Параллельное и последовательное соединение аккумуляторов

Для чего соединяют аккумуляторы

Существует два основных типа подключения батарей: последовательное и параллельное. Иногда выделяют второй тип, но он используется редко и называется комбинированным.

Причины для подключения аккумуляторных батарей

  • Для снижения омических потерь путем увеличения сопротивления электроустановки. Сила тока находится в обратной зависимости от сопротивления. Чем меньше электрический ток, тем меньше будут наблюдаться потери;
  • если используемое устройство или транспортное средство требует гораздо более высокого напряжения, чем одна батарея. Вам нужно будет объединить их и увеличить этот конкретный параметр напряжения;
  • склеивание помогает увеличить цифровую энергоемкость батареи;
  • увеличить мощность устройства или транспортного средства.

Другими словами, он создает аккумулятор, необходимый для данных условий. Гораздо проще создавать комбинации из уже купленных батарей, чем покупать много разных типов батарей.

Меры предосторожности при подключении

Меры предосторожности при подключении

  • Соблюдайте правила безопасности при работе с электричеством, надевайте резиновые перчатки
  • избегать создания электрической цепи через тело человека
  • избегайте короткого замыкания;
  • не игнорируйте полярность
  • не прикасайтесь к клеммам аккумулятора голыми руками;
  • не собирайте батареи, подключенные к нагрузкам (проверяйте каждую отдельно перед подключением к цепи)
  • отсоедините зарядное устройство перед подключением аккумулятора;
  • используйте инструменты с изолированными ручками;
  • Никогда не занижайте номинальные значения тока и нагрузки батареи перед использованием оборудования;
  • Соединительные клеммы должны быть безопасными и изолированными;
  • защищают устройство, изолируя корпус от влаги;
  • используйте батареи одного типа с одинаковым номиналом и степенью износа;
  • Перед использованием сборки проверьте ее на наличие неправильных клеммных соединений.

Если ошибки исправлены, сначала отключите нагрузку (зарядное устройство) и только потом заново подключите сборку.

Что дает параллельное соединение аккумуляторов?

Батареи обычно строятся с учетом определенной стандартизированной нагрузки. Например, есть батарейки, которые позволяют работать микроконтроллерам — они имеют напряжение 5 В. Для работы двигателя используются аккумуляторы с напряжением 12 или 24 В. Но что, если вам нужно 60 В? Батарею с таким напряжением трудно найти. В этом случае может помочь параллельное соединение батарей. Каковы преимущества такого соединения? Какова схема такого подключения? В чем особенности этого переезда? Как батареи соединены параллельно? Как выглядит схема для этого действия? Все эти и ряд других вопросов мы рассмотрим в данной статье.

Что дает параллельное соединение аккумуляторов на практике?

kak-soedinit-akkumuumulatory-chtoby-uvelichit-emkost_7.jpg
Итак, давайте начнем с изложения общей схемы. Параллельное соединение батарей обеспечивает такой подход, при котором все положительные клеммы подключаются к определенной точке электрической цепи, которая называется плюсом. То же самое следует сделать с отрицательными выводами. Только они подключены к минусу. Почему мы должны это делать? В итоге мы получаем напряжение, равное напряжению одной батареи (мы рассматриваем ситуацию, когда у нас одинаковые батареи). Но мощность получившейся структуры будет равна сумме этого параметра всех источников тока, находящихся в цепи. Электроэнергия равна одному значению, умноженному на количество устройств. Однако это не зависит от того, параллельно или последовательно соединены батареи.

Зачем аккумуляторы соединять в батарею?

kak-soedinit-accumulators-chtoby-uvelichit-emkost_8.jpg
Мы задались вопросом о последствиях таких действий. Но зачем нам соединять батареи параллельно? Все электрические системы или устройства имеют омические потери, при которых часть энергии преобразуется в тепло, а полезная работа не совершается. Это связано с тем, что невозможно достичь 100% эффективности. Из школьной физики вы можете помнить, что чем выше напряжение, тем меньше ток при той же мощности и тем меньше омические потери. Чем выше напряжение батареи, тем лучше эффект. Но даже при таком подходе емкости одной батареи не всегда может быть достаточно. В этом случае вы можете заменить его на аккумулятор с большей емкостью. Но это не всегда удобно, и иногда проще просто поставить еще один источник питания и использовать параллельное подключение батарей для более длительной поддержки системы.

Читайте по теме:  Литий-ионный аккумулятор (Li-ion): устройство и принцип работы, сколько циклов зарядки, напряжение, саморазряд, срок службы, из чего состоит

Подходит ли этот вариант для источников питания различной емкости?

kak-soedinit-akkumu-atory-chtoby-uvelichit-emkost_9.jpg
Параллельное соединение разных батарей не опасно, если смотреть на проблему с точки зрения напряжения. С клеммами аккумулятора не может произойти ничего опасного. Источники питания будут разряжаться или заряжаться синхронно из-за характера соединения. Однако, когда речь идет о токах, дело обстоит несколько сложнее. Например, необходимо следить за тем, чтобы не превысить определенное значение, которое указывается непосредственно производителем.

Наиболее распространенные значения — 100 A и 130 A. Причина этого ограничения заключается в том, что сами клеммы не смогут пропустить этот ток (хотя сама батарея теоретически может это сделать). Но это самая вершина возможностей, которые могут быть лишь вопросом секунд. Давайте рассмотрим более реалистичный вариант использования.

Технические ограничения

Если вы посмотрите в технических характеристиках на величину допустимого тока, то обычно не увидите здесь больших цифр. Например, батареи с разницей в емкости от 5 до 25 раз (как эмпирическое правило), как правило, не следует объединять друг с другом. Более того, этот аспект требует тщательного изучения, так как возможно даже короткое замыкание. Риск того, что это произойдет, составляет от 15 до 70 раз больше емкости самого маленького аккумулятора (в зависимости от марки и технической реализации). Грубо говоря, чем короче их продолжительность, тем большее значение тока они могут выдержать. Таким образом, если разница между ними составляет 5 раз, это означает, что они могут функционировать все время (теоретически). Но если мы работаем с разницей в 20 раз, желательно, чтобы счет шел на секунды. Многие производители источников питания указывают пороговые значения тока для своих изделий. Например, 2,6A.

Почему есть ограничения?

kak-soedinite-akkumu-atory-chtoby-uvelichit-emkost_10.jpg
Далее рассмотрим тему параллельного соединения батарей разной емкости. Ранее говорилось, что производители рекомендуют пределы в единицах Ампер, хотя на практике этот предел может быть превышен во много раз. Почему так происходит? Для этого давайте рассмотрим саму структуру батареи на примере свинцово-кислотной батареи. Такой выбор был сделан из-за универсальности источников питания этого типа.

Таким образом, для того чтобы необходимая электрохимическая реакция прошла успешно, необходимо обеспечить ее качественным электролитом. Также важно, чтобы процесс происходил в верхних слоях, а продукты удалялись. Активная масса пластин аккумулятора также значительно помогает. В конечном итоге это облегчает подачу и удаление вещества, участвующего в реакции. Но по мере того, как «ресурсные материалы» перемещаются вниз, все начинает происходить медленнее. Тот факт, что электролит содержит серу, также оказывает активное воздействие. Поэтому параллельное соединение батарей выгодно только в том случае, если батарея заряжена. Чем ниже фактический номинал напряжения, тем опаснее работать с блоками питания разной мощности. Поэтому желательно обеспечить своевременную поставку. Лучше всего не допускать снижения емкости ниже 1/3 от номинала.

Особенности зарядки при параллельном соединении

При запуске этого процесса предпочтительно использовать достаточно высокий зарядный ток. В конце концов, сначала обновляется поверхность батареи, а затем ее нижние слои. В то же время желательно уменьшать ток по мере уменьшения интенсивности электрохимической реакции, чтобы электролит мог «закипеть» (разложиться) за счет высокого содержания энергии.

Если мы рассмотрим один из самых распространенных типов аккумуляторов — свинцово-кислотные батареи, то вряд ли при нарушении этого принципа они сразу же выйдут из строя. Однако, конечно, срок его службы будет гораздо короче. В целом, когда речь идет об источниках питания для зарядки, стоит акцентировать внимание на том, что желательно использовать заводское оборудование. Если используется что-то другое, некоторые аспекты могут быть упущены (или неправильно учтены), что приведет к проблемам в будущем.

Читайте по теме:  Вес аккумулятора: сколько весит автомобильный аккумулятор, таблица веса для разных типов

Об аккумуляторах и емкости

kak-soedinite-akkumu-atory-chtoby-uvelichit-emkost_11.jpg
Давайте подробнее разберемся с параллельным соединением разных батарей (а также одинаковых). Следует понимать, что если общий ток не превышает определенных пределов, то проблем и рисков не будет.

Рассмотрим параллельное соединение двух батарей током 2 А, если они из одной партии и заряжаются током 2*2= 4 А. Здесь нет никаких опасностей, поскольку благодаря одинаковой конструкции токи будут распределяться пропорционально. И никакие ограничения не будут пересекаться.

Теперь возьмем блоки питания, где есть существенная разница. Когда ток превышает пределы, установленные производителем, он будет протекать через батарею, даже если она на это не рассчитана. О результате говорить, наверное, не стоит. Это относится ко всем, а не только к свинцово-кислотным аккумуляторам. Даже если вы хотите сделать параллельное соединение Li-Ion батарей, которые считаются обладающими повышенной надежностью, не пренебрегайте мерами предосторожности.

Рассчитываем необходимые показатели

kak-soedinit-akkumu-atory-chtoby-uvelichit-emkost_12.jpg
Таким образом, при параллельном соединении батарей нам требуется довольно большой ток. Как мы узнаем, что нам нужно? Для этого можно использовать специальную формулу, которая сейчас будет приведена:

T=RTOEP*KEPOT

Теперь расшифруем формулу:

T — ток, который необходимо получить. Необходимо, чтобы он совпадал с желаемым результатом.

RTEEP — ток разряда батареи устройства. То есть, сколько энергии может выдать одна батарея.

KEPOT — количество батарей одного типа.

В радиолюбительской практике бывает трудно получить необходимые значения. Та же формула облегчит достижение цели.

Схемы

1) Последовательное соединение аккумуляторов

При этом минусовая клемма первой батареи соединяется с плюсовой клеммой второй батареи, минусовая клемма второй батареи — с плюсовой клеммой третьей батареи и так далее.

При таком подключении емкость системы остается неизменной, но напряжение системы равно сумме напряжений всех последовательно соединенных батарей.

Например:

У нас есть 4 батареи с емкостью 200Ah и номинальным напряжением 12В. Соединив их последовательно, мы получим номинальное напряжение 12В*4=48В и емкость 200Ач. При этом максимальное количество запасенной энергии определяется как сумма максимального запаса мощности всех батарей — 200Ah*12V*4=9600W*h=9,6kW*h, или как максимальный запас мощности всего банка батарей — 200Ah*48V=9600W*h=9,6kW*h.

Эта схема переключения используется для повышения напряжения в системе.

параллельное соединение аккумуляторов akb

2) Параллельное соединение аккумуляторов

При таком типе подключения плюсовые клеммы батарей соединены вместе в порядке чередования. Минусовые клеммы также подключаются поочередно друг к другу.

При таком типе подключения напряжение в системе остается постоянным, а емкость аккумуляторной батареи равна сумме всех параллельно подключенных батарей.

Например:

У нас есть те же 4 батареи с емкостью 200Ah и номинальным напряжением 12В. Если мы соединим их параллельно, то получим номинальное напряжение 12В, а емкость составит 4*200Ач=800Ач. В этом случае максимальная запасенная энергия определяется как сумма максимальных запасов энергии всех батарей — 200Ah*12V*4=9600W*h=9.6kW*h, или как максимальный запас энергии всего банка батарей — 800Ah*12V=9600W*h=9.6kW*h.

 Эта схема переключения используется для увеличения емкости (зарядного тока) системы.

параллельное соединение аккумуляторов akb

3) Последовательно-параллельное соединение аккумуляторов

Это наиболее распространенный способ соединения, используемый для сборки аккумуляторных батарей различного назначения.

При таком подключении цепочка последовательно соединенных батарей соединяется параллельно.

Например:

Мы снова обратимся к нашим 4 батареям с емкостью 200 Ач и номинальным напряжением 12 В. Соединив 2 батареи последовательно, а затем соединив их параллельно, мы получим номинальное напряжение 12В*2=24В и емкость, равную 200Ач*2=400Ач. В этом случае максимальное количество запасенной энергии определяется как сумма максимальных запасов энергии всех батарей — 200Ah*12V*4=9600W*h=9.6kW*h, или, эквивалентно, как максимальный запас энергии всего банка батарей — 400Ah*24V=9600W*h=9.6kW*h.

Читайте по теме:  Как определить заряд, емкость и плотность автомобильного аккумулятора с помощью мультиметра

последовательное-параллельное соединение батарей

Примечание: обратите внимание, что максимальное количество накопленной энергии не зависит от схемы подключения аккумулятора! 

Для оптимизации работы комплекса устройств, используемых с батареями, необходимы различные варианты подключения батарей. Выбирая отдельные соединения, мы задаем необходимые токи и напряжения для всей системы.

Рекомендации по созданию аккумуляторных батарей

  • При последовательном и параллельном соединении батарей все батареи должны быть одного типа, возраста и производителя. При последовательном соединении емкость батарей должна быть одинаковой, при параллельном соединении можно соединять батареи с разной емкостью.
  • Если одна батарея последовательно выходит из строя, необходимо заменить все батареи в батарейном блоке. Если при параллельном подключении одна батарея выходит из строя, ее удаляют, а оставшиеся батареи используются до конца срока службы. На этом этапе батареи заменяются.

Во избежание преждевременного старения избегайте нагревания батареи. Повышение температуры более чем на 20°C на каждые 6°C сокращает срок службы вдвое. Устанавливайте батареи в хорошо проветриваемом, прохладном месте и пропускайте между ними воздух, чтобы способствовать рассеиванию тепла.

  • Не увеличивайте емкость батареи с помощью батарей, установленных в другом помещении. Батареи, размещенные в разных местах, будут работать при разной температуре наружного воздуха и не будут разряжаться и заряжаться равномерно. Это еще больше увеличит разницу температур и приведет к преждевременному старению и выходу батареи из строя. Если батареи заряжаются или разряжаются большим током, может произойти тепловое отключение и взрыв. Подключение зарядного устройства к параллельно соединенным батареям.
    Подключите зарядное устройство к банку аккумуляторов, соединенных параллельно.
  • Когда батареи заряжаются или разряжаются в течение длительного времени при 200 А при 12 В (100 А при 24 В), выделяется значительное количество тепла. Используйте принудительную вентиляцию для его рассеивания. Для этого установите противопожарный вентилятор в воздухозаборник батарейного отсека. Приточный вентилятор снижает риск воспламенения водорода, выделяемого батареями. (Некоторые стандарты требуют принудительной вентиляции в любое время, когда батареи подключены к зарядному устройству мощностью более 2 кВт, т.е. 167 ампер при 12 В или 83 ампера при 24 В).
  • Регулятор напряжения на любом зарядном устройстве большой мощности должен иметь температурный датчик, который снижает напряжение зарядки, когда батареи становятся слишком горячими.
  • Аккумуляторы большой емкости и силы тока следует устанавливать только в герметичных, вентилируемых аккумуляторных камерах.

Можно ли соединять АКБ разной емкости

Не в серии. Дело в том, что емкость определяет внутреннее сопротивление. Чем больше емкость, тем меньше сопротивление. В сборке существует большая разница в напряжении, и где-то оно может быть намного выше предельного, а где-то намного ниже. При подключении зарядного устройства батарея с меньшей емкостью заряжается быстрее, на нее подается избыточное напряжение, что приводит к ухудшению состояния и потере емкости, в то время как батарея с большей емкостью никогда не будет полностью заряжена.

При подключении нагрузки произойдет обратная ситуация: маленький аккумулятор разрядится ниже предела своей емкости (так называемый глубокий разряд), тем самым потеряв часть своей емкости.

ВАЖНО: Батареи с разной емкостью, типом и степенью заряда нельзя соединять последовательно. Они должны быть как можно более похожими, желательно из одной партии.

На вопрос о том, можно ли соединять параллельно батареи разной емкости, ответ положительный. Но будьте осторожны. Убедитесь, что напряжение на их клеммах одинаково. Если они сильно отличаются, это может привести к короткому замыканию или повреждению меньшей батареи. Также имейте в виду, что клеммы конкретной батареи могут не выдерживать слишком большой ток в течение длительного времени. Перед установкой проверьте технические характеристики.

Источники

  • https://warmsteel.ru/akb/akkumuljatory/posledovatelnoe-soedinenie-akkumuljatorov/
  • https://3batareiki.ru/akkumulyatory/soedinenie-akkumulyatorov-posledovatelno-i-parallelno
  • https://Zapitka.ru/akkumulyatory/posledovatelnoe-i-parallelnoe-podklyuchenie-akkumulyatornyh-batarey
  • https://vojdenie-avto.ru/raznoe/kak-soedinit-akkumulyatory-chtoby-uvelichit-emkost.html
  • https://ProAkkym.ru/obzor/posledovatelnoe-i-parallelnoe-podkljuchenie-akkumuljatorov
  • https://advanced-power.ru/knowledge/soedinenie-akkumulyatorov/
  • https://onlineelektrik.ru/eoborudovanie/blokpitaniya/posledovatelnoe-i-parallelnoe-soedinenie-akkumulyatorov.html

Оцените статью
Добавить комментарий

Adblock
detector