Akude jada- ja paralleelühendus

Autonoomsete toiteallikate kasutamisel tekivad sageli olukorrad, kus on vaja samaaegselt kasutada mitut teatud viisil ühendatud elementi. See nõuab teatud teadmisi voolu kulgemise iseärasuste kohta mitme toiteallikaga vooluahelates. See artikkel uurib akude monteeritavatesse akudesse ühendamise erinevate meetodite nüansse.

Miks akud on ühendatud?

Mõned autonoomse elektritoitega seadmed vajavad voolu ja pinge väärtusi, mida on saadaolevate standardsete galvaaniliste toiteallikatega keeruline pakkuda.

Reeglina on see vajadus võimsama väljundvoolu, suurenenud pinge või mahtuvuse järele. Nende probleemide lahendamiseks on vaja luua vooluallika ühenduste erinevaid konfiguratsioone, millest igaühel on oma omadused.

Aku ühendamise valikud

Patareide ühendamiseks vajalike parameetritega sõlmedesse on kolm skeemi:

1. Järjestikune - kõigi akude pinge liidetakse kokku;
2. Paralleelselt - mahutavus on volditud;
3. Kombineeritud järjestikku paralleelselt - mahtuvuse ja pinge suurendamiseks.

Kõigil neil on teatud omadused, mida peate teadma, et tagada akude ja nende poolt toidetavate seadmete ohutus ja pikaajaline töö.

Kõigi lülitusmeetodite peamine nõue on vältida erinevate tehnoloogiate abil toodetud akude kasutamist montaažis (näiteks ei saa te korraga ühendada Li-iooni ja Ni-Mh akuid).

Patareide jadaühendus

Elektriseadmete piisava pinge ja vastuvõetava tööaja tagamiseks kasutatakse sageli akusid, milles üksikute elementide (sektsioonide) anoodid ja katoodid on üksteisega juhtidega ühendatud.

Saadud kokkupandud aku väliste toiteallikate anood ja katood on selle ühised pluss- ja miinuspooled. Järjekorras ühendatud elementidest koosnevas akus on saadud pinge võrdne kasutatavate vooluallikate pingete summaga. Saadud aku saadud mahtuvus on võrdne ühendatud akudest nõrgima mahtuvusega. Sellise komplekti kasutamisel voolab läbi iga elemendi (nii laadimise kui ka tühjendamise ajal) sama vool.

Kuue patarei järjestikku ühendamisel, mille igaühe pinge on 1,2 volti ja mahutavus 1200 mAh, saate komplekti pingega 6x1,2=7,2 V ja mahutavusega 1200 mAh.

Kui seadmes kasutatakse erineva mahtuvusega elemente, siis on väiksema mahtuvusega elementidel suurem sisetakistus kui teistel. Pingelangus neil on suurem, mis viib nõrgima elemendi kiire tühjenemiseni töötamise ajal.

Komplekti võimsamad akud jäävad töökorras ja komplekti kasutatakse edasi. See viib nõrgima aku tugeva tühjenemiseni, mis vähendab selle kasutusiga ja mahtuvust.

Sellise sõlme laadimisel laeb nõrgim aku enne teisi elemente, kuid kuna teised pole veel laadinud, voolab laadimisvool sellest edasi, mis viib ülelaadimiseni ja ülekuumenemiseni. See on eriti ohtlik liitiumühendeid sisaldavate akude puhul, kuna need on suurenenud tundlikkuse tõttu ülelaadimise ja tugeva tühjenemise suhtes.

Tähtis! Lõppkokkuvõttes viib nõrga seadmeelemendi pidevalt korduv võimendatud tühjendamine ja laadimine kiiresti selle rikkeni. Seetõttu tuleb järjestikku ühendamisel kasutada võrdse mahutavusega elemente. Seda saab saavutada ainult sama tootja toodetud toiteplokkide abil, eelistatavalt samast partiist.

Parem on laadida kombineeritud aku iga toiteallikat eraldi või kasutada iga elemendi pinge reguleerimisega (voolu reguleerimine) võrdsustavat laadimist.

Patareide paralleelühendus

Sellisel juhul ühendab üks ühine juht kõiki ühendatud akude anoode ja teine ​​kõiki katoode. Seda skeemi kasutatakse siis, kui on vaja kombineeritud aku suuremat voolutugevust.

Saadud seadme kogumahtuvus (väljastatav vool) on võrdne ühendatud toiteallikate mahtuvuste (läbivate voolude) summaga. Selle pinge on võrdne suurima elektromotoorjõuga elemendi pingega ja see on saadud aku kõigil toiteallikatel sama.

Kuue patarei paralleelselt ühendamisel, mille igaühe pinge on 1,2 volti ja mahutavus 1200 mAh, saate 1,2 V komplekti mahutavusega 6 * 1200 = 7200 mAh.

Tähelepanu! Kui mitu identset, erineva pingega allikat on ühendatud paralleelselt, voolab vool kõrgema pingega allikast madalama pingega elementi.

See mõjub hävitavalt väiksema mahutavusega akudele. Voolu tõttu on keelatud ühendada ühekordselt kasutatavaid akusid paralleelselt, kuna see võib põhjustada madalama pingega elementide laadimist, nende ülekuumenemist, elektrolüüdi lekkimist või isegi plahvatust.

Kõrgepingeallika, millel on madal mahtuvus, paralleelühenduse korral suurema mahtuvusega, kuid madalama pingega elemendiga tekib nõrga aku elektriline lühis tugeva aku madalama sisetakistuse tõttu. Selle tõttu voolab nõrgas allikas tugev vool, mis viib selle järkjärgulise hävimiseni.

Suurema mahutavusega aku kõrgepinge korral toimub nõrga elemendi sundlaadimine, millel on sellele samuti kahjulik mõju. Sellest lähtuvalt on enne aku kokkupanekut soovitatav iga elemendi pinge võrdsustada sama väärtusega.

Tähtis! Voolu hävitava mõju vältimiseks akude paralleelsel ühendamisel tuleb kasutada sama pingega toiteelemente.

Patareide jada-paralleelühendus

Kui arvestada akude jada- ja paralleelühenduse reegleid, saab mõlema meetodi samaaegsel kasutamisel luua keerukaid kombineeritud valikuid. See võimaldab suurendada saadud mahtuvust ja pinget, mis on eriti vajalik autonoomsetes toitesüsteemides, elektriautodes ja muudes suure elektrivoolu tarbimisega seadmetes.

Kombineeritud aku kokkupanekuks on kaks võimalust:

1. Vajalik arv järjestikku ühendatud ja vajaliku pingega seadmeid monteeritakse ja seejärel ühendatakse need paralleellülituse abil üheks akuks.
2. Patareid luuakse vajaliku mahutavusega paralleelselt ühendatud akumulaatoritega, mida seejärel järjestikku lülitatakse, kuni saavutatakse vajalik pinge.

Tähtis! Oluline on mõista, et isegi kui järgitakse kõiki ühendusreegleid, on võimatu valida täiesti identsete omadustega toiteelemente. See toob paratamatult kaasa võimsuste ja pingete väärtuste tasakaalustamatuse, mis aja jooksul viib nõrgemate akude suurema kulumiseni.

Ettevaatusabinõud ühendamisel

Kõigi akude ühendamise meetodite puhul on vaja järgida mitmeid ettevaatusabinõusid:

• elektrilöögi vältimiseks järgige elektripaigaldiste käitamise ohutusmeetmeid (peamine on mitte luua vooluahelat inimkeha läbimiseks):
• jälgige ühenduse polaarsust;
• ärge tekitage lühiseid;
• Patareide kokkupanekul ühendage koormus nendest lahti;
• ühendage laadija akuga, kui see on võrgust lahti ühendatud;
• töötage sobivates isoleerivates riietes ja jalanõudes, vältides metallesemeid, mis võivad maha kukkuda ja kontakte lühistada;
• ärge puudutage aku klemme kätega, eriti kui mõlemad käed on erinevatel poolustel (see on väga ohtlik võimsate ja kõrgepingega akude puhul);
• kasutage isoleeritud osadega spetsiaalset tööriista;
• ärge tehke tööd, kui olete halvas tervises;
• võtke arvesse akut ja koormust läbivaid voolusid ning kasutage sobiva ristlõikega juhte;
• elementide ühendamisel ühte akusse tagage usaldusväärne kontakt, mis on isoleeritud välistest mõjudest;
• tagada kokkupandavate akude usaldusväärne kaitse lühiste ja niiskuse sissetungi eest;
• kasutage samade omaduste ja kulumisastmega akusid;
• Kontrollige hoolikalt kokkupandud akut lülitusvigade suhtes.

Mida võivad aku ühendusvead põhjustada?

Akude ühendamisel vigade vältimiseks on soovitatav kasutada spetsiaalseid ühendusi, mis välistavad lülitusvead, näiteks T-pistiku adaptereid. Kui akud on valesti ühendatud, võivad ühes seadmes tekkida vead, mis võivad põhjustada väga tõsiseid tagajärgi:

• paralleelselt ühendatuna tekib lühis, mille tagajärjel tekib akudes vägivaldne keemiline reaktsioon, mis viib väga kiiresti elektrolüütide lekkeni, korpuse deformatsioonini, tulekahjuni või isegi plahvatuseni;
• vale polaarsusega järjestikku ühendamisel on vooluring avatud, kuid koormuse ühendamisel võib valesti ühendatud elemendi kaudu ilmuda vastuvool, mis selle välja lülitab;
• Ühe või mitme aku pika lühise korral süttib isolatsioon paratamatult, juhid sulavad, aku sees toimub äge reaktsioon, elektrolüüt lekib, korpus deformeerub, tekib tulekahju või plahvatus;
• Kontaktide lühiajalise lühise korral jääb aku töökorras, kuid aku sees olevate elektroodide seisukord võib halveneda ja mahtuvus väheneda;
• Töövoolude jaoks mitte mõeldud juhtide kasutamisel kuumenevad need üle, nende isolatsioon sulab, mis võib põhjustada lühise ja sellest tulenevad tagajärjed.

Kas teil on küsimusi või midagi lisada? Seejärel kirjutage meile sellest kommentaarides, see muudab materjali terviklikumaks ja täpsemaks.