Последовательное и параллельное соединение аккумуляторов

Правильное соединение аккумуляторовАккумулятор — это устройство, которое преобразует химическую энергию в электрическую. Вы уже могли сталкиваться с различными типами аккумуляторов в автомобилях, велосипедах, фонариках, мобильных телефонах, ИБП и инверторных системах.

Но, может возникнуть ситуация, когда вам будет необходимо соединить несколько аккумуляторов последовательно для определенной цели или применения. Но какова необходимость в последовательном соединении аккумуляторов? Как соединить последовательно аккумуляторы? Каковы существуют требования для последовательного соединения аккумуляторов? Что получится при последовательном соединении аккумуляторов? В этой статье мы объясним важность последовательного подключения аккумуляторов.

Аккумулятор и его применение

Аккумуляторы — удивительные устройства. Это химические устройства, преобразующие химическую энергию в электрическую. Это один из самых простых способов хранения косвенной электрической энергии, так как напрямую ее хранить очень сложно (за исключением суперконденсаторов, но они имеют другой экономический масштаб).

Лучшее в аккумуляторах то, что они доступны в различных формах, размерах, емкостях и типах. Существуют первичные аккумуляторы, предназначенные для одноразового использования, и вторичные аккумуляторы, которые можно перезаряжать для многократного использования. Вы можете выбрать правильный тип аккумулятора в зависимости от применения.

Если говорить о применении аккумуляторов, то изначально они использовались в фонариках и игрушках. Но рост автомобильной промышленности привел к разработке системы автоматического запуска, для которой требовался стартер и аккумулятор. Следовательно, использование аккумуляторов в автомобилях увеличилось в геометрической прогрессии.

Следующей важной вещью, которая привела к устройствам с аккумуляторным питанием, является изобретение транзисторов, а затем и транзисторных радиоприемников. Это превратило большие ламповые радиоприемники в маленькие карманные портативные радиоприемники, работающие от аккумуляторов.

Сегодня аккумулятор стал очень важной частью в экономике. Смартфоны, ноутбуки, планшеты, аварийные лампы, детекторы дыма и т.д. — вот некоторые из популярных устройств, в которых используются аккумуляторы.

Автомобили по-прежнему используют аккумуляторы для запуска двигателя, а также для питания некоторых основных электрических цепей, таких как освещение, аудиосистема, сигнализация и т.д. Чтобы уменьшить выбросы углекислого газа от автомобилей, производители начали разрабатывать гибридные электрические, а также полностью электрические автомобили. Гибридные автомобили используют небольшие аккумуляторы для помощи двигателю внутреннего сгорания. А, электрические автомобили полностью работают от аккумуляторов.

Значение возобновляемых источников энергии также значительно возросло за последнее десятилетие. Использование солнечной энергии в качестве альтернативы обычной сети привело к использованию системы накопления энергии на основе аккумуляторов.

Различные способы подключения аккумуляторов

Всякий раз, при работе с аккумуляторами, вы будете сталкиваться с ситуацией, в которой вам придется подключать несколько аккумуляторов последовательно, параллельно или в комбинации последовательно-параллельно.

Это три распространенных способа подключения аккумуляторов в зависимости от применения.

  • Последовательно
  • Параллельно
  • Последовательно – Параллельно

Читать также:  Структура и работа диода

Но какая польза от таких соединений? В чем преимущество последовательно-параллельного подключения аккумуляторов? А теперь давайте попробуем разобраться во всех типах подключения аккумуляторов.

Как соединить аккумуляторы последовательно?

Давайте начнем с концепции «подключения нескольких аккумуляторов» с помощью последовательного соединения. Предположим, у вас есть два аккумулятора. Если вы соедините положительную клемму (+) второго аккумулятора к отрицательной клемме (-) первого аккумулятора, то говорят, что батареи соединены последовательно.

В последовательном подключении аккумуляторов мы берем выход на положительной клемме (+) первого аккумулятора и отрицательную клемму второго аккумулятора (-).

Мы можем применить этот метод подключения к любому типу аккумуляторов, при условии, что оба аккумулятора одного типа (одинаковое напряжение, емкость и размер). На следующем рисунке показано последовательное соединение одинаковых аккумуляторов.

Последовательное соединение

Хотя в приведенном выше примере показаны только четыре аккумулятора, соединенных последовательно, но вы можете соединить последовательно любое количество аккумуляторов.

Важные примечания, касающиеся последовательного подключения аккумуляторов

Когда мы соединяем два аккумулятора последовательно, выходное напряжение в два раза больше, чем у отдельного аккумулятора. Например, если последовательно соединить два аккумулятора по 12 В, выходное напряжение станет 24 В. Аналогично, для трех последовательно соединенных аккумуляторов это 36 В, для четырех последовательно соединенных аккумуляторов — 48 В и так далее.

В общем случае, если V1 — это напряжение первого аккумулятора, V2 — второго аккумулятора и Vn — n-ого аккумулятора, то выходное напряжение при последовательном соединении n одинаковых аккумуляторов равно:

Vсоединения = V1 + V2 + V3 + . . . + Vn

Еще одной важной характеристикой аккумуляторов является их емкость, которая измеряется в мАч (миллиампер-час) для небольших аккумуляторов и Ач (ампер-час) для больших аккумуляторов. При последовательном подключении аккумуляторов общая емкость системы остается такой же, как и емкость одного отдельного аккумулятора.

Например, если мы соединим два аккумулятора 12 В последовательно, каждый из которых рассчитан на 150 Ач, то эффективная емкость последовательного соединения все равно составит 150 Ач. При последовательном соединении добавляется только напряжение.

Как мы видели из приведенных выше расчетов, последовательное соединение аккумуляторов добавит отдельные напряжения, но общая емкость останется прежней. Таким образом, если вам нужна система более высокого напряжения для вашего устройства, например, в солнечных или инверторных устройствах, вы можете соединить несколько аккумуляторов последовательно. В мощных солнечных установках распространены системы с напряжением 24 В и выше. Система 48 В становится чрезвычайно популярной в электромобилях, особенно в велосипедах.

Еще одна важная вещь, связанная с последовательным подключением аккумуляторов, — это диаметр (сечение) провода. Поскольку мы удваиваем напряжение при той же емкости, вы можете использовать более тонкий провод (более высокий номер AWG).

Читать также:  Какие существуют типы биометрических датчиков?

Как соединить аккумуляторы параллельно?

Следующим важным соединением нескольких аккумуляторов является параллельное соединение. Давайте разберемся в этом на примере. Предположим, у вас есть два аккумулятора с одинаковыми характеристиками. Чтобы сделать параллельное соединение, мы должны соединить положительную клемму (+) первого аккумулятора с положительной клеммой второго аккумулятора.

Точно так же мы должны соединить отрицательную клемму (-) первого аккумулятора с отрицательной клеммой второго аккумулятора.

Как и при последовательном соединении, аккумуляторы при параллельном соединении также должны иметь одинаковые номинальные характеристики (один и тот же тип, напряжение и емкость). На следующем рисунке показано параллельное подключение аккумуляторов.

Параллельное соединение

Если вы хотите подключить более двух аккумуляторов параллельно, вы можете сделать это только при условии, что они одного типа.

Важные примечания, касающиеся параллельного подключения аккумуляторов

Когда мы соединяем два аккумулятора параллельно, эффективное напряжение схемы такое же, как и у отдельного аккумулятора. Например, если мы подключим два аккумулятора 12 В параллельно, выходное напряжение все равно будет 12 В.

Даже если мы соединим несколько аккумуляторов параллельно, общее напряжение все равно будет таким же, как у отдельного аккумулятора.

Но что складывается при параллельном подключении аккумуляторов, ток или емкость аккумуляторов? Если мы подключим два аккумулятора 12 В параллельно, которые рассчитаны на емкость 150 Ач, общее напряжение останется 12 В, но эффективная емкость системы станет 300 Ач.

Но где нам может пригодится параллельное подключение аккумуляторов? Если вам нужен аккумулятор большой емкости, чтобы управлять нагрузками в течение более длительного времени, вы можете подключить аккумуляторы параллельно. Например, если один аккумулятор 12 В 150 Ач может работать в течение 1 часа при подключении к нагрузке, параллельное подключение двух аккумуляторов существенно удвоит емкость и, следовательно, сможет работать в течение 2 часов.

Поскольку мы удваиваем емкость аккумулятора при параллельном подключении, вам придется использовать более толстый провод, чтобы поддерживать повышенные возможности по току.

Последовательно-параллельное соединение аккумуляторов

Можно ли использовать сразу последовательное и параллельное соединения аккумуляторов? Абсолютное да. Благодаря сочетанию последовательно-параллельного соединения вы можете эффективно суммировать как напряжение, так и мощность.

Например, если у вас есть четыре аккумулятора 12 В – 150 Ач, то вы можете подключить последовательно первые два аккумулятора, а также последовательно третий и четвертый аккумулятор соответственно. По сути, это две схемы на 24 В емкостью 150 Ач.

Теперь мы можем соединить эти две схемы параллельно, чтобы добавить их мощности. Итак, окончательные значения системы 24В и 300Ач.

Читать также:  Что такое айфон?

Такие последовательно-параллельные соединения аккумуляторов чрезвычайно распространены в банках накопления солнечной энергии и больших инверторных системах.

Советы и рекомендации по подключению нескольких аккумуляторов

Как упоминалось ранее, аккумуляторы — это химические устройства, которые могут преобразовывать химическую энергию в электрическую. Как и с любыми другими химическими веществами, при работе с аккумуляторами нужно быть предельно осторожными, и любое неправильное обращение может быть очень опасным.

Итак, вот несколько важных советов и рекомендаций для вас, по работе с аккумуляторами:

  • Каждый аккумулятор имеет две клеммы: положительную (+) и отрицательную (-). Подключаем нагрузку через эти клеммы. Никогда не закорачивайте положительные и отрицательные клеммы аккумулятора. Это чрезвычайно опасно и может даже привести к пожару или взрыву.
  • Всякий раз, когда вы соединяете несколько аккумуляторов последовательно или параллельно, всегда выбирайте аналогичные аккумуляторы с одинаковым напряжением и емкостью. Никогда не подключайте две батареи с разным напряжением или разным номиналом в ампер-часах.
  • Почти все аккумуляторы имеют маркировку положительных и отрицательных контактов со знаками «+» и «-». Обратите внимание на эти полярности при последовательном или параллельном подключении аккумуляторов.
  • Есть аккумуляторы не подлежащие перезарядке. Они хороши для одноразового использования, после чего вы должны правильно утилизировать их. Не пытайтесь перезаряжать такие аккумуляторы. Они не предназначены для перезарядки, т.к. могут вызвать пожар.
  • Также есть перезаряжаемые аккумуляторы. Если у вас именно такие, то убедитесь, что вы выбрали подходящее для них зарядное устройство. Отключите зарядное устройство, как только аккумуляторы будут полностью заряжены.
  • Если вы подключаете аккумуляторы последовательно или параллельно, запишите эффективное напряжение и емкость. Эти цифры пригодятся при выборе зарядного устройства.
  • При соединении нескольких аккумуляторов последовательно, параллельно или в сочетании последовательно-параллельных соединений, то сначала лучше нарисовать схему соединения на листке бумаги, прежде чем продолжить. Вы можете перепроверить все соединения на схеме на наличие неправильных соединений или коротких замыканий.

Вывод

Аккумуляторы являются довольно важными устройствами для хранения энергии. Чрезвычайно полезным моментом в отношении аккумуляторов является то, что вы можете подключать их последовательно или параллельно в зависимости от их применения. Мы объяснили вам, как выполнить последовательное соединение аккумуляторов, и некоторые важные моменты, связанные с их последовательным соединением. Мы также объяснили, как работает параллельное подключение аккумуляторов. Прелесть аккумуляторов в том, что вы можете комбинировать последовательное и параллельное соединения, если они вам нужны.

С Уважением, МониторБанк

Добавить комментарий