בעת הפעלת מקורות זרם אוטונומיים, לרוב נתקלים סיטואציות כאשר יש צורך להשתמש בו זמנית בכמה אלמנטים המחוברים בצורה מסוימת. זה דורש ידע מסוים לגבי תכונות הזרימה הנוכחית במעגלים עם כמה ספקי כוח. מאמר זה דן בניואנסים של שיטות שונות לחיבור סוללות לסוללה משולבת.
תוכן
למה לחבר סוללות
חלק מהתקנים המונעים על ידי עצמם דורשים ערכי זרם ומתח שקשה לספק להם ספקי כוח גלווניים סטנדרטיים זמינים.
ככלל, זהו הצורך בזרם יציאה חזק יותר, ערך מוגבר של מתח או קיבול. כדי לפתור בעיות אלה, זה נדרש ליצור תצורות שונות של חיבורי מקור נוכחיים, שלכל אחד מהם מאפיינים משלו.
אפשרויות חיבור סוללה
יש שלוש דיאגרמות של חיבור סוללה במכלולים עם הפרמטרים הנדרשים:
- סידורי - המתח של כל הסוללות מתווסף;
- במקביל - הקיבולת מתפתחת;
- סדרה מקבילה משולבת - להגברת הקיבולת והמתח.
לכולם תכונות מסוימות שעליכם לדעת בכדי להבטיח את בטיחותם ותפעולם לטווח הארוך של המצברים והמכשירים שהם מזינים.
הדרישה העיקרית לכל שיטות המיתוג היא לא לכלול שימוש בסוללות המיוצרות על ידי טכנולוגיות שונות בהרכבה (לדוגמה, לא ניתן לחבר Li-ion ו- Ni-Mh בו זמנית).
חיבור סידורי סוללה
כדי להבטיח מתח מספיק וזמן פעולה מקובל למכשירי חשמל, משתמשים לעתים קרובות בסוללות בהן האנודות והקתודות של האלמנטים הבודדים (קטעים) מחוברים ברצף על ידי מוליכים.
האנודה והקתודה של מקורות הכוח הקיצוניים של הסוללה המשולבת שהתקבלו הם הפלוס והמינוס הנפוצים שלה. עבור סוללה העשויה מאלמנטים המחוברים בסדרה, המתח המתקבל שווה לסכום המתחים של מקורות הזרם שבהם נעשה שימוש. הקיבולת המתקבלת של הסוללה המתקבלת שווה לזו שיש לה החלשה ביותר של הסוללות המחוברות. במהלך פעולת מכלול כזה, אותו זרם זורם בכל אלמנט (גם במהלך טעינה וגם במהלך הפריקה).
על ידי חיבור של שש סוללות בסדרות, שלכל אחת מהן מתח של 1.2 וולט והספק של 1200 מיליאמפר / שעה, תתקבל מכלול של 6x1.2 = 7.2 וולט עם הספק של 1200 מיליאמ"ש.
אם המכלול ישתמש באלמנטים בעלי יכולות שונות, אזי בעלי יכולת נמוכה יותר יהיה עמידות פנימית גבוהה יותר בהשוואה לאחרים. ירידת המתח על פיהם תהיה גדולה יותר, מה שיוביל לפריקה מהירה של האלמנט החלש ביותר בתהליך.
במקביל, סוללות הרכבה חזקות יותר עדיין ימשיכו לפעול וההרכבה תופעל. זה יביא לפריקה חזקה של הסוללה החלשה ביותר, שתפחית את המשאב והיכולת שלה.
בעת טעינת מכלול כזה, הסוללה החלשה נטענת לפני אלמנטים אחרים, אך בשל העובדה שהאחרים טרם נטענו, זרם הטעינה ימשיך לזרום דרכו, מה שיוביל לטעינה יתר ולחימום יתר.זה מסוכן במיוחד עבור סוללות שמכילות תרכובות ליתיום בגלל הרגישות המוגברת שלהן לטעינת יתר ופריקה חזקה.
חשוב! בסופו של דבר, פריקה מוגברת חוזרת ונשנית וטעינה מחדש של אלמנט הרכבה חלש יובילו במהירות לכישלונה. לכן בחיבור סדרות יש להשתמש באלמנטים בעלי יכולת שווה. ניתן להשיג זאת רק באמצעות ספקי כוח המיוצרים על ידי אותו יצרן, רצוי מאותו אצווה.
עדיף להטעין כל מקור כוח של הסוללה המורכבת בנפרד, או להשתמש במטען השוואת עם בקרת מתח (ויסות זרם) על כל אלמנט.
חיבור סוללה מקביל
במקרה זה, כל האנודים מחוברים עם מוליך משותף אחד, ואילו האחרים כולם קתודות של סוללות מחוברות. מעגל זה משמש כאשר יש צורך בהגברה של סוללת האיסוף.
הקיבולת הכוללת (הזרם המסופק) של המכלול שהתקבל שווה לסכום הקיבולות (זרמים עוברים) של מקורות הכוח המחוברים. המתח שלו יהיה שווה למתח של האלמנט בעל הכוח האלקטרוניסטי הגדול ביותר, והוא יהיה זהה בכל מקורות הסוללה המתקבלת.
עם חיבור מקביל של שש סוללות, שלכל אחת מהן מתח של 1.2 וולט והספק של 1200 מיליאמ"ש, תתקבל מכלול של 1.2 וולט עם הספק של 6 * 1200 = 7200 מיליאמ"ש.
תשומת לב! כאשר מספר מקורות זהים עם מתח שונה מחוברים במקביל, זרם זורם ממקור עם מתח גבוה יותר לגורם עם מתח נמוך יותר.
יש לכך השפעה הרסנית על אלה שיש להם פחות יכולת. בשל זרימת הזרמים, אסור לחבר סוללות חד פעמיות במקביל, בהן זה מוביל לטעינת תאים במתח נמוך יותר, להתחממות יתר שלהם, לדליפת אלקטרוליט או אפילו להתפוצצות.
במקרה של חיבור מקביל של מקור עם מתח גדול בעל קיבולת קטנה לאלמנט בעל קיבולת גדולה יותר, אך עם מתח נמוך יותר, מתרחש קצר חשמלי של סוללה חלשה דרך התנגדות פנימית נמוכה יותר של חזק. בגלל זה, זרם חזק זורם במקור חלש, מה שמוביל להרסו ההדרגתי.
במקרה של מתח גבוה על סוללה בעלת קיבולת גדולה יותר, מתרחש מטען מאולץ של אלמנט חלש, שיש לו גם השפעה מזיקה עליו. על סמך זאת, לפני הרכבת הסוללה, מומלץ להשוות את המתח של כל אחד מתאיו לאותו ערך.
חשוב! בכדי לבטל את ההשפעה ההרסנית של זרמים שעלה על גדותיהם כאשר סוללות מחוברות במקביל, יש להשתמש בסוללות עם אותו מתח.
חיבור מקבילי של מצברים בסדרה
אם אתה לוקח בחשבון את הכללים לחיבור סוללות למכלולים סדרתיים ומקבילים, אתה יכול ליצור אפשרויות משולבות מורכבות תוך שימוש בו זמנית בשתי השיטות. זה מאפשר לך להגדיל את הקיבול והמתח המתקבלים, הנחוצים במיוחד במערכות אספקת אנרגיה אוטונומית, כלי רכב חשמליים והתקנים אחרים עם צריכה גדולה של זרם חשמלי.
ניתן להרכיב את סוללת השילוב בשתי דרכים:
- נערך המספר הדרוש של מכלולים המחוברים לסדרה עם המתח הנדרש ואז הם משולבים לסוללה יחידה באמצעות מיתוג מקביל.
- סוללות נוצרות עם סוללות מחוברות במקביל בעלות הקיבולת הנדרשת, אשר לאחר מכן מנותקות ברצף עד להגדרת המתח הרצוי.
חשוב! יש להבין כי גם אם מקפידים על כל כללי החיבור, אי אפשר לבחור סוללות עם מאפיינים זהים לחלוטין. זה באופן בלתי נמנע יביא לחוסר איזון בערכי הקיבול והמתח, מה שיבוא לאורך זמן לעלייה בבלילה של סוללות חלשות יותר.
אמצעי זהירות לחיבור
בכל שיטות חיבור הסוללה, יש להקפיד על מספר אמצעי זהירות:
- יש להקפיד על אמצעי בטיחות להפעלת מתקנים חשמליים למניעת התחשמלות (העיקר לא ליצור נתיב זרם בגוף האדם):
- התבונן בקוטביות של החיבור;
- אל תיצור מעגלים קצרים;
- בעת הרכבת הסוללות, נתק את העומס מהן;
- חבר את המטען לסוללה כאשר הוא מנותק מהרשת;
- יש לבצע עבודות בבגדים ונעליים מבודדות מתאימות, ללא חפצי מתכת שעלולים ליפול ולקצר את המגעים;
- אל תיגע עם מסופי הסוללה בידיים שלך, במיוחד עם שתי ידיים בקטבים שונים (זה מסוכן מאוד על סוללות עוצמתיות עם מתח גבוה);
- השתמש בכלי מיוחד עם חלקים מבודדים;
- לא עובדים בבריאות לקויה;
- לקחת בחשבון את הזרמים העוברים בסוללת האיסוף ואת העומס ולהשתמש במוליכים המתאימים לחתך הרוחב;
- בעת חיבור האלמנטים לסוללה אחת, יש להבטיח מגע אמין ומבודד מהשפעות חיצוניות;
- לספק הגנה אמינה על סוללות טרומי מפני מעגלים קצרים ולחות;
- להשתמש בסוללות עם אותם מאפיינים ודרגת שחיקה;
- בדוק בזהירות את הסוללה המורכבת אם יש שגיאות יוממות.
מה יכול לגרום לשגיאות בעת חיבור הסוללה
כדי לבטל שגיאות בעת חיבור הסוללות, רצוי להשתמש במחברים מיוחדים המונעים שגיאות מיתוג, למשל מתאמי T-Plug. אם הסוללות מחוברות בצורה לא נכונה באותה מכלול, ניתן לבצע שגיאות שיכולות לגרום לתוצאות חמורות מאוד:
- עם חיבור מקביל נוצר מעגל קצר-מעגל, וכתוצאה ממנו תתרחש תגובה כימית אלימה בסוללות, מה שיוביל במהירות רבה לדליפת אלקטרוליט, עיוות המקרה, שריפה או אפילו פיצוץ;
- כאשר הוא מחובר בסדרה עם קוטביות שגויה, המעגל פתוח, אך כאשר העומס מחובר, עשוי להופיע זרם הפוך דרך האלמנט המחובר בצורה שגויה, מה שיפגע בו;
- עם קצר חשמלי ארוך של סוללה אחת או כמה, הצתה של הבידוד, התכה של מוליכים, תגובה אלימה בתוך הסוללה, דליפת אלקטרוליט, עיוות בית, שריפה או פיצוץ בלתי נמנע;
- עם קצר חשמלי לטווח הקצר של המגעים, הסוללה תישאר פעילה, אך התדרדרות במצב האלקטרודות בתוך הסוללה עשויה להתרחש ירידה בקיבולת;
- כשמשתמשים במוליכים שאינם מיועדים לזרמי עבודה הם יתחממו יתר על המידה, הבידוד שלהם יתמס, מה שעלול להוביל לקצר ולתוצאות בעקבותיו.
יש לך שאלות או שיש לך מה להוסיף? ואז כתוב לנו על זה בתגובות, זה יהפוך את החומר למלא ומדויק יותר.
בסמארטפון, הטאבלט לא התחמם את הסוללה, מעולם