Connexió en sèrie i en paral·lel de les bateries

Quan es treballen fonts d’actualitat autònomes, sovint es troben situacions quan és necessari utilitzar simultàniament diversos elements connectats d’una determinada manera. Això requereix cert coneixement sobre les característiques del flux de corrent en circuits amb diverses fonts d'alimentació. Aquest article tracta els matisos de diversos mètodes de connexió de bateries a una combinació.

Per què connectar les bateries

Alguns dispositius autònoms requereixen valors de corrent i tensió de difícil subministrament amb fonts d'alimentació galvànica estàndard disponibles.

Per regla general, aquesta és la necessitat d’un corrent de sortida més potent, d’un valor augmentat de tensió o capacitança. Per solucionar aquests problemes, es requereix crear diverses configuracions de connexions d'origen actuals, cadascuna de les quals té les seves pròpies característiques.

Opcions de connexió de la bateria

Hi ha tres esquemes de connexió de bateries en conjunts amb els paràmetres requerits:

1. Serial: s’hi afegeix el voltatge de totes les bateries;
2. Paral·lel: la capacitat es desenvolupa;
3. Sèries combinades-paral·leles: per augmentar la capacitat i la tensió.

Totes elles tenen certes funcions que cal conèixer per garantir la seguretat i el funcionament a llarg termini de les bateries i dispositius que alimenten.

El requisit principal per a tots els mètodes de commutació és excloure l'ús de bateries fabricades per diferents tecnologies en el conjunt (per exemple, no es poden connectar alhora Li-ion i Ni-Mh).

Connexió en sèrie de la bateria

Per garantir un voltatge i un temps de funcionament acceptables dels aparells elèctrics, sovint s’utilitzen piles en què els anodes i els càtodes dels diferents elements (seccions) estan interconnectats seqüencialment per conductors.

L’ànode i el càtode de les fonts d’energia extrema de la bateria combinada resultant són el seu avantatge i menys comú. En una pila d’elements connectats en sèrie, el voltatge resultant és igual a la suma de les tensions de les fonts de corrent utilitzades. La capacitat resultant de la bateria resultant és igual a la que té la bateria més feble connectada. Durant l'operació d'aquest muntatge, el mateix corrent flueix per cada element (tant durant la càrrega com durant la descàrrega).

En connectar sis bateries en sèrie, cadascuna de les quals té una tensió d’1,2 volts i una capacitat de 1200 mAh, s’obtindrà un conjunt de 6x1,2 = 7,2 v amb una capacitat de 1200 mAh.

Si el conjunt utilitzarà elements amb diferents capacitats, aquells que tinguin una capacitat inferior tindran una resistència interna més elevada en comparació amb els altres. La caiguda de tensió a través d'ells serà més gran, la qual cosa provocarà una descàrrega ràpida de l'element més feble del procés.

Al mateix temps, continuaran operatives les bateries de muntatge més potents i el muntatge funcionarà. Això provocarà una forta descàrrega de la bateria més feble, la qual cosa reduirà el seu recurs i capacitat.

Quan es carrega un muntatge així, la bateria més feble es carrega davant d’altres elements, però a causa que encara no s’han carregat els altres, el corrent de càrrega continuarà fluint per ell, cosa que comportarà sobrecàrregues i sobreescalfaments.Això és especialment perillós per a les bateries que contenen compostos de liti per la seva major sensibilitat a la sobrecàrrega i la descàrrega forta.

Important! En última instància, una descàrrega i una recàrrega amplificades constantment repetides d’un element de muntatge feble condueix ràpidament al seu fracàs. Per tant, en connexió en sèrie, s’han d’utilitzar elements d’igual capacitat. Això només es pot aconseguir utilitzant fonts d’energia fabricades pel mateix fabricant, preferiblement del mateix lot.

És millor carregar per separat cada font d’energia de la pila muntada, o bé utilitzar una càrrega igualadora amb control de tensió (regulació de corrent) a cada element.

Connexió de bateria paral·lela

En aquest cas, tots els ànodes estan connectats amb un conductor comú i, amb l’altre, tots els càtodes de bateries connectades. Aquest circuit s’utilitza quan es necessita un augment d’ampliació de la bateria de recollida.

La capacitat total (corrent subministrat) del conjunt resultant és igual a la suma de les capacitats (corrents de pas) de les fonts d’energia connectades. El seu voltatge serà igual al voltatge de l’element amb major força electromotriu i serà el mateix a totes les fonts de la bateria resultant.

Amb una connexió paral·lela de sis bateries, cadascuna de les quals té una tensió d’1,2 volts i una capacitat de 1200 mAh, s’obtindrà un conjunt de 1,2v amb una capacitat de 6 * 1200 = 7200 mAh.

Atenció! Quan es connecten paral·lelament diverses fonts idèntiques amb diferent voltatge, el corrent flueix des d’una font amb un voltatge superior a un element amb una tensió inferior.

Això té un efecte devastador sobre aquells que tenen menys capacitat. A causa del flux de corrents, està prohibit connectar piles d’un sol ús en paral·lel, en la qual cosa comporta la càrrega de cèl·lules amb una tensió inferior, el seu sobreescalfament, fuites d’electròlits o fins i tot explosions.

En el cas d’una connexió paral·lela d’una font amb una gran tensió de poca capacitat a un element d’una capacitat més gran, però amb una tensió inferior, es produeix un curtcircuit elèctric d’una bateria feble mitjançant una menor resistència interna d’una forta. A causa d’això, un fort corrent flueix en una font feble, que condueix a la seva destrucció gradual.

En el cas d’alta tensió en una bateria amb una capacitat més gran, es produeix una càrrega forçada d’un element feble, la qual cosa també té un efecte perjudicial. En base a això, abans de muntar la bateria, es recomana igualar les tensions de cadascuna de les seves cel·les al mateix valor.

Important! Per eliminar l'efecte destructiu de les corrents de desbordament quan les bateries es connecten en paral·lel, cal utilitzar piles amb el mateix voltatge.

Connexió de bateries en paral·lel en sèrie

Si teniu en compte les regles de connexió de les bateries en conjunts en sèrie i paral·lels, podeu crear opcions combinades complexes amb l’ús simultani d’ambdós mètodes. Això permet augmentar la capacitat i la tensió resultants, especialment necessària en sistemes de subministrament energètics autònoms, vehicles elèctrics i altres dispositius amb un gran consum de corrent elèctric.

La bateria combinada es pot muntar de dues maneres:

1. Es compila el nombre necessari de conjunts connectats en sèrie amb el voltatge requerit, i després es combinen en una sola bateria mitjançant commutació paral·lela.
2. Les bateries es creen amb bateries connectades en paral·lel de la capacitat requerida, que s’intercanvien seqüencialment fins que s’estableixi el voltatge desitjat.

Important! Cal entendre que, fins i tot si es respecten totes les regles de connexió, és impossible seleccionar bateries amb característiques absolutament idèntiques. Inevitablement, això comportarà un desequilibri en els valors de la tensió i la tensió, que amb el pas del temps comportarà un major desgast de les bateries més febles.

Precaucions de connexió

Amb tots els mètodes de connexió de bateries, cal tenir en compte diverses precaucions:

• observeu les mesures de seguretat per al funcionament de les instal·lacions elèctriques per excloure les descàrregues elèctriques (el principal no és crear un camí actual a través del cos humà):
• observeu la polaritat de la connexió;
• No creeu curtcircuits;
• a l’hora de muntar les bateries, desconnecteu la càrrega;
• connecteu el carregador a la bateria quan es desconnecti de la xarxa;
• el treball s’ha de realitzar en roba i calçat aïllant adequats, sense objectes metàl·lics que puguin caure i curtcircuitar els contactes;
• No toqueu els terminals de la bateria amb les mans, especialment amb dues mans en pals diferents (això és molt perillós en bateries potents amb alta tensió);
• utilitzar una eina especial amb peces aïllades;
• no treballis en mala salut;
• tenir en compte els corrents que passen per la bateria de recollida i els conductors de càrrega i ús adequats a la secció transversal;
• quan connecteu els elements en una sola bateria, assegureu-vos un contacte fiable i aïllat d’influències externes;
• proporcionar una protecció fiable de les bateries prefabricades contra curtcircuits i humitats;
• utilitzar piles amb les mateixes característiques i grau de desgast;
• comproveu detingudament la bateria muntada per detectar errors de commutació.

Què pot causar errors en connectar la bateria

Per eliminar els errors al connectar les bateries, és convenient utilitzar connectors especials que eliminin els errors de commutació, per exemple, els adaptadors T-Plug. Si les bateries estan connectades incorrectament al mateix muntatge, es poden cometre errors que poden comportar conseqüències molt greus:

• amb una connexió paral·lela, es forma un circuit de curtcircuitat, com a resultat que es produirà una reacció química violenta a les bateries, cosa que comportarà molt ràpidament fuites d’electròlits, deformació de l’allotjament, incendi o fins i tot explosió;
• quan es connecta en sèrie amb la polaritat equivocada, el circuit està obert, però quan la càrrega està connectada, pot aparèixer un corrent invers a través de l’element connectat incorrectament, que el danyarà;
• amb un curtcircuit de una o diverses bateries, és inevitable l’encesa de l’aïllament, la fusió dels conductors, la reacció violenta a l’interior de la bateria, les fuites d’electròlits, la deformació de l’allotjament, un incendi o una explosió;
• amb un curtcircuit dels contactes a curt termini, la bateria continuarà funcionant, però es pot produir un deteriorament de l'estat dels elèctrodes dins de la bateria;
• quan s'utilitzen conductors que no estan dissenyats per a corrents de treball, es sobreescalfaran, el seu aïllament es fonrà, la qual cosa pot provocar un curtcircuit i les conseqüències següents.

Teniu preguntes o teniu alguna cosa a afegir? A continuació, escriviu-nos-hi als comentaris, això farà que el material sigui més complet i precís.