Seriel og parallel batteriforbindelse

Når man betjener autonome strømkilder, opstår der ofte situationer, når det er nødvendigt samtidig at bruge flere elementer, der er tilsluttet på en bestemt måde. Dette kræver en vis viden om funktionerne i strømmen i kredsløb med flere strømforsyninger. Denne artikel diskuterer nuancerne i forskellige metoder til tilslutning af batterier til et kombineret batteri.

Hvorfor tilslutte batterier

Nogle selvdrevne enheder kræver strøm- og spændingsværdier, som det er vanskeligt at levere med tilgængelige standard galvaniske strømforsyninger.

Som regel er dette behovet for en mere kraftfuld udgangsstrøm, en øget værdi af spænding eller kapacitans. For at løse disse problemer er det påkrævet at oprette forskellige konfigurationer af aktuelle kildeforbindelser, som hver har sine egne egenskaber.

Valg af batteriforbindelse

Der er tre batteritilslutningsdiagrammer i samlinger med de krævede parametre:

1. Seriel - spændingen på alle batterier tilføjes;
2. Parallelt - kapaciteten udvikler sig;
3. Kombineret serie-parallel - for at øge kapaciteten og spændingen.

Alle af dem har visse funktioner, som du har brug for, for at sikre sikkerheden og langvarig drift af batterierne og de enheder, de fodrer.

Hovedkravet for alle skiftemetoder er at udelukke brugen af ​​batterier, der er fremstillet af forskellige teknologier i samlingen (f.eks. Kan Li-ion og Ni-Mh ikke tilsluttes på samme tid).

Batteriets serielle forbindelse

For at sikre tilstrækkelig spænding og acceptabel driftstid for elektriske apparater bruges ofte batterier, hvor anoderne og katoderne for de enkelte elementer (sektioner) er forbundet i serie med hinanden af ​​ledere.

Anoden og katoden for de ekstreme strømkilder til det resulterende kombinerede batteri er dets fælles plus og minus. For et batteri lavet af seriekoblede elementer er den resulterende spænding lig med summen af ​​spændingerne for de anvendte strømkilder. Den resulterende kapacitet på det resulterende batteri er lig med den, der har den svageste af de tilsluttede batterier. Under drift af en sådan enhed strømmer den samme strøm gennem hvert element (både under opladning og under afladning).

Ved at tilslutte seks batterier i serie, som hver har en spænding på 1,2 volt og en kapacitet på 1200 mAh, opnås en samling på 6x1,2 = 7,2 V med en kapacitet på 1200 mAh.

Hvis samlingen bruger elementer med forskellige kapaciteter, vil de, der har en lavere kapacitet, have en højere intern modstand sammenlignet med andre. Spændingsfaldet over dem vil være større, hvilket vil føre til en hurtig afladning af det svageste element i processen.

På samme tid vil mere kraftfulde samlebatterier stadig være i drift, og monteringen vil blive tændt. Dette vil føre til en stærk afladning af det svageste batteri, hvilket vil reducere dets ressource og kapacitet.

Når der oplades en sådan enhed, oplades det svageste batteri før andre elementer, men på grund af det faktum, at de andre endnu ikke er opladet, vil ladestrømmen fortsætte med at strømme gennem det, hvilket vil føre til overopladning og overophedning.Dette er især farligt for batterier, der indeholder lithiumforbindelser på grund af deres øgede følsomhed for overopladning og stærk afladning.

Vigtigt! I sidste ende vil en konstant gentagen forstærket udladning og genopladning af et svagt samleelement hurtigt føre til dets fiasko. Derfor, i serieforbindelse, skal elementer med samme kapacitet anvendes. Dette kan kun opnås ved at bruge strømforsyninger fremstillet af den samme producent, fortrinsvis fra den samme batch.

Det er bedre at oplade hver strømkilde i det samlede batteri separat, eller bruge en udligningsladning med spændingsstyring (strømregulering) på hvert element.

Parallel batteriforbindelse

I dette tilfælde er alle anoder forbundet med en fælles leder, og med den anden er alle katoder for tilsluttede batterier. Dette kredsløb bruges, når der er behov for en øget strømstyrke på indsamlingsbatteriet.

Den resulterende enheds samlede kapacitet (leveret strøm) er lig med summen af ​​kapaciteterne (passerende strømme) for de tilsluttede strømkilder. Dets spænding vil være lig med spændingen på elementet med den største elektromotoriske kraft, og den vil være den samme på alle kilder til det resulterende batteri.

Med en parallel forbindelse på seks batterier, som hver har en spænding på 1,2 volt og en kapacitet på 1200 mAh, opnås en samling på 1,2v med en kapacitet på 6 * 1200 = 7200 mAh.

Advarsel! Når flere identiske kilder med forskellige spændinger er parallelt forbundet, strømmer strøm fra en kilde med en højere spænding til et element med en lavere spænding.

Dette har en ødelæggende virkning på dem, der har mindre kapacitet. På grund af strømmen er det forbudt at forbinde engangsbatterier parallelt, hvor det fører til opladning af celler med en lavere spænding, deres overophedning, lækage af elektrolyt eller endda eksplosion.

I tilfælde af en parallel forbindelse af en kilde med en stor spænding med lille kapacitet til et element med en større kapacitet, men med en lavere spænding, opstår et elektrisk kortslutning for et svagt batteri gennem en lavere indre modstand af en stærk. På grund af dette strømmer en stærk strøm ind i en svag kilde, som fører til dens gradvise ødelæggelse.

I tilfælde af højspænding på et batteri med en større kapacitet forekommer en tvungen opladning af et svagt element, hvilket også har en skadelig virkning på det. Baseret på dette, inden batteriet samles, anbefales det at udligne spændingerne for hver af dets celler til den samme værdi.

Vigtigt! For at eliminere den ødelæggende virkning af overløbende strømme, når batterier er tilsluttet parallelt, skal batterier med samme spænding bruges.

Parallelt tilslutning af batterier

Hvis du tager højde for reglerne for tilslutning af batterier til serielle og parallelle enheder, kan du oprette komplekse kombinerede indstillinger med samtidig brug af begge metoder. Dette giver dig mulighed for at øge den resulterende kapacitet og spænding, hvilket især er nødvendigt i autonome energiforsyningssystemer, elektriske køretøjer og andre enheder med et stort forbrug af elektrisk strøm.

Kombinationsbatteriet kan samles på to måder:

1. Det krævede antal seriekoblede enheder med den krævede spænding kompileres, og derefter kombineres de til et enkelt batteri ved hjælp af parallel switching.
2. Batterier oprettes med parallelt tilsluttede batterier med den krævede kapacitet, der derefter skiftes sekventielt, indtil den ønskede spænding er indstillet.

Vigtigt! Det skal forstås, at selvom alle tilslutningsregler overholdes, er det umuligt at vælge batterier med absolut identiske egenskaber. Dette vil uundgåeligt føre til en ubalance i kapacitets- og spændingsværdier, som over tid vil føre til øget slid af svagere batterier.

Forholdsregler ved tilslutning

Ved alle batteritilslutningsmetoder skal et antal forholdsregler overholdes:

• overhold sikkerhedsforanstaltninger for drift af elektriske installationer for at udelukke elektrisk stød (det vigtigste er ikke at skabe en strømbane gennem menneskekroppen):
• observer polariteten i forbindelsen;
• Opret ikke kortslutninger;
• Når du samler batterierne, skal du frakoble belastningen fra dem;
• tilslut opladeren til batteriet, når det kobles fra netværket;
• arbejde skal udføres i passende isolerende beklædning og sko uden metalgenstande, der kan falde og kortslutte kontakterne;
• Rør ikke ved batteripolerne med dine hænder, især med to hænder i forskellige poler (dette er meget farligt på kraftige batterier med høj spænding);
• brug et specialværktøj med isolerede dele;
• arbejde ikke ved dårligt helbred;
• tage højde for strømme, der passerer gennem opsamlingsbatteriet og belastningen og brug ledere, der er egnede til tværsnittet;
• Når du tilslutter elementerne til et batteri, skal du sikre pålidelig og isoleret kontakt fra eksterne påvirkninger;
• at give pålidelig beskyttelse af præfabrikerede batterier mod kortslutning og fugtighed;
• brug batterier med samme egenskaber og slidgrad;
• Kontroller omhyggeligt det samlede batteri for kommutationsfejl.

Hvad kan forårsage fejl, når du tilslutter batteriet

For at eliminere fejl, når du tilslutter batterierne, tilrådes det at bruge specielle stik, der eliminerer koblingsfejl, f.eks. T-Plug-adaptere. Hvis batterierne ikke er tilsluttet forkert i samme samling, kan der laves fejl, der kan føre til meget alvorlige konsekvenser:

• med en parallel forbindelse dannes et kortsluttet kredsløb, som følge heraf vil der opstå en voldsom kemisk reaktion i batterierne, hvilket meget hurtigt vil føre til lækage af elektrolytten, deformation af huset, brand eller endda eksplosion;
• når serien er tilsluttet med forkert polaritet, er kredsløbet åbent, men når belastningen er tilsluttet, kan der vises en omvendt strøm gennem det forkert tilsluttede element, hvilket vil skade det;
• med en lang kortslutning med et eller flere batterier, antændelse af isolering, smeltning af ledere, voldsom reaktion inde i batteriet, lækage af elektrolyt, deformation af huset, brand eller eksplosion er uundgåelig;
• med en kortvarig kortslutning af kontakterne, vil batteriet forblive i drift, men forringelse af tilstanden for elektroderne inde i batteriet kan et fald i kapacitet opstå;
• når du bruger ledere, der ikke er designet til at arbejde strøm, vil de overophedes, deres isolering smelter, hvilket kan føre til en kortslutning og de deraf følgende følger.

Har du spørgsmål eller har noget at tilføje? Skriv derefter til os om det i kommentarerne, dette vil gøre materialet mere komplet og nøjagtigt.