Seriell och parallell anslutning av batterier

När man använder autonoma strömkällor uppstår situationer ofta när det är nödvändigt att samtidigt använda flera element anslutna på ett visst sätt. Detta kräver viss kunskap om funktionerna i strömflödet i kretsar med flera kraftaggregat. Den här artikeln diskuterar nyanser av olika metoder för att ansluta batterier till ett kombinerat batteri.

Varför ansluta batterier

Vissa självdrivna enheter kräver ström- och spänningsvärden som är svåra att tillhandahålla tillgängliga galvaniska standardförsörjningar.

Som regel är detta behovet av en kraftigare utgångsström, ett ökat värde på spänning eller kapacitans. För att lösa dessa problem krävs det att skapa olika konfigurationer av aktuella källanslutningar, som alla har sina egna egenskaper.

Alternativ för batterianslutning

Det finns tre batterianslutningsdiagram i enheter med nödvändiga parametrar:

1. Seriell - spänningen på alla batterier läggs till;
2. Parallell - kapaciteten utvecklas;
3. Kombinerad serie-parallell - för att öka kapaciteten och spänningen.

Alla har vissa funktioner som du behöver veta för att säkerställa säkerheten och långsiktigt drift av batterierna och enheterna de matar.

Huvudkravet för alla omkopplingsmetoder är att utesluta användning av batterier tillverkade av olika tekniker i monteringen (till exempel, Li-ion och Ni-Mh kan inte anslutas samtidigt).

Batteriets seriella anslutning

För att säkerställa tillräcklig spänning och acceptabel driftstid för elektriska apparater används batterier ofta i vilka anoderna och katoderna för de enskilda elementen (sektionerna) sammanlänkas i följd av ledare.

Anoden och katoden för de extrema kraftkällorna för det resulterande kombinerade batteriet är dess vanliga plus och minus. För ett batteri tillverkat av seriekopplade element är den resulterande spänningen lika med summan av spänningarna för de använda strömkällorna. Det resulterande batteriets kapacitet är lika med den som har de svagaste av de anslutna batterierna. Under drift av en sådan enhet flyter samma ström genom varje element (både under laddning och under urladdning).

Genom att ansluta sex batterier i serie, som var och en har en spänning på 1,2 volt och en kapacitet på 1200 mAh, kommer en enhet på 6x1,2 = 7,2 v med en kapacitet på 1200 mAh att erhållas.

Om aggregatet kommer att använda element med olika kapacitet, kommer de som har en lägre kapacitet ha högre inre motstånd jämfört med andra. Spänningsfallet över dem kommer att bli större, vilket kommer att leda till en snabb urladdning av det svagaste elementet i processen.

Samtidigt kommer kraftfullare monteringsbatterier fortfarande att fungera och enheten kommer att användas. Detta kommer att leda till en stark urladdning av det svagaste batteriet, vilket kommer att minska dess resurs och kapacitet.

Vid laddning av en sådan enhet laddas det svagaste batteriet före andra element, men på grund av det faktum att de andra ännu inte har laddats fortsätter laddningsströmmen att strömma genom det, vilket kommer att leda till överladdning och överhettning.Detta är särskilt farligt för batterier som innehåller litiumföreningar på grund av deras ökade känslighet för överladdning och stark urladdning.

Viktigt! I slutändan kommer en ständigt upprepad förstärkt urladdning och laddning av ett svagt monteringselement snabbt att leda till dess misslyckande. Därför, i seriekoppling, bör element med lika kapacitet användas. Detta kan endast uppnås genom att använda strömförsörjningar tillverkade av samma tillverkare, företrädesvis från samma sats.

Det är bättre att ladda varje strömkälla i det monterade batteriet separat, eller använda en utjämningsladdning med spänningskontroll (strömreglering) på varje element.

Parallell batterianslutning

I detta fall är alla anoder anslutna till en gemensam ledare och med den andra är alla katoder för anslutna batterier. Denna krets används när en ökad strömstyrka på uppsamlingsbatteriet behövs.

Den resulterande aggregatets totala kapacitet (tillförd ström) är lika med summan av kapaciteten (passerar strömmar) för de anslutna kraftkällorna. Dess spänning kommer att vara lika med elementets spänning med den största elektromotorkraften, och den kommer att vara densamma på alla resulterande batterikällor.

Med en parallellanslutning av sex batterier, som var och en har en spänning på 1,2 volt och en kapacitet på 1200 mAh, kommer en enhet på 1,2v med en kapacitet på 6 * 1200 = 7200 mAh att erhållas.

Varning! När flera identiska källor med olika spänningar är parallella anslutna, strömmar strömmen från en källa med en högre spänning till ett element med en lägre spänning.

Detta har en förödande effekt på de som har mindre kapacitet. På grund av strömmarna är det förbjudet att ansluta engångsbatterier parallellt, där det leder till laddning av celler med en lägre spänning, överhettning, elektrolytläckage eller till och med explosion.

I fallet med en parallellanslutning av en källa med en stor spänning med liten kapacitet till ett element med större kapacitet, men med en lägre spänning, inträffar en elektrisk kortslutning för ett svagt batteri genom ett lägre inre motstånd hos en stark. På grund av detta flyter en stark ström i en svag källa, vilket leder till dess gradvisa förstörelse.

Vid högspänning på ett batteri med en större kapacitet uppstår en tvingad laddning av ett svagt element, vilket också har en skadlig effekt på det. Baserat på detta, innan batteriet monteras, rekommenderas det att jämföra spänningarna på var och en av dess celler till samma värde.

Viktigt! För att eliminera den destruktiva effekten av överflödande strömmar när batterier är anslutna parallellt måste batterier med samma spänning användas.

Parallell anslutning av batterier

Om du tar hänsyn till reglerna för anslutning av batterier till seriella och parallella enheter kan du skapa komplexa kombinerade alternativ med samtidig användning av båda metoderna. Detta gör att du kan öka den resulterande kapaciteten och spänningen, vilket är särskilt nödvändigt i autonoma energiförsörjningssystem, elektriska fordon och andra enheter med stor elförbrukning.

Kombinationsbatteriet kan monteras på två sätt:

1. Det erforderliga antalet seriekopplade enheter med den erforderliga spänningen sammanställs och sedan kombineras de till ett enda batteri med parallellomkoppling.
2. Batterier skapas med parallellt anslutna batterier med önskad kapacitet som sedan växlas i tur och ordning tills önskad spänning är inställd.

Viktigt! Det måste förstås att även om alla anslutningsregler följs är det omöjligt att välja batterier med helt identiska egenskaper. Detta kommer oundvikligen att leda till en obalans i kapacitans- och spänningsvärden, vilket med tiden kommer att leda till ökat slitage av svagare batterier.

Försiktighetsåtgärder vid anslutning

Vid alla batterianslutningsmetoder måste ett antal försiktighetsåtgärder följas:

• observera säkerhetsåtgärder för drift av elektriska installationer för att utesluta elektriska stötar (det viktigaste är inte att skapa en strömväg genom människokroppen):
• observera anslutningens polaritet;
• Skapa inte kortslutningar;
• när du monterar batterierna, koppla loss lasten från dem;
• anslut laddaren till batteriet när den är frånkopplad från nätverket;
• arbete bör utföras i lämpliga isolerande kläder och skor, utan metallföremål som kan falla och kortsluta kontakterna;
• Rör inte batteripolarna med dina händer, särskilt med två händer i olika poler (detta är mycket farligt på kraftfulla batterier med hög spänning);
• använd ett specialverktyg med isolerade delar;
• fungerar inte vid dålig hälsa;
• ta hänsyn till strömmarna som passerar genom uppsamlingsbatteriet och lasten och använd ledare som är lämpliga för tvärsnittet;
• när du ansluter elementen till ett batteri, se till pålitlig och isolerad kontakt från yttre påverkan;
• att ge tillförlitligt skydd av prefabricerade batterier från kortslutningar och fukt;
• använda batterier med samma egenskaper och slitagegrad;
• Kontrollera noggrant det monterade batteriet för kommutationsfel.

Vad kan orsaka fel när du ansluter batteriet

För att eliminera fel när du ansluter batterierna rekommenderas att du använder specialkontakt som eliminerar kopplingsfel, till exempel T-Plug-adaptrar. Om batterierna är felaktigt anslutna i samma enhet kan fel göras som kan leda till mycket allvarliga konsekvenser:

• med en parallellanslutning bildas en kortsluten krets, varigenom en kraftig kemisk reaktion kommer att inträffa i batterierna, vilket mycket snabbt kommer att leda till läckage av elektrolyt, deformation av huset, eld eller till och med explosion;
• när serien är ansluten med fel polaritet är kretsen öppen, men när lasten är ansluten kan en omvänd ström uppstå genom det felaktigt anslutna elementet, vilket kommer att skada det;
• med en lång kortslutning av en eller flera batterier, antändning av isolering, smältning av ledare, våldsam reaktion inuti batteriet, läckage av elektrolyt, deformation av huset, brand eller explosion är oundvikligt;
• med en kortvarig kortslutning för kontakterna, kommer batteriet att förbli i drift, men försämring av tillståndet för elektroderna inuti batteriet, en kapacitetsminskning kan uppstå;
• när du använder ledare som inte är konstruerade för arbetsströmmar kommer de att överhettas, deras isolering smälter, vilket kan leda till en kortslutning och följderna därav.

Har du frågor eller har något att lägga till? Skriv sedan till oss om det i kommentarerna, detta kommer att göra materialet mer komplett och korrekt.