Collegamento seriale e parallelo delle batterie

Quando si utilizzano fonti di corrente autonome, si verificano spesso situazioni in cui è necessario utilizzare contemporaneamente più elementi collegati in un determinato modo. Ciò richiede una certa conoscenza delle caratteristiche del flusso di corrente nei circuiti con più alimentatori. Questo articolo discute le sfumature di vari metodi di collegamento delle batterie in una batteria combinata.

Perché collegare le batterie

Alcuni dispositivi autoalimentati richiedono valori di corrente e tensione difficili da fornire con gli alimentatori galvanici standard disponibili.

Di norma, questa è la necessità di una corrente di uscita più potente, un valore maggiore di tensione o capacità. Per risolvere questi problemi, è necessario creare varie configurazioni delle connessioni di origine correnti, ognuna delle quali ha le proprie caratteristiche.

Opzioni di connessione della batteria

Esistono tre schemi di collegamento della batteria negli assiemi con i parametri richiesti:

1. Seriale: viene aggiunta la tensione di tutte le batterie;
2. Parallelo: la capacità si sviluppa;
3. Combinato in serie parallelo - per aumentare capacità e tensione.

Tutti hanno alcune caratteristiche che è necessario conoscere per garantire la sicurezza e il funzionamento a lungo termine delle batterie e dei dispositivi che alimentano.

Il requisito principale per tutti i metodi di commutazione è quello di escludere l'uso di batterie prodotte da diverse tecnologie nell'assemblaggio (ad esempio, Li-ion e Ni-Mh non possono essere collegati contemporaneamente).

Connessione seriale della batteria

Per garantire una tensione sufficiente e un tempo di funzionamento accettabile degli apparecchi elettrici, vengono spesso utilizzate batterie in cui gli anodi e i catodi dei singoli elementi (sezioni) sono interconnessi in sequenza dai conduttori.

L'anodo e il catodo delle fonti di energia estreme della batteria combinata risultante sono i suoi più e meno comuni. Per una batteria composta da elementi collegati in serie, la tensione risultante è uguale alla somma delle tensioni delle sorgenti di corrente utilizzate. La capacità risultante della batteria risultante è uguale a quella che ha la più debole delle batterie collegate. Durante il funzionamento di un tale assemblaggio, la stessa corrente scorre attraverso ciascun elemento (sia durante la carica che durante la scarica).

Collegando sei batterie in serie, ognuna delle quali ha una tensione di 1,2 volt e una capacità di 1200 mAh, si otterrà un assemblaggio di 6x1,2 = 7,2 v con una capacità di 1200 mAh.

Se il gruppo utilizzerà elementi con capacità diverse, quelli con capacità inferiore avranno una resistenza interna maggiore rispetto ad altri. La caduta di tensione su di essi sarà maggiore, il che porterà a una scarica rapida dell'elemento più debole nel processo.

Allo stesso tempo, saranno ancora operative batterie di assemblaggio più potenti e il gruppo verrà azionato. Ciò porterà a un forte scaricamento della batteria più debole, che ridurrà le sue risorse e capacità.

Quando si carica un tale assemblaggio, la batteria più debole viene caricata prima di altri elementi, ma a causa del fatto che gli altri non sono stati ancora caricati, la corrente di carica continuerà a fluire attraverso di essa, il che porterà a sovraccarico e surriscaldamento.Ciò è particolarmente pericoloso per le batterie che contengono composti al litio a causa della loro maggiore sensibilità al sovraccarico e alla forte scarica.

! importante In definitiva, una scarica amplificata e una ricarica costantemente ripetute di un elemento di assemblaggio debole porteranno rapidamente al suo fallimento. Pertanto, in collegamento in serie, dovrebbero essere utilizzati elementi di uguale capacità. Ciò può essere ottenuto solo utilizzando alimentatori prodotti dallo stesso produttore, preferibilmente dallo stesso lotto.

È meglio caricare ciascuna fonte di alimentazione della batteria assemblata separatamente o utilizzare una carica di compensazione con controllo di tensione (regolazione della corrente) su ciascun elemento.

Collegamento parallelo della batteria

In questo caso, tutti gli anodi sono collegati con un conduttore comune e con l'altro sono tutti i catodi delle batterie collegate. Questo circuito viene utilizzato quando è necessario un amperaggio maggiore della batteria di raccolta.

La capacità totale (corrente fornita) del gruppo risultante è pari alla somma delle capacità (correnti di passaggio) delle fonti di alimentazione collegate. La sua tensione sarà uguale alla tensione dell'elemento con la maggiore forza elettromotrice e sarà la stessa su tutte le fonti della batteria risultante.

Con una connessione parallela di sei batterie, ognuna delle quali ha una tensione di 1,2 volt e una capacità di 1200 mAh, si otterrà un assemblaggio di 1,2 V con una capacità di 6 * 1200 = 7200 mAh.

Attenzione! Quando più sorgenti identiche con tensione diversa sono collegate in parallelo, la corrente scorre da una sorgente con una tensione più elevata a un elemento con una tensione più bassa.

Questo ha un effetto devastante su quelli che hanno meno capacità. A causa del flusso di correnti, è vietato collegare in parallelo batterie usa e getta, in cui porta alla carica di celle con una tensione inferiore, al loro surriscaldamento, alla perdita di elettrolita o persino all'esplosione.

Nel caso di una connessione parallela di una sorgente con una grande tensione di piccola capacità a un elemento di una maggiore capacità, ma con una tensione inferiore, un cortocircuito elettrico di una batteria debole si verifica attraverso una resistenza interna inferiore di una forte. Per questo motivo, una forte corrente scorre in una fonte debole, che porta alla sua graduale distruzione.

Nel caso di alta tensione su una batteria con una capacità maggiore, si verifica una carica forzata di un elemento debole, che ha anche un effetto dannoso su di essa. In base a ciò, prima di assemblare la batteria, si consiglia di equalizzare le tensioni di ciascuna delle sue celle allo stesso valore.

! importante Per eliminare l'effetto distruttivo di correnti straripanti quando le batterie sono collegate in parallelo, è necessario utilizzare batterie con la stessa tensione.

Collegamento in serie serie di batterie

Se si prendono in considerazione le regole per il collegamento delle batterie in assiemi seriali e paralleli, è possibile creare complesse opzioni combinate con l'uso simultaneo di entrambi i metodi. Ciò consente di aumentare la capacità e la tensione risultanti, il che è particolarmente necessario nei sistemi di alimentazione di energia autonomi, veicoli elettrici e altri dispositivi con un grande consumo di corrente elettrica.

La batteria combinata può essere assemblata in due modi:

1. Il numero richiesto di assiemi collegati in serie con la tensione richiesta viene compilato, quindi vengono combinati in una singola batteria mediante commutazione in parallelo.
2. Le batterie vengono create con batterie collegate in parallelo della capacità richiesta, che vengono quindi commutate in sequenza fino a quando viene impostata la tensione desiderata.

! importante Resta inteso che anche se vengono rispettate tutte le regole di connessione, è impossibile selezionare batterie con caratteristiche assolutamente identiche. Ciò porterà inevitabilmente a uno squilibrio nei valori di capacità e tensione, che nel tempo porterà a un aumento dell'usura delle batterie più deboli.

Precauzioni per la connessione

Con tutti i metodi di collegamento della batteria, è necessario osservare una serie di precauzioni:

• osservare le misure di sicurezza per il funzionamento degli impianti elettrici per escludere le scosse elettriche (l'importante è non creare un percorso di corrente attraverso il corpo umano):
• osservare la polarità della connessione;
• Non creare cortocircuiti;
• quando si assemblano le batterie, scollegare il carico da esse;
• collegare il caricabatterie alla batteria quando è scollegato dalla rete;
• i lavori devono essere eseguiti con indumenti e scarpe isolanti appropriati, senza oggetti metallici che potrebbero cadere e cortocircuitare i contatti;
• Non toccare i terminali della batteria con le mani, in particolare con due mani a poli diversi (ciò è molto pericoloso con batterie potenti ad alta tensione);
• utilizzare uno strumento speciale con parti isolate;
• non lavorare in cattive condizioni di salute;
• tenere conto delle correnti che attraversano la batteria di raccolta e del carico e utilizzare conduttori adatti alla sezione trasversale;
• quando si collegano gli elementi in una batteria, assicurare un contatto affidabile e isolato da influenze esterne;
• fornire una protezione affidabile delle batterie prefabbricate da cortocircuiti e umidità;
• utilizzare batterie con le stesse caratteristiche e grado di usura;
• controllare attentamente la batteria assemblata per errori di commutazione.

Cosa può causare errori quando si collega la batteria

Per eliminare gli errori durante il collegamento delle batterie, è consigliabile utilizzare connettori speciali che eliminano gli errori di commutazione, ad esempio gli adattatori T-Plug. Se le batterie sono collegate in modo errato nello stesso assieme, è possibile che vengano commessi errori che possono portare a conseguenze molto gravi:

• con una connessione parallela, si forma un circuito in cortocircuito, a seguito del quale si verificherà una reazione chimica violenta nelle batterie, che porterà molto rapidamente a perdita di elettrolita, deformazione della custodia, incendio o persino esplosione;
• quando collegato in serie con la polarità errata, il circuito è aperto, ma quando il carico è collegato, può comparire una corrente inversa attraverso l'elemento collegato in modo errato, che lo danneggerà;
• con un lungo corto circuito di una o più batterie, è inevitabile l'accensione dell'isolamento, la fusione dei conduttori, la reazione violenta all'interno della batteria, la perdita di elettrolita, la deformazione dell'alloggiamento, il fuoco o l'esplosione;
• con un cortocircuito a breve termine dei contatti, la batteria rimarrà operativa, ma il deterioramento dello stato degli elettrodi all'interno della batteria può causare una riduzione della capacità;
• quando si usano conduttori non progettati per correnti di lavoro, si surriscaldano, il loro isolamento si scioglie, il che può portare a un corto circuito e alle conseguenze che ne conseguono.

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