Последовательное и параллельное соединение аккумуляторов
Содержание
Для изменения параметров автономных источников питания применяют параллельное и последовательное соединение аккумуляторов. Правильное использование таких технологий помогает решать различные практические задачи с минимальными затратами. Внимательное изучение этой темы исключит аварийные ситуации, продлит срок службы функциональных изделий.
Последовательное и параллельное соединение аккумуляторных батарей (АКБ)
Основные определения
Для оценки любого аккумулятора уточняют следующие параметры:
- ёмкость характеризует объем накопленной энергии;
- по силе тока уточняют возможность подключения нагрузок определенной мощности;
- необходимо контролировать напряжение, чтобы не повредить входные блоки потребителей;
- сопротивление учитывают для оптимизации токопроводящих цепей и точного определения алгоритма зарядки.
Параллельная схема
Этот вариант подразумевает соединение положительных и отрицательных клемм батарей отдельными проводниками. У крайнего элемента оставляют соответствующие два вывода для подключения аккумулятора к общей сети либо к отдельным потребителям. Такой вариант помогает увеличивать накопительный энергетический потенциал. Общее значение определяют суммированием емкостей отдельных компонентов.
Напряжение на выходе такое же, как и соответствующий номинал одной подключенной батарейки
Такую схему применяют для увеличения силы тока и возможности подключения более мощных потребителей электроэнергии.
Последовательное соединение
В этом варианте общая емкость не изменяется при условии равенства параметров отдельных компонентов конструкции. Напряжение увеличивается. Итоговый результат определяют как сумму разности потенциалов на каждом элементе цепи. Ток не изменяется.
Разное внутреннее электрическое сопротивление аккумуляторов
Решение задач с применением разных видов соединений
Во всех проводящих цепях есть потери, которые созданы внутренним сопротивлением. Вместо эффективной передачи энергия тратится попусту на обогрев окружающего пространства. Очевидное решение – последовательное подключение АКБ для повышения напряжения. В частности, такой вариант применяют в конструкциях блоков преобразователей, которые устанавливают в источниках бесперебойного питания компьютерного оборудования.
Параллельное соединение аккумуляторов применяют для увеличения тока и емкости. Этим решением улучшают автономность источника. Одновременно продлевают работоспособность устройств, которые подключаются к АКБ. Объединив необходимое количество элементов, получают нужное значение мощности потребления.
Ограничения, меры безопасности, дополнительные рекомендации
Рассмотрим типовые аккумуляторы к машине, созданные с применением свинцовых пластин и кислотного электролита. Даже при работе с изделиями одной торговой марки заметны существенные отличия сопротивлений и емкостей. Различия увеличиваются в процессе эксплуатации. В частности, они зависят от действительной плотности раствора.
При последовательном соединении одинаковый ток проходит по всей цепи. Однако на выходных клеммах каждого элемента будет разное напряжение. Эта особенность создает затруднения в процессе пополнения заряда.
Если такую схему подключить к зарядному устройству, возникнет опасная ситуация. Не исключено, что на одной аккумуляторной батарее напряжение увеличится чрезмерно. В таких условиях интенсифицируется выделение горючих газов. Достаточно небольшой искры для взрыва и пожара. В некоторых ситуациях бесполезным будет даже интенсивное проветривание помещения.
Диаграммы токов/ напряжений
Представленные на рисунках данные наглядно иллюстрируют описанный выше пример. Предположим, что для ускорения процедуры принято решение не разбирать компоненты, соединенные в последовательной цепи. Подключают к зарядному устройству 9 и 1 АКБ на 20 А*ч и 10 А*ч, соответственно. По графикам устанавливают стандартное автоматическое отключение на уровне 138 V. Контролируют общие выходные клеммы, предполагая ограничение по напряжению для каждого компонента 13,8 V.
При одинаковом токе в любой части цепи аккумулятор меньшей емкости получает равное с другими компонентами количество энергии за единицу времени. По диаграммам видно, что для накопления номинального заряда понадобится около трех часов. Однако остальным АКБ для завершения процесса потребуется в два раза больше времени. Автомат по указанным выше настройкам не отключит источник питания. Рост напряжения на батарее с меньшей емкостью будет сопровождаться отмеченными выше опасными проявлениями.
Если аккумуляторы соединяются последовательно, зарядку обязательно выполняют синхронно. Это значит, что необходимо контролировать единство емкостей, технического состояния и уровня разряда. Выполнить эти условия проще, если пользоваться одинаковыми изделиями (с учетом модели, производителя).
На примере этого же последовательного подсоединения рассмотрим процесс разряда. В современной схемотехнике подключают защитные автоматы, размыкающие цепь при уменьшении энергетического запаса ниже определенного уровня. Это необходимо, чтобы увеличить срок службы АКБ, созданных с применением данной технологии.
Если соединить разные аккумуляторы, первым разрядится меньший по емкости компонент. Отключающее устройство фиксирует общее значение напряжения, поэтому в этом примере не будет способен выполнить свои функции в полном объеме. При настройке на 72 V защита для АКБ на 10 А*ч не отключит потребителей. Соответствующий компонент разрядится чрезмерно. В таком режиме он достаточно быстро будет испорчен.
Изучим алгоритм, как подключить аккумулятор из параллельных элементов к зарядному устройству. В этом случае тщательный контроль равенства емкостей не нужен. Зарядные и разрядные токи различаются в каждой цепи, поэтому следует учитывать соответствующие ограничения производителя. Предельно допустимые параметры приведены в сопроводительной документации. Проверять нужно уровень напряжения с учетом емкости.
К сведению. Если технические данные на конкретную модель утеряны, необходимую информацию можно найти в интернете.
Последовательное и параллельное соединение аккумуляторов помогает успешно решать задачи автономного и запасного энергоснабжения. При работе с этими схемами следует учитывать в комплексе представленные рекомендации.
