Každá baterie má v závislosti na typu určité jmenovité hodnoty: jmenovité napětí, maximální proud, optimální proud, jmenovitá kapacita. Vezměte prosím na vědomí, že tyto jmenovité hodnoty jsou správné pouze při dodržení výrobcem doporučeného provozního režimu baterie a pouze u baterií, jejichž životnost není zdaleka vyčerpána.

Stává se však také, že z baterie potřebujete okamžitě dosáhnout více, než čeho je schopna podle pasu. Pro zvýšení kapacity, provozního proudu nebo napětí se proto často uchylují k sériovému, paralelnímu a někdy i smíšenému (sériově paralelnímu) zapojení baterií (prvků, článků).

Takže pro lithium-iontové a lithium-polymerové baterie bude jmenovitá hodnota napětí pro jeden prvek 3,7 V, pro olověné baterie – 2,1 V, pro nikl-zinek – 1,6 V a pro nikl-kadmium a nikl-kov. hydrid – 1,2 V.

Pokud jde o kapacitu a optimální proud baterie, tyto parametry závisí na mnoha konstrukčních parametrech: plocha elektrod, objem článku, hustota elektrolytu atd.

Pokud je potřeba získat vyšší provozní napětí, pak se články baterie zapojí do série, pokud je potřeba větší kapacita a proud – paralelně, pokud je potřeba zvýšit kapacitu a zvýšit napětí – sériově paralelní zapojení baterie se používá.

Schémata připojení baterie

Sériové zapojení baterií a jeho vlastnosti

Hned na začátku je potřeba pochopit, že u sériově zapojených baterií bude proud každou baterií takové sestavy (baterie) vždy roven proudu celou sestavou, bez ohledu na to, zda se baterie vybíjí při ten okamžik nebo je zpoplatněno.

Z tohoto důvodu se přísně doporučuje zapojit do série pouze stejný typ baterií (nebo sestav) stejné kapacity (skutečné!).

Proč stejný typ? Protože minimální (do kterého můžete vybíjet) a maximální (do kterého můžete nabíjet) napětí pro každý článek musí být stejné.

Schémata připojení baterie

Nyní se podívejme na otázku, proč je nutné, aby i sériově zapojené kapacity byly stejné.

Pokud zapojíte baterie různých kapacit do série, pak se během procesu vybíjení článek s nejmenší kapacitou vybije rychleji než ostatní a může dojít až k hlubokému vybití jednoho z článků tvořících sestavu, zatímco zbývající prvky mohou být stále bezpečně vybity. Tím se naruší chod celé baterie, klesne její napětí a kapacita se prostě v zátěži nedá adekvátně realizovat.

A v procesu nabíjení takové nerovnoměrné sestavy se stane následující: akumulátorový článek s nejmenší kapacitou bude již nabitý na požadované napětí, zatímco jeho sousedé s větší kapacitou zůstanou nedobití.

ČTĚTE VÍCE
V jaké minimální vzdálenosti od okraje podpěry se doporučuje umístit svařované spoje potrubí?

Aby se předešlo tak nepříjemnému vývoji událostí (stává se, že některé články i při správném provozu ztratí svou původní kapacitu dříve než jiné), je nabíječka (nebo sestava) vybavena vyrovnávacím regulátorem nabíjení-vybíjení, který články chrání z kritických podmínek.

Tak či onak, před připojením baterií do sériové sestavy změřte kapacitu každé pomocí speciálního zařízení, které je všem známé a je široce dostupné na prodej.

V ampérhodinách (Ah) nebo miliampérhodinách (mAh) bude kapacita baterie vyplývající ze sériového zapojení identických baterií rovna kapacitě jednoho článku tvořícího sériovou baterii.

Jmenovitý proud, stejně jako kapacita, se bude rovnat jmenovitému proudu jednoho článku. Jmenovité napětí (ve voltech) a energie (ve watthodinách) se budou rovnat součtu jmenovitých napětí a watthodin všech článků, které tvoří baterii.

Ampérhodina je jednotka měření množství elektřiny, používaná především v elektrochemii. Jedna ampérhodina se rovná množství elektřiny procházející vodičem za jednu hodinu při proudu jednoho ampéru, tedy 3600 coulombů (3600 ampérsekund). Ampérhodiny měří kapacitu baterií a také elektrickou energii při konstantním napětí.

Paralelní zapojení baterií a jeho vlastnosti

Paralelní zapojení baterií se používá tehdy, když je třeba ponechat napětí tak, jak je, ale zároveň zvýšit celkovou kapacitu a tím i jmenovitý proud sestavy.

Články se stejnými jmenovitými napětími je dovoleno zapojovat paralelně, je také velmi žádoucí, aby byly stejného typu (aby vliv provozních podmínek na kapacitní a proudové charakteristiky byl u všech článků přibližně stejný).

V okamžiku zapojení je rovněž žádoucí vyrovnat proudová napětí, aby se snížily vyrovnávací proudy, které nevyhnutelně vzniknou v okamžiku paralelního uzavření pólových vývodů článků.

Paralelní připojení baterií

Kapacita výsledné sestavy v ampérhodinách, její provozní proud, jakož i akumulovaná energie ve watthodinách se budou rovnat jejich součtu pro každý z článků tvořících sestavu.

Při paralelním zapojování bateriových článků je důležité si uvědomit, že výsledný samovybíjecí proud paralelní sestavy bude vyšší než součet samovybíjecích proudů charakteristických pro každý článek jednotlivě, protože některé články v sestavě budou rychleji se vybíjejí a jsou odolnější proti samovybíjení články se budou vybíjet nejen přes sebe, ale i přes své sousedy, pořád, jako by je nabíjely.

ČTĚTE VÍCE
Co proces spřádání zahrnuje?

Sériově paralelní nebo smíšené zapojení baterií

Pokud rozumíte pravidlům a vlastnostem sériového spojování bateriových článků a rozumíte principu sčítání kapacity a proudu v paralelním zapojení, pak pro vás nebude těžké zapojit výsledné sériové sestavy paralelně, nebo paralelní sestavy do série.

Teoreticky by se pro snížení samovybíjecího proudu zdálo lepší paralelně zapojit několik předem připravených, správně sestavených sériových řetězů stejné kapacity bez paralelních zkratů sousedních článků. V praxi je však jednodušší spojit několik paralelních sestav dohromady.

Sériově paralelní nebo smíšené zapojení baterií

V důsledku toho je princip vytváření sestavy následující: pokud ve smíšeném zapojení počet sériových prvků (v jednom řetězci sériově zapojených baterií) překročí počet paralelních prvků (tj. překročí počet řetězců) , pak se řetězy spojí paralelně.

Pokud ve smíšeném zapojení počet paralelních prvků překročí počet prvků v řetězci, pak jsou paralelní sestavy zapojeny do série, přičemž se nejprve ujistí, že jejich kapacity jsou stejné.

Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře

Pokud se vám tento článek líbil, sdílejte odkaz na něj na sociálních sítích. Velmi to pomůže rozvoji našeho webu!

Sériové zapojení baterií - vlastnosti, alternativy, možné chyby

Na vrcholu stavebních a opravárenských prací se mi rozbila baterie šroubováku. Abych ušetřil a nekupoval nový, rozhodl jsem se sestavit blok požadované nominální hodnoty spojením jednotlivých prvků. V této recenzi jsem se rozhodl podělit o to, jak provést sériové připojení baterií, a také jaké další možnosti zde lze použít, co je třeba vzít v úvahu a jaké chyby mohou nastat.

Možnosti a vlastnosti přepínání baterií

Vyzdvihnu následující předpoklady, proč je nutné jednotlivé baterie kombinovat a co to může obecně dát:

  1. Šetřit peníze. Stejně jako v mém případě je někdy snazší spojit několik samostatných baterií do jednoho modulu, než kupovat drahé zařízení. To platí zejména proto, že ve většině případů jsou náhradní díly pro šroubovák prakticky nedostupné a budete si muset koupit nové zařízení.
  2. Vytvořte zdroj energie s danou sadou charakteristik – napětí, kapacita, výkon.
  3. Snižte tzv. ohmické ztráty elektrického obvodu. Jedná se o tepelnou ztrátu vodiče. Jeho hodnotu lze snížit zvýšením napětí bez zvýšení výkonu. Tím se sníží proud a zvýší se účinnost systému.
ČTĚTE VÍCE
Proč funguje mrazicí oddíl chladničky, ale horní část nefunguje?

Uvedu 3 hlavní způsoby, jak připojit 2 nebo více baterií 12, 24 voltů nebo jiných jmenovitých hodnot, stejně jako baterie, pro zvýšení napětí, kapacity a výkonu – to jsou:

  • Postupně – sečtením jmenovitých hodnot všech baterií.
  • Současně skládání kapacity bloků.
  • Kombinovaná – metoda umožňuje okamžitě zvýšit jak kapacitu, tak napětí v daném poměru.

Je pozoruhodné, že při jakékoli kombinaci musí mít všechny baterie stejný design. Nelze například kombinovat baterie vyrobené pomocí technologií Ni-Mh a Li-ion. Povolené vazy jsou pouze Li-ion-Li-ion nebo Ni-Mh-Ni-Mh.

Mimochodem, pro ty, kteří s montáží takových obvodů teprve začínají a ještě se nesetkali s následky negramotné montáže, občas vyvstává otázka, zda je možné paralelně zapojit dvě nebo více baterií s různou kapacitou. Odpověď je jasná – ano.

Naopak je absolutně nemožné přepínat prvky takové sestavy v sekvenčním obvodu. Protože účastníci řetězce se budou vyvíjet jinak. S menší kapacitou selže rychleji – výsledkem je silné vybití. Při nabíjení naopak získá větší potenciál. Následně to povede k poklesu jeho základní kapacity a znehodnocení.

Důsledné

Přepínání podle sekvenční verze zahrnuje propojení „+“ předchozího účastníka okruhu se „-“ následujícího. V důsledku toho se napětí na koncových vodičích bude rovnat součtu sestavených prvků. Například když do obvodu vezmu 5 12voltových baterií s kapacitou 300 Ah, pak výstup bude = 5 * 12 = 60 V. Hodnota kapacity však zůstane stejná jako u každého jednotlivého prvku – 300 Ah.

Celkovou energetickou rezervu pro řetěz lze vypočítat následovně:

300 Ah * 12 V * 5 = 18000 18 Wh nebo XNUMX kWh.

Při sériovém zapojení dobíjecích baterií nebo i obyčejných baterií pro plánované zvýšení napětí vynikají tyto důležité vlastnosti:

  • Musí být použity baterie stejného typu, zařízení a technologie výroby.
  • Kapacita všech účastníků okruhu musí být stejná nebo alespoň přibližně stejná. Čím větší je však rozdíl, tím rychlejší instance s nižším parametrem selžou.
  • Použitím vyvážení při nabíjení lze životnost sestavy maximálně prodloužit.
  • Pokud je jeden člen řetězu poškozen, bude muset být celá sestava znovu postavena.
  • Pro nabíjení je lepší použít zařízení s možností kontroly stupně dobíjení.
  • Přepínání bude vyžadovat vodiče, které vydrží trojnásobné zatížení.

K poznámce! Při sériovém zapojení lze do obvodu sestavit baterie různých jmenovitých hodnot (často se používají články od 0,5 do 48 V), ale je důležité, aby měly všechny stejnou kapacitu.

Paralelní

Metoda umožňuje zvýšit kapacitu napájecího zdroje při konstantní hodnotě napětí. To se používá, když je nutné prodloužit provozní dobu jakéhokoli elektrického spotřebiče. Jeho podstata spočívá v tom, že jednopólové kontakty všech prvků jsou spojeny do jednoho společného vodiče.

ČTĚTE VÍCE
Jak správně připojit set-top box pro digitální televizi?

To znamená, že získáte kladný vodič, ke kterému jsou připojeny baterie s odpovídajícími „+“ výstupy, a jeden záporný vodič s připojenými svorkami „-“. Pokud například vezmu stejných 5 baterií 12 V a 300 Ah, po paralelním přepnutí bude výsledek:

Celková kapacita = 300 * 5 = 1500 Ah.

Napětí = 12 voltů.

V tomto případě bude maximální rezerva energie stejná = 18 kWh.

Rád bych poznamenal následující vlastnosti tohoto schématu:

  • Do paralelního spojovacího řetězce můžete zahrnout baterie různých kapacit.
  • Připojené baterie se nesmí vybíjet pod určitou hloubkou vybití.
  • Provoz napájecích zdrojů musí splňovat parametry samovybíjení.

Jako příklad použití vysokokapacitních baterií mohu uvést nepřerušitelné zdroje napájení určené pro dlouhodobý provoz při výpadku proudu.

Dávejte pozor! Co je zakázáno pro sériový obvod, je povoleno pro paralelní obvod a naopak. Myslím indikátory kapacity a napětí. Je tedy možné paralelně zapojit baterie různých kapacit. Označení všech účastníků řetězce však musí být stále stejné. V opačném případě poteče proud ze zdrojů s vyšším napětím do zdrojů s nižším napětím, což povede k jejich poškození.

Kombinované

Paralelní sériový způsob montáže baterie umožňuje současně zvýšit kapacitu i napětí. K tomu jsou 2 možnosti:

  1. Pro začátek jsou prvky kombinovány do série, aby se zvýšilo napětí. Poté se z nich sestaví paralelní řetěz pro zvýšení kapacity.
  2. Zde se naopak nejprve skládají jednotlivé paralelní bloky pro zvýšení kapacity. Poté se na jejich základě vytvoří sériové zapojení – pro zvýšení napětí.

Jako příklad uvádíme verzi sestavy:

Nejprve kombinuji 2 baterie 12 V a 300 Ah paralelně do dvou modulů a získám 12voltové zdroje na 600 Ah. Pak je zapojím do série. Ve výsledku budu mít modul 24 V a 600 Ah.

Poradenství! Při současném použití sériového a paralelního obvodu pro připojení dvou nebo více baterií a akumulátorů nezapomeňte na správný výběr vodičů. Kvůli zvyšujícím se proudovým parametrům je nutné zvětšit průřez. Dále radím volit vodiče s nehořlavou nebo samozhášecí izolací.

Chyby

Výše jsem uvedl pravidla pro montáž baterií. Nemohu však nezmínit chyby, kterých se zde lze dopustit, a jejich důsledky:

  • Vzhled zkratovaného obvodu v paralelním zapojení. To vede k násilným procesům uvnitř plechovek. V důsledku toho dojde k destrukci vnitřního prostředí, bobtnání pouzdra, úniku elektrolytu, požáru nebo výbuchu.
  • Otevření okruhu v sériovém řetězci. Kvůli nesouladu polarity dojde při zapnutí zařízení ke zpětnému proudu. To povede k rychlému poškození baterie.
  • Zkrat. Vede ke snížení kapacity a částečné ztrátě funkčnosti elektrod, i když samotná baterie zůstane stále nedotčena.
  • Dlouhodobé zkrácení. Následky jsou závažnější – vznícení izolace a roztavení vodičů, aktivní reakce uvnitř plechovek, prasknutí pláště, únik elektrolytu.
ČTĚTE VÍCE
Na kterou stranu mám připevnit parozábranu ke stěně v interiéru?

Video tutoriál o zapojení baterií paralelně a sériově:

  • Zahřívání a tavení drátu. Vyskytuje se v důsledku jejich nedostatečného průřezu.

Abyste předešli mnoha problémům při zapojování baterií paralelně nebo sériově, doporučuji vám dodržovat následující opatření:

  1. Dodržujte pravidla a bezpečnostní opatření pro elektroinstalační práce.
  2. Proveďte připojení v souladu s polaritou.
  3. Nesbírejte baterie pod zatížením.
  4. Pro práci používejte osobní ochranné prostředky – dielektrické rukavice a nářadí.
  5. Nedotýkejte se neizolovaných vodivých částí rukama bez ochrany.
  6. Práce provádějte pouze za nepřítomnosti vlhkosti a normální vzdušné vlhkosti.
  7. Používejte vhodné baterie, kabely a spotřební materiál, které jsou správně vybrány pro zátěž.
  8. Před připojením zkontrolujte správnou montáž podle schématu.

Důležité! Pokud nechcete baterie poškodit, než je začnete používat, nenechte je přehřát – použijte bodové svařování, rychlé pájení nebo mechanické metody pro jejich zapojení do paralelního nebo sériového obvodu.

Video testování hromady baterií s různými kapacitami:

Nejdůležitější znaky

Baterie můžete kombinovat do jednoho řetězce, abyste ušetřili peníze, vytvořili zdroj požadovaných vlastností a také snížili ohmické ztráty. Existují 3 možnosti připojení:

  • Paralelní.
  • Důsledně.
  • Kombinovaný.

Aby bylo možné zvolit způsob připojení baterií nebo baterií – sériově nebo paralelně, je nutné vzít v úvahu vlastnosti každého obvodu a také možné chyby.

Napište do komentářů, co si myslíte – je možné pro sériové zapojení použít baterie různé kapacity?