Serijski, paralelni i mješoviti spoj baterija

Svatko baterija, ovisno o svojoj vrsti, ima određene vrijednosti putovnice: nazivni napon, maksimalna struja, optimalna struja, nazivni kapacitet. Imajte na umu da su ove vrijednosti putovnice točne samo ako se poštuje preporučeni način rada baterije od strane proizvođača i samo za one baterije čiji je životni vijek daleko od iscrpljenog.

Također se događa da je potrebno odmah postići više od baterije nego što je sposobna prema putovnici. Stoga se za povećanje kapaciteta, radne struje ili napona često pribjegava serijskom, paralelnom, a ponekad i mješovitom (serijski-paralelnom) spoju baterija (ćelija, ćelija).

Dakle, za litij-ionske i litij-polimerne baterije nazivna vrijednost napona za jednu ćeliju bit će 3,7 V, za olovne baterije - 2,1 V, za nikal-cink - 1,6 V, a za nikal-kadmij i nikal metal hidrid — 1,2 V.

Što se tiče kapaciteta i optimalne struje baterije, ti parametri ovise o mnogim konstrukcijskim parametrima: o površini elektroda, o volumenu ćelije, o gustoći elektrolita itd.

Ako je potrebno postići veći radni napon, tada se baterije spajaju serijski, ako je potreban veliki kapacitet i struja, paralelno, ako je potrebno povećati kapacitet i povećati napon, koristiti serijsko-paralelni spoj baterije.

Serijski spoj baterija i njegove karakteristike

Od samog početka potrebno je shvatiti da će za baterije spojene u seriju - struja kroz svaku bateriju takvog sklopa (baterije) uvijek biti jednaka struji kroz cijeli čvor i bez obzira da li se baterija pritom prazni moment ili naelektrisanje.

Iz tog razloga, preporučljivo je serijski spajati samo baterije istog tipa (ili kompleta) istog kapaciteta (pravog!).

Zašto su iste vrste? Zato što minimalni (do kojeg možete prazniti) i maksimalni (do kojeg možete puniti) napon za svaku ćeliju moraju biti isti.

Sada se pozabavimo pitanjem zašto je potrebno da i serijski spojeni kapaciteti budu isti.

Ako su baterije različitih kapaciteta spojene u seriju, tada će se tijekom procesa pražnjenja ćelija s najmanjim kapacitetom prazniti brže od ostalih i može doći do točke da dođe do dubokog pražnjenja u jednoj od ćelija koje čine sklop, dok ostale ćelije i dalje se može sigurno pustiti.To će poremetiti rad cijele baterije baterija, njen napon će pasti, a kapacitet se jednostavno ne može adekvatno realizirati u opterećenju.

A u procesu punjenja takvog neravnomjernog čvora dogodit će se sljedeće: baterijska ćelija s najmanjim kapacitetom već će biti napunjena do potrebnog napona, dok će susjedi s većim kapacitetom ostati nenapunjeni.

Kako bi se spriječio takav neugodan razvoj događaja (događa se da neke ćelije, čak i tijekom pravilnog rada, izgube svoj početni kapacitet ranije od drugih), punjač (ili sklop) je opremljen regulatorom za izjednačavanje punjenja i pražnjenja, koji štiti ćelije od kritičnih načina rada.

Na ovaj ili onaj način, prije spajanja baterija u serijsku instalaciju, izmjerite kapacitet svake posebnim uređajem koji je svima poznat i koji je široko dostupan na tržištu.

U amper-satima (Ah) ili miliamper-satima (mAh), kapacitet baterije koji proizlazi iz spajanja identičnih baterija u seriju bit će jednak kapacitetu jedne ćelije koja čini serijsku bateriju.

Nazivna struja, kao i kapacitet, bit će jednaka nazivnoj struji jedne ćelije. Nazivni napon (u voltima) i energija (u vat-satima) bit će jednaki zbroju nazivnih napona i vat-sati svih ćelija koje čine bateriju.

Paralelni spoj baterija i njegove karakteristike

Paralelni spoj baterija koristi se kada napon treba ostaviti kakav jest, ali istovremeno povećati ukupni kapacitet, a time i nazivnu struju instalacije.

Ćelije s istim nazivnim naponima mogu se spojiti paralelno, također je vrlo poželjno da su iste vrste (kako bi utjecaj radnih uvjeta na kapacitet i na strujne karakteristike svih ćelija bio približno isti).

U trenutku spajanja također je poželjno izjednačiti strujne napone kako bi se smanjile struje izjednačenja koje će neizbježno nastati kada se polovi stezaljki ćelija paralelno zatvore.

Kapacitet dobivenog modula u amper-satima, njegova radna struja, kao i pohranjena energija u vat-satima bit će jednaki njihovom zbroju za svaku od ćelija koje čine sklop.

Prilikom paralelnog spajanja baterijskih ćelija, također je važno zapamtiti da će rezultirajuća struja samopražnjenja paralelnog čvora biti veća od zbroja struja samopražnjenja karakterističnih za svaku ćeliju pojedinačno, budući da neke od ćelija u skupu će se prazniti -brzo i otpornije na samopražnjenje, ćelije će se prazniti ne samo kroz sebe, već i kroz svoje susjede, cijelo vrijeme ih, takoreći, puneći.

Serijski paralelni ili mješoviti spoj baterija

Ako ste razumjeli pravila i značajke serijskog povezivanja baterijskih ćelija i razumjeli princip zbrajanja kapaciteta i struje u paralelnoj vezi, tada vam neće biti teško spojiti rezultirajuće serijske čvorove u paralelne ili paralelne čvorove u seriju.

Teoretski, za smanjenje struje samopražnjenja čini se da je bolje paralelno spojiti nekoliko prethodno pripremljenih, pravilno sastavljenih serijskih krugova istog kapaciteta bez paralelnog zatvaranja susjednih veza.Međutim, u praksi je lakše povezati više paralelnih čvorova zajedno.

Kao rezultat toga, princip formiranja sklopa je sljedeći: ako u mješovitoj vezi broj ćelija u seriji (u jednom krugu baterija spojenih u seriju) premašuje broj ćelija u paraleli (to jest, premašuje broj krugova ), tada se krugovi kombiniraju paralelno.

Ako u mješovitoj vezi broj paralelnih elemenata premašuje broj elemenata u krugu, tada se paralelni čvorovi spajaju u seriju nakon što se provjeri da im je kapacitet jednak.