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Batterieanschlussdiagramme
Eine kombinierte Gruppe von Batterien wird als Zellenbatterie oder einfach als galvanische Batterie bezeichnet. Es gibt zwei Möglichkeiten, Zellen an Batterien anzuschließen: seriell und parallel.
Im Rahmen dieses Artikels betrachten wir die Merkmale der Reihen- und Parallelschaltung von Batterien. Es gibt verschiedene Situationen, in denen es erforderlich sein kann, die Gesamtkapazität oder die Spannung zu erhöhen, indem mehrere Batterien parallel oder seriell an die Batterie angeschlossen werden, und Sie müssen sich immer an die Nuancen erinnern.
Bei einer Parallelschaltung werden die positiven Anschlüsse der Batterien mit einem gemeinsamen Pluspunkt der Schaltung und alle negativen Anschlüsse mit einem gemeinsamen Minus kombiniert, d. H. Alle positiven Anschlüsse der Elemente mit einem gemeinsamen Draht und alle negativen Anschlüsse mit einem anderen gemeinsamen Draht verbunden. Die Enden der gemeinsamen Drähte einer solchen Batterie sind mit einem externen Stromkreis verbunden - mit dem Empfänger.
Das Wesentliche eines sequentiellen Verfahrens zum Verbinden von Batterien besteht, wie der Name schon sagt, darin, dass alle aufgenommenen Elemente in einer einzigen sequentiellen Kette miteinander verbunden sind, d. H. Der positive Pol jedes Elements ist mit dem negativen Pol jedes nachfolgenden Elements verbunden.
Als Ergebnis einer solchen Verbindung wird eine gemeinsame Batterie erhalten, bei der das negative Ende für ein extremes Element frei bleibt und die positiven Schlussfolgerungen für das zweite. Mit Hilfe ihrer Batterie und ist im externen Stromkreis enthalten - im Empfänger. Lassen Sie uns als nächstes ausführlicher darüber sprechen.
Eine parallele Verbindung der Batterien ergibt eine Kombination von Kapazitäten, und bei gleicher Anfangsspannung an jeder der Batterien, die in der daraus zusammengesetzten Batterie enthalten sind, ist die Kapazität der Verbundbatterie gleich der Summe der Kapazitäten dieser Batterien. Bei gleichen Kapazitäten der kombinierten Batterien reicht es aus, die Anzahl der Batterien, aus denen die Batterie besteht, mit der Kapazität einer Batterie in der Baugruppe zu multiplizieren, um die Batteriekapazität zu ermitteln.
Parallelschaltung:
Unabhängig davon, wie viele Elemente parallel geschaltet werden, entspricht ihre Gesamtspannung immer der Spannung eines Elements. Die Entladestromstärke kann jedoch um ein Vielfaches erhöht werden, wenn alle Elemente der Batterie vom gleichen Typ sind.
Wenn Sie die Batterien in Reihe schalten, erhalten Sie eine Batterie mit der gleichen Kapazität wie eine der in der Batterie enthaltenen Batterien, sofern die Kapazitäten gleich sind. In diesem Fall ist die Spannung der Batterie gleich der Summe der Spannungen jeder der Batterien, aus denen die Batterie besteht.
Wenn Batterien mit gleicher Kapazität und Spannung zum Zeitpunkt des Anschlusses in Reihe geschaltet werden, entspricht die durch Reihenschaltung erhaltene Spannung der Batterie dem Produkt aus der Spannung einer Batterie und der Anzahl der Batterien, aus denen die Reihenschaltung besteht.
Serielle Verbindung:
Wenn die Elemente in Reihe geschaltet werden, addieren sich auch die Werte ihrer Innenwiderstände. Daher kann eine zusammengesetzte Batterie unabhängig von der Größe ihrer Spannung nur die gleiche Stromstärke verbrauchen wie ein Element, das Teil dieser Batterie ist. Dies ist verständlich, da bei einer Reihenschaltung der Strom durch jedes Element fließt, das durch die gesamte Batterie fließt.
Indem die Elemente in Reihe geschaltet werden und ihre Gesamtzahl erhöht wird, ist es möglich, die Batteriespannung auf beliebige Grenzen zu erhöhen, aber die Entladestromstärke der Batterie bleibt dieselbe wie die eines separaten Elements, das in ihrer Zusammensetzung enthalten ist.
Sowohl in Parallel- als auch in Reihenschaltung ist die Gesamtenergie der Batterie gleich der Summe der Energien aller Batterien, aus denen die Batterie besteht.
Warum werden Batterien zu Batterien kombiniert? Die Sache ist, dass in jedem Stromkreis Verluste mit der Erwärmung von Leitern verbunden sind. Und mit dem gleichen Widerstand des Leiters ist es viel rentabler, Leistung mit einer hohen Spannung zu übertragen, wenn Sie eine bestimmte Leistung übertragen möchten, dann wird der Strom weniger benötigt und die ohmschen Verluste werden geringer sein.
Aus diesem Grund verwenden leistungsstarke unterbrechungsfreie Stromversorgungen Batterien von in Reihe geschalteten Akkumulatoren für eine Gesamtspannung von mehreren zehn Volt und keine Parallelschaltung von 12 Volt. Je höher die Spannung der Quelle ist, desto höher ist der Wirkungsgrad des Wandlers.
Wenn ein erheblicher Strom benötigt wird und eine verfügbare Batterie für den beabsichtigten Zweck nicht ausreicht, wird die Batteriekapazität erhöht, indem auf die Parallelschaltung mehrerer Batterien zurückgegriffen wird.
Es ist wirtschaftlich nicht immer machbar, die Batterie durch eine neue Batterie mit größerer Kapazität zu ersetzen, und manchmal reicht es aus, eine andere Batterie parallel anzuschließen und die Quellkapazität auf die erforderliche Kapazität zu erhöhen. Einige unterbrechungsfreie Stromversorgungen über Fächer zur Installation zusätzlicher Batterien parallel zur vorhandenen verfügen, um die Energieressource des Konverters zu erhöhen.
Was ist beim Kombinieren von Batterien in einer seriellen Schaltung zu beachten? Batterien unterschiedlicher Kapazität (hergestellt mit derselben Technologie, z. B. Blei-Säure) zeichnen sich durch Innenwiderstand aus. Je höher die Kapazität, desto geringer der Innenwiderstand, ist die Abhängigkeit hier nahezu umgekehrt proportional.
Wenn Sie Batterien mit unterschiedlichen Kapazitäten in Reihe schalten und den Last- oder Ladekreis schließen, ist der Strom im Stromkreis aus diesem Grund überall gleich, die Spannungsabfälle sind jedoch unterschiedlich. Und bei einigen Batterien der Batterie ist die Spannung während des Ladevorgangs viel höher als der Nennwert, was gefährlich ist, und beim Entladen viel niedriger als die Untergrenze, die schädlich ist. Betrachten wir ein weiteres Beispiel und zeigen Sie, womit dies behaftet ist.
Lassen Sie uns 10 Batterien mit einer Nennspannung von 12 Volt zur Verfügung haben, von denen 9 eine Kapazität von 20 Amperestunden und eine von 10 Amperestunden haben. Wir haben uns entschlossen, sie in Reihe zu schalten und über das Ladegerät unter Kontrolle des Ladestroms zu laden und den Strom auf 2 Ampere einzustellen. Ladegerät konfiguriert, so dass der Ladevorgang beendet wird, wenn die Batteriespannung die 138-Volt-Marke überschreitet, basierend auf einem Durchschnitt von 13,8 Volt für jede Batterie in der seriellen Batterie. Was wird passieren?
Für jeden Akku gibt der Hersteller eine Ladekennlinie an, in der Sie sehen können, wie viel Strom und wie lange Sie zum Laden des Akkus benötigen.
Natürlich erhält eine Batterie mit 2-mal weniger Kapazität bei einem Strom von 2 Ampere die gleiche Energiemenge wie Batterien mit größerer Kapazität, aber der Spannungsanstieg geht etwa dreimal schneller. Nach 3 Stunden fordert der kleine Akku seinen Tribut. Gleichzeitig müssen große Akkus weitere 6 Stunden aufgeladen werden.
Die Spannung an der kleinen Batterie ist jedoch bereits über den Rand gegangen. Sie müsste in den Spannungsstabilisierungsmodus versetzt werden. Dies ist bei unserem Ladegerät nicht der Fall. Am Ende hält das Gasrekombinationssystem in der Batterie nicht die Hälfte der Kapazität aus, die Ventile werden abgerissen und die Batterie beginnt Feuchtigkeit zu verlieren, verliert an Kapazität, während große Batterien immer noch unterladen sind.
Schlussfolgerung: Nur Batterien gleicher Kapazität, gleicher Technologie und gleichen Entladezustands können nacheinander geladen werden.
Nehmen wir nun an, wir entladen dieselbe Reihenschaltung. Zu Beginn hat jede Batterie 13,8 Volt und der Entladestrom beträgt 2 Ampere. Ein Tiefentladungsschutz öffnet den Stromkreis bei 72 Volt, d. H. Es werden mindestens 7,2 Volt pro Batterie angenommen. Nach 4 Stunden ist der kleine Akku vollständig entladen, und bei großen Akkus sind immer noch 12 Volt vorhanden, und der Schutz vor tiefer Entladung hält den Trick nicht aufrecht.Ein kleiner Akku verliert bereits irreversibel einen Teil seiner Kapazität.
Deshalb können nur Batterien gleicher Kapazität in Reihe geschaltet werden, wenn Sie sie nicht verderben möchten. Es ist am besten, die Batterien derselben Charge in Reihe zu schalten und ihre Kapazität vorher mit einem Batterietester zu überprüfen, um sicherzustellen, dass die Kapazitäten der Batterien, aus denen Sie eine serielle Batterie zusammenbauen möchten, nahezu gleich sind.
Es ist jedoch akzeptabel, Batterien mit unterschiedlichen Kapazitäten parallel anzuschließen. Vorausgesetzt natürlich, die Spannungen an ihren Anschlüssen sind gleich. Bei einer Parallelschaltung spielen die Batteriekapazitäten keine Rolle, da der Innenwiderstand der Batterien parallel geschaltet wird und der maximale Lade- oder Entladestrom für jede Batterie unterschiedlich ist. Sie arbeiten synchron.
Es gibt jedoch Strombegrenzungen für die Batterieklemmen und für jede bestimmte Batterie halten die Klemmen möglicherweise nicht dem Dauerstrom stand, den die Batterie im Prinzip abgeben kann. Es ist wichtig, dies nicht zu vergessen. In der technischen Dokumentation zur Batterie sind diese Parameter angegeben.
Wenn sich zum Zeitpunkt des Anschlusses zweier Batterien, deren Kapazität sich stark unterscheidet, ihre Spannungen erheblich unterscheiden, ist ein kurzfristiger Überstrom einer der Batterien unvermeidlich. Wenn die Spannung für eine Batterie mit geringerer Kapazität höher ist, führt die Umverteilung der Ladung zum Zeitpunkt des Anschlusses zu einem kurzzeitigen Kurzschlussstrom und kann schnell zu deren Zerstörung führen.
Wenn die Spannung für eine Batterie mit größerer Kapazität höher ist, ist wiederum eine Batterie mit kleinerer Kapazität gefährdet, da sie im Überlastmodus aufgeladen wird. Daher ist es am besten, die Batterien parallel zu schalten, nachdem zuvor die Spannung an ihnen ausgerichtet wurde, und sie im nächsten Schritt zu einer Batterie zu kombinieren.
Wir hoffen, dass unser Artikel für Sie nützlich war, und jetzt wissen Sie, wie es möglich ist und wie Sie die Batterien nicht anschließen und zu welchem Zweck dies normalerweise durchgeführt wird.
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