Conexão serial e paralela de baterias

Ao operar fontes de corrente autônomas, as situações são frequentemente encontradas quando é necessário usar simultaneamente vários elementos conectados de uma certa maneira. Isso requer certo conhecimento sobre as características do fluxo de corrente em circuitos com várias fontes de alimentação. Este artigo discute as nuances de vários métodos de conexão de baterias em uma bateria combinada.

Por que conectar baterias

Alguns dispositivos de alimentação automática exigem valores de corrente e tensão difíceis de fornecer com as fontes de alimentação galvânicas padrão disponíveis.

Como regra, essa é a necessidade de uma corrente de saída mais poderosa, um valor aumentado de tensão ou capacitância. Para resolver esses problemas, é necessário criar várias configurações de conexões de origem atuais, cada uma com suas próprias características.

Opções de conexão da bateria

Existem três esquemas de conexão de bateria em montagens com os parâmetros necessários:

1. Serial - a tensão de todas as baterias é adicionada;
2. Paralelo - a capacidade se desenvolve;
3. Série-paralela combinada - para aumentar a capacitância e a tensão.

Todos eles têm certos recursos que você precisa conhecer para garantir a segurança e a operação a longo prazo das baterias e dos dispositivos que alimentam.

O principal requisito para todos os métodos de comutação é excluir o uso de baterias fabricadas por diferentes tecnologias na montagem (por exemplo, Li-ion e Ni-Mh não podem ser conectados ao mesmo tempo).

Conexão serial da bateria

Para garantir voltagem suficiente e tempo de operação aceitável dos aparelhos elétricos, as baterias são frequentemente usadas nas quais os ânodos e cátodos dos elementos individuais (seções) são sequencialmente interconectados pelos condutores.

O ânodo e o cátodo das fontes de energia extremas da bateria combinada resultante são seus mais e menos comuns. Para uma bateria feita de elementos conectados em série, a tensão resultante é igual à soma das tensões das fontes de corrente usadas. A capacidade resultante da bateria resultante é igual à que tem a mais fraca das baterias conectadas. Durante a operação de tal conjunto, a mesma corrente flui através de cada elemento (durante a carga e durante a descarga).

Ao conectar seis baterias em série, cada uma com tensão de 1,2 volts e capacidade de 1200 mAh, será obtido um conjunto de 6x1,2 = 7,2 v com capacidade de 1200 mAh.

Se a montagem usar elementos com capacidades diferentes, os que tiverem uma capacidade menor terão uma resistência interna mais alta em comparação com outros. A queda de tensão entre eles será maior, o que levará a uma descarga rápida do elemento mais fraco no processo.

Ao mesmo tempo, baterias de montagem mais poderosas ainda estarão operacionais e a montagem será operada. Isso levará a uma forte descarga da bateria mais fraca, o que reduzirá seus recursos e capacidade.

Ao carregar tal conjunto, a bateria mais fraca é carregada antes de outros elementos, mas devido ao fato de as outras ainda não terem sido carregadas, a corrente de carregamento continuará a fluir através dela, o que levará a sobrecarga e superaquecimento.Isso é especialmente perigoso para baterias que contêm compostos de lítio devido à sua maior sensibilidade a sobrecargas e descargas fortes.

Importante! Por fim, uma descarga e recarga amplificada constantemente repetida de um elemento de montagem fraco levará rapidamente ao seu fracasso. Portanto, em conexão em série, elementos de igual capacidade devem ser utilizados. Isso só pode ser alcançado usando fontes de alimentação fabricadas pelo mesmo fabricante, de preferência do mesmo lote.

É melhor carregar cada fonte de energia da bateria montada separadamente ou usar uma carga de equalização com controle de tensão (regulação de corrente) em cada elemento.

Conexão de bateria paralela

Nesse caso, todos os ânodos são conectados a um condutor comum e, com o outro, todos os cátodos das baterias conectadas. Este circuito é usado quando é necessária uma maior amperagem da bateria coletora.

A capacidade total (corrente fornecida) do conjunto resultante é igual à soma das capacidades (correntes de passagem) das fontes de energia conectadas. Sua voltagem será igual à voltagem do elemento com a maior força eletromotriz e será a mesma em todas as fontes da bateria resultante.

Com uma conexão paralela de seis baterias, cada uma com tensão de 1,2 volts e capacidade de 1200 mAh, será obtido um conjunto de 1,2 v com capacidade de 6 * 1200 = 7200 mAh.

Atenção! Quando várias fontes idênticas com tensão diferente são conectadas em paralelo, a corrente flui de uma fonte com uma tensão mais alta para um elemento com uma tensão mais baixa.

Isso tem um efeito devastador sobre aqueles que têm menos capacidade. Devido ao fluxo de correntes, é proibido conectar baterias descartáveis ​​em paralelo, nas quais isso leva ao carregamento de células com tensão mais baixa, superaquecimento, vazamento de eletrólito ou até explosão.

No caso de uma conexão paralela de uma fonte com uma grande tensão de pequena capacidade a um elemento de maior capacidade, mas com uma tensão mais baixa, um curto-circuito elétrico de uma bateria fraca ocorre através de uma menor resistência interna de uma forte. Por isso, uma forte corrente flui em uma fonte fraca, o que leva à sua destruição gradual.

No caso de alta tensão em uma bateria com uma capacidade maior, ocorre uma carga forçada de um elemento fraco, o que também tem um efeito prejudicial sobre ela. Com base nisso, antes de montar a bateria, é recomendável equalizar as tensões de cada uma de suas células para o mesmo valor.

Importante! Para eliminar o efeito destrutivo de correntes transbordantes quando as baterias são conectadas em paralelo, baterias com a mesma voltagem devem ser usadas.

Conexão em série de baterias paralelas

Se você levar em conta as regras para conectar baterias a conjuntos seriais e paralelos, poderá criar opções combinadas complexas com o uso simultâneo de ambos os métodos. Isso permite aumentar a capacitância e a tensão resultantes, o que é especialmente necessário em sistemas autônomos de fornecimento de energia, veículos elétricos e outros dispositivos com um grande consumo de corrente elétrica.

A bateria combinada pode ser montada de duas maneiras:

1. O número necessário de conjuntos conectados em série com a tensão necessária é compilado e, em seguida, eles são combinados em uma única bateria usando comutação paralela.
2. As baterias são criadas com baterias conectadas em paralelo da capacidade necessária, que são trocadas seqüencialmente até que a tensão desejada seja ajustada.

Importante! Deve-se entender que, mesmo que todas as regras de conexão sejam observadas, é impossível selecionar baterias com características absolutamente idênticas. Isso inevitavelmente levará a um desequilíbrio nos valores de capacitância e tensão, que com o tempo levará ao aumento do desgaste de baterias mais fracas.

Precauções de conexão

Em todos os métodos de conexão da bateria, várias precauções devem ser observadas:

• observe as medidas de segurança para a operação de instalações elétricas para excluir choques elétricos (o principal é não criar um caminho de corrente através do corpo humano):
• observe a polaridade da conexão;
• Não crie curtos-circuitos;
• ao montar as baterias, desconecte a carga delas;
• conecte o carregador à bateria quando estiver desconectado da rede;
• o trabalho deve ser realizado com roupas e sapatos isolantes adequados, sem objetos de metal que possam cair e causar um curto-circuito nos contatos;
• Não toque nos terminais da bateria com as mãos, especialmente com as duas mãos em pólos diferentes (isso é muito perigoso em baterias poderosas com alta tensão);
• use uma ferramenta especial com peças isoladas;
• não trabalhe com problemas de saúde;
• levar em conta as correntes que passam pela bateria coletora e a carga e usar condutores adequados à seção transversal;
• ao conectar os elementos em uma bateria, garanta um contato confiável e isolado de influências externas;
• fornecer proteção confiável de baterias pré-fabricadas contra curtos-circuitos e umidade;
• use baterias com as mesmas características e grau de desgaste;
• verifique cuidadosamente a bateria montada quanto a erros de comutação.

O que pode causar erros ao conectar a bateria

Para eliminar erros ao conectar as baterias, é recomendável usar conectores especiais que eliminem erros de comutação, por exemplo, adaptadores T-Plug. Se as baterias estiverem conectadas incorretamente no mesmo conjunto, podem ser cometidos erros que podem levar a consequências muito graves:

• com uma conexão paralela, um circuito em curto-circuito é formado, resultando em uma reação química violenta nas baterias, que rapidamente leva a vazamento de eletrólito, deformação da caixa, incêndio ou até explosão;
• quando conectado em série com a polaridade errada, o circuito está aberto, mas quando a carga está conectada, uma corrente reversa pode aparecer através do elemento conectado incorretamente, o que o danificará;
• com um curto-circuito longo de uma ou várias baterias, é inevitável a ignição do isolamento, fusão de condutores, reação violenta dentro da bateria, vazamento de eletrólito, deformação da carcaça, incêndio ou explosão;
• com um curto-circuito de curto prazo dos contatos, a bateria permanecerá operacional, mas, com a deterioração do estado dos eletrodos no interior da bateria, pode ocorrer uma diminuição na capacidade;
• ao usar condutores que não são projetados para correntes de trabalho, eles superaquecem, seu isolamento derrete, o que pode levar a um curto-circuito e as conseqüências resultantes.

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