Seria și conexiunea paralelă a bateriilor

De ce să conectați bateriile

O baterie, ca un condensator, poate stoca energie. Spre deosebire de o baterie galvanică simplă, în care reacțiile chimice care generează electricitate sunt ireversibile, bateria poate fi încărcată. Procedând astfel, ionii sunt divorțați unul de celălalt, iar chimia internă a bateriei este încărcată ca un arc. Ulterior, acești ioni, datorită procesului chimic „încărcat”, își vor dona electronii suplimentari circuitului electric, ei înșiși străduindu-se înapoi la neutralitatea electrolitului acid.

Totul este bine, doar cantitatea de energie din baterie pe care este capabilă să o genereze după o încărcare completă depinde de masa sa totală. Și masa depinde de performanță - există standarde, iar bateriile sunt fabricate conform acestor standarde. Este bine când consumul de energie electrică este standardizat în mod similar. De exemplu, atunci când aveți o mașină care necesită o anumită cantitate de energie electrică pentru a porni motorul. Ei bine, pentru celelalte nevoi ale acestora - alimentarea automatelor în parcare, alimentarea încuietorilor cu dispozitive antifurt etc. Standardele bateriei și sunt concepute pentru a alimenta diferite tipuri de vehicule.

Și în alte zone în care este necesară o tensiune constantă stabilă, cererea pentru parametrii de putere este mult mai largă și mai variată. Prin urmare, având același tip și baterii strict identice, vă puteți gândi să le folosiți în combinații diferite și metode de încărcare mai eficiente decât este banal să le încărcați pe rând.

De ce să conectați mai multe baterii

Principalele motive pentru care bateriile sunt combinate în ansambluri pot fi rezumate după cum urmează:

1. Reduceți pierderile ohmice (sau pierderile de căldură în timpul transmiterii puterii) prin creșterea rezistenței sistemului. Puterea și rezistența curentului sunt invers proporționale între ele și cu cât curentul este mai slab, cu atât pierderea este mai mică.
2. Asamblați o baterie adecvată pentru alimentarea dispozitivelor cu valori de tensiune mai mari.
3. Măriți capacitatea bateriei.
4. Creșteți atât puterea, cât și tensiunea.

Într-un cuvânt, creează o baterie care se potrivește nevoilor specifice. Este mai ușor și mai convenabil să combinați bateriile la îndemână decât să cumpărați zeci de baterii diferite. Și, în unele cazuri, este banal mai ieftin.

REFERINŢĂ. Electricitatea care se acumulează în baterie este alcătuită din energiile elementelor constitutive. Prin urmare, în cazul conexiunii seriale, paralele și combinate, va fi la fel dacă aceleași elemente sunt utilizate în aceeași cantitate.

Conectarea surselor de alimentare

La fel ca încărcăturile, de exemplu, becurile, bateriile pot fi conectate atât în ​​paralel, cât și în serie.

În același timp, așa cum se poate suspecta imediat, trebuie rezumat ceva. Când rezistențele sunt conectate în serie, rezistența lor este însumată, curentul pe ele va scădea, dar prin fiecare dintre ele va merge la fel. La fel, curentul va circula la fel prin conexiunea serială a bateriilor. Și din moment ce există mai multe, tensiunea la ieșirile bateriei va crește. În consecință, cu o sarcină constantă, va curge un curent mai mare, care va consuma capacitatea întregii baterii în același timp cu capacitatea unei baterii conectate la această sarcină.

Conexiunea paralelă a sarcinilor duce la o creștere a curentului total, în timp ce tensiunea pe fiecare dintre rezistențe va fi aceeași.Același lucru este valabil și în cazul bateriilor: tensiunea pe o conexiune paralelă va fi aceeași cu cea a unei surse, iar curentul poate da mai mult împreună. Sau, dacă încărcătura rămâne cea care a fost, ei o vor putea alimenta cu curent atâta timp cât capacitatea lor totală a crescut.

Acum, după ce am stabilit că este posibil să conectați bateriile în paralel și în serie, vom analiza mai detaliat cum funcționează acest lucru.

Modalități de conectare a dispozitivelor

Specialiștii în domeniul proiectării și organizării sistemelor de încălzire disting trei tipuri principale, care diferă prin algoritmul de implementare și eficiență. Fiecare dintre ele are propriile sale avantaje, care se manifestă în condiții specifice de funcționare. Conexiunea se întâmplă

Lateral

Se presupune că radiatorul este conectat la linia principală dintr-o parte. În acest caz, orificiul de admisie a apei este situat în partea de sus, orificiul de evacuare este în partea de jos pentru a asigura încălzirea cea mai uniformă a secțiunilor sau a suprafeței panoului. Această metodă de instalare este considerată eficientă, deoarece procentul suprafeței de schimb de căldură descoperite nu depășește 10%. Cel mai adesea, conexiunea în serie a bateriilor de încălzire se realizează în apartamente ale clădirilor cu mai multe etaje, care sunt consumatori ai unei rețele comunale centralizate.

Adesea, o astfel de schemă este completată de un bypass - o conductă de diametru mai mic care leagă liniile de alimentare și retur. Acest dispozitiv este completat de supape de închidere care întrerup dispozitivul din sistem.

Diagonală

Vă permite să maximizați zona de schimb de căldură a încălzitorului. Puterea rezultată este o referință și este indicată în pașaportul pentru produs. Pentru a implementa această diagramă de conectare, este necesar să plasați intrarea în radiator în partea de sus pe o parte, ieșirea în partea de jos pe cealaltă. Datorită acestui fapt, fluxul mediului de lucru va trece uniform prin toate canalele interne.

Această metodă este ideală pentru bateriile cu mai multe secțiuni. Cureaua diagonală vă permite să realizați pe deplin avantajele pe care le oferă conexiunea în serie a radiatoarelor de încălzire.

Printre neajunsurile sale, merită subliniat

1. costuri crescute pentru materialele de construcție comparativ cu conexiunile laterale
2. incapacitatea de a ascunde comunicațiile în perete sau podea
3. complexitatea lucrărilor de instalare

Inferior

Cel mai estetic mod de integrare a dispozitivului în sistem este atunci când atât intrarea cât și ieșirea lichidului de răcire sunt situate în partea inferioară a carcasei din diferite părți. În acest caz, țevile sunt cel mai adesea ascunse sub pardoseală și șapă de beton. În acest sens, aranjarea unei astfel de scheme este posibilă în etapa de construcție și reparație.

Dacă bateriile de încălzire sunt conectate în serie, la conexiunea inferioară, este posibilă o pierdere de până la 15-20% din eficiența sistemului. Acest lucru se datorează faptului că este oarecum problematic să se ridice apa prin colectoarele interne către partea superioară a corpului dispozitivului. Ca urmare, unele zone nu se încălzesc suficient.

Cum funcționează o sursă de alimentare chimică

Sursele alimentare bazate pe procese chimice sunt primare și secundare. Sursele primare constau din electrozi solizi și electroliți care îi conectează chimic și electric - compuși lichizi sau solizi. Complexul de reacții al întregii unități acționează în așa fel încât dezechilibrul chimic inerent acesteia este descărcat, ducând la un anumit echilibru de componente. Energia eliberată în acest caz sub formă de particule încărcate se stinge și creează o tensiune electrică la terminale. Atâta timp cât în ​​exterior nu există scurgeri de particule încărcate, câmpul electric încetinește reacțiile chimice din interiorul sursei. Când conectați bornele sursei cu o anumită sarcină electrică, curentul va trece prin circuit și reacțiile chimice vor relua cu o vigoare reînnoită, alimentând din nou tensiune electrică a bornelor.Astfel, tensiunea la sursă rămâne neschimbată, scăzând încet, atâta timp cât rămâne în ea un dezechilibru chimic. Acest lucru poate fi observat printr-o scădere lentă, treptată, a tensiunii la terminale.

Aceasta se numește descărcarea unei surse chimice de electricitate. Inițial, s-a constatat că un astfel de complex reacționează cu două metale diferite (cupru și zinc) și un acid. În acest caz, metalele sunt distruse în procesul de descărcare. Dar apoi au selectat astfel de componente și interacțiunea lor astfel încât, dacă, după reducerea tensiunii la terminale ca urmare a descărcării, este menținută artificial acolo, atunci un curent electric va curge înapoi prin sursă, iar reacțiile chimice se pot inversa, din nou creând starea anterioară de neechilibru în complex.

Sursele de primul tip, în care componentele sunt distruse iremediabil, sunt numite celule primare sau galvanice, după descoperitorul unor astfel de procese, Luigi Galvani. Sursele de al doilea fel, care, sub acțiunea unei tensiuni externe, sunt capabile să inverseze întregul mecanism al reacțiilor chimice și să revină din nou la o stare de neechilibru în interiorul sursei, sunt numite surse de al doilea fel sau acumulatori electrici. De la cuvântul „acumula” - a îngroșa, a colecta. Iar caracteristica lor principală, tocmai descrisă, se numește încărcare.

Cu toate acestea, cu bateriile, lucrurile nu sunt atât de simple.

Au fost găsite mai multe astfel de mecanisme chimice. Cu diferite substanțe implicate în ele. Prin urmare, există mai multe tipuri de baterii. Și se comportă diferit, se încarcă și se descarcă. Și, în unele cazuri, apar fenomene care sunt foarte bine cunoscute de oamenii care se ocupă de ele.

Și practic toată lumea se ocupă de ei. Bateriile, ca surse de energie autonome, sunt folosite peste tot, într-o mare varietate de dispozitive. De la ceasuri de mână mici până la vehicule de diferite dimensiuni: mașini, troleibuze, locomotive diesel, nave cu motor.

Ghid de proiectare a bateriei

• Când sunt conectate în serie și în paralel, toate bateriile trebuie să fie de același tip, vârstă și de la același producător. Capacitatea bateriilor atunci când sunt conectate în serie trebuie să fie aceeași; în paralel, bateriile cu capacități diferite pot fi conectate între ele.
• Dacă, atunci când este conectat în serie, o baterie se defectează, toate bateriile din baterie trebuie înlocuite. Dacă o baterie se defectează atunci când este conectată în paralel, aceasta este scoasă, iar cele rămase sunt utilizate până la epuizare. Bateriile sunt apoi înlocuite.

Pentru a evita îmbătrânirea prematură, nu încălziți bateriile. Fiecare creștere de 6 ° C peste 20 ° C reduce durata de viață la jumătate. Instalați bateriile într-un loc răcoros și bine ventilat și lăsați un spațiu de aer între ele pentru a stimula generarea de căldură.

• Nu măriți capacitatea bateriei cu bateriile instalate în altă cameră. Bateriile amplasate în locații diferite vor funcționa la temperaturi ambientale diferite și nu se vor descărca și nu se vor încărca uniform. Acest lucru va crește diferența de temperatură și va duce la îmbătrânirea prematură și la defectarea bateriei. În cazul în care bateriile sunt încărcate sau descărcate cu curent mare, pot apărea scurgeri termice și explozii.

  
  Conectarea încărcătorului la o baterie de baterii conectate în paralel.

• Dacă curentul de încărcare sau descărcare a bateriei este de 200 A la 12 V (100 A la 24 V) pentru o perioadă lungă de timp, se generează căldură semnificativă. Folosiți ventilația forțată pentru ao dispersa.Pentru aceasta, instalați un ventilator ignifug în orificiul de admisie a aerului din compartimentul bateriei. Ventilatorul de admisie reduce riscul de aprindere a hidrogenului generat de baterii. (Unele standarde necesită ventilație forțată a aerului de fiecare dată când bateriile sunt conectate la un încărcător cu o putere de ieșire mai mare de 2 kW, adică 167 amperi la 12 volți sau 83 amperi la 24 volți).
• Regulatorul de tensiune al oricărui încărcător puternic trebuie să aibă un senzor de temperatură care să reducă tensiunea de încărcare atunci când bateriile sunt încălzite.
• Bateriile de mare capacitate, cu curenți de descărcare și de descărcare mari, sunt instalate în compartimente rezidențiale numai în containere sigilate cu aerisire scoasă.

Unele caracteristici ale bateriilor

Bateria clasică este o baterie auto-sulfat de plumb. Este produs sub formă de acumulatori conectați în serie la baterie. Utilizarea și încărcarea / descărcarea acestuia sunt bine cunoscute. Factorii periculoși din aceștia sunt acidul sulfuric coroziv, care are o concentrație de 25-30% și gazele - hidrogen și oxigen - care sunt eliberate atunci când încărcarea continuă după ce acesta este terminat chimic. Un amestec de gaze rezultat din disocierea apei este tocmai cunoscutul gaz exploziv, unde hidrogenul este exact de două ori mai mare decât oxigenul. Un astfel de amestec explodează cu orice ocazie - o scânteie, o lovitură puternică.

Bateriile pentru echipamente moderne - telefoane mobile, computere - sunt fabricate într-un design în miniatură; pentru încărcarea lor sunt produse încărcătoare de diferite modele. Multe dintre ele conțin circuite de control care vă permit să urmăriți sfârșitul procesului de încărcare sau să încărcați toate elementele într-un mod echilibrat, adică deconectând cele care au fost deja încărcate de pe dispozitiv.

Majoritatea acestor baterii sunt destul de sigure, iar descărcarea / încărcarea necorespunzătoare nu le poate deteriora decât („efect de memorie”).

Acest lucru se aplică tuturor, cu excepția bateriilor pe bază de metal Li-litiu. Este mai bine să nu experimentați cu ele, ci să încărcați numai pe încărcătoarele special concepute pentru aceasta și să lucrați cu ele numai conform instrucțiunilor.

Motivul este că litiul este foarte activ. Este al treilea element din tabelul periodic după hidrogen, un metal care este mai activ decât sodiul.

Când lucrați cu litiu-ion și alte baterii bazate pe acesta, litiul metalic poate cădea treptat din electrolit și, odată, face un scurtcircuit în interiorul celulei. De aici poate lua foc, ceea ce va duce la dezastru. Din moment ce NU POATE fi plătit. Arde fără oxigen, când reacționează cu apa. În acest caz, o cantitate mare de căldură este eliberată și alte substanțe sunt adăugate la combustie.

Se cunosc incidente de incendiu în telefoanele mobile cu baterii litiu-ion.

Cu toate acestea, gândul ingineresc avansează, creând din ce în ce mai multe celule noi care pot fi încărcate pe bază de litiu: litiu polimer, litiu nanofil. Încercând să depășim dezavantajele. Și sunt foarte bune ca baterii. Dar ... departe de păcat, este mai bine să nu faceți cu ele acele acțiuni simple care sunt descrise mai jos.

Alegerea unei diagrame de conectare pentru încălzirea bateriilor

Când alegerea tipului de cazan de încălzire este finalizată, se determină schema de conectare a bateriilor de încălzire din casă. Poate fi cu o țeavă sau cu două țevi.
Conexiunea radiatoarelor se face într-unul din cele trei moduri:

• fund;
• lateral;
• diagonală.

Dacă, atunci când se decide modul de conectare a bateriei de încălzire, a fost planificată o conductă unidirecțională, atunci numărul de secțiuni pe un dispozitiv nu ar trebui să depășească 12 pentru rețelele de încălzire gravitaționale și 24 pentru sistemele echipate cu o pompă de circulație.

Dacă este necesar să instalați un număr mai mare de secțiuni, este necesar să utilizați o conductă versatilă la radiatoarele de încălzire. La instalarea dispozitivelor de încălzire, nu trebuie să uitați de fluxul conductei drepte și ale conductei de retur, care depinde de diametrul și coeficientul de rugozitate.

Transferul eficient de căldură poate fi realizat în condițiile amplasării optime a bateriilor sau, mai degrabă, respectând distanța de instalare a dispozitivelor în raport cu pereții, pardoseala, fereastra și pervazul ferestrei.
Instrucțiunile de instalare și cum să conectați corect un radiator de încălzire prevăd următoarele standarde:

• dispozitivul trebuie să fie la o distanță de 10 - 12 centimetri de podea;
• ar trebui instalat nu mai aproape de 8-10 centimetri de pervaz;
• panoul din spate nu trebuie așezat mai aproape de 2 centimetri de perete;
• la instalarea bateriilor, este necesar să se prevadă reglarea gradului de încălzire a acestora, atât în ​​modurile manuale, cât și în cele automate. Pentru aceasta se achiziționează termostate speciale (mai detaliat: „Supape de comandă pentru încălzirea caloriferelor, instalare supapă”);
• în scopul reparării sau înlocuirii radiatorului, ar trebui prevăzute supape, supape și robinete manuale. Acestea vă vor permite să deconectați produsul de la sistemul de încălzire;
• trebuie să puneți robinetele Mayevsky pe dispozitive, cum ar fi în fotografie. Cu ajutorul lor, aerul blocat în sistem este îndepărtat.

Conexiune în serie a surselor

Aceasta este o baterie bine-cunoscută de celule, „cutii”. În mod consecvent - acest lucru înseamnă că plusul primei este scos la iveală - va exista un terminal pozitiv al întregii baterii, iar minusul este conectat la plusul celei de-a doua. Minusul celui de-al doilea este cu plusul celui de-al treilea. Și tot așa până la ultimul. Minusul penultimului este conectat la plusul său, iar minusul său este scos - al doilea terminal al bateriei.

Când bateriile sunt conectate în serie, se adaugă tensiunea tuturor celulelor, iar la ieșire - terminalele plus și minus ale bateriei - se obține suma tensiunilor.

De exemplu, o baterie de mașină, având aproximativ 2,14 volți în fiecare bancă încărcată, dă un total de 12,84 volți din șase cutii. 12 astfel de cutii (baterie pentru motoare diesel) vor da 24 de volți.

Și capacitatea unui astfel de compus rămâne egală cu capacitatea unei cutii. Deoarece tensiunea de ieșire este mai mare, puterea nominală a sarcinii va crește și consumul de energie va fi mai rapid. Adică, toată lumea va fi descărcată simultan împreună ca un singur element.

Conectarea în serie a bateriilor

Aceste baterii sunt, de asemenea, încărcate în serie. Plusul tensiunii de alimentare este conectat la plus, minus la minus. Pentru încărcarea normală, este necesar ca toate băncile să fie aceleași în parametri, din același lot și descărcate în mod egal la unison.

În caz contrar, dacă sunt descărcate ușor diferit, atunci când se încarcă, unul va termina de încărcat înainte de celelalte și va începe să se reîncarce. Și asta s-ar putea termina prost pentru el. Același lucru se va observa cu capacități diferite ale elementelor, care, strict vorbind, sunt aceleași.

Conexiunea în serie a bateriilor a fost încercată încă de la început, aproape simultan cu invenția celulelor electrochimice. Alessandro Volta și-a creat celebrul stâlp voltaic din cercuri din două metale - cupru și zinc, pe care le-a mutat cu cârpe înmuiate în acid. Construcția sa dovedit a fi o invenție de succes, practică și chiar a dat o tensiune care a fost suficientă pentru experimentele îndrăznețe de atunci în studiul electricității - a ajuns la 120 V - și a devenit o sursă de energie fiabilă.

Inginerie de siguranță

• folosiți mănuși dielectrice;
• nu atingeți terminalele cu mâinile goale;
• bateriile trebuie deconectate de la sarcini;
• folosiți scule cu mânere izolate;
• verificați terminalele și pinii de conectare înainte de conectare;
• nu utilizați baterii cu parametri și grad de uzură diferiți;
• fii atent cu polaritatea;
• utilizați fire adecvate pentru conexiune;
• izolati ansamblul de umezeala

ATENŢIE! Principalul lucru este să vă protejați de șocurile electrice.

Erori de comutare și consecințele acestora

Erorile de comutare pot fi împărțite în erori ale conexiunii în sine (amestecate plus și minus) și alegerea greșită a bateriilor și a cablurilor de conectare.

Conexiune paralelă a bateriilor

Cu o conexiune paralelă a surselor de alimentare, toate plusurile trebuie conectate la una, creând un pol pozitiv al bateriei, toate minusurile la cealaltă, creând un minus al bateriei.

Piesa bateriei

Conexiune paralelă

Cu o astfel de conexiune, tensiunea, după cum putem vedea, ar trebui să fie aceeași pentru toate elementele. Dar ce este? Dacă bateriile au tensiuni diferite înainte de conectare, atunci imediat după conectare, procesul de „egalizare” va începe imediat. Acele elemente cu o tensiune mai mică vor începe să se reîncarce foarte intens, atrăgând energie de la cele cu o tensiune mai mare. Și este bine dacă diferența de tensiune se explică prin gradul diferit de descărcare a acelorași elemente. Dar dacă acestea sunt diferite, cu tensiuni nominale diferite, atunci va începe o reîncărcare, cu toate farmecele care urmează: încălzirea elementului încărcat, fierberea electrolitului, pierderea metalului electrozilor și așa mai departe. Prin urmare, înainte de a conecta elementele între ele într-o baterie paralelă, este necesar să măsurați tensiunea pe fiecare dintre ele cu un voltmetru pentru a vă asigura că operațiunea viitoare este sigură.

După cum putem vedea, ambele metode sunt destul de viabile - atât conexiunea paralelă, cât și cea serială a bateriilor. În viața de zi cu zi, avem destule elemente care sunt incluse în gadgeturile sau camerele noastre: o baterie, sau două, sau patru. Acestea sunt conectate așa cum este definită de proiect și nici măcar nu ne gândim dacă aceasta este o conexiune paralelă sau serială.

Dar atunci când, în practica tehnică, este necesar să se furnizeze imediat o tensiune mare și chiar și pentru o perioadă lungă de timp, în incinte sunt construite câmpuri imense de acumulatori.

De exemplu, pentru alimentarea de urgență a unei stații de comunicații cu releu radio cu o tensiune de 220 volți în perioada în care trebuie eliminată orice defecțiune în circuitul de alimentare, durează 3 ore ... Există o mulțime de baterii.

Articole similare:

• Metode de conversie a 220 volți în 380
• Calculul pierderilor de tensiune din cablu
• Lucrul cu un megohmmeter: pentru ce este și cum să-l folosiți?

Factori care afectează eficiența încălzirii

Eficiența structurii de încălzire depinde de mai mulți factori:

1. Structura elementelor sistemului de încălzire
   ... Gradul și uniformitatea încălzirii camerei și, în consecință, cantitatea de bani cheltuiți pentru încălzirea unei case sau apartamente depinde de corectitudinea acestei lucrări.
2. Selectarea echipamentelor de încălzire
   ... Tot ceea ce este necesar pentru crearea unui sistem de încălzire este dobândit pe baza unui calcul efectuat profesional de indicatori tehnici și financiari. Faptul este că decizia privind conectarea corectă a radiatoarelor de încălzire și alegerea echipamentului adecvat contribuie la realizarea unui transfer maxim de căldură cu un consum minim de combustibil.