Serijsko i paralelno spajanje baterija

Zašto spajati baterije

Baterija, poput kondenzatora, može čuvati energiju. Za razliku od jednostavne galvanske baterije, gdje su kemijske reakcije koje stvaraju električnu energiju nepovratne, baterija se može puniti. Pritom se ioni međusobno razvode, a unutarnja kemija baterije puni se poput opruge. Nakon toga, ovi će ioni, zbog "nabijenog" kemijskog procesa, donirati svoje suvišne elektrone u električni krug, težeći natrag neutralnosti kiselog elektrolita.

Sve je u redu, samo što baterija ima količinu energije koju može stvoriti nakon punog napunjenja, ovisi o njezinoj ukupnoj masi. A težina ovisi o performansama - postoje standardi, a baterije su izrađene prema tim standardima. Dobro je kada je potrošnja električne energije na sličan način standardizirana. Na primjer, kada imate automobil kojem treba određena količina električne energije da pokrene motor. Pa, za njihove druge potrebe - hranjenje automatike na parkiralištu, napajanje brava uređajima protiv krađe itd. Standardi za baterije i dizajnirani su za pogon različitih vrsta vozila.

A u drugim područjima gdje je potreban stabilan konstantni napon, potražnja za parametrima snage je mnogo šira i raznovrsnija. Stoga, imajući isti tip i strogo identične baterije, možete razmisliti o njihovoj upotrebi u različitim kombinacijama i učinkovitijim načinima punjenja nego što je banalno da se sve redom pune.

Zašto spajati više baterija

Glavni razlozi zbog kojih se baterije kombiniraju u sklopove mogu se sažeti kako slijedi:

1. Smanjite omske gubitke (ili gubitke topline tijekom prijenosa snage) povećavanjem otpora sustava. Snaga i otpor struje međusobno su obrnuto proporcionalni, a što je struja slabija, gubitak je manji.
2. Sastavite bateriju prikladnu za napajanje uređaja s većim rasponom napona.
3. Povećajte kapacitet baterije.
4. Povećajte i snagu i napon.

Jednom riječju, oni stvaraju bateriju koja odgovara određenim potrebama. Jednostavnije je i prikladnije kombinirati baterije pri ruci nego kupiti desetke različitih baterija. A u nekim je slučajevima prilično jeftiniji.

LITERATURA. Električna energija koja se akumulira u bateriji sastoji se od energije sastavnih elemenata. Stoga će s serijskim, paralelnim i kombiniranim povezivanjem biti isto ako se isti elementi koriste u istoj količini.

Spajanje napajanja

Kao i opterećenja, na primjer, žarulje, baterije se mogu spajati paralelno i serijski.

Istodobno, kako se može odmah posumnjati, nešto se mora sažeti. Kad su otpornici spojeni u seriju, njihov se otpor zbraja, struja na njima će se smanjivati, ali kroz svaki od njih ići će isto. Isto tako, struja će teći isto kroz serijski priključak baterija. A budući da ih je više, napon na izlazima baterija će se povećati. Posljedično, s konstantnim opterećenjem, teći će veća struja, koja će istrošiti kapacitet cijele baterije istodobno s kapacitetom jedne baterije povezane s tim opterećenjem.

Paralelno spajanje opterećenja dovodi do povećanja ukupne struje, dok će napon na svakom od otpora biti jednak.Isto je i s baterijama: napon na paralelnom priključku bit će jednak naponu jednog izvora, a struja sve skupa može dati više. Ili, ako opterećenje ostane ono što je bilo, moći će ga opskrbljivati ​​strujom sve dok im se poveća ukupni kapacitet.

Sada, utvrdivši da je moguće paralelno i serijski povezati baterije, detaljnije ćemo razmotriti kako to funkcionira.

Načini povezivanja uređaja

Stručnjaci u području dizajna i organizacije grijaćih kompleksa razlikuju tri glavne vrste koje se razlikuju u algoritmu implementacije i učinkovitosti. Svaki od njih ima svoje prednosti, koje se očituju u određenim uvjetima rada. Dogodi se povezanost

Bočno

Pretpostavlja se da je radijator s jedne strane povezan s glavnom linijom. U tom se slučaju ulaz za vodu nalazi na vrhu, a izlaz na dnu kako bi se osiguralo najjednostavnije zagrijavanje dijelova ili površine ploče. Ova metoda ugradnje smatra se učinkovitom, jer postotak nepokrivene površine izmjene topline nije veći od 10%. Najčešće se serijski bočni priključak baterija za grijanje provodi u stanovima višespratnih zgrada koji su potrošači centralizirane komunalne mreže.

Često se takva shema nadopunjuje zaobilaznicom - cijevi manjeg promjera koja povezuje dovodne i povratne vodove. Ovaj uređaj nadopunjuju zaporni ventili koji odsijecaju uređaj iz sustava.

Dijagonalno

Omogućuje vam da maksimalno povećate područje izmjene topline grijača. Dobivena snaga je referenca i naznačena je u putovnici za proizvod. Za provedbu ovog dijagrama povezivanja potrebno je postaviti ulaz radijatora na vrh s jedne strane, a izlaz na dno s druge strane. Zbog toga će protok radnog medija ravnomjerno prolaziti kroz sve unutarnje kanale.

Ova je metoda idealna za baterije s više dijelova. Dijagonalna traka omogućuje vam da u potpunosti shvatite prednosti koje daje serijski priključak radijatora grijanja.

Među njegovim nedostacima vrijedi istaknuti

1. povećani troškovi građevinskog materijala u usporedbi s bočnim vezama
2. nemogućnost skrivanja komunikacija u zidu ili podu
3. složenost instalacijskog posla

Niži

Najestetskiji način integriranja uređaja u sustav je kada su ulaz i izlaz rashladne tekućine smješteni u donjem dijelu kućišta s različitih strana. U ovom su slučaju cijevi najčešće skrivene ispod poda i betonske košuljice. S tim u vezi, raspored takve sheme moguć je u fazi gradnje i popravka.

Ako su grijaće baterije spojene u seriju, na donjem priključku moguć je gubitak do 15-20% učinkovitosti sustava. To je zbog činjenice da je donekle problematično dizanje vode kroz unutarnje kolektore do gornjeg dijela tijela uređaja. Kao rezultat toga, neka se područja ne zagrijavaju dovoljno.

Kako funkcionira kemijsko napajanje

Izvori hrane zasnovani na kemijskim procesima su primarni i sekundarni. Primarni izvori sastoje se od krutih elektroda i elektrolita koji ih kemijski i električki povezuju - tekući ili čvrsti spojevi. Kompleks reakcija cijele jedinice djeluje na takav način da se kemijska neravnoteža svojstvena njoj isprazni, što dovodi do određene ravnoteže komponenata. Energija koja se u ovom slučaju oslobađa u obliku nabijenih čestica gasi se i stvara električni napon na stezaljkama. Sve dok van nema izljeva nabijenih čestica, električno polje usporava kemijske reakcije unutar izvora. Kada spojite terminale izvora s određenim električnim opterećenjem, struja će prolaziti kroz krug i kemijske reakcije nastavit će se obnovljenom snagom, opet dovodeći električni napon na terminale.Dakle, napon na izvoru ostaje nepromijenjen, polako opadajući, sve dok u njemu ostaje kemijska neravnoteža. To se može primijetiti laganim postupnim smanjenjem napona na stezaljkama.

To se naziva pražnjenje kemijskog izvora električne energije. U početku je utvrđeno da takav kompleks reagira s dva različita metala (bakar i cink) i kiselinom. U ovom slučaju, metali se uništavaju u procesu pražnjenja. Ali onda su odabrali takve komponente i njihovu interakciju tako da, ako se nakon smanjenja napona na stezaljkama kao rezultat pražnjenja tamo umjetno održava, tada će električna struja teći natrag kroz izvor i kemijske reakcije se mogu ponovno obratiti stvarajući prethodno neravnotežno stanje u kompleksu.

Izvori prvog tipa, u kojima su komponente nepovratno uništene, nazivaju se primarnim ili galvanskim ćelijama, prema otkrivaču takvih procesa, Luigiju Galvaniju. Izvori druge vrste, koji su pod djelovanjem vanjskog napona sposobni preokrenuti čitav mehanizam kemijskih reakcija i opet se vratiti u neravnotežno stanje unutar izvora, nazivaju se izvorima druge vrste, ili električnim akumulatorima. Od riječi "akumulirati" - zgusnuti, sakupljati. A njihova glavna karakteristika, upravo opisana, zove se punjenje.

Međutim, s baterijama stvari nisu tako jednostavne.

Pronađeno je nekoliko takvih kemijskih mehanizama. S različitim tvarima koje su uključene u njih. Stoga postoji nekoliko vrsta baterija. I ponašaju se drugačije, pune se i prazne. A u nekim slučajevima nastaju pojave koje su vrlo dobro poznate ljudima koji s njima imaju posla.

I s njima se praktički svi bave. Baterije, kao autonomni izvori energije, koriste se svugdje, u širokom spektru uređaja. Od malih ručnih satova do vozila različitih veličina: automobila, trolejbusa, dizel lokomotiva, motornih brodova.

Smjernice za dizajn baterija

• Kad su spojene u seriju i paralelno, sve baterije moraju biti istog tipa, starosti i istog proizvođača. Kapacitet baterija pri serijskom povezivanju mora biti jednak, paralelno se međusobno mogu spajati baterije različitog kapaciteta.
• Ako kod serijskog spajanja jedna baterija otkaže, sve baterije u bateriji moraju se zamijeniti. Ako jedna baterija otkaže pri paralelnom povezivanju, ona se uklanja, a preostale se koriste dok se ne isprazne. Zatim se baterije zamjenjuju.

Da biste izbjegli prerano starenje, nemojte zagrijavati baterije. Svakih 6 ° C porasta iznad 20 ° C smanjuje se vijek trajanja za pola. Instalirajte baterije na dobro prozračenom, hladnom mjestu i ostavite zračni prostor između njih kako biste potaknuli stvaranje topline.

• Nemojte povećavati kapacitet baterije s baterijama instaliranim u drugoj sobi. Baterije smještene na različitim mjestima raditi će na različitim temperaturama okoline i neće se ravnomjerno isprazniti i napuniti. To će dodatno povećati temperaturnu razliku i dovesti do preranog starenja i otkaza baterije. Ako se baterije napune ili isprazne jakom strujom, može doći do toplinskog odbjega i eksplozije.

  
  Spajanje punjača na bateriju paralelno spojenih baterija.

• Ako je struja punjenja ili pražnjenja akumulatora dulje vrijeme 200 A pri 12 V (100 A pri 24 V), stvara se značajna toplina. Za širenje upotrijebite prisilnu ventilaciju.Da biste to učinili, instalirajte vatrootporni ventilator na otvoru za zrak u odjeljku za baterije. Ulazni ventilator smanjuje rizik od paljenja vodika koji generiraju baterije. (Neki standardi zahtijevaju prisilnu ventilaciju zraka kad god su baterije spojene na punjač snage veće od 2 kW, tj. 167 ampera na 12 volti ili 83 ampera na 24 volti).
• Regulator napona bilo kojeg moćnog punjača mora imati temperaturni senzor koji smanjuje napon punjenja kada se baterije zagrijavaju.
• Baterije velikog kapaciteta s visokim strujama punjenja i pražnjenja ugrađuju se u odjeljke za stanovanje samo u zatvorene posude s iznesenom ventilacijom.

Neke značajke baterija

Klasična baterija je automobilska olovno-sulfatna baterija. Proizvodi se u obliku akumulatora koji su serijski povezani u bateriju. Njegova upotreba i punjenje / pražnjenje su dobro poznati. Opasni čimbenici u njima su korozivna sumporna kiselina koja ima koncentraciju od 25-30% i plinovi - vodik i kisik - koji se oslobađaju kada se punjenje nastavlja nakon što je kemijski dovršeno. Smjesa plinova koja nastaje disocijacijom vode upravo je dobro poznati eksplozivni plin, gdje je vodika točno dvostruko više od kisika. Takva smjesa eksplodira u svakoj prilici - iskra, jak udarac.

Baterije za modernu opremu - mobiteli, računala - izrađene su u minijaturnom dizajnu; za njihovo punjenje proizvode se punjači različitih izvedbi. Mnogi od njih sadrže upravljačke krugove koji vam omogućuju praćenje završetka postupka punjenja ili uravnoteženo punjenje svih elemenata, odnosno odvajanje onih koji su već napunjeni s uređaja.

Većina ovih baterija prilično su sigurne i nepravilno pražnjenje / punjenje može ih samo oštetiti ("efekt memorije").

To se odnosi na sve, osim na baterije na bazi metala Litij. Bolje je ne eksperimentirati s njima, već puniti samo na punjačima posebno dizajniranim za to i raditi s njima samo prema uputama.

Razlog je taj što je litij vrlo aktivan. To je treći element u periodnom sustavu nakon vodika, metala koji je aktivniji od natrija.

Pri radu s litij-ionskim baterijama i drugim baterijama na njima, litij metal može postupno ispasti iz elektrolita i jednom napraviti kratki spoj unutar ćelije. Od toga se može zapaliti, što će dovesti do katastrofe. Budući da se NE MOŽE isplatiti. Gori bez kisika, kada reagira s vodom. U tom se slučaju oslobađa velika količina topline, a druge tvari se dodaju u izgaranje.

Poznati su slučajevi požara u mobilnim telefonima s litij-ionskim baterijama.

Međutim, inženjerska misao ide prema naprijed, stvarajući sve više i više novih naplativih stanica na bazi litija: litij polimer, litij nanožica. Pokušavajući prevladati nedostatke. I vrlo su dobre kao baterije. Ali ... daleko od grijeha, bolje je ne činiti s njima one jednostavne postupke koji su opisani u nastavku.

Odabir sheme spajanja baterija za grijanje

Kada je izbor vrste kotla za grijanje dovršen, određuje se shema povezivanja grijaćih baterija u kući. Može biti jednocijevna ili dvocijevna.
Samo povezivanje radijatora vrši se na jedan od tri načina:

• dno;
• bočni;
• dijagonalno.

Ako je, prilikom odlučivanja o načinu spajanja akumulatora za grijanje, planiran jednosmjerni cjevovod, tada broj odsječaka na jednom uređaju ne smije biti veći od 12 za gravitacijske grijaće mreže i 24 za sustave opremljene cirkulacijskom pumpom.

Ako je potrebno ugraditi veći broj sekcija, potrebno je koristiti svestrane cjevovode do radijatora grijanja. Prilikom postavljanja uređaja za grijanje, ne treba zaboraviti na propusnost ravne cijevi i povratne cijevi, što ovisi o njihovom promjeru i koeficijentu hrapavosti.

Učinkovit prijenos topline može se postići pod uvjetom optimalnog postavljanja baterija, odnosno, promatrajući udaljenost ugradnje uređaja u odnosu na zidove, pod, prozor i prozorsku dasku.
Upute za ugradnju i kako pravilno spojiti radijator grijanja osiguravaju sljedeće standarde:

• uređaj treba biti na udaljenosti od poda 10 - 12 centimetara;
• treba ga instalirati ne bliže od 8-10 centimetara do prozorske daske;
• stražnja ploča ne smije se nalaziti bliže od 2 centimetra od zida;
• prilikom ugradnje baterija potrebno je osigurati podešavanje stupnja njihova zagrijavanja, kako u ručnom, tako i u automatskom načinu rada. Za to se kupuju posebni termostati (detaljnije: "Regulacijski ventili za radijatore grijanja, ugradnja ventila");
• u svrhu popravljanja ili zamjene radijatora treba osigurati ventile, ventile i ručne slavine. Omogućit će vam odvajanje proizvoda od sustava grijanja;
• na uređaje morate staviti slavine Mayevskog, na primjer na fotografiji. Uz njihovu pomoć uklanja se zrak zarobljen u sustavu.

Serijska veza izvora

Ovo je dobro poznata baterija stanica, "limenki". Dosljedno - to znači da se iznosi plus prvog - bit će pozitivan priključak cijele baterije, a minus je povezan s plusom drugog. Minus drugog je s plusom trećeg. I tako do posljednjeg. Minus pretposljednjeg povezan je s njegovim plusom, a izvučen je njegov minus - drugi terminal baterije.

Kad su baterije spojene u seriju, dodaje se napon svih ćelija, a na izlazu - plus i minus terminali baterije - dobit će se zbroj napona.

Na primjer, automobilska baterija, koja ima oko 2,14 volta u svakoj napunjenoj banci, daje ukupno 12,84 volta od šest limenki. 12 takvih limenki (baterija za dizel motore) dat će 24 volta.

A kapacitet takvog spoja ostaje jednak kapacitetu jedne limenke. Kako je izlazni napon veći, nazivna snaga tereta će se povećavati, a potrošnja energije će biti brža. Odnosno, svi će biti otpušteni odjednom zajedno kao jedan element.

Serijski priključak baterija

Te se baterije također pune u seriji. Plus napona napajanja povezan je s plusom, minus na minus. Za normalno punjenje potrebno je da su sve banke jednake po parametrima, iz iste serije i jednako ispražnjene.

Inače, ako se prazne malo drugačije, tada će tijekom punjenja punjenje završiti prije ostalih i on će se početi puniti. A to bi za njega moglo završiti loše. Isto će se primijetiti kod različitih kapaciteta elemenata koji su, strogo govoreći, jednaki.

Serijski spoj baterija pokušan je od samog početka, gotovo istodobno s izumom elektrokemijskih ćelija. Alessandro Volta stvorio je svoj poznati voltažni stup od krugova dva metala - bakra i cinka, koje je pomicao krpama natopljenim kiselinom. Pokazalo se da je konstrukcija uspješan izum, praktična, pa je čak dala i napon koji je bio sasvim dovoljan za tada odvažne eksperimente u proučavanju električne energije - dosegao je 120 V - i postao pouzdan izvor energije.

Sigurnosni inženjering

• koristiti dielektrične rukavice;
• ne dodirujte terminale golim rukama;
• baterije moraju biti odvojene od tereta;
• koristiti alate s izoliranim ručkama;
• provjerite stezaljke i priključne igle prije spajanja;
• nemojte koristiti baterije s različitim parametrima i stupnjem trošenja;
• budite oprezni s polaritetom;
• za vezu koristite prikladne žice;
• izolirajte sklop od vlage

PAŽNJA! Glavna stvar je zaštititi se od električnog udara.

Pogreške prebacivanja i njihove posljedice

Pogreške prebacivanja mogu se podijeliti na pogreške same veze (pomiješane plus i minus) i pogrešan izbor baterija i spojnih žica.

Paralelno spajanje baterija

Paralelnim spajanjem napajanja, svi plusevi moraju biti povezani s jednim, stvarajući pozitivni pol akumulatora, svi minusi s drugim, stvarajući minus baterije.

Dio baterije

Paralelna veza

S takvom vezom napon bi, kao što vidimo, trebao biti jednak na svim elementima. Ali što je to? Ako baterije imaju različite napone prije spajanja, odmah nakon spajanja odmah započinje postupak "izjednačavanja". Oni elementi s nižim naponom počet će se vrlo intenzivno puniti, crpeći energiju od onih s višim naponom. I dobro je ako se razlika u naponima objašnjava različitim stupnjem pražnjenja istih elemenata. Ali ako su različiti, s različitim nominalnim naponom, tada će započeti punjenje, sa svim čarima koji slijede: zagrijavanjem nabijenog elementa, ključanjem elektrolita, gubitkom metala elektroda itd. Stoga je potrebno prije spajanja elemenata međusobno u paralelnu bateriju voltmetrom izmjeriti napon na svakom od njih kako biste bili sigurni da je predstojeći rad siguran.

Kao što vidimo, obje metode su prilično izvedive - i paralelno i serijsko povezivanje baterija. U svakodnevnom životu imamo dovoljno onih elemenata koji su uključeni u naše uređaje ili kamere: jedna baterija, dvije ili četiri. Povezani su onako kako je to definirano dizajnom, a mi ni ne razmišljamo radi li se o paralelnoj ili serijskoj vezi.

Ali kada je u tehničkoj praksi potrebno odmah osigurati veliki napon, pa čak i tijekom dugog razdoblja, u prostorijama se grade ogromna polja akumulatora.

Na primjer, za hitno napajanje radiorelejne komunikacijske stanice napona 220 volti tijekom razdoblja kada se mora otkloniti bilo koji kvar u krugu napajanja, potrebno je 3 sata ... Puno je baterija.

Slični članci:

• Načini za pretvaranje 220 volti u 380
• Proračun naponskih gubitaka u kablu
• Rad s megahmmetrom: čemu služi i kako ga koristiti?

Čimbenici koji utječu na učinkovitost grijanja

Učinkovitost grijaće strukture ovisi o nekoliko čimbenika:

1. Izgled elemenata sustava grijanja
   ... Stupanj i ujednačenost zagrijavanja prostorije ovisi o ispravnosti ovog rada, i, shodno tome, o iznosu novca koji se troši na grijanje kuće ili stana.
2. Izbor opreme za grijanje
   ... Sve što je potrebno za stvaranje sustava grijanja stječe se na temelju profesionalno izvedenog izračuna tehničkih i financijskih pokazatelja. Činjenica je da odluka o tome kako pravilno spojiti radijatore grijanja i odabir odgovarajuće opreme doprinosi postizanju maksimalnog prijenosa topline uz minimalnu potrošnju goriva.