Conexión en serie y paralela de baterías.

Al operar fuentes de corriente autónomas, a menudo se encuentran situaciones en las que es necesario usar simultáneamente varios elementos conectados de una manera determinada. Esto requiere cierto conocimiento con respecto a las características del flujo de corriente en circuitos con varias fuentes de alimentación. Este artículo analiza los matices de varios métodos para conectar baterías en una batería combinada.

¿Por qué conectar las baterías?

Algunos dispositivos autoalimentados requieren valores de corriente y voltaje que son difíciles de proporcionar con los suministros de energía galvánica estándar disponibles.

Como regla, esta es la necesidad de una corriente de salida más potente, un mayor valor de voltaje o capacitancia. Para resolver estos problemas, es necesario crear varias configuraciones de conexiones de fuente actuales, cada una de las cuales tiene sus propias características.

Opciones de conexión de batería

Hay tres diagramas de conexión de batería en ensamblajes con los parámetros requeridos:

1. Serie: se agrega el voltaje de todas las baterías;
2. Paralelo: se desarrolla la capacidad;
3. Serie combinada en paralelo: para aumentar la capacitancia y el voltaje.

Todos tienen ciertas características que debe conocer para garantizar la seguridad y el funcionamiento a largo plazo de las baterías y los dispositivos que alimentan.

El requisito principal para todos los métodos de conmutación es excluir el uso de baterías fabricadas por diferentes tecnologías en el ensamblaje (por ejemplo, Li-ion y Ni-Mh no pueden conectarse al mismo tiempo).

Conexión en serie de la batería

Para garantizar un voltaje suficiente y un tiempo de funcionamiento aceptable de los aparatos eléctricos, a menudo se usan baterías en las que los ánodos y cátodos de los elementos individuales (secciones) están interconectados secuencialmente por conductores.

El ánodo y el cátodo de las fuentes de energía extremas de la batería combinada resultante son sus más y menos comunes. Para una batería hecha de elementos conectados en serie, el voltaje resultante es igual a la suma de los voltajes de las fuentes de corriente utilizadas. La capacidad resultante de la batería resultante es igual a la que tiene la más débil de las baterías conectadas. Durante el funcionamiento de dicho conjunto, la misma corriente fluye a través de cada elemento (tanto durante la carga como durante la descarga).

Al conectar seis baterías en serie, cada una de las cuales tiene un voltaje de 1.2 voltios y una capacidad de 1200 mAh, se obtendrá un conjunto de 6x1.2 = 7.2 v con una capacidad de 1200 mAh.

Si el ensamblaje utilizará elementos con capacidades diferentes, entonces aquellos que tengan una capacidad menor tendrán una resistencia interna más alta en comparación con otros. La caída de voltaje a través de ellos será mayor, lo que conducirá a una descarga rápida del elemento más débil del proceso.

Al mismo tiempo, las baterías de ensamblaje más potentes seguirán funcionando y el ensamblaje funcionará. Esto conducirá a una descarga fuerte de la batería más débil, lo que reducirá sus recursos y capacidad.

Al cargar un conjunto de este tipo, la batería más débil se carga antes que otros elementos, pero debido al hecho de que los demás aún no se han cargado, la corriente de carga continuará fluyendo a través de él, lo que provocará una sobrecarga y un sobrecalentamiento.Esto es especialmente peligroso para las baterías que contienen compuestos de litio debido a su mayor sensibilidad a sobrecargas y descargas fuertes.

Importante! En última instancia, una descarga y recarga amplificadas constantemente repetidas de un elemento de ensamblaje débil conducirán rápidamente a su falla. Por lo tanto, en conexión en serie, deben usarse elementos de igual capacidad. Esto solo se puede lograr utilizando fuentes de alimentación fabricadas por el mismo fabricante, preferiblemente del mismo lote.

Es mejor cargar cada fuente de energía de la batería ensamblada por separado, o usar una carga de compensación con control de voltaje (regulación de corriente) en cada elemento.

Conexión de batería paralela

En este caso, todos los ánodos están conectados por un conductor común y, por el otro, todos los cátodos de las baterías conectadas. Este circuito se usa cuando se necesita un mayor amperaje de la batería de recolección.

La capacidad total (corriente suministrada) del conjunto resultante es igual a la suma de las capacidades (corrientes de paso) de las fuentes de energía conectadas. Su voltaje será igual al voltaje del elemento con la mayor fuerza electromotriz, y será el mismo en todas las fuentes de la batería resultante.

Con una conexión paralela de seis baterías, cada una de las cuales tiene un voltaje de 1.2 voltios y una capacidad de 1200 mAh, se obtendrá un conjunto de 1.2v con una capacidad de 6 * 1200 = 7200 mAh.

Atencion Cuando varias fuentes idénticas con diferente voltaje están conectadas en paralelo, la corriente fluye desde una fuente con un voltaje más alto a un elemento con un voltaje más bajo.

Esto tiene un efecto devastador en aquellos que tienen menos capacidad. Debido al flujo de corrientes, está prohibido conectar baterías desechables en paralelo, lo que conduce a la carga de celdas con un voltaje más bajo, su sobrecalentamiento, fuga de electrolito o incluso explosión.

En el caso de una conexión paralela de una fuente con un gran voltaje de pequeña capacidad a un elemento de mayor capacidad, pero con un voltaje más bajo, se produce un cortocircuito eléctrico de una batería débil a través de una menor resistencia interna de una fuerte. Debido a esto, una corriente fuerte fluye en una fuente débil, lo que conduce a su destrucción gradual.

En el caso de alto voltaje en una batería con una capacidad mayor, se produce una carga forzada de un elemento débil, que también tiene un efecto perjudicial sobre él. En base a esto, antes de ensamblar la batería, se recomienda igualar los voltajes de cada una de sus celdas al mismo valor.

Importante! Para eliminar el efecto destructivo de las corrientes desbordantes cuando las baterías se conectan en paralelo, se deben usar baterías con el mismo voltaje.

Conexión en serie de baterías paralelas

Si tiene en cuenta las reglas para conectar baterías en conjuntos en serie y en paralelo, puede crear opciones complejas combinadas con el uso simultáneo de ambos métodos. Esto le permite aumentar la capacitancia y el voltaje resultantes, lo cual es especialmente necesario en sistemas autónomos de suministro de energía, vehículos eléctricos y otros dispositivos con un gran consumo de corriente eléctrica.

La batería combinada se puede ensamblar de dos maneras:

1. Se compila el número requerido de ensambles conectados en serie con el voltaje requerido, y luego se combinan en una sola batería mediante conmutación en paralelo.
2. Las baterías se crean con baterías conectadas en paralelo de la capacidad requerida, que luego se cambian secuencialmente hasta que se establece el voltaje deseado.

Importante! Debe entenderse que incluso si se observan todas las reglas de conexión, es imposible seleccionar baterías con características absolutamente idénticas. Esto inevitablemente conducirá a un desequilibrio en los valores de capacitancia y voltaje, lo que con el tiempo conducirá a un mayor desgaste de las baterías más débiles.

Precauciones de conexión

Con todos los métodos de conexión de la batería, se deben observar una serie de precauciones:

• Observe las medidas de seguridad para el funcionamiento de las instalaciones eléctricas para excluir las descargas eléctricas (lo principal es no crear una ruta de corriente a través del cuerpo humano):
• observar la polaridad de la conexión;
• No cree cortocircuitos;
• al ensamblar las baterías, desconecte la carga de ellas;
• conecte el cargador a la batería cuando esté desconectado de la red;
• el trabajo debe llevarse a cabo con ropa y zapatos aislantes apropiados, sin objetos metálicos que puedan caerse y cortocircuitar los contactos;
• No toque los terminales de la batería con las manos, especialmente con las dos manos en diferentes polos (esto es muy peligroso en baterías potentes con alto voltaje);
• use una herramienta especial con partes aisladas;
• no trabaje con mala salud;
• tenga en cuenta las corrientes que pasan a través de la batería de recolección y la carga y use conductores adecuados para la sección transversal;
• Al conectar los elementos en una batería, asegúrese de un contacto confiable y aislado de las influencias externas;
• para proporcionar protección confiable de baterías prefabricadas contra cortocircuitos y humedad;
• use baterías con las mismas características y grado de desgaste;
• revise cuidadosamente la batería ensamblada por errores de conmutación.

¿Qué puede causar errores al conectar la batería?

Para eliminar errores al conectar las baterías, es aconsejable utilizar conectores especiales que eliminen errores de conmutación, por ejemplo, adaptadores T-Plug. Si las baterías están conectadas incorrectamente en el mismo conjunto, se pueden cometer errores que pueden tener consecuencias muy graves:

• con una conexión paralela, se forma un circuito en cortocircuito, como resultado de lo cual se producirá una reacción química violenta en las baterías, que muy rápidamente provocará fugas de electrolitos, deformación de la carcasa, incendio o incluso explosión;
• cuando se conecta en serie con la polaridad incorrecta, el circuito está abierto, pero cuando se conecta la carga, puede aparecer una corriente inversa a través del elemento conectado incorrectamente, lo que lo dañará;
• con un cortocircuito largo de una o varias baterías, la ignición del aislamiento, la fusión de los conductores, la reacción violenta dentro de la batería, la fuga de electrolito, la deformación de la carcasa, el fuego o la explosión es inevitable;
• con un cortocircuito a corto plazo de los contactos, la batería permanecerá operativa, pero el deterioro del estado de los electrodos dentro de la batería puede provocar una disminución de la capacidad;
• Cuando se usan conductores que no están diseñados para corrientes de trabajo, se sobrecalentarán, su aislamiento se derretirá, lo que puede provocar un cortocircuito y las consecuencias resultantes.

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