Σειρά, παράλληλη και μικτή σύνδεση μπαταριών

Ολοι μπαταρία, ανάλογα με τον τύπο του, έχει ορισμένες τιμές διαβατηρίου: ονομαστική τάση, μέγιστο ρεύμα, βέλτιστο ρεύμα, ονομαστική χωρητικότητα. Σημειώστε ότι αυτές οι τιμές διαβατηρίου είναι σωστές μόνο εάν τηρείται ο προτεινόμενος τρόπος λειτουργίας της μπαταρίας από τον κατασκευαστή και μόνο για εκείνες τις μπαταρίες των οποίων ο πόρος ζωής δεν έχει εξαντληθεί.

Συμβαίνει επίσης ότι είναι απαραίτητο να επιτύχετε αμέσως περισσότερα από την μπαταρία από αυτά που μπορεί να κάνει σύμφωνα με το διαβατήριο. Επομένως, για να αυξήσουν τη χωρητικότητα, το ρεύμα λειτουργίας ή την τάση, καταφεύγουν συχνά σε σειριακή, παράλληλη και μερικές φορές μικτή (σειρά-παράλληλη) σύνδεση μπαταριών (κυψέλες, κυψέλες).

Έτσι, για τις μπαταρίες ιόντων λιθίου και λιθίου-πολυμερούς, η ονομαστική τιμή τάσης για ένα στοιχείο θα είναι 3,7 V, για μπαταρίες μολύβδου-οξέος - 2,1 V, για νικέλιο-ψευδάργυρο - 1,6 V και για νικέλιο-κάδμιο και υδρίδιο μετάλλου νικελίου — 1,2 V.

Όσον αφορά τη χωρητικότητα και το βέλτιστο ρεύμα της μπαταρίας, αυτές οι παράμετροι εξαρτώνται από πολλές παραμέτρους σχεδιασμού: από την περιοχή των ηλεκτροδίων, από τον όγκο του στοιχείου, από την πυκνότητα του ηλεκτρολύτη κ.λπ.

Εάν είναι απαραίτητο να ληφθεί υψηλότερη τάση λειτουργίας, τότε οι κυψέλες της μπαταρίας συνδέονται σε σειρά, εάν απαιτείται υψηλή χωρητικότητα και ρεύμα, παράλληλα, εάν είναι απαραίτητο να αυξηθεί η χωρητικότητα και να αυξηθεί η τάση, χρησιμοποιήστε σειριακή-παράλληλη σύνδεση του μπαταρίες.

Σειρά σύνδεση μπαταριών και τα χαρακτηριστικά της

Από την αρχή, είναι απαραίτητο να κατανοήσουμε ότι για μπαταρίες συνδεδεμένες σε σειρά - το ρεύμα μέσω κάθε μπαταρίας ενός τέτοιου συγκροτήματος (μπαταρίας) θα είναι πάντα ίσο με το ρεύμα σε ολόκληρο τον κόμβο και ανεξάρτητα από το αν η μπαταρία αποφορτίζεται σε αυτό στιγμή ή φόρτιση.

Για το λόγο αυτό, συνιστάται ανεπιφύλακτα η σύνδεση μόνο μπαταριών ίδιου τύπου (ή σετ) ίδιας χωρητικότητας (πραγματική!) σε σειρά.

Γιατί είναι του ίδιου τύπου; Επειδή η ελάχιστη (στην οποία μπορείτε να εκφορτίσετε) και η μέγιστη (στην οποία μπορείτε να φορτίσετε) τάση για κάθε στοιχείο πρέπει να είναι η ίδια.

Ας ασχοληθούμε τώρα με το ερώτημα γιατί είναι απαραίτητο οι χωρητικότητες που συνδέονται σε σειρά να είναι επίσης οι ίδιες.

Εάν μπαταρίες διαφορετικής χωρητικότητας συνδεθούν σε σειρά, τότε κατά τη διαδικασία εκφόρτισης η κυψέλη με τη μικρότερη χωρητικότητα θα εκφορτιστεί γρηγορότερα από τις άλλες και μπορεί να φτάσει στο σημείο να συμβεί βαθιά εκφόρτιση σε μία από τις κυψέλες που αποτελούν το συγκρότημα, ενώ οι άλλες κυψέλες μπορεί ακόμα να απελευθερωθεί με ασφάλεια.Αυτό θα διαταράξει τη λειτουργία ολόκληρης της μπαταρίας των μπαταριών, η τάση της θα πέσει και η χωρητικότητα απλά δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί επαρκώς στο φορτίο.

Και στη διαδικασία φόρτισης ενός τέτοιου ανομοιόμορφου κόμβου, θα συμβεί το εξής: το στοιχείο μπαταρίας με τη μικρότερη χωρητικότητα θα φορτιστεί ήδη στην απαιτούμενη τάση, ενώ οι γείτονες με μεγαλύτερη χωρητικότητα θα παραμείνουν αφορτισμένοι.

Για να αποφευχθεί μια τέτοια δυσάρεστη εξέλιξη γεγονότων (συμβαίνει ορισμένες από τις κυψέλες, ακόμη και κατά τη σωστή λειτουργία, να χάνουν την αρχική τους χωρητικότητα νωρίτερα από άλλες), ο φορτιστής (ή το συγκρότημα) είναι εξοπλισμένος με έναν ελεγκτή εξισορρόπησης φόρτισης-εκφόρτισης, ο οποίος προστατεύει τα κύτταρα από κρίσιμες λειτουργίες.

Με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, πριν συνδέσετε τις μπαταρίες σε μια σειρά εγκατάστασης, μετρήστε τη χωρητικότητα καθεμιάς με μια ειδική συσκευή που είναι γνωστή σε όλους και είναι ευρέως διαθέσιμη στην αγορά.

Σε αμπέρ-ώρες (Ah) ή milliampere-hours (mAh), η χωρητικότητα της μπαταρίας που προκύπτει από τη σύνδεση πανομοιότυπων μπαταριών σε σειρά θα είναι ίση με τη χωρητικότητα μιας κυψέλης που αποτελείται από μια μπαταρία σειράς.

Το ονομαστικό ρεύμα, όπως και η χωρητικότητα, θα είναι ίσο με το ονομαστικό ρεύμα ενός μόνο στοιχείου. Η ονομαστική τάση (σε βολτ) και η ενέργεια (σε βατ-ώρες) θα είναι ίσες με το άθροισμα των ονομαστικών τάσεων και των βατ-ωρών, αντίστοιχα, όλων των στοιχείων που απαρτίζουν την μπαταρία.

Παράλληλη σύνδεση μπαταριών και τα χαρακτηριστικά της

Η παράλληλη σύνδεση των μπαταριών χρησιμοποιείται όταν η τάση πρέπει να παραμείνει ως έχει, αλλά ταυτόχρονα να αυξηθεί η συνολική χωρητικότητα και, κατά συνέπεια, το ονομαστικό ρεύμα της εγκατάστασης.

Κυψέλες με τις ίδιες ονομαστικές τάσεις μπορούν να συνδεθούν παράλληλα, είναι επίσης πολύ επιθυμητό να είναι του ίδιου τύπου (έτσι ώστε η επίδραση των συνθηκών λειτουργίας στη χωρητικότητα και στα χαρακτηριστικά ρεύματος για όλες τις κυψέλες να είναι περίπου η ίδια).

Κατά τη στιγμή της σύνδεσης, είναι επίσης επιθυμητό να εξισωθούν οι τάσεις ρεύματος προκειμένου να μειωθούν τα ρεύματα εξισορρόπησης που θα προκύψουν αναπόφευκτα όταν οι ακροδέκτες των πόλων των κυψελών κλείσουν παράλληλα.

Η χωρητικότητα του προκύπτοντος στοιχείου σε αμπέρ-ώρες, το ρεύμα λειτουργίας του, καθώς και η αποθηκευμένη ενέργεια σε βατ-ώρες θα είναι ίσα με το άθροισμά τους για καθεμία από τις κυψέλες που αποτελούν το συγκρότημα.

Όταν συνδέετε τις κυψέλες της μπαταρίας παράλληλα, είναι επίσης σημαντικό να θυμάστε ότι το προκύπτον ρεύμα αυτοεκφόρτισης ενός παράλληλου κόμβου θα είναι υψηλότερο από το άθροισμα των ρευμάτων αυτοεκφόρτισης που είναι χαρακτηριστικές κάθε κυψέλης ξεχωριστά, καθώς ορισμένες από τις κυψέλες του σετ θα εκφορτιστούν με -γρήγορα και πιο ανθεκτικά στην αυτοεκφόρτιση, τα κύτταρα θα εκφορτίζονται όχι μόνο μέσω των εαυτών τους, αλλά και μέσω των γειτόνων τους, όλη την ώρα, σαν να λέγαμε, φορτίζοντάς τα.

Σειρά παράλληλη ή μικτή σύνδεση μπαταριών

Εάν κατανοήσατε τους κανόνες και τα χαρακτηριστικά της σειριακής σύνδεσης κυψελών μπαταρίας και κατανοήσατε την αρχή της άθροισης της χωρητικότητας και του ρεύματος σε παράλληλη σύνδεση, τότε δεν θα σας είναι δύσκολο να συνδέσετε τους κόμβους σειράς που προκύπτουν σε παράλληλους ή παράλληλους κόμβους σε σειρά.

Θεωρητικά, για να μειωθεί το ρεύμα αυτοεκφόρτισης, φαίνεται καλύτερο να συνδέσουμε παράλληλα πολλά προηγουμένως προετοιμασμένα, σωστά συναρμολογημένα κυκλώματα σειράς ίδιας χωρητικότητας χωρίς παράλληλο κλείσιμο γειτονικών συνδέσεων.Ωστόσο, στην πράξη είναι ευκολότερο να συνδεθούν πολλοί παράλληλοι κόμβοι μεταξύ τους.

Ως αποτέλεσμα, η αρχή του σχηματισμού συγκροτήματος είναι η εξής: εάν σε μια μικτή σύνδεση ο αριθμός των κυψελών σε σειρά (σε ένα κύκλωμα μπαταριών συνδεδεμένων σε σειρά) υπερβαίνει τον αριθμό των κυψελών παράλληλα (δηλαδή υπερβαίνει τον αριθμό των κυκλωμάτων ), τότε τα κυκλώματα συνδυάζονται παράλληλα.

Εάν σε μια μικτή σύνδεση ο αριθμός των παράλληλων στοιχείων υπερβαίνει τον αριθμό των στοιχείων στο κύκλωμα, τότε οι παράλληλοι κόμβοι συνδέονται σε σειρά αφού βεβαιωθούμε ότι η χωρητικότητά τους είναι ίση.