Как правильно соединять аккумуляторы последовательно и параллельно

Коротко разберём распространённое мнение – «при последовательном соединении двух аккумуляторов (АКБ), их ёмкость не меняется, она остаётся такой же, как у одного аккумулятора, поэтому время автономной работы при таком соединении будет меньше».

Но как же закон сохранения энергии? Да, при последовательном соединении аккумуляторов, формально ёмкость считается как у одного аккумулятора, а напряжение удваивается (или утраивается, учетверяется и т.д., в зависимости от количества последовательно соединённых АКБ). При параллельном же соединении АКБ – ёмкость удваивается (утраивается и т.д.), а напряжение остаётся тем же.

Варианты соединения аккумуляторов

Противоречия здесь нет. Когда люди говорят об аккумуляторе (обычно об автомобильном), то сообщают его ёмкость, но не уточняют вольтаж. Просто все привыкли, что аккумуляторы имеют напряжение 12В, и подразумевается, что упоминать об этом глупо. Но в вообще-то, ёмкость без указания вольтажа не имеет физического смысла. Существуют аккумуляторы самой разной ёмкости и на разное напряжение – на 2В, и на 6В, и на 12В, и, редко, на 24В. Кроме того, любые одинаковые АКБ можно соединять последовательно, параллельно, или последовательно-параллельно одновременно.

Но стоит только указать после величины ёмкости её вольтаж, как всё встаёт на свои места. Ведь энергоёмкость в любом случае, как бы мы не соединяли аккумуляторы, останется прежней.

Итак, если, например, два АКБ по 200Ач 12В (например, Аккумулятор Delta GEL 12-200), соединить последовательно, то получится энергоёмкость 200Ач 24В. А если эти же два АКБ соединить параллельно, то получится – 400Ач 12В.

Проверим:

200Ач * 24В = 480Ач * В = 400Ач * 12В

Но для расчётов токов (обычно, номинальным током заряда считается ток 0,1С, где С –величина равная ёмкости аккумулятора), С берут именно по цифре слева, т.е. в нашем примере, при последовательном соединении С = 200, а при параллельном С = 400. Легко заметить, что и мощность зарядного устройства в обоих случаях будет одинаковой.

Для первого случая, зарядный ток будет 0,1*200 = 20А, но при напряжении 24В. Т.е. зарядная мощность, Р = 20А 24В = 480Вт

Для второго случая, зарядный ток будет 0,1*400 = 40А, но при напряжении 12В. Т.е. зарядная мощность, Р = 40А 12В = 480Вт

Если рассматривать одиночные аккумуляторы, то, например, один аккумулятор 600Ач 2В по своей энергоёмкости соответствует одному аккумулятору 100Ач 12В (например, Аккумулятор DELTA GEL 12-100).

Чтобы получить из этих аккумуляторов (600Ач 2В) большую аккумуляторную батарею, например, на 24В, нужно соединить последовательно 12 шт таких АКБ с помощью перемычек (Перемычка для аккумуляторов 250 мм). Общая итоговая ёмкость получится 600Ач 24В. Эта энергоёмкость, если сравнивать её с 12-и вольтовыми АКБ по 200Ач (а такие применяются в грузовиках), соответствует 6-и штукам (три соединённых параллельно цепочки аккумуляторов, где каждая цепочка состоит из двух, соединённых последовательно, аккумуляторов):

(600Ач*2В)*12 = 600Ач*24В = (200Ач*24В) + (200Ач 24В) + (200Ач 24В)

Обратите внимание – на всех рисунках специально показано, что если минус инвертора подключён к условно первому АКБ, то плюс – к последнему. Так его следует подключать, чтобы компенсировать сопротивление даже толстых медных проводов, соединяющих аккумуляторы. Иначе, из-за их сопротивления, при огромных токах, «дальний» от выводов инвертора аккумулятор, окажется и не «дозаряжаем», и не «доразряжаем».

Итак, ёмкостью (читайте «энергоёмкостью») аккумулятора (объединённой группы аккумуляторов), называется количество электричества (т.е. мощности, равной току умноженного на НАПРЯЖЕНИЕ), которое аккумулятор отдает при разряде до наименьшего допустимого напряжения.

Чтобы аккумулятор служил долго, его нельзя разряжать более чем на 80%. Для 12-и вольтового АКБ, это соответствует напряжению на его клеммах примерно 11,5В. Но тут важно каким током относительно емкости АКБ мы его разряжаем.

Чем больше сила разрядного тока, тем ниже напряжение, до которого может разряжаться аккумулятор. Это потому что при быстром разряде большими токами относительно маленькой ёмкости аккумулятора электролит не успевает перемешиваться, и разряженный слой скапливается вокруг пластин. Напряжение АКБ падает и нагрузку снимают. Однако, спустя несколько десятков минут, электролит перемешивается и ёмкость (и, соответственно, напряжение аккумулятора) повышается.

Если же разряжать малым током относительно ёмкости, то можно вычерпать всю энергию, что плохо для долговечности АКБ. Всегда надо оставлять не менее 20% ёмкости. Подробнее об этом далее.

Отметим, что во время заряда, зарядное устройство постепенно повышает напряжение на АКБ, а затем, после снятия заряда, напряжение уменьшается, возвращаясь к спокойному состоянию (так, на 12-и вольтовом аккумуляторе, в зависимости от типа АКБ, оно обычно растёт до 14,1 – 14,5 В, а после снятия заряда, даже без нагрузки, в течении получаса возвращается к 12,5 – 12,8 В).

как проверить состояние аккумулятора — журнал За рулем

LADA

УАЗ

Kia

Hyundai

Renault

Toyota

Volkswagen

Skoda

Nissan

ГАЗ

BMW

Mercedes-Benz

Mitsubishi

Mazda

Ford

Все марки

Серьезное похолодание — повод утеплиться всем, а автомобилистам — еще и провести диагностику аккумулятора: ведь есть шанс, что машина попросту не заведется.

Материалы по теме

Не завелась! Что делать?

Пожалуй, не найдется любителей пританцовывать на морозе вокруг уже выкопанной из сугроба, но по-прежнему не желающей заводиться машины. И тем не менее ежегодно зимой часть автомобилистов оказываются в такой ситуации. Чтобы этого не происходило, машину нужно готовить к холодам, особое внимание уделяя не только зимней «обуви», но и аккумуляторной батарее (АКБ). Именно она обеспечивает пуск двигателя и она же первой попадает под удар при похолодании.

Проверить состояние АКБ можно с помощью простого приспособления — нагрузочной вилки. Удобнее считывать показания, используя устройство с цифровым дисплеем. На сегодняшний день такая нагрузочная вилка — наиболее доступное и достоверное средство для оценки состояния аккумуляторной батареи.

Тест без нагрузки

Для надежности эксперимента возьмем два аккумулятора. Сначала проверяем напряжение на клеммах аккумуляторов, подключив к ним нагрузочную вилку. Напряжение у полностью заряженной АКБ должно быть не меньше 12,7 В. Данные первого аккумулятора чуть больше — 12,86 В, но это допускается.

Напряжение на клеммах второй батареи такое же. Заметим: если показатель ниже 12,7 В, то аккумулятор стоит зарядить. При этом проверять его с помощью нагрузочной вилки сразу после зарядки бесполезно. Лучше оставить аккумулятор на ночь и замерить напряжение утром.

Тест под нагрузкой

Переходим к более важному этапу проверки аккумулятора — под нагрузкой. Напомним, у исправного рабочего аккумулятора напряжение под нагрузкой должно опуститься до 10,2 В. Если данное значение оказывается ниже, это говорит о том, что аккумулятор «слабый» и в холода подведет. Совет в таком случае один — заменить АКБ.

Подключаем нагрузочную вилку к клеммам первого аккумулятора и продавливаем шток. Ждем. Напряжение за несколько секунд упало практически до 9,6 В. Это говорит о том, что аккумулятор не сможет завести мотор в мороз. Проверим второй аккумулятор тем же способом. Мы видим, что напряжение опустилось до 10,5 В. А значит, аккумулятор в отличном состоянии, и если у автомобиля нет проблем с электрикой, способен запустить двигатель даже в лютый мороз.

Избавить себя от мороки с пуском двигателя зимой (и поездок в плохо отапливаемом общественном транспорте) можно, заранее позаботившись о том, чтобы на автомобиле стояла исправная аккумуляторная батарея. А проверить ее состояние просто с помощью нагрузочной вилки.

Все вопросы и предложения по серии выпусков «Техническая среда» присылайте на [email protected].

Другие выпуски «Технической среды» доступны в нашем спецпроекте, а также на нашем канале в YouTube.

Наше новое видео

Соллерс Арго и Атлант из Елабуги: без китайцев не обошлось

Тест Haval Dargo и Mitsubishi Outlander (видео)

На ней остановилась история: тест последней Волги

Понравилась заметка? Подпишись и будешь всегда в курсе!

За рулем в Дзен

Новости smi2. ru

Напряжение батареи | PVEducation

Напряжение батареи является фундаментальной характеристикой батареи, которая определяется химическими реакциями в батарее, концентрациями компонентов батареи и поляризацией батареи. Напряжение, рассчитанное из условий равновесия, обычно называют номинальным напряжением батареи. На практике номинальное напряжение батареи не может быть легко измерено, но для практических систем батарей (в которых перенапряжения и неидеальные эффекты невелики) напряжение холостого хода является хорошим приближением к номинальному напряжению батареи.

Поскольку электрический потенциал (напряжение) большинства химических реакций составляет порядка 2 В, а напряжение, требуемое нагрузками, обычно выше, в большинстве аккумуляторов многочисленные отдельные аккумуляторные элементы соединены последовательно. Например, в свинцово-кислотных батареях каждая ячейка имеет напряжение около 2В. Шесть ячеек соединены в типичную свинцово-кислотную батарею на 12 В.

Изменение напряжения при разрядке

Из-за эффектов поляризации напряжение батареи при протекании тока может существенно отличаться от равновесного напряжения или напряжения холостого хода. Ключевой характеристикой аккумуляторной технологии является то, как напряжение батареи изменяется в условиях разрядки, как из-за эффектов равновесной концентрации, так и из-за поляризации. Кривые разрядки и зарядки аккумулятора показаны ниже для нескольких различных аккумуляторных систем. Кривые разряда и заряда не обязательно симметричны из-за наличия дополнительных реакций, которые могут иметь место при более высоких напряжениях, возникающих при зарядке.

Рисунок: Изменение напряжения в зависимости от уровня заряда для нескольких различных типов батарей.

Напряжение отсечки

Во многих типах аккумуляторов, включая свинцово-кислотные, аккумулятор нельзя разряжать ниже определенного уровня, иначе аккумулятор может быть поврежден. Это напряжение называется «напряжением отсечки» и зависит от типа аккумулятора, его температуры и скорости разряда аккумулятора.

Измерение состояния заряда по напряжению

В то время как снижение напряжения батареи при разряде является отрицательным аспектом батарей, который снижает их эффективность, один практический аспект такого снижения, если оно приблизительно линейно, заключается в том, что при данной температуре батарея может использоваться для аппроксимации состояние заряда батареи. В системах, где напряжение батареи нелинейно в некотором диапазоне состояния заряда батареи или в которых происходят быстрые изменения напряжения с BSOC, будет сложнее определить BSOC и, следовательно, будет сложнее заряжать. Однако аккумуляторная система, которая поддерживает более постоянное напряжение со скоростью разряда, будет иметь высокий КПД по напряжению и будет легче использоваться для управления чувствительными к напряжению нагрузками.

Влияние температуры на напряжение

Напряжение батареи увеличивается с ростом температуры системы и может быть рассчитано по уравнению Нернста для равновесного напряжения батареи.

Что такое вольты и почему они важны?

Мы все используем электричество каждый день (и ночь!) для многих предметов первой необходимости, предметов роскоши и комфорта. Тем не менее, большинство из нас относительно незнакомы с вольтами, амперами и ваттами, основными единицами измерения электричества.

Вольты — это только часть уравнения, но понимание их места в уравнении поможет нам понять, какую мощность мы используем каждый день. Давайте копать!

Что такое вольт?

Вольт — это разность потенциалов на проводнике, когда ток в один ампер (Ампер) рассеивает один ватт мощности. Это, вероятно, не имеет большого значения для тех из нас, у кого нет диплома инженера-электрика. Итак, давайте разберемся.

Напряжение — это давление источника питания, которое проталкивает заряженные электроны (ток) через проводящую петлю (между двумя точками), позволяя им питать что-то, например, свет. Это можно представить как давление в водопроводе.

По сути, напряжение — это электрическое давление и измеряется в вольтах. Таким образом, вольт (В) — это просто единица измерения напряжения.

Напряжение создается за счет скопления электронов в одной области больше, чем в другой. Это происходит естественным образом в облаках перед ударом молнии и даже в вашем теле перед разрядом статической электрической искры. Происходит то, что электрическое давление накапливается в облаке или в вашем теле, пока оно не станет достаточно высоким, чтобы просочиться в точку с более низким напряжением.

Облако и земля образуют электрическую цепь, для замыкания которой требуется очень-очень высокое напряжение.

Какое напряжение в электрической цепи?

Давайте посмотрим, что это означает с точки зрения электроэнергии, которую мы используем каждый день. Начнем с рассмотрения освещения лампы в нашем доме.

На лампочке должно быть указано номинальное напряжение, в Северной Америке лампочки, используемые в вашем доме, рассчитаны на 120 вольт. Лампочка не создает это напряжение, но предназначена для подключения к цепи с этим напряжением.

Указанное количество вольт относится к силе электричества, поступающего в лампочку от батареи или электрической розетки.

Некоторые стандартные напряжения составляют 120 В, 130 В или очень низковольтные лампы, такие как 12 В постоянного тока (постоянный ток), светодиодные фонари, которые многие из нас используют в наших домах на колесах или лодках.

В отличие от высокого напряжения в приведенном выше примере освещения (120 В), полностью заряженная батарея имеет напряжение от 12,6 до 12,8 В, что для сравнения очень низкое значение напряжения.

Опасно ли напряжение?

Простой ответ — НЕТ. Напряжение — это просто давление, и оно не представляет опасности. На самом деле, когда вы получаете искру от статического электричества, напряжение этой искры обычно составляет около 25 000 вольт!

Мы все видели эту наклейку, но это немного неправильное название. Высокое напряжение не опасно, но цепь также имеет большой ток, который опасен. Вам нужно и высокое напряжение, и ток, чтобы быть опасным.

Поскольку напряжение — это всего лишь измерение давления, должно быть достаточно электронов, чтобы течь было опасно. При достаточном давлении и расходе (амперах) электрическая цепь может стать опасной. Любая цепь ниже 50 вольт не будет иметь достаточного электрического напряжения, чтобы пропустить через ваше тело ток, достаточный для причинения вреда.

Как мы измеряем напряжение?

При измерении напряжения мы измеряем потенциальную электрическую энергию между двумя точками. Как мы установили ранее, напряжение измеряется в вольтах.

Мы будем использовать мультиметр или вольтметр для измерения напряжения в бытовой цепи или аккумуляторе. Вольтметр может измерять только напряжение, но мультиметр может выполнять многие другие измерения.

Давайте посмотрим, как мы будем измерять напряжение с помощью цифрового мультиметра, так как он считается самым простым прибором для измерения напряжения (и он также измеряет силу тока и сопротивление).

Как пользоваться мультиметром

Цифровой мультиметр имеет красный провод (провод) и черный провод (провод).

Сначала подключите красный провод к входу мультиметра с маркировкой «V», а черный провод к входу мультиметра с маркировкой «COM». (Так вы убедитесь, что измеряете напряжение, а не амперы или омы.)

Примечание. Не перепутайте красный и черный выводы (провода), иначе вы можете повредить или разрушить мультиметр.

Затем, в зависимости от того, что вы измеряете, выберите режим переменного тока (переменного тока) или режима постоянного тока (постоянного тока) с помощью диска в центре мультиметра. (Примечание: постоянный ток обозначает прямую линию с тремя точками под ней, а символ волны обозначает переменный ток. Кроме того, некоторые мультиметры могут использовать «DCV» для постоянного напряжения и «ACV» для переменного напряжения.)

Постоянный ток используется для измерения напряжения в батареях или небольших электронных устройствах, а переменный ток используется для измерения напряжения в бытовых розетках и крупной бытовой электронике или приборах.

Многие цифровые мультиметры автоматически выбирают измеряемый диапазон. Если вам нужен другой диапазон, проверьте нормальное напряжение устройства, которое вы измеряете, в руководстве пользователя или напечатанном непосредственно на устройстве, приборе или аккумуляторе. Установите диапазон на один уровень выше измеряемого напряжения. Например, если вы измеряете 12-вольтовую батарею, вам нужно повернуть циферблат на 20 В (что на один уровень выше 12).

Как проверить мультиметр на аккумуляторе

Чтобы проверить мультиметр на аккумуляторе, коснитесь металлическим щупом красного вывода на положительной клемме и щупом черного вывода на отрицательной клемме, удерживая только пластиковые крышки аккумуляторной батареи. зонд в ваших руках, как вы это делаете. При необходимости выберите диапазон напряжения батареи с помощью центрального диска. Проверьте показания напряжения на дисплее. Вы только что измерили напряжение (в вольтах)!

Примечание. Если ваше показание равно «1» или отрицательному числу, проверьте диапазон и убедитесь, что выводы подключены к правильным входам.

Высокое напряжение по сравнению с Низкое напряжение

Высокое напряжение

Высокое напряжение обеспечивает электроэнергию на большие расстояния. В некоторых приложениях (например, при подаче электроэнергии в наши дома по высоковольтным линиям электропередач) большое количество энергии передается на большие расстояния.

Наиболее значительным преимуществом высоковольтной передачи является более высокая эффективность. При передаче электроэнергии на большие расстояния энергия теряется по пути. Передача высокого напряжения сводит к минимуму потери энергии из одного места в другое.

Наиболее существенным недостатком высоковольтной передачи является вероятность несчастного случая. Высокое напряжение может причинить вред или травму из-за более высокой мощности, протекающей по линиям. Хотя само по себе высокое напряжение не опасно, электрический ток, протекающий по линиям, опасен. Хорошим примером этого может быть сбитая линия электропередач. Опасно даже приближаться к линии электропередач под напряжением, потому что электричество от высокого напряжения может вызвать дугу по воздуху, вызывая серьезные травмы или даже смерть.

Низкое напряжение

Низким напряжением считается все, что ниже 50 В (вольт) электричества. Стандартные низкие напряжения составляют 12 В, 24 В и 48 В. Низковольтная проводка не проводит такой же ток, как электрические розетки. Например, он используется для дверных звонков, устройств открывания гаражных ворот, термостатов, датчиков системы охранной сигнализации, аудиовизуальных систем и светодиодного освещения нашего автодома!

Аккумуляторы Battle Born считаются низковольтными батареями на 12 В, но могут быть соединены последовательно до 48 В.

Существенным преимуществом систем с более низким напряжением является то, что они питаются от батарей. Дополнительные преимущества низковольтной проводки заключаются в том, что она проста в установке и не требует профессионального электрика. Это намного безопаснее, чем высоковольтная проводка, и для проводки требуется меньшая изоляция. Наконец, низкое напряжение обычно означает меньшее потребление энергии.

Недостатком низковольтной проводки является потенциальная потеря энергии в проводах.

Сколько вольт в батарее?

Напряжение батареи — это величина электрического потенциала батареи, измеряемая в вольтах. Батареи варьируются от нескольких сотых долей вольта до многих сотен вольт, в зависимости от размера батареи и конструкции.

Для упрощения представьте батарею в виде трубы. Напряжение этой батареи равно давлению воды в трубе. Именно это давление заставляет ток течь, обеспечивая питание вашего устройства. Давайте посмотрим на напряжения некоторых стандартных батарей.

Напряжение бытовой щелочной батареи составляет 1,5 Вольта. Когда нам нужно более высокое напряжение для питания устройства, мы можем соединить несколько 1,5-вольтовых батарей последовательно. (Подумайте, например, о том, чтобы вставить четыре батарейки в детскую игрушечную машинку для ее питания.)

Каждая из этих батарей всего 1,5 Вольта.

Напряжение обычной автомобильной батареи составляет 12 Вольт. Опять же, мы можем соединить 12-вольтовые батареи последовательно, чтобы получить более высокое напряжение.

Аккумулятор электромобиля может работать от 300 до 700 вольт. Это высоковольтные аккумуляторы.

Аккумуляторы систем резервного питания обычно работают от 48 В до 110 В, но системы электросетей могут работать на тысячи вольт.

Это аккумуляторный модуль от автомобиля Тесла, его 21,6 вольта. Весь блок аккумуляторов автомобиля составляет 375 вольт.

Что произойдет, если оборудование подключено к неправильному напряжению?

Устройства и оборудование предназначены для правильной работы при определенном номинальном напряжении. Оборудование, подключенное к неправильному напряжению, может вызвать проблемы, от неспособности функционировать до серьезных последствий, таких как пожар. Давайте посмотрим на пару примеров:

Если устройство, рассчитанное на 110 Вольт (110 В), подключено к источнику питания 220 Вольт (220 В), при включении оно будет находиться в состоянии перенапряжения. Это расплавит предохранитель и повредит прибор.

Если устройство на 220 В (220 В) подключено к источнику питания на 110 В (110 В), мощность будет в несколько раз меньше той, которая должна быть, когда устройство включено.