Seriell og parallell batteritilkobling

Når du bruker autonome strømkilder, oppstår det ofte situasjoner når det er nødvendig å bruke flere elementer som er koblet på en bestemt måte samtidig. Dette krever viss kunnskap om funksjonene i strømmen i kretsløp med flere strømforsyninger. Denne artikkelen diskuterer nyansene til forskjellige metoder for å koble batterier til et kombinasjonsbatteri.

Hvorfor koble til batterier

Noen selvdrevne enheter krever strøm- og spenningsverdier som det er vanskelig å gi med tilgjengelige standard galvaniske strømforsyninger.

Som regel er dette behovet for en kraftigere utgangsstrøm, en økt verdi på spenning eller kapasitans. For å løse disse problemene kreves det at det opprettes forskjellige konfigurasjoner av aktuelle kildeforbindelser, som hver har sine egne egenskaper.

Alternativer for tilkobling av batteri

Det er tre batteritilkoblingsskjemaer i enheter med de nødvendige parametrene:

1. Seriell - spenningen til alle batteriene blir lagt til;
2. Parallelt - kapasiteten utvikler seg;
3. Kombinert serie-parallell - for å øke kapasitansen og spenningen.

Alle av dem har visse funksjoner du trenger å vite for å sikre sikkerheten og langvarig drift av batteriene og enhetene de mater.

Hovedkravet for alle koblingsmetoder er å ekskludere bruk av batterier produsert av forskjellige teknologier i monteringen (for eksempel Li-ion og Ni-Mh kan ikke kobles til samtidig).

Seriell tilkobling til batteriet

For å sikre tilstrekkelig spenning og akseptabel driftstid for elektriske apparater, brukes ofte batterier der anodene og katodene til de enkelte elementene (seksjonene) er sammenhengende koblet av ledere.

Anoden og katoden til de ekstreme kraftkildene til det resulterende kombinerte batteriet er det vanlige pluss og minus. For et batteri laget av seriekoblede elementer er den resulterende spenningen lik summen av spenningene til de aktuelle strømkildene. Den resulterende kapasiteten til det resulterende batteriet er lik den som har den svakeste av de tilkoblede batteriene. Under drift av en slik enhet strømmer den samme strømmen gjennom hvert element (både under lading og under utladning).

Ved å koble sammen seks batterier i serie, som hver har en spenning på 1,2 volt og en kapasitet på 1200 mAh, oppnås en samling på 6x1,2 = 7,2 v med en kapasitet på 1200 mAh.

Hvis enheten bruker elementer med ulik kapasitet, vil de som har lavere kapasitet ha høyere indre motstand sammenlignet med andre. Spenningsfallet over dem vil være større, noe som vil føre til en rask utladning av det svakeste elementet i prosessen.

Samtidig vil kraftigere samlebatterier fortsatt være i drift, og monteringen brukes. Dette vil føre til en sterk utladning av det svakeste batteriet, noe som vil redusere ressursen og kapasiteten.

Når du lader en slik enhet, lades det svakeste batteriet før andre elementer, men på grunn av det faktum at de andre ikke har blitt ladet ennå, vil ladestrømmen fortsette å strømme gjennom det, noe som vil føre til overlading og overoppheting.Dette er spesielt farlig for batterier som inneholder litiumforbindelser på grunn av økt følsomhet for overlading og sterk utladning.

Viktig! Til syvende og sist vil en kontinuerlig gjentatt forsterket utladning og lading av et svakt monteringselement raskt føre til at det mislykkes. Derfor, i seriekobling, skal elementer med lik kapasitet brukes. Dette kan bare oppnås ved å bruke strømforsyninger produsert av samme produsent, helst fra samme batch.

Det er bedre å lade hver strømkilde på det samlede batteriet separat, eller bruke en utjevningsladning med spenningskontroll (strømregulering) på hvert element.

Parallell batteritilkobling

I dette tilfellet er alle anoder forbundet med en felles leder, og med den andre er alle katoder for tilkoblede batterier. Denne kretsen brukes når det er behov for økt strømstyrke på samlebatteriet.

Den resulterende aggregatets totale kapasitet (tilført strøm) er lik summen av kapasitetene (passerende strømmer) til de tilkoblede strømkildene. Spenningen vil være lik spenningen til elementet med den største elektromotoriske kraften, og den vil være den samme på alle kilder til det resulterende batteriet.

Med en parallell tilkobling av seks batterier, som hver har en spenning på 1,2 volt og en kapasitet på 1200 mAh, vil en enhet på 1,2v med en kapasitet på 6 * 1200 = 7200 mAh oppnås.

Advarsel! Når flere identiske kilder med forskjellig spenning er parallelt koblet, strømmer strøm fra en kilde med en høyere spenning til et element med en lavere spenning.

Dette har en ødeleggende effekt på de som har mindre kapasitet. På grunn av strømmen av strømmer er det forbudt å koble engangsbatterier parallelt, der det fører til lading av celler med lavere spenning, overoppheting, lekkasje av elektrolytt eller til og med eksplosjon.

Når det gjelder en parallell tilkobling av en kilde med en stor spenning med liten kapasitet til et element med større kapasitet, men med en lavere spenning, oppstår en elektrisk kortslutning av et svakt batteri gjennom en lavere indre motstand av en sterk. På grunn av dette flyter en sterk strøm i en svak kilde, noe som fører til gradvis ødeleggelse.

Ved høyspenning på et batteri med større kapasitet oppstår en tvungen ladning av et svakt element, som også har en skadelig effekt på det. Basert på dette, før du setter sammen batteriet, anbefales det å utjevne spenningene til hver av cellene til samme verdi.

Viktig! For å eliminere den ødeleggende effekten av overfylte strømmer når batteriene er koblet parallelt, må batterier med samme spenning brukes.

Parallell tilkobling av batterier

Hvis du tar hensyn til reglene for å koble batterier til serielle og parallelle enheter, kan du lage komplekse kombinerte alternativer med samtidig bruk av begge metodene. Dette lar deg øke den resulterende kapasitansen og spenningen, noe som er spesielt nødvendig i autonome energiforsyningssystemer, elektriske kjøretøyer og andre enheter med stort forbruk av elektrisk strøm.

Kombinasjonsbatteriet kan settes sammen på to måter:

1. Det nødvendige antall seriekoblede enheter med den nødvendige spenningen blir samlet, og deretter kombineres de til et enkelt batteri ved hjelp av parallell svitsjing.
2. Batterier opprettes med parallellkoblede batterier med ønsket kapasitet, som deretter kobles sekvensielt til ønsket spenning er innstilt.

Viktig! Det må forstås at selv om alle tilkoblingsreglene overholdes, er det umulig å velge batterier med absolutt identiske egenskaper. Dette vil uunngåelig føre til en ubalanse i kapasitans og spenningsverdier, som over tid vil føre til økt slitasje av svakere batterier.

Forholdsregler for tilkobling

Ved alle batteritilkoblingsmetoder, må en rekke forholdsregler overholdes:

• observere sikkerhetstiltak for drift av elektriske installasjoner for å utelukke elektrisk støt (det viktigste er ikke å lage en strømbane gjennom menneskekroppen):
• observer polariteten i forbindelsen;
• Ikke opprett kortslutninger;
• når du monterer batteriene, koble fra lasten fra dem;
• koble laderen til batteriet når den er koblet fra nettverket;
• arbeid skal utføres i passende isolerende klær og sko, uten metallgjenstander som kan falle og kortslutte kontaktene;
• Ikke berør batteripolene med hendene, spesielt med to hender på forskjellige poler (dette er veldig farlig på kraftige batterier med høyspenning);
• bruk et spesialverktøy med isolerte deler;
• ikke arbeide ved dårlig helse;
• ta i betraktning strømningene som går gjennom samlebatteriet og lasten og bruk ledere som er egnet for tverrsnittet;
• når du kobler elementene til ett batteri, må du sikre pålitelig og isolert kontakt fra ytre påvirkninger;
• å gi pålitelig beskyttelse av prefabrikkerte batterier mot kortslutning og fuktighet;
• bruke batterier med samme egenskaper og grad av slitasje;
• sjekk nøye det samlede batteriet for pendlerfeil.

Hva kan forårsake feil når du kobler til batteriet

For å eliminere feil når du kobler til batteriene, anbefales det å bruke spesielle kontakter som eliminerer koblingsfeil, for eksempel T-Plug-adaptere. Hvis batteriene er koblet feil i samme enhet, kan det gjøres feil som kan føre til svært alvorlige konsekvenser:

• med en parallell forbindelse dannes en kortsluttet krets, som et resultat av at det vil oppstå en voldsom kjemisk reaksjon i batteriene, noe som veldig raskt vil føre til lekkasje av elektrolytt, deformasjon av huset, brann eller til og med eksplosjon;
• når serien er tilkoblet med feil polaritet, er kretsen åpen, men når lasten er tilkoblet, kan det oppstå en omvendt strøm gjennom det feil tilkoblede elementet, som vil skade det;
• med en lang kortslutning på ett eller flere batterier, tenning av isolasjonen, smelting av ledere, voldsom reaksjon inne i batteriet, lekkasje av elektrolytt, deformasjon av huset, brann eller eksplosjon er uunngåelig;
• med en kortvarig kortslutning av kontaktene, vil batteriet forbli i drift, men forringelse av elektrodenes tilstand inne i batteriet, kan en reduksjon i kapasiteten oppstå;
• når du bruker ledere som ikke er designet for arbeidsstrømmer, vil de overopphetes, isolasjonen deres vil smelte, noe som kan føre til en kortslutning og de påfølgende konsekvensene.

Har du spørsmål eller har noe å legge til? Så skriv til oss om det i kommentarene, dette vil gjøre materialet mer komplett og nøyaktig.