Параллельное и последовательное соединение аккумуляторов схема: Последовательное и параллельное соединение аккумуляторов

Три схемы соединения аккумуляторных батарей для электропитания

Аккумуляторные батареи (АКБ) в зависимости от их назначения собираются из определенного количества аккумулирующих энергию элементов. Схема соединения

аккумуляторных батарей при этом зависит от того, какая преследуется цель. Это может быть увеличение емкости батареи, повышение напряжения либо сочетание обеих этих параметрических характеристик устройства.
Аккумуляторные сборки для хранения электроэнергии

В основном батареи собирают последовательно-параллельно, а сами сборки служат для промежуточного или резервного хранения электроэнергии

Известны и повсеместно применяются 3 варианта соединения отдельных аккумуляторов в батарею: последовательное, параллельное и смешанное или комбинированное.

Содержание

Повышение рабочего напряжения батареи

Аккумуляторы электрической энергии имеют различное рабочее напряжение. Варьироваться оно может в очень широком диапазоне: от 0,5 до 48 Вольт. В то же время, для обеспечения автономного питания приборов, запуска двигателей внутреннего сгорания, питания электроприводной техники требуется другой диапазон напряжений. Повысить рабочее напряжение автономного источника тока можно последовательным соединением нескольких аккумуляторов в батарею.

последовательное соединение аккумуляторных батарей с формулами

Схемы и формулы при последовательном соединении батарей

При последовательном соединении коммутируются разнополярные клеммы аккумулятора. Плюсовой вывод предыдущего устройства соединяется с минусовым выводом последующего. Суммарное рабочее напряжение батареи при таком способе будет равно сумме рабочих напряжений коммутированных источников тока. Это значит, что для получения АКБ с рабочим напряжением 12 В необходимо последовательно соединить 4 трехвольтных источника либо 10 аккумуляторов с рабочим напряжением 1,2 В. Емкость скомплектованной последовательным соединением источников не изменяется и остается равной емкости каждого включенного в схему аккумулятора.

пример последовательного соединения акб

Очевидным и наглядным примером такого способа комплектации батареи могут служить автомобильные АКБ. В них отдельные источники, именуемые банками, объединены в общем корпусе и последовательно соединены свинцовыми шинами. Выбор в качестве материала для соединительных шин свинца объясняется просто: аккумуляторные электроды также изготавливаются из свинца. Шины, интегрированные в коммуникационную схему, соединяются с электродами на молекулярном уровне, а не механически. Это позволят избежать возникновения электрохимических коррозионных процессов.

Увеличение емкости источника питания

Нередки технические условия, когда от источника питания при сохранении рабочего напряжения требуется повышенная емкость. В таких случаях для комплектования батареи применяется параллельное соединение аккумуляторов. Такой способ коммутирования позволяет в разы, а в особо ответственных случаях – в десятки раз увеличить суммарную емкость питающего устройства.

параллельное соединение акб батарей с формулами

Параллельное соединение батарей с формулами

Параллельное соединение осуществляется путем коммутации однополюсных выводов источников тока: плюсовой и минусовой выводы предыдущего аккумулятора соединяются с одноименными выводами последующего. Суммарная электрическая емкость скомпонованной таким способом коммутации батареи будет равна сумме электрических емкостей входящих в схему отдельных источников. Это значит, что при соединении трех аккумуляторных батарей с номинальной емкостью 60 А*ч получится устройство, имеющее электрическую емкость 180 А*ч.

пример параллельного соединения акб батарей

В качестве примера подключения аккумуляторных батарей параллельной коммутацией можно привести источники бесперебойного либо аварийного питания приборов и аппаратуры. Параллельно подключаются АКБ большегрузных автомобилей и тяжелой специальной техники с большим объемом двигателя. Большой распространение параллельная коммутация получила на флоте: здесь параллельно соединенные устройства питания применяются для запуска вспомогательных дизелей, работы освещения, систем связи и жизнеобеспечения в аварийных ситуациях.

Повышение напряжения с одновременным увеличением емкости АКБ

Ярким примером смешанного или комбинированного соединения аккумуляторов в комплекс с необходимыми показателями рабочего напряжения и электрической емкости служат источники питания машин с электрическим приводом.

ВАЖНО! При увеличении емкости аккумуляторных батарей увеличиваются и токи. Правильно подбирайте сечения проводов! Используйте негорючие или самозатухающие провода.

Тяговые аккумуляторные батареи для обеспечения работы приводных и управляющих двигателей электроприводных машин и механизмов комплектуются именно по такой схеме. Достаточно подробно о способах соединения АКБ изложено в этом видео:

Комбинированное соединение подразумевает использование в коммутационной схеме одновременно последовательного и параллельного способов подключения. Возможны два варианта:

1. Сначала методом последовательного соединения источников подготавливаются батареи с требуемым рабочим напряжением. На втором этапе параллельно коммутируется необходимое количество подготовленных сборок для обеспечения потребной электрической емкости.

2. Во втором варианте параллельной коммутацией предварительно набираются батареи с требуемой емкостью. После этого устройства соединяются последовательно до достижения необходимого рабочего напряжения.

схема последовательно-параллельного соединения аккумуляторных батарей с расчетом

Схема последовательно-параллельного соединения аккумуляторных батарей наиболее часто применяемая, так как современные батареи для автономного энергообеспечения домов имеют номинальное напряжение 3,4 В

Комплектование АКБ комбинированным способом позволяет формировать источники питания, напряжение и электрическая емкость которых ограничивается только занимаемым ими рабочим пространством.

Особенности комплектования батарей аккумуляторов

Все три способа соединения отдельных источников питания в комплекс подчиняются не сложным, но важным для эффективной и долгосрочной эксплуатации правилам.

пример монтажа накопителя энергии на литийонных батареях

Последовательно-параллельная схема подключения на примере литий-ионных батарей

Пролонгированная работа батареи и ее экономическая целесообразность может быть обеспечена при соблюдении следующих правил:

  • электрическая емкость включаемых в комплекс источников не должна отличаться на величину, превышающую 5% от номинальной;
  • рабочие напряжения отдельных элементов батареи должны находиться в разумном соотношении;
  • эксплуатационное техническое состояние включаемых в комплекс автономного питания элементов должно быть максимально сбалансированным;
  • сечение коммутационных линий и шин должно быть рассчитано с учетом токовых нагрузок как внутри батареи, так и во внешних электрических цепях.

Ассортимент предлагаемых рынком источников питания при грамотном подходе позволяет создавать аккумуляторные батареи со всеми необходимыми для надежного использования характеристиками.

Последовательное и параллельное соединение аккумуляторов

Автор Aluarius На чтение 8 мин. Просмотров 339 Опубликовано

В этой статье мы расскажем, как правильно соединять аккумуляторы, объясним, чем отличаются разные типы соединений, и зачем вообще все это нужно.

как правильно соединять аккумуляторы

Для чего соединять несколько аккумуляторов

Основные причины, по которым аккумуляторы объединяют в сборки, можно свести к следующим:

  1. Уменьшить омические потери (или потери тепла при передаче электроэнергии) путем увеличения сопротивления системы. Сила тока и сопротивление обратно пропорциональны друг другу, а чем слабее ток, тем меньше потери.
  2. Собрать батарею, подходящую для питания приборов с более высокими диапазонами напряжений.
  3. Увеличить емкость аккумулятора.
  4. Увеличить и мощность, и напряжение.

Одним словом, создают АКБ, которая подходит под конкретные нужды. Проще и удобнее комбинировать имеющиеся под рукой аккумуляторы, чем покупать десятки различных батарей. А в некоторых случаях это банально дешевле.

СПРАВКА. Электроэнергия, которая накапливается в АКБ, складывается из энергий составляющих элементов. Поэтому и при последовательном, и при параллельном, и при комбинированном соединении она будет одинаковой, если используются одни и те же элементы в одном и том же количестве.

Какие виды соединения существуют

Чаще всего используется последовательное и параллельное соединение аккумуляторов. Есть еще третий вид, комбинированный, или последовательно-параллельный.

Можно ли соединять АКБ разной емкости

Последовательно – нет. Дело в том, что от емкости зависит внутреннее сопротивление. Чем больше емкость, тем ниже сопротивление. В сборке образуется большая разница напряжения, и где-то оно может оказаться сильно выше предела, а где-то – намного ниже. При подключении зарядного устройства аккумулятор с меньшей емкостью зарядится быстрее и на нем будет избыток напряжения, что приведет к порче и потере емкости, в то время как аккумуляторы с большей емкостью так и не зарядятся до конца.

При подключении нагрузки произойдет обратная ситуация: маленький аккумулятор разрядится ниже допустимой границы (так называемый глубокий разряд), в результате потеряв часть своей емкости.

ВАЖНО! Нельзя соединять последовательно аккумуляторы разной емкости, разного типа, разной степени зарядки. Они должны быть максимально похожи, лучше – из одной партии.

На вопрос о том, можно ли параллельно соединять аккумуляторы разной емкости, ответ – да. Но осторожно. Убедитесь, что напряжение на их клеммах равно. Если оно будет сильно отличаться, это может вызвать короткое замыкание либо порчу меньшего аккумулятора. Еще стоит учитывать, что клеммы конкретного аккумулятора могут не выдержать слишком сильный ток в течение длительного времени. Смотрите технические характеристики перед сборкой.

Особенности последовательного соединения АКБ

Последовательное соединение АКБ – задача не такая уж сложная. К плюсу электрической схемы подсоединяем плюс первой батареи, к минусу первой батареи подключаем плюс второй, и так далее. Минус последней подключается к минусу электросхемы. Перед тем как последовательно соединить аккумуляторы, убедитесь в том, что они одинаковы по параметрам.

Формулы (U – напряжение, I – ток, C – емкость, E – электрическая энергия):

Uобщ = U1 + U2 + U3 + Ui

Iобщ = I1 = I2 = I3 = Ii

C = const

Eобщ = ∑ Ei

Схема

Последовательное соединение АКБСхема последовательного соединения аккумуляторов

 

Емкость системы

Емкость АКБ при последовательном соединении будет равна емкости одного элемента, а напряжение элементов будет суммироваться. Например, на схеме показано, как подключить аккумуляторы последовательно. В таком случае напряжение батареи вырастет в 4 раза (12*4 = 48 В), а емкость останется равной 200 Ач.

Для чего используется

Разные устройства имеют различные диапазоны напряжений. В то же время, рабочее напряжение электроаккумуляторов варьируется от 0,5 до 48 В. Если нужен автономный источник энергии для приборов, электроприводной техники, стартеров автомобилей, для него создается повышенное рабочее напряжение. Делается это как раз с помощью последовательного соединения аккумуляторных батарей.

Самый простой пример такого соединения – карманный фанарик. Чем ниже напряжение в фонарике, тем более тускло горит лампочка. А наиболее часто такая система используется в автомобильных свинцово-кислотных АКБ. Отдельные элементы в них называются банками и объединены в общем корпусе свинцовыми шинами. В беспроводных инструментах и электровелосипедах используются литий-ионные аккумуляторы.

Особенности параллельного соединения АКБ

Как соединить два аккумулятора параллельно: плюс каждого элемента подсоединяют к плюсу последующего, а минус – к минусу.

Формулы (U – напряжение, I – ток, C – емкость, E – электрическая энергия):

Uобщ = U1 = U2 = U3 = Ui

Iобщ = I1 + I2 + I3 + Ii

C = const

Eобщ = ∑ Ei

Схема

схема-соединения-аккумуляторовСхема параллельного соединения аккумуляторов

 

Емкость системы

Параллельное подключение аккумуляторов позволяет увеличить емкость системы, не увеличивая напряжение. Например, при параллельном соединении трех идентичных аккумуляторов со схемы выше, напряжение батареи будет равно 12 В, а емкость увеличится до 600 Ач (200 Ач * 3).

Для чего используется

Чаще всего параллельное подключение АКБ используется в источниках аварийного или бесперебойного питания. Параллельное соединение аккумуляторов позволяет увеличить мощность, поэтому применяется также в тяжелой спецтехнике и в двигателях большегрузных автомобилей. Такой тип соединения распространен и на флоте: он обеспечивает работу аварийных систем связи и жизнеобеспечения, освещения и вспомогательных дизелей.

Особенности последовательно-параллельного соединения АКБ

При таком подходе последовательное подключение аккумуляторов проводят одновременно с параллельным. Существует два возможных варианта:

  1. Сперва подготавливается требуемое напряжение путем последовательного подключения АКБ. Затем из нескольких таких сборок составляется система с необходимой электрической емкостью.
  2. Сперва соединяют аккумуляторы параллельно для увеличения емкости, затем увеличивают напряжение, соединяя сборки последовательно.

Схема

Схема соединения аккумуляторовСхема последовательного и паралельного соединения аккумуляторов

 

Емкость системы

В данном случае увеличивается и емкость, и напряжение. В примере на схеме подключили сперва по два аккумулятора последовательно, получив две сборки с емкостью 200 Ач и напряжением 24 В, а затем объединили готовые сборки параллельно. Таким образом, напряжение осталось 24 В, а емкость увеличилась до 400 Ач.

Для чего используется

Чаще всего используется для питания машин с электрическим приводом. Если говорить о литиевом аккумуляторе, то из них составляют акб для портативных компьютеров. 4 последовательных элемента по 3,6 В обеспечивают напряжение 14,4 В, а два параллельных – емкость 4800 мАч.

ВАЖНО! Правильно подбирайте провода для соединения аккумуляторов. Помните, что при увеличении емкости увеличивается и ток. Лучше использовать самозатухающие или негорючие провода.

Техника безопасности

  • используйте диэлектрические перчатки;
  • не прикасайтесь к клеммам голыми руками;
  • аккумуляторы должны быть отключены от нагрузок;
  • пользуйтесь инструментами с изолированными рукоятками;
  • проверьте клеммы и соединительные контакты перед подключением;
  • не используйте аккумуляторы с разными параметрами и степенью износа;
  • будьте внимательны с полярностью;
  • используйте подходящие провода для соединения;
  • изолируйте сборку от влаги

ВНИМАНИЕ! Главное – обезопасить себя от удара током.

Ошибки коммутации и их последствия

Ошибки коммутации можно разделить на ошибки самого соединения (перепутали плюс и минус) и на неправильный выбор аккумуляторов и соединяющих проводов.

Если вы перепутаете клеммы, возможно следующее:

  • замыкание;
  • воспламенение;
  • оплавка проводов;
  • порча АКБ (падение мощности).

Помните, что при увеличении мощности потребуются соединяющие провода с подходящим сечением. Перед коммутацией понадобится тщательный расчет всех параметров. Про аккумуляторы мы уже писали выше; если вы соедините неподходящие акб, вы их испортите.

Проверка работоспособности системы

В первую очередь убедитесь, что аккумуляторы целые, без трещин, без ржавчины и следов окислов. Провода на клеммах должны быть хорошо закреплены. Если внешне все в порядке, можно проверить напряжение и силу тока.

  1. Проверка падения напряжения при подключении нагрузки.
    К системе подключается нагрузка определенной величины и измеряется падение напряжения мультиметром или вольтметром. Можно провести проверку несколько раз, делая паузы между измерениями, чтобы дать заряду восстановиться. Полученные данные нужно сравнить с параметрами используемого типа батареи с учетом величины нагрузки.
  2. Измерение напряжения без нагрузки.
    У разных типов акб свои значения напряжения разомкнутой цепи. Например у свинцово-кислотного это 12,6 В.
  3. Использование нагрузочной вилки.
    Если в течение 5-10 секунд напряжение незначительно возрастает или стабильно, то система исправна.
  4. Проверка с помощью специальных анализаторов и тестеров.
    Можно быстро замерять напряжение и определять емкость с помощью приборов-тестеров, например, Кулон, PITE, Fluke, Vencon.
  5. Полная разрядка / зарядка.
    Это, пожалуй, самый достоверный способ. С помощью специальных устройств (УКРЗ) выполняется глубокая разрядка, а затем полная зарядка с непрерывным контролем емкости. Однако этот метод очень долгий, он может занимать от 15 часов до суток и более.

СПРАВКА. Если вы работаете со свинцово-кислотными аккумуляторами, обращайте внимание на электролит: его уровень должен быть выше свинцовых пластин на несколько мм, а плотность – находиться в пределах 1,23 – 1,31 г/см3 (ее можно измерить ареометром). Изменение оттенка на бурый может происходить из-за порчи пластин.

 

как соединить аккумуляторы 18650

Напоследок несколько советов о том, как соединить аккумуляторы 18650:

  • лучше брать батареи фирм Panasonic, LG, Samsung или Sanyo;
  • никелевые полосы лучше, чем никелированные металлические;
  • аккумуляторы ни в коем случае нельзя перегревать, поэтому используйте точечную сварку, либо быструю пайку;
  • перед единением выравняйте напряжение на батареях с помощью зарядного устройства;
  • поставьте на сборку плату BMS.

Надеемся, мы помогли вам немного разобраться в теме, и вы сможете без проблем собрать свою систему акб, если потребуется.

как правильно соединить 2 АКБ

Параллельное подключение аккумуляторовАвтономные источники питания получили широкое распространение, так как от электроэнергии работают самые различные устройства. Часто аккумуляторы приобретаются для временного или длительного питания двигателей. Подобные модели способны выдавать 12 В или 24 В. Проблемы возникают в случае, когда нужно получить 60 В. Батарею подобного типа найти сложно. Именно поэтому часто проводится параллельное подключение аккумуляторов для получения тока требуемого напряжения и их одновременной зарядки от одного генератора.

Соединение нескольких батарей

Аккумуляторы и конденсаторы способны накапливать электроэнергию и сдерживать ее на протяжении длительного периода. Параллельная схема соединения аккумуляторных батарей применяется в следующих случаях:

  1. Некоторые внедорожники снабжаются электрической лебедкой. Она должна работать от дополнительного аккумулятора, так как основной нужен для создания кратковременного пускового тока. Лебедка должна работать от батареи, которая рассчитана на длительное применение. Параллельное подключение АКБ позволяет обеспечить их зарядку от одного генератора.
  2. Соединение нескольких батарейАвтовладельцы часто проводят установку дополнительного электрического оборудования, для работы которых требуется дополнительный источник энергии. Если в автомобиле есть мощная аудиосистема или мультимедийная система, то часто проводится установка еще одной батареи.
  3. Системы, предназначенные для активной защиты транспортного средства, также оснащаются дополнительными источниками энергии. Они обеспечивают их длительную и надежную работу. Батареи, предназначенные для длительной работы, характеризуются высокой емкостью, но они не способны генерировать большой пусковой ток.
  4. Автобусы, фургоны, микроавтобусы и другие крупногабаритные транспортные средства оснащаются оборудованием с высокой потребительской мощностью. Стандартного аккумулятора на 12 В или 24 В может быть недостаточно.

Очень часто соединение двух аккумуляторов проводится в случае временного электроснабжения промышленных или жилых помещений. Соединить их можно параллельно или последовательно, все зависит от особенностей конкретного случая.

Основные рекомендации

Подсоединение дополнительного источника энергии к основному аккумулятору должно проводиться с учетом некоторых особенностей, которые позволяют повысить их эффективность и продлить срок эксплуатации. Правильное подключение позволяет после применения системы разъединить аккумуляторы и использовать их по отдельности. Основные рекомендации следующие:

  1. Оба источника энергии должны находиться в хорошем состоянии. Практически все аккумуляторы после нескольких циклов полной разрядки и зарядки изнашиваются, приходят в непригодность. Разрушение применяемых пластин становится причиной возникновения короткого замыкания, которое повреждает устройство в большей степени. Если использовать новый и изношенный аккумулятор, то второй будет поглощать энергию первого. После длительного применения подобной схемы разрядятся оба источника энергии.
  2. Коммутатор для дополнительного аккумулятораБольшая часть схем предусматривает использование коммутатора для дополнительного аккумулятора. Подобный прибор позволяет использовать энергию первой батареи, но при этом сохранять емкость второго. Правильно подключенный коммутатор существенно расширяет возможности батареи.
  3. Если связка нескольких источников питания создается для транспортного средства или лодки, то нужно предусмотреть установку более производительного генератора. Не стоит забывать и о возрастающей нагрузке на применяемую проводку для передачи энергии. Малая мощность генератора может привести к тому, что созданная батарея не будет заряжаться полностью. Кроме этого, возрастает нагрузка на самозарядное устройство.
  4. Все применяемые батареи должны быть одинаковой мощности. Это связано с тем, что разная мощность приводит к износу одного из применяемых источников энергии.
  5. Между применяемыми батареями должно быть небольшое количество пространства. За счет использования коротких шнуров существенно повышается эффективность создаваемой схемы. Применяемые провода создают дополнительное сопротивление и приводят к потере энергии.
  6. Емкость используемых источников электроэнергии должна отличаться незначительно. Только в этом случае они смогут прослужить на протяжении длительного периода. Допустимое отклонение составляет всего 5 раз.

Допущенные ошибки могут привести к тому, что устанавливаемые батареи потеряют свои эксплуатационные характеристики или полностью выйдут из строя. При этом могут применяться две схемы соединения: параллельное и последовательное. Оба варианта применимы в различных случаях.

Применяемые методы

Для соединения нескольких аккумуляторов могут применяться два основных метода. Выбор проводится в зависимости от того, для чего предназначена схема. Первый способ предусматривает последовательное соединение всех источников питания. Особенности этой схемы заключаются в следующем:

  1. Для соединения клемм применяются специальные перемычки. Рекомендуется отдавать предпочтение перемычкам, которые изготавливаются из материала с малым сопротивлением и высокой устойчивостью к теплу.
  2. Противоположные клеммы соединяются между собой. Нужно уделить внимание качеству соединения, так как плохой контакт может стать причиной окисления материала и потери тока.
  3. При соединении всех клемм стоит учитывать, что разноименные не должны пересекаться: это приведет к короткому замыканию.
  4. Плюсовой и минусовой кабель подключается к потребителю. Они должны быть рассчитаны на большую нагрузку по причине возрастания силы генерируемого тока.

Перемычки для аккумулятора

В этом случае можно существенно увеличить напряжение генерируемого тока, но емкость батареи остается неизменной. При последовательном подключении нужно выбирать провода, которые будут рассчитаны на высокое суммарное напряжение.

Различное электрооборудование характеризуется определенной потребительской мощностью. Большинство аккумуляторов генерирует ток с напряжением 12 В и 24 В. Однако некоторые потребители нуждаются в большем напряжении. Последовательное соединение позволяет существенно увеличить показатель, при этом емкость остается практически неизменной.

При повышении силы тока следует учитывать, что клеммы могут сильно нагреваться. Именно поэтому проводится выбор более подходящих проводов и перемычек.

При желании можно подключить 2 аккумулятора параллельно для увеличения емкости. Особенностями этой схемы соединения называют:

  1. При помощи перемычек соединяются плюсовые и минусовые клеммы.
  2. От разноименных клемм, которые использовались для соединения АКБ, отводится два провода.

Параллельное подключение акбСущественно повысить эффективность создаваемой батареи можно за счет использования коммутатора. За счет его применения можно обеспечить питание дополнительного оборудования и старта двигателя от различных источников электроэнергии. При этом оба аккумулятора может питаться от одного генератора.

Если не требуется высокий пусковой ток, а электромотор должен работать на протяжении длительного периода от батареи, то проводится увеличение емкости. При этом напряжение остается неизменным, нагрузка при отсутствии коммутатора распределяется равномерно.

Некоторые особенности аккумуляторов

Для питания электроники автомобиля устанавливается классический свинцово-сернокислый аккумулятор. Выпускается он в виде последовательного соединения отдельных батарей. К особенностям подобной конструкции относят следующие моменты:

  1. Опасным фактором можно назвать применение серной кислоты, которая имеет концентрацию 25−30%. При эксплуатации ее температура может повышаться, происходит образование газов. Именно поэтому корпус имеет два отверстия, через которые и происходит отвод газов.
  2. Некоторые особенности аккумуляторовПрактически все устройства могут неоднократно заряжаться для повышения емкости. Стоит учитывать, что полный разряд негативно влияет на устанавливаемые пластины. Поэтому в некоторых случаях проводится соединение нескольких аккумуляторов, за счет чего исключается вероятность их полного разряда.
  3. Главными характеристиками можно назвать емкость электролита и ее плотность. При длительной или неправильной эксплуатации показатель емкости может существенно упасть. Измерить уровень жидкости можно при помощи обычного стеклянного стержня, который опускается в аккумулятор. Для измерения плотности жидкости применяется специальный инструмент. При желании можно снизить или повысить уровень электролита и изменить показатель плотности.

С каждым годом конструкция источников энергии совершенствуется. Именно поэтому многие варианты исполнения могут прослужить в течение длительного периода при сложных эксплуатационных условиях.

Зарядка при параллельном подключении

При параллельном соединении зарядка аккумуляторов характеризуется тем, что нужно передавать большой зарядный ток. Это связано со следующими моментами:

  1. Зарядка при параллельном подключенииПри зарядке созданной батареи при параллельном соединении сначала восстанавливается поверхность и только потом нижние слои.
  2. В конце зарядки рекомендуется снижать показатель силы подаваемого тока. Слишком высокий показатель в конце процесса может привести к кипению электролита. Особенности химической реакции приводят к разложению серной кислоты.

Распространенные свинцово-кислотные источники энергии могут выдерживать несколько циклов зарядки. При этом происходит сокращение срока эксплуатации. Для подачи требуемой энергии при восстановлении заряда рекомендуется использовать рекомендуемые зарядные устройства. При параллельном соединении разных или одинаковых аккумуляторов суммарный ток не должен превышать установленного ограничения.

Комбинированный метод

В некоторых случаях нужно одновременно увеличить емкость и напряжение АКБ. Для этого применяется два комбинированных метода соединения:

  1. Для начала проводится последовательное соединение нескольких батарей. Подобным образом достигается требуемое рабочее напряжение. На втором этапе проводится параллельное коммутирование нескольких батарей, полученных при последовательном соединении аккумуляторов. Проводится создание нескольких последовательных цепей для достижения требуемой емкости.
  2. Второй метод предусматривает параллельную коммутацию аккумуляторов с требующейся емкостью, после чего они соединяются последовательно для достижения требуемого тока.

Комбинированный метод подключения АКБ

Комбинированный метод применяется крайне редко, так как предусматривает использование нескольких источников питания. При выборе наиболее подходящих аккумуляторов уделяется внимание их техническому состоянию, емкости и напряжению генерируемого тока.

Параллельное и последовательное соединение аккумуляторов — схемы, особенности

Аккумулятор умеет давать электрическую энергию. Это выражается в том, что если подключить к его клеммам какую-нибудь нагрузку, например, лампочку, то она засветится. Но и без подключения лампочки электроэнергия из аккумулятора готова в любой момент к действию. Об этом говорит напряжение на его клеммах.

Напряжение на клеммах аккумулятора имеет хорошее свойство достаточно долго быть постоянным. Пока он не разрядится. Вот тогда и надо ему помогать. А если аккумуляторов несколько? Можно ли придумать такую схему его зарядки, чтобы это было быстрее и лучше?

Зачем соединять аккумуляторы

Аккумулятор, как и конденсатор, может накапливать энергию. В отличие от простой гальванической батареи, где химические реакции, при которых происходит выработка электроэнергии, необратимы, аккумулятор можно зарядить. При этом ионы разводятся друг от друга, и внутренняя химия аккумулятора взводится, как пружина. Впоследствии эти ионы, благодаря «заряженному» химическому процессу, будут отдавать свои лишние электроны в электрическую цепь, сами стремясь обратно к нейтральности кислого электролита.

Все хорошо, только у аккумулятора количество энергии, которое он способен выработать после полной зарядки, зависит от его общей массы. А масса зависит от исполнения — есть стандарты, и по этим стандартам и делаются аккумуляторы. Хорошо, когда потребление электроэнергии точно так же стандартизовано. Например, когда имеется автомобиль, который берет определенное количество электричества для пуска двигателя. Ну, и для других своих нужд — подпитки автоматики на стоянке, питания замков с противоугонными устройствами и т.д. Стандарты аккумуляторов и рассчитаны на электропитание автомобилей различных типов.

А в других областях, где требуется стабильное постоянно напряжение, запрос по параметрам питания гораздо шире и разнообразнее. Поэтому, имея однотипные и строго одинаковые аккумуляторы, можно думать и об использовании их в разных сочетаниях, и более эффективных способах зарядки, чем банально заряжать их все по очереди.

Соединение источников питания

Как и нагрузки, например, лампочки, соединить аккумуляторы можно как параллельно, так и последовательно.

При этом, как можно сразу заподозрить, что-то должно обязательно суммироваться. При последовательном соединении резисторов суммируется их сопротивление, ток на них уменьшится, но через каждое из них он будет идти одинаковый. Аналогично и через последовательное подключение аккумуляторов ток будет течь один и тот же. А раз их стало больше, больше станет напряжение на выходах батареи. Следовательно, при неизменной нагрузке будет идти больший ток, который израсходует емкость всей батареи за то же время, как и емкость одной подключенной к этой нагрузке батареи.

Параллельное подключение нагрузок приводит к увеличению суммарного тока, напряжение же на каждом из сопротивлений будет одним и тем же. То же самое и с аккумуляторами: напряжение на параллельном подключении будет таким, как у одного источника, а ток могут все вместе дать больший. Или, если нагрузка осталась какой и была, питать ее током они смогут дольше ровно настолько, насколько возросла их суммарная емкость.

Теперь, установив, что соединять аккумуляторы параллельно и последовательно можно, рассмотрим подробнее, как это работает.

Принципы работы химического источника питания

Источники питания, основанные на химических процессах, бывают первичными и вторичными. Первичные источники состоят из твердых электродов и соединяющих их химически и электрически электролитов — жидких или твердых составов. Комплекс реакций всего агрегата действует так, что заложенное в нем химическое неравновесие разряжается, приводя к некоему балансу компонентов. Выделяющаяся при этом энергия в виде заряженных частиц выходит наружу и на клеммах создает электрическое напряжение. Пока оттока заряженных частиц наружу нет, электрическое поле замедляет химические реакции внутри источника. При соединении клемм источника с какой-нибудь электрической нагрузкой по цепи побежит ток, а химические реакции возобновятся с новой силой, снова поставляя электрическое напряжение на клеммы. Таким образом, напряжение на источнике остается неизменным, медленно уменьшающимся, пока в нем продолжает оставаться химическое неравновесие. Это можно наблюдать по медленному постепенному уменьшению напряжения на клеммах.

Такое явление называется разрядка химического источника электроэнергии. Первоначально обнаружили такой комплекс реакции с двумя разными металлами (медь и цинк) и кислотой. При этом металлы в процессе разрядки подвергаются разрушению. Но потом подобрали такие компоненты и такое их взаимодействие, что если после уменьшения напряжения на клеммах в результате разрядки поддерживать его там искусственно, то через источник обратно потечет электрический ток, и  химические реакции способны повернуть вспять, снова создавая в комплексе прежнее неравновесное состояние.

Источники первого типа, в которых компоненты безвозвратно разрушаются, называются первичными, или гальваническими элементами, по имени открывателя таких процессов Луиджи Гальвани. Источники второго рода, способные под действием внешнего напряжения, повернув вспять весь механизм химических реакций, снова вернуться к неравновесному состоянию внутри источника, называются источниками второго рода, или электрическими аккумуляторами. От слова  «аккумулировать» — сгущать, собирать. И их главная особенность, только что описанная, называется зарядка.

Однако у аккумуляторов все не так просто.

Таких химических механизмов было найдено несколько. С разными участвующими в них веществами. Поэтому и типов аккумуляторов несколько. И они по-разному себя ведут, заряжаются и разряжаются. А в некоторых случаях возникают явления, которые очень хорошо знать людям, имеющим с ними дело.

А с ними имеют дело практически все. Аккумуляторы, как автономные источники энергии, применяются повсюду, в самых разных устройствах. От маленьких наручных часов до транспортных средств разного размера: автомобилей, троллейбусов, тепловозов, теплоходов.

Некоторые особенности аккумуляторов

Классический аккумулятор — автомобильный свинцово-сернокислый. Выпускается в виде последовательно соединенных в батарею аккумуляторов. Его использование и зарядка/разрядка хорошо известны. Опасными факторами у них являются едкая серная кислота, имеющая концентрацию 25–30%, и газы — водород и кислород, — которые выделяются при продолжении зарядки после того, как она химически закончилась. Смесь газов, являющихся результатом диссоциации воды, как раз и является хорошо известным гремучим газом, где водорода ровно в два раза больше, чем кислорода. Такая смесь взрывается при любом удобном случае — искре, сильном ударе.

Аккумуляторы для современной аппаратуры — мобильников, компьютеров — делаются в миниатюрном исполнении, для их зарядки выпускаются зарядные устройства разного исполнения. Многие из них содержат схемы управления, позволяющие отследить окончание процесса зарядки или заряжать все элементы сбалансированно, то есть, отключая от устройства те из них, которые уже зарядились.

Большинство этих аккумуляторы довольно безопасны, и неправильная разрядка/зарядка может повредить только их самих («эффект памяти»).

Это касается всех, кроме аккумуляторов на основе металла Li — лития. Экспериментов с ними лучше не проводить, а заряжать только на специально для него предназначенных зарядных устройствах и работать с ними только по инструкции.

Причиной является то, что литий очень активен. Это третий после водорода элемент периодической таблицы, металл, который активнее натрия.

Во время работы с литий-ионными и другими батарейками на его основе, металлический литий может постепенно выпадать из электролита и однажды произвести внутри элемента замыкание. От этого он может загореться, что приведет к катастрофе. Так как погасить его НЕЛЬЗЯ. Он горит без доступа кислорода, при реакции с водой. При этом выделяется большое количество теплоты, и к горению присоединяются и другие вещества.

Случаи возгорания мобильных телефонов с литий-ионными аккумуляторами известны.

Однако инженерная мысль идет вперед, создавая все новые заряжаемые элементы на основе лития: литий-полимерный, литий-нанопроводниковый. Стараясь преодолеть недостатки. И они как аккумуляторы очень хороши. Но… от греха подальше лучше не делать с ними тех нехитрых действий, которые описаны ниже.

Последовательное соединение источников

Это всем известная батарея из элементов, «банок». Последовательно — это значит, плюс первого вывести наружу — будет плюсовая клемма всей батареи, а минус соединяется с плюсом второго. Минус второго — с плюсом третьего. И так далее до последнего. Минус предпоследнего присоединен к его плюсу, а его минус выводится наружу — вторая клемма батареи.

При последовательном соединении аккумуляторов складывается напряжение всех банок, и на выходе — клеммах плюс и минус батареи — получится сумма напряжений.

Например, аккумулятор автомобильный, имея в каждой заряженной банке примерно 2,14 вольта, дает в сумме из шести банок 12,84 вольт. 12 таких банок (аккумулятор для дизелей) дадут 24 вольта.

А емкость такого соединения остается равной емкости одной банки. Ввиду того, что напряжение на выходе выше, номинальная мощность нагрузки возрастает и расход энергии будет быстрее. То есть все разрядятся сразу вместе как один элемент.                                                                  

Последовательное соединение аккумуляторов
Последовательное соединение аккумуляторов

Такие аккумуляторы заряжаются тоже в последовательном соединении. К плюсу подключается плюс питающего напряжения, к минусу — минус. Для нормальной зарядки нужно, чтобы все банки были одинаковыми по параметрам, из одной партии и одинаково дружно разряжены.

Иначе, если они разряжены чуть по-разному, то при зарядке один закончит зарядку раньше других и у него начнется перезарядка. А это может для него плохо кончиться. То же самое будет наблюдаться при разной емкости элементов, что, собственно говоря, одно и то же.

Последовательное соединение элементов питания было испробовано с самого начала, практически одновременно с изобретением гальванических элементов. Алессандро Вольта создал свой знаменитый вольтов столб из кружочков двух металлов — меди и цинка, которые перекладывал тряпочками, пропитанными кислотой. Сооружение оказалось удачной придумкой, практичной, да еще давало напряжение, вполне достаточное для смелых тогдашних опытов по изучению электричества — достигало 120 В, — и стало надежным источником энергии.

Параллельное соединение аккумуляторов

 При параллельном соединение источников питания все плюсы нужно присоединить в один, создавая плюсовой полюс батареи, все минусы — в другой, создавая минус батареи.

Часть аккумулятора
Часть аккумулятора

Параллельное соединение
Параллельное соединение

При таком соединении напряжение, как мы видим, должно быть одно на всех элементах. Только вот какое? Если у аккумуляторных батарей перед подключением окажется разное напряжение, то сразу после подключения мгновенно начнет происходить процесс «выравнивания». Те элементы, у которых напряжение ниже, начнут очень интенсивно подзаряжаться, черпая энергию из тех, у которых напряжение больше. И хорошо, если разница в напряжениях объясняется разной степенью разрядки одинаковых элементов. Но если они разные, с разными номиналами напряжений, то начнется перезаряд, со всеми вытекающими прелестями: разогрев заряжаемого элемента, кипение электролита, выпадение металла электродов, и так далее. Следовательно, раньше того, как соединить между собой элементы в параллельную АКБ, необходимо измерить вольтметром напряжение на каждом из них, чтобы убедиться в безопасности предстоящей операции. 

Как мы видим, вполне жизнеспособны оба способа — и параллельное, и последовательное соединение аккумуляторов. В обыденной жизни нам достаточно тех элементов, которые включаются в наши гаджеты или фотоаппараты: один аккумулятор, или два, или четыре. Подключаются они так, как это определено конструкцией, и мы даже не задумываемся, это параллельное или последовательное соединение.

Но вот когда в технической практике нужно обеспечить сразу большое напряжение, да еще в течение долгого периода, там в помещениях выстраивают огромные поля из аккумуляторов.

Например, для аварийного питания радиорелейной станции связи напряжением в 220 вольт в течение периода, когда должна быть устранена всякая авария в цепи питания, нужно 3 часа… Немало аккумуляторов.

Похожие статьи:

Последовательное и параллельное соединение аккумуляторов

Последовательное и параллельное соединение аккумуляторовПоследовательное и параллельное соединение аккумуляторовВ процессе эксплуатации источников питания зачастую возникает вопрос о комбинировании нескольких элементов в батарею одним или несколькими способами. При определенном соединении в итоге на выходе можно добиться разных вариантов основных технических показателей батарей. Для подключения аккумуляторов необходимо владеть определенными знаниями, что позволит избежать преждевременного выхода из строя одного из элементов.

Зачем соединять аккумуляторы в батарею

Для питания некоторых потребителей необходимо создать определенное значение напряжения, тока и емкости, которые невозможно иметь при использовании заводских устройств. Поэтому приходится использовать разнообразные методы комбинирования подключений. В результате соединения изделий в батареи можно добиться следующих результатов:

  • увеличение значение вольтажа;
  • увеличение диапазона рабочего тока;
  • повышение внутренней емкости.

Важно! При изменении значений тока, получают экономию энергозатрат, снижая потери на нагрев проводников.

Различное соединение аккумуляторов позволяет добиться разнообразных параметров, при этом следует помнить, что показание внутренней энергии при каждом подключении элементов будет иметь разные цифры.

Существует три варианта коммутации:

  • последовательное;
  • параллельное;
  • параллельно-последовательное.

При комплектовании устройства необходимо помнить, что запрещается применять источники питания разного вида, такое подключение может привести к преждевременному выходу из строя изделия.

Последовательное соединение аккумуляторов

При последовательном коммутировании источников питания положительный вывод соединяется с общим контактом, а отрицательный с положительным выводом следующего аккумулятора и так далее в зависимости сколько элементов в батарее.

Последовательное соединение аккумуляторовПоследовательное соединение аккумуляторов

АКБ одинаковой емкости

В результате коммутации одинаковых источников питания увеличивается напряжение при постоянном токе, как при заряде, так и при разряде. Заряд при последовательном подключении будет иметь постоянное значение.

АКБ разной емкости

Часто возникает необходимость применить в батарее элементы с различным значением внутреннего заряда. При этом стоит помнить, что у источника питания с меньшим значением будет самое высокое внутреннее сопротивление, в результате на этом элементе падение напряжения будет увеличиваться, что приведет к быстрому разряду. Однако мощные элементы будут при этом продолжать функционировать, поддерживая всю батарею в рабочем состоянии. Такой фактор приведет к снижению заряда слабой батареи до минимально допустимого значения.

Во время восстановления заряда слабый аккумулятор восстановиться быстрее остальных, хотя другие еще будут заряжаться. В результате такой ситуации может возникнуть перезаряд элемента с пониженной емкостью, что приведет к его нагреву.

Важно знать! При постоянном снижении заряда ниже допустимого, а также перезаряде источник в скором времени растратит свой ресурс и преждевременно выйдет из строя.

Параллельное соединение аккумуляторов

Конструктивной особенностью такого соединения является то, что все положительные клеммы соединяются в одни вывод, а отрицательные клеммы в другой вывод.

Параллельное соединение аккумуляторовПараллельное соединение аккумуляторов

АКБ одинаковой емкости

Такое соединение позволяет добиться увеличения тока, напряжение при параллельном соединении остается неизменным. При этом значение емкости будет равно сумме всех элементов в системе. Благодаря этому способу соединения можно подавать питание на потребители повышенной мощности с большими пусковыми токами.

АКБ разной емкости

При использовании источников питания в батарее с различным значением напряжения общий вольтаж системы будет равен показанию самого сильного из элементов. Причем такое применение пагубно скажется на слабых изделиях, что приведет к преждевременному выходу из строя.

В результате параллельного соединения источников питания большой емкости и малым напряжением с изделиями малой емкости, но повышенном напряжении произойдет электрическое замыкание слабого элемента. Происходить такое явление за счет разности во внутреннем сопротивлении, при этом в аккумуляторе с меньшей емкостью будет протекать повышенный ток постепенно приводя к его разрушению.

Если же в системе присутствует источник высокой емкости и повышенного значения напряжения, то такое соединение в батарею приведет к перезаряду слабого источника питания. Производители рекомендуют перед подключением выравнивать значение напряжения, что позволит избежать возникновения неисправности в процессе эксплуатации.

Важно! чтобы избежать явления перетекания рабочего тока в системе рекомендуется применять аккумуляторы с равными значениями напряжения.

Последовательно-параллельное соединение аккумуляторов

Такой метод часто применяется для создания батареи с высокой емкостью и повышенным напряжением. Конструктивно изначально источники собираются в последовательную цепочку набирая определенный вольтаж, а затем несколько цепей коммутируют в параллель при этом набирают необходимую емкость. Однако существует и другой метод в параллель собирают элементы одинакового напряжения, а потом их подключают последовательно.

Соединение устройств таким методом подразумевает применение требований и правил, как в вышеописанных способах. Примерная схема соединения аккумуляторов может выглядеть так:

Последовательно-параллельное соединение аккумуляторовПоследовательно-параллельное соединение аккумуляторов

Балансировка заряда аккумуляторных батарей

Для того, чтобы избежать выход из строя при комплектовании системы батарей с применением элементов различных параметров необходимо проводить постоянный контроль. В настоящее время находят распространение различные устройства позволяющие обеспечить данный контроль при заряде и разряде. К таким приборам относят BMS- система мониторинга и управления.

BMS плата и АКБBMS плата и АКБ

BMS позволяет правильно зарядить и разрядить источник питания, при этом устройство в течение всего срока службы проводит контроль за состоянием устройства и обеспечивает безопасность предотвращая преждевременный выход из строя аккумулятора. Устройство изготавливается в виде электронной платы, которая входит в общую конструкцию источника питания.

Благодаря BMS стало возможно:

  • обеспечить защиту как отдельных элементов, так и всей системы устройств в целом;
  • увеличить срок эксплуатации источников питания;
  • контролировать и поддерживать изделия разных видов в работоспособном состоянии при различных условиях использования.

Основные функции устройства BMS:

  1. Контроль за напряжением, температурой, показаний зарядных параметров, а также исправным состоянием.
  2. Интеллектуально-вычислительные функции, благодаря которым возможно следить за основными параметрами заряда-разряда.
  3. Функции связи, проводным и беспроводным способом.
  4. Защита изделия от скачков напряжения и тока, а также от перепада температур.
  5. При балансировке происходит равномерное распределение заряда между всеми элементами системы.

Интересно знать! В некоторых комплексных системах аккумуляторных батарей применяются несколько балансировочных плат, которые управляют своей отдельной ячейкой.

Правильное соединение аккумуляторов позволяет добиться определенных значений необходимых параметров. При соблюдении правил эксплуатации возможно добиться значительного увеличения срока службы источников питания.

Как подключить аккумуляторы к ИБП, последовательное или параллельное соединение

Источники бесперебойного питания (ИБП) ELTENA с индексом LT предназначены для обеспечения длительного времени автономной работы критичного оборудования. Для этого к ним подключаются комплекты внешних батарей. Напряжение цепи постоянного тока (а значит, и количество последовательно соединенных подключаемых батарей) определяется характеристиками ИБП и указывается в спецификации. Мощные ИБП (UPS) обычно имеют более высокое напряжение цепи постоянного тока в целях повышения КПД бесперебойника, и для снижения потерь, возникающих там, где протекают высокие токи. Для обеспечения требуемого напряжения, как правило, используются стандартные необслуживаемые аккумуляторные батареи (АКБ) напряжением 12 Вольт. Чтобы получить более высокое напряжение или увеличить ёмкость, необходимо соединить батареи в цепь.

При подключении аккумуляторных батарей к источникам бесперебойного питания, особенно при использовании ИБП с внешними АКБ, возникают вопросы и проблемы их объединения в линейки, последовательного/параллельного соединения аккумуляторов, определения емкости и общего напряжения получившегося соединения.

Используются 3 способа соединения аккумуляторов:
— последовательное, при котором суммируется напряжение;
— параллельное, суммируется емкость;
— комбинированное, при котором параллельно соединяются линейки последовательно соединенных аккумуляторных батарей.

Таким образом, появляется возможность строить батарейные комплекты, напряжение и электрическая емкость которых ограничиваются только занимаемым ими рабочим пространством и количеством параллельно соединяемых линеек (не рекомендуется соединять в параллель более 4-5 линеек).

Также стоит отметить, что для более компактного размещения аккумуляторов ELTENA предлагает батарейные шкафы различного размера и вместительности.

Способы подключения аккумуляторных батарей к ИБП (UPS)

Последовательное соединение аккумуляторных батарей

При последовательном подключении аккумуляторов суммируется напряжение (U), при подключении нагрузки с каждой АКБ идет ток, равный общему току в цепи. Емкость (E) системы остается такая же, как у одной из батарей этой цепи. Например: Вы подключили в цепь последовательно 3 аккумуляторные батареи 12 В и 100 Ач. В итоге на клеммах источника бесперебойного питания Вы получите U=3*12=36 В, E=100 Ач.

При последовательном соединении не допустимо использование АКБ различной ёмкости, разных типов, с разным напряжением зарядки. Мы рекомендуем Вам подключать по данной схеме только батареи одного производителя, с одинаковыми характеристиками и желательно из одной партии. Также, длина и сопротивление соединительных проводов, должны быть одинаковыми. Если не соблюдать это условие, на клеммах аккумуляторов может возникнуть различное напряжение. АКБ с меньшим уровнем заряда будут чрезмерно разряжаться, а аккумуляторы с самым высоким уровнем заряда рискуют получить перезаряд при работе в сетевом режиме (напряжение заряда будет завышено, что приведет к повышенному износу аккумуляторов, или выходу их из строя).

Параллельное соединение аккумуляторных батарей

Параллельное соединение АКБ позволит Вам увеличить ёмкость аккумуляторных батарей (а следовательно и время автономной работы вашего оборудования), не изменяя напряжение цепи постоянного тока. Это будет полезно, если вы хотите подключить несколько аккумуляторов к источнику бесперебойного питания, который работает от 12 В. Например, у Вас есть источник бесперебойного питания с цепью 12 В, и у вас есть 3 аккумулятора, каждый по 100 Ач. При параллельном подключении на клеммах ИБП получим U=12 В, E=3*100=300 Ач.

Комбинированное соединение на примере ИБП ELTENA Monolith E1000LT

Время автономной работы источника бесперебойного питания (время работы от аккумуляторов) с конкретной нагрузкой зависит только от емкости подключенных к ИБП аккумуляторных батарей. Увеличение времени автономной работы, при неизменной нагрузке, возможно только путем увеличения емкости АКБ, т.е. параллельным подключением к уже существующему комплекту дополнительных линеек (сборок) у которых U=24 В (две последовательно соединенные АКБ) и при этом, очень важно, чтобы общая емкость получившегося комплекта не должна превысить максимальную, рекомендованную для этого ИБП.

Необходимо помнить:
— при последовательном соединении сумма напряжений всех АКБ равна общему (в данном случае, две АКБ, соответственно, 24 В), а общая емкость линейки из двух последовательно соединенных АКБ равна емкости одной, каждой, АКБ (в данном случае — 45 Ач).
— при параллельном соединении линеек (сборок) напряжение одной линейки и общее равны (в рассматриваемом примере — 24 В), а сумма емкостей всех линеек равна общей (в рассматриваемом случае — E=45*3=135 Ач).

Для ИБП Monolith E1000LT рекомендованная емкость комплекта аккумуляторных батарей — до 150 Ач. Соответственно, для увеличения времени автономии можно к уже работающим аккумуляторам 45 Ач дополнительно присоединить параллельно две линейки по две последовательно соединенные АКБ 45 Ач. Получим батарейный комплект U=24 В, E=135 Ач.

 

Для правильного подбора источников бесперебойного питания или аккумуляторных батарей для конкретного ИБП, выбора их типа, ёмкости и способа объединения в цепь, рекомендуем Вам проконсультироваться с нашими инженерами. Мы подберем оптимальную для Вас конфигурацию ИБП + батареи, рассчитаем время автономной работы оборудования, предложим оптимальную цену на источники бесперебойного питания!

Параллельное и последовательное соединение аккумуляторов между собой

Аккумулятор, как видно из названия – устройство для накапливания электрической энергии. В нужный момент эта энергия зажигает светодиоды или лампочки накаливания в фонарях, приводит в движение электромоторы, питает электронные устройства, обеспечивает работу блоков бесперебойного питания.

Параллельное и последовательное, а также комбинированные соединения аккумуляторов используют для сборки батарей с различными характеристиками.

Виды изделий разного назначения

Для чего соединяют источники питания

Соединяя между собой отдельные источники питания, можно получить несколько выгод:

  • Поднять напряжение питания.
  • Уменьшить или увеличить ток в цепи потребителя.
  • Увеличить общую ёмкость сборки батарей.

Потребляемая мощность равна произведению напряжения, приложенного к потребителю и протекающего в цепи тока.

Таким образом, увеличивая напряжение питания, можно снизить нагрузку на провода от протекающего тока. Легко можно заметить, что чем больше параметр тока, тем сильнее греются проводники. Нагрев не производит никакой работы, а значит, суммарный коэффициент полезного действия электрического устройства снижается.

Важно! Увеличивая напряжение питания, и снижая протекающий ток, получают экономию энергии за счёт снижения тепловых потерь в цепи.

Основные характеристики заряжаемых батарей

Прежде чем приступить к «опытам» и соединить аккумуляторы, надо понять, какими характеристиками они обладают и что даёт каждый из видов соединений.

Первая характеристика номинальное напряжение. Параметр определяет, какое напряжение может быть между положительной и отрицательной клеммами. Характеристика эта не постоянная и номинальное значение выдаётся в цепь только от полностью заряженного источника питания, по мере разряда и под нагрузкой электродвижущая сила (ЭДС) снижается.

На сегодняшний день самыми популярными значениями являются 1,2, 2,4, 6 или 12 Вольт.

Обратите внимание! Минимальное напряжение накопителей 1,2 Вольта, а не 1,5 В как у «одноразовых» батареек.

Подключая несколько источников последовательно, достигают повышенного напряжения на выходе сборки.

Ёмкость показывает, какое количество электричества устройство способно выдать до достижения минимального допустимого уровня разряда и измеряется в Ампер/часах.

Например, обозначение 50 А/ч говорит о том, что при токе равном 1А, батарея будет обеспечивать питание 50 часов, или при токе 2 А проработает 25 часов до следующей зарядки.

Представленный расчёт примерный и действует только для малых токов разряда. Повышенный ток быстрее разряжает аккумулятор. Уточнить характеристику можно по прилагаемым к изделиям диаграммам разрядных характеристик.

Пример характеристики разряда в зависимости от тока нагрузки

Общая ёмкость при любом из видов подключений будет равна суммарным показателям всех включённых в цепь аккумуляторов.

Последовательное подключение

Схема последовательного подключения предполагает соединение проводником положительного полюса первого источника и отрицательного второго. Далее положительный выход второго источника питания соединяют с отрицательным третьего и так далее. Выводами сборки служат отрицательная клемма первой батареи и положительная последнего в схеме.

Последовательное соединение

Общее напряжение такой сборки будет равняться сумме ЭДС всех источников, включённых в сеть. Если в батарею включены накопители одинаковой ёмкости, то и общее значение останется равным характеристике одного источника.

Например, при последовательном включении 3 изделий по 1,2 В суммарное напряжение между выводными клеммами первого и третьего подключённого источника будет равняться 3,6 В.

При подключении в цепь приёмника электротока через последовательную цепь будет протекать ток, не превышающий возможности 1 источника электричества. Например, если сборка изготовлена из одинаковых батарей 2000 мА/ч, то суммарное значение для любого количества «ячеек» в схеме останется на том же значении.

Смысл последовательного подключения – повысить напряжение в сети, и при малом токе обеспечить на выходе повышенную мощность.

Особенности последовательного включения

При последовательном включении строго соблюдают правила, невыполнение которых приводит к быстрому выходу из строя батареи, а в некоторых случаях опасно для здоровья пользователя.

Каждый источник питания обладает внутренним сопротивлением. У изделий, выполненных по одной технологии, с использованием одних и тех же комплектующих и имеющих одинаковые характеристики внутренне сопротивление примерно одинаково и зависит в основном от степени заряженности.

У одинаковых по изготовлению, но разных по ёмкости батарей внутреннее сопротивление резко отличается. Это же относится к разным по технологии изготовления батареям.

Чем опасно соединение источников питания с разными характеристиками при заряде и разряде последовательно соединённых изделий.

Зарядка

При включении последовательно соединённых аккумуляторных батарей разной ёмкости, каждая из них будет заряжаться одним током, который выдаёт зарядное устройство. При различии ёмкости в два раза, меньший из накопителей зарядится примерно в три раза быстрее больших.

Таким образом, через какое-то время одни из АКБ наберут полную зарядку, в то время как большие будут нуждаться в дальнейшей подаче зарядного тока.

Возможны два итога:

  • Недозагрузка «больших» источников, если зарядное устройство будет выключено. Следовательно, в дальнейшем подключённые потребители не проработают долго.
  • Перезаряд меньшего аккумулятора, если заряд не будет отключён. Как следствие перегрев. Выкипание электролита, выход из строя изделия. Возможен взрыв.

Внимание! Заряжать последовательно включённые накопители разрешается только в том случае, когда они имеют одинаковую ёмкость и напряжение.

Разряд

Не менее опасен для разных источников процесс разряда. Ток в каждой точке последовательной цепи одинаков. Аккумулятор меньшей ёмкости разрядится быстрее подключенных с ним последовательно более мощных устройств. Если в цепи есть устройство защиты от глубокого разряда, то питание потребителя прекратиться, когда мощные АКБ ещё способны отдавать ток. Эффективность применения общей сборки будет снижена в несколько раз.

Если же устройство не оборудовано защитой, то отдача тока будет продолжена. В результате глубокого разряда неминуемо выйдет из строя самый «маленький» прибор.

Параллельное включение

При параллельном соединении все плюсы источников питания должны быть подключены в одну точку. То же самое делают с отрицательными полюсами.

Параллельное включение

При соединении этого типа действуют другие правила определения характеристик сборки.

Допускается применять параллельное соединение для аккумуляторов разной ёмкости, при условии, что номинальное напряжение изделий одинаково.

Пример изменения характеристик при параллельном подключении

Общая ёмкость параллельной сборки будет равна сумме ёмкостей всех включённых изделий. Соединив два одинаковых АКБ параллельно, получают сборку в два раза большей ёмкости. Каждый из источников разряжается и заряжается допустимым для него током. Небольшие расхождения на начальных этапах циклов не оказывают существенного влияния на время исправной работы.

При первом подключении важно, чтобы степень заряда и соответственно напряжение на клеммах соединяемых изделий было равно.

Вызвано это тем, что если меньший по ёмкости АКБ будет заряжен сильнее (выше напряжение на выходе) то больший аккумулятор станет потребителем электричество (малый начнёт «заряжать» больший). Это чревато перегрузкой по току и разрушением. Тот же эффект будет наблюдаться если напряжение больше на АКБ большей ёмкости. В этом случае меньший по уровню напряжения источник станет нагрузкой, по нему потечёт ток близкий по значению к короткому замыканию.

Внимание! Запрещено соединять параллельно аккумуляторы с разным номинальным напряжением.

Кроме выхода из строя больших накопителей, что в момент подключения между клеммами и соединительными проводами потечёт большой ток. Это в свою очередь может привести к их повреждению или даже разрушению. Искрение между двумя источниками с разным напряжением – источник ультрафиолетового излучения, что опасно для зрения человека.

Соединяйте аккумуляторы в параллельную цепь, только после предварительного выравнивания ЭДС.

Параллельно последовательное соединение

Параллельно последовательный способ соединения аккумуляторов часто применяют при создании блоков питания для различных переносных электроинструментов. Метод позволяет получить «высокое» напряжение при большой ёмкости.

Параллельно-последовательное соединение

Несколько изделий соединяют последовательно, получая нужное напряжение. Затем этим цепочки подключают параллельно, выигрывая в ёмкости общей сборки.

Правила соединения применяют те же, что и для ранее описанных способов включения. В таких устройствах принято подключать одинаковые по характеристикам аккумуляторы. Применив «батарейки» из одной партии получают примерно одинаковое внутреннее сопротивление составных частей.

Разные схемы включения нужны для обеспечения работы различных устройств, требующих автономного питания. Применив полученные в статье знания, можно сделать самостоятельные подключения, необходимые для корректной работы аппаратуры.

Последовательные и параллельные конфигурации батарей и информация

BU-302: Конфигурации аккумуляторов и серий Paralelo (Español)

Узнайте, как расположить батареи для увеличения напряжения или увеличения емкости.

Батареи достигают желаемого рабочего напряжения путем последовательного подключения нескольких элементов; каждая ячейка добавляет свой потенциал напряжения для получения общего напряжения на клеммах. Параллельное соединение достигает большей емкости, складывая общий ампер-час (Ач).

Некоторые пакеты могут состоять из комбинации последовательных и параллельных соединений. Аккумуляторы для ноутбуков обычно имеют четыре последовательно соединенных литий-ионных элемента по 3,6 В для достижения номинального напряжения 14,4 В и два параллельно для увеличения емкости с 2400 мА до 4800 мАч. Такая конфигурация называется 4s2p, что означает четыре ячейки последовательно и две параллельно. Изолирующая фольга между ячейками предотвращает электрическое замыкание токопроводящей металлической оболочки.

Большинство аккумуляторных батарей поддаются последовательному и параллельному соединению.Важно использовать один и тот же тип батареи с одинаковым напряжением и емкостью (А-ч) и никогда не смешивать разные марки и размеры. Более слабая клетка может вызвать дисбаланс. Это особенно важно в последовательной конфигурации, потому что батарея настолько сильна, насколько самое слабое звено в цепи. Аналогия — это цепочка, в которой звенья представляют собой элементы батареи, соединенные последовательно (рисунок 1).

Рисунок 1. Сравнение аккумулятора с цепью.
Звенья цепи представляют собой ячейки, соединенные последовательно для увеличения напряжения, двойное звено означает параллельное соединение для повышения нагрузки по току.

Слабая ячейка может не сразу выйти из строя, но при нагрузке быстрее истощится, чем сильная. При зарядке младшая ячейка заполняется раньше, чем сильная, потому что ее меньше, и она остается в перезарядке дольше, чем остальные. При разряде слабая клетка вначале опустошается, и ее бьют сильные братья.Ячейки в многопакетах должны соответствовать друг другу, особенно при использовании под большими нагрузками. (См. BU-803a: Несоответствие ячеек, балансировка).


одноклеточных приложений

Конфигурация с одной ячейкой является самым простым аккумулятором; ячейка не нуждается в согласовании, и схема защиты на маленькой литий-ионной ячейке может быть простой. Типичными примерами являются мобильные телефоны и планшеты с одним литий-ионным аккумулятором 3,60 В. Другое использование одной ячейки — настенные часы, которые обычно используют щелочную батарею на 1,5 В, наручные часы и резервное копирование памяти, большинство из которых — приложения с очень низким энергопотреблением.

Номинальное напряжение элемента для никелевой батареи составляет 1,2 В, для щелочной — 1,5 В; оксид серебра составляет 1,6 В и свинцовая кислота составляет 2,0 В. Диапазон основных литиевых батарей составляет от 3,0 до 3,9 В. Литий-ионный 3,6 В; Li-фосфат составляет 3,2 В, а Li-титанат — 2,4 В.

Литий-марганцевые и другие системы на основе лития часто используют напряжение элементов 3,7 В и выше. Это имеет меньшее отношение к химии, чем продвижение более высокого ватт-часа (Wh), что стало возможным при более высоком напряжении. Аргумент гласит, что низкое внутреннее сопротивление элемента поддерживает высокое напряжение под нагрузкой.Для эксплуатационных целей эти ячейки идут как кандидаты на 3.6В. (См. Путаницу с напряжением BU-303)

Соединение серии

В портативном оборудовании, требующем более высокого напряжения, используются аккумуляторные батареи с двумя или более последовательно соединенными элементами. На рисунке 2 показан аккумуляторный блок с четырьмя 3,6 В литий-ионными элементами, также известными как 4S, для получения номинального напряжения 14,4 В. Для сравнения, свинцово-кислотная цепочка из шести ячеек с напряжением 2 В на ячейку будет генерировать 12 В, а четыре щелочные батареи с напряжением 1,5 В на ячейку будут давать 6 В.

Рисунок 2: S Eries соединение четырех ячеек (4 с).
Добавление ячеек в строку увеличивает напряжение; емкость остается прежней.
Предоставлено Cadex


Если вам нужно нечетное напряжение, скажем, 9,50 В, подключите пять свинцово-кислотных, восемь NiMH или NiCd или три литий-иона последовательно. Конечное напряжение батареи не обязательно должно быть точным, если оно выше, чем указано в устройстве. Напряжение 12 В может работать вместо 9.50 В. Большинство устройств с батарейным питанием могут выдерживать некоторое перенапряжение; однако, напряжение конца разряда должно соблюдаться.

Батареи высокого напряжения обеспечивают малый размер проводника. Аккумуляторные электроинструменты работают от батарей 12 В и 18 В; Высококачественные модели используют 24 В и 36 В. Большинство электронных велосипедов поставляются с литий-ионным аккумулятором 36 В, некоторые из них 48 В. Автомобильная промышленность хотела увеличить стартерную батарею с 12 В (14 В) до 36 В, более известную как 42 В, путем последовательного размещения 18 свинцово-кислотных элементов. Логистика замены электрических компонентов и проблемы с дуговыми разрядами на механических переключателях сорвали ход.

Некоторые мягкие гибридные автомобили работают на литиево-ионном напряжении 48 В и используют преобразование постоянного тока в 12 В для электрической системы.Запуск двигателя часто осуществляется отдельной свинцово-кислотной батареей 12 В. Ранние гибридные автомобили работали на батарее 148 В; электрические транспортные средства, как правило, 450-500 В. Такая батарея требует более 100 литий-ионных элементов, соединенных последовательно.

Высоковольтные батареи требуют тщательного согласования элементов, особенно при работе с большими нагрузками или при работе при низких температурах. С несколькими ячейками, соединенными в строку, возможно

.Серия

, параллельное и последовательное параллельное соединение батарей

Серия , параллельное и последовательное соединение батарей

Введение в соединения батарей

Кто-то может подумать, для чего предназначено последовательное, параллельное или последовательное соединение подключения аккумуляторов или правильная конфигурация для зарядки аккумулятора, системы аккумуляторных батарей, автономной системы или установки солнечных батарей. Ну, это зависит от системных требований я.е. чтобы увеличить напряжение путем последовательного подключения батарей, ампер-часов батареи (так как батареи рассчитаны на А-ч вместо ампер) или просто тока или мощности батарей, подключив батареи параллельно или последовательно-параллельно, чтобы поддерживать систему в соответствии с вашими потребностями , Если вам необходимо знать, как это сделать, прочитайте следующий пошаговый учебник о конфигурации первичных (не перезаряжаемых, например, элементов AAA) и вторичных (перезаряжаемых, таких как свинцово-кислотные, никель-кадмиевые, никель-металлогидридные, литий-ионные и т. Д.) Батарей.

Мы получили несколько запутанных цепей по этой теме, и они спрашивают, являются ли соединения батарей последовательными, параллельными или последовательно-параллельными и к какой из них они подходят ?. Таким образом, мы обсудим последовательное, параллельное и последовательное параллельное соединение батарей в деталях со схемами и приложениями.

Теперь давайте начнем…

Типы подключений аккумуляторов

Существует три основных типа подключения аккумуляторов .

  1. Последовательное соединение
  2. Параллельное соединение
  3. Последовательное параллельное соединение

Щелкните изображение, чтобы увеличить

Series, Parallel & Series-Parallel Connection of Batteries Series, Parallel & Series-Parallel Connection of Batteries Серия, параллельное и последовательное параллельное соединение батарей

Ниже приведена подробная информация о каждом подключение.

Серия Подключение батарей

Если подключить положительную (+) клемму батареи к отрицательной (-) и отрицательной к положительной клемме, как показано на рисунке ниже, то конфигурация батарей будет последовательно.

Полезно знать:

При последовательном соединении батарей ток одинаков в каждом проводе или секции, в то время как напряжение различно, то есть напряжения являются аддитивными, например,

V 1 + V 2 + V 3 ….Vn

На рисунке ниже последовательно соединены две батареи по 12В, 200Ач . Таким образом, общий эффективный ампер-час (Ач) будет таким же, в то время как напряжение является аддитивным.

, т. Е.

= 12 В + 12 В = 24 В, 200 Ач

Щелкните изображение, чтобы увеличить

Series Connection of Batteries Соединение батарей серии Series Connection of Batteries

Когда нам нужно и как последовательно соединять батареи?

Если вам необходимо удвоить уровень напряжения в соответствии с потребностями вашей системы, сохраняя при этом одинаковую емкость или номинальный ток батарей (Ач).

Например, если у вас две 12-вольтовые аккумуляторные батареи емкостью 200 Ач и вам нужна система 24 В для установки. Просто подключите обе батареи последовательно, чтобы получить напряжение 24 В и одинаковую ампер-час, то есть 200 Ач.

Имейте в виду, что при последовательном соединении батарея разряжается медленно по сравнению с параллельным соединением батарей.

Вы можете сделать это с любым количеством батарей, то есть, чтобы получить 36 В, 48 В, 72 В постоянного тока и т. Д. Путем последовательного подключения батарей.

Эта система используется в различных установках солнечных батарей и других приложениях.

Параллельное подключение батарей

Если подключить положительный вывод (+) аккумулятора к положительному, а отрицательный (-) к отрицательному выводу. Тогда конфигурация батарей будет параллельной.

Полезно знать:

При параллельном соединении напряжение будет одинаковым в каждом проводе или секции, в то время как ток будет разным, то есть ток является аддитивным.

например

I 1 + I 2 + I 3 … + В

На рисунке ниже две батареи по 12 В, 200 Ач соединены параллельно.Таким образом, общее эффективное напряжение будет таким же, в то время как ампер-час является аддитивным.

, то есть

= 200Ah + 200Ah = 400Ah, 12В.

Нажмите для увеличения изображения

Parallel Connection of Batteries Parallel Connection of Batteries Параллельное подключение батарей

Когда нам нужно и как подключить батареи параллельно?

Если вам необходимо удвоить емкость аккумулятора или номинальные ампер-часы (Ач) в соответствии с потребностями вашей системы, сохраняя при этом тот же уровень напряжения.

Например, если у вас две 12-вольтовые аккумуляторные батареи емкостью 200 Ач и вам нужна система 12 В для установки.Просто подключите обе батареи параллельно, чтобы общая емкость батареи составляла 400 Ач, а уровень напряжения был равен 12 В.

Имейте в виду, что батарея быстро разряжается параллельно по сравнению с последовательным соединением батарей.

Вы можете сделать это с любым количеством батарей, то есть, чтобы получить тот же уровень напряжения при увеличении емкости батареи в ампер-часах при параллельном соединении батарей.

Эта система используется в различных установках солнечных батарей и других приложениях.

Последовательное параллельное соединение батарей

Если мы соединяем две пары двух батарей последовательно, а затем соединяем эти последовательно соединенные батареи, то такая конфигурация батарей будет называться последовательным соединением батарей.

Другими словами, это последовательная или параллельная цепь, но известная как последовательно-параллельная схема. Некоторые компоненты соединены последовательно, а другие — в параллельную или сложную цепь последовательно и параллельно подключенных устройств и батарей.

Похожие сообщения:

На рисунке ниже.

Шесть (6) батарей по 12 В, 200 А каждая подключены последовательно-параллельно.

, т. Е.

  • B 1 и B 2 в последовательном соединении… 12 В + 12 В = 24 В, 200 Ач… Последовательное соединение
  • B 3 & B 4 в последовательном соединении… 12 В + 12 В = 24 В, 200 Ач… Последовательное соединение
  • B 5 & B 6 в последовательном соединении… 12 В + 12 В = 24 В, 200 Ач… Последовательное соединение

И затем пара этих батарей соединяется параллельно i.е. два параллельных набора из трех батарей соединены последовательно.

т.е.

Набор 1 = B 1 , B 3 , B 5 = Серия

Набор 2 = B 2 , B 4 , B 6 = Серия

А затем ,

Set 1 & Set 2 = Параллельно.

Таким образом, эффективное напряжение и ампер-час будут равны

ампер-час (Ач) = 200 Ач + 200 Ач + 200 Ач = 600 Ач

Напряжения = 12 В + 12 В = 24 В. (Параллельное соединение)

Нажмите на изображение, чтобы увеличить

Series-Parallel Connection of Batteries Series-Parallel Connection of Batteries Последовательное соединение батарей

Батареи Связанные калькуляторы:

Когда нам нужно и как соединять батареи последовательно-параллельно?

Если вам необходимо удвоить емкость аккумулятора или номинальные ампер-часы (Ач), а также напряжение аккумулятора в соответствии с потребностями вашей системы.

Например, если у вас есть шесть батарей по 12 В, 200 Ач в час, и вам требуется 600 Ач емкость и система 24 В для установки. Теперь у вас есть два комплекта из трех батарей, просто подключите два комплекта из трех батарей последовательно, а затем соедините два комплекта параллельно (как показано на рис. Выше), где общая емкость батареи будет 600 Ач, а уровень напряжений будет 24 В.

Вы можете сделать это с любым количеством батарей, то есть, чтобы получить различный уровень напряжения, а также увеличить емкость батареи в ампер-часах при последовательном параллельном соединении батарей.

Эта система используется в различных установках солнечных батарей и других приложениях.

Сравнение последовательного, параллельного и последовательно-параллельного соединений

В приведенной ниже таблице показано основное отличие последовательного и параллельного соединений.

Щелкните изображение, чтобы увеличить

Comparison of Series, Parallel & Series-Parallel Connections Comparison of Series, Parallel & Series-Parallel Connections Сравнение последовательных, параллельных и последовательно-параллельных соединений

Общие меры предосторожности и инструкции по подключению и установке батарей

Предупреждение и инструкции:

  • Никогда не закорачивайте и не прикасайтесь к положительному ( +) клемма батареи с отрицательной (-) клеммой батареи, чтобы избежать короткого замыкания, повреждения, травмы, взрыва или возгорания.
  • Всегда подключайте один и тот же уровень напряжения и емкость аккумулятора, чтобы избежать проблем с зарядкой и сокращения срока службы аккумулятора.
  • Не путайте (это может быть опасно) со сложной проводкой и соединением батарей последовательно-параллельно. Всегда делайте правильные расчеты и делайте схемы и схемы соединений аккумуляторных батарей, прежде чем применять их на практике для обеспечения безопасности.
  • При зарядке аккумуляторных батарей следует соблюдать особую полярность, чтобы избежать короткого замыкания и опасных условий.
  • Когда аккумулятор полностью зарядится, снимите зарядное устройство, чтобы избежать перегрева (в случае неавтоматического зарядного устройства или контроллера заряда).
  • Всегда заряжайте аккумулятор при комнатной температуре.
  • Не пытайтесь заряжать первичные элементы. не заряжайте неперезаряжаемые батареи.
  • Отсоедините аккумулятор от подключенной нагрузки, если он больше не используется, чтобы избежать коррозии и утечки.
  • Отсоедините источник зарядки аккумулятора и нагрузку перед подключением или отключением клемм.

Связанные батареи Соединения и проводка Учебники:

.

Введение в последовательные, параллельные и последовательно-параллельные соединения

, параллельные и последовательно-параллельные цепи, их сравнение и применение

Почему параллельное соединение предпочтительнее последовательного соединения?

Использование, применение и важность последовательного и параллельного соединения сегодня нельзя переоценить. Применение последовательного и параллельного соединения можно увидеть в наших домах, школьных залах и в наших уличных фонарях.С нажатием кнопки все Бобы в наших гостиных включаются. некоторые ссылаются на то, что бобы в их домах должны иметь разные переключатели.

Introduction to Series & Parallel Connections Introduction to Series & Parallel Connections

Ну, это не волшебство, когда более чем три электрических удара или нагрузки управляются одним выключателем. Нагрузка — это все, что угодно, т. Е. Это могут быть приборы, электробобы или даже потолочные вентиляторы, которые потребляют электроэнергию при подключении к источнику питания. Электрические бобы, телевизоры, холодильники и т. Д. Можно назвать нагрузкой.Бобс преобразует электрическую энергию в форму света и тепла. Вентиляторы преобразуют электрическую энергию в механическую.

Тип подключения наших потолочных вентиляторов, электрические бобы будут определять, будет ли у них общий выключатель или нет. Последовательное соединение цепей дает нам возможность подключать более двух нагрузок к общему коммутатору. Уличные фонари являются очень хорошим примером этого. Параллельное соединение цепей позволяет нам подключать нагрузки к их отдельным выключателям.Как последовательное, так и параллельное соединение хорошо, но одно по большей части предпочтительнее другого по той или иной причине. Прежде чем говорить о причине, по которой параллельное соединение предпочтительнее последовательного, давайте вспомним, какие последовательные и параллельные соединения являются первыми.

Последовательная цепь

Последовательная цепь — это схема, в которой резисторы или нагрузки подключены вплотную, так что цепь будет иметь только один путь, по которому протекает электрический ток.Таким образом, когда несколько резисторов соединены последовательно, эффективное сопротивление (полное сопротивление в цепи) получается путем сложения индивидуального сопротивления алгебраически. То есть, если у нас есть резисторы с сопротивлением R1, R2, R3… Rn , соединенные последовательно , то;

R и = R T = R 1 + R 2 + R 3 +… R n .

При последовательном соединении один и тот же ток протекает через все ветви цепей, но разное напряжение на нем, поэтому резисторы имеют различное напряжение на них.Каждый резистор или нагрузка будет испытывать падение напряжения. Приложенное напряжение равно сумме падения напряжения на разных участках цепи. Падение напряжения пропорционально току сопротивления, который одинаков во всей цепи. Когда нагрузки соединены последовательно, нагрузки будут иметь общий выключатель. Этот вид связи используется в школьных залах, уличных фонарей.

How To Wire Lights in Series? How To Wire Lights in Series? Как подключить фонари в серии?

Использование и применение последовательного соединения

Некоторые люди последовательно подключают охранные фонари в своих домах, что позволяет им иметь общий выключатель.Проблема с этим типом соединения заключается в том, что, когда нагрузка создает проблему, другая подключенная система выйдет из строя. Это соединение типа «все или ничего». Пока нагрузка получает энергию до того, как она доставит ее другому, а та, которая доставит, не получится, произойдет отключение.

Серийные соединения серии

широко распространены и широко используются в электрооборудовании. Нити трубки в небольших радиоприемниках обычно бывают последовательными. Устройства контроля тока всегда соединены последовательно с устройством, которое они защищают.Предохранители соединены последовательно с устройством, которое они защищают, автоматическое отопительное оборудование имеет термостат, электромагнитные катушки и защитные выключатели, соединенные последовательно с источником напряжения и т. Д.

Недостатки последовательной цепи
  • Разрыв в проводе неисправность или отсоединение какой-либо одной лампы нарушит цепь и приведет к тому, что все остальные перестанут работать, поскольку в цепи протекает только один путь тока.
  • Если в последовательную цепь освещения будет добавлено больше ламп, их яркость уменьшится.потому что напряжение распределяется в последовательной цепи. Если мы добавим больше нагрузок в последовательную цепь, то падение перенапряжения будет увеличиваться, что не является хорошим знаком для защиты электрических приборов.
  • Серия

  • Проводка типа «ВСЕ или НЕТ» означает, что все устройства будут работать одновременно или все они отключатся, если произойдет сбой в любом из подключенных устройств в последовательной цепи.
  • Высокое напряжение питания необходимо, если нам нужно добавить больше нагрузки (лампочки, электрические обогреватели, кондиционер и т. Д.) В последовательную цепь.Например, если пять последовательно соединенных ламп 220 В, напряжение питания должно быть: 5 x 220 В = 1,1 кВ.
  • Общее последовательное сопротивление цепи увеличивается (и уменьшается ток) при увеличении нагрузки в цепи.
  • В соответствии с будущими потребностями в эту последовательную цепь должны быть добавлены только те электрические приборы, если они имеют такой же номинальный ток, что и ток в каждой точке последовательной цепи. Тем не менее, мы знаем, что электрические приборы и устройства я.е. лампочки, вентилятор, обогреватель, кондиционер и т. д. имеют различную номинальную силу тока, поэтому они не могут быть подключены в последовательную цепь для бесперебойной и эффективной работы. Lights connected in Series Lights connected in Series Светильники, подключенные последовательно Серия
Преимущества Соединение серии
  • При последовательной разводке требуется меньший размер проводного кабеля.
  • Мы используем для защиты цепи для последовательного подключения плавких предохранителей и автоматических выключателей с другими приборами.
  • Схема серии

  • не может легко перегружаться из-за высокого сопротивления при увеличении нагрузки в цепи.
  • Срок службы батареи в последовательной цепи больше по сравнению с параллельной.
  • Это самый простой метод электропроводки, и неисправность можно легко обнаружить и устранить по сравнению с параллельной или последовательно-параллельной проводкой.

Параллельная цепь

Резисторы, нагрузки, как говорят, соединены параллельно, когда конец каждого из резисторов или нагрузок имеет общую точку или соединение, а другие концы также связаны с общей точкой или переходом.Такие схемы известны как параллельные схемы.

Light Bulbs Connected in Parallel Light Bulbs Connected in Parallel Лампочки, подключенные параллельно

В отличие от последовательного соединения цепей, при нахождении полного (эффективного) сопротивления в параллельной цепи берется обратная величина для отдельного сопротивления. Таким образом, когда несколько сопротивлений соединены параллельно, обратная величина эффективного сопротивления задается арифметической или алгебраической суммой обратной величины индивидуального сопротивления.

1 / R и или 1 / R T = 1 / R 1 + 1 / R 2 + 1 / R 3 … 1 / R n .

Подключение параллельных цепей имеет одинаковое напряжение, протекающее по всем ветвям цепей. Разные резисторы имеют свои индивидуальные токи.

Использование и применение параллельного соединения

Параллельное соединение очень распространено в использовании. Различные лампы и электроприборы в наших домах соединены параллельно, так что каждая из ламп или ламп и приборов может работать независимо. Для того чтобы мы могли контролировать отдельные лампы или нагрузки, они должны быть подключены параллельно.

Преимущества параллельной цепи
  • Каждое подключенное электрическое устройство и прибор независимы от других. Таким образом, включение / выключение устройства не повлияет на другие устройства и их работу.
  • В случае обрыва кабеля или удаления какой-либо лампы не будут нарушены все цепи и подключенные нагрузки, другими словами, другие лампы / лампы и электроприборы будут работать без сбоев.
  • Если в параллельные цепи освещения будет добавлено больше ламп, их яркость уменьшаться не будет (как это происходит только в последовательных цепях освещения).Потому что напряжение одинаково в каждой точке параллельной цепи. Короче говоря, они получают то же напряжение, что и напряжение источника.
  • Можно добавить больше осветительных приборов и точек нагрузки в параллельных цепях в соответствии с будущими потребностями, если цепь не перегружена.
  • Добавление дополнительных устройств и компонентов не увеличит сопротивление, но уменьшит общее сопротивление цепи, особенно при использовании устройств с высоким номинальным током, таких как кондиционер и электрические нагреватели.
  • параллельная проводка более надежна, безопасна и проста в использовании. Faults in Parallel lighting circuits Faults in Parallel lighting circuits Неисправности в параллельных цепях освещения
Недостатки параллельных соединений
  • В кабельной проводке параллельного освещения используется больший размер кабеля и провода.
  • Необходим больший ток, если в параллельной цепи добавлена ​​дополнительная лампочка.
  • Батарея быстрее разряжается для установки постоянного тока.
  • Конструкция параллельной разводки является более сложной по сравнению с последовательной разводкой.

Похожие сообщения: Какая лампа светится ярче при последовательном и параллельном подключении и почему?

Последовательные параллельные соединения и цепи

Схема является последовательной или параллельной на следующем рисунке, т.е. это последовательная схема. Первые три лампы (B 1 , B 2 и B 3 ) подключены параллельно, а переключатели (S 1 , S 2 и S 3 ) подключены последовательно.B 7 , B 8 , B 9 и B 10 расположены последовательно друг с другом, параллельно двум первым лампам (B 1 , B 2 и B 3 ) в то время как переключатели (S5 и S6) параллельно соединены с лампой (B 10 ). Кроме того, лампочки (B 4 , B 5 и B 6 ) и выключатель (S 7 ) соединены последовательно друг с другом, параллельно (B 1 , B 2 и B (3 ) и так далее.

Поскольку схема представляет собой комбинацию последовательных и параллельных, мы не можем упростить ток, напряжение, сопротивление и мощность с помощью простого закона Ома. Мы должны применять разные теоремы, такие как теорема Нортона, Тевенина, максимальная передача мощности и т. Д., Или упростим схему в основных последовательных и параллельных цепях, чтобы найти все эти величины.

Наиболее распространенная в настоящее время установка электропроводки в домашних условиях с использованием этого метода электропроводки.

Series-Parallel Light Circuit & Connection Series-Parallel Light Circuit & Connection Последовательное и параллельное освещение цепи

Сравнение между последовательным и параллельным подключением

Ниже в данной таблице показаны основные различия между последовательными и параллельными соединениями.

9 0234 В поисках электрической энергии (P)
S № Последовательная цепь Параллельная цепь
Ток (I) Ток одинаков в каждой точке последовательной цепи:

I = I = 2 = I 3 =…. I n

Ток является аддитивным в последовательной цепи:

I 1 + I 2 + I 3 +…. I n

Напряжение (В) Напряжение является аддитивным в последовательной цепи:

В 1 + V 2 + V 3 +….V n

В каждой точке параллельной цепи напряжения одинаковы:

V 1 = V 2 = V 3 =…. V n

Сопротивление (R) и найти (R) Сопротивление аддитивно в последовательной цепи:

R 1 + R 2 + R 3 +… R n = R eff = R T

Сопротивление делится при увеличении нагрузки в цепи.

1 / R T = 1 / R 1 + 1 / R 2 + 1 / R 3 … 1 / R n

или

I = G 1 + G 2 + G 3 +… G n

Найти ток (I) I = V 1 / R 1 = V 2 / R 2 = V 3 / R 3 = V n / R n I = V 1 / R 1 + V 2 / R 2 + V 3 / R 3 + V n / R n
Найти напряжение (В) V = I 1 R 1 + I 2 R 2 + I 3 R 3 +… I n R n V = I 1 R 1 = I 2 R 2 = I 3 R 3 =… I n R n

P = I 2 R 1 + I 2 R 2 +… I 2 R n

или

P = V 1 2 / R 1 + V 2 2 / R 2 +… V n 2/ R n

P = V 2 / R 1 + V 2 / R 2 +… V 2/ R n

или

P = I 1 2 R 1 + I 2 2 R 2 +… I n 2 R n

Правило деления тока и напряжения V 1 = V T (R 1 / R T ), V 2 = V T (R 2 / R T ) I 1 = I T (G 1 / G T 900 32), I 2 = I T (G 2 / G T )
Пути протекания электрического тока Только один путь Два или более путей
Яркость лампы Диммер, если добавлено больше ламп (P = V x I) Ярче из-за одинаковых напряжений
Если в цепи возникают обрывы Вся цепь бесполезна Остальная часть Цепь все еще будет работать
Состояние батареи Батарея разряжается медленно (номинальное напряжение батареи) Батарея быстро разряжается (время зарядки батареи и токи)
Применения Используется для защиты цепи во время работы Подключение плавких предохранителей и автоматических выключателей последовательно с подключенными приборами Используется в большинстве бытовых электропроводок

Преимущества параллельного подключения по сравнению с последовательным подключением

Последовательное подключение — это соединение типа «все или ничего».Это означает, что если один из устройств выходит из строя, все другие устройства также выходят из строя, поэтому этот тип соединения хорош только тогда, когда мы хотим защитить устройство. Advantage of parallel circuit connection over series circuit connection Advantage of parallel circuit connection over series circuit connection Если предохранитель перегорел, например, из-за высокого тока, то защищаемое им устройство не будет повреждено, так как ток больше не достигнет его. В то время как последовательное соединение является полным или нулевым, параллельное соединение дает вам возможность распределять нагрузки и устройства по отдельности. Параллельное соединение обеспечивает сопротивление потоку тока по сравнению с последовательным соединением.

Disadvantages of Series Lighting Circuit Disadvantages of Series Lighting Circuit Недостатки схемы последовательного освещения

Сопротивление 100 Ом и резисторы 150 Ом, подключенные параллельно, будут оказывать меньшее влияние на электрический ток по сравнению с последовательно подключенными резисторами 50 Ом и 40 Ом. В электронных устройствах параллельное соединение имеет первостепенное значение. Ячейки в банке питания все соединены параллельно. Параллельное соединение делает электрическую энергию дольше. Сами элементы имеют свое внутреннее сопротивление, поэтому, если они были подключены последовательно, часть энергии будет потеряна при преодолении внутреннего сопротивления, так как его эффект высок при последовательном соединении, чем при параллельном подключении.

Похожие сообщения:

.

Батареи подключены последовательно или параллельно?

Конфигурация батарей. Серия или Параллель?

Базовые вопросы и ответы по основным электротехническим вопросам Серия:

Конфигурация батарей. Эти две батареи подключены последовательно или параллельно? и как подключить нагрузку к этому типу подключения батарей.

Are The Batteries Connected in Series or Parallel Are The Batteries Connected in Series or Parallel

Краткий ответ: Батареи соединены параллельно.

Пояснительный ответ:

Если положительная (+) клемма одной батареи подключена к положительной клемме второй батареи, а отрицательная (-) к отрицательной клемме, это называется параллельным соединением батарей.Как показано на рис. Выше, клемма (-ve) соединена с клеммой (-ve) и (+ ve) с клеммой (+ ve). Следовательно, эти две батареи были подключены параллельно. Параллельное подключение батарей и подключение нагрузки к этому типу проводки также показано на следующем рис.

These Batteries are Connected in 1. Series 2. Parallel These Batteries are Connected in 1. Series 2. Parallel

Имейте в виду, что напряжение в каждой точке одинаково, а ток в аддитивном соединении параллельно, т.е.

I 1 + I 2 + I 3 … + In

Если отрицательная клемма батареи подключена к положительной клемме и т. Д., Это называется последовательным соединением батарей.При последовательном соединении напряжение является аддитивным, в то время как ток одинаков для каждого соединения и участка, т. Е.

В 1 + В 2 + В 3 … Вн

В случае сложной цепи, то есть как последовательной, так и параллельной соединение в одной цепи, оно известно как последовательно-параллельное соединение батарей.

На следующем рисунке показаны различные типы подключения батарей, то есть последовательное соединение, параллельное соединение и последовательное соединение.

Series, Parallel & Series-Parallel Connection of Batteries Серия Series, Parallel & Series-Parallel Connection of Batteries, параллельное и последовательно-параллельное соединение батарей

Также читайте дополнительные основные вопросы и ответы по электротехнике:

.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о