Serijsko i paralelno spajanje baterija

Pri radu s autonomnim izvorima struje često se susreću situacije kada je potrebno istodobno koristiti nekoliko elemenata povezanih na određeni način. Ovo zahtijeva određeno znanje o značajkama struje u krugovima s nekoliko izvora napajanja. Ovaj članak govori o nijansama različitih metoda spajanja baterija u kombiniranu bateriju.

Zašto spojiti baterije

Neki uređaji sa vlastitim pogonom zahtijevaju trenutne i naponske vrijednosti koje je teško osigurati dostupnim standardnim galvanskim napajanjem.

U pravilu, to je potreba za snažnijom izlaznom strujom, povećanom vrijednošću napona ili kapacitivnosti. Da bi se riješili ovi problemi, potrebno je stvoriti različite konfiguracije trenutnih izvora izvora, od kojih svaka ima svoje karakteristike.

Opcije povezivanja s baterijom

Postoje tri dijagrama spajanja akumulatora u sklopovima s potrebnim parametrima:

1. Serijski - dodaje se napon svih baterija;
2. Paralelno - razvija se kapacitet;
3. Kombinirana serija-paralela - za povećanje kapacitivnosti i napona.

Sve one imaju određene značajke koje morate znati kako biste osigurali sigurnost i dugotrajan rad baterija i uređaja kojima se hrane.

Glavni zahtjev svih metoda prebacivanja je isključenje upotrebe baterija proizvedenih po različitim tehnologijama u sklopu (na primjer, Li-ion i Ni-Mh ne mogu se istovremeno povezati).

Serijski priključak za bateriju

Da bi se osigurao dovoljan napon i prihvatljivo vrijeme rada električnih uređaja, često se koriste baterije u kojima su anode i katode pojedinih elemenata (odjeljaka) međusobno povezane vodičima.

Anoda i katoda ekstremnih izvora napajanja nastalih kombiniranih baterija su njen zajednički plus i minus. Za bateriju izrađenu od serijski povezanih elemenata, rezultirajući napon jednak je zbroju napona korištenih izvora struje. Kapacitet rezultirajuće baterije jednak je kapacitetu koji ima najslabije povezane baterije. Tijekom rada takvog sklopa, ista struja protječe kroz svaki element (i tijekom punjenja i tijekom pražnjenja).

Spajanjem šest baterija u seriju, od kojih svaka ima napon 1,2 volta i kapacitet 1200 mAh, dobit će se sklop 6x1,2 = 7,2 v kapaciteta 1200 mAh.

Ako će sklop koristiti elemente različitog kapaciteta, tada će oni koji imaju manji kapacitet imati veći unutarnji otpor u odnosu na ostale. Pad napona preko njih bit će veći, što će dovesti do brzog pražnjenja najslabijeg elementa u procesu.

U isto vrijeme, snažnije akumulacijske baterije i dalje će raditi, a sklop će biti pokrenut. To će dovesti do snažnog pražnjenja najslabije baterije, što će smanjiti njezin resurs i kapacitet.

Prilikom punjenja takvog sklopa, najslabija baterija se puni prije ostalih elemenata, ali zbog činjenice da se ostali još nisu napunili, struja za punjenje i dalje će teći kroz nju, što će dovesti do prekomjernog punjenja i pregrijavanja.To je posebno opasno za baterije koje sadrže litijeve spojeve zbog povećane osjetljivosti na prekomjerno punjenje i jakog pražnjenja.

Važno! U konačnici, stalno ponavljano pojačano pražnjenje i ponovno punjenje slabog sklopnog elementa brzo će dovesti do njegovog neuspjeha. Stoga bi se u serijskom povezivanju trebali koristiti elementi jednakog kapaciteta. To se može postići samo korištenjem napajanja proizvedenih od strane istog proizvođača, po mogućnosti iz iste serije.

Bolje je napuniti svaki izvor napajanja u sastavljenoj bateriji zasebno ili upotrijebiti izjednačujući naboj s regulacijom napona (regulacija struje) na svakom elementu.

Paralelno spajanje baterije

U ovom su slučaju sve anode povezane jednim zajedničkim vodičem, a druge su sve katode spojenih baterija. Ovaj se krug koristi kada je potrebna povećana amperaža sakupljačke baterije.

Ukupni kapacitet (isporučena struja) dobivenog sklopa jednak je zbroju kapaciteta (prolazećih struja) povezanih izvora napajanja. Njegov napon bit će jednak naponu elementa s najvećom elektromotornom silom, a bit će isti na svim izvorima rezultirajuće baterije.

Paralelnim spajanjem šest baterija, od kojih svaka ima napon 1,2 volta i kapacitet od 1200 mAh, dobit će se sklop od 1,2 V kapaciteta 6 * 1200 = 7200 mAh.

Upozorenje! Kad je nekoliko identičnih izvora s različitim naponom spojeno paralelno, struja teče od izvora s većim naponom do elementa s nižim naponom.

To ima razorni učinak na one koji imaju manji kapacitet. Zbog protoka struje zabranjeno je paralelno spajati baterije za jednokratnu upotrebu, što dovodi do punjenja stanica s nižim naponom, njihovog pregrijavanja, curenja elektrolita ili čak eksplozije.

U slučaju paralelnog spajanja izvora s velikim naponom malog kapaciteta na element većeg kapaciteta, ali s nižim naponom, dolazi do električnog kratkog spoja slabe baterije kroz niži unutarnji otpor jakog. Zbog toga jaka struja teče u slabom izvoru, što dovodi do njegovog postupnog uništavanja.

U slučaju visokog napona na bateriji većeg kapaciteta dolazi do prisilnog punjenja slabog elementa, što također ima štetan učinak na njega. Na temelju toga, prije sastavljanja baterije, preporučuje se izjednačavanje napona svake njegove ćelije na istu vrijednost.

Važno! Za uklanjanje razornog učinka pretočnih struja kada su baterije paralelno spojene, moraju se koristiti baterije istog napona.

Serijsko paralelno spajanje baterija

Ako uzmete u obzir pravila za spajanje baterija u serijski i paralelni sklop, možete stvoriti složene kombinirane opcije uz istodobnu upotrebu obje metode. To vam omogućava povećanje rezultirajućeg kapaciteta i napona, što je posebno potrebno u sustavima autonomne opskrbe energijom, električnim vozilima i drugim uređajima s velikom potrošnjom električne struje.

Kombiniranu bateriju možete sastaviti na dva načina:

1. Sastavlja se potrebni broj serijski povezanih sklopova s ​​potrebnim naponom i zatim se spajaju u jednu bateriju paralelnim prebacivanjem.
2. Baterije se stvaraju s paralelno povezanim baterijama potrebnog kapaciteta, koje se zatim uzastopno prebacuju dok se ne postavi željeni napon.

Važno! Morate shvatiti da je čak i ako se poštuju sva pravila povezivanja nemoguće odabrati baterije s apsolutno identičnim karakteristikama. To će neizbježno dovesti do neravnoteže vrijednosti kapaciteta i napona, što će s vremenom dovesti do povećanog trošenja slabijih baterija.

Mjere opreza

Kod svih načina spajanja baterija moraju se pridržavati niza mjera opreza:

• pridržavajte se sigurnosnih mjera za rad električnih instalacija kako biste isključili strujni udar (glavna stvar je ne stvarati trenutni put kroz ljudsko tijelo):
• promatrajte polaritet veze;
• Ne stvarajte kratke spojeve;
• prilikom sastavljanja baterija odvojite teret od njih;
• priključite punjač na bateriju kada je iskopčan s mreže;
• radove treba izvoditi u odgovarajućoj izolacijskoj odjeći i obući, bez metalnih predmeta koji bi mogli pasti i kratko spajati kontakte;
• Ne dirajte kontakte na baterijama rukama, posebno s dvije ruke na različitim polovima (ovo je vrlo opasno kod moćnih baterija visokog napona);
• koristite poseban alat s izoliranim dijelovima;
• ne rade lošeg zdravlja;
• uzeti u obzir struje koje prolaze kroz sabirnu bateriju i opterećenje i koristiti vodiče prikladne za poprečni presjek;
• kada spajate elemente u jednu bateriju, osigurajte pouzdan i izoliran kontakt od vanjskih utjecaja;
• za pouzdanu zaštitu montažnih baterija od kratkog spoja i vlage;
• koristite baterije s istim karakteristikama i stupnjem istrošenosti;
• pažljivo provjerite sastavljenu bateriju da li ima komutacijskih grešaka.

Što može uzrokovati pogreške pri spajanju baterije

Da biste uklonili pogreške prilikom spajanja baterija, preporučljivo je koristiti posebne priključke koji uklanjaju pogreške u prebacivanju, na primjer, T-Plug adapter. Ako su baterije nepravilno spojene u istom sklopu, mogu se dogoditi pogreške koje mogu dovesti do vrlo ozbiljnih posljedica:

• paralelnim spajanjem stvara se kratki spoj kratkog spoja, što će rezultirati snažnom kemijskom reakcijom u baterijama, što će vrlo brzo dovesti do curenja elektrolita, deformacije kućišta, požara ili čak eksplozije;
• ako je serijski spojen s pogrešnom polarnošću, krug je otvoren, ali kad je opterećenje povezano, kroz pogrešno spojeni element može se pojaviti povratna struja, što će ga oštetiti;
• s dugim kratkim spojem jedne ili više baterija, neizbježno je paljenje izolacije, taljenje vodiča, nasilna reakcija unutar akumulatora, curenje elektrolita, deformacija kućišta, požar ili eksplozija;
• s kratkim kratkim spojem kontakata, baterija će ostati u radu, ali može doći do pogoršanja stanja elektroda unutar baterije, smanjenja kapaciteta;
• ako koristite vodiče koji nisu predviđeni za radne struje, oni će se pregrijati, njihova se izolacija rastopi, što može dovesti do kratkog spoja i slijedećih posljedica.

Imate pitanja ili imate šta dodati? Zatim nam pišite o tome u komentarima, to će učiniti materijal cjelovitijim i točnijim.