Paristojen sarja- ja rinnankytkentä

Autonomisia virtalähteitä käytettäessä kohdataan usein tilanteita, joissa on tarpeen käyttää samanaikaisesti useita tietyllä tavalla kytkettyjä elementtejä. Tämä vaatii tiettyä tietoa virtavirtaominaisuuksista piireissä, joissa on useita virtalähteitä. Tässä artikkelissa tarkastellaan paristojen yhdistämiseen yhdistelmäparistoihin liittyvien eri menetelmien vivahteita.

Miksi kytke akut

Jotkut itsekäytettävät laitteet vaativat virta- ja jännitearvoja, joita on vaikea tarjota saatavissa olevilla tavanomaisilla galvaanisilla teholähteillä.

Pääsääntöisesti tämä on tarve tehokkaammalle lähtövirralle, suuremmalle jännitteen tai kapasitanssin arvolle. Näiden ongelmien ratkaisemiseksi on luotava nykyisten lähdeyhteyksien eri kokoonpanot, joilla jokaisella on omat ominaisuutensa.

Akun kytkentävaihtoehdot

Kokoonpanoissa on kolme paristojen kytkentäkaaviota, joilla on vaadittavat parametrit:

1. Sarjakuvaus - kaikkien akkujen jännite lisätään;
2. Rinnakkais - kapasiteetti kehittyy;
3. Yhdistetty sarja-rinnakkainen - kapasitanssin ja jännitteen lisäämiseksi.

Kaikilla niillä on tiettyjä ominaisuuksia, jotka sinun on tiedettävä paristojen ja syöttämien laitteiden turvallisuuden ja pitkäaikaisen toiminnan varmistamiseksi.

Kaikkien kytkentätapojen päävaatimus on estää eri tekniikoilla valmistettujen paristojen käyttö kokoonpanossa (esimerkiksi Li-ionia ja Ni-Mh: tä ei voida kytkeä samanaikaisesti).

Akun sarjakytkentä

Sähkölaitteiden riittävän jännitteen ja hyväksyttävän käyttöajan varmistamiseksi käytetään usein paristoja, joissa yksittäisten elementtien (osien) anodit ja katodit on kytketty toisiinsa johtimien avulla.

Tuloksena olevan yhdistelmäakun äärimmäisten teholähteiden anodi ja katodi ovat sen yleiset plus ja miinus. Sarjaan kytketyistä elementeistä tehdyn akun tuloksena saatava jännite on yhtä suuri kuin käytettyjen virtalähteiden jännitteiden summa. Tuloksena olevan akun kapasiteetti on yhtä suuri kuin sillä, jolla on heikoin kytketyistä akkuista. Tällaisen kokoonpanon käytön aikana sama virta kulkee kunkin elementin läpi (sekä latauksen aikana että purkauksen aikana).

Yhdistämällä kuusi paristoa sarjassa, joista kummankin jännite on 1,2 volttia ja kapasiteetti 1200 mAh, saadaan kokoonpano 6x1,2 = 7,2 v kapasiteetilla 1200 mAh.

Jos kokoonpanossa käytetään elementtejä, joiden kapasiteetti on erilainen, silloin pienemmällä kapasiteetilla on suurempi sisäinen vastus verrattuna muihin. Jännitehäviö niiden yli on suurempi, mikä johtaa prosessin heikoimman elementin nopeaan purkautumiseen.

Samanaikaisesti tehokkaammat kokoonpanoakut ovat edelleen toiminnassa ja kokoonpanoa käytetään. Tämä johtaa heikoimman akun voimakkaaseen purkautumiseen, mikä vähentää sen resursseja ja kapasiteettia.

Kun ladataan tällaista kokoonpanoa, heikoin akku latautuu ennen muita elementtejä, mutta johtuen siitä, että muita ei ole vielä ladattu, latausvirta jatkaa virtaustaan ​​sen läpi, mikä johtaa yli- ja ylikuumenemiseen.Tämä on erityisen vaarallista akkuille, jotka sisältävät litiumyhdisteitä, koska ne ovat herkempiä ylilataukselle ja voimakkaalle purkautumiselle.

Tärkeää! Viime kädessä jatkuvasti toistuva vahvistettu purkaus ja heikon kokoonpanoelementin lataaminen johtavat nopeasti sen vioittumiseen. Siksi sarjayhteydessä tulisi käyttää saman kapasiteetin elementtejä. Tämä voidaan saavuttaa vain käyttämällä saman valmistajan, mieluiten samasta erästä, valmistamia virtalähteitä.

On parempi ladata jokaisen kootun akun virtalähde erikseen tai käyttää tasoitusvarausta jännitesäädöllä (virran säätö) jokaisessa elementissä.

Rinnakkaisakkujen kytkentä

Tässä tapauksessa kaikki anodit on kytketty yhteen yhteiseen johtimeen, ja toisessa on kaikki kytkettyjen akkujen katodit. Tätä piiriä käytetään, kun keräysakun lisävirran ampeeria tarvitaan.

Tuloksena olevan kokoonpanon kokonaiskapasiteetti (syötetty virta) on yhtä suuri kuin kytkettyjen virtalähteiden kapasiteettien (ohitusvirrat) summa. Sen jännite on yhtä suuri kuin elementin jännite, jolla on suurin sähkövoima, ja se on sama kaikissa tuloksena olevan akun lähteissä.

Kuuden pariston, joista kummankin jännite on 1,2 volttia ja kapasiteetti 1200 mAh, rinnakkaisliitännällä saadaan 1,2 voltin kokoonpano kapasiteetilla 6 * 1200 = 7200 mAh.

Varoitus! Kun useita samanlaisia ​​lähteitä, joilla on erilainen jännite, on kytketty rinnakkain, virta virtaa suuremman jännitteen lähteestä alempijännitteiseen elementtiin.

Tällä on tuhoisa vaikutus niihin, joilla on vähemmän kapasiteettia. Virtavirtauksen vuoksi on kiellettyä kytkeä kertakäyttöisiä paristoja rinnakkain, jolloin se johtaa matalamman jännitteen kennojen lataamiseen, niiden ylikuumenemiseen, elektrolyytin vuotamiseen tai jopa räjähdykseen.

Silloin kun lähde on kytketty rinnakkain suurella jännitteellä, jolla on pieni kapasiteetti, suuremman kapasiteetin elementtiin, mutta pienemmällä jännitteellä, heikon akun sähköinen oikosulku tapahtuu vahvan pienemmän sisäisen vastuksen kautta. Tämän takia vahva virta virtaa heikossa lähteessä, mikä johtaa sen asteittaiseen tuhoutumiseen.

Suuremman kapasiteetin akun korkean jännitteen tapauksessa tapahtuu heikon elementin pakkolataus, jolla on myös haitallinen vaikutus siihen. Tämän perusteella on suositeltavaa tasata kunkin kennon jännitteet samaan arvoon ennen akun kokoamista.

Tärkeää! Ylivirtavirtojen tuhoisan vaikutuksen poistamiseksi paristojen kytkettäessä rinnakkain on käytettävä saman jännitteen paristoja.

Paristojen sarja-rinnakkaisliitäntä

Jos otat huomioon paristojen yhdistämistä sarja- ja rinnakkaiskokoonpanoihin koskevat säännöt, voit luoda monimutkaisia ​​yhdistettyjä vaihtoehtoja molempien menetelmien samanaikaisen käytön kanssa. Tämän avulla voit lisätä tuloksena olevaa kapasitanssia ja jännitettä, mikä on erityisen välttämätöntä itsenäisissä energiansyöttöjärjestelmissä, sähköajoneuvoissa ja muissa laitteissa, joissa käytetään paljon sähkövirtaa.

Yhdistelmäakku voidaan koota kahdella tavalla:

1. Vaadittu määrä sarjaan kytkettyjä kokoonpanoja vaaditulla jännitteellä kootaan, ja sitten ne yhdistetään yhdeksi akkuksi rinnakkaiskytkennän avulla.
2. Paristot luodaan tarvittavan kapasiteetin rinnakkain kytketyillä paristoilla, jotka sitten kytketään peräkkäin, kunnes haluttu jännite on asetettu.

Tärkeää! On ymmärrettävä, että vaikka kaikkia kytkentäsääntöjä noudatettaisiin, on mahdotonta valita paristoja, joilla on ehdottoman samanlaiset ominaisuudet. Tämä johtaa väistämättä kapasitanssin ja jännitteen arvojen epätasapainoon, mikä ajan myötä lisää heikompien paristojen kulumista.

Kytkentävarotoimet

Kaikkien akkujen kytkentätapojen yhteydessä on noudatettava useita varotoimenpiteitä:

• noudata sähkölaitteiden käytön turvatoimenpiteitä sähköiskun poissulkemiseksi (tärkeintä ei ole luoda virtareittiä ihmiskehon läpi):
• tarkkaile liitoksen napaisuutta;
• Älä luo oikosulkua;
• Irrota akku akkuja kootessaan;
• kytke laturi akkuun, kun se on irrotettu verkosta;
• työ olisi suoritettava asianmukaisissa eristävissä vaatteissa ja kengissä ilman metalli esineitä, jotka voivat pudota ja oikosulkea koskettimet;
• Älä kosketa akun napoja käsilläsi, etenkin kahdella kädellä eri napoilla (tämä on erittäin vaarallista korkeajännitteisissä akkuissa);
• käytä erityistä työkalua, jossa on eristetyt osat;
• älä työskentele huonossa kunnossa;
• ota huomioon keräysakun ja kuorman läpi kulkevat virrat ja käytä poikkileikkaukseen sopivia johtimia;
• Kun liität elementit yhteen akkuun, varmista luotettava ja eristetty kosketus ulkoisista vaikutteista;
• tarjota esivalmistettujen akkujen luotettava suoja oikosululta ja kosteudelta;
• Käytä akkuja, joilla on samat ominaisuudet ja kulumisaste;
• tarkista huolellisesti asennetusta akusta kommutointivirheiden varalta.

Mikä voi aiheuttaa virheitä akkua kytkettäessä

Paristojen liittämisen virheiden välttämiseksi on suositeltavaa käyttää erityisiä liittimiä, jotka poistavat kytkentävirheet, esimerkiksi T-Plug-sovittimia. Jos paristot on kytketty väärin samassa kokoonpanossa, voidaan tehdä virheitä, jotka voivat johtaa erittäin vakaviin seurauksiin:

• rinnakkaisliitännällä muodostuu oikosulkupiiri, jonka seurauksena paristoissa tapahtuu raju kemiallinen reaktio, joka johtaa erittäin nopeasti elektrolyytin vuotamiseen, kotelon muodonmuutokseen, tulipaloon tai jopa räjähdykseen;
• kun se on kytketty sarjaan väärän napaisuuden kanssa, piiri on auki, mutta kun kuorma on kytketty, väärin kytketyn elementin läpi saattaa ilmestyä käänteisvirta, joka vaurioittaa sitä;
• yhden tai useamman akun pitkällä oikosululla eristyksen syttyminen, johtimien sulaminen, raju reaktio akun sisällä, elektrolyytin vuotaminen, kotelon muodonmuutos, tulipalo tai räjähdys ovat väistämättömiä;
• koskettimien lyhytaikaisella oikosulkemisella akku pysyy toiminnassa, mutta akun sisällä olevien elektrodien tila voi heikentyä, kapasiteetti saattaa vähentyä;
• Käytettäessä johtimia, joita ei ole suunniteltu käyttövirroille, ne ylikuumenevat, niiden eristys sulaa, mikä voi johtaa oikosulkuun ja siitä seuraaviin seurauksiin.

Onko sinulla kysyttävää tai jotain lisättävää? Kirjoita sitten meille siitä kommenteissa. Tämä tekee materiaalista täydellisemmän ja tarkemman.