Как сделать цепь из аккумулятора

Как подключить аккумуляторы к ИБП, последовательное или параллельное соединение

Источники бесперебойного питания (ИБП) ELTENA с индексом LT предназначены для обеспечения длительного времени автономной работы критичного оборудования. Для этого к ним подключаются комплекты внешних батарей. Напряжение цепи постоянного тока (а значит, и количество последовательно соединенных подключаемых батарей) определяется характеристиками ИБП и указывается в спецификации. Мощные ИБП (UPS) обычно имеют более высокое напряжение цепи постоянного тока в целях повышения КПД бесперебойника, и для снижения потерь, возникающих там, где протекают высокие токи. Для обеспечения требуемого напряжения, как правило, используются стандартные необслуживаемые аккумуляторные батареи (АКБ) напряжением 12 Вольт. Чтобы получить более высокое напряжение или увеличить ёмкость, необходимо соединить батареи в цепь.

При подключении аккумуляторных батарей к источникам бесперебойного питания, особенно при использовании ИБП с внешними АКБ, возникают вопросы и проблемы их объединения в линейки, последовательного/параллельного соединения аккумуляторов, определения емкости и общего напряжения получившегося соединения.

Используются 3 способа соединения аккумуляторов:
— последовательное, при котором суммируется напряжение;
— параллельное, суммируется емкость;
— комбинированное, при котором параллельно соединяются линейки последовательно соединенных аккумуляторных батарей.

Таким образом, появляется возможность строить батарейные комплекты, напряжение и электрическая емкость которых ограничиваются только занимаемым ими рабочим пространством и количеством параллельно соединяемых линеек (не рекомендуется соединять в параллель более 4-5 линеек).

Также стоит отметить, что для более компактного размещения аккумуляторов ELTENA предлагает батарейные шкафы различного размера и вместительности.

Последовательное соединение аккумуляторных батарей

При последовательном подключении аккумуляторов суммируется напряжение (U), при подключении нагрузки с каждой АКБ идет ток, равный общему току в цепи. Емкость (E) системы остается такая же, как у одной из батарей этой цепи. Например: Вы подключили в цепь последовательно 3 аккумуляторные батареи 12 В и 100 Ач. В итоге на клеммах источника бесперебойного питания Вы получите U=3*12=36 В, E=100 Ач.

При последовательном соединении не допустимо использование АКБ различной ёмкости, разных типов, с разным напряжением зарядки. Мы рекомендуем Вам подключать по данной схеме только батареи одного производителя, с одинаковыми характеристиками и желательно из одной партии. Также, длина и сопротивление соединительных проводов, должны быть одинаковыми. Если не соблюдать это условие, на клеммах аккумуляторов может возникнуть различное напряжение. АКБ с меньшим уровнем заряда будут чрезмерно разряжаться, а аккумуляторы с самым высоким уровнем заряда рискуют получить перезаряд при работе в сетевом режиме (напряжение заряда будет завышено, что приведет к повышенному износу аккумуляторов, или выходу их из строя).

Параллельное соединение аккумуляторных батарей

Параллельное соединение АКБ позволит Вам увеличить ёмкость аккумуляторных батарей (а следовательно и время автономной работы вашего оборудования), не изменяя напряжение цепи постоянного тока. Это будет полезно, если вы хотите подключить несколько аккумуляторов к источнику бесперебойного питания, который работает от 12 В. Например, у Вас есть источник бесперебойного питания с цепью 12 В, и у вас есть 3 аккумулятора, каждый по 100 Ач. При параллельном подключении на клеммах ИБП получим U=12 В, E=3*100=300 Ач.

Комбинированное соединение на примере ИБП ELTENA Monolith E1000LT

Время автономной работы источника бесперебойного питания (время работы от аккумуляторов) с конкретной нагрузкой зависит только от емкости подключенных к ИБП аккумуляторных батарей. Увеличение времени автономной работы, при неизменной нагрузке, возможно только путем увеличения емкости АКБ, т.е. параллельным подключением к уже существующему комплекту дополнительных линеек (сборок) у которых U=24 В (две последовательно соединенные АКБ) и при этом, очень важно, чтобы общая емкость получившегося комплекта не должна превысить максимальную, рекомендованную для этого ИБП.

Необходимо помнить:
— при последовательном соединении сумма напряжений всех АКБ равна общему (в данном случае, две АКБ, соответственно, 24 В), а общая емкость линейки из двух последовательно соединенных АКБ равна емкости одной, каждой, АКБ (в данном случае — 45 Ач).
— при параллельном соединении линеек (сборок) напряжение одной линейки и общее равны (в рассматриваемом примере — 24 В), а сумма емкостей всех линеек равна общей (в рассматриваемом случае — E=45*3=135 Ач).

Для ИБП Monolith E1000LT рекомендованная емкость комплекта аккумуляторных батарей — до 150 Ач. Соответственно, для увеличения времени автономии можно к уже работающим аккумуляторам 45 Ач дополнительно присоединить параллельно две линейки по две последовательно соединенные АКБ 45 Ач. Получим батарейный комплект U=24 В, E=135 Ач.

Источник бесперебойного питания с АКБ

Для правильного подбора источников бесперебойного питания или аккумуляторных батарей для конкретного ИБП, выбора их типа, ёмкости и способа объединения в цепь, рекомендуем Вам проконсультироваться с нашими инженерами. Мы подберем оптимальную для Вас конфигурацию ИБП + батареи, рассчитаем время автономной работы оборудования, предложим оптимальную цену на источники бесперебойного питания!

Источник

Последовательное соединение аккумуляторов – особенности, альтернативные варианты, возможные ошибки

Отправим материал на почту

На пике строительно-ремонтных работ у моего шуруповерта сломался аккумулятор. Чтобы сэкономить и не покупать новый, решил собрать блок нужного номинала путем соединения отдельных элементов. В этом обзоре решил поделиться, как сделать последовательное соединение аккумуляторов, а также какие еще варианты тут можно применить, что при этом нужно учесть и какие ошибки могут возникнуть.

Варианты и особенности коммутации АКБ

Выделю следующие предпосылки того, зачем нужно объединять отдельные элементы питания и что это вообще может дать:

1. Сэкономить. Как в моем случае, порой легче объединить несколько отдельных АКБ в единый модуль, нежели покупать дорогостоящее устройство. Это тем более актуально, что в большинстве случаев запасных частей для шуруповерта практически не достать, и придется приобретать новый прибор.
2. Создать источник питания с заданным набором характеристик – напряжением, емкостью, мощностью.
3. Снизить, так называемые, омические потери электроцепи. Это тепловые потери проводника. Уменьшить его величину можно, повысив напряжение без увеличения мощности. Таким образом снизится сила тока и повысится КПД системы.

Отмечу 3 основных способа, чтобы соединить между собой 2 и большее число аккумуляторов на 12, 24 вольта или иного номинала, а также батарейки, для увеличения напряжения, емкости и мощности – это:

• Последовательно – суммирование номинала всех элементов питания.
• Параллельно – складывание емкости блоков.
• Комбинированно – метод позволяет сразу повысить и емкость, и напряжение в заданном соотношении.

Примечательно, что при любом варианте объединения, все элементы питания должны иметь одинаковое устройство. Например, нельзя совмещать батареи, изготовленные по технологиям Ni-Mh и Li-ion. Допустимы связки – только Li-ion- Li-ion или Ni-Mh- Ni-Mh.

Кстати, у тех, кто только начинает собирать подобные схемы и еще не сталкивался с последствиями неграмотной сборки, иногда возникает вопрос о том, можно ли параллельно соединить два и более аккумулятора с разной емкостью. Ответ однозначен – да.

Напротив, коммутировать элементы такого набора по последовательной схеме категорически нельзя. Так как участники цепи будут по-разному вырабатываться. С меньшей емкостью выйдет из строя быстрее – в результате возникнет сильный разряд. При зарядке, наоборот, он получит больший потенциал. Впоследствии это приведет к уменьшению его базовой емкости и порче.

Последовательное

Коммутация по последовательному варианту предполагает стыковку «+» предыдущего участника цепи к «-» последующего. В итоге на концевых проводниках напряжение будет равно сумме собранных элементов. Например, если я возьму в схему 5 батарей по 12 вольт, емкостью 300 Ач, то на выходе получу = 5 * 12 = 60 В. Однако значение емкости останется таким же, как и у каждого отдельно взятого элемента – 300 Ач.

Суммарный энергетический запас для цепи можно рассчитать так:

300 Ач * 12 В * 5 = 18000 Вт ч или 18 кВт ч.

В схеме последовательного соединения аккумуляторных батарей или даже обычных батареек для планируемого повышения напряжения выделяются следующие важные особенности:

• Использоваться должны элементы питания одного типа, устройства и технологии изготовления.
• Емкость всех участников цепи должна быть равной или хотя бы приблизительно одинаковой. Однако чем больше разница, тем быстрее экземпляры с меньшим показателем параметра будут выходить из строя.
• Максимально продлить период эксплуатации сборки может применение балансировки во время зарядки.
• При порче одного участника цепи перебирать придется всю сборку.

• Для зарядки лучше использовать устройство с возможностью контролировать степень подзарядки.
• Для коммутации потребуются проводники, способные выдержать тройную нагрузку.

На заметку! Собирать в схему при последовательном соединении можно АКБ разного номинала (зачастую применяются элементы от 0,5 до 48 В), но при этом важно, чтобы емкость у них была у всех одинаковой.

Параллельное

Способ позволяет увеличить емкость источника питания при неизменном значении напряжения. Применяется это, когда нужно продлить время работы какого-либо электро-потребителя. Суть его заключается в том, что однополюсные контакты всех элементов объединяются на один общий проводник.

То есть получится плюсовая жила, к которой подключены батареи соответствующими выходами «+», и одна минусовая – с подсоединенными выводами «-». Для примера – если я возьму те же самые 5 батарей по 12 В и 300 Ач, то после параллельной коммутации в результате получу:

Емкость в итоге = 300 * 5 = 1500 Ач.

При этом предельный запас энергии будет таким же = 18 кВт ч.

Отмечу следующие особенности такой схемы:

• В цепочку параллельного соединения можно включать аккумуляторы и батарейки разной емкости.
• Подключенные АКБ не должны разряжаться ниже определенной глубины разряда.
• Эксплуатация источников питания должна соответствовать параметрам саморазряда.

В качестве примера применения АКБ с большой емкостью могу привести источники бесперебойного питания, рассчитанные на длительную работу при отключении электросетей.

Обратите внимание! То, что запрещено для последовательной схемы, разрешено для параллельной, и наоборот. Имею в виду – показатели емкости и напряжения. Так, запараллелить аккумуляторы различной емкости можно. Однако номинал у всех участников цепочки должен быть все же одинаков. В противном случае от источников с большим напряжением потечет ток к источникам с меньшим, что приведет к порче последних.

Комбинированное

Параллельно-последовательный способ сборки АКБ позволяет одновременно увеличивать и емкость, и напряжение. Для этого применяется 2 варианта:

1. Для начала последовательно объединяются элементы с целью увеличения напряжения. Затем из них собирается параллельная цепочка – чтобы увеличить емкость.
2. Здесь, наоборот, сперва собираются отдельные параллельные блоки для повышения емкости. Потом на их основе уже складываются последовательная связка – для повышения напряжения.

Для примера приведу такую версию сборки:

Сначала я объединяю в два модуля по 2 АКБ по 12 В и 300 Ач параллельно и получаю – источники 12 вольт на 600 Ач. Затем я соединяю их последовательно. В результате у меня будет модуль на 24 В и 600 Ач.

Совет! Применяя одновременно последовательную и параллельную схему соединения двух и большего количества батареек и аккумуляторов, не забывайте правильно подбирать провода. Ввиду возрастающих параметров тока, сечение должно быть увеличено. Также советую выбирать проводники с негорючей или самозатухающей изоляцией.

Ошибки

Выше я привел правила сборки элементов питания. Однако не могу не сказать об ошибках, которые здесь можно допустить, и их последствиях:

• Возникновение коротко замкнутого контура в параллельной связке. Это приводит к бурным процессам внутри банок. В результате произойдет разрушение внутренней среды, разбухание корпуса, вытекание электролита, возгорание или взрыв.
• Размыкание контура в последовательной цепочке. Из-за несоответствия полярности в момент включения прибора возникнет обратно направленный ток. Это приведет к быстрой порче АКБ.
• Непродолжительное замыкание. Ведет к уменьшению емкости и частичной утрате работоспособности электродов, хотя сама батарея останется еще целой.
• Длительное корочение. Последствия более серьезные – воспламенение изоляции и расплавление проводников, активная реакция внутри банок, разрыв корпуса, утечка электролита.

Видео-урок по соединению батарей параллельно и последовательно:

• Нагрев и расплавление провод. Происходит в результате недостаточного их сечения.

Чтобы избежать многих неприятностей при параллельном или последовательном подключении аккумуляторов и батареек, советую соблюдать следующие меры предосторожности:

1. Соблюдать правила и технику безопасности электромонтажных работ.
2. Выполнять соединения в соответствии с полярностью.
3. Не собирать батареи под нагрузкой.
4. Для работы использовать средства индивидуальной защиты – диэлектрические перчатки и инструмент.
5. Не прикасаться руками без защиты неизолированных токопроводящих частей.
6. Проводить работы только в отсутствии сырости и нормальной влажности воздуха.
7. Использовать исправные и правильно подобранные по нагрузке АКБ, провода и расходные материалы.
8. Перед подключением проверить правильность сборки по схеме.

Важно! Если вы не хотите испортить аккумуляторные батареи еще до начала использования, не доводите их до перегрева – для соединения их в параллельную или последовательную схему используйте точечную сварку, быструю пайку или механические способы.

Видео-тестирование связки АКБ с разной емкостью:

Коротко о главном

Объединять элементы питания в одну цепочку можно с целью экономии, создания источника нужных характеристик, а также для уменьшения омических потерь. При этом существует 3 варианта соединения:

Для того чтобы выбрать, как подключить аккумуляторы или батарейки – последовательно или параллельно, необходимо учесть особенности каждой схемы, а также возможные ошибки.

Напишите в комментариях, как думаете – можно ли для последовательного соединения использовать АКБ разной емкости?

Источник