Po co podłączać baterie
Bateria, podobnie jak kondensator, może magazynować energię. W przeciwieństwie do zwykłej baterii galwanicznej, w której reakcje chemiczne prowadzące do powstania elektryczności są nieodwracalne, akumulator można ładować. W ten sposób jony oddzielają się od siebie, a chemia wewnętrzna baterii jest ładowana jak sprężyna. Następnie jony te, w wyniku „naładowanego” procesu chemicznego, oddadzą dodatkowe elektrony do obwodu elektrycznego, dążąc do neutralności kwaśnego elektrolitu.
Wszystko w porządku, tylko ilość energii z akumulatora jaką jest w stanie wygenerować po pełnym naładowaniu zależy od jego masy całkowitej. A waga zależy od wydajności - istnieją normy, a baterie są wykonane zgodnie z tymi normami. Dobrze, gdy zużycie energii elektrycznej jest podobnie znormalizowane. Na przykład, gdy masz samochód, który potrzebuje określonej ilości energii elektrycznej do uruchomienia silnika. Cóż, na ich inne potrzeby - zasilanie automatyki na parkingu, zasilanie zamków urządzeniami przeciwkradzieżowymi itp. Standardy akumulatorów i są przeznaczone do zasilania różnych typów pojazdów.
A w innych obszarach, w których wymagane jest stabilne stałe napięcie, zapotrzebowanie na parametry mocy jest znacznie szersze i bardziej zróżnicowane. Dlatego mając ten sam typ i ściśle identyczne akumulatory, można pomyśleć o zastosowaniu ich w różnych kombinacjach i bardziej wydajnych metodach ładowania, niż ładowanie ich wszystkich po kolei jest banalne.
Po co łączyć wiele baterii
Główne powody łączenia akumulatorów w zespoły można podsumować w następujący sposób:
- Zmniejszenie strat omowych (lub strat ciepła podczas przesyłu mocy) poprzez zwiększenie rezystancji systemu. Natężenie prądu i opór są do siebie odwrotnie proporcjonalne, a im słabszy prąd, tym mniejsze straty.
- Zamontuj baterię odpowiednią do zasilania urządzeń o wyższych zakresach napięcia.
- Zwiększ pojemność baterii.
- Zwiększ zarówno moc, jak i napięcie.
Jednym słowem, tworzą baterię, która odpowiada konkretnym potrzebom. Łatwiej i wygodniej jest łączyć dostępne baterie niż kupować dziesiątki różnych baterii. A w niektórych przypadkach jest to banalnie tańsze.
ODNIESIENIE. Energia elektryczna, która gromadzi się w baterii, składa się z energii elementów składowych. Dlatego przy połączeniu szeregowym, równoległym i łączonym będzie tak samo, jeśli te same elementy zostaną użyte w tej samej ilości.
Podłączanie zasilaczy
Podobnie jak obciążenia, na przykład żarówki, akumulatory można łączyć zarówno równolegle, jak i szeregowo.
Jednocześnie, jak można od razu podejrzewać, trzeba coś podsumować. Kiedy rezystory są połączone szeregowo, ich rezystancja jest sumowana, prąd na nich spadnie, ale przez każdy z nich pójdzie tak samo. Podobnie prąd będzie płynął tak samo przez szeregowe połączenie akumulatorów. A ponieważ jest ich więcej, napięcie na wyjściach akumulatorów wzrośnie. W konsekwencji przy stałym obciążeniu popłynie większy prąd, który zużyje pojemność całej baterii w tym samym czasie, co pojemność jednego akumulatora podłączonego do tego obciążenia.
Równoległe połączenie obciążeń prowadzi do wzrostu całkowitego prądu, podczas gdy napięcie na każdej z rezystancji będzie takie samo.To samo dotyczy akumulatorów: napięcie na połączeniu równoległym będzie takie samo jak w jednym źródle, a prąd może razem dać więcej. Lub, jeśli obciążenie pozostanie takie, jakie było, będą w stanie zasilać je prądem tak długo, jak ich całkowita pojemność wzrośnie.
Teraz, po ustaleniu, że możliwe jest połączenie akumulatorów równolegle i szeregowo, rozważymy bardziej szczegółowo, jak to działa.
Sposoby łączenia urządzeń
Specjaliści w zakresie projektowania i organizacji systemów grzewczych wyróżniają trzy główne typy, różniące się algorytmem realizacji i wydajnością. Każdy z nich ma swoje zalety, które przejawiają się w określonych warunkach pracy. Połączenie się dzieje
Boczny
Zakłada, że grzejnik jest podłączony do linii głównej z jednej strony. W tym przypadku wlot wody znajduje się na górze, a wylot na dole, aby zapewnić najbardziej równomierne ogrzewanie sekcji lub powierzchni panelu. Ta metoda instalacji jest uważana za skuteczną, ponieważ procent nieosłoniętej powierzchni wymiany ciepła nie przekracza 10%. Najczęściej szeregowe podłączenie akumulatorów grzewczych odbywa się w mieszkaniach budynków wielokondygnacyjnych, które są konsumentami scentralizowanej sieci komunalnej.
Często taki schemat uzupełnia obejście - rura o mniejszej średnicy łącząca linie zasilające i powrotne. Uzupełnieniem tego urządzenia są zawory odcinające, które odcinają urządzenie od instalacji.
Przekątna
Pozwala zmaksymalizować powierzchnię wymiany ciepła nagrzewnicy. Wynikowa moc jest odniesieniem i jest wskazana w paszporcie produktu. Aby zrealizować ten schemat połączeń, konieczne jest umieszczenie wejścia do grzejnika u góry z jednej strony, a wylotu u dołu z drugiej. Dzięki temu przepływ czynnika roboczego będzie równomiernie przechodził przez wszystkie kanały wewnętrzne.
Ta metoda jest idealna dla akumulatorów z wieloma sekcjami. To właśnie ukośne wiązanie pozwala w pełni wykorzystać zalety, jakie daje szeregowe połączenie grzejników.
Wśród jego wad warto podkreślić
- zwiększone koszty materiałów budowlanych w porównaniu z połączeniami bocznymi
- niemożność ukrycia komunikacji w ścianie lub podłodze
- złożoność prac instalacyjnych
Niższy
Najbardziej estetycznym sposobem integracji urządzenia z systemem jest umieszczenie zarówno wlotu, jak i wylotu chłodziwa w dolnej części obudowy z różnych stron. W tym przypadku rury są najczęściej ukryte pod podłogą i wylewką betonową. W związku z tym rozmieszczenie takiego schematu jest możliwe na etapie budowy i naprawy.
Jeśli akumulatory grzejne są połączone szeregowo, przy dolnym połączeniu możliwa jest utrata do 15-20% sprawności systemu. Wynika to z faktu, że unoszenie się wody przez wewnętrzne kolektory do górnej części korpusu urządzenia jest nieco problematyczne. W rezultacie niektóre obszary nie nagrzewają się wystarczająco.
Jak działa zasilacz chemiczny
Źródła żywności oparte na procesach chemicznych są pierwotne i wtórne. Źródła pierwotne składają się z elektrod stałych i elektrolitów, które łączą je chemicznie i elektrycznie - ciekłe lub stałe związki. Kompleks reakcji całej jednostki działa w taki sposób, że nieodłączna w niej nierównowaga chemiczna zostaje rozładowana, co prowadzi do określonej równowagi składników. Uwolniona w tym przypadku energia w postaci naładowanych cząstek wychodzi i wytwarza na zaciskach napięcie elektryczne. Dopóki nie ma wypływu naładowanych cząstek na zewnątrz, pole elektryczne spowalnia reakcje chemiczne wewnątrz źródła. Gdy zaciski źródła zostaną podłączone do jakiegoś obciążenia elektrycznego, prąd będzie przepływał przez obwód, a reakcje chemiczne zostaną wznowione z nową energią, ponownie dostarczając napięcie elektryczne do zacisków.Zatem napięcie u źródła pozostaje niezmienione, powoli spada, dopóki pozostaje w nim nierównowaga chemiczna. Można to zaobserwować poprzez powolny, stopniowy spadek napięcia na zaciskach.
Nazywa się to wyładowaniem chemicznego źródła energii elektrycznej. Początkowo stwierdzono, że taki kompleks reaguje z dwoma różnymi metalami (miedzią i cynkiem) oraz kwasem. W takim przypadku metale są niszczone w procesie rozładowywania. Ale potem tak dobierali te komponenty i ich wzajemne oddziaływanie, że jeśli po obniżeniu napięcia na zaciskach w wyniku wyładowania jest ono tam sztucznie utrzymywane, to prąd elektryczny przepłynie z powrotem przez źródło, a reakcje chemiczne są w stanie odwrócić , ponownie tworząc dawny stan nierównowagi w kompleksie.
Źródła pierwszego typu, w których komponenty ulegają nieodwracalnemu zniszczeniu, nazywane są ogniwami pierwotnymi, czyli galwanicznymi, od nazwiska odkrywcy takich procesów Luigiego Galvaniego. Źródła drugiego rodzaju, które pod wpływem napięcia zewnętrznego są w stanie odwrócić cały mechanizm reakcji chemicznych i ponownie wrócić do stanu nierównowagi wewnątrz źródła, nazywane są źródłami drugiego rodzaju, czyli akumulatorami elektrycznymi. Od słowa „gromadzić” - gęstnieć, zbierać. Ich główna cecha, właśnie opisana, nazywa się ładowaniem.
Jednak w przypadku baterii sprawa nie jest taka prosta.
Odkryto kilka takich mechanizmów chemicznych. Z zaangażowanymi w nie różnymi substancjami. Dlatego istnieje kilka rodzajów baterii. Zachowują się inaczej, ładują się i rozładowują. W niektórych przypadkach pojawiają się zjawiska, które są bardzo dobrze znane osobom, które mają z nimi do czynienia.
I praktycznie każdy ma z nimi do czynienia. Baterie, jako autonomiczne źródła energii, są używane wszędzie, w wielu różnych urządzeniach. Od małych zegarków na rękę po pojazdy różnej wielkości: samochody, trolejbusy, lokomotywy spalinowe, statki motorowe.
Wytyczne dotyczące projektowania baterii
- W przypadku połączenia szeregowego i równoległego wszystkie akumulatory muszą być tego samego typu, wieku i od tego samego producenta. Pojemność akumulatorów połączonych szeregowo musi być taka sama; równolegle można łączyć ze sobą akumulatory o różnych pojemnościach.
- Jeśli po podłączeniu szeregowym jeden akumulator ulegnie awarii, należy wymienić wszystkie akumulatory w akumulatorze. Jeśli jeden akumulator ulegnie awarii po podłączeniu równoległym, jest usuwany, a pozostałe są używane do wyczerpania. Baterie są następnie wymieniane.
Aby uniknąć przedwczesnego starzenia, nie podgrzewaj akumulatorów. Każdy wzrost o 6 ° C powyżej 20 ° C skraca żywotność o połowę. Zainstaluj baterie w dobrze wentylowanym, chłodnym miejscu i pozostaw między nimi przestrzeń powietrzną, aby stymulować wytwarzanie ciepła.
- Nie zwiększaj pojemności baterii, gdy baterie są zainstalowane w innym pomieszczeniu. Akumulatory umieszczone w różnych miejscach będą działać w różnych temperaturach otoczenia i nie będą się równomiernie rozładowywać i ładować. Spowoduje to dalsze zwiększenie różnicy temperatur i doprowadzi do przedwczesnego starzenia się i awarii akumulatora. Jeśli akumulatory są ładowane lub rozładowywane dużym prądem, może dojść do niekontrolowanego wzrostu temperatury i wybuchu.
Podłączenie ładowarki do baterii akumulatorów połączonych równolegle. - Jeśli prąd ładowania lub rozładowania akumulatora wynosi 200 A przy 12 V (100 A przy 24 V) przez dłuższy czas, generowane jest znaczne ciepło. Użyj wymuszonej wentylacji, aby go rozproszyć.Aby to zrobić, zainstaluj ognioodporny wentylator we wlocie powietrza do komory akumulatora. Wentylator wlotowy zmniejsza ryzyko zapłonu wodoru wytwarzanego przez akumulatory. (Niektóre normy wymagają wymuszonej wentylacji powietrzem za każdym razem, gdy akumulatory są podłączone do ładowarki o mocy wyjściowej większej niż 2 kW, tj. 167 amperów przy 12 woltach lub 83 amperów przy 24 woltach).
- Regulator napięcia każdej potężnej ładowarki musi mieć czujnik temperatury, który zmniejsza napięcie ładowania, gdy akumulatory są podgrzewane.
- Akumulatory o dużej pojemności z dużymi prądami ładowania i rozładowania są instalowane w przedziałach mieszkalnych tylko w szczelnych pojemnikach z wyprowadzoną wentylacją.
Niektóre cechy baterii
Klasyczny akumulator to samochodowy akumulator siarczanowo-ołowiowy. Produkowany jest w postaci akumulatorów połączonych szeregowo z baterią. Jego użycie i ładowanie / rozładowywanie są dobrze znane. Niebezpiecznymi czynnikami są w nich korozyjny kwas siarkowy, który ma stężenie 25-30% oraz gazy - wodór i tlen - które uwalniają się podczas ładowania kontynuowanego po zakończeniu chemicznym. Mieszanina gazów powstająca w wyniku dysocjacji wody to właśnie dobrze znany gaz wybuchowy, w którym wodór jest dokładnie dwa razy większy niż tlen. Taka mieszanka wybucha przy każdej okazji - iskra, silny cios.
Akumulatory do nowoczesnego sprzętu - telefonów komórkowych, komputerów - wykonane są w miniaturowej obudowie, do ich ładowania produkowane są ładowarki o różnej konstrukcji. Wiele z nich zawiera obwody sterujące, które pozwalają na śledzenie końca procesu ładowania lub ładowanie wszystkich elementów w sposób zrównoważony, czyli odłączenie tych, które zostały już naładowane od urządzenia.
Większość tych akumulatorów jest dość bezpieczna i niewłaściwe rozładowanie / ładowanie może je tylko uszkodzić („efekt pamięci”).
Dotyczy to wszystkich, z wyjątkiem baterii na bazie metalu Li - litu. Lepiej z nimi nie eksperymentować, ale ładować tylko na specjalnie zaprojektowanych ładowarkach i pracować z nimi tylko zgodnie z instrukcjami.
Powodem jest to, że lit jest bardzo aktywny. Jest trzecim pierwiastkiem w układzie okresowym po wodorze, metalu, który jest bardziej aktywny niż sód.
Podczas pracy z akumulatorami litowo-jonowymi i innymi opartymi na nim bateriami lit metaliczny może stopniowo wypaść z elektrolitu, a raz spowodować zwarcie wewnątrz ogniwa. Z tego powodu może się zapalić, co doprowadzi do katastrofy. Ponieważ NIE MOŻNA tego spłacić. Spala się bez tlenu, reagując z wodą. W takim przypadku uwalniana jest duża ilość ciepła, a do spalania dodawane są inne substancje.
Znane są przypadki pożarów telefonów komórkowych z bateriami litowo-jonowymi.
Jednak myśl inżynieryjna posuwa się naprzód, tworząc coraz więcej nowych ogniw, które można ładować na bazie litu: litowo-polimerowe, litowo-nanoprzewodzące. Próbując przezwyciężyć wady. I są bardzo dobre jako baterie. Ale ... z dala od grzechu, lepiej nie robić z nimi tych prostych czynności, które są opisane poniżej.
Wybór schematu połączeń do podgrzewania akumulatorów
Po zakończeniu wyboru rodzaju kotła grzewczego określa się schemat połączeń akumulatorów grzewczych w domu. Może być jednorurowy lub dwururowy.
Samo podłączenie grzejników odbywa się na jeden z trzech sposobów:
- Dolny;
- boczny;
- przekątna.
Jeżeli przy podejmowaniu decyzji o podłączeniu baterii grzewczej zaplanowano orurowanie jednokierunkowe, to liczba sekcji na jednym urządzeniu nie powinna przekraczać 12 dla grawitacyjnych sieci grzewczych i 24 dla systemów wyposażonych w pompę cyrkulacyjną.
Jeśli konieczne jest zainstalowanie większej liczby sekcji, należy zastosować uniwersalne orurowanie do grzejników. Przy montażu urządzeń grzewczych nie należy zapominać o przepustowości prostej rury i rury powrotnej, która zależy od ich średnicy i współczynnika chropowatości.
Efektywne przenoszenie ciepła można osiągnąć pod warunkiem optymalnego rozmieszczenia akumulatorów, a raczej przy zachowaniu odległości montażu urządzeń względem ścian, podłogi, okna i parapetu.
Instrukcja montażu oraz sposób prawidłowego podłączenia grzejnika przewidują następujące standardy:
- urządzenie powinno znajdować się w odległości 10-12 centymetrów od podłogi;
- powinien być zainstalowany nie bliżej niż 8-10 centymetrów od parapetu;
- tylny panel nie powinien znajdować się bliżej niż 2 centymetry od ściany;
- podczas instalowania akumulatorów należy zapewnić regulację stopnia ich nagrzewania, zarówno w trybie ręcznym, jak i automatycznym. W tym celu kupowane są specjalne termostaty (bardziej szczegółowo: „Zawory regulacyjne do grzejników, instalacja zaworów”);
- w celu naprawy lub wymiany grzejnika należy zapewnić zawory, zawory i kurki ręczne. Pozwolą odłączyć produkt od systemu grzewczego;
- musisz umieścić krany Mayevsky'ego na urządzeniach, takich jak na zdjęciu. Za ich pomocą powietrze uwięzione w układzie jest usuwane.
Szeregowe połączenie źródeł
To dobrze znana bateria ogniw, „puszek”. Konsekwentnie - oznacza to, że wyprowadzany jest plus pierwszego - będzie dodatni zacisk całej baterii, a minus jest połączony z plusem drugiego. Minus drugiej jest z plusem trzeciej. I tak dalej do końca. Minus przedostatniego jest podłączony do jego plusa, a jego minus jest wyprowadzany - drugi zacisk akumulatora.
Gdy akumulatory są połączone szeregowo, dodaje się napięcie wszystkich ogniw, a na wyjściu - biegunach dodatnim i ujemnym akumulatora - otrzymana zostanie suma napięć.
Na przykład akumulator samochodowy, który ma około 2,14 V w każdym naładowanym banku, daje łącznie 12,84 V na sześć puszek. 12 takich puszek (akumulator do silników Diesla) da 24 wolty.
A pojemność takiego związku pozostaje równa pojemności jednej puszki. Ponieważ napięcie wyjściowe jest wyższe, moc znamionowa obciążenia wzrośnie, a zużycie energii będzie szybsze. Oznacza to, że wszyscy zostaną od razu zwolnieni jako jeden element.
Szeregowe połączenie akumulatorów
Te akumulatory są również ładowane szeregowo. Plus napięcia zasilania jest podłączony do plusa, minus do minusa. Do normalnego ładowania konieczne jest, aby wszystkie banki miały takie same parametry, z tej samej partii i równo rozładowane zgodnie.
W przeciwnym razie, jeśli rozładują się nieco inaczej, to podczas ładowania jeden zakończy ładowanie przed innymi i zacznie ładować. A to mogłoby się dla niego źle skończyć. To samo zostanie zaobserwowane z różnymi możliwościami elementów, które, mówiąc ściśle, są takie same.
Szeregowe połączenie akumulatorów próbowano od samego początku, niemal jednocześnie z wynalezieniem ogniw elektrochemicznych. Alessandro Volta stworzył swój słynny słup galwaniczny z kręgów dwóch metali - miedzi i cynku, które przesuwał za pomocą ściereczek nasączonych kwasem. Konstrukcja okazała się pomysłem udanym, praktycznym, a nawet dała napięcie wystarczające do ówczesnych śmiałych eksperymentów w badaniu elektryczności - osiągnęło ono 120 V - i stało się niezawodnym źródłem energii.
Inżynieria bezpieczeństwa
- używaj rękawic dielektrycznych;
- nie dotykaj zacisków gołymi rękami;
- akumulatory muszą być odłączone od obciążeń;
- używać narzędzi z izolowanymi uchwytami;
- sprawdź zaciski i styki połączeniowe przed podłączeniem
- nie używaj akumulatorów o innych parametrach i stopniu zużycia;
- uważaj na polaryzację;
- użyj odpowiednich przewodów do połączenia;
- zaizolować zestaw przed wilgocią
UWAGA! Najważniejsze jest, aby chronić się przed porażeniem prądem.
Błędy przełączania i ich konsekwencje
Błędy przełączania można podzielić na błędy samego połączenia (pomieszane plus i minus) oraz zły dobór akumulatorów i przewodów połączeniowych.
Równoległe połączenie akumulatorów
Przy równoległym połączeniu zasilaczy wszystkie plusy muszą być podłączone do jednego, tworząc dodatni biegun akumulatora, wszystkie minusy do drugiego, tworząc minus akumulatora.
Część baterii
Połączenie równoległe
Przy takim połączeniu napięcie, jak widzimy, powinno być takie samo na wszystkich elementach. Ale co to jest? Jeżeli przed podłączeniem akumulatory mają różne napięcia, to bezpośrednio po podłączeniu proces „wyrównywania” rozpocznie się natychmiast. Elementy o niższym napięciu zaczną się bardzo intensywnie ładować, pobierając energię z tych o wyższym napięciu. I dobrze, jeśli różnicę napięć tłumaczy różny stopień rozładowania tych samych elementów. Ale jeśli są różne, z różnymi wartościami znamionowymi napięcia, rozpocznie się ładowanie ze wszystkimi wynikającymi z tego urokami: nagrzaniem naładowanego elementu, wrzenia elektrolitu, utratą metalu elektrod i tak dalej. Dlatego przed połączeniem elementów ze sobą w równoległej baterii konieczne jest zmierzenie napięcia na każdym z nich woltomierzem, aby upewnić się, że zbliżająca się operacja jest bezpieczna.
Jak widać, obie metody są całkiem wykonalne - zarówno równoległe, jak i szeregowe połączenie akumulatorów. W życiu codziennym mamy dość tych elementów, które są w naszych gadżetach czy aparatach: jedna bateria, dwie, cztery. Są połączone tak, jak jest to określone w projekcie i nawet nie myślimy o tym, czy jest to połączenie równoległe czy szeregowe.
Ale kiedy w praktyce technicznej konieczne jest natychmiastowe dostarczenie dużego napięcia, a nawet przez długi czas, w lokalu budowane są ogromne pola akumulatorów.
Np. Do awaryjnego zasilania radiostacji przekaźnikowej napięciem 220 V w okresie, kiedy trzeba usunąć jakąkolwiek awarię w obwodzie zasilania, zajmuje to 3 godziny ... Baterii jest bardzo dużo.
Podobne artykuły:
- Metody konwersji 220 woltów na 380
- Obliczanie strat napięcia w kablu
- Praca z megaomomierzem: do czego służy i jak go używać?
Czynniki wpływające na efektywność ogrzewania
Sprawność konstrukcji grzewczej zależy od kilku czynników:
- Układ elementów systemu grzewczego
... Stopień i równomierność ogrzewania pomieszczenia zależy od poprawności tej pracy, a zatem od ilości pieniędzy wydanych na ogrzewanie domu lub mieszkania. - Dobór urządzeń grzewczych
... Wszystko, co jest potrzebne do stworzenia systemu grzewczego, pozyskujemy na podstawie profesjonalnie wykonanej kalkulacji wskaźników techniczno-finansowych. Faktem jest, że decyzja o tym, jak prawidłowo podłączyć grzejniki i dobór odpowiedniego sprzętu, przyczynia się do osiągnięcia maksymalnej wymiany ciepła przy minimalnym zużyciu paliwa.
