Подключение аккумуляторов: Подключение аккумуляторов к ИБП – разбираемся, какой вариант более безопасный — dvd-auto.ru — Штатные головные устройства c GPS навигацией

Содержание

Последовательное и параллельное соединение аккумулятров

: Категория: Поддержка по аккумуляторным батареям; Опубликовано 10.04.2016 14:30; Автор: Abramova Olesya

Электрические батареи могут достигать необходимого рабочего напряжения путем последовательного подсоединения нескольких элементов — каждый элемент добавляет свой показатель напряжения к общему напряжению всей системы. Параллельное же соединение обеспечит более высокий показатель емкости и силы тока — суммарная емкость такой системы будет равна сумме емкостей всех подключенных элементов, сила тока также будет равняться сумме значений всех элементов.

Некоторые системы могут состоять из нескольких параллельных или последовательных соединений. Аккумуляторы для портативных компьютеров обычно состоят из четырех 3,6 В литий-ионных элементов, соединенных последовательно для обеспечения напряжения 14,4 В и двух соединенных параллельно для увеличения емкости от 2400 мАч до 4800 мАч.

Такая конфигурация называется 4S2P, что соответственно и расшифровывается как 4 Serial 2 Parallel (что в переводе с английского — 4 последовательных и 2 параллельных соединения). Между такими элементами в аккумуляторе обязательно присутствует изоляционный материал, во избежание короткого замыкания.

Элементы большинства электрохимических систем способны к последовательному и параллельному соединению. Важно использовать элементы одного типа, с одинаковым напряжением и емкостью, и никогда не формировать соединение из элементов разных марок и размеров, так как более слабый элемент вызовет дисбаланс всей системы. Это особенно важно при последовательном соединении, так как вся система будет зависеть от самого слабого элемента. В этом случае уместна аналогия с цепью, где слабое звено нивелирует прочность всей цепи (рисунок 1).

Рисунок 1: Сравнение последовательного соединения электрических батарей с цепью. Каждое звено этой цепи можно сравнить с электрохимическим элементом питания в последовательно соединенной системе, слабость звена или элемента приведет к коллапсу всей системы.

Слабый элемент может выявиться не сразу, при щадящих режимах работы нагрузка на него не велика, однако при возрастании нагрузки он исчерпывает свой ресурс очень быстро. При зарядке такой элемент полностью заряжается быстрее других, следовательно, остальное время на него действует излишняя зарядка, что приводит к вредному перезаряду. При разряде же он выходит из строя первым, заставляя остальные элементы питать нагрузку, уже превышающую номинал всей системы. Элементы в аккумуляторных системах обязательно должны иметь одинаковые характеристики, особенно в условиях высоких нагрузок.

Система из одного электрохимического элемента питания является простейшим примером электрической батареи. Такая система не требует предварительного согласования, а защитная схема, в случае если это литий-ионная технология, крайне проста. Типичными примерами таких систем являются 3,60 В литий-ионные аккумуляторы для мобильных телефонов и планшетов. Другим примером использования одноэлементных батарей являются настенные часы, где чаще всего используется 1,5 В щелочная батарейка.

Номинальное напряжение элемента на основе никеля составляет 1,2 В, щелочной — 1,5 В, серебряно-оксидной — 1,6 В, а свинцово-кислотной — 2,0 В. Первичные литиевые элементы обеспечивают напряжение в диапазоне от 3,0 до 3,9 В, в их числе литий-ионные — 3,6 В, литий-фосфатные — 3,2 В, литий-титанатные — 2,4 В.

Литий-марганцевая и другие электрохимические системы на основе лития часто могут обеспечить напряжение элемента на уровне 3,7 В и выше. Это связано не столько с электрохимическими аспектами, сколько является следствием оптимизации под более высокий показатель количества ватт-часов путем уменьшения внутреннего сопротивления элемента. Но в основном, элементы этой электрохимической системы производятся со стандартным показателем напряжения в 3,6 В.

Портативное оборудование, требующее высоких значений напряжения, использует в качестве источника питания два или больше электрических элемента, соединенных последовательно. На рисунке 2 показан батарейный блок из четырех 1,2 В никелевых элементов, соединенных последовательно. Такой блок создан для получения напряжения 4,8 В и известен как 4S. Для сравнения, свинцово-кислотный аккумулятор с шестью 2 В элементами (“банками”) будет генерировать 12 В, а четыре 3,6 В литий-ионных элемента дадут 14,4 В. (BU-303: Номинальное напряжение аккумулятора)

Рисунок 2: Последовательное соединение четырех элементов (4S). Последовательное присоединение элемента увеличит напряжение, сила тока останется неизменной.

Если вам нужно особое значение напряжения, например, 9,5 вольт, последовательно подключите пять свинцово-кислотных, восемь никель-металл-гидридных или никель-кадмиевых, или три литий-ионных элемента. Конечное напряжение батарейного блока может быть немного большим, чем номинальное устройства, приложение 12 В вместо 9,5 В позволит его эксплуатировать. Большинство устройств, рассчитанных на питание электрическими батареями, могут выдерживать некоторое превышение номинального напряжения, но не следует этим злоупотреблять, слишком большое превышение напряжения может повредить устройство.

Использование электрической батареи с высоким напряжением позволяет уменьшить потери и увеличить КПД. Беспроводные инструменты работают на 12 В и 18 В аккумуляторах, более высококлассные используют даже 24 В и 36 В. Большинство электровелосипедов комплектуются 36 В литий-ионным аккумулятором, некоторые даже идут с 48 В. Существуют инициативы в автомобильной промышленности по поводу увеличения напряжения стартерного аккумулятора с 12 В (14В) до 36 В (42 В), путем размещения в аккумуляторе 18 свинцово-кислотных элементов (“банок”). Но этой инициативе препятствует необходимость изменения свойств электрических компонентов в автомобиле и повышенный риск возникновения искр в механических переключателях.

Некоторые гибридные автомобили работают на 48 В литий-ионном аккумуляторе и в дополнение к этому используют преобразователь напряжения для получения стандартных 12 вольт для электрической системы автомобиля. Также возможен вариант с отдельной установкой стандартного стартерного аккумулятора для запуска двигателя внутреннего сгорания. Первые гибридные автомобили

использовали 148 В аккумуляторы, электромобили имеют аккумуляторную систему напряжением 450-500 В. Такая система состоит из более чем 100 литий-ионных элементов, соединенных последовательно.

Аккумуляторные системы высокого напряжения требуют тщательного согласования элементов, особенно при подключении к сильной нагрузке или при работе в низкотемпературных условиях. Так как в таких последовательно соединенных системах выход из строя всего лишь одного элемента приводит к коллапсу всей системы, существуют специальная система защиты, которая выявляет неисправный элемент и позволяет “обходить” его. Такой метод конечно же уменьшает общее напряжение системы, но как временное решение весьма практичен, и главное позволяет всей системе сохранить работоспособность.

Согласование элементов становится проблемой при необходимости замены неисправного элемента в устаревшей аккумуляторной системе. Более современные элементы, как правило, имеют более высокую емкость, в результате чего в такой системе может возникнуть дисбаланс.

Сварная конструкция аккумуляторной системы также усложняет ремонт, и в связи с этим чаще всего вся аккумуляторная система меняется полностью.

В электромобилях, где цена аккумуляторной системы составляет весомую часть от стоимости всего транспортного средства, полная замена этой системы видится абсурдной. Поэтому производители делят аккумуляторную систему на модули, каждый из которых состоит из определенного числа элементов. И если такой элемент выйдет из строя, замена будет необходима не всей системе, а определенному модулю. Возникновение трудностей возможно в случае, если доступны только новые модули, укомплектованные более современными элементами. (Смотрите: Как восстановить аккумуляторную систему).

На рисунке 3 показан батарейный блок, в котором элемент-3 производит только 0,6 В вместо 1,20 В. С пониженным общим напряжением этот батарейный блок разрядится раньше обычного. Напряжение будет проседать, и в конце концов питаемое устройство отключится.

Рисунок 3: Последовательное соединение с неисправным элементом. Неисправный элемент-3 понижает общее напряжение и приводит к преждевременному прекращению работы подключенного устройства.

Аккумуляторные системы в беспилотных летательных аппаратах или других устройствах, требующих высокие токи нагрузки, часто демонстрируют неожиданное падение напряжения, если один элемент в системе является слабым. Пиковые нагрузки увеличивают стресс на аккумуляторную систему, вызывая коллапс еще быстрее. Измерение напряжения сразу после зарядки не поможет для идентификации слабого элемента — его напряжение без нагрузки будет относительно нормальным; для решения этой проблемы существуют специальные анализаторы электрических батарей

Если для устройства требуется высокое значение силы тока и удовлетворить это требование одним элементом невозможно, следует использовать параллельное соединение элементов. Большинство электрохимических систем позволяют использование параллельной конфигурации подсоединения, но с некоторыми побочными эффектами. На рисунке 4 показаны четыре параллельно соединенных элемента, такая конфигурация еще называется 4P (4 Parallel). Напряжение этой системы остается 1,20 В, но сила тока и емкость увеличены в четыре раза.

Рисунок 4: Параллельное соединение четырех электрических элементов. Благодаря параллельной конфигурации подсоединения сила тока и емкость увеличиваются, напряжение же остается неизменным.

Выход из строя единичного элемента при параллельном соединении не столь критично, как при последовательном. Такая проблема конечно уменьшит нагрузочные характеристики всей системы, но хотя бы не выведет ее из строя. Можно провести аналогию с цилиндрами двигателя внутреннего сгорания — автомобиль сможет ехать и на трех цилиндрах, даже если у него их всего четыре. С другой стороны, при наличии неисправного элемента в параллельных системах существует больший риск возникновения короткого замыкания, так как такой элемент как бы высасывает энергию из других, в результате чего возрастает риск возгорания.

Большинство таких коротких замыканий довольно умеренны и проявляются в виде повышенного саморазряда.

Причиной короткого замыкания может быть поляризация или возникновение дендритов в элементе. Большие аккумуляторные системы часто снабжены предохранителем, который отключает неисправный элемент из параллельной цепи, если он был закорочен. На рисунке 5 показана параллельная конфигурация с одним неисправным элементом.

Рисунок 5: Параллельное соединение с одним неисправным элементом. Слабый элемент не повлияет на напряжение всей системы, но уменьшит общее время работы за счет уменьшения емкости системы. Закороченный элемент может вызвать перегрев и стать причиной возникновения пожара.

Последовательно-параллельная конфигурация подсоединения элементов, показанная на рисунке 6, предоставляет большую гибкость конструкции, с ее помощью можно создать систему с желаемыми значениями напряжения и тока, используя стандартные элементы. Суммарная мощность будет произведением значений напряжения и силы тока, например, четыре 1,2 В элемента емкостью 1000 мАч производят 4,8 Вт мощности. Четыре элемента типоразмера 18650 емкостью 3000 мАч каждый могут быть соединены последовательно-параллельно для достижения 7,2 В и 12 Вт. Использование тонких элементов позволит сконструировать гибкую аккумуляторную систему, но ей будет необходима система защиты.

Рисунок 6: Последовательно-параллельное соединение четырех элементов (2S2P). Такая конфигурация обеспечивает максимальную гибкость конструкции. Параллельные элементы помогают в управлении напряжением.

Литий-ионные элементы отлично подходят для последовательно-параллельных конфигураций, но необходим мониторинг каждого элемента — для соответствия значений напряжения и силы тока. Такой мониторинг реализуется аппаратно — путем создания электронного устройства, стандартный образец которого может контролировать систему из 13 литий-ионных элементов. Для больших аккумуляторных систем создаются специальные схемы, например, как в электромобиле Tesla, где аккумуляторная система состоит из 7000 элементов типоразмера 18650, суммарная мощность которых достигает 90 кВт/ч.

5. Рекомендации по использованию первичных батарей

Держите контакты элементов в чистоте. Конфигурация с четырьмя элементами имеет восемь контактов и каждый добавляет сопротивление.
Никогда не смешивайте разнотипные элементы, если вышел из строя один, и ему нет аналогичной замены, то необходимо заменить все. Общая производительность настолько хороша, насколько этому соответствует самый слабый элемент.
Соблюдайте полярность. Неправильно размещенный элемент уменьшает общее напряжение системы.
Для предотвращения утечки электролита и коррозии, извлекайте элементы из устройства, когда оно не используется. Особенно это касается угольно-цинковых элементов.
Не храните электрические батареи в металлических коробках. Элементы следует по отдельности помещать в полиэтиленовые пакеты, во избежание короткого замыкания. Не стоит носить батареи в карманах.
Держите батареи подальше от детей. Помимо риска попадания в дыхательные пути, что может вызвать удушение, ток электрохимической батареи при попадании в желудочно-кишечный тракт может вызвать язву, а при разрыве оболочки — отравление. (Смотрите: Влияние электрохимических батарей на здоровье человека).
Не заряжайте первичные (неперезаряжаемые) электрические батареи, так как накопление водорода может привести к взрыву. Экспериментировать с зарядкой можно лишь контролируя этот процесс.

6. Рекомендации по использованию вторичных батарей

Соблюдайте полярность при зарядке вторичных элементов. Несоблюдение может привести к короткому замыканию.
Извлекайте полностью заряженные элементы из зарядного устройства. Обычное зарядное устройство не имеет встроенной системы индикации заряда, следовательно, аккумулятор может перегреться.
Производите зарядку при комнатной температуре.

Последнее обновление 2016-02-29

Фотоэлектрические системы

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.

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 200 Ач 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.

Соединение аккумуляторов — Мобильные Электросистемы

Параллельное и последовательное соединение

Последовательное соединение двух аккумуляторов. Емкость батареи остается без изменений, выходное напряжение увеличивается в два раза

Если вы используете больше одного аккумулятора, то через батарейные переключатели их можно подключить к цепи независимо, но можно соединить последовательно или параллельно.

При последовательном соединении положительную клемму одного аккумулятора соединяют с отрицательной клеммой другого, а нагрузку подключают к свободным положительной и отрицательным клеммам. Общая емкость последовательно соединенных аккумуляторов не меняется, а выходное напряжение увеличивается. Например, емкость батареи, состоящей из двух последовательно соединенных 12-вольтовых аккумуляторов по 100 Ач каждый, останется 100 Ач, а напряжение увеличится до 24 Вольт.

Никогда не подключайте последовательно соединенные 12-вольтовые аккумуляторы к 12-вольтовой электрической системе — высокое напряжение повредит оборудование.

Параллельное соединение двух аккумуляторов. Напряжение на выходе батареи не меняется емкость увеличивается в два раза

При параллельном соединении, положительную клемму одного аккумулятора соединяют с положительной клеммой другого, затем соединяют между собой отрицательные клеммы и подключают к нагрузке. Напряжение батареи параллельно соединенных аккумуляторов не меняется, а емкость равняется сумме емкостей соединенных аккумуляторов.

Последовательно-параллельное соединение используют когда необходимо создать аккумуляторную батарею большой емкости, но вес каждого аккумулятора слишком велик. В 12-вольтовых электрических системах сначала соединяют последовательно два 6-вольтовых аккумулятора и получают 12 вольт. Затем полученную батарею подключают параллельно к еще двум, соединенным таким же образом 6-вольтовым аккумуляторам. Первое соединение увеличивает напряжение, а второе емкость аккумуляторной батареи.

Соединяйте параллельно несколько аккумуляторов большой емкости, а не много маленьких аккумуляторов

Последовательно-параллельное соединение аккумуляторов. Два 6-вольтовых аккумулятора соединены последовательно и подключены к еще двум таким же аккумуляторам. Емкость этой батареи будет такой же как у двух параллельно соединенных 12-вольтовых аккумуляторов. Однако 6-вольтовые аккумуляторы большой емкости, легче 12-вольтовых, поэтому их проще устанавливать, менять и обслуживать.

Подключение аккумуляторов: Подключение аккумуляторов к ИБП – разбираемся, какой вариант более безопасный

Считается, что при параллельном подключении вышедшая из строя аккумуляторная ячейка может разряжать другие аккумуляторы, а небольшие токи, циркулирующие между аккумуляторами увеличивают уровень саморазряда. Из-за этого 12-вольтовую батарею иногда рекомендуют создавать из последовательно соединенные 6-вольтовых аккумуляторов большой емкости. А если они оказываются слишком тяжелыми, то использовать шесть последовательно соединенных 2-вольтовых аккумуляторов.

Однако при параллельном подключении отказ одной ячейки не ведет к выходу из строя всей батареи. Оборудование контроля позволяет обнаружить неисправный аккумулятор и удалить его. Емкость батареи уменьшится, но аккумуляторы продолжат работать.

Но если ячейка выходит из строя в последовательно соединенной батарее, то после удаления неисправного аккумулятора, напряжение в системе упадает на 6 или 2 вольта (в зависимости от того, из каких аккумуляторов собрана батарея).

Способы параллельного соединения

Существует несколько способов параллельного соединения аккумуляторов

Способ 1

Оборудование подключено к положительному и отрицательному полюсам крайнего аккумулятора.

Обычно аккумуляторы соединяют между собой медным кабелем сечением 35 мм2 с удельным сопротивлением около 0,0006 Ом на метр. Таким образом сопротивление кабеля длиной 20 см между аккумуляторами будет 0,00012 Ом. Это очень мало, но если добавить 0,0002 Ом для каждого соединения (клемма на кабеле, клемма на аккумуляторе и т.д), то сопротивление возрастет до 0.0015 Ом.

Если нагрузка распределена между аккумуляторами равномерно, то при потребляемом токе 100 ампер, каждый из четырех аккумуляторов отдает по 25 ампер. Однако в рассматриваемой схеме самый большой ток отдает нижний аккумулятор, а ток каждого следующего постепенно уменьшается.

Это происходит потому, что ток идущий от нижнего аккумулятора не встречает на своем пути никакого сопротивления кроме сопротивления кабеля к нагрузке. Ток от второго снизу аккумулятора дополнительно проходит через два соединительных провода, от второго снизу через четыре и от самого верхнего через шесть. Таким образом, вклад верхнего аккумулятора в общий ток гораздо меньше, чем нижнего.

Два способа подключения нагрузки к батарее параллельно соединенных аккумуляторов. Слева — неправильный. Справа правильный

Во время зарядки происходит тоже самое — нижний аккумулятор заряжается большим током чем верхний. Условия его работы тяжелее, и он выйдет из строя раньше.

Вычисления показывают, что при внутреннем сопротивлении аккумулятора 0,02 Ом, сопротивлении клемм 0,0015 Ом и нагрузке 100 ампер, возникает следующее распределение тока между аккумуляторами:

Нижний аккумулятор — 35,9 ампер.

Второй снизу — 26,2 ампер.

Третий снизу — 20,4 ампер.

Верхний аккумулятор — 17,8 ампер.

Таким образом, нижний аккумулятор обеспечивает вдвое больший ток чем верхний. Однако в два раза большая нагрузка нижнего аккумулятора не означает, что его срок службы вдвое меньше. По мере разряда нижнего аккумулятора, нагрузка перераспределяется между остальными тремя аккумуляторными батареями. Недостаток такого подключения в том, что батарея в целом эксплуатируется с огромным дисбалансом и стареет гораздо быстрее, чем при правильной балансировке.

Способ 2

При втором способе соединение аккумуляторов между собой остается прежним, но нагрузка подключается к разным аккумуляторам. Распределение тока в модифицированной батареи при нагрузке 100 А следующее:

Нижний аккумулятор –26,7 ампер.

Второй снизу — 23,2 А.

Третий снизу — 23,2 А.

Верхний аккумулятор — 26,7 ампер.

Улучшение по сравнению с первым методом существенное и аккумуляторы гораздо ближе к правильной балансировке.

Способ 3

Чем дороже тяговые аккумуляторы и чем ниже их внутреннее сопротивление, тем важнее точная балансировка. Для лучшего баланса необходимо, чтобы количество связей между каждым аккумулятором и нагрузкой было примерно одинаковым.

Еще один вариант параллельного соединения аккумуляторов.

В первом способе подключения ток от нижнего аккумулятора поступал в нагрузку без дополнительных соединений. Верхний аккумулятор имел 6 соединений. Во втором способе количество соединительных звеньев для верхнего и нижнего аккумуляторов уменьшилось до 3.

При третьем способе положительные клеммы каждого аккумулятора подключаются к общей шине. То же самое выполняют и для отрицательных полюсов. Длина проводников от аккумуляторных клемм до шины должна быть примерно одинаковой, в противном случае теряется одно из основных преимуществ такого способа подключения — равное сопротивление между каждым аккумулятором и нагрузкой.

Разница в результатах между третьим и вторым способом соединения намного меньше различий между 1-м и 2-м, но для 4-8 дорогостоящих аккумуляторов дополнительная работа может быть оправдана.

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)

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

1) Последовательное соединение аккумуляторов

Например:

Такая схема включения используется для поднятия напряжения системы.

2) Параллельное соединение аккумуляторов

Например:

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.

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

BMS платы — полный обзор контроллеров для защиты аккумуляторов

В наш современный век всеобщей популяризации литиевых батарей любой, даже простой пользователь бытовых устройств, должен хотя-бы примерно представлять их функционирование и факторы риска при их эксплуатации. Среди произошедших несчастных случаев с аккумуляторами (например, электронных сигарет) лишь небольшой процент обязан производственному браку, чаще всего неисправности возникают в результате неправильной эксплуатации.

В нашей статье мы рассмотрим новейшие технологии, которые призваны защитить литиевые аккумуляторы, а также расскажем, почему они так важны.

Из теории литиевых аккумуляторов можно узнать, что им противопоказан перезаряд, переразряд или разряд слишком большими токами, а также короткие замыкания. При переразряде, в аккумуляторе образуются металлические связи между катодом и анодом, которые приводят к короткому замыканию при зарядке аккумулятора, что может привести к порче не только элементов питания, но и зарядного устройства. Перезаряд же (набор аккумулятором напряжения больше разрешенного) почти сразу ведёт к возгоранию, а зачастую даже к взрыву.

Для горения литиевых аккумуляторов не нужен кислород – оно происходит анаэробно, поэтому стандартные методы тушения не подходят; также, при реакции лития с водой выделяется еще и горючий газ водород, который только ухудшает ситуацию. Разряд высокими токами приводит к вздутию аккумулятора, а если нарушается целостность оболочки – происходит реакция лития с водяными парами в воздухе, что само по себе способно спровоцировать возгорание.

Всё это отнюдь не перечёркивает явные преимущества аккумуляторов, среди них:

большая плотность энергии на единицу массы
низкий процент саморазряда
практически полное отсутствие эффекта памяти (когда заряд неполностью разряженного элемента приводит к снижению ёмкости)
большой температурный диапазон работы

Незначительное снижение напряжения в процессе разряда накладывает некоторые обязанности на пользователя. Нельзя допустить превышения максимального напряжения (4.25 В), снижение напряжения ниже минимального (2.75 В), а также превышения рабочего тока, который отличается для каждой модели. И в этом хитром деле нам помогут специальные устройства – BMS-контроллеры!

В переводе с английского, BMS (Battery Management System) – система управления батареей. Понятие слишком широкое, поэтому оно описывает почти все устройства, так или иначе обеспечивающие корректную работу аккумуляторов в данном устройстве, начиная с простых плат защиты или балансировки, заканчивая сложными микроконтроллерными устройствами, подсчитывающими ток разряда и количество циклов заряда (например, как в батареях ноутбуков). Мы не будем рассматривать сложные устройства – как правило, они специфичны и не предназначаются для рядового радиолюбителя, а выпускаются только под заказ для крупных производителей устройств.

То, что продаётся повсеместно, условно можно разделить на четыре категории:

балансиры
защиты (по току, напряжению)
платы, обеспечивающие заряд (да, они тоже считаются устройствами BMS)
те или иные комбинации вышеперечисленных вариантов, вплоть до объединения всего в одно устройство

Чем функциональней и разветвлённей защита – тем больше ресурс работы вашего аккумулятора.

Давайте посмотрим, по какому принципу BMS системы выполняют своё предназначение.

Структурно на плате можно выделить:

микросхема защиты
аналоговая обвязка (для определения тока/балансировки аккумуляторов)
силовые транзисторы (для отключения нагрузки)

Рассмотри подробнее работу каждой из защит.

Существует множество вариантов узнать, какой ток течёт по линии. Самый распространённый – шунт (измерение падения напряжения на резисторе с низким сопротивлением и большой мощностью), но он требует большой точности измерений и весьма громоздкий. Метод с измерением на основе эффекта Холла лишён этих недостатков, но стоит дороже, поэтому самый распространённый метод определения КЗ на линии – измерение напряжения, которое проседает практически до нуля в режиме КЗ.

Современные контроллеры позволяют сделать это в очень короткий промежуток времени, за который ущерб не нанесётся ни подключенному устройству, ни самому аккумулятору. Но защита по току может функционировать и на шунте – ведь в случае BMS тут не нужно точное измерение, важен лишь переход падения напряжения через определённый порог. Как только событие наступает, контроллер сразу же отключает нагрузку при помощи транзисторов.

С этой защитой разобраться попроще, так как измерение напряжения легко можно сделать, используя аналогово-цифровой преобразователь. Но и тут есть некая специфика – стоит отметить, что если контроллер защищает большую сборку из последовательно соединённых аккумуляторов, то обычно он меряет напряжение каждой банки персонально, так как ввиду мельчайших различий в элементах они имеют мельчайшие же различия по ёмкости, что выливается в неравномерный разряд и возможность высадить «в ноль» отдельный элемент.

Некоторые системы не подключают нагрузку, не дождавшись дозаряда аккумулятора до определённого напряжения после срабатывания триггера по переразряду, то есть недостаточно подзарядить элемент пару минут, чтобы он поработал ещё хоть малое время – обычно необходимо зарядить до номинального напряжения (3.6 – 4.2В, в зависимости от типа аккумулятора).

Редко встречается в современных устройствах, но не зря большинство аккумуляторов для телефонов оборудовано третьим контактом – это и есть вывод терморезистора (резистора, имеющего чёткую зависимость сопротивления от окружающей температуры). Обычно перегрев не наступает сам собой и раньше успевают сработать другие виды защиты – например, перегрев может быть вызван коротким замыканием.

Зарядка литиевых аккумуляторов происходит в 2 этапа: CC (constant current, постоянный ток) и CV (constantvoltage, постоянное напряжение). В течение первого этапа зарядное устройство постепенно поднимает напряжение таким образом, чтобы заряжаемый элемент брал заданный ток (обычное рекомендованное значение равно 1 ёмкости аккумулятора). Когда напряжение достигает 4В, зарядка переходит на второй этап и поддерживает напряжение 4.2В на батарее.

Когда элемент практически перестанет брать ток, он считается заряженным. На практике, алгоритм можно реализовать и при помощи обычного лабораторного блока питания, но зачем, если есть специализированные микросхемы, заранее «заточенные» под выполнение этой последовательности действий, например, самая известная из них – TP4056, способна заряжать током до 1А.

Напоследок мы оставили самую интересную функцию BMS – функцию балансировки элементов многобаночного аккумулятора.

Итак, что же такое балансировка? Сам процесс её подразумевает выравнивание напряжений на элементах батареи, соединённых последовательно для повышения общего напряжения сборки. Из-за небольших отличиях в ёмкости батарей они заряжаются за немного разное время, и когда одна банка может уже достигнуть апогея зарядки, остальные могут ещё недобрать заряд.

При разряде такой сборки большими токами наиболее заряженные элементы по закону Ома возьмут на себя больший ток (при равном сопротивлении ток будет зависеть от напряжения, которое находится в знаменателе формулы), что вызовет их ускоренный износ и может вывести элемент из строя. Для того, чтобы избежать этой проблемы, применяют аккумуляторные балансиры – специальные устройства, выравнивающие напряжения на банках до одного уровня.

Активные балансиры производят балансировку уже при зарядке – зарядив одну банку сборки, они отключают её от питания, продолжая заряжать вторую. Как яркий пример такого устройства – популярное среди моделистов ЗУ Imax B6, в режиме Balance оно сразу проверяет напряжения индивидуально на каждой банке и справляется с этим на отлично.

Пассивные балансиры наоборот, разряжают элементы до одного значения малыми токами через резисторы. Их основной плюс – они не требуют внешнего питания, а также являются более точными за счёт применения аналоговых комплектующих (и более дешёвыми, так как не содержат сложных микросхем).

Рассмотрим некоторые примеры готовых плат BMS:

Итак, в завершение хочется сказать, что под каждую задачу на современном рынке можно найти такую плату менеджмента заряда аккумуляторов, которая удовлетворит Ваши потребности и надёжно защитит устройство и сами аккумуляторы.

Не стоит недооценивать важность техники безопасности, и если в небольших устройствах с низкими токами потребления защита является правилом хорошего тона, то для высокотоковых проектов она практически панацея, способная спасти даже жизнь в непредвиденной ситуации.

Творите, а магазин Вольтик.ру всегда предоставит возможность выбрать и купить нужные Вам компоненты!

Сборка батареи из аккумуляторов

Для накопления электрической энергии, например, при создании солнечных или ветровых электростанций часто приходится собирать сборку из нескольких аккумуляторов. Иногда для этого используются бывшие в употреблении аккумуляторы различных типов. При этом нередко допускаются ошибки, которые нарушают режим заряда-разряда аккумуляторов, что быстрее выводят их из строя.

Самая главная цель этой статьи рассказать какие могут быть достоинства и недостатки при сборке аккумуляторов в батарею при различных видах соединения аккумуляторов. Как с учетом особенностей различных видов соединений получить желаемый результат. Какие могут быть негативные последствия и как их определить, предотвратить и избегать в дальнейшем. Как определить неисправные или не подходящие для имеющейся батареи аккумуляторы. Для этого мы будем разобраться с некоторыми основными особенностями поведения аккумуляторов при различных видах соединений. Чтобы легче было понять процесс заряда и разряда начнем с анализа работы одного обычного аккумулятора.

На схеме изображен источник энергии, например, пусть это будет, например, солнечная батарея и заряжаемый аккумулятор. Для осуществления заряда напряжение холостого хода источника энергии должно быть больше, чем напряжение холостого хода заряжаемого аккумулятора. Напряжение холостого хода правильно называть ЭДС источника энергии.

Источник энергии и заряжаемый аккумулятор имеют свое внутреннее сопротивление. Некоторое сопротивление имеют и подводящие провода. Если сопротивление соединяющих проводников небольшое по сравнению с сопротивлением с источниками энергии и аккумуляторами, то их иногда не учитывают в расчетах.

Когда мы соединим проводами зарядку с аккумулятором, то в цепи потечет ток, величина которого будет равна разнице напряжений между ними, деленную на сумму внутренних сопротивлений и подводящих проводов. Величина общего напряжения будет в пределах разницы ЭДС этих источников. Обычно это напряжение ближе к напряжению холостого хода заряжаемого аккумулятора. Это происходит из-за того, что внутреннее сопротивление солнечной батареи существенно больше внутреннего сопротивления заряжаемого аккумулятора.

Для аккумуляторов, как и других видов электрических нагрузок можно использовать последовательное, параллельное и смешанное соединение. Каждое соединение применяется для разных целей и имеет свои достоинства и недостатки, а также свои особенности совместной работы аккумуляторов, которые нужно учитывать при сборке батареи из нескольких отдельных аккумуляторов.

Начнем с параллельного соединения аккумуляторов.

Это когда от нескольких аккумуляторов вместе соединяются плюсы и подключаются к плюсу нагрузки. Также вместе собираются минусы и подключаются к минусу нагрузки. Это соединение применяют если нужно увеличить принимаемый и отдаваемый ток, а также общую емкость аккумуляторов без увеличения напряжения.

Сразу хочу предупредить, что если одни аккумуляторы заряжены, а другие разряжены, то между аккумуляторами потечет довольно большой выравнивающий ток, ограниченный только небольшим внутренним сопротивлением аккумуляторов. Поэтому перед первым включением в параллельное соединение, напряжение на них желательно предварительно подровнять или подключить их через нагрузочное сопротивление, например, лампочку и дать время чтобы напряжение выровнялось.

Ещё важный момент, на который не всегда обращают внимание заключается в том, что при параллельном соединении нужно использовать аккумуляторы одного типа или в крайнем случае с очень похожими характеристиками особенно по конечному напряжению заряда и разряда.

Например, у сурьмянистых аккумуляторов конечное напряжение заряда существенно ниже, чем у кальциевых. При заряде, например, до некоторого среднего напряжения сурьмянистые или малосурьмянистые аккумуляторы будут активно кипеть от перезаряда, а кальциевые останутся существенно недозаряженными и такая батарея долго не прослужит. Сейчас выпускается очень много видов аккумуляторов с самыми разными характеристиками и соблюдать нормальный рабочий режим для аккумуляторной батареи собранной из разнокалиберных аккумуляторов практически невозможно.

Если будут различия по емкости или по внутреннему сопротивлению аккумуляторов в батарее, то это не критично. При использовании одинаковых по напряжению исправных аккумуляторах значительных перетоков между аккумуляторами и других проблем быть не должно. В процессе работы напряжение на них будет всегда поддерживаться одинаковым, поэтому недозаряд одного аккумулятора и перезаряд другого исключены. Обрыв или даже удаление одного из аккумуляторов уменьшит общую емкость батареи, но напряжение останется прежним и работоспособность сохранится.

Свойства батареи при параллельном соединении аккумуляторов:

Можно применять аккумуляторы разной емкости.

Нельзя применять аккумуляторы с различным конечным напряжением заряда и разряда.

V = const Напряжение одинаковое для всех аккумуляторов и по величине равно напряжению одного аккумулятора.

C общ = C1 +C2 +C3 +Cn… Емкость батареи равна сумме емкостей всех аккумуляторов

Е = С общ * V = Е1 + Е2 + Е3 + Еn … Количество энергии равно сумме энергий всех аккумуляторов.

I max = I1 + I2 + I3 +In … — Максимально допустимый ток меньше или равен сумме допустимых токов.

Хуже, когда хотя бы у одного аккумулятора короткое замыкание между пластинами, которое иногда бывает у аккумуляторов подверженных большим токам. Нормально полностью зарядить такую батарею не получится, поскольку напряжение на неисправном аккумуляторе всегда будет меньше нормы, и он будет разряжать остальные. Поэтому если напряжение батареи снижается быстрее обычного, то нужно срочно искать виновника.

У старых аккумуляторов со временем загрязняется электролит, пластины осыпаются и шлам собирается на дне, что увеличивает утечки тока ускоренным саморазрядом. Если хотя бы один аккумулятор при параллельном соединении быстро разряжается, то он будет разряжать всю батарею.

Последовательное соединение аккумуляторов представлено на рисунке.

При этом соединении аккумуляторы подключаются цепочкой: плюс одного аккумулятора подключается к минусу другого и так далее. Крайние плюс и минус используются для подключения нагрузки. Этот способ применяется, если нужно повысить выходное напряжение всей аккумуляторной батареи.

При таком соединении одинаковых аккумуляторов количество ампер-часов как бы не увеличивается и остается, как и у одного аккумулятора, но количество накопленной энергии при этом будет больше и прямо пропорционально увеличению количества аккумуляторов. Ведь количество энергии будет равно произведению ампер-часов на напряжение. А напряжение при последовательном соединении будет равно сумме напряжений каждого аккумулятора.

Свойства батареи прт поледовательном соединении аккумуляторов:

V общ = V1 + V2 + V3 + Vn – Общее напряжение равно сумме напряжений аккумуляторов

Cобщ = С1 – Общая емкость равна емкости одного аккумулятора

Еобщ = С1 * V общ = Е1 + Е2 + Е3 + Еn – общая энергия равна общей энергии всех аккумуляторов

Предельный ток батареи не больше предельного тока одного аккумулятора.

При этом виде соединения надо особенно критично походить к подбору одинаковых по характеристикам аккумуляторам. Рассмотрим это на примере.

Предположим, что в одну цепочку соединены хорошие аккумуляторы на 200, 100 и 50 А.ч. которые нужно зарядить. Теперь попробуем определиться каким током и сколько времени нужно заряжать такую цепочку? Для примера будем ориентироваться на аккумулятор средней емкости 100 А. ч и будем заряжать цепочку током 10 А в течение 10 часов. При этом средний аккумулятор получит свои положенные ему 100 А.ч конечно без учета потерь. Тогда первый аккумулятор окажется недозаряжен, через него прошло энергии явно недостаточно при его емкости 200 А.ч. А вот самый маленький аккумулятор мы явно перезарядили, да ещё и током вдвое большим положенного ему десятичасового тока в 5 А. и он долго не протянет. При таком виде соединения ток проходящий через аккумуляторы будет одинаковым, поэтому ориентироваться при заряде и разряде по току придется на самый слабый аккумулятор, но и это не поможет для полного и равномерного заряда всех аккумуляторов.

Ну, ладно, предположим, что мы их зарядили по отдельности или как иначе, в общем, проехали. Теперь полностью заряженные аккумуляторы будем разряжать на нагрузку тем же током 10 А в течении 10 часов. Проходящий по цепочке ток уже в середине разряда полностью разрядит маленький аккумулятор емкостью 50 А.ч. Но, оставшиеся аккумуляторы будут продолжать гнать через него ток в том же направлении. Это запустит процесс перезаряда в обратном направлении и произойдет ситуация, которая называется переполюсовка. Такие аккумуляторы уже не пригодны к работе. Как последствие практически за раз загубленный аккумулятор. Ну ладно проехали и это.

Ну, теперь, наверное, мы все знаем, ставим в цепочку новые одинаковые по емкости аккумуляторы и для увеличения энергоотдачи добавляем к ним отремонтированный восстановленный старый аккумулятор такой же емкости. А что такое старый аккумулятор, чем он отличается от нового? Это аккумулятор, который потерял больше половины емкости и имеет повышенное внутренне сопротивление. Про емкость мы только что проходили.

Старые акумуляторы теряют не только емкость. Обычно у них имеется ещё и повышенное внутреннее сопротивление, которое происходит в основном из-за снижения уровня электролита и его обычно определяют токовыми клещами под нагрузкой для каждого аккумулятора в отдельности. А как ведет себя аккумулятор с повышенным внутренним сопротивлением при последовательном соединении? Прежде всего это аккумулятор, который больше других в цепочке греется, затрачивая на это энергию. Но он ещё и нарушает рабочий режим по напряжению.

Для примера представим, что в нашей цепочке из трех аккумуляторов они имеют различное внутреннее сопротивление.

Предположим, что один имеет внутреннее сопротивление 0,1 Ом, второй 0,2 Ом и третий 0,3 Ом. На начальном этапе зарядки каждый аккумулятор имеет напряжение 12 вольт. При подаче напряжения от зарядного устройства общее напряжение должно быть немногим более 36 вольт. Согласно закону Ома при прохождении тока через цепочку последовательно соединенных сопротивлений падение напряжения на каждом сопротивлении будет прямо пропорционально величине сопротивления. Тогда на первом аккумуляторе приложенное напряжение будет равно 6 вольт, на втором 12 вольт и на третьем 18 вольт. В процессе заряда или разряда с учетом внутренней ЭДС ситуация будет меняться и энергия в аккумуляторах будет перераспределяться неравномерно. Одни аккумуляторы будут заряжены больше, а другие меньше.

Если в батарее неисправен или плохо работает хотя бы один аккумулятор, то это нарушает рабочий режим и сокращает срок службы всех аккумуляторов, а также контроллера.

Похожая ситуация получается при плохих контактах на клеймах аккумуляторов. На них также теряется напряжение, поэтому контроллер преждевременно отключает зарядку батареи.

Как определить неисправные аккумуляторы при последовательном соединении их в батарею? Для этого необходимо периодически контролировать напряжение на аккумуляторах в различных режимах. Проверять по напряжению каждый аккумулятор без нагрузки, нужно когда минимальный ток от солнечной батареи или лучше отключить солнечную батарею, чтобы не повредить контроллер. Это позволит определить недозаряженные или перезаряженные аккумуляторы. Если такие имеются, то надо искать неисправные аккумуляторы. Для этого при самом большом токе ищем аккумуляторы, на которых будет самое большое напряжение. Обычно это указывает на то, что у этих аккумуляторов повышенное внутреннее сопротивление. Плохие аккумуляторы можно определить по пониженному выходному току под нагрузкой, например, токоизмерительнымы клещами и по повышенному нагреву.

Ради экономии обычно заменяют только самые плохие аккумуляторы и заменяют их новыми. Однако, если полностью не поменять все аккумуляторы на новые и не соблюдать режимы их работы, то через некоторое время это может выйти дороже. Поработавшие аккумуляторы по характеристикам все равно будут отличаться от новых, а поэтому нарушат общий режим работы и ускорят старение всей батареи.

Смешанное соединение аккумуляторов применяется в тех случаях, когда нам надо получить от аккумуляторов как повышенные ток, так и повышенное напряжение.

У правильно собранной батареи из нескольких аккумуляторов общее напряжение равно напряжению одной последовательно соединенной цепочке. Общий ток равен сумме токов в каждой цепочке.

Это очень удобно для пользователей. Но, это и самый сложный вид соединения, поэтому требует больше внимания и контроля в работе. Суммируются не только достоинства, но и недостатки видов соединения аккумуляторов. Например, если в одну сборку поставили половину аккумуляторов, с большим разрядным током и половину аккумуляторов глубокого разряда. В результаты мы не можем подвергать батарею большим токам, а также позволить глубокий разряд всей батареи без нанесения существенного вреда аккумуляторам. Если существенно ухудшились характеристики хотя бы одного аккумулятора, то значительно ускорится выход из строя остальных аккумуляторов батареи. Поэтому такие сборки при смешенном соединении нужно правильно собирать и регулярно контролировать.

Рассмотрим как ведет себя схема смешанного соединения аккумуляторов в которой допущены некоторые ошибки. Основную часть этой схемы составляют аккумуляторы напряжением 12 вольт и емкостью 100 Ампер. Но, правый верхний аккумулятор Ак. 3 имеет напряжение только 6 вольт, а правый в нижней цепочке Ак. 6 имеет пониженную емкость 50 А.ч. Пониженную емкость или меньшее напряжение из-за замыкания пластин могут иметь точно такие по заводским характеристикам, но старые не совсем исправные аккумуляторы, которые иногда ставят вместе с новыми.

В результате при попытке зарядить эту батарею у нас ничего хорошего не получится. Верхняя цепочка аккумуляторов у нас рассчитана на нормальное суммарное напряжение 30 вольт, а нижняя цепочка собрана на напряжение 36 вольт. При параллельном соединении цепочек у нас установится одинаковое для них напряжение. Верхняя цепочка будет разряжать нижнюю и будет перезаряжена, а поэтому верхняя всегда будет перезаряжена, а нижняя будет разряжаться и всегда будет недозаряжена. И то и другое очень плохо отражается как на отдаче энергии с аккумуляторов, так и на сроке их службы.

При разной емкости аккумуляторов в нижней цепочке, как уже рассматривали при последовательном соединении напряжение в процессе работы на аккумуляторах будет разным.

Как видим, даже один неисправный или не подходящий по характеристикам аккумулятор может нарушить работу всей батареи.

Какие основные требования к аккумуляторам с таким с видом соединения, чтобы батарея работала максимально долго и надежно:

1. В каждую последовательно собираемую сборку надо включать аккумуляторы одного типа, одной партии и желательно одной даты выпуска.
2. Желательно провести тестирование специальным прибором, для изменения емкости, а также на ток под нагрузкой. Аккумуляторы с разными характеристиками не ставить в одну ветвь.
3. При отсутствии измерителя емкости аккумуляторов проверку насколько близки по характеристикам аккумуляторы можно проверить следующим образом. Собираем их параллельно и выдерживаем сутки для выравнивания напряжений.

Потом собираем последовательную цепочку и подключаем к штатному зарядному устройству. В процессе заряда и потом разряда контролируем напряжение на каждом аккумуляторе.

4. Для последовательно подключаемой цепочки подбирать такую же цепь и подключаем её параллельно.
5. Регулярно контролировать напряжение не только батареи в целом, не допуская перезаряда или глубокого заряд, но и проводить контроль каждого аккумулятора как без нагрузки, так и под нагрузкой и во время заряда и разряда максимальными токами.

Для некоторых сборок, например, из литиевых аккумуляторов, чтобы при ухудшении характеристик, например, одного аккумулятора не вышла из строя вся батарея применяют специальные схемы выравнивания характеристик, которые контролируют процесс заряда и разряда. Такие схемы могут быть встроенные в сборки или в отдельные аккумуляторы, что повышает их надежность и увеличивает срок службы.

А что же делать с бывшими в употреблении аккумуляторами, про которые говорят, что они ещё живые? Я предлагаю подобрать из них одну или две группы по сходным характеристикам и с отдельными солнечными панелями сделать из них отдельную солнечную электростанцию для не самых ответственных целей, например, для уличного освещения или других целей.

Последовательное и параллельное подключение аккумуляторов:ликбез от дилетанта estimata

Существует три схемы соединений АКБ в сборки с нужными параметрами:

Все эти схемы соединения имеют определенные особенности, которые необходимо знать для обеспечения безопасности и долговременной эксплуатации аккумуляторов и питаемых ими устройств.

У АКБ при последовательном соединении общее напряжение равно сумме напряжений этих аккумуляторов.

Ёмкость при последовательном соединении равна той, которую имеет самый слабый из присоединенных АКБ. При эксплуатации такой сборки через каждый элемент течет одинаковый ток (как при заряде, так и при разряде).
Если в при последовательном соединении АКБ будут использоваться аккумуляторы с разной емкостью, то у тех из них, которые имеют меньшую емкость, будет более высокое внутренне сопротивление по сравнению с другими. Падение напряжения на них будет больше, что приведет к быстрому разряду самого слабого элемента в процессе работы.
Более мощные аккумуляторы в соединении при этом еще будут работоспособны и соединенные АКБ будут эксплуатироваться дальше. Это приведет к сильному разряду самого слабого аккумулятора, что уменьшит его ресурс и емкость.
При заряде так соединённых аккумуляторов самый слабый аккумулятор зарядиться раньше других элементов, но из-за того, что остальные еще не зарядились, через него будет продолжать течь зарядной ток, который приведет к перезаряду и перегреву. Это особенно опасно для АКБ, которые содержат соединения лития из-за их повышенной чувствительности к перезаряду и сильному разряду.

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.

Параллельное соединение аккумуляторов

В этом случае одним общим проводом соединяют все плюсы, а другим общим проводом – все минусы соединяемых аккумуляторов. Эта схема применяется тогда, когда необходима повышенная сила тока сборной батареи.

В случае параллельного соединения АКБ напряжение остается неизменным, при этом емкость является суммой всех соединенных параллельное аккумуляторов.

Ее напряжение будет равно вольтажу АКБ с самым большим напряжением, и оно будет одинаково на всех источниках полученной батареи.
При параллельном соединении нескольких одинаковых источников, имеющих разное напряжение, происходит перетекание тока из источника с большим напряжением в элемент с меньшим вольтажом. Это разрушительно сказывается на тех из них, которые имеют меньшую емкость.
Из-за перетекания токов запрещается параллельно соединять одноразовые батарейки, в которых оно приводит к заряду элементов с меньшим напряжением, их перегреву, вытеканию электролита или даже взрыву.

В случае параллельного соединения источника с большим напряжением малой емкости к АКБ большей емкости, но с меньшим напряжением происходит электрическое замыкание слабого АКБ через меньшее внутреннее сопротивление сильного. Из-за этого в слабом АКБ протекает сильный ток, который приводит к его постепенному разрушению.
В случае высокого вольтажа на аккумуляторе большей емкости происходит форсированный заряд слабого элемента, что также сказывается на нем губительно. Исходя из этого, перед сборкой батареи рекомендуется выравнивать напряжения каждого ее элемента до одинакового значения.

Например. Имеем 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.

Комбинированное (последовательно-параллельное) соединение аккумуляторов

Возможно создавать сложные комбинированные варианты соединения аккумуляторов с одновременным использованием последовательного и параллельного соединений. Это позволяет увеличивать результирующую емкость и напряжение, что особенно необходимо в системах автономного энергообеспечения, электромобилях и других устройствах с большим потреблением электрического тока.

Например. Имеем 4 аккумуляторам емкостью 200 Ач 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.

Сборка комбинированной батареи может осуществляться двумя способами:

Составляется нужное количество последовательно соединенных сборок с необходимым напряжением, а затем они объединяются в единую батарею с помощью параллельной коммутации.
Создаются батареи с параллельно соединенными аккумуляторами необходимой емкости, которые затем последовательно коммутируются до набора нужного вольтажа.

Важно понимать, что даже при соблюдении всех правил соединения, невозможно подобрать элементы питания с абсолютно идентичными характеристиками. Это неизбежно приведет к разбалансировке значений емкостей и напряжений, что со временем будет приводить к повышенному износу более слабых аккумуляторов.

Меры предосторожности при подключении аккумуляторов

При всех способах соединения аккумуляторов необходимо соблюдать ряд мер предосторожностей:

соблюдать меры безопасности по эксплуатации электроустановок для исключения поражения электрическим током (главное — не создавать цепи прохождения тока через тело человека)
соблюдать полярность подключения
не создавать коротких замыканий
при сборке батарей отключать от них нагрузку
подсоединение зарядного устройства к АКБ осуществлять тогда, когда оно отключено от сети
работы проводить в соответствующей изолирующей одежде и обуви, без металлических предметов, которые могут упасть и замкнуть контакты
не касаться руками клемм АКБ, в особенности двумя руками на разных полюсах (это очень опасно на мощных батареях с высоким напряжением)
использовать специальный инструмент с изолированными частями
не проводить работы при плохом состоянии здоровья
учитывать токи, проходящие через сборную батарею и нагрузку и использовать подходящие по сечению проводники
при соединении элементов в одну батарею обеспечивать надежный и изолированный от внешних воздействий контакт
обеспечивать надежную защиту сборных батарей от коротких замыканий и попадания влаги
использовать аккумуляторы с одинаковыми характеристиками и степенью износа
внимательно проверять собранную батарею на наличие ошибок коммутации

Клеммы аккумулятора

Аккумуляторы-кабели-и-аксессуары

Клеммы аккумулятора являются основным электрическим контактом между источником аккумулятора и кабелем аккумулятора.

В Del City доступен большой выбор, включая варианты из различных материалов, полярности, размера ствола, размера кабеля, размера шпильки и типа угла. Модернизированная версия стандартной медной клеммы, клеммная линия для термоядерных батарей, содержит встроенный флюс и припой для упрощения процесса установки.Клеммы Del City из чистой меди RoHS безопасны для окружающей среды и не содержат свинца, что обеспечивает высокое качество соединения. Для морских применений, требующих высокой коррозионной стойкости и специальных конфигураций, наиболее разумным выбором будет латунная клемма. Свинцовые клеммы лучше всего использовать в тяжелых электрических приложениях, в то время как клеммы из медного сплава лучше подходят для приложений средней нагрузки. Выборы, предлагаемые в полярности, включают положительный, отрицательный или универсальный. Клеммы цилиндрического типа включают пайку, болт, крыльчатую гайку, зажим, ремешок или разъемный цилиндр.В диапазоне от 6-4/0 калибра кабеля до 3/8”-5/16” размера шпильки Del City предлагает большой выбор для вашей конкретной установки.

Наконец, стили углов включают прямые, параллельные, левые, правые или угловые. Купите лучший выбор вариантов аккумуляторных клемм ниже!

Клеммы аккумулятора являются основным электрическим контактом между источником аккумулятора и кабелем аккумулятора. В Del City доступен большой выбор, включая варианты из различных материалов, полярности, размера ствола, размера кабеля, размера шпильки и типа угла.Модернизированная версия стандартной медной клеммы, клеммная линия для термоядерных батарей, содержит встроенный флюс и припой для упрощения процесса установки. Клеммы Del City из чистой меди RoHS безопасны для окружающей среды и не содержат свинца, что обеспечивает высокое качество соединения. Для морских применений, требующих высокой коррозионной стойкости и специальных конфигураций, наиболее разумным выбором будет латунная клемма. Свинцовые клеммы лучше всего использовать в тяжелых электрических приложениях, в то время как клеммы из медного сплава лучше подходят для приложений средней нагрузки.

Выборы, предлагаемые в полярности, включают положительный, отрицательный или универсальный. Клеммы цилиндрического типа включают пайку, болт, крыльчатую гайку, зажим, ремешок или разъемный цилиндр. В диапазоне от 6-4/0 калибра кабеля до 3/8”-5/16” размера шпильки Del City предлагает большой выбор для вашей конкретной установки. Наконец, стили углов включают прямые, параллельные, левые, правые или угловые. Купите лучший выбор вариантов аккумуляторных клемм ниже!

Клеммы RoHS из чистой меди Бессвинцовые клеммы в стиле OEM Клеммы с компрессионной гайкой

Набор бессвинцовых быстрозажимных клемм 3/8-дюймовые клеммы аккумуляторной батареи

BU-302: Последовательная и параллельная конфигурации батарей

BU-302: Конфигурации батарей в серии и паралело (Испания)

Узнайте, как расположить батареи, чтобы увеличить напряжение или увеличить емкость.

Батареи достигают желаемого рабочего напряжения путем последовательного соединения нескольких элементов; каждая ячейка добавляет свой потенциал напряжения, чтобы получить общее напряжение на клеммах. Параллельное соединение обеспечивает более высокую пропускную способность за счет суммирования общего ампер-часа (Ач).

Некоторые блоки могут состоять из комбинации последовательных и параллельных соединений. Аккумуляторы для ноутбуков обычно состоят из четырех последовательно соединенных литий-ионных элементов на 3,6 В для достижения номинального напряжения 14,4 В и двух параллельно для увеличения емкости с 2400 мАч до 4800 мАч.Такая конфигурация называется 4s2p, что означает четыре ячейки последовательно и две параллельно. Изолирующая фольга между элементами предотвращает короткое замыкание из-за проводящей металлической оболочки.

Большинство химических элементов аккумуляторов подходят для последовательного и параллельного соединения. Важно использовать аккумуляторы одного типа с одинаковым напряжением и емкостью (Ач) и никогда не смешивать аккумуляторы разных производителей и размеров. Более слабая клетка вызовет дисбаланс. Это особенно важно в последовательной конфигурации, потому что мощность батареи зависит от самого слабого звена в цепи.Аналогией является цепочка, в которой звенья представляют собой элементы батареи, соединенные последовательно ( Рисунок 1 ).

Рисунок 1: Сравнение батареи с цепью. Звенья цепи представляют собой ячейки, соединенные последовательно для увеличения напряжения, удвоение звена означает параллельное соединение для увеличения нагрузки по току.

Слабая ячейка может не выйти из строя сразу, но быстрее, чем сильные, при нагрузке. При зарядке батарея с низким уровнем заряда заполняется раньше, чем батарея с сильным зарядом, потому что ее меньше нужно заполнить, и она остается в состоянии перезарядки дольше, чем другие.При разряде слабая клетка опустошается первой, и ее забивают более сильные братья. Ячейки в мультиупаковках должны быть подобраны, особенно при использовании под большими нагрузками. (См. BU-803a: Несоответствие ячеек, Балансировка).

Одноэлементные приложения

Конфигурация с одним элементом представляет собой простейший аккумуляторный блок; ячейка не нуждается в согласовании, а схема защиты на небольшой литий-ионной ячейке может быть простой. Типичными примерами являются мобильные телефоны и планшеты с одним литий-ионным аккумулятором 3,60 В.Другими вариантами использования одного элемента являются настенные часы, в которых обычно используется щелочной элемент на 1,5 В, наручные часы и резервная память, большинство из которых являются приложениями с очень низким энергопотреблением.

Номинальное напряжение элемента для никелевой батареи – 1,2 В, щелочной – 1,5 В; оксид серебра — 1,6 В, а свинцово-кислотный — 2,0 В. Первичные литиевые батареи находятся в диапазоне от 3,0 В до 3,9 В. Li-ion — 3,6 В; Li-фосфат — 3,2 В, а Li-титанат — 2,4 В.

Литий-марганцевые и другие системы на основе лития часто используют напряжение ячейки 3.7В и выше. Это связано не столько с химией, сколько с продвижением более высоких ватт-часов (Втч), что стало возможным при более высоком напряжении. Аргумент состоит в том, что низкое внутреннее сопротивление ячейки поддерживает высокое напряжение под нагрузкой. Для оперативных целей эти элементы используются как кандидаты на 3,6 В. (см. BU-303 Путаница с напряжениями)

Последовательное соединение

Портативное оборудование, требующее более высокого напряжения, использует аккумуляторные батареи с двумя или более ячейками, соединенными последовательно. На рис. 2 показан аккумуляторный блок с четырьмя 3.Литий-ионные элементы 6 В, соединенные последовательно, также известные как 4S, для получения номинального напряжения 14,4 В. Для сравнения, шестиэлементная свинцово-кислотная цепь с напряжением 2 В на элемент будет генерировать 12 В, а четыре щелочных элемента с напряжением 1,5 В на элемент — 6 В.

Рис. 2: Последовательное соединение четырех ячеек (4s) ^[1]
Добавление ячеек в цепочку увеличивает напряжение; емкость остается прежней.

Если вам нужно нечетное напряжение, скажем, 9,50 вольт, подключите последовательно пять свинцово-кислотных, восемь NiMH или NiCd или три Li-ion.Конечное напряжение батареи не обязательно должно быть точным, если оно выше, чем указано в устройстве. Источник питания 12 В может работать вместо 9,50 В. Большинство устройств с батарейным питанием могут выдерживать некоторое перенапряжение; однако необходимо соблюдать конечное напряжение разряда.

Высоковольтные батареи имеют небольшой размер проводника. Аккумуляторные электроинструменты работают от аккумуляторов 12 В и 18 В; модели высокого класса используют 24 В и 36 В. Большинство электронных велосипедов поставляются с литий-ионным аккумулятором на 36 В, некоторые на 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 искрением на механических переключателях сорвали переезд.

Некоторые автомобили с мягким гибридом работают на литий-ионном аккумуляторе 48 В и используют преобразование постоянного тока в 12 В для электрической системы. Запуск двигателя часто осуществляется от отдельной свинцово-кислотной батареи 12 В. Ранние гибридные автомобили работали от батареи 148 В; электромобили обычно 450–500 В. Для такой батареи требуется более 100 литий-ионных элементов, соединенных последовательно.

Высоковольтные батареи требуют тщательного подбора ячеек, особенно при работе с большими нагрузками или при низких температурах.При наличии нескольких ячеек, соединенных в цепочку, вероятность отказа одной ячейки вполне реальна, и это приведет к отказу. Чтобы этого не произошло, твердотельный переключатель в некоторых больших блоках обходит неисправную ячейку, чтобы обеспечить непрерывный ток, хотя и при более низком напряжении цепи.

Сопоставление ячеек представляет собой проблему при замене неисправной ячейки в стареющем блоке. Новая ячейка имеет более высокую емкость, чем другие, что вызывает дисбаланс. Сварная конструкция усложняет ремонт, поэтому аккумуляторы обычно заменяют целиком.

Высоковольтные аккумуляторы в электромобилях, полная замена которых была бы запредельной, делят пачку на модули, каждый из которых состоит из определенного количества ячеек. Если одна ячейка выходит из строя, заменяется только поврежденный модуль. Небольшой дисбаланс может возникнуть, если новый модуль оснащен новыми ячейками. (См. BU-910: Ремонт аккумуляторной батареи)

На рис. 3 показан блок батарей, в котором «ячейка 3» выдает только 2,8 В вместо полных номинальных 3,6 В. При пониженном рабочем напряжении эта батарея достигает конечной точки разрядки раньше, чем обычная батарея.Напряжение падает, и устройство выключается с сообщением «Низкий заряд батареи».

Рис. 3: Последовательное соединение с неисправной ячейкой ^[1]
Неисправная ячейка 3 снижает напряжение и преждевременно отключает оборудование.

Батареи в дронах и пультах дистанционного управления для любителей, требующих высокого тока нагрузки, часто демонстрируют неожиданное падение напряжения, если один элемент в цепочке разряжен. Потребление максимального тока нагружает хрупкие клетки, что может привести к сбою. Чтение напряжения после зарядки не позволяет выявить эту аномалию; изучение баланса ячеек или проверка емкости с помощью анализатора батареи.

Подключение к строке серии

Существует обычная практика подключения к последовательной цепи свинцово-кислотной батареи для получения более низкого напряжения. Тяжелому оборудованию, работающему от аккумуляторной батареи 24 В, может потребоваться источник питания 12 В для вспомогательной работы, и это напряжение удобно доступно на полпути.

Нарезание резьбы не рекомендуется, так как это создает дисбаланс элементов, так как одна сторона блока батарей нагружена больше, чем другая. Если несоответствие не может быть исправлено специальным зарядным устройством, побочным эффектом является сокращение срока службы батареи. Вот почему:

При зарядке несбалансированного блока свинцово-кислотных аккумуляторов с помощью обычного зарядного устройства недозаряженная секция имеет тенденцию к сульфатации, поскольку элементы никогда не получают полного заряда. Высоковольтная часть батареи, которая не получает дополнительной нагрузки, имеет тенденцию к перезарядке, что приводит к коррозии и потере воды из-за газовыделения. Обратите внимание, что зарядное устройство, заряжающее всю цепочку, смотрит на среднее напряжение и соответствующим образом прекращает заряд.

Врезка также распространена в литий-ионных и никелевых батареях, и результаты аналогичны свинцово-кислотным: сокращается срок службы.(См. BU-803a: Сопоставление и балансировка ячеек.) В новых устройствах используется преобразователь постоянного тока для подачи правильного напряжения. В качестве альтернативы электрические и гибридные автомобили используют отдельную низковольтную батарею для вспомогательной системы.

Параллельное соединение

Если требуются более высокие токи, а ячейки большего размера недоступны или не соответствуют конструктивным ограничениям, одну или несколько ячеек можно соединить параллельно. Большинство химических элементов аккумуляторов допускают параллельные конфигурации с небольшим побочным эффектом. На рис. 4 показаны четыре ячейки, соединенные параллельно по схеме P4. Номинальное напряжение показанного блока остается на уровне 3,60 В, но емкость (Ач) и время работы увеличены в четыре раза.

Рис. 4: Параллельное соединение четырех элементов (4p) ^[1]
При использовании параллельных элементов емкость в Ач и время работы увеличиваются, а напряжение остается прежним.

Ячейка, которая развивает высокое сопротивление или размыкается, менее критична в параллельной цепи, чем в последовательной конфигурации, но неисправная ячейка снизит общую нагрузочную способность.Это похоже на двигатель, работающий только на трех цилиндрах, а не на всех четырех. С другой стороны, короткое замыкание более серьезно, так как неисправная ячейка отбирает энергию у других ячеек, вызывая опасность возгорания. Большинство так называемых электрических коротких замыканий носят легкий характер и проявляются в виде повышенного саморазряда.

Полное короткое замыкание может произойти из-за обратной поляризации или роста дендритов. Большие блоки часто включают в себя предохранитель, который отключает неисправную ячейку от параллельной цепи в случае ее короткого замыкания. На рис. 5 показана параллельная конфигурация с одной неисправной ячейкой.

Рис. 5: Параллельное соединение/соединение с одной неисправной ячейкой ^[1]

Слабая ячейка не повлияет на напряжение, но обеспечит малое время работы из-за пониженной емкости. Закороченная ячейка может вызвать чрезмерный нагрев и стать причиной возгорания. В больших упаковках предохранитель предотвращает большой ток, изолируя ячейку.

Последовательное/параллельное соединение

Последовательно-параллельная конфигурация, показанная на рис. 6, обеспечивает гибкость конструкции и позволяет достичь требуемых номинальных значений напряжения и тока при стандартном размере ячейки. Полная мощность представляет собой сумму напряжения, умноженного на ток; ячейка 3,6 В (номинальное значение), умноженное на 3400 мАч, дает 12,24 Втч. Четыре энергоячейки 18650 по 3400 мАч каждая могут быть соединены последовательно и параллельно, как показано, чтобы получить номинальное напряжение 7,2 В и общую мощность 48,96 Втч. Комбинация с 8 ячейками будет производить 97,92 Втч, что является допустимым пределом для перевозки на борту самолета или перевозки без опасных материалов класса 9. (См. BU-704a: Перевозка литиевых батарей по воздуху.) Тонкая ячейка обеспечивает гибкую конструкцию упаковки, но необходима схема защиты.

Рис. 6: Последовательное/параллельное соединение четырех ячеек (2s2p) ^[1]
Такая конфигурация обеспечивает максимальную гибкость конструкции. Параллельное соединение ячеек помогает в управлении напряжением. Литий-ионные аккумуляторы

хорошо подходят для последовательно-параллельных конфигураций, но ячейки нуждаются в мониторинге, чтобы оставаться в пределах ограничений по напряжению и току. Интегральные схемы (ИС) для различных комбинаций элементов позволяют контролировать до 13 литий-ионных элементов. Для более крупных блоков требуются специальные схемы, и это относится к батареям для электронных велосипедов, гибридным автомобилям и Tesla Model 85, которая потребляет более 7000 элементов 18650, чтобы составить блок на 90 кВтч.

Терминология для описания последовательного и параллельного соединения

Аккумуляторная промышленность сначала определяет количество последовательно соединенных элементов, а затем количество элементов, размещенных параллельно. Пример 2с2п. При использовании литий-ионных аккумуляторов параллельные струны всегда изготавливаются первыми; завершенные параллельные блоки затем размещаются последовательно. Li-ion — это система, основанная на напряжении, которая хорошо подходит для параллельного формирования. Объединение нескольких ячеек в параллель, а затем последовательное добавление блоков снижает сложность управления напряжением для защиты батареи.

Сначала сборка последовательно соединенных цепочек, а затем размещение их параллельно может быть более распространенным с NiCd-аккумуляторами, чтобы обеспечить химический механизм челнока, который уравновешивает заряд в верхней части заряда. «2с2п» распространено; были выпущены официальные документы, в которых говорится о 2p2, когда последовательная строка параллельна.

Устройства безопасности при последовательном и параллельном соединении Реле положительного температурного коэффициента

(PTC) и устройства прерывания заряда (CID) защищают аккумулятор от перегрузки по току и избыточного давления.Несмотря на то, что эти защитные устройства рекомендуются для обеспечения безопасности в небольших 2- или 3-элементных батареях с последовательной и параллельной конфигурацией, эти защитные устройства часто не используются в больших многоэлементных батареях, например, в батареях для электроинструментов. PTC и CID работают, как и ожидалось, переключая элемент при избыточном токе и внутреннем давлении в элементе; однако отключение происходит в каскадном формате. Хотя некоторые ячейки могут выйти из строя раньше, ток нагрузки вызывает избыточный ток в остальных ячейках. Такое состояние перегрузки может привести к тепловому разгону до того, как сработают остальные предохранительные устройства.

Некоторые ячейки имеют встроенные PCT и CID; эти защитные устройства также могут быть добавлены задним числом. Инженер-конструктор должен знать, что любое предохранительное устройство может выйти из строя. Кроме того, PTC индуцирует небольшое внутреннее сопротивление, уменьшающее ток нагрузки. (См. также BU-304b: Обеспечение безопасности литий-ионных аккумуляторов)

Простые рекомендации по использованию бытовых первичных аккумуляторов

Следите за чистотой контактов аккумулятора. Конфигурация с четырьмя ячейками имеет восемь контактов, и каждый контакт добавляет сопротивление (ячейка к держателю и держатель к следующей ячейке).
Никогда не смешивайте батареи; заменить все клетки, когда слабые. Общая производительность соответствует самому слабому звену в цепи.
Соблюдайте полярность. Перевернутая ячейка вычитает, а не добавляет к напряжению ячейки.
Извлекайте батареи из оборудования, когда оно больше не используется, чтобы предотвратить утечку и коррозию. Это особенно важно для первичных элементов цинк-углерод.
Не храните незакрепленные элементы в металлическом ящике. Поместите отдельные элементы в небольшие пластиковые пакеты, чтобы предотвратить короткое замыкание.Не носите незакрепленные ячейки в карманах.
Храните батареи в недоступном для детей месте. В дополнение к опасности удушья, ток батареи может привести к изъязвлению стенки желудка при проглатывании. Батарея также может разорваться и вызвать отравление. (См. BU-703: Проблемы со здоровьем при использовании батарей)
Не перезаряжайте неперезаряжаемые батареи; накопление водорода может привести к взрыву. Выполняйте экспериментальную зарядку только под наблюдением.

Простые рекомендации по использованию дополнительных батарей

Соблюдайте полярность при зарядке вторичного элемента. Неправильная полярность может вызвать короткое замыкание, что приведет к опасной ситуации.
Извлеките полностью заряженные аккумуляторы из зарядного устройства. Потребительское зарядное устройство может не обеспечивать правильную подзарядку при полной зарядке, и аккумулятор может перегреться.
Заряжайте только при комнатной температуре.

Каталожные номера

^[1] Предоставлено Cadex

Аккумуляторы в последовательном и параллельном соединении (аккумуляторные блоки)

Для увеличения времени резервного питания или повышения напряжения для работы определенных устройств часто требуется изготовление аккумуляторных блоков большего размера.Например, если у вас есть солнечная электростанция или инвертор, вы можете подключить к ним несколько батарей, чтобы получить больше энергии и больше времени работы. Коммуникационные сети, а также малые и большие серверы также используют резервные ИБП, которые часто включают в себя большое количество батарей или батареи большего размера. Различные типы пакетов производятся в зависимости от потребностей и сокращения затрат на техническое обслуживание.

Здесь я подробно объяснил, как сделать параллельные, последовательные и последовательно-параллельные комбинированные аккумуляторные блоки (батарейные блоки).Это руководство весьма полезно для начинающих пользователей, которые хотят узнать, как соединять свинцово-кислотные батареи (герметичные, VRLA, MF, гелевые, AGM, жидкостные или залитые) вместе, подключая их к солнечным энергетическим системам, системам бесперебойного питания (ИБП), инверторы или зарядные устройства для аккумуляторов. Кроме того, я также обсудил некоторые часто задаваемые вопросы, связанные с этой темой, в разделе часто задаваемых вопросов ниже. Обратите внимание, что аккумуляторная батарея также называется аккумуляторной батареей, а AGM и гелевые батареи также известны как необслуживаемые или сухие батареи в некоторых регионах.

Аккумуляторы в параллельном соединении (параллельный аккумуляторный блок)

В этом типе блока аккумуляторов аккумуляторы подключаются от клемм к тем же клеммам других батарей, что является положительной клеммой (+) одной батареи, соединенной с положительным (+) клемму другой батареи и отрицательную клемму (-) одной батареи с отрицательной клеммой (-) другой батареи. Для большей наглядности см. схему ниже:

Батареи в последовательном соединении (последовательный батарейный блок)

Батареи подключаются от клеммы к клемме таким образом, что положительная (+) клемма одной батареи соединена с отрицательной (-) клеммой другой батареи и минусовая клемма (-) одной батареи соединена с положительной клеммой (+) другой батареи.Дополнительные сведения см. на схеме:

Аккумуляторы разного размера при параллельном или последовательном соединении
При параллельном подключении
(Критерии: если батареи имеют одинаковое напряжение, но разную емкость)

При последовательном соединении

Если батареи имеют одинаковое напряжение, но разную емкость)

Батареи в последовательном и параллельном соединении

В последовательно-параллельной комбинации батарей один блок батарей, соединенных последовательно, соединяется параллельно с другим блоком батарей, соединенных последовательно. Таким образом, общее выходное напряжение последовательных блоков остается одинаковым. Но емкость хранения заряда увеличена.

9 Батареи в последовательном параллельном соединении – схема подключения

Часто задаваемые вопросы

1- Почему батареи соединены параллельно?
Параллельное соединение батарей поддерживает одинаковое напряжение всей батареи, но умножает емкость аккумулятора и энергию в ампер-часах (Ач) и ватт-часах (Втч).

2- Почему батареи соединены последовательно?
Последовательное соединение батарей увеличивает напряжение, но сохраняет емкость в ампер-часах (Ач).Энергия в ватт-часах (Втч) увеличивается. Согласно здравому смыслу, общая емкость хранения заряда также увеличивается, потому что теперь доступно больше резервуаров для хранения заряда.

3- Последовательное или параллельное соединение батарей увеличивает емкость и резерв?
Да. Как я упоминал выше, теперь у вас есть два или более резервуара для хранения заряда вместо одного. Резервное копирование, предоставляемое системой, будет увеличено. Но вы не можете последовательно соединять батареи, если силовое устройство рассчитано на определенное напряжение.Соедините их параллельно, чтобы увеличить резерв, или вместо этого купите батареи большего размера.

4- Почему не рекомендуется параллельное подключение аккумуляторов разной емкости для длительного использования?
Аккумуляторы разной емкости, но одинакового напряжения можно соединять параллельно, но желательно этого не делать. Потому что есть вероятность того, что батареи разных размеров имеют небольшую разницу в напряжении, даже если они помечены как одинаковое напряжение на этикетке. Это приведет к разнице потенциалов между подключенными батареями, что означает, что батареи с более высоким напряжением будут пытаться зарядить батарею с более низким напряжением, что может привести к нагреву и разрушению этой батареи.Кроме того, когда батареи разной емкости подключены параллельно к ИБП или инвертору мощности, зарядное устройство ИБП может вызвать конфликт и начать работать ненормально. Чтобы свести к минимуму такие риски и неприятности, покупайте аккумуляторы одинаковой емкости и напряжения той же марки, произведенные одной и той же компанией. Никогда не смешивайте батареи разных марок от одного и того же или разных производителей.

5- Почему батареи разной емкости нельзя соединять последовательно?
Никогда не подключайте аккумуляторы разной емкости последовательно друг к другу.При подключении батарея меньшей емкости будет заряжаться первой, но батарея большей емкости все равно будет разряжена. Это приведет к нагреву и перезарядке меньшей батареи. В режиме разрядки меньшая батарея разряжается первой, что приводит к глубокой разрядке этой батареи. Чтобы сделать серию батарей, купите батареи одинаковой емкости и напряжения той же марки и компании.

6- Могу ли я использовать старые и новые батареи параллельно и последовательно?
Очень плохая идея смешивать старые и новые батареи параллельно. Старые батареи, которые изрядно изношены, не сохраняют напряжение, как новые батареи. Таким образом, если старые батареи смешать с новыми, это сократит срок службы новых батарей и повредит старые батареи. Но вы можете соединить старые и новые батареи последовательно, хотя я тоже не рекомендую это делать. Старая батарея может не достичь напряжения отключения, что приведет к перезарядке и перегреву новой и исправной батареи.

7- Можно ли смешивать разные типы свинцово-кислотных аккумуляторов?
Нет. Никогда так не делай. Каждый тип свинцово-кислотных аккумуляторов, включая VRLA, AGM, гелевые, жидкостные или залитые, имеет разную скорость заряда и разное максимальное и минимальное допустимое напряжение.Смешивание их означает их повреждение и трату ваших денег.

8- Почему производятся большие аккумуляторные батареи? Аккумулятор серии
предназначен для многократного увеличения напряжения. Это помогает уменьшить размер трансформатора, который используется для повышения напряжения. Машины, которым требуется постоянный ток высокого напряжения (HVDC) для работы, требуют серийной аккумуляторной батареи. Параллельный аккумулятор только увеличивает запас хода.

Безопасность: Аккумуляторы большой емкости требуют осторожного обращения. Никогда не замыкайте их накоротко, поскольку короткое замыкание может привести к возгоранию и взрыву батарей.Аккумуляторы должны быть правильно подключены к ИБП, инвертору или системе солнечной энергии. Неправильное подключение может повредить устройство.

Читайте также:
Как соединить батареи параллельно с инвертором или ИБП [Схемы подключения]
Как соединить батареи последовательно с инвертором или ИБП [Схемы подключения] Аккумуляторы вместе для большей емкости аккумуляторов

Для автономных или подключенных к сети систем возобновляемой энергии, которые используют батареи для хранения энергии, соединение батарей вместе для создания больших массивов батарей с желаемым рабочим напряжением или 24-часовым потреблением тока является важной частью. любой системы накопления солнечной энергии.

Большинство систем производства альтернативной энергии делятся на две основные категории: «система, подключенная к сети» и «автономная система». Системы, подключенные к сети, названы так потому, что они подключаются непосредственно к электросети, и если электрогенерирующее устройство, солнечные батареи, ветряные турбины, гидрогенератор и т. д. производят больше электроэнергии, чем необходимо, излишки подаются в сеть.

Но также возможны подключенные к сети системы с резервным аккумулятором (гибридные системы).Аккумуляторные системы, подключенные к сети, требуют инвертора другого типа, а также контроллера заряда батареи для контроля потока электроэнергии в аккумуляторную батарею и из нее.

Автономные или автономные системы используют батареи для хранения электроэнергии. Автономные системы идеально подходят для удаленных сельских районов и приложений, где подключение к коммунальной сети либо нецелесообразно, либо недоступно. В этих случаях более рентабельно установить единую автономную автономную систему, чем оплачивать расходы на то, чтобы местная электроэнергетическая компания протянула свои линии электропередач и кабели непосредственно к дому.

Подключенные аккумуляторы глубокого цикла

Все автономные и резервные аккумуляторные системы альтернативной энергетики, будь то ветряная, солнечная или гидроэнергия, требуют какой-либо формы хранения аккумуляторов, поэтому важно, чтобы соединение аккумуляторов выполнялось правильно.

Электрический генератор заряжает батареи, как правило, в дневное время для солнечной энергии, а батареи обеспечивают электроэнергию, когда это необходимо, часто ночью и в пасмурную погоду, поэтому соединение батарей вместе для хранения этой бесплатной солнечной энергии является важной частью любой автономная возобновляемая система.

В настоящее время используются два наиболее распространенных типа аккумуляторов: свинцово-кислотные и щелочные. Свинцово-кислотные батареи имеют пластины из свинца, смешанного с другими материалами и погруженные в раствор электролита серной кислоты. Свинцово-кислотная батарея является неотъемлемой частью любой автономной электрической системы альтернативной энергии, и фундаментальная свинцово-кислотная технология не изменилась с момента ее изобретения.

Свинцово-кислотные аккумуляторы наиболее распространены в системах зарядки от возобновляемых источников энергии, поскольку их первоначальная стоимость ниже и они легко доступны почти во всем мире.Свинцово-кислотные батареи глубокого цикла называются вторичными батареями, так как они могут перезаряжаться при подаче тока. Первичная батарея – это батарея, которая не подлежит перезарядке. Таким образом, все батареи глубокого цикла являются вторичными батареями.

Аккумуляторы глубокого цикла представляют собой разновидность свинцово-кислотных аккумуляторов, специально разработанных для обеспечения постоянного тока в течение длительного периода времени. Существует множество различных размеров и конструкций свинцово-кислотных аккумуляторов глубокого цикла, все из которых предназначены для многократного разряда до 80% их емкости, поэтому они являются хорошим выбором для автономных систем.Несмотря на то, что они разработаны, чтобы выдерживать глубокие циклы, эти батареи будут иметь более длительный срок службы, если циклы будут менее глубокими.

Подключение аккумуляторов глубокого разряда

Аккумуляторы, как правило, соединяются проводами или соединяются вместе для обеспечения определенного напряжения и емкости хранения в ампер-часах. Аккумуляторы небольших систем возобновляемой энергии, например, те, которые используются для питания кабин, домов на колесах, лодок и т. д., обычно подключаются для производства 12-вольтового электричества.

Автономные системы, используемые для питания домов, предприятий и т. д., обычно подключаются для производства электроэнергии постоянного тока напряжением 24 или 48 вольт.Это низковольтное электричество постоянного тока также может быть преобразовано в сетевое электричество переменного тока с помощью инвертора, который повышает напряжение до 120 или 240 вольт, обычно используемых для питания более крупных электрических устройств.

Когда более одной батареи глубокого разряда соединены вместе, полученный банк батарей будет иметь либо другое напряжение, либо другую емкость в ампер-часах (или и то, и другое) по сравнению с одной батареей.

Батареи могут быть соединены проводами или соединены друг с другом в последовательной или параллельной комбинации или в обеих комбинациях, чтобы увеличить напряжение или емкость батареи по току.Затем соединение батарей вместе позволяет увеличить емкость батареи.

Аккумуляторы, соединенные последовательно

Банк аккумуляторов создается путем соединения двух или более аккумуляторов глубокого цикла. Блоки батарей, состоящие из последовательно соединенных батарей, имеют такую же емкость по току, что и отдельные батареи, но напряжение умножается на количество батарей в последовательной цепочке.

В последовательно соединенных блоках батарей положительный полюс одного аккумулятора соединяется с отрицательным полюсом следующего и так далее.Соединение батарей вместе в последовательной комбинации означает более высокое напряжение при том же токе.

Батареи, соединенные параллельно

Блоки батарей, изготовленные из батарей глубокого цикла, соединенных параллельно, имеют то же напряжение, что и отдельные батареи, но текущая емкость умножается на количество батарей. В параллельно соединенном блоке батарей положительный полюс одной батареи соединен с положительным полюсом следующего, а отрицательный полюс соединен с отрицательным полюсом.Соединение батарей в параллельные ветви означает более высокий ток при том же напряжении на клеммах.

Последовательные и параллельные комбинации батарей в группе батарей увеличивают как напряжение в зависимости от количества батарей в последовательно соединенных цепочках, так и емкость по току в зависимости от количества последовательно соединенных цепочек. Соединение батарей вместе как в последовательном, так и в параллельном сочетании позволяет увеличить емкость батареи при более высоком напряжении.

Давайте рассмотрим некоторые способы, которыми мы можем соединить батареи вместе для получения конфигураций с более высоким напряжением и током.

Соединение батарей вместе для проводки на 12 вольт

Все комбинации последовательного и параллельного соединения батарей дают массив 12 вольт.

Соединение аккумуляторов вместе для проводки на 24 В

Все комбинации последовательного и параллельного соединения аккумуляторов дают массив 24 В.

Соединение батарей вместе для проводки на 48 вольт

Наконец, эти комбинации последовательного и параллельного соединения батарей дадут массив на 48 вольт.

В автономных автономных системах альтернативной энергетики электрическая энергия, вырабатываемая генерирующим устройством, не всегда может быть использована при ее производстве. Поскольку спрос на энергию не всегда совпадает с ее производством, электрические аккумуляторные батареи обычно используются во многих автономных и связанных с сетью системах.

Выбор напряжения аккумуляторной батареи, 12, 24 или 48 вольт, часто зависит от требований системы к напряжению нагрузки, требуемой емкости хранения и типа доступных батарей.Для больших нагрузок иногда лучше соединить батареи глубокого цикла, чтобы получить более высокое напряжение и снизить токи в системе.

Например, 240-ваттная нагрузка постоянного тока, работающая от 12-вольтовой батареи, потребляет около 20 ампер, тогда как 240-ваттная нагрузка постоянного тока, работающая от 48-вольтовой батареи, потребляет только 5 ампер, то есть четверть тока. Этот более низкий ток системы имеет много преимуществ за счет уменьшения размера используемых кабелей, разъединителей и предохранителей, что позволяет сэкономить ваши деньги.

И последнее замечание по безопасности в понимании аккумуляторов и соединении свинцово-кислотных аккумуляторов для большего накопления энергии.Свинцово-кислотные батареи глубокого цикла являются наиболее опасной частью любой солнечной или ветровой энергетической системы. При работе со свинцово-кислотными батареями и электролитом необходимо надевать перчатки, защитные очки, такие как защитные очки и маски, а также старую одежду, поскольку «аккумуляторная кислота» вызывает ожоги и раздражает кожу и глаза.

Чтобы узнать больше о «соединении батарей вместе» и о том, как вы можете использовать их как часть домашней солнечной системы, или изучить преимущества и недостатки соединения батарей вместе для увеличения емкости батареи и как вы можете использовать батареи глубокого цикла в качестве альтернатива автомобильным батареям, то почему бы не нажать здесь и не получить копию одного из лучших руководств по сборке аккумуляторов от Amazon уже сегодня и узнать, как создавать, восстанавливать и ремонтировать свинцово-кислотные аккумуляторы глубокого цикла

Последовательное соединение аккумуляторов — BatteryGuy.

com База знаний

Существует два способа соединения аккумуляторов: параллельно и последовательно . На приведенных ниже рисунках показано, как эти варианты подключения могут привести к разным выходным напряжениям и ампер-часам.

На графике мы использовали герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы, но принцип соединения элементов верен для всех типов аккумуляторов.

Различные конфигурации проводки дают нам разные напряжения или емкости в ампер-часах.

В этой статье рассматриваются вопросы, связанные с последовательной проводкой (т.е. повышение напряжения). Дополнительную информацию о параллельном подключении см. в разделе «Параллельное подключение аккумуляторов» или в нашей статье о сборке блоков аккумуляторов.

Последовательное соединение увеличивает только напряжение

Основная концепция последовательного соединения состоит в том, что вы суммируете напряжения батарей, но емкость в ампер-часах остается неизменной. Как показано на диаграмме выше, две 6-вольтовые батареи емкостью 4,5 Ач, соединенные последовательно, способны обеспечить 12 вольт (6 вольт + 6 вольт) и 4,5 ампер-часа .

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

Соединение аккумуляторов разного напряжения последовательно

Теоретически, 6-вольтовая батарея 5 А-ч и 12-вольтовая батарея 5 А-ч, соединенные последовательно, дадут питание 18 В (6 В + 12 В) и 5 А-ч . 6-вольтовая батарея часто состоит из трех 2-вольтовых элементов, а 12-вольтовая батарея обычно состоит из шести 2-вольтовых элементов.Таким образом, все, что вы сделали, это соединили девять 2-вольтовых элементов вместе, чтобы получить 18 вольт … так в чем проблема?

Реальность такова, что никакая 6-вольтовая батарея не соответствует точно 6 вольт, а никакая 12-вольтовая батарея не соответствует точно 12 вольт. Напряжения отдельных ячеек различаются даже для батарей одной марки и производителя. 6-вольтовая батарея может иметь напряжение ячейки 2,2 вольта, а 12-вольтовая батарея может иметь напряжение ячейки 2,1 вольта. Однако это можно довольно легко прочитать с помощью вольтметра, если нужно проверить.

Соответствие номиналам в ампер-часах гораздо сложнее. Аккумулятор на 6 вольт действительно может иметь емкость 5,2 Ач, а аккумулятор на 12 В — 5,5 Ач. Оценки в ампер-часах также намного сложнее проверить без точной разрядки обоих блоков с одинаковой скоростью в одинаковых условиях и точного измерения результатов.

Вам также необходимо уточнить у производителя, как он получил свой рейтинг в ампер-часах, потому что разные производители используют разные методы — не все батареи емкостью 5 Ач имеют емкость 5 Ач, как вы думаете.Некоторые производители заявляют, что их аккумулятор имеет емкость 5 Ач, используя «20-часовой рейтинг», в то время как другие говорят, что их аккумулятор имеет емкость 5 Ач, используя «100-часовой рейтинг». Для получения дополнительной информации по этому вопросу см. Какой аккумулятор глубокого цикла.

Кроме того, эти рейтинги и поведение могут различаться в зависимости от конструкции аккумулятора. Залитая свинцово-кислотная батарея может иметь другие схемы разрядки и перезарядки по сравнению с герметичной свинцово-кислотной батареей.

Что эти проблемы означают на практике?

Первый практический результат заключается в том, что емкость в ампер-часах будет наименьшей из всех батарей, соединенных вместе.В приведенном выше примере это будет батарея емкостью 5,2 Ач. Не катастрофа, если вы ожидали только 5 Ач, по крайней мере, не проблема сразу. Если бы вы подключили устройство к блоку батарей, которое оно способно питать (скажем, лампочку на 0,5 ампера), тогда оно сработало бы.

Настоящие проблемы возникают во время циклов разрядки и перезарядки (если аккумуляторы перезаряжаемые) .

Разгрузка

Во время разрядки более слабая батарея разряжается первой. По мере разрядки аккумуляторов их напряжение падает.Когда это напряжение в устройстве падает ниже определенного значения, может сработать автоматическое отключение, отключив элемент или заставив его отказаться работать. Это одна из причин, по которой зажигание в автомобиле может включаться, но стартер не хочет иметь с вами ничего общего.

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

В нашем примере мы питаем 18-вольтовое устройство, которое может отключаться при 16-вольтовом напряжении. Наша меньшая 6-вольтовая батарея по мере разрядки может упасть до 5 вольт, но 12-вольтовая батарея (которая в этом примере на самом деле 12,6 вольт) все еще имеет достаточный заряд. Это означает, что общее подаваемое напряжение составляет 17,6 вольт (5 вольт + 12,6 вольт).

6-вольтовая батарея уже должна быть отключена, но цепь поддерживается большим 12-вольтовым блоком, в то время как меньшая батарея продолжает разряжаться, выходя далеко за пределы проектных возможностей.

Это не является катастрофой для одноразовых батарей, но для перезаряжаемых батарей вы резко сократите срок службы батареи, а также ее способность к перезарядке.

Проблемы с одноразовыми батареями

Когда более слабая батарея почти полностью разряжена, более мощная батарея попытается перезарядить ее, чтобы сохранить цепь в рабочем состоянии.

Попытка перезарядить одноразовые батареи может привести к скоплению горячих газов внутри, что может привести к растрескиванию корпуса и протечке.В крайних случаях он может загореться или взорваться.

Обратная полярность

Когда аккумуляторы некоторых типов (акцент на некоторых) были полностью разряжены, нет никакой химической разницы между отрицательными и положительными пластинами. В нашем примере 6-вольтовая батарея достигнет этой точки первой, но 12-вольтовая батарея поддерживает цепь и начнет попытки перезарядить меньшую батарею.

Пропуская ток через разряженную батарею таким образом, он может поменять местами клеммы более слабой батареи — положительный становится отрицательным, а отрицательный становится положительным.Теперь, по сути, у нас есть положительная клемма 6-вольтовой батареи, подключенная к положительной клемме 12-вольтовой батареи. Фигово.

В большинстве случаев к этому моменту обе батареи будут почти полностью разряжены. Их способность резко взорваться была бы низкой, но вы могли бы увидеть утечки, вызванные выходом горячих газов, как этот человек нашел внутри детской игрушки или как засвидетельствовали батареи, соединенные последовательно в этих часах.

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

Перезарядка

Предполагая, что ничего не взорвалось, но напряжение 12-вольтовой батареи в конечном итоге упало до точки, когда устройство отключило питание, у вас остается довольно разряженная 12-вольтовая батарея и очень разряженная 6-вольтовая батарея. Время перезарядки.

По мере зарядки аккумуляторов их напряжение снова возрастает, и на этот раз меньший аккумулятор заряжается быстрее. У большинства зарядных устройств, как и у различного оборудования, есть точка отсечки. В нашем примере, если бы обе батареи были полностью заряжены, они фактически выдали бы 19,2 вольта (12,6 вольта + 6,6 вольта), но наше зарядное устройство хочет отключиться при 18 вольтах (или немного больше).

Аккумулятор меньшего размера быстрее достигнет 6,6 В, но, поскольку общая цепь не достигла 18 В, аккумулятор на 6 В начнет перезаряжаться, что может привести к внутреннему повреждению.Чтобы добраться до точки отключения зарядных устройств, большей батарее нужно всего лишь достичь 11,4 вольт.

В результате получается перезаряженная 6-вольтовая батарея и недозаряженная 12-вольтовая батарея. Регулярная недозарядка также вызывает внутренние проблемы, такие как сульфатация.

Резюме

Короче говоря, последовательное соединение батарей разного напряжения будет работать, но обе батареи будут повреждены во время циклов разрядки и перезарядки. Чем больше один поврежден, тем больше будет поврежден другой, и оба потребуют замены задолго до того, как это потребуется.

Чем больше разница между возможностями батарей, тем быстрее произойдет это повреждение.

Даже если бы вы могли получить как 6-вольтовую, так и 12-вольтовую батарею с одинаковым напряжением элемента, возникла бы проблема из-за небольшой разницы в емкости в ампер-часах, которую очень трудно измерить. Это сократит срок службы меньшей батареи из-за чрезмерной разрядки и перезарядки, описанных выше, и сократит срок службы большой батареи из-за недостаточной зарядки.

Последовательное соединение аккумуляторов разной емкости в ампер-часах

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

Но, как указано выше, 6-вольтовые 3-амперные батареи точно не 6-вольтовые и 6-вольтовые 5-амперные батареи не точно 6 вольт. Использование разных батарей увеличивает вероятность этого несоответствия напряжения. Результат точно такой же, поэтому как соединение аккумуляторов разного напряжения последовательно (см. выше). Однако, если бы можно было найти две батареи или элемента с одинаковым напряжением, что тогда произошло бы?

Разгрузка

Напряжение аккумуляторов падает по мере их разрядки. Большинство устройств с батарейным питанием распознают падение напряжения и прекращают работу.Так, 6-вольтовое устройство может перестать работать, когда напряжение питания аккумулятора упадет до 5 вольт. Этот отказоустойчивый механизм предназначен для предотвращения чрезмерного разряда аккумулятора, который может сократить срок его службы.

В нашем примере меньшая батарея емкостью 3 Ач будет разряжаться быстрее (это просто меньшая батарея), и ее напряжение затем упадет. Тем не менее, большая батарея емкостью 5 Ач по-прежнему будет поддерживать свое напряжение, позволяя общему напряжению цепи быть достаточным для того, чтобы устройство продолжало потреблять ток.

В результате батарея емкостью 3 Ач будет разряжаться намного ниже уровня, на который она рассчитана.Если он полностью разряжен, возможна обратная полярность (см. выше).

Перезарядка

Аккумулятор емкостью 3 Ач быстрее заряжается и восстанавливает свои 6 вольт. Однако к этому моменту батарея емкостью 5 Ач не будет полностью заряжена, и зарядное устройство, видя, что 12 вольт еще не достигнуто, будет продолжать заряжать цепь. Результатом является перезаряд блока 3 Ач, что приводит к его дальнейшему повреждению.

Последовательное соединение аккумуляторов разного напряжения и номинала в ампер-часах

Как указано в разделе Подключение аккумуляторов разного напряжения в серии выше, чем больше разница в напряжении или ампер-часах, тем больше разбалансированность разрядки и перезарядки и тем больший ущерб вы наносите аккумуляторам из-за чрезмерного разряда. и перезарядка более слабых и недозарядка более сильных.

Небольшие различия могут привести к обратной полярности, что приведет к утечкам или вздутиям. Очень большие различия могут привести к взрывам. Вот почему краткий ответ на вопрос о последовательном соединении аккумуляторов разного номинала — «Нельзя».

Фактор старения батарей

При последовательном соединении аккумуляторов рекомендуется использовать аккумуляторы одинакового номинала, одного производителя и модели, чтобы свести к минимуму различия в точном напряжении и силе тока. Обратите внимание, мы говорим «минимизировать», потому что даже батареи, выпускаемые с одной и той же производственной линии, могут незначительно отличаться в этих измерениях.

Еще одним фактором является срок службы батареи.

Чем старше становятся батареи, как с точки зрения времени, прошедшего с момента их изготовления, так и с точки зрения того, сколько раз они были разряжены и заряжены, тем больше 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 в течение некоторого времени, но заменили одну на новую, то на самом деле у вас есть одна батарея с более высоким напряжением и силой тока ( новый аккумулятор), чем другой старый аккумулятор.

В результате старое устройство будет больше повреждено из-за чрезмерной разрядки и перезарядки, а новое — из-за недостаточной зарядки.

В случае одноразовых батарей старая батарея может треснуть и протечь, когда она полностью разряжена, а новый блок пытается ее перезарядить.

Когда можно смешивать аккумуляторы разного номинала в серии

Хотя ответом на подключение аккумуляторов с разными номиналами обычно является «Нельзя», на самом деле это должно быть «Нельзя делать без балансировочной схемы». Схема балансировки контролирует отдельные батареи или элементы, чтобы гарантировать, что вся схема отключится, когда напряжение самого слабого элемента или батареи упадет до определенного уровня.Схема балансировки также гарантирует, что каждая батарея или элемент полностью заряжены.

Серия

и параллельные соединения батарей

Серия и параллельные соединения батарей

Применение и технология аккумуляторов

Элементы и батареи могут быть подключены в последовательные, параллельные или их комбинации. Клетки или аккумуляторы, соединенные последовательно, имеют плюсовую клемму один элемент или батарея, подключенная к отрицательной клемме другой элемент или аккумулятор. Это оказывает влияние на увеличение общее напряжение, но общая емкость остается такой же. Например, автомобильный свинцово-кислотный аккумулятор на 12 В. содержит 6 последовательно соединенных ячеек, каждая из которых имеет разность потенциалов около 2 В.Еще один пример клеток или батареи, соединенные последовательно, показано ниже.

Ячейки серии

Элементы или батареи, соединенные параллельно имеют одинаковые клеммы, соединенные вместе. Общий напряжение остается прежним, но емкость увеличивается. За например, если два 12-вольтовых автомобильных аккумулятора были подключены в параллельно, общее напряжение для батарей по-прежнему будет быть 12 В.Тем не менее, подключенные батареи будут иметь в два раза больше емкость одной 12-вольтовой батареи. Другой пример элементы или батареи, соединенные параллельно, показаны ниже.

Параллельные ячейки

Аккумуляторы также могут быть подключены в последовательно/параллельно. Батареи добавляются последовательно до тех пор, пока не будет получено нужное напряжение, и параллельно до тех пор, пока аккумуляторная батарея соответствует требованиям по емкости.Только нравится элементы или батареи должны быть соединены вместе. Подключение элементы или батареи другого номинала или производителя могут привести к нежелательным или даже опасным результатам.

Производитель:	JST
Номер детали:	ШР-02В-С-Б
Применение:	Обжимные соединители провод-плата
Цепи (макс. ):	2
Шаг:	1.00 мм (0,039 дюйма)
Обжимная клемма:	СШ-003Т-П0.2-Х
Ответные провода:	UL1571 28/30/32AWG
Сопрягаемые детали:	BM02B-SRSS-ТБ
Ссылка:

Производитель:	JST
Номер детали:	ШР-03В-С-Б
Применение:	Обжимные соединители провод-плата
Цепи (макс.):	3
Шаг:	1. 00 мм (0,039 дюйма)
Обжимная клемма:	СШ-003Т-П0.2-Х
Ответные провода:	UL1571 28/30/32AWG
Сопрягаемые детали:	BM03B-SRSS-ТБ
Ссылка:

Производитель:	JST
Номер детали:	АЧР-02В-С
Применение:	Обжимные соединители провод-плата
Цепи (макс.):	2
Шаг:	1,20 мм (0,047 дюйма)
Обжимная клемма:	SACH-003G-P0. 2, САЧ-003Г-П0.2Б
Ответные провода:	UL1571 28/30/32AWG
Сопрягаемые детали:	BM02B-ACHSS-ГАН-ETF
Ссылка:

Производитель:	JST
Номер детали:	АЧР-03В-С
Применение:	Обжимные соединители провод-плата
Цепи (макс.):	3
Шаг:	1.20 мм (0,047 дюйма)
Обжимная клемма:	САЧ-003G-P0.2, САЧ-003G-P0.2B
Ответные провода:	UL1571 28/30/32AWG
Сопрягаемые детали:	БМ03Б-АЧСС-ГАН-ЭТФ
Ссылка:

Производитель:	JST
Номер детали:	PH-2, PHR-2, разъем PH
Применение:	Обжимные соединители провод-плата
Цепи (макс.):	2
Шаг:	2.0 мм (0,078 дюйма)
Обжимная клемма:	SPH-002T-P0.5S, SPH-002T-P0. 5L, SPH-004T-P0.5S
Ответные провода:	UL1571 24/26/28/30/32AWG
Сопрягаемые детали:	B2B-PH-K-S, S2B-PH-K-S
Ссылка:

Производитель:	JST
Номер детали:	PH-3, PHR-3, разъем PH
Применение:	Обжимные соединители провод-плата
Цепи (макс.):	3
Шаг:	2,0 мм (0,078 дюйма)
Обжимная клемма:	SPH-003T-P0. 5С, СПХ-003Т-П0.5Л, СПХ-004Т-П0.5С
Ответные провода:	UL1571 24/26/28/30/32AWG
Сопрягаемые детали:	B3B-PH-K-S, S3B-PH-K-S
Ссылка:

Производитель:	JST
Номер детали:	XH-2, XHP-2, разъем XH
Применение:	Обжимные соединители провод-плата
Цепи (макс.):	2
Шаг:	2,5 мм (0,098 дюйма)
Обжимная клемма:	SXH-001T-P0. 6Н, СХХ-001Т-П0.6
Ответные провода:	AWG#22
Сопрягаемые детали:	B2B-XH-A, B2B-XH-2
Ссылка:

Производитель:	JST
Номер детали:	XH-3, XHP-3, разъем XH
Применение:	Обжимные соединители провод-плата
Цепи (макс.):	3
Шаг:	2.5 мм (0,098 дюйма)
Обжимная клемма:	SXH-001T-P0.6N, SXH-001T-P0.6
Ответные провода:	AWG#22
Сопрягаемые детали:	B3B-XH-A, B3B-XH-2
Ссылка:

Производитель:	JST
Номер детали:	Разъем RCY, SYR-02T/SYR-02TY, SYP-02T-1/SYP-02TV-1
Применение:	Соединитель провод-провод, обжимной, с фиксатором
Цепи (макс.):	2
Шаг:	2.5 мм (0,059 дюйма)
Обжимная клемма:	СКЖ-002Т-П0.5
Ответные провода:	UL1571 26/28AWG
Сопрягаемые детали:	B02B-CZHK-B-1, S02B-CZHK-B-1, BM02B-CZSS-1-TF, SM02B-CZSS-1-TB
Ссылка:

Производитель:	JST
Номер детали:	ЖР-2
Применение:	Съемные обжимные соединители
Цепи (макс.):	2
Шаг:	1,5 мм (0,098 дюйма)
Обжимная клемма:	СЗХ-002Т-П0.5, СЗХ-003Т-П0.5
Ответные провода:	UL1571 26/28/30/32/AWG
Сопрягаемые детали:	Б2Б-ЗР, С2Б-ЗР, Б2Б-ЗР-3.4, С2Б-ЗР-3.4
Ссылка:

Производитель:	JST
Номер детали:	ЖР-3
Применение:	Съемные обжимные соединители
Цепи (макс. ):	3
Шаг:	1.5 мм (0,098 дюйма)
Обжимная клемма:	СЗХ-002Т-П0.5, СЗХ-003Т-П0.5
Ответные провода:	UL1571 26/28/30/32/AWG
Сопрягаемые детали:	Б3Б-ЗР, С3Б-ЗР, Б3Б-ЗР-3.4, С3Б-ЗР-3.4
Ссылка:

Производитель:	Молекс
Номер детали:	78172-0002
Применение:	Соединитель корпуса «провод-плата»
Цепи (макс.):	2
Шаг:	1,2 мм (0,047 дюйма)
Обжимная клемма:	78172-0410
Ответные провода:	UL1007 28/30AWG
Сопрягаемые детали:	78171-0002
Ссылка:

Производитель:	JST
Номер детали:	02СУР-32С, 03СУР-36Л, 03СУР-32С, 03СУР-36Л, 04СУР-32С, 04СУР-36Л, 05СУР-32С, 05СУР-36Л
Применение:	Съемный соединитель смещения изоляции
Цепи (макс. ):	от 2 до 22
Шаг:	0.8 мм (0,031 дюйма)
Обжимная клемма:	№
Ответные провода:	UL1007 AWG32 или AWG36
Сопрягаемые детали:	BM02B-SURS-TF, SM02B-SURS-TF, BM03B-SURS-TF, SM03B-SURS-TF, BM04B-SURS-TF, SM04B-SURS-TF
Ссылка:

Производитель:	Хиросе
Номер детали:	DF65-3S-1.7C, DF65-4S-1.7C, DF65-5S-1.7C, DF65-6S-1.7C, DF65-7S-1.7C
Применение:	Провод-плата
Цепи (макс. ):	от 3 до 7
Шаг:	1.7 мм (0,0669 дюйма)
Обжимная клемма:	DF65-2428SCF, DF65-2428SCFA
Ответные провода:	AWG24 (110,16 мм), AWG26 (70,16 мм), AWG28 (7*0,127 мм)
Сопрягаемые детали:	DF65-3P-1,7 В, DF65-4P-1,7 В, DF65-5P-1,7 В, DF65-6P-1,7 В, DF65-7P-1,7 В
Ссылка:

Производитель:	JST
Номер детали:	SUHR-02V-S-B, SUHR-03V-S-B, SUHR-04V-S-B, SUHR-05V-S-B, SUHR-06V-S-B, SUHR-07V-S-B
Применение:	Провод-плата
Цепи (макс. ):	от 2 до 20
Шаг:	0.8 мм (0,0314 дюйма)
Обжимная клемма:	ССУХ-003Т-П0.15, ССУХ-0035Т-П0.15
Ответные провода:	AWG32, AWG30, AWG28
Сопрягаемые детали:	BM02B-SURS-TF, SM02B-SURS-TF, BM03B-SURS-TF, SM03B-SURS-TF, BM04B-SURS-TF, SM04B-SURS-TF
Ссылка:

Производитель:	JST
Номер детали:	АДХР-03В-Х
Применение:	Провод-плата
Цепи (макс. ):	3 и 5
Шаг:	1.3 мм (0,0511 дюйма)
Обжимная клемма:	САДХ-002Г-П0.2, САД-003-П0.2
Ответные провода:	AWG26, AWG28
Сопрягаемые детали:	BM02(3)B-ADHSS-GAN-ETB, BM03B-ADHKS-GAN-ETB, BM05B-ADHKS-GAN-ETB(HF)
Ссылка:

Последовательное и параллельное соединение аккумулятров

5. Рекомендации по использованию первичных батарей

6. Рекомендации по использованию вторичных батарей

Фотоэлектрические системы

Соединение аккумуляторов — Мобильные Электросистемы

Параллельное и последовательное соединение

Рекомендации по созданию аккумуляторных батарей

Способы параллельного соединения

Способ 1

Способ 2

Способ 3

Варианты подключения Аккумуляторов

Последовательное, параллельное и последовательно-параллельное соединение аккумуляторов

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

BMS платы — полный обзор контроллеров для защиты аккумуляторов

Сборка батареи из аккумуляторов

Последовательное и параллельное подключение аккумуляторов:ликбез от дилетанта estimata

Параллельное соединение аккумуляторов

Комбинированное (последовательно-параллельное) соединение аккумуляторов

Меры предосторожности при подключении аккумуляторов

Клеммы аккумулятора

Клеммы аккумулятора являются основным электрическим контактом между источником аккумулятора и кабелем аккумулятора.

BU-302: Последовательная и параллельная конфигурации батарей

Аккумуляторы в последовательном и параллельном соединении (аккумуляторные блоки)

Если батареи имеют одинаковое напряжение, но разную емкость)

Подключение аккумуляторов глубокого разряда

Аккумуляторы, соединенные последовательно

Батареи, соединенные параллельно

Соединение батарей вместе для проводки на 12 вольт

Соединение аккумуляторов вместе для проводки на 24 В

Соединение батарей вместе для проводки на 48 вольт

Последовательное соединение аккумуляторов — BatteryGuy.

Последовательное соединение увеличивает только напряжение

Соединение аккумуляторов разного напряжения последовательно

Что эти проблемы означают на практике?

Разгрузка

Проблемы с одноразовыми батареями

Обратная полярность

Перезарядка

Резюме

Последовательное соединение аккумуляторов разной емкости в ампер-часах

Разгрузка

Перезарядка

Последовательное соединение аккумуляторов разного напряжения и номинала в ампер-часах

Фактор старения батарей

Рекомендации по последовательному соединению аккумуляторов

Когда можно смешивать аккумуляторы разного номинала в серии

и параллельные соединения батарей

Серия и параллельные соединения батарей

Популярный коннектор для LiPo аккумуляторов

Разъем аккумулятора Molex 51021-0200

Разъем аккумулятора Molex 51021-0300

Разъем аккумулятора JST SHR-02V-S-B

Разъем аккумулятора JST SHR-03V-S-B

Разъем аккумулятора JST ACHR-03V-S

Разъем батареи Molex 50-37-5023 (5264-02)

Разъем батареи Molex 50-37-5033 (5264-03)

Разъем аккумулятора JST PHR-3

Разъем аккумулятора JST XHP-2

Разъем аккумулятора JST XHP-3

Разъем аккумулятора JST SYR-02T/02TY и SYP-02T/02TV-1

Разъем аккумулятора JST ZHR-2

Разъем аккумулятора JST ZHR-3

Разъем аккумулятора Molex 78172-0002

Разъем аккумулятора Molex 78172-0003

Разъем аккумулятора Разъем JST SUR

Разъем батареи Hirose DF65-3S-1.7С

Разъем батареи Hirose DF13-2S-1.25К/ДФ13-3С-1.25К

Разъем батареи JST SUHR-02V-S-B

Разъем батареи Hirose DF52-2P-0.8С

Разъем батареи JST ADHR-03V-H

Разъем аккумулятора Molex 51047-0200

Разъем аккумулятора Molex 504051-0401

Разъем аккумулятора Molex

Ответить Отменить ответ