Ёмкость и напряжение аккумуляторов

27 июня 2020 г.

Аккумуляторная батарея представляет собой источник постоянного тока, который служит для накопления и хранения энергии. Большинство АКБ работает по принципу преобразования химической энергии в электрическую, что позволяет ее многократно заряжать и разряжать. Попробуем коротко разобраться в том, как правильно соединять накопители последовательным или параллельным способом.

Основные понятия

Итак, что же представляют из себя два типа подключения:

• При параллельном соединении подключение происходит таким образом, чтобы положительные клеммы всех АКБ были подключены к одной точке электрической схемы (+), а отрицательные к другой (-). В результате, система имеет тоже напряжение, что у одиночного аккумулятора, а емкость будет равна общему значению всех батарей в цепи.
• Для последовательного к плюсу подключают положительную клемму первого аккумулятора, а к его отрицательной клемме подключают положительную от последующего АКБ и так далее. Отрицательную клемму последней батареи соединяют с минусом электрической схемы. В результате, емкость системы имеет тоже значение, что у одиночного накопителя, а напряжения в цепи суммируются.

Зачем соединять аккумуляторы?

В любых электросистемах или устройствах есть омические потери, когда часть энергии превращается в тепло не выполняя полезной работы. Чем выше напряжение, тем меньше ток (при равной мощности), соответственно уровень потерь возрастает. Получается, что использовать системы высокого напряжения намного выгоднее, поскольку при большей мощности они имеют намного меньшую степень потери.

Поэтому, в небольших UPS обычно стоит всего один аккумулятор на 12 В. Следовательно, использование батарей с последовательным соединением приводит к уменьшению потерь и к увеличению числа КПД.

Что следует учитывать

Если вы собираетесь соединить аккумуляторы различной емкости, то имейте ввиду — они отличаются своим внутренним сопротивлением. Здесь работает обратнопропорциональная зависимость — чем выше емкость, тем меньше сопротивление.

По этой причине, если последовательно соединить АКБ с разной емкостью и замкнуть цепь, ток пойдет одинаковый, а вот падение напряжений будет разным. На каком-то из устройств оно окажется выше номинальной величины, что является довольно опасным. При таком перенасыщении маленький аккумулятор может не выдержать, у него сорвет клапаны и он станет терять влагу и емкость, при этом большие батареи останутся недозаряженными.

А вот параллельное соединение для разноемкостных аккумуляторов вполне допустимо, но при условии равенства напряжения. В этой ситуации емкости не играют роли, поскольку внутреннее сопротивление АКБ окажутся подключены параллельно и максимальный ток заряда/разряда будет у каждого свой и их работа будет синхронной.

Однако, имеются ограничения на клеммы, который могут не выдержать длительный ток. В том случае, если напряжения у разных АКБ в параллельной системе сильно отличаются, неизбежна кратковременная перегрузка по току одного из устройств. Высокое напряжение у батареи с наименьшей емкостью в результате вызовет короткое замыкание и приведет к разрушению.