З'єднання акумуляторів паралельно: схема. Що дає паралельне з'єднання акумуляторів?

Акумулятори зазвичай виготовляються з прицілом на роботу з певною стандартизованої навантаженням. Так, є батареї, що забезпечують функціонування мікроконтролерів – вони володіють напругою 5 Ст. Для роботи з двигунами використовуються акумулятори, які можуть надати 12 В або 24 Ст. А що робити, якщо потрібно отримати 60 В? Батарею з такою напругою ще спробуй знайди. В такому разі нам може допомогти з'єднання акумуляторів паралельно. Що дає такий хід? Яка схема такого підключення? Які особливі аспекти цього ходу є? Як робиться паралельне з'єднання акумуляторів? Схема для цієї дії як виглядає? Всі ці, а також ряд інших питань ми з вами і розглянемо в цій статті.

Що дає паралельне з'єднання акумуляторів на практиці?

Отже, для початку змалюємо загальну схему. З'єднання акумуляторів паралельно передбачає такий підхід, щоб всі позитивні клеми приєднувалися до певної точки на електричній схемі, яка іменується плюсом. Подібне необхідно зробити і з негативними висновками. Тільки вони приєднуються до мінуса. Навіщо таке робити? В кінцевому результаті ми маємо напругу, яка є в одного акумулятора (розглядається ситуація, що у нас однакові батареї). Але ось ємність отриманої конструкції буде цього параметра дорівнює сумі всіх джерел живлення, які є в схемі. Електрична енергія дорівнює одиничному значенню, помноженій на кількість пристроїв. Це, втім, не залежить від того, яке з'єднання використовується – паралельне або послідовне.

Навіщо акумулятори з'єднувати в батарею?

Результат таких дій ми розглянули. А чому нам може знадобитися з'єднання акумуляторів паралельно? Будь-які електричні системи або пристрою несуть омічні втрати, коли частина енергії перетворюється в тепло і при цьому не відбувається корисна робота. Це з-за неможливості отримання коефіцієнта корисної дії 100%. При цьому з курсу шкільної фізики можна згадати, що чим більше напруга, тим менше струм при тій же потужності і менш значні омічні втрати. Таким чином, чим більше високовольтні акумулятори ми використовуємо, тим кращий результат отримаємо. Але навіть з таким підходом не завжди може вистачати однієї ємності батареї. У такому разі можна замінити її на акумулятор підвищеної ємності. Але це не завжди зручно, та іноді простіше просто поставити ще одне джерело живлення і використовувати паралельне з'єднання акумуляторів, щоб вони довше підтримували якусь систему.

Підходить цей варіант для джерел живлення різної ємності?

Паралельне з'єднання різних акумуляторів не несе в собі небезпеки, якщо розглядати проблему з точки зору напруги. З клемами батарей нічого страшного не зможе статися. Розряд або заряд джерел живлення буде відбуватися синхронно в силу характеру з'єднання. А ось якщо торкнутися теми струмів, то тут трохи складніше. Так, необхідно подбати про тому, щоб не перевищував певної величини, яка вказується безпосередньо самим виробником.
Найбільш поширеними є показники 100 А і 130 А. Причиною такого обмеження є те, що безпосередньо клеми не зможуть передавати такий струм (хоча теоретично самому акумулятору це під силу). Але це самий верх, який може бути тільки лічені секунди. Давайте розглянемо більш реалістичний варіант використання.

Технічні обмеження

Якщо подивитися на технічні характеристики дозволеної величини струму, то зазвичай тут великих цифр не побачиш. Так, зазвичай не можна допускати, щоб з'єднувалися разом акумулятори, ємність яких різниться від 5 до 25 разів (це як правило). Більш того, даний аспект необхідно уважно вивчити, оскільки можливим є навіть коротке замикання. Ризик виникнення знаходиться в діапазоні 15-70 ємностей самого малого акумулятора (залежить від марки і технічної реалізації). Грубо кажучи, чим менше часу вони функціонують, тим з більшим значенням струму можна працювати. Так, якщо різниця між ними становить 5 разів, то це означає, що вони зможуть функціонувати весь час (теоретично). Але от якщо ми працюємо з 20-кратним відмінністю, то бажано, щоб рахунок був на секунди. Багато виробників джерел живлення вказують граничні значення струму для своєї продукції. Наприклад, 26 А.

Чому є обмеження?

Давайте далі вивчати тему про паралельне з'єднання акумуляторів різної ємності. Раніше було зазначено, що виробники рекомендують обмеження в одиниці Ампер, хоча на практиці ця межа може бути перевищений багаторазово. Чому так? Для цього розглянемо саму будову акумулятора на прикладі свинцево-кислотної батареї. Такий вибір зроблено завдяки поширеності джерел живлення даного типу. Отже, для успішного протікання необхідної електрохімічної реакції необхідно забезпечити її якісним електролітом. Важливо також здійснення процесу у верхніх шарах і відведення продуктів. У цьому значним чином допомагає активна маса пластин акумулятора. Адже завдяки їй легше підводиться і відводиться речовина, яка бере участь в реакції. Але по мірі переміщення «ресурсних матеріалів» вниз все починає відбуватися повільніше. Активно позначається і те, що в електроліті з'являється сірка. Тому з'єднання акумуляторів паралельно кращим є тільки коли батарея заряджена. Чим нижче реальний показник напруги, тим небезпечніше робота джерел живлення різної ємності. Тому бажаним є забезпечення своєчасного харчування. Найкраще буде не давати ємності впасти менше 1/3 номіналу.

Особливості зарядки при паралельному з'єднанні

Під час початку цього процесу кращою є передача досить великого зарядного струму. Адже спочатку буде відновлюватися поверхню акумулятора, а потім - нижні її шари. Одночасно з цим бажаним є зменшення струму, оскільки знижується інтенсивність електрохімічної реакції, внаслідок чого з-за великої кількості енергії може «закипіти» електроліт (буде відбуватися його розкладання). Якщо розглядати один з найбільш популярних типів акумуляторів – свинцево-кислотний, то він за порушення даного припису навряд чи відразу вийде з ладу. Але от термін його служби явно істотно скоротиться. Взагалі, якщо говорити про зарядку джерел живлення, то варто сконцентрувати увагу на тому, що бажано користуватися заводськими приладами. Якщо експлуатувати щось інше, то можуть бути не враховані певні аспекти (або неправильно прийняті до уваги), що обернеться проблемами в майбутньому.

Про акумулятор і ємності

Давайте ще заглибимося в паралельне з'єднання різних акумуляторів (а також однакових). Необхідно розуміти, що якщо сумарний струм не буде перевищувати встановлені обмеження, то проблем та небезпек не з'явиться. Давайте розглянемо з'єднання двох акумуляторів паралельно на 2 А, коли вони з однієї партії і заряджають струмом 2*2= 4 А. Тут немає небезпек, оскільки завдяки однакової конструкції струми розподілятимуться пропорційно. І жодні кордони не перетнуться. А ось тепер давайте візьмемо джерела живлення, де існує значна різниця. Коли струм перевищить встановлені виробником обмеження, то потече через акумулятор, при тому, що він не розрахований на це. Думаємо, говорити про результат не потрібно. Це відноситься до всіх, а не тільки до свинцево-кислотних батарей. Навіть якщо ви хочете зробити паралельне з'єднання акумуляторів Li-Ion, які вважаються такими, що мають підвищену надійність, не нехтуйте технікою безпеки.

Розраховуємо необхідні показники

Отже, нам необхідно забезпечити значну величину струму із застосуванням паралельно з'єднаних елементів живлення. Як дізнатися, що нам потрібно? Для цього можна скористатися спеціальною формулою, яка зараз і буде приведена: Т=РТОЕП*КЕПОТ А зараз розшифровка формули: Т – струм, який вийде. Необхідно, щоб він збігався з потрібним результатом. РТЕЕП – розрядний струм одиниці елемента живлення. Тобто скільки може дати один акумулятор. КЕПОТ – кількість елементів живлення одного типу. У радіоаматорський практиці буває складно отримати необхідні значення. Ця ж формула зробить досягнення цілі більш легким.

Шукаємо інші способи включення батарей

Ми приділили паралельному з'єднанню акумуляторів значну увагу. Сподіваємося, що це допоможе вирішити поставлені завдання. Але якщо під час ознайомлення зі статтею до вас прийшла думка, що описувані тут рішення не підходять під якийсь конкретний випадок, пропонуємо ознайомитися з наступним:

Послідовне з'єднання. Грубо кажучи, ми збільшуємо напруження, яке нам дадуть джерела безперебійного живлення.

Змішане з'єднання. В даному випадку відбувається одночасне збільшення і струму і напруги. Але це досить складна схема для побудови.

Висновок

Наостанок хочеться дати трохи побажань. Насамперед, дотримуйтесь техніку безпеки. Також перед роботою з акумуляторами зовсім не зайвим буде ознайомлення з інструкціями і рекомендаціями, які представляють їх виробники. Це дозволить уникнути ситуацій, які можуть негативно впливати на термін служби джерел живлення. Також дотримуйтесь особливої обережності при роботі з батареями, що забезпечують значні показники. Адже в таких випадках ризик електротравми стає досить імовірним. Так і зі слабкими елементами не потрібно звертатися легковажно.