Az elemek soros és párhuzamos csatlakoztatása

Autonóm áramforrások működtetésekor gyakran előfordulnak olyan helyzetek, amikor egy bizonyos módon csatlakoztatott több elemet egyszerre kell használni. Ehhez bizonyos ismeretekre van szükség a több áramforrású áramkörök áramáramának jellemzőiről. Ez a cikk az elemek és a kombinált akkumulátorok összekapcsolásának különféle módszereinek árnyalatait tárgyalja.

Miért csatlakoztassa az elemeket?

Egyes önellátó készülékek olyan áram- és feszültségértékeket igényelnek, amelyeket nehéz megszerezni a rendelkezésre álló szokásos galván tápegységekkel.

Általában erre van szükség egy erősebb kimeneti áramhoz, megnövelt feszültségértékhez vagy kapacitáshoz. E problémák megoldásához különféle konfigurációkat kell létrehozni az aktuális forráskapcsolatokról, amelyek mindegyikének megvannak a saját jellemzői.

Az akkumulátor csatlakoztatási lehetőségei

Három elemcsatlakozási diagram található a szerelvényeken a szükséges paraméterekkel:

1. Soros - az összes elem feszültsége hozzáadódik;
2. Párhuzamos - a kapacitás fejlődik;
3. Kombinált soros párhuzamos - a kapacitás és a feszültség növelése érdekében.

Mindegyiknek vannak bizonyos tulajdonságai, amelyeket tudnia kell az elemek és az általuk táplált eszközök biztonságának és hosszú távú működésének biztosításához.

Az összes kapcsolási módszer fő követelménye az, hogy kizárja a különböző technológiák szerint gyártott akkumulátorok használatát a szerelésben (például a Li-ion és a Ni-Mh nem csatlakoztatható egyszerre).

Akkumulátor soros csatlakoztatása

A megfelelő feszültség és az elektromos készülékek elfogadható működési idejének biztosítása érdekében gyakran használnak akkumulátorokat, amelyekben az egyes elemek (szakaszok) anódjai és katódjai egymással egymáshoz vannak csatlakoztatva.

A kapott kombinált akkumulátor extrém energiaforrásainak anódja és katódja a közös plusz és mínusz. Sorba kapcsolt elemekből készült akkumulátorok esetén a kapott feszültség megegyezik a felhasznált áramforrások feszültségeinek összegével. A kapott akkumulátor kapacitása megegyezik azzal, amelyik a csatlakoztatott akkumulátorok közül a leggyengébb. Egy ilyen szerelvény működése során ugyanaz az áram áramlik az egyes elemeken (töltés és kisülés közben is).

Hat sorozat sorozatának összekapcsolásával, amelyek mindegyikének 1,2 V feszültsége és 1200 mAh kapacitása van, 6x1,2 = 7,2 v egységet kap, 1200 mAh kapacitással.

Ha a szerelvény különböző kapacitású elemeket fog használni, akkor az alacsonyabb kapacitású elemek nagyobb belső ellenállással rendelkeznek, mint mások. A feszültségcsökkenés nagyobb lesz rajtuk, ami a folyamat leggyengébb elemének gyors leürítéséhez vezet.

Ugyanakkor a hatalmasabb szerelvényelemek továbbra is működnek, és a szerelvényt tovább fogják működtetni. Ez a leggyengébb akkumulátor erőteljes lemerüléséhez vezet, ami csökkenti az erőforrásokat és a kapacitást.

Egy ilyen egység töltésekor a leggyengébb akkumulátort más elemek elõtt tölti fel, de mivel a többi még nincs feltöltve, a töltõáram tovább folyik rajta, ami túltöltõdéshez és túlmelegedéshez vezet.Ez különösen veszélyes az akkumulátorokra, amelyek lítiumvegyületeket tartalmaznak, mivel fokozottan érzékenyek a túlterhelésre és az erős kisülésre.

Fontos! Végül a folyamatosan ismétlődő, erősített kisülés és a gyenge szerelvényelem újratöltése gyorsan vezet annak meghibásodásához. Ezért soros kapcsolatban az azonos kapacitású elemeket kell használni. Ez csak ugyanazon gyártó által gyártott, lehetőleg ugyanabból a tételből gyártott tápegységekkel érhető el.

Jobb, ha az összeszerelt akkumulátor minden energiaforrását külön-külön tölti fel, vagy használjon kiegyenlítő töltést feszültségszabályozóval (áramszabályozás) minden elemnél.

Párhuzamos akkumulátor csatlakoztatás

Ebben az esetben az összes anód egy közös vezetékkel van összekötve, a másiknál ​​pedig az összes csatlakoztatott elem katódja. Ezt az áramkört akkor használják, ha a gyűjtő akkumulátor megnövelt áramerősségére van szükség.

A kapott szerelvény teljes kapacitása (tápfeszültség) megegyezik a csatlakoztatott áramforrások kapacitásainak (áthaladó áram) összegével. Feszültsége megegyezik a legnagyobb villamos erővel rendelkező elem feszültségével, és azonos lesz a kapott akkumulátor összes forrásánál.

Hat elem párhuzamos csatlakoztatásával, amelyek mindegyike 1,2 voltos feszültséggel és 1200 mAh kapacitással rendelkezik, 1,2 V-os szerelvényt kap, amelynek kapacitása 6 * 1200 = 7200 mAh.

Figyelem! Ha több azonos, eltérő feszültségű forrás van párhuzamosan csatlakoztatva, akkor az áram a nagyobb feszültségű forrásról egy alacsonyabb feszültségű elemre áramlik.

Ez pusztító hatást gyakorol azokra, akik kevesebb kapacitással rendelkeznek. Az áramlás miatt tilos párhuzamosan eldobható elemeket csatlakoztatni, amelyek során az alacsonyabb feszültségű cellák töltődnek, túlmelegedhetnek, elektrolit szivároghat vagy akár robbanáshoz vezethetnek.

Nagy kapacitású, kis feszültségű forrás párhuzamos csatlakoztatása esetén egy nagyobb kapacitású, de alacsonyabb feszültségű elemhez egy gyenge akkumulátor elektromos rövidzárlata következik be egy erős belső ellenállásán keresztül. Emiatt erős áram áramlik egy gyenge forrásban, ami fokozatos megsemmisüléséhez vezet.

Nagyobb feszültség esetén a nagyobb kapacitású akkumulátoron gyenge elem kényszer töltése következik be, ami szintén káros hatással van rá. Ennek alapján az akkumulátor összeszerelése előtt ajánlott az egyes cellák feszültségeit azonos értékre kiegyenlíteni.

Fontos! Az akkumulátorok párhuzamos csatlakoztatása esetén a túlfolyó áramok pusztító hatásának kiküszöbölése érdekében azonos feszültségű akkumulátorokat kell használni.

Az elemek soros párhuzamos csatlakoztatása

Ha figyelembe veszi az elemek soros és párhuzamos összeállításához történő csatlakoztatásának szabályait, összetett kombinált opciókat hozhat létre, mindkét módszer egyidejű használatával. Ez lehetővé teszi az ebből eredő kapacitás és feszültség növelését, ami különösen szükséges autonóm energiaellátó rendszerekben, elektromos járművekben és más, nagy áramfogyasztással rendelkező eszközökben.

A kombinált akkumulátor kétféle módon szerelhető össze:

1. Összeállítják a szükséges feszültséggel sorba kötött egységeket, majd párhuzamos kapcsolással egyetlen akkumulátorba egyesítik.
2. Az akkumulátorokat a szükséges kapacitású párhuzamosan csatlakoztatott akkumulátorokkal hozzák létre, amelyeket egymás után kapcsolnak, amíg a kívánt feszültség nem lesz beállítva.

Fontos! Meg kell érteni, hogy még ha az összes csatlakozási szabályt be is tartják, lehetetlen kiválasztani az abszolút azonos tulajdonságokkal rendelkező elemeket. Ez elkerülhetetlenül a kapacitás és a feszültség értékének egyensúlyhiányához vezet, amely idővel a gyengébb akkumulátorok fokozott kopásához vezet.

Csatlakozással kapcsolatos óvintézkedések

Az összes akkumulátor csatlakoztatási módszernél számos óvintézkedést be kell tartani:

• tartsa be az elektromos berendezések üzemeltetésére vonatkozó biztonsági intézkedéseket az áramütés kizárása érdekében (a lényeg nem az, hogy áramvezetést hozzon létre az emberi testben):
• figyelje meg a csatlakozás polaritását;
• Ne hozzon létre rövidzárlatot;
• az akkumulátorok összeszerelésekor válassza le a terheket;
• csatlakoztassa a töltőt az akkumulátorhoz, amikor le van választva a hálózatról;
• a munkát megfelelő szigetelő ruházatban és cipőben kell elvégezni, fémtárgyak nélkül, amelyek leeshetnek és rövidzárlatot okozhatnak az érintkezőkben;
• Ne érintse meg kézzel az akkumulátor kivezetéseit, különös tekintettel két különböző pólusú kézzel (ez nagyon veszélyes nagyfeszültségű erős akkumulátorok esetén);
• használjon speciális szerszámot szigetelt alkatrészekkel;
• nem dolgoznak rossz egészségi állapotban;
• vegye figyelembe a gyűjtőakkumulátoron és a terhelésen áthaladó áramot, és használja a keresztmetszethez megfelelő vezetőket;
• amikor az elemeket egy akkumulátorhoz csatlakoztatja, biztosítsa a megbízható és elszigetelt érintkezést a külső behatásoktól;
• az előregyártott akkumulátorok megbízható védelme a rövidzárlat és a nedvesség ellen;
• használjon azonos jellemzőkkel és kopási fokú akkumulátorokat;
• gondosan ellenőrizze az összeszerelt akkumulátort kommutációs hibák szempontjából.

Mi okozhat hibákat az akkumulátor csatlakoztatásakor?

Az elemek bekötésekor fellépő hibák kiküszöbölése érdekében tanácsos speciális csatlakozók használata, például T-Plug adapterek, amelyek kiküszöbölik az átkapcsolási hibákat. Ha az akkumulátorokat helytelenül csatlakoztatják ugyanabba a szerelvénybe, hibákat okozhat, amelyek nagyon súlyos következményekhez vezethetnek:

• párhuzamos csatlakozással rövidzárlatú áramkör alakul ki, amelynek eredményeként heves kémiai reakció lép fel az elemekben, ami nagyon gyorsan elektrolitszivárgáshoz, a ház deformációjához, tűzhez vagy akár robbanáshoz vezet;
• ha nem megfelelő polaritású sorba van kötve, az áramkör nyitva van, de a terhelés csatlakoztatásakor a helytelenül csatlakoztatott elemen keresztül fordított áram léphet fel, amely megrongálja azt;
• egy vagy több elem hosszú rövidzárlatával elkerülhetetlen a szigetelés meggyulladása, a vezetékek megolvadása, az akkumulátoron belüli heves reakció, az elektrolit szivárgása, a ház deformációja, tűz vagy robbanás;
• az érintkezők rövid távú rövidzárlatával az akkumulátor működőképes marad, de az akkumulátoron belüli elektródok állapotának romlása, a kapacitás csökkenése előfordulhat;
• ha nem olyan áramvezetőket használnak, amelyeket nem működő áramra terveztek, akkor azok túlmelegednek, szigetelésük megolvad, ami rövidzárlathoz és ennek következményeihez vezethet.

Kérdése van, vagy van valami hozzá? Akkor írjon nekünk erről a megjegyzésekben, ez az anyag teljesebbé és pontosabbá válik.