Сначала проверьте, что батареи целы, без трещин, ржавчины или остатков окислов. Провода на клеммах должны быть надежно закреплены. Если внешне все в порядке, можно проверить напряжение и ток.
Последовательное и параллельное соединение аккумуляторов
Батарейные элементы не часто используются по отдельности. Их часто комбинируют тем или иным способом для достижения новых мощностных характеристик.
В силу законов химии и физики, один элемент батареи не всегда удовлетворяет требованиям потребителей по мощности. Способ обойти эту проблему – соединить батареи параллельно или последовательно.
Увеличение напряжения
Один элемент батареи обеспечивает напряжение, определяемое электрохимическими реакциями, происходящими в нем во время зарядки или разрядки. Для наиболее распространенных типов уровень выходного сигнала при полной зарядке составляет:
- Литий-ионные – 3,7 В.
- Никель-кадмиевые – 1,38 В.
- Свинцово-кислотные – 2,1 В.
- Никель-металлгидридные – 1,25 В.
Во многих случаях этого недостаточно для нормальной работы сети. Например, для нормальной работы мотоциклов требуется напряжение не менее 6 вольт, а для автомобилей – 12, а иногда и 24 вольта. Один элемент не сможет обеспечить такое напряжение, поэтому элементы соединяются последовательно, чтобы увеличить выходной уровень.
Увеличение емкости
Если не принимать во внимание влияние внешних факторов (температура и т.д.), то емкость одного элемента определяется следующим образом
- удельной емкостью (зависит от технологии производства);
- размерами аккумуляторного блока.
Часто удобнее получить требуемую емкость не из одной большой банки, а из нескольких элементов, меньших по весу и габаритам. Например, целесообразно использовать банки стандартного размера. Для этого их следует соединить параллельно. Таким образом, их емкости суммируются.
Схемы подключения
Для разных типов подключения клеммы банок соединяются по-разному.
Последовательное соединение
При последовательном подключении батареи соединяются последовательно с противоположными клеммами. Положительная клемма одной банки соединяется с отрицательной клеммой другой банкиМинусовая клемма одной батареи соединяется с минусовой клеммой второй батареи, а минусовая клемма соединяется с плюсовой клеммой третьей батареи. Таким образом, можно соединить любое количество элементов для получения необходимого напряжения, которое снимается со свободных клемм крайних элементов. Емкость цепи будет равна емкости одной банки.
Параллельное соединение
При параллельном соединении положительные выводы всех элементов соединены вместе Подключите все положительные выводы всех компонентов и все отрицательные выводы. Питание берется с плюсовой и минусовой шины в удобном месте. Напряжение сборки будет напряжением одной банки (поэтому используйте элементы одного типа с одинаковым выходным напряжением), а емкость будет суммой всех емкостей.
Комбинация
Когда необходимо увеличить и емкость, и напряжение, используется смешанная (комбинированная) сборка. Сначала ячейки соединяются параллельно для получения необходимой емкости. Затем сборки соединяются последовательно для получения необходимого напряжения батареи.
Почему элементы должны быть объединены, чтобы получилась батарея?
Мы рассмотрели результат таких действий. Но зачем нам соединять батареи параллельно? Все электрические системы или устройства имеют омические потери, при которых часть энергии преобразуется в тепло, а полезная работа не совершается. Это связано с невозможностью достижения 100% КПД. Вы, наверное, помните из школьной физики, что чем выше напряжение, тем меньше ток при той же мощности и тем меньше омические потери. Поэтому, чем больше высоковольтных батарей мы используем, тем лучше результаты. Однако даже при таком подходе емкость одной батареи не всегда может быть достаточной. В этом случае ее можно заменить батареей с большей емкостью. Однако это не всегда удобно, и иногда проще просто поставить другой блок питания и использовать параллельное подключение батарей, чтобы система работала дольше.
Подходит ли этот вариант для источников питания с разной емкостью?
Параллельное подключение разных батарей не опасно, если смотреть на проблему с точки зрения напряжения. С клеммами батарей не может произойти ничего опасного. Источники энергии будут разряжаться или заряжаться синхронно в силу характера соединения. Однако когда речь идет о токе, дело обстоит несколько сложнее. Например, необходимо следить за тем, чтобы он не превышал определенного значения, которое указывается непосредственно производителем.
Наиболее распространенными значениями являются 100 А и 130 А. Причина такого ограничения в том, что сами клеммы не смогут пропустить такой ток (хотя теоретически сама батарея может). Но это на самом верху, который может составлять считанные секунды. Давайте рассмотрим более реалистичный случай использования.
Какие типы соединений существуют
Наиболее часто используется последовательное и параллельное соединение батарей. Существует также третий тип, комбинированный или последовательно-параллельный.
Можно ли соединять вместе батареи разной емкости?
Последовательно – нет. Дело в том, что емкость определяет внутреннее сопротивление. Чем выше емкость, тем ниже сопротивление. В сборке существует большая разница в напряжении, и где-то оно может быть намного выше предельного, а где-то – намного ниже. При подключении зарядного устройства батарея меньшей емкости будет заряжаться быстрее и иметь слишком высокое напряжение, что приведет к ухудшению состояния и потере емкости, в то время как батареи большей емкости никогда не будут полностью заряжены.
При подключении нагрузки произойдет обратная ситуация: аккумулятор малой емкости разрядится ниже предела своей емкости (также известный как глубокий разряд), тем самым потеряв часть своей емкости.
ВАЖНО! Батареи разной емкости, типа и степени заряженности нельзя соединять последовательно. Они должны быть как можно более одинаковыми, желательно из одной партии.
Ответ на вопрос о том, можно ли соединять параллельно батареи разной емкости, положительный. Однако при этом необходимо соблюдать осторожность. Убедитесь, что напряжение на их клеммах одинаково. Если они сильно отличаются, это может привести к короткому замыканию или повреждению меньшей батареи. Стоит также иметь в виду, что клеммы конкретной батареи могут не выдерживать слишком большой ток в течение длительного времени. Перед установкой ознакомьтесь с техническими характеристиками.
Особенности последовательного соединения батарей
Последовательное соединение батарей не представляет собой сложной задачи. Подключите плюс цепи к плюсу первой батареи, минус первой батареи к плюсу второй батареи и так далее. Минус последней батареи подключается к минусу электрической цепи. Убедитесь, что батареи одинаковые, прежде чем соединять их последовательно.
Читайте также: Как зарядить гелевый аккумулятор в домашних условиях
Уравнения (U – напряжение, I – ток, C – емкость, E – электрическая энергия):
Диаграмма
Емкость системы
Емкость аккумулятора при последовательном соединении будет равна емкости одного элемента, а напряжения элементов будут суммироваться. Например, на схеме показано, как соединить батареи последовательно. Тогда напряжение батареи увеличится в четыре раза (12*4 = 48 В), а емкость останется на уровне 200 Ач.
Для чего используется
Различные устройства имеют разные диапазоны напряжения. Однако рабочее напряжение электрических батарей колеблется от 0,5 В до 48 В. Если автономный источник энергии необходим для бытовой техники, электроприводов, стартеров автомобилей, то для него создается повышенное рабочее напряжение. Это делается путем последовательного соединения аккумуляторов.
Самый простой пример такого соединения – карманный фонарик. Чем ниже напряжение фонарика, тем слабее лампочка. Такая система чаще всего используется в автомобильных свинцово-кислотных аккумуляторах. Отдельные элементы в них называются банками и соединяются друг с другом в общем корпусе с помощью свинцовых шин. В аккумуляторных инструментах и электровелосипедах используются литий-ионные батареи.
Расчет необходимых значений
Теперь расшифруем формулу:
Т – это ток, который будет получен. Важно, чтобы он совпадал с желаемым результатом.
РТЭП – это ток разряда одной батареи. Это показывает, сколько может выдать один аккумулятор.
RTEP – количество батарей одного типа.
В радиолюбительской практике бывает трудно получить необходимые значения. Эта же формула облегчит задачу.
Изучение других способов объединения батарей
Мы уделили значительное внимание параллельному соединению батарей. Мы надеемся, что это поможет решить проблему. Однако если при чтении этой статьи возникнет мысль, что описанные здесь решения не подходят для какого-то конкретного случая, предлагаем вам ознакомиться со следующим:
- Последовательное соединение. Грубо говоря, мы увеличиваем напряжение, которое даст нам аварийный источник питания.
- Смешанное подключение. В этом случае происходит одновременное увеличение и тока, и напряжения. Однако такая схема очень сложна для построения.