Conexiune în serie și paralelă a bateriilor

Când se operează surse de curent autonom, sunt deseori întâlnite situații când este necesar să se utilizeze simultan mai multe elemente conectate într-un anumit mod. Acest lucru necesită anumite cunoștințe cu privire la caracteristicile fluxului de curent în circuite cu mai multe surse de alimentare. Acest articol discută nuanțele diferitelor metode de conectare a bateriilor într-o baterie combinată.

De ce conectați bateriile

Unele dispozitive cu auto-alimentare necesită valori de curent și de tensiune greu de furnizat cu surse de alimentare galvanice standard disponibile.

De regulă, aceasta este necesitatea unui curent de ieșire mai puternic, o valoare crescută a tensiunii sau capacitanței. Pentru a rezolva aceste probleme, este necesar să se creeze diferite configurații ale conexiunilor sursă curente, fiecare având propriile sale caracteristici.

Opțiuni de conectare la baterie

Există trei diagrame de conectare a bateriei în ansambluri cu parametrii necesari:

1. Serial - se adaugă tensiunea tuturor bateriilor;
2. Paralel - capacitatea se dezvoltă;
3. Serii-paralele combinate - pentru a crește capacitatea și tensiunea.

Toate au anumite caracteristici pe care trebuie să le cunoașteți pentru a asigura siguranța și funcționarea pe termen lung a bateriilor și a dispozitivelor pe care le alimentează.

Principala cerință pentru toate metodele de comutare este de a exclude utilizarea bateriilor fabricate de tehnologii diferite în ansamblu (de exemplu, Li-ion și Ni-Mh nu pot fi conectate în același timp).

Conexiune serială a bateriei

Pentru a asigura o tensiune suficientă și un timp acceptabil de funcționare al aparatelor electrice, bateriile sunt adesea utilizate în care anodii și catodii elementelor individuale (secțiuni) sunt conectate secvențial de către conductoare.

Anodul și catodul surselor extreme de energie ale bateriei combinate rezultate sunt plusul comun și minusul său. Pentru o baterie formată din elemente conectate în serie, tensiunea rezultată este egală cu suma tensiunilor surselor de curent utilizate. Capacitatea rezultată a bateriei rezultate este egală cu cea care are cea mai slabă dintre bateriile conectate. În timpul funcționării unui astfel de ansamblu, același curent curge prin fiecare element (atât în ​​timpul încărcării, cât și în timpul descărcării).

Prin conectarea a șase baterii în serie, fiecare având o tensiune de 1,2 volți și o capacitate de 1200 mAh, se va obține un ansamblu de 6x1,2 = 7,2 v cu o capacitate de 1200 mAh.

Dacă ansamblul va folosi elemente cu capacități diferite, atunci cele care au o capacitate mai mică vor avea o rezistență internă mai mare în comparație cu altele. Scăderea de tensiune peste ele va fi mai mare, ceea ce va duce la o descărcare rapidă a celui mai slab element din proces.

În același timp, bateriile de asamblare mai puternice vor fi în continuare funcționale, iar ansamblul va fi pornit. Acest lucru va duce la o descărcare puternică a celei mai slabe baterii, ceea ce va reduce resursele și capacitatea acesteia.

Când încărcați un astfel de ansamblu, cea mai slabă baterie se încarcă înaintea altor elemente, dar datorită faptului că celelalte nu au fost încă încărcate, curentul de încărcare va continua să curgă prin el, ceea ce va duce la supraîncărcare și supraîncălzire.Acest lucru este deosebit de periculos pentru bateriile care conțin compuși de litiu datorită sensibilității crescute la suprasarcină și descărcare puternică.

Important! În cele din urmă, o descărcare și o reîncărcare amplificate repetate constant a unui element de asamblare slab va duce rapid la eșecul acestuia. Prin urmare, în conexiunea în serie, ar trebui utilizate elemente de capacitate egală. Acest lucru poate fi realizat numai folosind surse de energie fabricate de același producător, de preferință din același lot.

Este mai bine să încărcați fiecare sursă de alimentare a bateriei asamblate separat sau să folosiți o sarcină de egalizare cu controlul tensiunii (reglare curent) pe fiecare element.

Conexiune paralelă a bateriei

În acest caz, toți anodii sunt conectați cu un conductor comun, iar cu celălalt sunt toți catodii de baterii conectate. Acest circuit este utilizat atunci când este nevoie de un amperaj crescut al bateriei de colectare.

Capacitatea totală (curentul furnizat) al ansamblului rezultat este egal cu suma capacităților (curenților de trecere) ale surselor de alimentare conectate. Tensiunea sa va fi egală cu tensiunea elementului cu cea mai mare forță electromotivă și va fi aceeași pe toate sursele bateriei rezultate.

Cu o conexiune paralelă cu șase baterii, fiecare dintre acestea având o tensiune de 1,2 volți și o capacitate de 1200 mAh, se va obține un ansamblu de 1.2v cu o capacitate de 6 * 1200 = 7200 mAh.

Atenție! Când mai multe surse identice cu tensiune diferită sunt conectate în paralel, curentul curge de la o sursă cu o tensiune mai mare la un element cu o tensiune mai mică.

Acest lucru are un efect devastator asupra celor care au o capacitate mai mică. Datorită fluxului de curenți, este interzisă conectarea în paralel a bateriilor de unică folosință, în care duce la încărcarea celulelor cu o tensiune mai mică, supraîncălzirea acestora, scurgerea electrolitului sau chiar explozie.

În cazul unei conexiuni paralele a unei surse cu o tensiune mare de capacitate mică la un element cu o capacitate mai mare, dar cu o tensiune mai mică, un scurtcircuit electric al unei baterii slabe are loc printr-o rezistență internă mai mică a unei puternice. Din această cauză, un curent puternic curge într-o sursă slabă, ceea ce duce la distrugerea sa treptată.

În cazul unei tensiuni înalte pe o baterie cu o capacitate mai mare, apare o încărcare forțată a unui element slab, care are și un efect dăunător asupra acesteia. Pe baza acestui lucru, înainte de asamblarea bateriei, se recomandă egalizarea tensiunilor fiecăreia dintre celulele sale la aceeași valoare.

Important! Pentru a elimina efectul distructiv al curenților de revărsare atunci când bateriile sunt conectate în paralel, trebuie utilizate baterii cu aceeași tensiune.

Conexiune în serie în paralel a bateriilor

Dacă țineți cont de regulile de conectare a bateriilor în ansambluri seriale și paralele, puteți crea opțiuni combinate complexe cu utilizarea simultană a ambelor metode. Acest lucru vă permite să creșteți capacitatea și tensiunea rezultate, ceea ce este necesar în special în sistemele autonome de alimentare cu energie, vehicule electrice și alte dispozitive cu un consum mare de curent electric.

Bateria combinată poate fi asamblată în două moduri:

1. Numărul necesar de ansambluri conectate în serie cu tensiunea necesară este compilat și apoi sunt combinate într-o singură baterie folosind comutarea paralelă.
2. Bateriile sunt create cu baterii conectate paralel cu capacitatea necesară, care sunt comutate secvențial până la setarea tensiunii dorite.

Important! Trebuie înțeles că, chiar dacă sunt respectate toate regulile de conectare, este imposibil să selectați baterii cu caracteristici absolut identice. Acest lucru va duce inevitabil la un dezechilibru al valorilor de capacitate și tensiune, care în timp va duce la o uzură crescută a bateriilor mai slabe.

Precauții de conectare

Cu toate metodele de conectare a bateriei, trebuie respectate o serie de precauții:

• respectați măsurile de siguranță pentru funcționarea instalațiilor electrice pentru a exclude șocurile electrice (principalul lucru este să nu creați o cale curentă prin corpul uman):
• observați polaritatea conexiunii;
• Nu creați scurtcircuite;
• la asamblarea bateriilor, deconectați sarcina de la ele;
• conectați încărcătorul la baterie atunci când este deconectat de la rețea;
• lucrările ar trebui efectuate în îmbrăcăminte și încălțăminte izolatoare adecvate, fără obiecte metalice care ar putea cădea și scurtcircuita contactele;
• Nu atingeți terminalele bateriei cu mâinile, în special cu două mâini la poli diferiți (acest lucru este foarte periculos pentru bateriile puternice cu înaltă tensiune);
• folosiți un instrument special cu piese izolate;
• nu lucrați în sănătate precară;
• ia în considerare curenții care trec prin bateria de colectare și conductoarele de încărcare și utilizarea adecvate pentru secțiunea transversală;
• când conectați elementele într-o singură baterie, asigurați un contact fiabil și izolat de influențele externe;
• să asigure o protecție fiabilă a bateriilor prefabricate împotriva scurtcircuitelor și a umidității;
• folosiți baterii cu aceleași caracteristici și grad de uzură;
• verificați cu atenție bateria asamblată pentru erori de comutație.

Ce poate cauza erori la conectarea bateriei

Pentru a elimina erorile la conectarea bateriilor, este recomandabil să folosiți conectori speciali care elimină erorile de comutare, de exemplu, adaptoarele T-Plug. Dacă bateriile sunt conectate incorect în același ansamblu, se pot face erori care pot duce la consecințe foarte grave:

• cu o conexiune paralelă, se formează un scurtcircuit, ca urmare a căruia se va produce o reacție chimică violentă în baterii, ceea ce va duce foarte rapid la scurgeri de electrolit, deformare a carcasei, incendiu sau chiar explozie;
• atunci când este conectat în serie cu polaritatea greșită, circuitul este deschis, dar atunci când sarcina este conectată, poate apărea un curent invers prin elementul conectat incorect, ceea ce îl va deteriora;
• cu un scurtcircuit lung din una sau mai multe baterii, aprinderea izolației, topirea conductorilor, reacția violentă în interiorul bateriei, scurgerea electrolitului, deformarea carcasei, incendiul sau explozia este inevitabilă;
• cu un scurtcircuit al contactelor pe termen scurt, bateria va rămâne funcțională, dar deteriorarea stării electrozilor din interiorul bateriei, poate apărea o scădere a capacității;
• atunci când se utilizează conductoare care nu sunt proiectate pentru curenți de lucru, se vor supraîncălzi, izolarea lor se va topi, ceea ce poate duce la un scurtcircuit și la consecințele care urmează.

Aveți întrebări sau aveți ceva de adăugat? Apoi scrieți-ne despre asta în comentarii, acest lucru va face materialul mai complet și mai exact.