Seriële en parallelle batterijverbinding

Bij het gebruik van autonome stroombronnen doen zich vaak situaties voor wanneer het nodig is om gelijktijdig meerdere elementen te gebruiken die op een bepaalde manier zijn verbonden. Dit vereist bepaalde kennis van de kenmerken van de stroom in circuits met verschillende voedingen. Dit artikel bespreekt de nuances van verschillende methoden voor het aansluiten van batterijen op een combinatiebatterij.

Waarom batterijen aansluiten

Sommige zelfaangedreven apparaten vereisen stroom- en spanningswaarden die moeilijk verkrijgbaar zijn met beschikbare standaard galvanische voedingen.

In de regel is dit de behoefte aan een krachtigere uitgangsstroom, een verhoogde waarde van spanning of capaciteit. Om deze problemen op te lossen, is het nodig om verschillende configuraties van stroombronverbindingen te maken, die elk hun eigen kenmerken hebben.

Opties voor batterijverbinding

Er zijn drie batterijverbindingsschema's in samenstellingen met de nodige parameters:

1. Serieel - de spanning van alle batterijen is toegevoegd;
2. Parallel - de capaciteit ontwikkelt zich;
3. Gecombineerde serie-parallel - om capaciteit en spanning te verhogen.

Ze hebben allemaal bepaalde functies die u moet kennen om de veiligheid en de langdurige werking van de batterijen en de apparaten die ze voeden te waarborgen.

De belangrijkste vereiste voor alle schakelmethoden is het gebruik van batterijen die zijn vervaardigd door verschillende technologieën in de assemblage uit te sluiten (bijvoorbeeld, Li-ion en Ni-Mh kunnen niet tegelijkertijd worden aangesloten).

Batterij seriële verbinding

Om voldoende spanning en acceptabele bedrijfstijd van elektrische apparaten te garanderen, worden batterijen vaak gebruikt waarin de anoden en kathoden van de afzonderlijke elementen (secties) opeenvolgend door geleiders worden verbonden.

De anode en kathode van de extreme krachtbronnen van de resulterende gecombineerde batterij zijn de gemeenschappelijke plus en min. Voor een batterij gemaakt van in serie geschakelde elementen is de resulterende spanning gelijk aan de som van de spanningen van de gebruikte stroombronnen. De resulterende capaciteit van de resulterende batterij is gelijk aan die met de zwakste van de aangesloten batterijen. Tijdens bedrijf van een dergelijk samenstel vloeit dezelfde stroom door elk element (zowel tijdens het laden als tijdens het ontladen).

Door zes batterijen in serie aan te sluiten, die elk een spanning van 1,2 volt en een capaciteit van 1200 mAh hebben, wordt een assemblage van 6x1,2 = 7,2 v met een capaciteit van 1200 mAh verkregen.

Als de assemblage elementen met verschillende capaciteiten zal gebruiken, zullen degenen met een lagere capaciteit een hogere interne weerstand hebben in vergelijking met anderen. De spanningsval over hen zal groter zijn, wat zal leiden tot een snelle ontlading van het zwakste element in het proces.

Tegelijkertijd zullen krachtigere assemblagebatterijen nog steeds operationeel zijn en zal de assemblage worden gebruikt. Dit zal leiden tot een sterke ontlading van de zwakste batterij, waardoor de hulpbronnen en capaciteit worden verminderd.

Wanneer een dergelijk samenstel wordt opgeladen, wordt de zwakste batterij vóór andere elementen opgeladen, maar vanwege het feit dat de anderen nog niet zijn opgeladen, blijft de laadstroom erdoorheen stromen, wat zal leiden tot overladen en oververhitting.Dit is vooral gevaarlijk voor batterijen die lithiumverbindingen bevatten vanwege hun verhoogde gevoeligheid voor overladen en sterke ontlading.

Belangrijk! Uiteindelijk zal een voortdurend herhaalde versterkte ontlading en het opladen van een zwak assemblage-element snel leiden tot het falen ervan. Daarom moeten in serieschakeling elementen van gelijke capaciteit worden gebruikt. Dit kan alleen worden bereikt door voedingen van dezelfde fabrikant te gebruiken, bij voorkeur uit dezelfde batch.

Het is beter om elke stroombron van de geassembleerde batterij afzonderlijk op te laden, of een gelijkmakende lading met spanningsregeling (stroomregeling) op elk element te gebruiken.

Parallelle batterijverbinding

In dit geval zijn alle anoden verbonden met één gemeenschappelijke geleider en met de andere zijn alle kathoden van verbonden batterijen. Dit circuit wordt gebruikt wanneer een verhoogde stroomsterkte van de verzamelbatterij nodig is.

De totale capaciteit (toegevoerde stroom) van de resulterende assemblage is gelijk aan de som van de capaciteiten (passerende stromen) van de aangesloten stroombronnen. Zijn spanning zal gelijk zijn aan de spanning van het element met de grootste elektromotorische kracht, en het zal hetzelfde zijn op alle bronnen van de resulterende batterij.

Met een parallelle aansluiting van zes batterijen, die elk een spanning van 1,2 volt en een capaciteit van 1200 mAh hebben, wordt een assemblage van 1,2 v met een capaciteit van 6 * 1200 = 7200 mAh verkregen.

Waarschuwing! Wanneer meerdere identieke bronnen met verschillende spanning parallel worden aangesloten, stroomt stroom van een bron met een hogere spanning naar een element met een lagere spanning.

Dit heeft een verwoestend effect op degenen die minder capaciteit hebben. Vanwege de stroom van stroom is het verboden om wegwerpbatterijen parallel aan te sluiten, waarbij het leidt tot het opladen van cellen met een lagere spanning, hun oververhitting, lekkage van elektrolyt of zelfs explosie.

In het geval van een parallelle aansluiting van een bron met een grote spanning met een kleine capaciteit op een element met een grotere capaciteit, maar met een lagere spanning, treedt een elektrische kortsluiting van een zwakke batterij op door een lagere interne weerstand van een sterke. Hierdoor stroomt een sterke stroom in een zwakke bron, wat leidt tot de geleidelijke vernietiging ervan.

In het geval van een hoge spanning op een batterij met een grotere capaciteit, treedt een geforceerde lading van een zwak element op, wat ook een nadelig effect heeft. Op basis hiervan wordt het aanbevolen om vóór het assembleren van de batterij de spanningen van elk van de cellen gelijk te maken aan dezelfde waarde.

Belangrijk! Om het destructieve effect van overstromende stromen te elimineren wanneer batterijen parallel worden aangesloten, moeten batterijen met dezelfde spanning worden gebruikt.

Serie-parallelle aansluiting van batterijen

Als u rekening houdt met de regels voor het aansluiten van batterijen op seriële en parallelle assemblages, kunt u complexe gecombineerde opties maken met het gelijktijdig gebruik van beide methoden. Hiermee kunt u de resulterende capaciteit en spanning verhogen, wat vooral nodig is in autonome energievoorzieningssystemen, elektrische voertuigen en andere apparaten met een groot stroomverbruik.

De combinatiebatterij kan op twee manieren worden gemonteerd:

1. Het vereiste aantal in serie geschakelde samenstellingen met de vereiste spanning wordt gecompileerd en vervolgens worden ze gecombineerd tot een enkele batterij met behulp van parallel schakelen.
2. Batterijen worden gemaakt met parallel aangesloten batterijen van de vereiste capaciteit, die vervolgens achtereenvolgens worden geschakeld totdat de gewenste spanning is ingesteld.

Belangrijk! Het moet duidelijk zijn dat zelfs als alle verbindingsregels worden nageleefd, het onmogelijk is om batterijen te kiezen met absoluut identieke kenmerken. Dit zal onvermijdelijk leiden tot een onbalans in capaciteit en spanningswaarden, wat na verloop van tijd zal leiden tot verhoogde slijtage van zwakkere batterijen.

Voorzorgsmaatregelen bij de verbinding

Bij alle batterijverbindingsmethoden moet een aantal voorzorgsmaatregelen worden genomen:

• neem veiligheidsmaatregelen in acht voor de werking van elektrische installaties om elektrische schokken uit te sluiten (het belangrijkste is niet om een ​​stroompad door het menselijk lichaam te creëren):
• let op de polariteit van de verbinding;
• Maak geen kortsluiting;
• ontkoppel de lading van de batterijen;
• sluit de lader aan op de batterij wanneer deze is losgekoppeld van het netwerk;
• werk moet worden uitgevoerd in geschikte isolerende kleding en schoenen, zonder metalen voorwerpen die kunnen vallen en de contacten kortsluiten;
• Raak de batterijpolen niet aan met uw handen, vooral niet met twee handen op verschillende polen (dit is erg gevaarlijk voor krachtige batterijen met hoge spanning);
• gebruik een speciaal gereedschap met geïsoleerde delen;
• werk niet in slechte gezondheid;
• houd rekening met de stromen die door de inzamelbatterij gaan en de belasting en gebruik geleiders die geschikt zijn voor de dwarsdoorsnede;
• zorg bij het aansluiten van de elementen op één batterij voor een betrouwbaar en geïsoleerd contact tegen externe invloeden;
• om betrouwbare bescherming van geprefabriceerde batterijen tegen kortsluiting en vocht te bieden;
• gebruik batterijen met dezelfde eigenschappen en mate van slijtage;
• controleer de geassembleerde batterij zorgvuldig op commutatiefouten.

Wat kan fouten veroorzaken bij het aansluiten van de batterij

Om fouten bij het aansluiten van de batterijen te elimineren, is het raadzaam om speciale connectoren te gebruiken die schakelfouten elimineren, bijvoorbeeld T-Plug-adapters. Als de batterijen verkeerd in dezelfde eenheid zijn aangesloten, kunnen fouten worden gemaakt die tot zeer ernstige gevolgen kunnen leiden:

• bij een parallelle verbinding ontstaat een kortsluiting, waardoor een heftige chemische reactie in de batterijen zal optreden, die zeer snel zal leiden tot lekkage van elektrolyt, vervorming van de behuizing, brand of zelfs explosie;
• wanneer in serie aangesloten met de verkeerde polariteit, is het circuit open, maar wanneer de belasting is aangesloten, kan een omgekeerde stroom door het verkeerd aangesloten element verschijnen, die het zal beschadigen;
• met een lange kortsluiting van een of meerdere batterijen, ontsteking van de isolatie, smelten van geleiders, gewelddadige reactie in de batterij, lekkage van elektrolyt, vervorming van de behuizing, brand of explosie is onvermijdelijk;
• bij een korte kortsluiting van de contacten blijft de batterij operationeel, maar verslechtering van de toestand van de elektroden in de batterij kan een afname van de capaciteit optreden;
• bij gebruik van geleiders die niet zijn ontworpen voor het werken van stromen, zullen ze oververhit raken, hun isolatie zal smelten, wat kan leiden tot kortsluiting en de daaruit voortvloeiende gevolgen.

Heeft u vragen of wilt u iets toevoegen? Schrijf ons er dan over in de commentaren, dit maakt het materiaal completer en nauwkeuriger.