Последовательное соединение аккумуляторных батарей: Последовательное и параллельное соединение аккумуляторов

Содержание

Как соединить аккумуляторы чтобы получить 24 вольта, соединение АКБ

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.

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.

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.

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.

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 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.

>Об аккумуляторах …

1. Параллельное и последовательное соединение аккумуляторов — что это такое?

При параллельном соединении, аккумуляторы соединяют так, чтобы положительные клеммы всех аккумуляторов были подключены к одной точке электрической схемы (″плюсу″), а отрицательные клеммы всех аккумуляторов были подключены к другой точке схемы (″минусу″).

Получившаяся при паралельном соединении аккумуляторная батарея имеет то же напряжение, что и у одиночного аккумулятора, а емкость такой аккумуляторной батареи равна сумме емкостей входящих в нее аккумуляторов. Т.е. если аккумуляторы имеют одинаковые емкости, то емкость аккумуляторной батареи равна емкости одного аккумулятора, умноженной на количество аккумуляторов в батарее.

Для последовательного соединения аккумуляторов, к ″плюсу″ электрической схемы подключают положительную клемму первого аккумулятора. К его отрицательной клемме подключают положительную клемму второго аккумулятора и т.д. Отрицательную клемму последнего аккумулятора подключают к ″минусу″ электрической схемы.

Получившаяся при последовательном соединении аккумуляторная батарея имеет ту же емкость, что и у одиночного аккумулятора, а напряжение такой аккумуляторной батареи равно сумме напряжений входящих в нее аккумуляторов. Т.е. Если аккумуляторы имеют одинаковые напряжения, то напряжение батареи равно напряжению одного аккумулятора, умноженному на количество аккумуляторов в аккумуляторной батарее.

Электрическая энергия, накопленная в аккумуляторной батарее равна сумме энергий отдельных аккумуляторов (произведению энергий отдельных аккумуляторов, если аккумуляторы одинаковые), независимо от того, как соединены аккумуляторы — параллельно или последовательно.

2. Зачем соединять аккумуляторы в аккумуляторную батарею?

В любых электрических системах или устройствах есть омические потери: часть электрической энергия превращается в тепло, не производя полезной работы. Чем больше напряжение электросистемы, тем (при той же мощности) меньше ток, меньше омические потери и меньше цена системы. Т.е. выгодно иметь электрические системы высокого напряжения. Причем, чем больше мощность системы, тем больше выигрыш высоковольтной системы по сравнению с низковольной. Поэтому в небольших UPS (на несколько сотен ВА) обычно стоит один аккумулятор на 12 вольт (так получается дешевле), в UPS на несколько кВА используется аккумуляторная батарея напряжением в десятки вольт, а в мощных ИБП на десятки киловатт напряжение аккумуляторной батареи может превышать 500 В.

Следовательно, цель использования аккумуляторных батарей с последовательным соединением аккумуляторов — уменьшение потерь и увеличение коэффициента полезного действия (КПД).

Иногда емкости одного аккумулятора недостаточно, и нужно увеличить емкость. Иногда удобнее не ставить взамен аккумулятор большей емкости, а поставить еще один такой же аккумулятора параллельно, чтобы суммарная емкость аккумуляторной батареи аккумуляторной батареи удвоилась.

Например, для увеличения времени работы высококлассного ИБП Eaton Powerware 9130 от аккумуляторной батареи параллельно существующей батарее подключают еще одну или несколько таких же аккумуляторных батарей.

3. Можно ли соединять последовательно свинцовые аккумуляторы разной емкости?

Известно, что внутреннее сопротивление аккумуляторов, изготовленных по одной технологии, примерно обратно пропорционально емкости аккумулятора. Поэтому, при протекании тока через последовательную аккумуляторную батарею, на свинцовых аккумуляторах разной емкости будут разные напряжения. Опасно ли это для отдельных аккумуляторов и для аккумуляторной батареи в целом? Рассмотрим по-отдельности режимы разряда и зарядки свинцовых аккумуляторов.

Предположим, мы заряжаем последовательную аккумуляторную батарею, состоящую из семи 12-вольтовых свинцовых аккумуляторов емкостью по 10 А*час и одного 12-вольтового свинцового аккумулятора емкостью 8 А*час. В начале все аккумуляторы разряжены. Зарядное устройство реализует алгоритм зарядки I-U с начальным током 1 А и конечным напряжением 110 В (13.8 В в среднем на аккумулятор).

По данным производителя, при зарядке аккумуляторов постоянным током, напряжение на аккумуляторе изменяется в соответствии с графиком справа. В начале процесса зарядки, зарядное устройство поддерживает ток 1 А, а суммарное напряжение на аккумуляторной батарее сложится из напряжений на отдельных аккумуляторах, напряжение для каждого аккумулятора можно определить по его зарядной характеристике (графику зависимости напряжения аккумулятора от времени, который приводится производителем в его технических характеристиках). В начале зарядки на свинцовом аккумуляторе в 8 А*час будет около 12.3 В, а на всех аккумуляторах емкостью 10 А*час — примерно по 12 В на каждом. Начало зарядки абсолютно безопасно для всех 8 аккумуляторов.

Примерно через 10 часов напряжение на аккумуляторе емкостью 8 А*час достигнет 13.8 вольт. Аккумулятор в этот момент будет заряжен примерно на 80%. Остальные аккумуляторы будут заряжены примерно на 70%, а напряжение на каждом из них будет около 13.2 В. Аккумулятор емкостью 8 А*час уже нужно переводить в режим стабилизации напряжения, но это невозможно — ведь суммарное напряжение на аккумуляторной батарее еще не достигло конечного напряжения 110 В, а составляет примерно 13.2 * 7 + 13.8 = 106.2 В. Поэтому все аккумуляторы емкостью 10 А*час будут продолжать заряжаться, суммарное напряжение продолжит расти, а вместе с ним и напряжение на аккумуляторе емкостью 8 А*час.

Еще через 3-4 часа, напряжение на аккумуляторной батарее достигнет предела — 110 В. Это напряжение разделится следующим образом: на аккумуляторах емкостью 10 А*час будет чуть больше 13.5 В, а на аккумуляторе емкостью 8 А*час — больше 15 В. Система рекомбинации газов, выделяющихся в этом аккумуляторе, перестанет справляться c нагрузкой, предохранительные клапаны аккумулятора откроются, аккумулятор начнет терять воду, а с ней и емкость. В то же время, все аккумуляторы емкостью 10 А*час будут недозаряжены. Следовательно, при зарядке свинцовых аккумуляторов соединенные последовательно аккумуляторы разной емкости будут все больше и больше расходиться по своим параметрам — ″разбегаться″.

Рассмотрим теперь разряд все той же аккумуляторной батареи из 8 свинцовых аккумуляторов током 1 А. Пусть система построена так, что при уменьшении напряжения до 84 В срабатывает защита от глубокого разряда, и разряд прекращается. Начальное состояние всех свинцовых аккумуляторов — ″полностью заряжены″. Через 7-8 часов после начала разряда, аккумулятор емкостью 8 А*час полностью разрядится. Напряжение на нем составит 10.5 В. Напряжение на остальных аккумуляторах батареи будет в это время чуть больше 11 В на каждом. Значит суммарное напряжение на аккумуляторной батарее еще далеко от конечного напряжения разряда 84 В и составляет примерно 10.5 * 7 + 11.1 = 88,2 В. Поэтому вся аккумуляторная батарея продолжит разряжаться, в том числе и многострадальный аккумулятор емкостью 8 А*час. Напряжение на нем будет очень быстро падать, в то время, как остальные свинцовые аккумуляторы практически не будут разряжаться. Когда напряжение на нем достигнет примерно 7 В, система отключит нагрузку, но будет уже поздно — аккумулятор будет в состоянии глубокого разряда и потеряет часть емкости.

Теперь становится понятно, что последовательно можно соединять только свинцовые аккумуляторы одинаковой емкости, иначе аккумуляторная батарея будет быстро выходить из строя. Рекомендуется использовать для последовательного соединения свинцовые аккумуляторы одного типа, одного завода и из одной партии. Если в аккумуляторную батарею предполагается объединить более двух свинцовых аккумуляторов последовательно, очень желателен еще и предварительный подбор аккумуляторов по емкости и напряжению с помощью тестеров аккумуляторов

Последовательное соединение аккумуляторов | параллельное, схема, напряжение

В этой статье мы расскажем о последовательном соединении аккумулятора. Отдельные аккумуляторы производятся в виде элементов с достаточно низким, от 1,2 до 3,7 Вольт напряжением, в зависимости от технологии. С целью увеличения мощности, отдельные ячейки собирают в батареи. Последовательное соединение аккумуляторов увеличивает напряжение, параллельное – максимальный ток. Хорошо известный автовладельцам 12-вольтовый автомобильный аккумулятор на самом деле состоит из шести ячеек по два вольта каждая, соединенных последовательно.

Типы аккумуляторов, характеристики

Основные типы используемых в настоящее время аккумуляторов следующие:

  • cвинцово-кислотные;
  • никель кадмиевые NiCa;
  • никель-металл-гидридные Ni-MH;
  • литиевые Li-ion, Li-Fe.

Одиночные свинцово-кислотные банки имеют напряжение 2В, никель-кадмиевые и металлогидридные – 1,2В, литиевые 3,7В.

Свинцовые батареи широко используются в автомобилях, устройствах бесперебойного электропитания, системах ветровой и солнечной энергетики. Основными достоинствами являются:

  • относительная дешевизна киловатт-часа;
  • способность работать при низких отрицательных температурах;
  • неприхотливость к условиям эксплуатации и заряда.

Стационарные свинцовые аккумуляторыСтационарные свинцовые аккумуляторы

Никелевые источники питания применяются в портативных устройствах, но из-за невысоких показателей мощности и массы, в последнее время активно вытесняются литиевыми.

Литиевые батареи наиболее перспективная на сегодняшний день технология. Они обладают максимальной плотностью мощности. Это значит, что на единицу объёма и массы приходится большая, чем у других типов источников запасаемая электрическая мощность.

Основные достоинства:

  • высокая скорость заряда;
  • до 2000 циклов заряд/разряд;
  • способны отдавать в нагрузку токи 10-30C;
  • компактные габариты и низкая масса.

Литиевые батареи используются повсеместно, от источников питания портативной электроники, до тяговых батарей электромобилей и даже сверхлёгких летательных аппаратов.

Литиевые батареи

Последовательное соединение

При последовательном подключении выполняется соединения полюсов аккумуляторов в цепочку, при этом отрицательный полюс предыдущего соединяется с положительным полюсом следующего. Первый положительный полюс становится «плюсом», последний отрицательный полюс становится «минусом» собранной схемы.

При таком способе соединения напряжения (U) ячеек складываются, общее напряжение батареи равно сумме напряжений всех составляющих элементов:

Uобщ =UG1+UG2+UG3.

Соответственно, при использовании батареек с различным потенциалом, суммарное напряжение будет различным. Так, три элемента NiCa дадут 3,6В, а три литиевых – 11,1В.

Поскольку ток нагрузки и заряда (I) будет протекать через все составляющие части последовательно, Iобщ =IG1=IG2=IG3.

Последовательное соединение аккумуляторов

Параллельное соединение

Применяется для увеличения максимального тока, отдаваемого источником энергии. При таком способе сборки одноименные полюса ячеек соединяются между собой.

Общий потенциал схемы должен быть равен напряжению каждого отдельного источника Uобщ =UG1=UG2=UG3.

Суммарный ток нагрузки будет складываться из токов отдельных элементов:

Iобщ =IG1+IG2+IG3.

Параллельное соединение аккумуляторов

Комбинированная схема

Применяется если нужно одновременно увеличить напряжение и максимальный ток.

Данная схема может быть модифицирована любым другим соотношением элементов для достижения требуемой величины мощности.

Ярким примером комбинированной схемы является источник питания электрического автомобиля Tesla Model S напряжением 400В, емкостью 85 кВт/ч. Батарея собрана из отдельных Li-ion цилиндрических аккумуляторов производства фирмы Panasonic по комбинированной схеме: 16 блоков по 6 параллельных цепочек из 74 последовательно соединённых элементов. Всего использовано около 7000 батареек.

Комбинированная схема соединения аккумуляторов

Особенности использования

При сборке той или иной схемы, желательно использовать аккумуляторы одинаковой технологии, ёмкости и напряжения. Различие номиналов приведут к нарушению режимов работы отдельных ячеек.

Рассмотрим ситуации, возникающие с батареями, собранными из трёх элементов с различными номиналами: G1=10А/ч, G2=20А/ч, G3=15А/ч, которые питают нагрузку током, величиной 1 ампер:

Ситуация №1, Элементы G1, G2, G3 соединены последовательно. В процессе работы  режим разряда проблем не вызывает. Спустя 10 часов G1 разрядится полностью, G2 – наполовину, G3 — на две трети. При последующем заряде, как было сказано выше, через всю цепочку протекает ток одной величины. Ввиду наличия остаточного заряда одни элементы окажутся перезаряжены, другие недозаряжены.

Ситуация №2. Элементы G1, G2, G3 соединены параллельно. Подобно случаю с последовательной схемой, работа в режиме разряда происходит нормально. В процессе заряда каждый элемент примет ток в соответствии со своим внутренним сопротивлением. Однако, элемент G2 с большим остаточным зарядом будет иметь более высокое напряжение. Так как условием окончания зарядки в автоматических зарядных устройствах (ЗУ) является определённый уровень напряжения, то как только G2 достигнет точки отключения, заряд прекратится, а G1 и G3 останутся недостаточно заряжены. Если ЗУ не отключается автоматически, можно продолжить зарядку до достижения окончательного наполнения всех элементов, но при этом G2 и G3 окажутся перезаряженными.

Схема соединения аккумуляторов

В обеих ситуациях неравномерность заряженности приведёт к быстрому исчерпанию ресурса одного или нескольких элементов, понадобится их замена. Для реализации нормальных зарядных режимов можно заряжать каждую ячейку отдельно, но это потребует втрое больше времени, либо наличия трёх зарядных устройств.

Следует иметь в виду, что соединять параллельно разные по напряжению аккумуляторы категорически запрещено. Энергия от источников с более высоким потенциалом будет перетекать в элементы с низким напряжением, вызывая критический разряд первых. Так, например, нельзя соединять параллельно 1,2 вольтовые NiCa или NiMH c аккумуляторами типа 18650, так как последние выполнены по Li-ion технологии и имеют номинальное напряжение 3,7В, а критически низким для них является уровень 2.7-3В.

Последовательно можно соединять аккумуляторы любых типов и ёмкостей, но только в режиме разряда, для запитывания какой-либо нагрузки. Нормально зарядить такую цепочку в собранном виде не удастся по описанным выше причинам.

Даже если все компоненты батареи имеют одинаковые номиналы, со временем потеря ёмкости происходит неравномерно, что приводит к изменению режима заряда. Если для прочих типов источников энергии это не очень критично, то литиевые аккумуляторы весьма чувствительны даже к небольшим отклонениям от номинальных параметров заряда. Несоблюдение регламента резко сокращает срок службы аккумулятора. Для устранения этой проблемы для батарей на базе Li-ion и Li-Fe применяют балансировочные зарядные устройства. Такое ЗУ контролирует состояние каждого элемента в отдельности и не допускает перезаряда отдельных ячеек.

Последовательное и параллельное соединение аккумуляторов: видео

Читайте также:

Правила последовательного и параллельного подключения аккумуляторных батарей

Для изменения параметров автономных источников питания применяют параллельное и последовательное соединение аккумуляторов. Правильное использование таких технологий помогает решать различные практические задачи с минимальными затратами. Внимательное изучение этой темы исключит аварийные ситуации, продлит срок службы функциональных изделий.

Последовательное и параллельное соединение аккумуляторных батарей (АКБ)

Последовательное и параллельное соединение аккумуляторных батарей (АКБ)

Основные определения

Для оценки любого аккумулятора уточняют следующие параметры:

  • ёмкость характеризует объем накопленной энергии;
  • по силе тока уточняют возможность подключения нагрузок определенной мощности;
  • необходимо контролировать напряжение, чтобы не повредить входные блоки потребителей;
  • сопротивление учитывают для оптимизации токопроводящих цепей и точного определения алгоритма зарядки.

Параллельная схема

Этот вариант подразумевает соединение положительных и отрицательных клемм батарей отдельными проводниками. У крайнего элемента оставляют соответствующие два вывода для подключения аккумулятора к общей сети либо к отдельным потребителям. Такой вариант помогает увеличивать накопительный энергетический потенциал. Общее значение определяют суммированием емкостей отдельных компонентов.

Напряжение на выходе такое же, как и соответствующий номинал одной подключенной батарейки

Напряжение на выходе такое же, как и соответствующий номинал одной подключенной батарейки

Такую схему применяют для увеличения силы тока и возможности подключения более мощных потребителей электроэнергии.

Последовательное соединение

В этом варианте общая емкость не изменяется при условии равенства параметров отдельных компонентов конструкции. Напряжение увеличивается. Итоговый результат определяют как сумму разности потенциалов на каждом элементе цепи. Ток не изменяется.

Разное внутреннее электрическое сопротивление аккумуляторов

Разное внутреннее электрическое сопротивление аккумуляторов

Решение задач с применением разных видов соединений

Во всех проводящих цепях есть потери, которые созданы внутренним сопротивлением. Вместо эффективной передачи энергия тратится попусту на обогрев окружающего пространства. Очевидное решение – последовательное подключение АКБ для повышения напряжения. В частности, такой вариант применяют в конструкциях блоков преобразователей, которые устанавливают в источниках бесперебойного питания компьютерного оборудования.

Параллельное соединение аккумуляторов применяют для увеличения тока и емкости. Этим решением улучшают автономность источника. Одновременно продлевают работоспособность устройств, которые подключаются к АКБ. Объединив необходимое количество элементов, получают нужное значение мощности потребления.

Ограничения, меры безопасности, дополнительные рекомендации

Рассмотрим типовые аккумуляторы к машине, созданные с применением свинцовых пластин и кислотного электролита. Даже при работе с изделиями одной торговой марки заметны существенные отличия сопротивлений и емкостей. Различия увеличиваются в процессе эксплуатации. В частности, они зависят от действительной плотности раствора.

При последовательном соединении одинаковый ток проходит по всей цепи. Однако на выходных клеммах каждого элемента будет разное напряжение. Эта особенность создает затруднения в процессе пополнения заряда.

Если такую схему подключить к зарядному устройству, возникнет опасная ситуация. Не исключено, что на одной аккумуляторной батарее напряжение увеличится чрезмерно. В таких условиях интенсифицируется выделение горючих газов. Достаточно небольшой искры для взрыва и пожара. В некоторых ситуациях бесполезным будет даже интенсивное проветривание помещения.

Диаграммы токов/ напряжений

Диаграммы токов/ напряжений

Представленные на рисунках данные наглядно иллюстрируют описанный выше пример. Предположим, что для ускорения процедуры принято решение не разбирать компоненты, соединенные в последовательной цепи. Подключают к зарядному устройству 9 и 1 АКБ на 20 А*ч и 10 А*ч, соответственно. По графикам устанавливают стандартное автоматическое отключение на уровне 138 V. Контролируют общие выходные клеммы, предполагая ограничение по напряжению для каждого компонента 13,8 V.

При одинаковом токе в любой части цепи аккумулятор меньшей емкости получает равное с другими компонентами количество энергии за единицу времени. По диаграммам видно, что для накопления номинального заряда понадобится около трех часов. Однако остальным АКБ для завершения процесса потребуется в два раза больше времени. Автомат по указанным выше настройкам не отключит источник питания. Рост напряжения на батарее с меньшей емкостью будет сопровождаться отмеченными выше опасными проявлениями.

Если аккумуляторы соединяются последовательно, зарядку обязательно выполняют синхронно. Это значит, что необходимо контролировать единство емкостей, технического состояния и уровня разряда. Выполнить эти условия проще, если пользоваться одинаковыми изделиями (с учетом модели, производителя).

На примере этого же последовательного подсоединения рассмотрим процесс разряда. В современной схемотехнике подключают защитные автоматы, размыкающие цепь при уменьшении энергетического запаса ниже определенного уровня. Это необходимо, чтобы увеличить срок службы АКБ, созданных с применением данной технологии.

Если соединить разные аккумуляторы, первым разрядится меньший по емкости компонент. Отключающее устройство фиксирует общее значение напряжения, поэтому в этом примере не будет способен выполнить свои функции в полном объеме. При настройке на 72 V защита для АКБ на 10 А*ч не отключит потребителей. Соответствующий компонент разрядится чрезмерно. В таком режиме он достаточно быстро будет испорчен.

Изучим алгоритм, как подключить аккумулятор из параллельных элементов к зарядному устройству. В этом случае тщательный контроль равенства емкостей не нужен. Зарядные и разрядные токи различаются в каждой цепи, поэтому следует учитывать соответствующие ограничения производителя. Предельно допустимые параметры приведены в сопроводительной документации. Проверять нужно уровень напряжения с учетом емкости.

К сведению. Если технические данные на конкретную модель утеряны, необходимую информацию можно найти в интернете.

Последовательное и параллельное соединение аккумуляторов помогает успешно решать задачи автономного и запасного энергоснабжения. При работе с этими схемами следует учитывать в комплексе представленные рекомендации.

Видео

Способы соединения элементов питания.

«Питайтесь» правильно!

При питании радиоаппаратуры от батареек и аккумуляторов полезно знать распространённые схемы соединения батарей и аккумуляторов. Дело в том, что каждый вид батареек имеет допустимый разрядный ток.

Разрядный ток – наиболее оптимальное значение тока, который потребляется от батареи. Если потреблять от батарейки ток, превышающий разрядный, то надолго этой батарейки не хватит, она не сможет полностью отдать свою расчётную мощность.

Наверное, замечали, что для электромеханических часов используются “пальчиковые” (формата АА) или “мизинцевые” (формата ААА) батарейки, а для переносного лампового фонаря батарейки побольше (формат R14 или R20), которые способны отдать значительный ток и имеют большую ёмкость. Размер батарейки имеет значение!

Иногда требуется обеспечить батарейное электропитание прибора, который потребляет значительный ток, но стандартные батареи (например R20, R14) не могут дать необходимый ток, он для них выше разрядного. Что делать в этом случае?

Ответ прост!

Необходимо взять несколько однотипных батареек и соединить их в батарею.

Параллельное соединение элементов питания.

Так, например, если необходимо обеспечить значительный ток для аппарата применяют параллельное соединение батареек. В таком случае общее напряжение составной батареи будет равно напряжению одного элемента питания, а разрядный ток будет во столько раз больше, сколько батареек применяется.

Параллельное соединение элементов питания

На рисунке составная батарея из трёх 1,5 вольтовых батареек G1, G2, G3. Если учесть, что среднее значение разрядного тока для 1 батарейки формата АА 7-7,5 mA (при сопротивлении нагрузки 200 Ом), то  разрядный ток составной батареи составит 3 * 7,5 = 22,5 mA. Вот так, приходится брать количеством.

Последовательное соединение элементов питания.

Бывает, что необходимо обеспечит напряжение 4,5 – 6 вольт, применяя батарейки на 1,5 вольта. В таком случае нужно соединить батарейки последовательно, как на рисунке.

Последовательное соединение элементов питания

Разрядный ток такой составной батареи составит значение для одного элемента, а общее напряжение будет равно сумме напряжений трёх батареек. Для трёх элементов формата АА (“пальчиковых”) разрядный ток составит 7-7,5 mA (при сопротивлении нагрузки 200 Ом), а суммарное напряжение – 4,5 Вольт.

Итак, подведём итоги.

  • Если необходимо обеспечить значительный ток, то применяется параллельное соединение элементов питания. Рассчитать значения напряжения и разрядного тока для параллельно составленной батареи питания:

    I=IG1* N  — общий разрядный ток параллельно составленной батареи.

     где N – количество однотипных элементов питания.

    IG1 – разрядный ток одного элемента питания.

    U=UG1 — общее напряжение параллельно составленной батареи.

    где UG1 – напряжение одного элемента питания.

    Понятно, что никакого выигрыша по напряжению при параллельном соединении мы не получим.

  • Если требуется обеспечить напряжение в разы большее напряжения отдельного элемента питания, то применяется последовательная схема соединения.

    Рассчитать значения напряжения и разрядного тока для последовательно составленной батареи питания:

    U=UG1* N — общее напряжение последовательно составленной батареи.

    I=IG1 — общий ток последовательно составленной батареи.

    В таком случае мы получаем выигрыш по напряжению.

  • А как быть, если необходимо получить выигрыш и по напряжению и по току? Тогда применяется смешанное соединение элементов питания.

    Взгляните на рисунок, думаю, Вам всё станет понятно.

    Смешанное соединение элементов питания

    При таком соединении составная батарейка из 6 элементов типоразмера АА обеспечит напряжение 4,5 Вольт и разрядный ток на нагрузке в 200 Ом – 2 * 7,5 = 15mA.

Рассчитывается всё довольно просто. Сначала, вычисляем напряжение на 3 последовательно соединённых элементах одного из плеч. Ток последовательно соединённых элементов будет равен току одного элемента.

Далее складываем токи каждого плеча из трёх элементов. В данном случае у нас два плеча. Напряжение параллельно соединённых элементов равно напряжению одного элемента. Здесь 3 последовательно соединённых батарейки представляют как бы один элемент питания на 4,5 Вольт.

В радиолюбительской практике не всегда необходимо вычислять разрядный ток, так как потребляемый приборами ток, как правило, нестабилен, всё зависит от режима работы конкретного аппарата.

Понятно, что магнитола потребляет больший ток в режиме воспроизведения, нежели в режиме прослушивания радио. В режиме воспроизведения ток потребления возрастает из-за работы двигателя протяжки ленты, тогда как в режиме радио необходимо лишь усилить принятый сигнал.

Необходимо просто правильно оценивать токовую нагрузку на составную батарею, ведь некоторые приборы могут потреблять значительный ток и в таких случаях можно добавить пару дополнительных элементов питания. В таком случае автономное время работы Вашего прибора возрастёт.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

Варианты подключения Аккумуляторов

Последовательное, параллельное и последовательно-параллельное соединение аккумуляторов (АКБ)

Последовательное, параллельное и последовательно-параллельное соединение аккумуляторов

Статья посвящена возможным вариантам подключения аккумуляторов и характеристикам которые в результате получается.

У любого аккумулятора выделяют следующие основные характеристики:

  • Номинальное напряжение (В ― Вольт)
  • Емкость (Ач – Ампер*час)
  • Максимальное количество запасенной энергии = Номинальное напряжение умноженное на Емкость (кВт*ч – киловатт*час)

Существует три возможных варианта соединения аккумуляторов между собой – последовательно, параллельно или последовательно-параллельно.   В зависимости от схемы соединения аккумуляторов в Банк Аккумуляторов может меняться Номинальное напряжение или Емкость системы, при этом максимальное количество запасенной энергии всех аккумуляторов останется неизменным.

Итак, рассмотрим каждый из возможных вариантов соединения аккумуляторов в Банк Аккумуляторов:

1)      Последовательное соединение аккумуляторов

При таком соединении минусовая клемма первого аккумулятора соединяется с плюсом второго, минус второго с плюсом третьего и так далее.

В случае такого соединения Емкость системы остается неизменной, но напряжение системы является суммой всех соединенных последовательно аккумуляторов.

Например:

Имеем 4 аккумулятора емкостью 200Ач и номинальным напряжением 12В. Подключив их последовательно, мы получим номинальное напряжение равное 12В*4=48В и емкость равную 200Ач. При этом максимальное количество запасенной энергии определяется как сумма максимального запаса энергии всех аккумуляторов – 200Ач*12В*4=9600Вт*ч=9,6кВт*ч, или, что то же самое, как максимальный запас энергии всего банка аккумуляторов – 200Ач*48В=9600Вт*ч=9,6кВт*ч.

 

Такая схема включения используется для поднятия напряжения системы.

 

2)      Параллельное соединение аккумуляторов

При таком соединении плюсовые клеммы аккумуляторов поочередно соединяются между собой. Минусовые клеммы также соединяются поочередно между собой.

В случае такого соединения напряжение системы остается неизменным, при этом емкость Банка Аккумуляторов является суммой всех соединенных параллельное аккумуляторов.

 

Например:

Имеем те же 4 аккумулятора емкостью 200Ач и номинальным напряжением 12В. Подключив их параллельно, мы получим номинальное напряжение равное 12В, а емкость при этом будет равна 4*200Ач=800Ач. При этом максимальное количество запасенной энергии определяется как сумма максимального запаса энергии всех аккумуляторов – 200Ач*12В*4=9600Вт*ч=9,6кВт*ч, или, что то же самое, как максимальный запас энергии всего банка аккумуляторов – 800Ач*12В=9600Вт*ч=9,6кВт*ч.

 Такая схема включения используется для увеличения емкости (тока заряда) системы.

3)      Последовательно-параллельное соединение аккумуляторов

Такое соединение является самым востребованным при сборке Банков Аккумуляторов для различных целей.

При таком соединении цепочки последовательно соединенных аккумуляторов соединяются параллельно.

Например:

Снова обратимся к нашим 4 аккумуляторам емкостью 200Ач и номинальным напряжением 12В. Соединив по 2 аккумулятора последовательно и затем объединим их параллельно, мы получим номинальное напряжение равное 12В*2=24В и емкость равную 200Ач*2=400Ач. При этом максимальное количество запасенной энергии определяется как сумма максимального запаса энергии всех аккумуляторов – 200Ач*12В*4=9600Вт*ч=9,6кВт*ч, или, что то же самое, как максимальный запас энергии всего банка аккумуляторов – 400Ач*24В=9600Вт*ч=9,6кВт*ч.

 

 

 

 

Примечание: обратите внимание, что максимальное количество запасенной энергии ― не зависит от схемы соединения аккумуляторов! 

Различные схемы подключения аккумуляторов нужны для оптимизации работы комплекса оборудования используемого вместе с аккумуляторами. Выбирая различные схемы соединения, мы устанавливаем необходимые токи и напряжения для всей системы.

 

О том какую схему соединения выбрать для вашей собственной солнечной электростанции, а также как рассчитать необходимую емкость Банка Аккумуляторов вы можете прочитать в статье: 

Последовательное и параллельное соединение аккумуляторных батарей

Существует два варианта соединения аккумуляторных батарей в общий банк – параллельное и последовательное, в одном общем банке аккумуляторных батарей может присутствовать оба варианта соединения, для увеличения емкости и напряжения на аккумуляторных батареях.


Существует два варианта соединения аккумуляторных батарей в общий банк – параллельное и последовательное, в одном общем банке аккумуляторных батарей может присутствовать оба варианта соединения, для увеличения емкости и напряжения на аккумуляторных батареях.

  1. Последовательное соединение аккумуляторных батарей


  2. При последовательном соединении аккумуляторных батарей, емкость общей батареи остается такой же как и у каждого аккумулятора из цепи, а напряжение суммируется. То есть при последовательном соединении 4шт. АКБ 200 А*ч, 12 В – мы получим общую батарею емкостью 200 А*ч, и напряжением 48 В.


  3. Параллельное соединение аккумуляторных батарей


  4. При параллельном соединении АКБ – напряжение общей батареи остается такой же как и у каждой батареи из цепи, а емкость суммируется. То есть при параллельном соединении 4 шт. АКБ 200 А*ч, 12 В – мы получаем общую батарею емкостью 800 А*ч, напряжением 12 В.


  5. Параллельно-последовательное соединение


  6. Комбинированный вариант используется при построении систем, где нужно достичь более высокой емкости и напряжения.


Схемы Подключения Литиевых Аккумуляторов — tokzamer.ru

Правило 6. На этом этапе ЗУ поддерживает на аккумуляторе напряжение 4.

Имеется функция предварительного заряда см. Вариант зарядки от USB можно собрать, например, на такой печатной плате.


Очевидно, аккумулятор в 2 раза меньшей емкости при токе в 2 ампера примет столько же энергии, что и аккумуляторы большей емкости, но рост напряжения на нем будет идти примерно втрое быстрее. В качестве светодиодов нужно брать только светодиоды красного свечения, так как они обладают самым малым прямым напряжением при работе.
TP4056 — Модуль заряда Li-ion аккумуляторов c контроллером заряда

Однако, освещение вопроса зарядки литиевых аккумуляторов было бы неполным, если бы не был упомянут еще один этап заряда — т.


Работает очень просто.


Об этом Гайвер снял видео, поэтому не тратьте время, посмотрите его, там об этом максимально досконально.

Прежде, чем использовать какой-либо из аналогов, сверяйтесь по даташитам.

Следовательно, на затворе второго полевика появляется напряжение, близкое к напряжению питания. Это связано с тем, что для литиевых аккумуляторов является крайне нежелательным их длительное нахождение под повышенным напряжением, которое обычно обеспечивает ЗУ то есть 4.


Переделка батареи шуруповерта Диолд 18 В на Li-Ion 4S 16,8 В

Заголовок по умолчанию

Сразу большой ток выставлять не стоит, сначала посмотрите, насколько сильно будет греться микросхема. Все этапы заряда литий-ионного аккумулятора включая этап предзаряда схематично изображены на этом графике: Превышение номинального зарядного напряжения на 0,15В может сократить срок службы аккумулятора вдвое.

Правило 1. Если Вы авторизуетесь на сайте в качестве пользователя, Вы будете получать уведомления о новых материалах на сайте.

И что делать бедному радиолюбителю?

Резистор R1 задает максимальное значение зарядного тока. Вот, например, схема платы защиты от аккумулятора BP-6M, которыми снабжались старые нокиевские телефоны: Если говорить об , то они могут выпускаться как с платой защиты так и без нее.


Плюс имеется индикатор процесса заряда, а также индикация окончания зарядки.

Мощность резистора R1 — не менее 1 Ватт.


Ток заряда составляет — мА, это значение ограничено внутренними цепями микросхемы LP зависит от производителя. А вот параллельно соединять аккумуляторы разной емкости допустимо.
Последовательное подключение аккумуляторов

Читайте дополнительно: Пуэ кабельные линии до 1 кв

Есть два варианта соединения аккумуляторов, последовательное и параллельное.

Давайте рассмотрим как это нужно делать. На этом этапе заряд обеспечивается постоянным током пониженной величины до тех пор, пока напряжение на аккумуляторе не достигнет значения 2.

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. Последовательное соединение: При последовательном соединении элементов складываются и величины их внутренних сопротивлений. Тогда она будет выглядеть вот так согласитесь, проще некуда: пара резисторов и один кондер : Один из вариантов печатной платы доступен по этой ссылке.

Балансир включает стабилитрон TLA и транзистор односторонней прямой проводимости BDI 40 Отличные балансиры включены в схему зарядных устройств для литиевых аккумуляторов, которыми широко пользуются. Она будет определять напряжение на каждой ячейке и отключит всю сборку, если какая-то разрядится первой. MCP Микросхема позволяет создавать правильные зарядные устройства, к тому же она дешевле, чем раскрученная MAX


Если разобрать аккумулятор от мобильного телефона, мы обнаружим внутри вот такое нехитрое устройство: Это и есть плата защиты аккумулятора. Данная схема полноценно реализует двухэтапный процесс заряда литиевых аккумуляторов — сначала зарядка постоянным током, затем переход к фазе стабилизации напряжения и плавное снижение тока практически до нуля.

Вряд ли. Как же течёт ток по такой цепи, когда срабатывает защита от переразряда?


Теперь допустим, что мы разряжаем эту же последовательную цепь. И можно подключать аккумулятор. Вручную трудно выставлять и поддерживать на обычном блоке питания указанные выше режимы, поэтому лучше всё-таки использовать специальные микросхемы, предназначенные для автоматизации процесса заряда схемы смотрите в этом разделе.

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. При равных емкостях объединяемых аккумуляторов, для нахождения емкости батареи достаточно умножить количество составляющих батарею аккумуляторов на емкость одного аккумулятора в сборке. На этом этапе заряд обеспечивается постоянным током пониженной величины до тех пор, пока напряжение на аккумуляторе не достигнет значения 2. Одновременно с этим создаются все предпосылки для перегрева и разгерметизации. Сразу предупредим, что зарядка этого типа аккумуляторов является довольно опасной, если сделать это неправильно.

Подобная схема приведена в следующем варианте. Вот как эта плата установлена в литий-ионный АКБ. Тогда она будет выглядеть вот так согласитесь, проще некуда: пара резисторов и один кондер : Один из вариантов печатной платы доступен по этой ссылке. Аккумулятор разрядился ниже 2,5V. Единственное, что он не умеет делать автоматически, это принимать решение о полной зарядке аккумулятора и отключаться.
Плата защиты LI-ION — КАК ЭТО РАБОТАЕТ?

Содержание / Contents

Именно этот способ использует компания Sony во всех своих зарядниках.

При параллельном соединении пяти аккумуляторов получаем емкость равную мАч.

Во-первых есть ассортимент специализированных микросхем.

Зарядка при помощи лабораторного блока питания Если в вашем распоряжении имеется блок питания с защитой ограничением по току, то вы спасены! То есть индикатор будет загораться одновременно с отключением аккумулятора в момент разряда.

При увеличении емкости аккумуляторных батарей увеличиваются и токи. Что бы получить 11,1 В нужно соединить последовательно три батареи. Если в ваш аккумулятор встроена плата защиты, о которых речь шла чуть выше, то все упрощается.

Вот таким образом: Для настройки схемы подключаем вместо батарей регулируемый блок питания и подбором резистора R2 R4 добиваемся зажигания светодиода в нужный нам момент. Во избежание недопустимого разряда, подключайте схемы индикаторов после выключателя питания или используйте схемы защиты, предотвращающие глубокий разряд. Здесь ток задается резистором, подключенным к 5-ому выводу микросхемы. Если заряжаете 3s — берёте три телефонных зарядки и подключаете каждую к одному модулю.

Приведенные в статье схемы только лишь сигнализируют о низком напряжении на аккумуляторе. Ну а транзистор TIP41 можно заменить любым другим с подходящим током коллектора.

В таких случаях для комплектования батареи применяется параллельное соединение аккумуляторов. Недостаток схемы в сложности подбора стабилитронов для получения необходимого порога срабатывания, а также в постоянном потреблении тока порядка 1 мА.
Самый дешёвый способ зарядки аккумуляторов с балансировкой

Последовательное подключение аккумуляторов — База знаний BatteryGuy.com

Есть два способа подключения батарей: параллельно, и , серия . На рисунках ниже показано, как эти вариации схемы подключения могут обеспечивать различное выходное напряжение и ампер-час.

На рисунках мы использовали герметичные свинцово-кислотные батареи, но принципы подключения блоков верны для всех типов батарей.

Wiring batteries in parallel and series Различные конфигурации проводки дают нам разные значения напряжения или емкости в ампер-часах.

В этой статье рассматриваются вопросы, связанные с последовательным подключением (т. Е. Повышением напряжения). Дополнительные сведения о параллельном подключении см. В разделе «Параллельное подключение батарей» или в нашей статье о сборке батарейных блоков.

Последовательное подключение увеличивает только напряжение

Основная концепция при последовательном соединении заключается в том, что вы складываете напряжения батарей вместе, но емкость в ампер-часах остается неизменной. Как показано на диаграмме выше, две 6-вольтовые батареи по 4,5 Ач, соединенные последовательно, способны обеспечить 12 вольт (6 вольт + 6 вольт) и 4.5 ампер-часов .

На этом большинство руководств заканчивается, но что произойдет, если соединить вместе батареи с разным напряжением и емкостью в ампер-часах? Большинство людей просто отвечают, говоря: «Не делай этого!» … но почему нет?

Подключение аккумуляторов разного напряжения последовательно

Теоретически, батарея на 6 В 5 Ач и батарея на 12 В 5 Ач, соединенные последовательно, дадут питание 18 В (6 В + 12 В) и 5 ​​Ач . Батарея на 6 В часто состоит из трех элементов по 2 вольта, а батарея на 12 В обычно состоит из шести элементов по 2 В.Таким образом, все, что вы сделали, — это соединили девять элементов по 2 вольта вместе, чтобы получить 18 вольт… так в чем проблема?

Реальность такова, что никакая батарея на 6 вольт не будет ровно 6 вольт и никакая батарея на 12 вольт не будет ровно 12 вольт. Напряжения отдельных элементов различаются даже для батарей одного производителя и производителя. Батарея на 6 В может иметь напряжение ячейки 2,2 В, а батарея на 12 В может иметь напряжение ячейки 2,1 В. Однако это может быть довольно легко прочитать с помощью вольтметра, если нужно проверить.

Сопоставить номинальные значения ампер-часов гораздо сложнее. Батарея на 6 В на самом деле может быть 5,2 Ач, а батарея на 12 В — 5,5 Ач. Значения ампер-часов также намного сложнее проверить без точной разрядки обоих устройств с одинаковой скоростью в одинаковых условиях и точного измерения результатов.

Вам также необходимо узнать у производителя, как они достигли своего номинального значения в ампер-часах, потому что разные производители используют разные методы — не все батареи на 5 Ач имеют 5 Ач, как вы думаете.Некоторые производители заявляют, что их аккумулятор 5 Ач, используя «20-часовой рейтинг», в то время как другие говорят, что их аккумулятор 5 Ач, используя «100-часовой рейтинг». Для получения дополнительной информации по этому вопросу см. Какой аккумулятор с глубоким циклом разряда.

Кроме того, эти характеристики и поведение могут отличаться в зависимости от конструкции батареи. Залитая свинцово-кислотная батарея может иметь другие схемы разряда и перезарядки по сравнению с герметичной свинцово-кислотной батареей.

Что означают эти проблемы на практике?

Первый практический результат состоит в том, что емкость в ампер-часах будет наименьшей из подключенных вместе батарей.В приведенном выше примере это батарея 5,2 Ач. Не беда, если вы ожидали только 5 Ач, по крайней мере, не проблема сразу. Если бы вы подключили устройство к батарейному блоку, оно способно питаться (скажем, лампочка на 0,5 А), тогда оно бы заработало.

Реальные проблемы возникают во время циклов разрядки и зарядки (если батареи перезаряжаемые).

Разгрузка

Во время разрядки сначала разрядится более слабая батарея. По мере разряда аккумуляторов их напряжение падает.Когда это напряжение падает в устройстве ниже определенной точки, может сработать автоматическое отключение, отключив элемент или заставив его отказаться от работы. Это единственная причина, по которой в автомобиле могут загореться огни зажигания, но стартер не хочет иметь с вами ничего общего.

Эти встроенные точки отсечки существуют, потому что батареи имеют более короткий срок службы, если они каждый раз работают полностью разряженным. На самом деле, если вы внимательно посмотрите на некоторых производителей, которые заявляют, что их батареи прослужат тысячи циклов, они четко заявляют что-то вроде «при разряде до 80% состояния заряда».

В нашем примере мы запитываем устройство на 18 вольт, которое может иметь отключение при 16 вольт. Наша меньшая 6-вольтовая батарея при разрядке может упасть до 5 вольт, но 12-вольтовая батарея (которая на самом деле в этом примере составляет 12,6 вольт) все еще имеет достаточный заряд. Это означает, что общее подаваемое напряжение составляет 17,6 вольт (5 вольт + 12,6 вольт).

Батарея на 6 В к настоящему моменту должна быть отключена, но цепь поддерживается более крупным блоком на 12 В, поскольку меньшая батарея продолжает разряжаться, выходя далеко за пределы своих проектных возможностей.

Это не катастрофа для одноразовых батарей, но для аккумуляторных батарей вы резко сократите срок службы батареи, а также ее способность перезаряжаться.

Проблемы с одноразовыми батареями

Когда более слабая батарея почти полностью разряжена, более сильная батарея будет пытаться перезарядить ее, чтобы поддерживать цепь в рабочем состоянии.

Попытка перезарядить одноразовые батареи может привести к накоплению горячих газов внутри, что может вызвать трещину и утечку в корпусе.В крайнем случае он может загореться или взорваться.

Обратная полярность

Когда некоторые типы аккумуляторных батарей (акцент на некоторых) полностью разряжены, химическая разница между отрицательной и положительной пластинами отсутствует. В нашем примере батарея на 6 вольт сначала попадет в эту точку, но батарея на 12 вольт поддерживает цепь и начнет попытки перезарядить меньшую батарею.

Пропуская ток через разряженную батарею таким образом, можно поменять местами клеммы более слабой батареи — положительный становится отрицательным, а отрицательный становится положительным.Теперь, по сути, у нас есть положительная клемма аккумулятора на 6 В, подключенная к положительной клемме аккумулятора на 12 В. Не хорошо.

В большинстве случаев к этому моменту обе батареи будут почти полностью разряжены. Их способность к драматическому взрыву будет низкой, но вы можете увидеть утечки, вызванные выходящими горячими газами, когда этот человек обнаружен внутри детской игрушки или что засвидетельствовано батареями, подключенными последовательно в этих часах.

Однако чем больше разница между двумя батареями, тем больше вероятность драматического события!

Зарядка

Предположим, что ничего не взорвалось, но на 12-вольтовой батарее в конечном итоге упало напряжение до такой степени, что устройство отключило питание, у вас останется довольно разряженная 12-вольтовая батарея и очень разряженная 6-вольтовая батарея.Пора подзарядиться.

По мере зарядки аккумуляторов их напряжение снова повышается, и на этот раз меньшая батарея заряжается быстрее. У большинства зарядных устройств, как и у различного оборудования, есть точка отключения. В нашем примере, если бы обе батареи были полностью заряжены, они фактически выдавали бы 19,2 вольт (12,6 вольт + 6,6 вольт), но наше зарядное устройство хочет отключиться при напряжении 18 вольт (или чуть больше).

Батарея меньшего размера разряжается до 6,6 В быстрее, но поскольку общая цепь не достигает 18 В, батарея на 6 В затем начнет перезарядку и, возможно, приведет к внутреннему повреждению.Чтобы добраться до точки отключения зарядного устройства, более крупному аккумулятору необходимо всего лишь 11,4 В.

Результат — перезаряженная батарея на 6 вольт и недозарядная батарея на 12 вольт. Регулярная недозарядка также вызывает внутренние проблемы, такие как сульфатирование.

Резюме

Короче говоря, последовательное соединение аккумуляторов с разным напряжением будет работать, но обе батареи будут повреждены во время циклов разрядки и зарядки. Чем больше поврежден один, тем больше будет поврежден другой, и оба потребуют замены задолго до того, как это потребуется.

Чем больше разница в возможностях аккумуляторов, тем быстрее произойдет повреждение.

Даже если бы вы могли получить и 6-вольтовую, и 12-вольтовую батарею с точно таким же напряжением элементов, возникла бы проблема из-за небольшой разницы в емкости в ампер-часах, которую очень трудно измерить. Это сократит срок службы батареи меньшего размера из-за чрезмерной разрядки и избыточной зарядки, описанных выше, и сократит срок службы батареи большего размера из-за недостаточной зарядки.

Подключение аккумуляторов разной емкости в ампер-часах серии

Теоретически батарея на 6 В 3 Ач и батарея на 6 В 5 Ач, соединенные последовательно, дадут питание 12 В 3 Ач (емкость более слабой батареи всегда ограничивает цепь), и если вы это сделаете, она будет работать и ничего бы не взорвалось (для начала).

Но, как указано выше, батареи на 6 вольт 3 Ач не являются точно 6 вольт и 6 вольт 5 Ач аккумуляторы не точно 6 вольт.Использование разных батарей увеличивает вероятность этого несоответствия напряжения. Результат точно такой же, как и , подключив последовательно батареи разного напряжения (см. Выше). Однако, если бы можно было найти две батареи или элементы с одинаковым напряжением, что бы тогда произошло?

Разгрузка

Напряжение аккумуляторов падает по мере их разряда. Большинство устройств с батарейным питанием распознают это падение напряжения и прекращают работу.Так, устройство на 6 вольт может перестать работать при падении напряжения батареи до 5 вольт. Этот предохранитель предназначен для предотвращения чрезмерного разряда батареи, который может сократить срок ее службы.

В нашем примере батарея меньшего размера 3 Ач разряжается быстрее (это просто батарея меньшего размера), и ее напряжение затем упадет. Однако большая батарея на 5 Ач по-прежнему будет поддерживать свое напряжение, позволяя общему напряжению цепи быть достаточным, чтобы устройство продолжало потреблять ток.

В результате батарея емкостью 3 Ач разряжается намного ниже предела, на который она рассчитана.Если он работает полностью ровно, возможна обратная полярность (см. Выше).

Зарядка

Меньшая батарея на 3 Ач заряжается быстрее и восстанавливает свои 6 вольт. Однако к этому моменту аккумулятор на 5 Ач не будет полностью заряжен, и зарядное устройство, увидев, что напряжение 12 В еще не достигнуто, продолжит заряжать цепь. В результате перезарядка блока на 3 Ач вызывает его дальнейшее повреждение.

Подключение аккумуляторов разного напряжения и ампер-часов серии

Как описано в разделе Подключение батарей с различным напряжением в сериях выше, чем больше разница в номинальном напряжении или ампер-часах, тем больше несбалансированность разрядки и перезарядки и тем больший ущерб вы наносите аккумуляторам из-за чрезмерной разрядки. и чрезмерная зарядка более слабых и недостаточная зарядка более сильных.

Небольшие различия могут привести к обратной полярности, что приведет к утечкам или вздутию. Очень большие различия могут привести к взрывам. Вот почему краткий ответ на вопрос о последовательном подключении аккумуляторов с разным номиналом — «Нельзя».

Возрастной фактор аккумуляторов

При последовательном подключении аккумуляторов рекомендуется использовать аккумуляторы одного номинала, производителя и модели, чтобы минимизировать разницу в точном напряжении и силе тока. Обратите внимание, мы говорим «минимизировать», потому что даже батареи, выпущенные на одной производственной линии, могут незначительно отличаться в этих измерениях.

Еще один фактор — возраст батареи.

У более старых батарей, как с точки зрения времени, прошедшего с момента их изготовления, так и количества раз, когда они были разряжены и заряжены, это влияет на их реальное напряжение и емкость в ампер-часах. Это означает, что если у вас есть две последовательно соединенные батареи с одинаковым напряжением и емкостью в ампер-часах, которые вы использовали какое-то время, но замените одну на новую, то в действительности у вас будет одна батарея с более высоким напряжением и силой тока ( новый аккумулятор), чем другой старый аккумулятор.

В результате старое устройство получит больший урон из-за чрезмерной разрядки и чрезмерного заряда, в то время как новый будет поврежден из-за недостаточной зарядки.

В случае одноразовых батарей старая батарея может расколоться и протечь, когда она полностью разряжена, а новая батарея попытается ее зарядить.

Наилучшая практика при последовательном подключении аккумуляторов

Как обсуждалось в этой статье, чем ближе совпадают напряжения и емкости различных батарей, соединенных вместе, тем меньше ущерба они нанесут друг другу.Возраст также играет роль в этих рейтингах, поэтому обычно рекомендуется:

  • Используйте только батареи того же напряжения и емкости в ампер-часах от того же производителя и марки
  • Замените все батареи одновременно
  • Замените все батареи на «новые» (тот же номер партии или срок годности)

Несоблюдение этих правил не означает, что ваши батареи параллельно не будут работать, просто это будет стоить дороже в долгосрочной перспективе, так как батареи нужно будет заменять чаще.Существует также внешний риск взрыва, если у вас есть много батарей с разным напряжением и током или с большой разницей от одной батареи к другой.

Когда можно комбинировать батареи разного номинала в серии

В то время как ответ на вопрос о подключении батарей с разными номиналами обычно — «Не делайте этого», на самом деле это должно быть «Нельзя без схемы балансировки». Схема балансировки контролирует отдельные батареи или элементы, чтобы гарантировать, что вся цепь отключится, когда напряжение самого слабого элемента или батареи упадет до определенной точки.Схема балансировки также гарантирует, что каждая батарея или элемент полностью заряжены.

.

Как подключить батареи последовательно к солнечной панели и ИБП?

Серия

Подключение батарей к фотоэлектрической панели

Мы знаем, что солнечные панели и батареи могут быть подключены последовательно, параллельно или в комбинации последовательно-параллельного соединения в зависимости от напряжения системы, резервной емкости, номинальной нагрузки и т. Д.

Давайте Предположим, у нас есть солнечная панель на 24 В, 350 Вт. Придется соединить их с двумя батареями 12 В, подключенными последовательно, или прямым подключением через контроллер заряда 24 В к единому блоку батареи 24 В (используется редко).

Для этого подключения нам нужно будет подключить обе батареи 12 В, 100 Ач последовательно, подключив отрицательную клемму 1-й батареи к положительной клемме второй батареи и наоборот. Короче говоря, две батареи подключаются последовательно путем соединения их первой пары отрицательных и положительных клемм (соединительный провод показан синим цветом), а остальные клеммы подключаются к контроллеру заряда.

Клеммы, подключенные к батарее, также были подключены к автоматическому ИБП / инвертору в качестве входа (120 или 230 В переменного тока).Инвертор подает питание фотоэлектрической панели (днем / при солнечном свете) и резервное питание от батареи (ночью / при затенении) на подключенные нагрузки переменного тока. Нагрузка постоянного тока может быть напрямую подключена к контроллеру заряда.

Имейте в виду, что:

Последовательное соединение аккумуляторов только увеличивает уровень напряжения (последовательно ток такой же, а напряжение аддитивное).

Связанные сообщения:

Напряжение батарей в серии

В 1 + В 2 …… + В n

i.е.

12 В + 12 В = 24 В

Это показывает, что две батареи на 12 В, подключенные последовательно, увеличивают уровень напряжения до 24 В.

Серийный ток батарей

Номинальная сила тока последовательно подключенных батарей.

I 1 = I 2 …… = I n

т.е.

100 Ач = 100 Ач = всего 100 Ач

Это показывает, что две батареи 100 Ач, соединенные последовательно, не увеличивают номинальную мощность в Ач я.е. емкость аккумулятора осталась прежней.

Связанные сообщения:

На следующей схеме подключения солнечной панели и батареи показано, как подключить солнечную панель 24 В к двум батареям на 12 В последовательно с автоматической системой ИБП.

How to Wire Batteries in Series to a Solar Panel How to Wire Batteries in Series to a Solar Panel

Полезно знать:

  • Напряжение складывается при последовательном соединении батарей.
  • Ток одинаков при последовательном соединении аккумуляторов.
  • Только батареи с одинаковым номиналом напряжения могут быть подключены последовательно или параллельно.
  • Аккумулятор 12 В следует подключать только последовательно или параллельно с аккумулятором на 12 В.
  • Аккумулятор 12 В не следует подключать последовательно или параллельно с аккумулятором 9 В, 6 В или 24 В.

Соответствующие схемы подключения и установки солнечных панелей:

.

Как последовательно подключить солнечные панели и батареи к системе 24 В

Серия

Подключение солнечных панелей и батарей с автоматической системой ИБП — установка 24 В

В этом руководстве по монтажу проводки солнечной панели мы покажем, как подключить две солнечные панели и батареи последовательно с автоматическим ИБП / инвертором для нагрузки 120-230 В переменного тока, зарядки аккумулятора и прямой нагрузки постоянного тока от контроллера заряда.

ФЭ панели и батареи доступны в диапазоне 12-23-36В и т. Д.Наиболее распространенной является система на 12 В. Очевидно, что последовательное соединение менее распространено для установки солнечных панелей и батарей, поскольку система только увеличит уровень напряжения (с 12 В постоянного тока до 24 В постоянного тока), что применимо только в системе инвертора на 24 В. Другими словами, эта система не может поднять дополнительную нагрузку, а также процесс зарядки аккумулятора будет медленным по сравнению с параллельным подключением. Это связано с одинаковой емкостью тока при последовательном соединении как для батарей, так и для фотоэлектрических панелей.

Большинство солнечных панелей и батарей поставляются с напряжением 2/24/36 В и т. Д. Если вы хотите увеличить емкость системы, вам придется подключить ее параллельно. Предположим, одна батарея питает потолочный вентилятор на 6 часов. Один и тот же вентилятор может работать 12 (почти вдвое) часов от двух параллельно подключенных батарей (одинаковой емкости). Кроме того, две параллельно соединенные солнечные панели будут быстро заряжать батареи и включать дополнительную нагрузку.

Эта настройка необходима в случае инверторной системы 24 В.По этой причине мы должны соединить фотоэлектрические панели и батареи 12 В последовательно, чтобы получить желаемый уровень напряжения. Имейте в виду, что вы можете подключить несколько солнечных панелей и батарей последовательно, параллельно или последовательно для систем 12 В, 24 В, 36 или 48 В постоянного тока.

Мы знаем, что ток при последовательном соединении одинаков, а уровень напряжения отличается, т.е. при последовательном соединении напряжения складываются. Таким образом, уровень напряжения как солнечных панелей, так и батарей увеличится. Другими словами, 12 В постоянного тока от солнечной панели и батарей (последовательно) будут иметь:

В 1 + В 2 + В 3 …… + В n

i.е.

12В + 12В = 24В.

В то время как ампер-час (Ач) батареи, а также ток в солнечных панелях остаются неизменными (последовательное соединение)

I 1 = I 2 = I 3 …… I n

5A = 5A = 5A… (солнечные панели)

100Ah = 100Ah = 100Ah… (батареи)

Примечание: Емкость батарей в ампер-часах (Ач) (а также уровень напряжения солнечных панелей) должны быть одинаковыми для всех батареи при их подключении последовательно или параллельно.

Таким образом, мы получаем необходимое 24 В постоянного тока для нашей инверторной системы 24 В постоянного тока. Выход инвертора (120 или 230 В переменного тока) напрямую подключен к нагрузке переменного тока (например, вентиляторам, лампочкам и т. Д.). Кроме того, вы можете включить нагрузку постоянного тока, напрямую подключенную к выходным клеммам постоянного тока в контроллере заряда солнечной батареи.

Для последовательного подключения двух или более солнечных панелей и батарей просто подключите положительный вывод солнечной панели или аккумулятора к отрицательному выводу солнечной панели или аккумулятора и наоборот (соответственно), как показано на рисунке ниже.

Следующая электрическая схема показывает, что солнечная панель будет заряжать аккумулятор, а также питать нагрузку переменного тока через батареи и инвертор. Во время затенения / ночи (когда солнечные панели не генерируют электроэнергию) аккумулятор будет использоваться в качестве резервного источника питания и будет питать нагрузку переменного тока через инвертор. Весь этот процесс выполняется автоматически через ИБП, т.е. для включения / выключения нескольких нагрузок не требуется никаких действий вручную или переключателя / переключателя АВР.

How to Wire Solar Panel & Batteries in Series for 24V System How to Wire Solar Panel & Batteries in Series for 24V System Две панели солнечных батарей на 12 В и батареи соединены последовательно для системы инвертора 24 В постоянного тока

Связанные сообщения:

.

Подключение батареи | Властный картель

PackProbe взаимодействует с аккумуляторными блоками, которые соответствуют стандарту Smart Battery Standard, который включает почти все аккумуляторные блоки для ноутбуков, выпущенных в последнее десятилетие или около того.

Перед подключением к аккумуляторной батарее вы должны узнать о рисках, связанных с ионно-литиевыми батареями, включая, помимо прочего:

  • Вероятность повреждения электроники блока, вашего Arduino или даже вашего компьютера, если вы подключите его неправильно.
  • Возможность ожога или даже возгорания в случае соединения с низким сопротивлением между положительной и отрицательной клеммами аккумуляторной батареи.

Чтобы использовать PackProbe, сначала подключите заземление Arduino к отрицательной клемме блока, а затем подключите соответствующие контакты к контактам данных (SDA) и синхронизации (SCL). Вам также может потребоваться второе соединение между землей и контактом включения батареи / присутствия системы.

Это может показаться простым, но, к сожалению, в стандарте не описана распиновка разъема для аккумуляторных блоков.Разъемы различаются у разных производителей и даже у моделей одного производителя.

Чтобы помочь вам начать работу, мы предоставляем распиновки для пакетов, с которыми мы столкнулись ниже. Обратите внимание, что эти выводы должны быть проверены мультиметром перед подключением к батарее, чтобы предотвратить выход магического дыма и другие нежелательные последствия.

Определить распиновку для неизвестного блока относительно легко, проверив напряжения и сопротивления между контактами с помощью мультиметра, чтобы сузить круг вопросов, а затем немного проб и ошибок с помощью PackProbe.

Некоторые рекомендации:

  • В большинстве комплектов используются крайние разъемы для положительного и отрицательного подключения к системе.
  • Некоторые упаковки маркируют отрицательную и положительную стороны разъема.
  • Во многих пакетах, особенно для больших / более мощных ноутбуков, положительные и отрицательные соединения на внешних слотах удваиваются, с соседними слотами для большей площади контакта.
  • Некоторые блоки всегда показывают полное напряжение блока на соответствующих выводах, пока напряжение превышает ~ 3 В / элемент.Остальные необходимо включить, подключив контакт включения аккумулятора к земле.
  • Слоты, отображающие сигналы данных SMBus (SDA) и синхронизации (SCL), обычно расположены рядом друг с другом.
  • Соединения SMBus обычно имеют сопротивление ~ 0,5-1 МОм относительно заземления / отрицательного вывода.
  • Контакт включения аккумулятора (BE), если он присутствует, будет иметь бесконечное сопротивление относительно земли.
  • Каждая упаковка имеет один слот, который обеспечивает отдельный сигнал безопасности. Этот сигнал передается на «Т-образный вывод». В нормальных условиях этот вывод будет фактически привязан к термистору, чтобы обеспечить показание температуры блока, но в условиях временной или постоянной неисправности схема может изменить сопротивление.
  • После того, как вы окончательно определили отрицательный контакт / вывод заземления и соединили его с землей на вашем Arduino, вы можете безопасно исследовать контакты часов и данных.

Распиновка известного пакета

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Приведенная ниже информация предоставляется в качестве отправной точки для установления соединения для передачи данных с аккумулятором.

Перед подключением необходимо проверить эти распиновки с помощью мультиметра, используя приведенные выше инструкции.

Ключ

    • Отрицательный контакт питания / зарядки (масса)
  • ++
    • Положительный контакт питания / зарядки
  • SDA
    • I2C / SMBus последовательная линия DAta
  • SCL
    • I2C / SMBus последовательная линия CLock
  • т
    • Сигнал температуры / безопасности
  • BE
    • Включение батареи (присутствует в системе)
  • разрыв
    • Обрыв в зазоре между выводами / пазами при отсутствии контактов
  • ??

Acer

УМ09Б7Д, УМ09Ф36

Слева направо, если смотреть на разъем с узкой стороны упаковки, с открытым краем прорезей вверх:

-, -, SDA, SCL, T, BE, ++, ++

Asus

PL32-1005 (AS035MD33E), AL32-1005 (AS085NJ35E)

Слева направо, если смотреть на разъем с узкой стороны упаковки, с открытым краем прорезей вверх:

-, -, ??, SDA, SCL, ??, T, ++, ++

Dell

9T48V (YXVK234J)

Слева направо, если смотреть на разъем с узкой стороны упаковки, с открытым краем прорезей вверх:

-, -, ??, BE, -, SDA, SCL, ++, ++

9Т119 (8Т533 8БН)

-, ??, ??, BE, ??, SDA, SCL, ++

XX327

-,?,?,?, -, SDA, SCL,? , ++

TC030

Совместимые типы: PD685, RD301, TD117 или UD088

-.??, БЫТЬ ?, ?? , SDA, SCL, ++, ++

Шлюз

8MSBG SQU-517 (MAL42ab)

-, -, ПДД, SDC, Т, ++, ++

л.с.

HSTNN-DB75

ПРИМЕЧАНИЕ: Этот соединитель для упаковки находится в противоположной ориентации от mo

Слева направо, если смотреть на разъем с узкой стороны упаковки, с открытым краем прорезей вверх:

++, ++, SDA, SCL, ??, T, -, —

TD06

PackProbe в настоящее время не может получить какие-либо данные от протестированных нами аккумуляторных блоков HP TD06.

-, -, T, BE, SCL, SDA, ++, ++

HPZ PP2171M

-, ??, SDA, SCL, пробел, ++

Lenovo / IBM

IBM-92P1087

Слева направо, если смотреть на разъем с узкой стороны упаковки, нижняя поверхность упаковки обращена вниз:

-, T, SDA, SCL, разрыв, ++

IBM-42T4619

Слева направо, если смотреть на разъем с узкой стороны упаковки, нижняя поверхность упаковки обращена вниз:

++, ++, пробел, SCL, SDA, T, -, —

Samsung

PackProbe в настоящее время не может получить какие-либо данные от протестированных нами аккумуляторных блоков Samsung, но мы можем получить подтверждение от соответствующего адреса SMBus, используя приведенную ниже распиновку.

AA-PL2NC8B

-, пробел, -, T, SDA, SCL, ++, ++

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.