется и т.д., в зависимости от количества последовательно соединённых АКБ). При параллельном же соединении АКБ – ёмкость удваивается (утраивается и т.д.), а напряжение остаётся тем же.
Варианты соединения аккумуляторов
Противоречия здесь нет. Когда люди говорят об аккумуляторе (обычно об автомобильном), то сообщают его ёмкость, но не уточняют вольтаж. Просто все привыкли, что аккумуляторы имеют напряжение 12В, и подразумевается, что упоминать об этом глупо. Но в вообще-то, ёмкость без указания вольтажа не имеет физического смысла. Существуют аккумуляторы самой разной ёмкости и на разное напряжение – на 2В, и на 6В, и на 12В, и, редко, на 24В. Кроме того, любые одинаковые АКБ можно соединять последовательно, параллельно, или последовательно-параллельно одновременно.
Но стоит только указать после величины ёмкости её вольтаж, как всё встаёт на свои места. Ведь энергоёмкость в любом случае, как бы мы не соединяли аккумуляторы, останется прежней.
Итак, если, например, два АКБ по 200Ач 12В (например, Аккумулятор Delta GEL 12-200), соединить последовательно, то получится энергоёмкость 200Ач 24В. А если эти же два АКБ соединить параллельно, то получится – 400Ач 12В.
Проверим:
200Ач * 24В = 480Ач * В = 400Ач * 12В
Но для расчётов токов (обычно, номинальным током заряда считается ток 0,1С, где С –величина равная ёмкости аккумулятора), С берут именно по цифре слева, т.е. в нашем примере, при последовательном соединении С = 200, а при параллельном С = 400. Легко заметить, что и мощность зарядного устройства в обоих случаях будет одинаковой.
Для первого случая, зарядный ток будет 0,1*200 = 20А, но при напряжении 24В. Т.е. зарядная мощность, Р = 20А 24В = 480Вт
Для второго случая, зарядный ток будет 0,1*400 = 40А, но при напряжении 12В. Т.е. зарядная мощность, Р = 40А 12В = 480Вт
Если рассматривать одиночные аккумуляторы, то, например, один аккумулятор 600Ач 2В (см. раздел Аккумуляторные батареи FAAM) по своей энергоёмкости соответствует одному аккумулятору 100Ач 12В (например, Аккумулятор DELTA GEL 12-100).
Чтобы получить из этих аккумуляторов (600Ач 2В) большую аккумуляторную батарею, например, на 24В, нужно соединить последовательно 12 шт таких АКБ с помощью перемычек (Перемычка для аккумуляторов 250 мм). Общая итоговая ёмкость получится 600Ач 24В. Эта энергоёмкость, если сравнивать её с 12-и вольтовыми АКБ по 200Ач (а такие применяются в грузовиках), соответствует 6-и штукам (три соединённых параллельно цепочки аккумуляторов, где каждая цепочка состоит из двух, соединённых последовательно, аккумуляторов):
(600Ач*2В)*12 = 600Ач*24В = (200Ач*24В) + (200Ач 24В) + (200Ач 24В)
Обратите внимание – на всех рисунках специально показано, что если минус инвертора подключён к условно первому АКБ, то плюс – к последнему. Так его следует подключать, чтобы компенсировать сопротивление даже толстых медных проводов, соединяющих аккумуляторы. Иначе, из-за их сопротивления, при огромных токах, «дальний» от выводов инвертора аккумулятор, окажется и не «дозаряжаем», и не «доразряжаем».
Итак, ёмкостью (читайте «энергоёмкостью») аккумулятора (объединённой группы аккумуляторов), называется количество электричества (т.е. мощности, равной току умноженного на НАПРЯЖЕНИЕ), которое аккумулятор отдает при разряде до наименьшего допустимого напряжения.
Чтобы аккумулятор служил долго, его нельзя разряжать более чем на 80%. Для 12-и вольтового АКБ, это соответствует напряжению на его клеммах примерно 11,5В. Но тут важно каким током относительно емкости АКБ мы его разряжаем.
Чем больше сила разрядного тока, тем ниже напряжение, до которого может разряжаться аккумулятор. Это потому что при быстром разряде большими токами относительно маленькой ёмкости аккумулятора электролит не успевает перемешиваться, и разряженный слой скапливается вокруг пластин. Напряжение АКБ падает и нагрузку снимают. Однако, спустя несколько десятков минут, электролит перемешивается и ёмкость (и, соответственно, напряжение аккумулятора) повышается.
Если же разряжать малым током относительно ёмкости, то можно вычерпать всю энергию, что плохо для долговечности АКБ. Всегда надо оставлять не менее 20% ёмкости. Подробнее об этом далее.
Отметим, что во время заряда, зарядное устройство постепенно повышает напряжение на АКБ, а затем, после снятия заряда, напряжение уменьшается, возвращаясь к спокойному состоянию (так, на 12-и вольтовом аккумуляторе, в зависимости от типа АКБ, оно обычно растёт до 14,1 – 14,5 В, а после снятия заряда, даже без нагрузки, в течении получаса возвращается к 12,5 – 12,8 В).
BU-302: Конфигурации аккумуляторов и серий Paralelo (Español)
Узнайте, как расположить батареи для увеличения напряжения или увеличения емкости.
Батареи достигают желаемого рабочего напряжения путем последовательного подключения нескольких элементов; каждая ячейка добавляет свой потенциал напряжения для получения общего напряжения на клеммах. Параллельное соединение достигает большей емкости, складывая общий ампер-час (Ач).
Некоторые пакеты могут состоять из комбинации последовательных и параллельных соединений. Аккумуляторы для ноутбуков обычно имеют четыре последовательно соединенных литий-ионных элемента по 3,6 В для достижения номинального напряжения 14,4 В и два параллельно для увеличения емкости с 2400 мА до 4800 мАч. Такая конфигурация называется 4s2p, что означает четыре ячейки последовательно и две параллельно. Изолирующая фольга между ячейками предотвращает электрическое замыкание токопроводящей металлической оболочки.
Большинство аккумуляторных батарей поддаются последовательному и параллельному соединению.Важно использовать один и тот же тип батареи с одинаковым напряжением и емкостью (А-ч) и никогда не смешивать разные марки и размеры. Более слабая клетка может вызвать дисбаланс. Это особенно важно в последовательной конфигурации, потому что батарея настолько сильна, насколько самое слабое звено в цепи. Аналогия – это цепочка, в которой звенья представляют собой элементы батареи, соединенные последовательно (рисунок 1).
| Рисунок 1. Сравнение аккумулятора с цепью. Звенья цепи представляют собой ячейки, соединенные последовательно для увеличения напряжения, двойное звено означает параллельное соединение для повышения нагрузки по току. |
Слабая ячейка может не сразу выйти из строя, но при нагрузке быстрее истощится, чем сильная. При зарядке младшая ячейка заполняется раньше, чем сильная, потому что ее меньше, и она остается в перезарядке дольше, чем остальные. При разряде слабая клетка вначале опустошается, и ее бьют сильные братья.Ячейки в многопакетах должны соответствовать друг другу, особенно при использовании под большими нагрузками. (См. BU-803a: Несоответствие ячеек, балансировка).
одноклеточных приложений
Конфигурация с одной ячейкой является самым простым аккумулятором; ячейка не нуждается в согласовании, и схема защиты на маленькой литий-ионной ячейке может быть простой. Типичными примерами являются мобильные телефоны и планшеты с одним литий-ионным аккумулятором 3,60 В. Другое использование одной ячейки – настенные часы, которые обычно используют щелочную батарею на 1,5 В, наручные часы и резервное копирование памяти, большинство из которых – приложения с очень низким энергопотреблением.
Номинальное напряжение элемента для никелевой батареи составляет 1,2 В, для щелочной – 1,5 В; оксид серебра составляет 1,6 В и свинцовая кислота составляет 2,0 В. Диапазон основных литиевых батарей составляет от 3,0 до 3,9 В. Литий-ионный 3,6 В; Li-фосфат составляет 3,2 В, а Li-титанат – 2,4 В.
Литий-марганцевые и другие системы на основе лития часто используют напряжение элементов 3,7 В и выше. Это имеет меньшее отношение к химии, чем продвижение более высокого ватт-часа (Wh), что стало возможным при более высоком напряжении. Аргумент гласит, что низкая внутренняя ячейка
.СерияСерия , параллельное и последовательное соединение батарей
Введение в соединения батарей
Кто-то может подумать, для чего предназначено последовательное, параллельное или последовательное соединение подключения аккумуляторов или правильная конфигурация для зарядки аккумулятора, системы аккумуляторных батарей, автономной системы или установки солнечных батарей. Ну, это зависит от системных требований я.е. чтобы увеличить напряжение путем последовательного подключения батарей, ампер-часов батареи (так как батареи рассчитаны на А-ч вместо ампер) или просто тока или мощности батарей, подключив батареи параллельно или последовательно-параллельно, чтобы поддерживать систему в соответствии с вашими потребностями , Если вам нужно знать, как это сделать, прочитайте следующий пошаговый учебник о конфигурации первичных (неперезаряжаемых, например, AAA-батарей) и вторичных (перезаряжаемых, таких как свинцово-кислотные, никель-кадмиевые, никель-металлогидридные, литий-ионные и т. Д.) Батарей.
Мы получили несколько запутанных цепей по этой теме, и они спрашивают, являются ли соединения батарей последовательными, параллельными или последовательно-параллельными и к какой из них они подходят ?. Таким образом, мы обсудим последовательное, параллельное и последовательное параллельное соединение батарей в деталях со схемами и приложениями.
Теперь давайте начнем…
Типы подключений аккумуляторов
Существует три основных типа подключения аккумуляторов .
- Последовательное соединение
- Параллельное соединение
- Последовательное параллельное соединение
Щелкните изображение, чтобы увеличить
Серия, параллельное и последовательное параллельное соединение батарейНиже приведена подробная информация о каждом подключение.
Series Соединение батарей
Если подключить положительную (+) клемму батареи к отрицательной (-) и отрицательной к положительной клемме, как показано на рисунке ниже, то конфигурация батарей будет последовательно.
Полезно знать:
При последовательном соединении батарей ток одинаков в каждом проводе или секции, в то время как напряжение различно, то есть напряжения являются аддитивными, например,
V 1 + V 2 + V 3 ….Vn
На рисунке ниже последовательно соединены две батареи по 12В, 200Ач . Таким образом, общий эффективный ампер-час (Ач) будет таким же, в то время как напряжение является аддитивным.
, т. Е.
= 12 В + 12 В = 24 В, 200 Ач
Щелкните изображение, чтобы увеличить
Соединение батарей серии Когда нам нужно и как последовательно соединять батареи?
Если вам необходимо удвоить уровень напряжения в соответствии с потребностями вашей системы, сохраняя при этом одинаковую емкость или номинальный ток батарей (Ач).
Например, если у вас две 12-вольтовые аккумуляторные батареи емкостью 200 Ач и вам нужна система 24 В для установки. Просто подключите обе батареи последовательно, чтобы получить напряжение 24 В и одинаковую ампер-час, то есть 200 Ач.
Имейте в виду, что при последовательном соединении батарея разряжается медленно по сравнению с параллельным соединением батарей.
Вы можете сделать это с любым количеством батарей, то есть, чтобы получить 36 В, 48 В, 72 В постоянного тока и т. Д. Путем последовательного подключения батарей.
Эта система используется в различных установках солнечных батарей и других приложениях.
Параллельное подключение батарей
Если подключить положительный вывод (+) аккумулятора к положительному, а отрицательный (-) к отрицательному выводу. Тогда конфигурация батарей будет параллельной.
Полезно знать:
При параллельном соединении напряжение будет одинаковым в каждом проводе или секции, в то время как ток будет разным, то есть ток является аддитивным.
например
I 1 + I 2 + I 3 … + В
На рисунке ниже две батареи по 12 В, 200 Ач соединены параллельно.Таким образом, общее эффективное напряжение будет таким же, в то время как ампер-час является аддитивным.
, то есть
= 200Ah + 200Ah = 400Ah, 12В.
Нажмите для увеличения изображения
Параллельное подключение батарейКогда нам нужно и как подключить батареи параллельно?
Если вам необходимо удвоить емкость аккумулятора или номинальные ампер-часы (Ач) в соответствии с потребностями вашей системы, сохраняя при этом тот же уровень напряжения.
Например, если у вас две 12-вольтовые аккумуляторные батареи емкостью 200 Ач и вам нужна система 12 В для установки.Просто подключите обе батареи параллельно, чтобы общая емкость батареи составляла 400 Ач, а уровень напряжения был равен 12 В.
Имейте в виду, что батарея быстро разряжается параллельно по сравнению с последовательным соединением батарей.
Вы можете сделать это с любым количеством батарей, то есть, чтобы получить тот же уровень напряжения при увеличении емкости батареи в ампер-часах при параллельном соединении батарей.
Эта система используется в различных установках солнечных батарей и других приложениях.
последовательно-параллельное соединение батарей
Если мы соединяем две пары двух батарей последовательно, а затем соединяем эти последовательно соединенные батареи, то такая конфигурация батарей будет называться последовательно-параллельным соединением батарей.
Другими словами, это последовательная или параллельная цепь, но известная как последовательно-параллельная схема. Некоторые компоненты соединены последовательно, а другие – в параллельную или сложную цепь последовательно и параллельно подключенных устройств и батарей.
Похожие сообщения:
На рисунке ниже.
Шесть (6) батарей по 12 В, 200 А каждая подключены последовательно-параллельно.
, т. Е.
- B 1 и B 2 в последовательном соединении… 12 В + 12 В = 24 В, 200 Ач… Последовательное соединение
- B 3 & B 4 в последовательном соединении… 12 В + 12 В = 24 В, 200 Ач… Последовательное соединение
- B 5 & B 6 в последовательном соединении… 12 В + 12 В = 24 В, 200 Ач… Последовательное соединение
И затем пара этих батарей соединяется параллельно i.е. два параллельных набора из трех батарей соединены последовательно.
т.е.
Набор 1 = B 1 , B 3 , B 5 = Серия
Набор 2 = B 2 , B 4 , B 6 = Серия
А затем ,
Set 1 & Set 2 = Параллельно.
Таким образом, эффективное напряжение и ампер-час будут равны
ампер-час (Ач) = 200 Ач + 200 Ач + 200 Ач = 600 Ач
Напряжения = 12 В + 12 В = 24 В. (Параллельное соединение)
Нажмите на изображение, чтобы увеличить
Последовательное соединение батарейБатареи Связанные калькуляторы:
Когда нам нужно и как соединять батареи последовательно-параллельно?
Если вам необходимо удвоить емкость аккумулятора или номинальные ампер-часы (Ач), а также напряжение аккумулятора в соответствии с потребностями вашей системы.
Например, если у вас есть шесть батарей по 12 В, 200 Ач в час, и вам требуется 600 Ач емкость и система 24 В для установки. Теперь у вас есть два комплекта из трех батарей, просто подключите два комплекта из трех батарей последовательно, а затем соедините два комплекта параллельно (как показано на рис. Выше), где общая емкость батареи будет 600 Ач, а уровень напряжений будет 24 В.
Вы можете сделать это с любым количеством батарей, то есть, чтобы получить различный уровень напряжения, а также увеличить емкость батареи в ампер-часах при последовательном параллельном соединении батарей.
Эта система используется в различных установках солнечных батарей и других приложениях.
Сравнение последовательного, параллельного и последовательно-параллельного соединений
В приведенной ниже таблице показано основное отличие последовательного и параллельного соединений.
Щелкните изображение, чтобы увеличить
Сравнение последовательных, параллельных и последовательно-параллельных соединенийОбщие меры предосторожности и инструкции по подключению и установке батарей
Предупреждение и инструкции:
- Никогда не закорачивайте и не дотрагивайтесь до положительного (+) клемма батареи с отрицательной (-) клеммой батареи, чтобы избежать короткого замыкания, повреждения, травмы, взрыва или возгорания.
- Всегда подключайте один и тот же уровень напряжения и емкость аккумулятора, чтобы избежать проблем с зарядкой и сокращения срока службы аккумулятора.
- Не путайте (это может быть опасно) со сложной проводкой и соединением батарей последовательно-параллельно. Всегда делайте правильные расчеты и делайте схемы и схемы соединений аккумуляторных батарей, прежде чем применять их на практике для обеспечения безопасности.
- При зарядке аккумуляторных батарей следует соблюдать особую полярность, чтобы избежать короткого замыкания и опасных условий.
- Когда аккумулятор полностью зарядится, снимите зарядное устройство, чтобы избежать перегрева (в случае неавтоматического зарядного устройства или контроллера заряда).
- Всегда заряжайте аккумулятор при комнатной температуре.
- Не пытайтесь заряжать первичные элементы. не заряжайте неперезаряжаемые батареи.
- Отсоедините аккумулятор от подключенной нагрузки, если он больше не используется, чтобы избежать коррозии и утечки.
- Отсоедините источник зарядки аккумулятора и нагрузку перед подключением или отключением клемм.
Связанные батареи Подключение и учебные пособия по проводке:
.Понимание конфигурации батареи | Аккумулятор
Что такое банк батарей? Нет, банки с батареями – это не какие-то финансовые учреждения. Банк батарей является результатом объединения двух или более батарей вместе для одного приложения. Что это делает? Ну, подключив батареи, вы можете увеличить напряжение, силу тока или и то, и другое. Когда вам нужно больше энергии, вместо того, чтобы получить себе огромный супер танкер с батареей RV. Например, вы можете создать батарею, используя батарею AGM с высоким усилением для RV, автофургона или прицепа.
Первое, что вам нужно знать, – это два основных способа успешного подключения двух или более батарей: первый – через серию, а второй – параллельный. Давайте начнем с метода рядов, сравнивая ряды с параллельными.
Как соединять батареи последовательно: Соединение батареи последовательно добавляет напряжение двух батарей, но оно сохраняет тот же номинальный ток (также известный как Часы Ампер). Например, эти две 6-вольтовые батареи, соединенные последовательно, теперь вырабатывают 12 вольт, но их общая емкость по-прежнему составляет 10 ампер.
Чтобы соединить батареи последовательно, используйте перемычку, чтобы соединить отрицательную клемму первой батареи с положительной клеммой второй батареи. Используйте другой набор кабелей для подключения открытых положительных и отрицательных клемм к вашему приложению.
При подключении батарей: Никогда не пересекайте оставшиеся открытые положительные и открытые отрицательные клеммы друг с другом, так как это приведет к короткому замыканию батарей и может привести к повреждению или травме.
Убедитесь, что подключаемые батареи имеют одинаковое напряжение и емкость.В противном случае у вас могут возникнуть проблемы с зарядкой и сокращение срока службы батареи.
Как подключить батареи параллельно: Другой тип подключения параллельный. Параллельные соединения увеличат ваш текущий рейтинг, но напряжение останется прежним. На диаграмме «Параллельно» мы вернулись к 6 вольтам, но усиление увеличилось до 20 Ач. Важно отметить, что из-за того, что сила тока батарей увеличилась, вам может потребоваться более тяжелый кабель, чтобы не выгореть кабели.
Чтобы соединить батареи параллельно, используйте перемычку, чтобы соединить обе положительные клеммы, и другую проволоку, чтобы соединить обе отрицательные клеммы обеих батарей друг с другом. Отрицательный к отрицательному и положительный к положительному. Вы МОЖЕТЕ подключить свою нагрузку к одной из батарей, и она будет истощать обе одинаково. Тем не менее, предпочтительный способ сохранения уровня заряда батарей заключается в подключении к положительному полюсу на одном конце блока батарей и отрицательному полюсу на другом конце блока.
Также возможно подключение батарей в последовательной и параллельной конфигурации. Это может показаться странным, но мы объясним ниже. Таким способом вы можете увеличить выходное напряжение и рейтинг ампер / час. Чтобы сделать это успешно, вам нужно как минимум 4 батареи.
Если у вас уже есть два комплекта батарей, подключенных параллельно, вы можете объединить их в одну серию. На приведенной выше схеме у нас есть батарея, которая вырабатывает 12 вольт и имеет 20 ампер-часов.
Не теряйся сейчас. Помните, что электричество течет через параллельное соединение точно так же, как и в одной батарее. Это не может отличить. Следовательно, вы можете подключить два параллельных соединения последовательно, как две батареи. Нужен только один кабель; мост между положительным выводом из одного параллельного банка и отрицательным выводом из другого параллельного банка.
Это нормально, если к терминалу подключено более одного кабеля. Необходимо успешно построить такие батареи.
Теоретически вы можете подключить столько батарей, сколько захотите. Но когда вы начинаете строить запутанный беспорядок батарей и кабелей, это может быть очень запутанным, и путаница может быть опасной. Имейте в виду требования для вашего приложения и придерживайтесь их. Также используйте батареи с такими же возможностями. Избегайте смешивания и подбора размеров батарей, где это возможно.
Всегда помните, чтобы быть в безопасности, и следить за своими подключениями. Если это поможет, составьте схему своих банков батарей, прежде чем пытаться их построить.Удачи!
Краткий словарь
Ссылка:
AMP Hour – это единица измерения электрической емкости аккумулятора. Стандартный рейтинг – это рейтинг усилителя за 20 часов.
Напряжение представляет собой давление электричества. Некоторые приложения требуют большего «давления», то есть более высокого напряжения.
Выберите более мощный аккумулятор
Была ли эта информация полезной? Зарегистрируйтесь, чтобы получать обновления и предложения.
Аккумуляторы– последовательные и параллельные соединения
- Все продукты
ОСОБЕННЫЕ ПРОДУКТЫ
- Панели солнечных батарей.
- Солнечные энергосистемы.
- Батарея резервного копирования Солнечные энергосистемы.
- Автономные солнечные энергосистемы.
- Солнечные энергосистемы с автономной кабиной.
- Grid-Tie Солнечные энергосистемы.
- Tiny House Солнечные энергетические системы.
- Productos Solares en Puerto Rico.
- PR – Controladores de Carga.
- PR – Батериас де Чикло Профундо.
- PR – Cajas de Breakers y E-Panels.
- PR – Cables y Cableado para PV.
- PR – Accesorios para Inversores.
- PR – Инверсоры.
- PR – Montaje para Placas Solares.
- контроллеров заряда.
- солнечных контроллеров заряда.
- MPPT солнечные контроллеры заряда.
- PWM солнечные контроллеры заряда.
- Зарядные устройства для электромобилей и гольф-каров.
- Солнечные контроллеры освещения.
- Зарядные устройства переменного тока.
- Аксессуары для зарядных устройств переменного тока.
- Дамповые нагрузки и контроллеры дамповой нагрузки.
- Контроллеры нагрузки отвода (дампа).
- контроллеров диверсионной нагрузки с выпрямителями.
- Перегрузочные / самосвальные грузы.
- Датчики температуры.
- Инверторы.
- Вне-сетевые инверторы.
- 100-999 Вт.
- от 1000 до 1999 Вт.
- от 2000 до 2999 Вт.
- 3000 до 7000 Вт.
- Сетка-Инверторы.
- Инверторы от 1500 до 4000 Вт.
- 5000 Вт до 7700 Вт.
- 8 кВт + и коммерческие сеточные инверторы связи.
- Микро Инверторы.
- гибридных инверторов.
- Морские Инверторы.
- Аксессуары для инверторов.
- Принадлежности для инверторов фаз.
- Fronius Инвертор Аксессуары.
- Magnum Инвертор Аксессуары.
- Аксессуары для инвертора Outback.
- Инверторные обходные переключатели.
- Samlex Аксессуары для инверторов.
- SMA Инвертор Аксессуары.
- Аксессуары для инверторов Solectria.
- Xantrex Inverter Accessories.
- ABB (Power One) Аксессуары для инверторов.
- Пульты дистанционного управления.
- Schneider Electric Инвертор Аксессуары.
- Sol-Ark Инвертор Аксессуары.
- SolarEdge Inverte