مخططات اتصال البطارية

تسمى مجموعة البطاريات المدمجة بطارية خلية أو ببساطة بطارية كلفانية. هناك طريقتان رئيسيتان لتوصيل الخلايا بالبطاريات: سلسلة ومتوازية.

في إطار هذه المقالة ، نعتبر ميزات السلسلة والاتصال المتوازي للبطاريات. هناك حالات مختلفة قد يكون من الضروري فيها زيادة السعة الإجمالية أو زيادة الجهد عن طريق اللجوء إلى اتصال متوازي أو تسلسلي للعديد من البطاريات بالبطارية ، وتحتاج دائمًا إلى تذكر الفروق الدقيقة.

يتضمن الاتصال الموازي دمج المحطات الموجبة للبطاريات بنقطة زائد مشتركة للدائرة ، وجميع المحطات السلبية مع ناقص مشترك ، أي توصيل جميع المحطات الموجبة للعناصر بسلك مشترك واحد ، وجميع المحطات السلبية إلى سلك مشترك آخر. يتم توصيل نهايات الأسلاك الشائعة لمثل هذه البطارية بدائرة خارجية - إلى جهاز الاستقبال.

إن جوهر الطريقة المتسلسلة لتوصيل البطاريات ، كما يوحي اسمها ، هو أن جميع العناصر التي تم التقاطها مرتبطة ببعضها البعض في سلسلة متسلسلة واحدة ، أي أن القطب الموجب لكل عنصر متصل بالقطب السالب لكل عنصر لاحق.

كنتيجة لمثل هذا الاتصال ، يتم الحصول على بطارية واحدة مشتركة تبقى فيها النهاية السلبية خالية لعنصر متطرف واحد والاستنتاجات الإيجابية للعنصر الثاني. مع مساعدة من بطاريتهم ويتم تضمينها في الدائرة الخارجية - في المتلقي. بعد ذلك ، دعونا نتحدث عن هذا بمزيد من التفصيل.

يوفر التوصيل المتوازي للبطاريات مجموعة من السعات ، ومع وجود جهد أولي متساوٍ على كل من البطاريات المضمنة في البطارية المجمعة منها ، فإن سعة البطارية المركبة تساوي مجموع قدرات هذه البطاريات. مع السعة المتساوية للبطاريات المدمجة ، للعثور على سعة البطارية يكفي مضاعفة عدد البطاريات التي تتكون منها البطارية بسعة بطارية واحدة في المجموعة.

اتصال متوازي:

بغض النظر عن عدد العناصر التي نقوم بتوصيلها بشكل متوازٍ ، فإن مجموع جهدها سيكون دائمًا مساويًا لجهد عنصر واحد ، ولكن بعد ذلك يمكن زيادة قوة تيار التفريغ عدة مرات حيث سيتم تضمين العديد من العناصر في البطارية ، إذا كانت جميع العناصر في البطارية فقط من نفس النوع.

قم بتوصيل البطاريات في سلسلة ، احصل على بطارية بنفس السعة مثل سعة إحدى البطاريات الموجودة في البطارية ، شريطة أن تكون السعات متساوية. في هذه الحالة ، سوف يكون الجهد الكهربائي للبطارية مساوياً لمجموع الفولتية لكل بطارية مكونة للبطارية.

إذا تم توصيل البطاريات ذات السعة والجهد المتساويين في وقت الاتصال في سلسلة ، فإن جهد البطارية الذي تم الحصول عليه عن طريق سلسلة الاتصال سيكون نتاج جهد بطارية بطارية واحدة وعدد البطاريات التي تشكل دائرة السلسلة.

اتصال تسلسلي:

عندما تكون العناصر متصلة في سلسلة ، فإن قيم مقاومتها الداخلية تضيف ما يصل. لذلك ، بغض النظر عن حجم جهدها ، من بطارية مترجمة ، من الممكن أن تستهلك فقط نفس القوة الحالية التي تم تصميم عنصر واحد يمثل جزءًا من هذه البطارية. هذا أمر مفهوم ، لأنه مع سلسلة الاتصال ، يمر التيار من خلال كل عنصر ، والذي يمر عبر البطارية بأكملها.

وبالتالي ، من خلال ربط العناصر في السلسلة ، وزيادة عددهم ، فمن الممكن زيادة الجهد البطارية إلى أي حدود ، ولكن قوة التفريغ الحالية للبطارية ستبقى كما هي في عنصر واحد منفصل المدرجة في تكوينها.

في موازاة وفي اتصال سلسلة ، فإن الطاقة الإجمالية للبطارية تساوي مجموع الطاقات لجميع البطاريات التي تشكل البطارية.

فلماذا يتم دمج البطاريات في البطاريات؟ الشيء هو أنه في أي دائرة هناك خسائر المرتبطة بتسخين الموصلات. وبنفس مقاومة الموصل ، إذا كنت ترغب في نقل طاقة معينة ، فمن المربح أن تنقل الطاقة بجهد عالي ، فالتيار سيحتاج إلى أقل ، وستكون خسائر الأوم أقل.

لهذا السبب ، تستخدم مصادر الطاقة القوية غير المنقطعة بطاريات من البطاريات المتصلة بالسلسلة للحصول على جهد إجمالي يصل إلى عدة عشرات من فولت ، وليس دائرة موازية تبلغ 12 فولت. كلما زاد الجهد الكهربائي للمصدر ، زادت كفاءة المحول.

عندما تكون هناك حاجة إلى تيار كبير ، وبطارية واحدة متوفرة ليست كافية للغرض المقصود ، يتم زيادة سعة البطارية عن طريق اللجوء إلى الاتصال الموازي لعدة بطاريات.

ليس من المجدي اقتصاديًا دائمًا استبدال البطارية ببطارية جديدة ذات سعة أكبر ، وأحيانًا تكون كافية لتوصيل بطارية أخرى بشكل متوازٍ وزيادة سعة المصدر بالبطارية المطلوبة. بعض امدادات الطاقة غير المنقطعة تحتوي على مقصورات لتثبيت بطاريات إضافية موازية للبطارية الحالية ، من أجل زيادة موارد الطاقة للمحول.

ما الذي يجب مراعاته عند الجمع بين البطاريات في الدائرة التسلسلية؟ تتميز البطاريات ذات السعات المختلفة (المصنعة باستخدام نفس التكنولوجيا ، على سبيل المثال ، حمض الرصاص) بالمقاومة الداخلية. كلما زادت السعة ، انخفضت المقاومة الداخلية ، والاعتماد هنا متناسب تقريبًا.

لهذا السبب ، إذا قمت بتوصيل البطاريات ذات السعات المختلفة بشكل متسلسل وأغلقت دائرة الحمل أو دائرة الشحن ، فسيذهب التيار في الدائرة كما هو في كل مكان ، ولكن انخفاض الجهد سيكون مختلفًا. وفي بعض بطاريات البطارية ، سيكون الجهد أثناء الشحن أعلى بكثير من القيمة الاسمية ، وهو أمر خطير ، وعند التفريغ ، سيكون أقل بكثير من الحد الأدنى ، وهو ضار. دعونا نفكر في مثال أبعد من ذلك ، وأظهر ما هو محفوف بالمخاطر.

دعنا لدينا 10 بطاريات تحت تصرفنا ، كل منها بجهد مقنن يبلغ 12 فولت ، 9 منها لديها قدرة 20 أمبير ، و 10 أمبير. قررنا توصيلها بشكل متسلسل ، وقم بالشحن من الشاحن من خلال التحكم في تيار الشحن ، واضبط التيار على 2 أمبير. شاحن تكوين بحيث يتوقف عن الشحن عندما يتجاوز الجهد البطارية علامة 138 فولت ، على أساس متوسط ​​13.8 فولت لكل بطارية في البطارية التسلسلية. ماذا سيحدث؟

بالنسبة لكل بطارية ، توفر الشركة المصنعة خاصية شحن ، حيث يمكنك معرفة مقدار التيار والوقت الذي تحتاجه لشحن البطارية.

من الواضح ، ستتلقى البطارية ذات السعة الأقل مرتين بتيار 2 أمبير نفس كمية الطاقة التي تحصل عليها البطاريات ذات السعة الأكبر ، لكن الزيادة في الجهد ستزيد بمعدل ثلاث مرات. لذلك ، بعد 3 ساعات ، ستأخذ البطارية الصغيرة أثراً ، وفي الوقت نفسه ، ستحتاج إلى شحن بطاريات كبيرة لمدة 6 ساعات أخرى.

لكن الجهد الموجود على البطارية الصغيرة قد تجاوز الحافة بالفعل ، يجب وضعه في وضع تثبيت الجهد ، لا يحدث ذلك على الشاحن. في النهاية ، لن يتحمل نظام إعادة تركيب الغاز الموجود بالبطارية نصف السعة ، وسيتم تمزيق الصمامات ، وستبدأ البطارية في فقد الرطوبة ، وفقدان السعة ، في حين أن البطاريات الكبيرة ستظل منخفضة التكلفة.

الخلاصة: يمكن فقط شحن البطاريات ذات القدرة المتساوية ، من نفس التكنولوجيا ، من نفس حالة التفريغ بالتتابع.

لنفترض الآن أننا ننفذ نفس سلسلة الدوائر. في البداية ، تحتوي كل بطارية على 13.8 فولت ، ويبلغ تيار التفريغ 2 أمبير. سيفتح حماية التفريغ العميق الدائرة عند 72 فولتًا ، على سبيل المثال يفترض 7.2 فولت لكل بطارية. بعد 4 ساعات ، سيتم تفريغ البطارية الصغيرة تمامًا ، وسيظل هناك 12 فولتًا على البطاريات الكبيرة ، ولن تحافظ الحماية من التفريغ العميق على الخدعة.ستفقد البطارية الصغيرة بالفعل جزءًا لا يتجزأ من قدرتها.

هذا هو السبب في أن البطاريات ذات القدرات المتساوية فقط هي التي يمكن توصيلها في سلسلة إذا كنت لا ترغب في إفسادها. من الأفضل توصيل البطاريات من نفس الدفعة المتسلسلة ، والتحقق من قدراتها باستخدام أداة اختبار البطارية أولاً للتأكد من أن قدرات البطاريات التي ستقوم بتجميع بطارية مسلسل بها متساوية تقريبًا.

ولكن بالتوازي لتوصيل البطاريات ذات السعات المختلفة أمر مقبول. بالطبع ، بشرط أن تكون الفولتية في محطاتها متساوية. من خلال اتصال متوازي ، لن تلعب سعة البطارية دورًا ، لأن المقاومة الداخلية للبطاريات سيتم توصيلها بشكل متوازٍ ، وسيكون لكل بطارية حد أقصى للشحن أو التفريغ الحالي ، ستعمل بشكل متزامن.

ومع ذلك ، هناك قيود حالية على أطراف البطارية ولكل بطارية محددة ، قد لا تصمد المحطات الطرفية للتيار المستمر الذي يمكن للبطارية أن تقدمه من حيث المبدأ ، من المهم عدم نسيان هذا. في الوثائق الفنية للبطارية ، تتم الإشارة إلى هذه المعلمات.

في حالة توصيل بطاريتين ، والتي تختلف اختلافًا كبيرًا في السعة ، فإن الفولتية تختلف اختلافًا كبيرًا ، فلا مفر من زيادة التيار الزائد على المدى القصير لإحدى البطاريات. إذا كان الجهد أعلى بالنسبة للبطارية ذات سعة أصغر ، فإن إعادة توزيع الشحن في وقت الاتصال سوف يتسبب في حدوث تيار كهربائي قصير المدى ، ويمكن أن يؤدي ذلك سريعًا إلى تدميره.

إذا كان الجهد أعلى بالنسبة للبطارية ذات السعة الأكبر ، فحينئذٍ ، مرة أخرى ، تكون البطارية ذات السعة الأصغر في خطر ، لأنها ستتولى عملية الشحن الزائد. لذلك ، من الأفضل توصيل البطاريات بشكل متوازٍ ، حيث قامت مسبقًا بمحاذاة الجهد عليها ، والخطوة التالية لدمجها في بطارية.

نأمل أن تكون مقالتنا مفيدة لك ، والآن تعرف كيف يكون ذلك ممكنًا وكيف يتعذر عليك توصيل البطاريات ولأي غرض يتم القيام به عادةً.