Sériové a paralelní připojení baterií

Proč připojovat baterie

Baterie, podobně jako kondenzátor, může ukládat energii. Na rozdíl od jednoduché galvanické baterie, kde jsou chemické reakce, které generují elektřinu, nevratné, lze baterii nabít. Přitom se ionty od sebe oddělují a vnitřní chemie baterie se nabíjí jako pružina. Následně tyto ionty díky „nabitému“ chemickému procesu darují své další elektrony elektrickému obvodu a samy se budou snažit o neutralitu kyselého elektrolytu.

Všechno je v pořádku, pouze množství energie z baterie, které je schopna generovat po úplném nabití, závisí na její celkové hmotnosti. A hmotnost závisí na výkonu - existují normy a baterie se vyrábějí podle těchto norem. Je dobré, když je spotřeba elektřiny podobně standardizovaná. Například když máte auto, které potřebuje určité množství elektřiny k nastartování motoru. Pro jejich další potřeby - napájení automatů na parkovišti, napájení zámků zařízeními proti krádeži atd. Standardy baterií a jsou určeny k pohonu různých typů vozidel.

A v jiných oblastech, kde je vyžadováno stabilní konstantní napětí, je poptávka po výkonových parametrech mnohem širší a rozmanitější. Proto, když máte stejný typ a přísně identické baterie, můžete přemýšlet o jejich použití v různých kombinacích a efektivnějších způsobech nabíjení, než je banální jejich střídavé nabíjení.

Proč připojit více baterií

Hlavní důvody, proč jsou baterie kombinovány do sestav, lze shrnout takto:

1. Snižte ohmické ztráty (nebo tepelné ztráty během přenosu energie) zvýšením odporu systému. Síla a odpor proudu jsou navzájem nepřímo úměrné a čím slabší je proud, tím menší je ztráta.
2. Sestavte baterii vhodnou pro napájení zařízení s vyšším rozsahem napětí.
3. Zvyšte kapacitu baterie.
4. Zvyšte výkon i napětí.

Jedním slovem vytvoří baterii, která vyhovuje konkrétním potřebám. Je jednodušší a pohodlnější kombinovat baterie po ruce, než kupovat desítky různých baterií. A v některých případech je to o něco levnější.

ODKAZ. Elektřina, která se hromadí v baterii, je tvořena energiemi základních prvků. Proto se sériovým, paralelním a kombinovaným připojením bude stejné, pokud se použijí stejné prvky ve stejném množství.

Připojení napájecích zdrojů

Stejně jako zátěže, například žárovky, mohou být baterie zapojeny paralelně i sériově.

Současně, jak lze okamžitě tušit, je třeba něco shrnout. Když jsou rezistory zapojeny do série, jejich odpor se sečte, proud na nich se sníží, ale skrze každý z nich to půjde stejně. Stejně tak bude proud protékat sériovým připojením baterií. A protože jich je více, napětí na bateriových výstupech se zvýší. Proto při konstantní zátěži bude protékat větší proud, který spotřebuje kapacitu celé baterie ve stejnou dobu jako kapacita jedné baterie připojené k této zátěži.

Paralelní připojení zátěží vede ke zvýšení celkového proudu, zatímco napětí na každém z odporů bude stejné.Totéž platí pro baterie: napětí na paralelním připojení bude stejné jako u jednoho zdroje a proud může dohromady dát více. Nebo pokud zátěž zůstane taková, jaká byla, budou ji moci napájet proudem, dokud se zvýší jejich celková kapacita.

Nyní, když jsme zjistili, že je možné připojit baterie paralelně a sériově, zvážíme podrobněji, jak to funguje.

Způsoby připojení zařízení

Specialisté v oblasti designu a organizace topných komplexů rozlišují tři hlavní typy, které se liší implementačním algoritmem a účinností. Každý z nich má své vlastní výhody, které se projevují ve specifických provozních podmínkách. Spojení se stalo

Postranní

Předpokládá, že radiátor je připojen k hlavnímu vedení z jedné strany. V tomto případě je přívod vody umístěn nahoře, výstup je dole, aby bylo zajištěno rovnoměrné zahřátí sekcí nebo povrchu panelu. Tato metoda instalace je považována za efektivní, protože procento nekryté oblasti výměny tepla není větší než 10%. Nejčastěji se sériové připojení topných baterií provádí v bytech vícepodlažních budov, které jsou spotřebiteli centralizované komunální sítě.

Takové schéma je často doplněno obtokem - potrubím menšího průměru spojujícím přívodní a zpětné potrubí. Toto zařízení je doplněno uzavíracími ventily, které oddělují zařízení od systému.

Úhlopříčka

Umožňuje maximalizovat oblast výměny tepla ohřívače. Výsledná síla je referenční a je uvedena v pasu produktu. Pro implementaci tohoto schématu připojení je nutné umístit na jedné straně vchod do chladiče nahoře, na druhé straně výstup dole. Díky tomu bude tok pracovního média rovnoměrně procházet všemi vnitřními kanály.

Tato metoda je ideální pro baterie s mnoha sekcemi. Je to diagonální páskování, které vám umožní plně si uvědomit výhody, které přináší sériové připojení topných těles.

Mezi jeho nedostatky je třeba zdůraznit

1. zvýšené náklady na stavební materiály ve srovnání s bočními spoji
2. neschopnost skrýt komunikaci ve zdi nebo podlaze
3. složitost instalačních prací

Dolní

Nejestetičtějším způsobem integrace zařízení do systému je, když jsou vstup i výstup chladicí kapaliny umístěny ve spodní části skříně z různých stran. V tomto případě jsou trubky nejčastěji skryty pod podlahou a betonovým potěrem. V tomto ohledu je uspořádání takového schématu možné ve fázi výstavby a opravy.

Pokud jsou topné baterie zapojeny do série, při spodním připojení je možná ztráta až 15-20% účinnosti systému. To je způsobeno skutečností, že je poněkud problematické, aby voda stoupala přes vnitřní kolektory do horní části těla zařízení. Výsledkem je, že některé oblasti se dostatečně neohřívají.

Jak funguje chemický zdroj energie

Potravinové zdroje založené na chemických procesech jsou primární a sekundární. Primární zdroje se skládají z pevných elektrod a elektrolytů, které je chemicky a elektricky spojují - kapalné nebo pevné sloučeniny. Komplex reakcí celé jednotky působí takovým způsobem, že se v ní vylučuje chemická nerovnováha, což vede k určité rovnováze složek. Energie uvolněná v tomto případě ve formě nabitých částic zhasne a vytvoří elektrické napětí na svorkách. Pokud nedochází k odtoku nabitých částic ven, elektrické pole zpomaluje chemické reakce uvnitř zdroje. Když připojíte svorky zdroje s určitou elektrickou zátěží, obvodem proběhne proud a chemické reakce se obnoví s obnovenou energií a opět dodají elektrické napětí do svorek.Napětí u zdroje tedy zůstává nezměněno a pomalu klesá, dokud v něm zůstává chemická nerovnováha. To lze pozorovat pomalým, postupným poklesem napětí na svorkách.

Toto se nazývá vybití chemického zdroje elektřiny. Zpočátku bylo zjištěno, že takový komplex reaguje se dvěma různými kovy (měď a zinek) a kyselinou. V tomto případě jsou kovy v procesu vybíjení zničeny. Pak však vybrali takové komponenty a jejich interakci tak, že pokud se po snížení napětí na svorkách v důsledku výboje tam uměle udržuje, pak elektrický proud protéká zpět zdrojem a chemické reakce se mohou znovu obrátit vytvoření předchozího nerovnovážného stavu v komplexu.

Zdroje prvního typu, ve kterých jsou komponenty nenávratně zničeny, se po objeviteli takových procesů, Luigi Galvani, nazývají primární nebo galvanické články. Zdroje druhého druhu, schopné působením vnějšího napětí obrácením celého mechanismu chemických reakcí, opět se vrátit do nerovnovážného stavu uvnitř zdroje, se nazývají zdroje druhého druhu neboli elektrické akumulátory. Od slova „hromadit“ - zahušťovat, sbírat. A jejich hlavní funkce, která byla právě popsána, se nazývá nabíjení.

S bateriemi to však není tak jednoduché.

Bylo nalezeno několik takových chemických mechanismů. S různými látkami v nich obsaženými. Proto existuje několik typů baterií. A chovají se jinak, nabíjení a vybíjení. A v některých případech vznikají jevy, které jsou velmi dobře známé lidem, kteří s nimi jednají.

A zabývá se jimi prakticky každý. Baterie, jako autonomní zdroje energie, se používají všude a v nejrůznějších zařízeních. Od malých náramkových hodinek po vozidla různých velikostí: auta, trolejbusy, dieselové lokomotivy, motorové lodě.

Pokyny k návrhu baterie

• Při sériovém a paralelním zapojení musí být všechny baterie stejného typu, věku a stejného výrobce. Kapacita baterií při sériovém zapojení musí být stejná; paralelně lze navzájem propojit baterie různých kapacit.
• Pokud při sériovém zapojení selže jedna baterie, musí se vyměnit všechny baterie v baterii. Pokud při paralelním připojení selže jedna baterie, je vyjmuta a zbývající jsou používány, dokud nejsou vybité. Poté se baterie vymění.

Abyste předešli předčasnému stárnutí, neohřívejte baterie. Každé zvýšení teploty o 6 ° C nad 20 ° C snižuje životnost na polovinu. Vložte baterie na dobře větrané a chladné místo a nechte mezi nimi vzduchový prostor, aby stimulovaly tvorbu tepla.

• Nezvyšujte kapacitu baterií, pokud jsou baterie instalovány v jiné místnosti. Baterie umístěné na různých místech budou fungovat při různých teplotách okolí a nebudou se vybíjet a nabíjet rovnoměrně. To dále zvýší teplotní rozdíl a povede k předčasnému stárnutí a selhání baterie. Pokud jsou baterie nabité nebo vybité silným proudem, může dojít k tepelnému úniku a výbuchu.

  
  Připojení nabíječky k baterii paralelně připojených baterií.

• Pokud je nabíjecí nebo vybíjecí proud baterie po delší dobu 200 A při 12 V (100 A při 24 V), vzniká značné teplo. K rozptýlení použijte nucené větrání.Za tímto účelem nainstalujte do vstupu vzduchu do prostoru pro baterie ohnivzdorný ventilátor. Sací ventilátor snižuje riziko vznícení vodíku generovaného bateriemi. (Některé normy vyžadují nucenou ventilaci vzduchu, kdykoli jsou baterie připojeny k nabíječce s výkonem větším než 2 kW, tj. 167 A při 12 V nebo 83 A při 24 V).
• Regulátor napětí jakékoli výkonné nabíječky musí mít teplotní senzor, který snižuje nabíjecí napětí při zahřívání baterií.
• Velkokapacitní baterie s vysokými nabíjecími a vybíjecími proudy jsou instalovány v obytných prostorech pouze v uzavřených nádobách s vyvětráním.

Některé funkce baterie

Klasická baterie je automobilová olovo-síranová baterie. Vyrábí se ve formě akumulátorů zapojených do série do baterie. Jeho použití a nabíjení / vybíjení jsou dobře známy. Nebezpečné faktory v nich jsou korozivní kyselina sírová, která má koncentraci 25-30%, a plyny - vodík a kyslík -, které se uvolňují, když nabíjení pokračuje po chemickém dokončení. Směs plynů vznikajících při disociaci vody je přesně známý výbušný plyn, kde je vodík přesně dvakrát tolik než kyslík. Taková směs exploduje při každé příležitosti - jiskra, silná rána.

Baterie pro moderní zařízení - mobilní telefony, počítače - jsou vyráběny v miniaturním provedení, pro jejich nabíjení jsou vyráběny nabíječky různých provedení. Mnoho z nich obsahuje řídicí obvody, které umožňují sledovat konec procesu nabíjení nebo vyváženě nabíjet všechny prvky, to znamená odpojit ty, které již byly ze zařízení nabity.

Většina z těchto baterií je zcela bezpečná a nesprávné vybíjení / nabíjení je může pouze poškodit („paměťový efekt“).

To platí pro všechny, s výjimkou baterií na bázi kovového Li - lithia. Je lepší s nimi neexperimentovat, ale nabíjet pouze na nabíječkách k tomu speciálně určených a pracovat s nimi pouze podle pokynů.

Důvodem je to, že lithium je velmi aktivní. Je to třetí prvek periodické tabulky po vodíku, kov, který je aktivnější než sodík.

Při práci s lithium-iontovými a jinými na něm založenými bateriemi může kovový lithium postupně vypadávat z elektrolytu a jednou způsobit zkrat uvnitř článku. Z toho se může vznítit, což povede ke katastrofě. Protože to NELZE vyplatit. Hoří bez kyslíku, když reaguje s vodou. V tomto případě se uvolňuje velké množství tepla a ke spalování se připojují další látky.

Je známo, že se mobilní telefony s lithium-iontovými bateriemi vznítí.

Inženýrská myšlenka se však pohybuje vpřed a vytváří stále více nových nabíjecích článků založených na lithiu: lithium-polymer, lithium-nanodrát. Snažím se překonat nedostatky. A jsou velmi dobré jako baterie. Ale ... od hříchu je lepší nedělat s nimi ty jednoduché činy, které jsou popsány níže.

Volba schématu zapojení pro ohřev baterií

Po dokončení výběru typu topného kotle se určí schéma připojení topných baterií v domě. Může to být jednootrubkový nebo dvoutrubkový.
Samotné připojení radiátorů se provádí jedním ze tří způsobů:

• dno;
• postranní;
• úhlopříčka.

Pokud bylo při rozhodování o tom, jak připojit topnou baterii, plánováno jednosměrné potrubí, pak by počet sekcí na jednom zařízení neměl překročit 12 u gravitačních topných sítí a 24 u systémů vybavených oběhovým čerpadlem.

Je-li nutné instalovat větší počet sekcí, je třeba použít univerzální potrubí k topným tělesům. Při instalaci topných zařízení byste neměli zapomenout na průchodnost přímého potrubí a zpětného potrubí, která závisí na jejich průměru a koeficientu drsnosti.

Efektivního přenosu tepla lze dosáhnout za podmínky optimálního umístění baterií, respektive při dodržení instalační vzdálenosti zařízení ve vztahu ke stěnám, podlaze, oknu a parapetu.
Pokyny k instalaci a správné připojení topného tělesa zajišťují následující normy:

• zařízení by mělo být ve vzdálenosti 10 - 12 centimetrů od podlahy;
• neměla by být instalována blíže než 8 - 10 centimetrů k parapetu;
• zadní panel by neměl být umístěn blíže než 2 centimetry od stěny;
• při instalaci baterií je nutné zajistit regulaci stupně jejich zahřívání, a to v ručním i automatickém režimu. K tomu jsou zakoupeny speciální termostaty (podrobněji: "Regulační ventily pro topná tělesa, instalace ventilů");
• za účelem opravy nebo výměny chladiče by měly být k dispozici ventily, ventily a ruční kohouty. Umožní vám odpojit produkt od topného systému;
• musíte dát Mayevského kohoutky na zařízení, například na fotografii. S jejich pomocí je odstraněn vzduch zachycený v systému.

Sériové připojení zdrojů

Toto je známá baterie článků, „plechovek“. Důsledně - to znamená, že plus prvního je vyveden - bude kladný vývod celé baterie a mínus je připojen k plusu druhého. Mínus druhého - s plusem třetího. A tak do posledního. Mínus předposledního je spojen s jeho plusem a jeho mínus je vyveden - druhá svorka baterie.

Když jsou baterie zapojeny do série, přidá se napětí všech článků a na výstupu - plus a minus svorky baterie - bude získán součet napětí.

Například autobaterie, která má v každé nabité baterii přibližně 2,14 voltů, dává celkem 12,84 voltů ze šesti plechovek. 12 takových plechovek (baterie pro vznětové motory) dá 24 voltů.

A kapacita takového připojení zůstává stejná jako kapacita jedné plechovky. Protože je výstupní napětí vyšší, jmenovitý výkon zátěže se zvýší a spotřeba energie bude rychlejší. To znamená, že všichni budou vybiti najednou společně jako jeden prvek.

Sériové připojení baterií

Tyto baterie se také nabíjejí sériově. Plus napájecího napětí je připojen k plusu, mínus k mínusu. Pro běžné nabíjení je nutné, aby všechny banky byly stejné parametry, ze stejné dávky a stejně vybité.

V opačném případě, pokud jsou vybité trochu odlišně, pak při nabíjení jeden dokončí nabíjení před ostatními a začne nabíjet. A to by pro něj mohlo skončit špatně. Totéž bude pozorováno u různých kapacit prvků, které jsou, přísně vzato, stejné.

Sériové připojení baterií bylo vyzkoušeno od samého začátku, téměř současně s vynálezem elektrochemických článků. Alessandro Volta vytvořil svůj slavný galvanický sloup z kruhů dvou kovů - mědi a zinku, které pohyboval látkami namočenými v kyselině. Konstrukce se ukázala jako úspěšný vynález, praktická a dokonce poskytla napětí, které bylo dostačující pro tehdy odvážné experimenty ve studiu elektřiny - dosáhlo 120 V - a stalo se spolehlivým zdrojem energie.

Bezpečnostní inženýrství

• používejte dielektrické rukavice;
• nedotýkejte se svorek holýma rukama;
• baterie musí být odpojeny od zátěže;
• používat nástroje s izolovanými rukojeťmi;
• před připojením zkontrolujte svorky a připojovací kolíky;
• nepoužívejte baterie s různými parametry a stupněm opotřebení;
• buďte opatrní s polaritou;
• pro připojení použijte vhodné vodiče;
• izolujte sestavu od vlhkosti

POZORNOST! Hlavní věcí je chránit se před úrazem elektrickým proudem.

Chyby při přepínání a jejich důsledky

Chyby přepínání lze rozdělit na chyby samotného připojení (smíšené plus a mínus) a nesprávný výběr baterií a připojovacích vodičů.

Paralelní připojení baterií

Při paralelním připojení napájecích zdrojů musí být všechny plusy připojeny k jednomu, čímž se vytvoří kladný pól baterie, všechny minusy k druhému, čímž se vytvoří mínus baterie.

Část baterie

Paralelní připojení

S takovým spojením by napětí, jak vidíme, mělo být stejné na všech prvcích. Ale co to je? Pokud mají baterie před připojením různá napětí, okamžitě po připojení bude okamžitě zahájen proces „vyrovnání“. Ty prvky s nižším napětím se začnou velmi intenzivně dobíjet a čerpat energii z těch s vyšším napětím. A je dobré, když je rozdíl napětí vysvětlen různým stupněm vybití stejných prvků. Pokud se však liší, s různými hodnotami napětí, začne nabíjení se všemi následujícími kouzly: ohřev nabitého prvku, var elektrolytu, ztráta kovu elektrod atd. Před propojením prvků v paralelní baterii je proto nutné změřit napětí na každém z nich voltmetrem, aby byla zajištěna bezpečnost nadcházející operace.

Jak vidíme, obě metody jsou docela životaschopné - paralelní i sériové připojení baterií. V každodenním životě máme dostatek prvků, které jsou součástí našich gadgetů nebo fotoaparátů: jednu baterii, dvě nebo čtyři. Jsou propojeny tak, jak je definováno designem, a my ani nepřemýšlíme o tom, zda se jedná o paralelní nebo sériové připojení.

Ale když je v technické praxi nutné okamžitě zajistit velké napětí, a to i po dlouhou dobu, jsou v areálu vybudována obrovská pole akumulátorů.

Například pro nouzové napájení rádiové reléové komunikační stanice s napětím 220 voltů v době, kdy musí být odstraněna jakákoli porucha v napájecím obvodu, to trvá 3 hodiny ... Existuje spousta baterií.

Podobné články:

• Metody pro převod 220 voltů na 380
• Výpočet ztrát napětí v kabelu
• Práce s megohmetrem: k čemu slouží a jak jej používat?

Faktory ovlivňující účinnost vytápění

Účinnost topné konstrukce závisí na několika faktorech:

1. Uspořádání prvků topného systému
   ... Stupeň a rovnoměrnost vytápění místnosti závisí na správnosti této práce, a tedy na výši peněz vynaložených na vytápění domu nebo bytu.
2. Výběr topného zařízení
   ... Vše, co je potřeba k vytvoření topného systému, se získává na základě odborně provedeného výpočtu technických a finančních ukazatelů. Faktem je, že rozhodnutí o správném připojení topných těles a volba vhodného zařízení přispívá k dosažení maximálního přenosu tepla s minimální spotřebou paliva.