Схемы соединения аккумуляторов: параллельное и последовательное подключение, как сделать правильно

Объединенная группа аккумуляторов называется батареей элементов или просто гальванической батареей. Существуют два основных способа соединения элементов в батареи: последовательное и параллельное соединения.

В рамках данной статьи рассмотрим особенности последовательного и параллельного соединения аккумуляторов. Есть разные ситуации, когда может потребоваться увеличить общую емкость или поднять напряжение, прибегнув к параллельному или последовательному соединению нескольких аккумуляторов в батарею, и всегда нужно помнить о нюансах.

Параллельное соединение предполагает объединение положительных клемм аккумуляторов с общей плюсовой точкой схемы, а всех отрицательных — с общим минусом, т. е. все положительные выводы элементов присоединить к одному общему проводу, а все отрицательные выводы — к другому общему проводу. Концы общих проводов такой батареи присоединяются к внешней цепи — к приемнику.

Сущность последовательного способа соединения аккумуляторов, как это вытекает из самого его названия, заключается в том, что все взятые элементы соединяются между собою в одну последовательную цепочку, т. е. положительный полюс каждого элемента соединяется с отрицательным полюсом каждого последующего элемента.

В результате такого соединения получается одна общая батарея, у которой у одного крайнего элемента остается свободным отрицательный, а у второго — положительный выводы. При помощи их батарея и включается во внешнюю цепь — в приемник. Далее поговорим об этом более подробно.

Параллельное соединение аккумуляторов дает объединение емкостей, и при равном исходном напряжении на каждом из аккумуляторов, входящих в собираемую из них батарею, емкость составной батареи оказывается равной сумме емкостей этих аккумуляторов. При равных емкостях объединяемых аккумуляторов, для нахождения емкости батареи достаточно умножить количество составляющих батарею аккумуляторов на емкость одного аккумулятора в сборке.

Сколько бы элементов мы ни соединяли параллельно, общее их напряжение всегда будет равно напряжению одного элемента, но зато сила разрядного тока может быть увеличена во столько раз, сколько элементов будет входить в состав батареи, если только все элементы в батарее однотипные.

Соединяя аккумуляторы последовательно, получают батарею той же емкости, что и емкость одного из аккумуляторов, входящих в батарею, при условии, что емкости равны. При этом напряжение батареи будет равно сумме напряжений каждого из составляющих батарею аккумуляторов.

Ежели последовательно соединяются аккумуляторы равной емкости и равного на момент соединения напряжения, тогда напряжение батареи, полученной путем последовательного соединения, будет равно произведению напряжения одного аккумулятора и количества аккумуляторов, составляющих последовательную цепь.

При последовательном соединении элементов складываются и величины их внутренних сопротивлений. Поэтому от составленной батареи независимо от величины ее напряжения можно потреблять только такой же силы ток, на какой рассчитан один элемент, входящий в состав данной батареи. Это и понятно, так как при последовательном соединении через каждый элемент проходит тот ток, какой проходит и через всю батарею.

Таким образом, путем последовательного соединения элементов, увеличивая их общее количество, можно повысить напряжение батареи до любых пределов, но сила разрядного тока батареи останется такой же, как и у одного отдельного элемента, входящего в ее состав.

И при параллельном, и при последовательном соединении, общая энергия батареи оказывается равной сумме энергий всех аккумуляторов, составляющих батарею.

Итак, для чего же аккумуляторы объединяют в батареи? Все дело в том, что в любой схеме существуют потери, связанные с нагревом проводников. И при одном и том же сопротивлении проводника, если требуется передать определенную мощность, гораздо выгоднее передавать мощность при высоком напряжении, тогда ток потребуется меньший, и омические потери будут меньше.

По этой причине мощные источники бесперебойного питания используют батареи последовательно соединенных аккумуляторов на общее напряжение в несколько десятков вольт, а не параллельную цепь на 12 вольт. Чем выше напряжение источника, тем выше КПД преобразователя.

Когда нужен значительный ток, а одного имеющегося в наличии аккумулятора для поставленной цели не достаточно, увеличивают емкость батареи, прибегая к параллельному соединению нескольких аккумуляторов.

Не всегда экономически выгодно заменять аккумулятор на новый, обладающий большей емкостью, и иногда достаточно присоединить параллельно еще один, и повысить емкость источника до необходимой. Некоторые источники бесперебойного питания имеют отсеки для установки дополнительных аккумуляторов параллельно уже имеющемуся, с целью повысить энергетический ресурс преобразователя.

Что следует учитывать при объединении аккумуляторов в последовательную цепь? Аккумуляторы различной емкости (изготовленные по одной и той же технологии, например свинцово-кислотные) отличаются внутренним сопротивлением. Чем выше емкость, тем меньше внутреннее сопротивление, зависимость здесь почти обратно пропорциональная.

По этой причине, если последовательно соединить аккумуляторы разной емкости, и замкнуть цепь нагрузки или зарядную цепь, то ток по цепи пойдет везде одинаковый, а вот падения напряжений будут разными. И на каком-то из аккумуляторов батареи напряжение при зарядке окажется намного выше номинала, что опасно, а при разрядке — намного ниже нижнего предела, что вредно. Рассмотрим далее пример, покажем, чем это чревато.

Пусть в нашем распоряжении 10 аккумуляторов, номинальное напряжение каждого 12 вольт, 9 из них имеют емкость 20 ампер-часов, а один — 10 ампер-часов. Мы решили соединить их последовательно, и заряжать от зарядного устройства с контролем зарядного тока, выставили ток на 2 ампера. Зарядное устройство настроено так, что прекратит зарядку когда напряжение батареи пересечет отметку в 138 вольт, исходя из среднего значения в 13,8 вольт на каждый аккумулятор последовательной батареи. Что произойдет?

Для каждого аккумулятора производитель предоставляет зарядную характеристику, где можно увидеть, каким током и на протяжении какого времени нужно заряжать аккумулятор.

Очевидно, аккумулятор в 2 раза меньшей емкости при токе в 2 ампера примет столько же энергии, что и аккумуляторы большей емкости, но рост напряжения на нем будет идти примерно втрое быстрее. Так, уже через 3 часа маленький аккумулятор возьмет свое, в то же самое время большие аккумуляторы еще 6 часов должны будут заряжаться.

Но напряжение на маленьком аккумуляторе уже пошло через край, его бы нужно перевести в режим стабилизации напряжения, на наш зарядный прибор этого не делает. В конце концов система рекомбинации газов в аккумуляторе вдвое меньшей емкости не выдержит, клапаны сорвет, и аккумулятор начнет терять влагу, терять емкость, при этом большие аккумуляторы все еще будут недозаряжены.

Вывод: заряжать последовательно можно только аккумуляторы равной емкости, одной и той же технологии, одного и того же состояния разряда.

Теперь допустим, что мы разряжаем эту же последовательную цепь. Изначально на каждом аккумуляторе 13,8 вольт, а разрядный ток составляет 2 ампера. Защита от глубокого разряда разомкнет цепь при 72 вольтах, то есть предполагается не менее 7,2 вольт на аккумулятор. Через 4 часа маленький аккумулятор полностью разрядится, а на больших еще будет по 12 вольт, и защита от глубокого разряда не уследит подвоха. Маленький аккумулятор уже необратимо потеряет часть своей емкости.

Вот почему последовательно можно соединять лишь аккумуляторы равных емкостей, если не хотите их испортить. Лучше всего последовательно соединять аккумуляторы из одной партии, и проверить предварительно их емкости тестером АКБ, дабы убедиться, что емкости аккумуляторов, из которых вы собираетесь собрать последовательную батарею, почти равны.

А вот параллельно соединять аккумуляторы разной емкости допустимо. Разумеется, при условии равенства напряжений на их клеммах. При параллельном соединении емкости аккумуляторов не будут играть роли, поскольку внутренние сопротивления аккумуляторов окажутся подключены параллельно, и максимальный ток заряда или разряда будет у каждого аккумулятора свой, они будут работать синхронно.

Однако для клемм аккумуляторов и для каждого конкретного аккумулятора ограничения по току имеются, клеммы могут и не выдержать длительный ток, который в принципе способен дать аккумулятор, об этом важно не забывать. В технической документации к аккумулятору эти параметры указаны.

Если в момент соединения двух аккумуляторов, сильно различающихся по емкости, их напряжения отличаются значительно, неизбежна кратковременная перегрузка по току одного из аккумуляторов. Если напряжение выше у аккумулятора меньшей емкости, то перераспределение заряда в момент соединения вызовет кратковременный ток короткого замыкания в нем, и может быстро привести к его разрушению.

Если напряжение выше у аккумулятора большей емкости, то опять же под угрозой аккумулятор меньшей емкости, ибо он станет принимать заряд в режиме перегрузки. Поэтому лучше всего соединять параллельно аккумуляторы, предварительно выровняв напряжения на них, а уже следующим шагом объединять в батарею.

Надеемся, что наша статья была для вас полезной, и теперь вы знаете, как можно, а как нельзя соединять аккумуляторы и для каких целей это обычно делают.

Источник

Как подключить самостоятельно зарядное устройство к аккумулятору автомобиля

Все мы знаем, что АКБ является очень важным составляющим элементом в автомобиле. Она даёт энергию, необходимую для запуска двигателя. Благодаря ей становится возможной работа электрических элементов и узлов при заглушенном ДВС. От её качества и состояния зависит, заведёте ли вы свою машину морозным зимним утром. На какой срок без опаски оставите железного друга на стоянке, уезжая в длительную командировку, и многое другое. Но какой бы надёжной ни была ваша АКБ, вечно без подзарядки работать она не сможет. Генератор не способен полноценно поддерживать её жизнедеятельность. Так, например, при нерегулярной эксплуатации автомобиля в зимнее время года или после долгосрочного хранения происходит постепенная разрядка, что может отразиться на запуске двигателя в самый неудачный момент. Любой накопитель требует периодической подзарядки. Не следует допускать его разрядки в ноль.

В данной статье мы разберём, как подключить зарядное устройство к аккумулятору автомобиля, и всё, что с этим связано.

Подключение зарядного устройства авто к аккумулятору: подготовка

Перед зарядкой необходимо определить, к какой из двух категорий относится ваша АКБ:

1. Обслуживаемые – имеют доступ к банкам, в которых находится электролит. Здесь следует заранее проверить его уровень и при отсутствии долить дистиллированную жидкость. Если ваш опыт не позволяет произвести подобную процедуру, то лучше обратитесь к специалисту. Также необходимо проверить, присутствует ли на аккумуляторе отверстие для отвода газов. Если его нет, открутите все крышки (это удобнее сделать пятирублёвой монетой).
2. Необслуживаемые – не требуют такого пристального внимания, но они и не ремонтопригодны. В них нет крышечек и, соответственно, доступ к электролиту закрыт. В любом случае необходимо ознакомиться с инструкцией от производителя.

Следующим шагом станет выбор места. Требуется помещение с хорошей вентиляцией, чтобы выделяемый водород тут же удалялся.

Проследите, чтобы поблизости не было горючих жидкостей. Помните, водород взрывоопасен!

В зависимости от конфигурации вашего ЗУ (смотрите инструкцию производителя) зарядка производится с демонтажем АКБ (снимаем провод «минус», а потом «плюс») или прямо под капотом. В обоих случаях нам нужно определить заземлённую клемму (как правило, минусовая). Клеммы помечены знаками +/-, что, соответственно, означает положительную и отрицательную полярность. При этом плюсовой провод красный, а минусовой – чёрный.

Последний шаг в подготовке – уберите с поверхности пыль и грязь, а клеммы при необходимости зачистите наждачной бумагой.

Какие параметры нужно выставить на зарядном устройстве

Сначала разберём существующие типы ЗУ. Они делятся следующим образом:

1. Автоматические. Не требуют постоянного внимания, самостоятельно уменьшают напряжение.
2. С неизменным напряжением. Сила тока регулируется вручную.
3. С неизменным током. Напряжение меняется регулятором. Необходимо следить, чтобы электролит не закипел.

При настройке силы тока вручную используем следующие значения: 1/10 от ёмкости АКБ. Если ёмкость равна 100 Ач, то заряд выставляем 100 Ач/10. Рекомендуется производить зарядку непрерывно не менее 12–14 часов.

По окончании процесса обесточиваем приборы и отсоединяем провода от клемм в последовательности: сначала минус и только потом плюс.

Как подключить зарядку к аккумулятору – полярность прежде всего!

Практически все автомобилисты знают, как подключить зарядное устройство к аккумулятору, но мы всё же остановимся на этой теме подробнее. Любая незначительная ошибка здесь может повлечь за собой большие проблемы. Действуем пошагово:

1. Убеждаемся, что место соответствует технике безопасности.
2. Определяем полярность!
3. Отсоединяем провода автомобиля от АКБ: сначала красный провод, потом чёрный.
4. Выкручиваем крышки банок (если нет газоотвода). При этом избегайте попадания электролита в глаза и на открытые участки кожи.
5. Подсоединяем чёрный провод к минусовой клемме, а затем красный к плюсовой.
6. Выставляем необходимое напряжение (желательно минимальное, иначе вы сокращаете срок службы батареи).

Многие считают, что нет ничего проще, как подключить зарядник к аккумулятору автомобиля, и при этом не страшно перепутать полярность. Среди водителей ходят легенды, что это даже полезно. Действительно, известен способ реанимирования мёртвой батареи путём смены полярности. Специалисты называют такую операцию «переполюсовкой». Для этого батарею разряжают в ноль, а затем, не давая перегреваться выше 60 градусов, под напряжением 14,2–14,8 В и током в 2 А производят зарядку. Красный провод крепится к минусовой клемме, а чёрный – к плюсовой.

Также существует понятие «двойной переполюсовки». Для этого сопротивлением снимают первый заряд и продолжают зарядку обычным способом.

Но у обоих методов есть огромный минус. Они не дают гарантий восстановления механизма. Никогда не применяйте эти способы без крайней нужды, иначе рискуете испортить работающую вещь. Кроме того, есть опасность загубить проводку автомобиля.

Таким образом, зная, как правильно подключить зарядное устройство к аккумулятору, вы обезопасите себя и свой автомобиль.

На что обращать внимание при заряде аккумулятора

После того как вы подключили зарядное устройство к аккумулятору, не стоит оставлять его надолго без присмотра. Подобная халатность может привести к пожароопасной ситуации! Для избежания подобных неприятностей рекомендуем обратить внимание на следующие нюансы:

1. Необходимо следить, чтобы температура не поднималась выше нормы. Это может привести к выкипанию жидкости.
2. Уровень электролита не должен оставаться неизменным.
3. Нельзя допускать нахождения в рабочей зоне горючих жидкостей и захламления пространства.
4. Нужно держать приборы на отдалении друг от друга (на длину всего провода) и не располагать их один над другим.

Знание правил о том, как подключить зарядное устройство для автомобильного аккумулятора, никогда не будет лишним, а применение современных умных девайсов сведёт любой риск к минимуму.

Как понять, что батарея заряжена полностью

Конечно, очень важно знать, как правильно подключить зарядку к аккумулятору машины, но иногда важнее уметь определять, когда её нужно отсоединить. Чаще всего для заряда достаточно 12–14 часов, но всегда есть исключения из правил.

Для определения степени заполнения ёмкости присутствуют специальные индикаторы, меняющие цвет в зависимости от величины заряда. Так индикатор, горящий красным, показывает, что прибор разряжен, а яркий зелёный цвет говорит о хорошем напряжении. Помимо этого, степень наполнения накопителя можно определить следующим образом:

1. На поверхности электролита появляются пузырьки – такой процесс называют кипением. Здесь раствор переходит в газообразное состояние. Если у него не будет возможности выйти через газоотвод или открытые крышки, то возможен взрыв агрегата.
2. На ЗУ тоже есть свой индикатор. На одних это несколько загорающихся лампочек, на других шкала и так далее. Вариантов может быть много (читайте инструкцию производителя). На самодельные приспособления автолюбители устанавливают амперметры. Они позволяют не только отслеживать, но и контролировать уровень заряда. А современные электронные девайсы делают это автоматически.
3. Если вы не доверяете штатным показателям, то можно воспользоваться специальным прибором, например, вольтметром.

Теперь вы знаете, как подключить зарядное устройство к аккумулятору, какие правила необходимо соблюдать, чего нужно опасаться и как пользоваться зарядным устройством для аккумулятора. Помните, что правильный уход и своевременная подзарядка отведут от вас лишние неприятности и сберегут деньги.

Источник