Последовательное и параллельное соединение аккумуляторов
Содержание
Каждая ячейка батареи имеет определенную структуру, что влияет на ее напряжение и емкость, которые постоянны. Для того чтобы изменить параметры батареи, применяются схемы последовательного и параллельного соединения аккумуляторов. Большинство химических источников питания поддаются таким видам подключений.
![Соединенные аккумуляторы](https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/05/1-3-600x334.jpg?x44801)
Соединенные аккумуляторы
Последовательное соединение
Если требуется увеличить напряжение батареи, надо подключить аккумуляторы последовательно, то есть объединить «плюс» каждого элемента с «минусом» другого. При последовательном соединении не оказывается влияния на емкость, а только на напряжение подключённой батареи. Например, два аккумулятора с напряжением 6 В и емкостью 7,2 Ач создадут одну батарею 12 В с той же емкостной величиной.
Вероятность отказа возрастает с количеством подключаемых элементов. Если одна из ячеек выходит из строя, это приводит к низкому напряжению.
Объединять в последовательную цепь можно аккумуляторы, имеющие идентичную емкость, так как они должны разряжаться синхронно во избежание глубокого разряда более слабых элементов.
![Аккумуляторы, соединенные последовательно](https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/05/2-3-600x245.jpg?x44801)
Аккумуляторы, соединенные последовательно
Необходимо соблюдать определенные условия при заряде последовательно подключенных батарей:
- идентичная емкость;
- один уровень разряда;
- общая конструкция.
Если аккумуляторы сильно различаются по названным параметрам, это может привести к превышению предельного тока и напряжения заряда на отдельных элементах, что вызовет их повреждение.
Параллельное соединение
Если автомобилю требуется больше пусковой мощности, чем может обеспечить батарея, соединяются несколько аккумуляторов параллельно.
![Схема параллельного соединения аккумуляторов](https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/05/3-1-600x397.png?x44801)
Схема параллельного соединения аккумуляторов
По практическим соображениям (в основном, вес и размер корпуса) АКБ имеют ограниченную емкость. 12-вольтовые аккумуляторы производятся емкостью до нескольких сотен Ач. Хорошая батарея на 200 Ач весит 60-70 кг. Из-за этого главным образом используются аккумуляторы до 250 Ач. Однако очень часто потребности превышают данную емкость. В таких случаях можно применить параллельное соединение аккумуляторов. Благодаря этому решению, блоки с батарейками не имеют ограничения по пропускной способности, и в то же время их сборка, разборка, перемещение возможны без грузоподъемного оборудования.
Например, чтобы получить емкость 400 Ач и 12 В, надо соединить следующие аккумуляторы:
- две батареи 200 Ач (2 х 200 Ач = 400 Ач);
- пять батарей 80 Ач (5 х 80 Ач = 400 Ач);
- две батареи 100 Ач и одна 200 Ач (2 х 100 Ач + 200 Ач = 400 Ач).
Аналогично любые другие комбинации.
Емкость созданного таким образом набора равна сумме емкостей отдельных аккумуляторов. При этом надо соединить одноименные полюса батарей.
Подключение аккумулятора
Как подключить аккумулятор к нагрузке, зависит от числа элементов и нагрузочного тока:
- При небольшом количестве аккумуляторов и нагрузке или зарядке с малым током различия в отдаче энергии отдельных элементов будут незначительны. Можно подключать нагрузку и зарядку к первой батарее;
- Способ подсоединения, когда «минус» к нагрузке и зарядке подсоединяется от первой батареи, а «плюс» – от последней, рекомендуется для балансировки аккумуляторов под нагрузкой во время зарядки с высоким током или, когда в параллель подключается много элементов. Это позволяет оптимизировать распределение напряжения.
![Предпочтительное подключение параллельно соединенных элементов](https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/05/4-600x203.png?x44801)
Предпочтительное подключение параллельно соединенных элементов
Важно! Второй способ подключения аккумулятора подходит для всех случаев.
Принципы параллельного подключения
Наилучшие результаты можно получить, объединив аккумуляторы с одинаковыми параметрами:
- емкость;
- степень износа;
- внутреннее сопротивление.
Хотя требования к аналогичности параметров в данном случае намного ниже, чем, когда используется последовательное соединение аккумуляторов. Основным условием является идентичное номинальное напряжение. Но можно комбинировать:
- батареи различной емкости;
- аккумуляторы разных производителей;
- даже значительно отличающиеся по степени износа.
Проверка подключения
Перед сборкой нескольких аккумуляторов следует проверить каждую батарею отдельно. Это позволит избежать потерь и даже выхода из строя элементов.
- Использование батареи с очень низкой емкостью не опасно, но не имеет смысла, так как не способно увеличивать мощность, однако возрастет риск будущих проблем;
- Если оставить комбинацию параллельных батарей подключенной, при одной из них с низким током короткого замыкания и потребляющей много энергии, то сохранение этого состояния в течение длительного времени приведет к разрядке других батарей и ограничению эффективности;
- Аккумулятор с небольшим током короткого замыкания, но имеющий значительную емкость может быть полезен, только если энергия потребляется в течение короткого времени после окончания зарядки. Такой комплект требует постоянного контроля, поскольку сопротивление нагрузки может упасть до опасного уровня;
- Проверенные батареи следует заряжать так, чтобы их напряжение было одинаковым. Параллельное соединение заряженных и разряженных аккумуляторов приводит к внезапному сильному току. Заряженный элемент будет быстро разряжаться, а разряженный еще быстрее. Масштаб этого явления зависит от разности напряжений и мощностей.
Например, для аккумулятора 200 Ач не будет опасным подключение второго на 7 Ач, независимо от уровня разряда. В то же время с разностью напряжения во время подключения небольшая батарея будет испытывать значительную потерю мощности, что может довести вплоть до повреждения ее корпуса.
Советы по подключению
Подсоединять аккумулятор к машине при использовании различных схем соединения надо с соблюдением следующих правил:
- Использовать батареи того же производителя, по типу, сроку эксплуатации;
- Так как при параллельном соединении можно увеличить потребляемый ток, надо убедиться, что поперечное сечение кабелей достаточно, чтобы его выдержать;
- Перед установкой необходимо зачистить все контакты и использовать только надежные зажимы;
- Регулярно проверять соединения.
Советы по установке аккумулятора
- Проверить правильное закрепление аккумулятора в машине, чтобы предотвратить его смещения и удары;
- Аксессуары с высокой потребляемой мощностью надо подсоединять только к верхним клеммам, не используя для этого боковые зажимы;
- Заменить кабели и соединения, подвергшиеся коррозии или механическим повреждениям;
- Не поднимать и не перемещать батареи, пользуясь их выходными зажимами.
Комбинация последовательного и параллельного соединения аккумуляторов обеспечивает большую гибкость в форме батареи. Требуемое напряжение и мощность становятся возможными с использованием стандартных ячеек. Высоковольтные батареи требуют тщательного сочленения, особенно при тяжелых нагрузках или при работе в условиях низких температур.
Видео
https://www.youtube.com/watch?v=gswqdmDcYlw