Последователна и паралелна връзка на батерии

При работа с автономни източници на ток често се срещат ситуации, когато е необходимо едновременно да се използват няколко елемента, свързани по определен начин. Това изисква определени познания относно характеристиките на токовия поток в вериги с няколко захранвания. Тази статия обсъжда нюансите на различните методи за свързване на батерии в комбинирана батерия.

Защо да свързвате батерии

Някои устройства със самостоятелно захранване изискват стойности на ток и напрежение, които е трудно да се осигурят с налични стандартни галванични захранвания.

По правило това е необходимостта от по-мощен изходен ток, повишена стойност на напрежение или капацитет. За да се решат тези проблеми, се изисква да се създадат различни конфигурации на текущите връзки към източника, всяка от които има свои собствени характеристики.

Опции за свързване на батерията

Има три диаграми за свързване на акумулатора в комплекти с необходимите параметри:

1. Сериен - добавя се напрежението на всички батерии;
2. Паралелно - капацитетът се развива;
3. Комбинирана серия паралелна - за увеличаване на капацитета и напрежението.

Всички те имат определени функции, които трябва да знаете, за да осигурите безопасността и дългосрочната работа на батериите и устройствата, които захранват.

Основното изискване за всички методи за превключване е да се изключи използването на батерии, произведени по различни технологии в монтажа (например Li-ion и Ni-Mh не могат да бъдат свързани едновременно).

Серийна връзка на батерията

За да се осигури достатъчно напрежение и приемливо време на работа на електрическите уреди, често се използват батерии, при които анодите и катодите на отделните елементи (секции) са свързани последователно един с друг с проводници.

Анодът и катодът на крайните източници на енергия на получената комбинирана батерия са нейният общ плюс и минус. За батерия, изработена от серийно свързани елементи, полученото напрежение е равно на сумата от напреженията на използваните източници на ток. Полученият капацитет на получената батерия е равен на този, който има най-слабите от свързаните батерии. По време на работа на такъв монтаж един и същ ток протича през всеки елемент (както по време на зареждане, така и по време на разреждане).

Чрез свързване на шест батерии в серия, всяка от които има напрежение 1,2 волта и капацитет 1200 mAh, ще се получи сглобяване 6x1,2 = 7,2 v с капацитет 1200 mAh.

Ако монтажът ще използва елементи с различен капацитет, тогава тези, които имат по-малък капацитет, ще имат по-висока вътрешна устойчивост в сравнение с други. Спадът на напрежението върху тях ще бъде по-голям, което ще доведе до бързо изхвърляне на най-слабия елемент в процеса.

В същото време по-мощните сглобяващи батерии все още ще работят и монтажа ще се работи на. Това ще доведе до силно разреждане на най-слабата батерия, което ще намали нейния ресурс и капацитет.

При зареждане на такъв монтаж най-слабата батерия се зарежда преди други елементи, но поради факта, че останалите все още не са заредени, зареждащият ток ще продължи да тече през него, което ще доведе до презареждане и прегряване.Това е особено опасно за батерии, които съдържат литиеви съединения поради повишената им чувствителност към презареждане и силно разреждане.

Важно! В крайна сметка, постоянно повтарящо се усилващо изхвърляне и презареждане на слаб монтажен елемент бързо ще доведе до неговия отказ. Следователно при последователно свързване трябва да се използват елементи с еднакъв капацитет. Това може да се постигне само чрез използване на захранвания, произведени от същия производител, за предпочитане от една и съща партида.

По-добре е да зареждате всеки източник на енергия от акумулаторната батерия поотделно или да използвате изравнителен заряд с регулиране на напрежението (регулиране на тока) на всеки елемент.

Паралелна връзка на батерията

В този случай всички аноди са свързани от един общ проводник, а всички катоди на свързаните батерии - от другия. Тази схема се използва, когато е необходим повишен ампераж на акумулаторната батерия.

Общият капацитет (подаден ток) на получения монтаж е равен на сумата от мощностите (преминаващи токове) на свързаните източници на енергия. Неговото напрежение ще бъде равно на напрежението на елемента с най-голяма електромоторна сила и ще бъде същото при всички източници на получената батерия.

При паралелно свързване на шест батерии, всяка от които има напрежение 1,2 волта и капацитет 1200 mAh, ще се получи монтаж от 1,2 V с капацитет 6 * 1200 = 7200 mAh.

Внимание! Когато няколко идентични източника с различно напрежение са свързани паралелно, ток тече от източник с по-високо напрежение към елемент с по-ниско напрежение.

Това има пагубен ефект върху тези, които имат по-малък капацитет. Поради потока на токове е забранено паралелно да се свързват батерии за еднократна употреба, при което това води до зареждане на клетки с по-ниско напрежение, тяхното прегряване, изтичане на електролит или дори експлозия.

В случай на паралелно свързване на източник с голямо напрежение с малък капацитет към елемент с по-голям капацитет, но с по-ниско напрежение, електрическо късо съединение на слаба батерия се получава чрез по-ниско вътрешно съпротивление на силен. Поради това в слаб източник тече силен ток, което води до постепенното му унищожаване.

В случай на високо напрежение на батерия с по-голям капацитет се появява принудително зареждане на слаб елемент, което също го влияе разрушително. Въз основа на това, преди да сглобите батерията, се препоръчва да се изравнят напреженията на всяка от нейните клетки до една и съща стойност.

Важно! За да се елиминира разрушителният ефект от преливащите токове, когато батериите са свързани паралелно, трябва да се използват батерии със същото напрежение.

Серийно-паралелно свързване на батерии

Ако вземете предвид правилата за свързване на батерии в сериен и паралелен монтаж, можете да създадете сложни комбинирани опции с едновременното използване на двата метода. Това ви позволява да увеличите получения капацитет и напрежение, което е особено необходимо в автономни системи за захранване с енергия, електрически превозни средства и други устройства с голяма консумация на електрически ток.

Комбинираната батерия може да бъде сглобена по два начина:

1. Необходимият брой серийно свързани сглобки с необходимото напрежение се съставя и след това те се комбинират в една батерия, използвайки паралелно превключване.
2. Батериите се създават с паралелно свързани батерии с необходимия капацитет, които след това последователно се превключват, докато се зададе желаното напрежение.

Важно! Трябва да се разбере, че дори да се спазват всички правила за свързване, е невъзможно да изберете батерии с абсолютно идентични характеристики. Това неизбежно ще доведе до дисбаланс в стойностите на капацитета и напрежението, което с течение на времето ще доведе до увеличено износване на по-слабите батерии.

Предпазни мерки за връзка

При всички методи за свързване на батерията трябва да се спазват редица предпазни мерки:

• спазвайте мерките за безопасност при експлоатация на електрически инсталации, за да изключите токов удар (основното е да не създавате текущ път през човешкото тяло):
• наблюдавайте полярността на връзката;
• Не създавайте късо съединение;
• когато сглобявате батериите, изключете товара от тях;
• свържете зарядното устройство към батерията, когато е изключено от мрежата;
• работата трябва да се извършва в подходящо изолиращо облекло и обувки, без метални предмети, които биха могли да паднат и да закъсат контактите;
• Не докосвайте клемите на батерията с ръцете си, особено с две ръце на различни полюси (това е много опасно при мощни батерии с високо напрежение);
• използвайте специален инструмент с изолирани части;
• не работят в лошо здраве;
• вземете предвид токовете, преминаващи през акумулаторната батерия, и товара и използвайте проводници, подходящи за напречното сечение;
• когато свързвате елементите в една батерия, осигурете надежден и изолиран контакт от външни влияния;
• за осигуряване на надеждна защита на сглобяемите батерии от късо съединение и влага;
• използвайте батерии със същите характеристики и степен на износване;
• внимателно проверете сглобената батерия за наличие на комутационни грешки.

Какво може да причини грешки при свързване на батерията

За да премахнете грешките при свързване на батериите, препоръчително е да използвате специални съединители, които премахват грешките при превключване, например адаптери за T-Plug. Ако батериите са свързани неправилно в един и същи монтаж, могат да се направят грешки, които могат да доведат до много сериозни последици:

• при паралелна връзка се образува късо съединение, в резултат на което в акумулаторите ще възникне бурна химическа реакция, която много бързо ще доведе до изтичане на електролит, деформация на корпуса, пожар или дори експлозия;
• когато са свързани последователно с грешна полярност, веригата е отворена, но когато натоварването е свързано, може да се появи обратен ток през неправилно свързан елемент, което ще го повреди;
• с дълъг късо съединение на една или няколко батерии, запалването на изолацията, топенето на проводниците, бурната реакция вътре в акумулатора, изтичане на електролит, деформация на корпуса, пожар или експлозия;
• при краткосрочно късо съединение на контактите батерията ще остане работеща, но може да се случи влошаване на състоянието на електродите вътре в акумулатора;
• при използване на проводници, които не са проектирани за работещи токове, те ще се прегреят, изолацията им ще се стопи, което може да доведе до късо съединение и произтичащи от това последствия.

Имате въпроси или имате какво да добавите? След това ни пишете за това в коментарите, това ще направи материала по-пълен и точен.