Serie- en parallelschakeling van batterijen

Waarom batterijen aansluiten?

Een batterij kan, net als een condensator, energie opslaan. In tegenstelling tot een eenvoudige galvanische batterij, waar de chemische reacties die elektriciteit opwekken onomkeerbaar zijn, kan de batterij worden opgeladen. Daarbij worden de ionen van elkaar gescheiden en wordt de interne chemie van de batterij als een veer opgeladen. Vervolgens zullen deze ionen, als gevolg van het "geladen" chemische proces, hun extra elektronen afgeven aan het elektrische circuit, waarbij ze zelf streven naar de neutraliteit van de zure elektrolyt.

Alles is goed, alleen de hoeveelheid energie die de batterij kan genereren na een volledige lading, hangt af van de totale massa. En het gewicht hangt af van de prestaties - er zijn normen en batterijen worden volgens deze normen gemaakt. Het is goed als het elektriciteitsverbruik op dezelfde manier wordt gestandaardiseerd. Bijvoorbeeld als u een auto heeft die een bepaalde hoeveelheid elektriciteit nodig heeft om de motor te starten. Welnu, voor hun andere behoeften - het voeden van de automaten op de parkeerplaats, het voeden van sloten met antidiefstalapparatuur, enz. Batterijstandaarden en zijn ontworpen om verschillende soorten voertuigen van stroom te voorzien.

En in andere gebieden waar een stabiele constante spanning vereist is, is de vraag naar vermogensparameters veel breder en gevarieerder. Daarom kunt u, als u hetzelfde type en strikt identieke batterijen heeft, overwegen ze in verschillende combinaties te gebruiken en efficiëntere oplaadmethoden te gebruiken dan banaal is om ze allemaal op hun beurt op te laden.

Waarom meerdere batterijen aansluiten?

De belangrijkste redenen waarom batterijen worden gecombineerd tot assemblages, kunnen als volgt worden samengevat:

1. Verminder ohmse verliezen (of warmteverliezen tijdens krachtoverbrenging) door de systeemweerstand te verhogen. Stroomsterkte en weerstand zijn omgekeerd evenredig met elkaar, en hoe zwakker de stroom, hoe lager het verlies.
2. Stel een batterij samen die geschikt is voor het voeden van apparaten met een hoger spanningsbereik.
3. Verhoog de batterijcapaciteit.
4. Verhoog zowel het vermogen als het voltage.

Kortom, ze creëren een batterij die past bij specifieke behoeften. Het is gemakkelijker en handiger om de voorhanden zijnde batterijen te combineren dan tientallen verschillende batterijen te kopen. En in sommige gevallen is het afgezaagd goedkoper.

REFERENTIE. De elektriciteit die zich in de batterij ophoopt, bestaat uit de energieën van de samenstellende elementen. Daarom is het in het geval van een seriële, parallelle en gecombineerde verbinding hetzelfde als dezelfde elementen in dezelfde hoeveelheid worden gebruikt.

Voedingen aansluiten

Net als belastingen, bijvoorbeeld gloeilampen, kunnen batterijen zowel parallel als in serie worden geschakeld.

Tegelijkertijd, zoals men onmiddellijk kan vermoeden, moet er iets worden samengevat. Wanneer de weerstanden in serie zijn geschakeld, wordt hun weerstand opgeteld, de stroom erop zal afnemen, maar door elk van hen zal het hetzelfde gaan. Evenzo loopt de stroom hetzelfde door de seriële verbinding van de batterijen. En aangezien er meer zijn, zal de spanning aan de batterij-uitgangen toenemen. Daarom zal bij een constante belasting een grotere stroom vloeien, die de capaciteit van de hele batterij in dezelfde tijd zal verbruiken als de capaciteit van één batterij die op deze belasting is aangesloten.

Parallelle aansluiting van belastingen leidt tot een toename van de totale stroom, terwijl de spanning over elk van de weerstanden hetzelfde zal zijn.Hetzelfde geldt voor de batterijen: de spanning op de parallelschakeling zal hetzelfde zijn als die van één bron, en de stroom kan allemaal meer geven. Of, als de belasting blijft zoals hij was, kunnen ze deze van stroom voorzien zolang hun totale capaciteit is toegenomen.

Nu we hebben vastgesteld dat het mogelijk is om de batterijen parallel en in serie aan te sluiten, zullen we in meer detail bekijken hoe dit werkt.

Manieren om apparaten aan te sluiten

Specialisten op het gebied van ontwerp en organisatie van verwarmingscomplexen onderscheiden drie hoofdtypen, die verschillen in het implementatie-algoritme en de efficiëntie. Elk van hen heeft zijn eigen voordelen, die tot uiting komen in specifieke bedrijfsomstandigheden. Verbinding gebeurt

Lateraal

Het veronderstelt dat de radiator vanaf één kant op de hoofdleiding is aangesloten. In dit geval bevindt de waterinlaat zich bovenaan en de uitlaat onderaan om de meest gelijkmatige verwarming van de secties of het oppervlak van het paneel te garanderen. Deze installatiemethode wordt als effectief beschouwd, aangezien het percentage van het onbedekte warmtewisselingsoppervlak niet meer dan 10% bedraagt. Meestal wordt de seriële zijaansluiting van verwarmingsbatterijen uitgevoerd in appartementen van gebouwen met meerdere verdiepingen die verbruikers zijn van een gecentraliseerd gemeenschappelijk netwerk.

Vaak wordt een dergelijk schema aangevuld met een bypass - een buis met een kleinere diameter die de toevoer- en retourleidingen verbindt. Dit apparaat wordt aangevuld met afsluiters die het apparaat van het systeem afsnijden.

Diagonaal

Hiermee kunt u het warmte-uitwisselingsgebied van de kachel maximaliseren. Het resulterende vermogen is een referentie en wordt aangegeven in het paspoort van het product. Om dit aansluitschema te realiseren, is het noodzakelijk om de ingang van de radiator aan de ene kant bovenaan te plaatsen, de uitgang onderaan aan de andere kant. Hierdoor zal de stroom van het werkmedium gelijkmatig door alle interne kanalen gaan.

Deze methode is ideaal voor batterijen met veel secties. Door de diagonale omsnoering kunt u de voordelen van seriële aansluiting van verwarmingsradiatoren volledig realiseren.

Onder de tekortkomingen is het de moeite waard om te benadrukken

1. hogere kosten voor bouwmaterialen in vergelijking met laterale verbindingen
2. onvermogen om communicatie in de muur of vloer te verbergen
3. de complexiteit van de installatiewerkzaamheden

Lager

De meest esthetische manier om het apparaat in het systeem te integreren, is wanneer zowel de inlaat als de uitlaat van het koelmiddel zich vanaf verschillende kanten in het onderste deel van de behuizing bevinden. In dit geval zijn de buizen meestal verborgen onder de vloer en betonnen dekvloer. In dit opzicht is de opstelling van een dergelijk schema mogelijk in de fase van constructie en reparatie.

Als de verwarmingsbatterijen in serie worden geschakeld, bij de onderste aansluiting, is een verlies van maximaal 15-20% van het systeemrendement mogelijk. Dit is te wijten aan het feit dat het enigszins problematisch is dat water door de interne collectoren naar het bovenste deel van het apparaatlichaam stijgt. Als gevolg hiervan worden sommige gebieden niet voldoende opgewarmd.

Hoe een chemische krachtbron werkt

Voedselbronnen op basis van chemische processen zijn primair en secundair. Primaire bronnen bestaan ​​uit vaste elektroden en elektrolyten die ze chemisch en elektrisch verbinden - vloeibare of vaste verbindingen. Het reactiecomplex van de hele eenheid werkt op zo'n manier dat de chemische onbalans die eraan inherent is, wordt afgevoerd, wat leidt tot een bepaald evenwicht van componenten. De energie die hierbij vrijkomt in de vorm van geladen deeltjes gaat naar buiten en zorgt voor een elektrische spanning op de klemmen. Zolang er geen uitstroom van geladen deeltjes naar buiten plaatsvindt, vertraagt ​​het elektrische veld de chemische reacties in de bron. Wanneer u de klemmen van de bron met enige elektrische belasting verbindt, loopt er stroom door het circuit en zullen de chemische reacties met hernieuwde kracht worden hervat, waarbij opnieuw elektrische spanning aan de klemmen wordt geleverd.De spanning aan de bron blijft dus ongewijzigd en neemt langzaam af, zolang er chemische onbalans in blijft. Dit kan worden waargenomen door een langzame, geleidelijke afname van de spanning over de klemmen.

Dit wordt de ontlading van een chemische elektriciteitsbron genoemd. Aanvankelijk bleek zo'n complex te reageren met twee verschillende metalen (koper en zink) en een zuur. In dit geval worden metalen vernietigd tijdens het ontladen. Maar toen kozen ze dergelijke componenten en hun interactie zodanig dat als, na het verminderen van de spanning op de klemmen als gevolg van ontlading, deze daar kunstmatig wordt gehandhaafd, er een elektrische stroom terug zal stromen door de bron en chemische reacties kunnen omkeren, opnieuw. het creëren van de vorige niet-evenwichtstoestand in het complex.

Bronnen van het eerste type, waarin componenten onherroepelijk worden vernietigd, worden primaire of galvanische cellen genoemd, naar de ontdekker van dergelijke processen, Luigi Galvani. Bronnen van de tweede soort, die onder invloed van externe spanning in staat zijn door het gehele mechanisme van chemische reacties om te keren, weer terug te keren naar een niet-evenwichtstoestand binnen de bron, worden bronnen van de tweede soort genoemd, of elektrische accumulatoren. Van het woord "accumuleren" - om te verdikken, te verzamelen. En hun belangrijkste kenmerk, zojuist beschreven, heet opladen.

Met batterijen is het echter niet zo eenvoudig.

Er zijn verschillende van dergelijke chemische mechanismen gevonden. Met verschillende stoffen die erin zijn betrokken. Daarom zijn er verschillende soorten batterijen. En ze gedragen zich anders, laden en ontladen. En in sommige gevallen doen zich verschijnselen voor die heel goed bekend zijn bij mensen die ermee te maken hebben.

En praktisch iedereen behandelt ze. Batterijen worden als autonome energiebronnen overal gebruikt, in een grote verscheidenheid aan apparaten. Van kleine polshorloges tot voertuigen van verschillende groottes: auto's, trolleybussen, diesellocomotieven, motorschepen.

Richtlijnen voor het ontwerpen van batterijen

• Bij in serie en parallel geschakelde accu's moeten alle accu's van hetzelfde type, dezelfde leeftijd en van dezelfde fabrikant zijn. De capaciteit van de batterijen in serie geschakeld moet hetzelfde zijn; parallel kunnen batterijen met verschillende capaciteiten met elkaar worden verbonden.
• Als bij in serie geschakelde batterij één batterij uitvalt, moeten alle batterijen in de batterij worden vervangen. Als een batterij defect raakt wanneer deze parallel is aangesloten, wordt deze verwijderd en worden de resterende batterijen gebruikt totdat ze leeg zijn. De batterijen worden dan vervangen.

Verwarm de batterijen niet om vroegtijdige veroudering te voorkomen. Elke stijging van 6 ° C boven de 20 ° C vermindert de levensduur met de helft. Installeer batterijen op een goed geventileerde, koele plaats en laat een luchtruimte tussen de batterijen om de warmteontwikkeling te stimuleren.

• Verhoog de batterijcapaciteit niet met batterijen die in een andere kamer zijn geïnstalleerd. Batterijen die zich op verschillende locaties bevinden, werken bij verschillende omgevingstemperaturen en zullen niet gelijkmatig ontladen en opgeladen worden. Dit zal het temperatuurverschil verder vergroten en leiden tot vroegtijdige veroudering en batterijstoringen. Als batterijen worden opgeladen of ontladen met een hoge stroom, kan thermische overbelasting en explosie optreden.

  
  De oplader aansluiten op een accu van parallel geschakelde accu's.

• Als de laad- of ontlaadstroom van de batterij gedurende langere tijd 200 A bij 12 V (100 A bij 24 V) bedraagt, wordt er aanzienlijke warmte gegenereerd. Gebruik geforceerde ventilatie om het te verspreiden.Installeer hiervoor een vuurvaste ventilator in de luchtinlaat van het batterijcompartiment. De inlaatventilator verkleint het risico op ontbranding van waterstof gegenereerd door de accu's. (Sommige normen vereisen geforceerde ventilatie wanneer batterijen worden aangesloten op een oplader met een uitgangsvermogen van meer dan 2 kW, d.w.z. 167 ampère bij 12 volt of 83 ampère bij 24 volt).
• De spanningsregelaar van een krachtige oplader moet een temperatuursensor hebben die de laadspanning verlaagt wanneer de accu's worden verwarmd.
• Batterijen met grote capaciteit met hoge laad- en ontlaadstromen worden in wooncompartimenten alleen in verzegelde containers met ventilatie naar buiten geïnstalleerd.

Enkele batterijfuncties

De klassieke accu is een loodsulfaataccu voor auto's. Het wordt geproduceerd in de vorm van accu's die in serie met de batterij zijn verbonden. Het gebruik ervan en het opladen / ontladen zijn bekend. Gevaarlijke factoren daarin zijn corrosief zwavelzuur, dat een concentratie heeft van 25-30%, en gassen - waterstof en zuurstof - die vrijkomen wanneer het opladen wordt voortgezet nadat het chemisch is beëindigd. Een mengsel van gassen als gevolg van de dissociatie van water is precies het bekende explosieve gas, waarbij waterstof precies twee keer zoveel is als zuurstof. Zo'n mengsel ontploft bij elke gelegenheid - een vonk, een sterke slag.

Batterijen voor moderne apparatuur - mobiele telefoons, computers - zijn gemaakt in een miniatuurontwerp; er worden laders van verschillende ontwerpen gemaakt om ze op te laden. Velen van hen bevatten regelcircuits waarmee u het einde van het laadproces kunt volgen of alle elementen op een gebalanceerde manier kunt opladen, dat wil zeggen door degenen die al zijn opgeladen, los te koppelen van het apparaat.

De meeste van deze batterijen zijn redelijk veilig en onjuist ontladen / opladen kan ze alleen maar beschadigen ("geheugeneffect").

Dit geldt voor iedereen, behalve voor batterijen op basis van het metaal Li-lithium. Het is beter om er niet mee te experimenteren, maar om alleen op te laden op speciaal daarvoor ontworpen laders en er alleen mee te werken volgens de instructies.

De reden is dat lithium erg actief is. Het is het derde element van het periodiek systeem na waterstof, een metaal dat actiever is dan natrium.

Bij het werken met lithium-ion- en andere daarop gebaseerde batterijen, kan lithiummetaal geleidelijk uit de elektrolyt vallen en eenmaal een kortsluiting in de cel veroorzaken. Hieruit kan het vlam vatten, wat tot een ramp zal leiden. Omdat het NIET kan worden afbetaald. Het verbrandt zonder zuurstof als het reageert met water. In dit geval komt er een grote hoeveelheid warmte vrij en komen er andere stoffen bij de verbranding.

Het is bekend dat mobiele telefoons met lithium-ionbatterijen vlam vatten.

Het technische denken gaat echter vooruit en creëert steeds meer nieuwe oplaadbare cellen op basis van lithium: lithium-polymeer, lithium-nanodraad. Proberen de gebreken te verhelpen. En ze zijn erg goed als batterijen. Maar ... weg van de zonde is het beter om niet met hen die eenvoudige handelingen te doen die hieronder worden beschreven.

Een aansluitschema voor verwarmingsbatterijen kiezen

Wanneer de keuze van het type verwarmingsketel is voltooid, wordt het aansluitschema van de verwarmingsbatterijen in de woning bepaald. Het kan eenpijps of tweepijps zijn.
Het aansluiten van de radiatoren gebeurt op een van de volgende drie manieren:

• bodem;
• lateraal;
• diagonaal.

Als bij de beslissing hoe de verwarmingsbatterij moet worden aangesloten, een eenrichtingsleiding is gepland, mag het aantal secties op één apparaat niet groter zijn dan 12 voor zwaartekrachtverwarmingsnetwerken en 24 voor systemen die zijn uitgerust met een circulatiepomp.

Als het nodig is om een ​​groter aantal secties te installeren, moet u een veelzijdige leiding naar de verwarmingsradiatoren gebruiken. Bij het installeren van verwarmingsapparaten mag men de doorvoer van de rechte buis en retourleiding niet vergeten, die afhangt van hun diameter en ruwheidscoëfficiënt.

Effectieve warmteoverdracht kan worden bereikt onder de voorwaarde van optimale plaatsing van de batterijen, of beter gezegd, met inachtneming van de installatieafstand van de apparaten ten opzichte van de muren, vloeren, raam en vensterbank.
De installatie-instructies en het correct aansluiten van een verwarmingsradiator voldoen aan de volgende normen:

• het apparaat moet zich op een afstand van 10 - 12 centimeter van de vloer bevinden;
• het mag niet dichter dan 8-10 centimeter bij de vensterbank worden geïnstalleerd;
• het achterpaneel mag niet dichter dan 2 centimeter van de muur worden geplaatst;
• bij het installeren van batterijen is het noodzakelijk om te zorgen voor de regeling van de mate van verwarming, zowel in handmatige als automatische modus. Hiervoor worden speciale thermostaten aangeschaft (meer in detail: "Regelkleppen voor verwarmingsradiatoren, klepinstallatie");
• Ten behoeve van reparatie of vervanging van de radiator moeten kleppen, kleppen en handbediende kranen worden voorzien. Hiermee kunt u het product loskoppelen van het verwarmingssysteem;
• je moet Mayevsky-tikken op de apparaten zetten, zoals op de foto. Met hun hulp wordt in het systeem opgesloten lucht verwijderd.

Seriële verbinding van bronnen

Dit is een bekende batterij van cellen, "blikjes". Consequent - dit betekent dat de plus van de eerste naar buiten wordt gebracht - er zal een positieve pool van de hele batterij zijn en de min is verbonden met de plus van de tweede. De min van de tweede - met de plus van de derde. En zo verder tot de laatste. De min van de voorlaatste is verbonden met de plus en de min wordt naar buiten gebracht - de tweede pool van de batterij.

Wanneer de batterijen in serie zijn geschakeld, wordt de spanning van alle cellen opgeteld en aan de uitgang - de plus- en min-aansluitingen van de batterij - wordt de som van de spanningen verkregen.

Een auto-accu bijvoorbeeld, met ongeveer 2,14 volt in elke opgeladen bank, geeft in totaal 12,84 volt uit zes blikjes. 12 van dergelijke blikken (accu voor dieselmotoren) geven 24 volt.

En de capaciteit van zo'n verbinding blijft gelijk aan de capaciteit van één blikje. Naarmate de uitgangsspanning hoger is, zal het nominale vermogen van de belasting toenemen en zal het stroomverbruik sneller zijn. Dat wil zeggen, iedereen zal tegelijk als één element worden ontslagen.

Serieschakeling van batterijen

Deze accu's worden ook in serie opgeladen. De plus van de voedingsspanning is verbonden met de plus, de min met de min. Voor normaal opladen is het noodzakelijk dat alle banken hetzelfde zijn in parameters, van dezelfde batch en gelijkelijk ontladen.

Anders, als ze iets anders worden ontladen, zal de ene tijdens het opladen eerder zijn opgeladen dan de andere en zal hij beginnen met opladen. En dat zou slecht voor hem kunnen aflopen. Hetzelfde zal worden opgemerkt met verschillende capaciteiten van de elementen, die strikt genomen hetzelfde zijn.

De serieschakeling van batterijen werd vanaf het allereerste begin geprobeerd, bijna gelijktijdig met de uitvinding van elektrochemische cellen. Alessandro Volta creëerde zijn beroemde voltaïsche pilaar uit cirkels van twee metalen - koper en zink, die hij bewoog met doeken die in zuur waren gedrenkt. De constructie bleek een succesvolle uitvinding, praktisch, en gaf zelfs een spanning die ruim voldoende was voor de toen gedurfde experimenten in de studie van elektriciteit - hij bereikte 120 V - en werd een betrouwbare energiebron.

Veiligheidstechniek

• gebruik diëlektrische handschoenen;
• raak de aansluitingen niet met blote handen aan;
• batterijen moeten worden losgekoppeld van belastingen;
• gebruik gereedschap met geïsoleerde handgrepen;
• controleer de klemmen en verbindingspinnen voordat u verbinding maakt;
• gebruik geen batterijen met verschillende parameters en slijtagegraden;
• wees voorzichtig met polariteit;
• gebruik geschikte draden voor de verbinding;
• isoleer het geheel tegen vocht

AANDACHT! Het belangrijkste is om uzelf te beschermen tegen elektrische schokken.

Schakelfouten en hun gevolgen

Schakelfouten zijn onder te verdelen in fouten van de aansluiting zelf (verwisselde plus en min) en verkeerde keuze van batterijen en aansluitdraden.

Parallelle aansluiting van batterijen

Bij een parallelle aansluiting van voedingen moeten alle plussen op één worden aangesloten, waardoor een positieve pool van de batterij ontstaat, alle minnen op de andere, waardoor een minpunt van de batterij ontstaat.

Batterij onderdeel

Parallelle verbinding

Met een dergelijke verbinding zou de spanning, zoals we zien, op alle elementen hetzelfde moeten zijn. Maar wat is het? Als de batterijen verschillende voltages hebben voordat ze worden aangesloten, begint onmiddellijk na de aansluiting het proces van "egalisatie" onmiddellijk. Die elementen met een lagere spanning zullen zeer intensief gaan opladen en energie halen uit die met een hogere spanning. En het is goed als het verschil in voltages wordt verklaard door de verschillende mate van ontlading van dezelfde elementen. Maar als ze verschillend zijn, met verschillende spanningswaarden, begint het opladen met alle volgende charmes: verwarming van het geladen element, koken van de elektrolyt, verlies van het metaal van de elektroden, enzovoort. Voordat u de elementen met elkaar verbindt in een parallelle batterij, is het daarom noodzakelijk om de spanning op elk van hen te meten met een voltmeter om er zeker van te zijn dat de aanstaande operatie veilig is.

Zoals we kunnen zien, zijn beide methoden redelijk haalbaar - zowel parallelle als seriële aansluiting van batterijen. In het dagelijks leven hebben we genoeg van die elementen die in onze gadgets of camera's zitten: één batterij, of twee, of vier. Ze zijn verbonden zoals het wordt gedefinieerd door het ontwerp, en we denken er niet eens over na of dit een parallelle of seriële verbinding is.

Maar als het in de technische praktijk nodig is om onmiddellijk een grote spanning te leveren, en zelfs voor een lange periode, worden enorme velden met accu's in het pand gebouwd.

Bijvoorbeeld, voor noodstroomvoorziening van een radiografisch communicatiestation met een spanning van 220 volt gedurende de periode dat een storing in het stroomcircuit moet worden verholpen, duurt het 3 uur ... Er zijn veel batterijen.

Vergelijkbare artikelen:

• Methoden voor het omzetten van 220 volt naar 380 volt
• Berekening van spanningsverliezen in de kabel
• Werken met een megohmmeter: waar is het voor en hoe gebruik je het?

Factoren die het verwarmingsrendement beïnvloeden

De efficiëntie van de verwarmingsconstructie is afhankelijk van verschillende factoren:

1. Lay-out van verwarmingselementen
   ​De mate en uniformiteit van het verwarmen van de kamer hangt af van de juistheid van dit werk en, dienovereenkomstig, de hoeveelheid geld die wordt besteed aan het verwarmen van een huis of appartement.
2. Selectie van verwarmingsapparatuur
   ​Alles wat nodig is om een ​​verwarmingssysteem te maken, wordt verkregen op basis van een professioneel uitgevoerde berekening van technische en financiële indicatoren. Het is een feit dat de beslissing over hoe verwarmingsradiatoren op de juiste manier moeten worden aangesloten en de keuze van de juiste apparatuur, bijdraagt ​​aan het bereiken van maximale warmteoverdracht met een minimaal brandstofverbruik.