Как заряжать два аккумулятора одновременно
Если два аккумулятора необходимо зарядить от одного генератора, у владельцев часто возникают сомнения как сделать, чтобы во время работы двигателя аккумуляторы были соединены параллельно, а после того как двигатель заглушен, изолированы друг от друга.
С задачей справляется одно из следующих устройств: ручной переключатель аккумуляторов, дистанционный переключатель, диодный изолятор, зарядное реле, устройства развязки аккумуляторов
Батарейный переключатель
Четырехпозиционный переключатель Blue Sea и схема его подключения для зарядки двух аккумуляторовЧетырехпозиционный переключатель (OFF, 1, BOTH и 2) соединяет аккумуляторы параллельно во время зарядки и изолирует стартовый аккумулятор после ее окончания.
Если установлены два поочередно подключаемых аккумулятора, соединение выполняют как показано на рисунке
Со стороны аккумулятора через предохранители или автоматы с переключателем соединяют только устройства 24-часовой готовности — трюмный насос, зарядное устройство, дополнительный генератор или устройства безопасности.
Генератор двигателя подключают одним из двух способов – со стороны нагрузки или к одной из аккумуляторных батарей. Если генератор подключен со стороны нагрузки, то аккумуляторы можно заряжать одновременно или независимо друг от друга. Но для генератора потребуется дополнительная защита, которая предохранит диоды выпрямителя, если при работающем двигателе переключатель установят в положение OFF. Защитой может служить функция разрыва цепи возбуждения в переключателе или ясная предостерегающая надпись: «Никогда не выключать во время работы двигателя»
Чтобы не повредить генератор во время переключения при работающем двигателе переключатель сначала соединяет аккумуляторы параллельно, а затем отключает один из них (функция make-before brake). Но даже в этом случае грязные или коррозировавшие контакты на переключателе случайно могут привести к поломке генератора.
Если генератор подключен ко второму аккумулятору, то стартовая батарея будет заряжаться только одновременно с дополнительной (положение BOTH переключателя). Но случайно повредить генератор нельзя.
Переключатель аккумуляторов – это простой и экономичный способ зарядить два аккумулятора одновременно. Однако, аккумуляторы разного типа будут заряжаться неравномерно — один будет перезаряжаться, а другой недозаряжаться. Кроме того, если аккумуляторы не соединили параллельно, один из них не зарядится, а если заглушили двигатель и переключатель оставили в положении BOTH, оба аккумулятора разрядятся.
Батарейный переключатель часто устанавливают в доступном месте на расстоянии от аккумуляторов и генератора. В системе с мощными генератором и аккумуляторной батарей для этого приходится тянуть дорогие кабеля большого сечения, и чтобы этого избежать лучше использовать другие способы зарядки двух аккумуляторов.
Дистанционный переключатель
Использование дистанционного переключателя и реле вместо ручного переключателя для зарядки двух аккумуляторов.
Дистанционный переключатель аккумуляторов – это силовое реле, которое устанавливают рядом с аккумуляторной батареей, а кнопку его включения размещают в месте удобном для пользователя. Такая схема уменьшает длину кабелей, их стоимость, вес и падение напряжения и часто выгоднее механического переключателя аккумуляторов.
Критерии для выбора дистанционного переключателя:
- Кратковременная и непрерывная нагрузка должна соответствовать мощности источника тока
- Индикаторы состояния на корпусе и на кнопке включения/выключения
- В качестве исполнительного устройства используются бистабильное реле, которое потребляет ток только в момент переключения, но не в замкнутом состоянии
- Пожаробезопасное исполнение для установки в отсеках бензиновых двигателей
- Класс защиты IP66-IP68
Диодный изолятор
Диодный изолятор – это распространенный способ одновременной зарядки двух и более аккумуляторных батарей. Выходной ток генератора подается на диоды, которые пропускают его только в одном направлении и блокируют его протекание между аккумуляторами.
Каждой аккумуляторной батарее присваивается собственный диод, с помощью которых любое количество батарей можно заряжать одновременно. Во время работы аккумуляторы изолированы друг от друга и бортовое оборудование не может случайно разрядить стартовый аккумулятор.
Не смотря на то, что диодные изоляторы выглядят идеальными устройствами для зарядки двух аккумуляторов, у них имеется существенный недостаток, который часто не принимают во внимание.
Проблемы при использовании диодного изолятора аккумуляторов. Схема 1 — Напряжение на дополнительных аккумуляторах 12,8 вольт. Они никогда не зарядятся. Схема 2 — Внешний регулятор повышает напряжение генератора. Напряжение на стартовом аккумуляторе — 15,2 Вольт. Он перезаряжается. Напряжение на дополнительных акб — 14,2 В. Они недозаряжаются. Схема 3 — Внешний регулятор еще больше повысил напряжение генератора. Стартовый аккумулятор закипит.Диод можно сравнить с клапаном, который установлен в водопроводной трубе. Если клапан удерживается в закрытом состоянии пружиной, то чтобы его открыть давление воды должно преодолеть усилие пружины.
Для открытия диода так же необходимо совершить дополнительную работу, которая приводит к падению напряжения между его входом и выходом.
В зависимости от типа диода и отношения его номинала к протекающему в цепи зарядки току, падение напряжения на диоде составляет 0,6-1,0 вольт. Поскольку разница в десятые доли вольта оказывает существенное влияния на скорость и качество зарядки аккумуляторной батареи, падение напряжения на диодах делает систему зарядки не работоспособной.
Стандартный регулятор напряжения, установленный внутри генератора, измеряет напряжение аккумулятора на выходной клемме генератора, а не на самом аккумуляторе. Если в зарядной цепи появляется диод, то регулятор «думает», что напряжение аккумулятора 14,2 вольта, хотя фактически оно — 13,6 вольт.
Если не компенсировать это падение напряжения, регулятор отключит генератор задолго до того, как аккумуляторы полностью зарядятся. Продолжительность зарядки возрастет в несколько раз, аккумуляторы будут хронически недозаряжаться и страдать от сульфатации.
Почти всегда лучшее решение для уже установленных диодных изоляторов выбросить их и заменить на реле зарядки. Если этого делать не хочется, можно установить выносной регулятор напряжения или Alternator to Battery Charger компании Sterling Power.
Эти устройства перехватывают у встроенного регулятора напряжения контроль над работой генератора, отслеживают напряжение на аккумуляторах и повышают его с учетом падения на диодах. Кроме того, они заряжают аккумуляторы по четырехступенчатому алгоритму, который гораздо эффективнее, чем зарядка напрямую от генератора.
Зарядные реле
Использование зарядного реле для зарядки двух аккумуляторных батарей. На рисунке слева аккумуляторы равной емкости используются по очереди. На рисунке справа установлены стартовый аккумулятор и дополнительная батарея большой емкостиРеле развязки аккумуляторов исключает вмешательство пользователя и падение напряжения в цепи зарядки. В некоторых моделях управляющая цепь реле подключается к ключу зажигания и реле соединяет аккумуляторы параллельно после того как двигатель начинает работать.
Как только контрольное напряжение исчезает, реле размыкается и изолирует аккумуляторы. Более совершенные модели автоматически определяют напряжение на одном из концов подключенной цепи и срабатывают, когда оно достигает предустановленного значения (обычно 13,3 вольта).
Если кабели соединяющие аккумуляторы и реле выбраны правильно, падения напряжения в них не будет, а поскольку длина кабелей невелика, зарядное реле обойдется не дороже диодного изолятора.
Некоторые реле потребляют ток в замкнутом состоянии, другие только во время срабатывания. Если реле используется с маломощными источниками зарядки такими как солнечные панели, лучше использовать бистабильные реле и исключить паразитные потери.
Зарядные реле Sterling Power. Слева — водонепроницаемое реле с регулируемым напряжением срабатывания. Автоматически соединяет аккумуляторы для зарядки, если напряжение превышает установленный порог. Справа — реле срабатывает, когда к нему подводится контрольное напряжениеРеле не подходят для зарядки дополнительного аккумулятора на автомобилях, соответствующих нормам EURO 5/ EURO 6.
Умные устройства развязки
Устройство развязки аккумуляторов с нулевым падением напряжения Sterling Power Pro Split R и схема его подключения для зарядки трех аккумуляторных батарейЗарядные реле постоянно совершенствуются. Одна из последних моделей Sterling Power Pro Split R обладает падением напряжения 0,01 Вольт и следующими возможностями:
- В первую очередь заряжает стартовый аккумулятор до тех пор, пока напряжение на нем не достигнет предустановленного значения
- Когда стартовый аккумулятор заряжен, изолирует его и доводит напряжения на следующем аккумуляторе до того же значения. Возвращается к зарядке стартового аккумулятора, если обнаруживает, что его напряжение снизилось.
- Повторяет этот процесс для всех подключенных аккумуляторов.
- После того как все аккумуляторы заряжены до одного и того же напряжения, соединяет их все параллельно.
- Если напряжение на каком-либо аккумуляторе падает, например, из-за подключенной мощной нагрузки, Pro Split R изолирует все аккумуляторы и заряжает только тот, чье напряжение понизилось.
- Чтобы точно определить момент переключения, контролирует скорость изменения напряжения, а не просто срабатывает при достижении определенного порога.
- Модель номиналом 180 А допускает перегрузку по току до 2000 А
Зарядные устройства
DC-DC зарядное устройство Sterling Power и схема его подключения для зарядки двух аккумуляторовОбщий недостаток описанных устройств – зарядка параллельно соединенных аккумуляторов по одному и тому же алгоритму. Но поскольку стартовый и тяговый аккумуляторы принимают зарядку по-разному, один из них будет регулярно перезаряжаться, а другой недозаряжаться. Отличие возрастет, если тяговый аккумулятор большой емкости соединен с относительно небольшим стартовым аккумулятором. Единственный способ решить эту проблему – установить собственный регулятор напряжения для каждой аккумуляторной батареи и настроить его на тип используемого аккумулятора. Это легко сделать, если установлено два генератора.
В электросистемах с одним генератором потребуется специальное устройство зарядки, которое подключают между стартовым и тяговым аккумуляторами.
Устройство включается и заряжает второй аккумулятор по четырехступенчатому алгоритму, как только генератор начинает работать. Благодаря этому различные типы аккумуляторов можно использовать одновременно. Некоторые модели позволяют работать с двумя разными напряжениями – получать на вход 12 вольт и отдавать на выходе 24 или 36 вольт.
В отличии от внешних регуляторов DC-DС зарядные устройства не повышают напряжение на генераторе, и их можно использовать на двигателях с ECU и на автомобилях с генераторами переменного напряжения, соответствующих стандартам EURO5 / EURO6
Задайте вопрос,
и получите консультацию по электрооборудованию для катера, яхты, автодома или кемпера
Ваше имя
Ваш e-mail
Сообщение
| ЗАКАЗАТЬ | Выбор и установка оборудования Если электрическая система состоит из стартового и сервисного аккумуляторов небольшой емкости, а скорость зарядки не имеет решающего значения, используйте развязывающее реле. Номинал устройств и сечение кабеляТок, потребляемый сильно разряженным аккумулятором, достигает 100% его емкости и у большой сервисной батареи может превысить возможности генератора. В этом случае заряженный стартовый аккумулятор постарается выровнять свое напряжение с сервисным и тоже станет для него источником тока. Поэтому кабель и сами устройства развязки должны быть рассчитаны на это. Все кабели, идущие от разделительной системы должны быть одного размера, сечения и как можно более короткими. То же самое касается кабелей, идущих от отрицательного полюса аккумуляторов к шине и соединяющих аккумуляторы в батарее. Все аккумуляторы должны быть одного типа, размера, возраста и разряжены одинаково Устройства защитыКабеля идущие от аккумуляторов необходимо защищать. Для этого как можно ближе к положительной клемме аккумуляторной батареи устанавливают предохранитель или автоматический выключатель. Дополнительная мера безопасности — главный выключатель, который полностью отсоединяет аккумуляторы от источника зарядки. Принудительное соединениеСистемы раздельной зарядки разъединяют стартовый и сервисный аккумуляторы при неработающем двигателе. Но если стартовый аккумулятор «сел» и запустить двигатель не удается аккумуляторы нужно соединить намеренно. Такой возможностью обладают некоторые модели развязывающих реле. Однако большой пусковой ток способен сварить контакты между собой и вывести реле из строя. Чтобы этого не произошло параллельно реле развязки устанавливают шунтирующий переключатель и для аварийного пуска двигателя используют его. Задайте вопрос,и получите консультацию по лодочным электромоторам, аккумуляторам или зарядным устройствам для катера или яхты Приходится ли вам использовать энергию стартового аккумулятора иначе чем для запуска двигателя? Если да, то вы подвергаете себя опасности. Гораздо разумнее установить дополнительный аккумулятор, подключить к нему бортовое оборудование и без опасений пользоваться отопителем, холодильником, эхолотом или музыкальным центром как на ходу, так и на стоянках. Но прежде чем это делать необходимо решить, как заряжать обе аккумуляторные батареи Последовательно соединенные аккумуляторыУ последовательно соединенных аккумуляторов напряжение увеличивается, а емкость остается прежней. Два последовательно соединенных 12-вольтовых аккумулятора заряжают 24-вольтовым зарядным устройством При последовательном соединенные аккумуляторы должны быть одного типа и возраста. Емкость и производитель так же должны быть одинаковыми. Если один из аккумуляторов до этого использовался, то скорее всего его емкость уже меньше номинальной и во время зарядки он зарядится первым. Под нагрузкой износ старого аккумулятора усилится. После того как слабые ячейки израсходуют заряд, хорошие еще продолжать давать ток. Напряжение на разряженных ячейках упадет до нуля, а затем их полярность поменяется на противоположную (чаще всего это происходит в больших батареях). Последует неконтролируемы рост давления и температуры и наступит катастрофа. Заменять батарею последовательно соединенных аккумуляторов рекомендуется целиком. Если меняете только один, состояние заряда всех аккумуляторов должно остаться одинаковым. Небольшую разницу устранит зарядное устройство на этапе абсорбции. При больших отличиях сильнее заряженный аккумулятор будет перезаряжаться, а в не дозаряженном начнется сульфатация. Два последовательно соединенных 12-вольтовых аккумулятора заряжают 24-вольтовым зарядным устройством. Параллельно соединенные аккумуляторыПри параллельном соединении аккумуляторов увеличивается емкость, а напряжение не меняется. Аккумуляторы в батарее должны быть одного типа и возраста, а соединяющие их кабели, короткими и толстыми, чтобы уменьшить падение напряжения. Несколько параллельно соединенных 12-вольтовых аккумуляторов заряжают 12-вольтовым зарядным устройством. Время зарядки батареи при этом будет больше, чем отдельно взятого аккумулятора Устройства зарядки нескольких аккумуляторовДля одновременной зарядки нескольких групп аккумуляторов используют следующие устройства Переключатели аккумуляторовПроще всего два разных по назначению аккумулятора подключить к устройству зарядки с помощью ручного переключателя. Как правило используют рассчитанные на высокий ток четырехпозиционные модели. В положении 1 + 2 переключатель соединяет аккумуляторы параллельно, в остальных разъединяет их. Четырехпозиционный переключатель устанавливают на катерах и яхтах с двумя аккумуляторами, попеременно используемыми и для запуска двигателя, и для питания бортовой нагрузки К переключателю не рекомендуется подсоединять дополнительную нагрузку со стороны аккумуляторов, чтобы не нарушать его изолирующие функции. Генератор двигателя соединяют с переключателем или со стороны нагрузки, или со стороны сервисной батареи. В первом случае аккумуляторы можно заряжать вместе или по отдельности, но генератору нужна защита. Перевод ручки переключателя во время работы двигателя в положении OFF приведет к скачку напряжения, который может вывести диоды выпрямителя из строя. При втором способе опасности для генератора нет, но аккумуляторы будут заряжаться только одновременно.
Посмотреть характеристики переключателей
Система с ручным переключателем не застрахована от человеческих ошибок. Четырехпозиционный переключатель, попеременно подключающий стартовый и сервисный аккумуляторы встречается на катерах очень часто. Однако, если аккумуляторы разного типа, например, гелевый и с жидким электролитом, то один из них будет постоянно перезаряжен, а другой недозаряжен и оба раньше времени выйдут из строя. Диодные изоляторыИзоляторы аккумуляторов используют свойство диодов пропускать ток только в одном направлении. Ток идет от источника зарядки к обоим аккумуляторам, а изолятор не дает ему проходить между аккумуляторами и предохраняет батареи от разряда. Самый большой недостаток изоляторов на диодах – падение напряжения. Разница между полностью заряженным и разряженным 12-вольтовым аккумулятором — 0,8-1 вольт, поэтому потеря 0,6-1 вольт на диодах означает, что напряжение на сервисных аккумуляторах всегда будет меньше, чем необходимого для нормальной зарядки Стандартный регулятор получает данные о напряжении в электрической системе с выхода генератора, а не с клемм аккумулятора. Развязывающее релеВ отличии от диодного изолятора реле развязки не делит ток между аккумуляторами, а соединяет их параллельно. Реле срабатывает, и подключает второй аккумулятор, когда напряжение на первом превышает установленный порог. После того как напряжение снижается, реле размыкается и изолирует батареи. Развязывающее реле лишено недостатков диодного изолятора — падение напряжения на нем не превышает сотых долей вольта Моделей реле развязки множество. Самое простое активируется контрольным напряжением, например, от замка зажигания. Аналоговые реле соединяют и разъединяют аккумуляторы автоматически, но имеют фиксированное напряжение срабатывания. Цифровые модели позволяют регулировать напряжение срабатывания с шагом 0,1-0,2 вольта. Отдельная группа — бистабильные развязывающие реле. Они не потребляют ток в замкнутом состоянии и их удобно использовать для одновременной зарядки нескольких аккумуляторов от маломощных источников электрической энергии – солнечных панелей или ветрогенераторов. Контроллеры аккумуляторовК этой группе относят управляемые микроконтроллером устройства на MOSFET транзисторах, падение напряжения на которых даже при максимальном токе не превышает 0,03-0,01 вольт. В отличии от батарейных изоляторов и реле, пытающихся одновременно зарядить два разных аккумулятора микропроцессорный разделитель изолирует аккумуляторы. Источник зарядки получает реальное представление о состоянии заряжаемой батареи и скорость зарядки возрастает. После того как первый аккумулятор заряжен, подключается второй, и зарядка продолжается.
Сравнить устройства
Недостатки устройств развязкиУ описанных выше способов подключения нескольких аккумуляторов есть общий недостаток, который проявляется, если устройство зарядки — это стандартный генератор двигателя. Генераторы автомобильного типа не предназначены для заряда тяговых аккумуляторов. Зарядка сервисных батарей от них идет медленно, и аккумуляторы никогда не набирают свыше 70-80% номинальной емкости. Процесс замедляется еще сильнее, если сечение кабеля до аккумуляторной батареи подобрано неправильно. Ток потребляемый аккумулятором во время зарядки. Синяя линия — ток при зарядке от генератора. Как только поверхностное напряжение пластин увеличивается, ток начинает плавно снижаться. При этом аккумулятор может оставаться разряженным. Бордовая линия — работает зарядное устройство. Микропроцессор поддерживает постоянный ток в течении первого этапа зарядки. За счет этого аккумуляторы заряжаются полнее и быстрее Как видно из графика DC-DC зарядное устройство заряжает тяговые аккумуляторы в несколько раз быстрее и полнее генератора, а значит увеличивает время работы АКБ без подзарядки и продлевает полный срок службы аккумуляторов. Зарядные устройства с несколькими выходамиДля одновременной зарядки нескольких аккумуляторов от сети 220 В используют зарядные устройства с двумя или тремя выходами. Например, чтобы зарядить четыре батареи аккумуляторов потребуется одно зарядное устройство с тремя выходами и одно развязывающее реле или зарядный разделитель.
|
Для сложных систем с несколькими подсистемами, различными рабочими напряжениями и мощными устройствами зарядки подойдет контроллер аккумуляторов и DC-DC зарядные устройства.
Незащищенным остается только участок кабеля от клеммы до предохранителя и риск пожара от случайного короткого замыкания уменьшается.
Пропустите момент, когда напряжение аккумулятора опустится ниже критического уровня и окажетесь обездвиженным посреди водоема. Останется звонить с просьбой о помощи на берег или уповать на проходящее мимо судно.
Но зарядное устройство может не «заметить» этого и попытается полностью зарядить оставшиеся. Температура и давление в корпусе старого аккумулятора возрастут. Начнет выделяться газ, а активный материал пластин станет разрушаться.
Три – 36-вольтовым.
Однако на практике для устройств 24-часой готовности (помпа, зарядное устройство и т.д.) делают исключение.
Если во время работы генератора аккумуляторы разъединены, один из них не зарядится. Если соединены при заглушенном двигателе, оба разрядятся и в следующий раз двигатель не запустится.
Если в цепи есть диоды, то регулятор «не знает», что на аккумуляторах 13,6-13,8 вольт, а не 14,2 как на генераторе. Если потери напряжения не компенсировать, генератор прекратить зарядку задолго до того, как аккумуляторы зарядятся до 100%. В результате — хроническая недозарядка, сульфатация и уменьшение емкости.
Такие устройства отслеживают тренд напряжения и «принимают решение» о переключении только когда он длится определенное время. Благодаря этому удается избежать «дребезга» реле при кратковременных колебания напряжения.
Подробнее о современных зарядных изоляторах аккумуляторов.
Если необходимо подключить большее количество аккумуляторных групп, устанавливают одно из перечисленных ранее устройств развязки.
Для сложных систем с несколькими подсистемами, различными рабочими напряжениями и мощными устройствами зарядки подойдет контроллер аккумуляторов и DC-DC зарядные устройства.
Незащищенным остается только участок кабеля от клеммы до предохранителя и риск пожара от случайного короткого замыкания уменьшается.
Если генератор подключен со стороны нагрузки, то аккумуляторы можно заряжать одновременно или независимо друг от друга. Но для генератора потребуется дополнительная защита, которая предохранит диоды выпрямителя, если при работающем двигателе переключатель установят в положение OFF. Защитой может служить функция разрыва цепи возбуждения в переключателе или ясная предостерегающая надпись: «Никогда не выключать во время работы двигателя»
Однако, аккумуляторы разного типа будут заряжаться неравномерно — один будет перезаряжаться, а другой недозаряжаться. Кроме того, если аккумуляторы не соединили параллельно, один из них не зарядится, а если заглушили двигатель и переключатель оставили в положении BOTH, оба аккумулятора разрядятся.
Выходной ток генератора подается на диоды, которые пропускают его только в одном направлении и блокируют его протекание между аккумуляторами.
Стартовый аккумулятор закипит.
Как только контрольное напряжение исчезает, реле размыкается и изолирует аккумуляторы. Более совершенные модели автоматически определяют напряжение на одном из концов подключенной цепи и срабатывают, когда оно достигает предустановленного значения (обычно 13,3 вольта).
Возвращается к зарядке стартового аккумулятора, если обнаруживает, что его напряжение снизилось.
Отличие возрастет, если тяговый аккумулятор большой емкости соединен с относительно небольшим стартовым аккумулятором. Единственный способ решить эту проблему – установить собственный регулятор напряжения для каждой аккумуляторной батареи и настроить его на тип используемого аккумулятора. Это легко сделать, если установлено два генератора.Как зарядить несколько 12-вольтовых аккумуляторов в ряд
Обновлено 28 декабря 2020 г.
Автор S. Hussain Ather
Подзарядка аккумуляторов может оказаться удобной для долгосрочных проектов и экономии энергии. Процесс зарядки батарей с помощью устройства, такого как зарядное устройство, означает создание электрической цепи для увеличения заряда, хранящегося в отдельных батареях. Вы можете узнать больше об этих схемах, чтобы узнать, как лучше всего заряжать аккумуляторы при использовании зарядного устройства.
Эти руководства и объяснения того, как заряжать аккумуляторы в соответствии друг с другом, означают, что вы будете создавать электрические цепи, которые могут использовать преимущества работы зарядных устройств для надлежащей зарядки аккумуляторов.
Будьте осторожны при работе с цепями, так как вы не должны касаться концов проводов, если они не изолированы, чтобы защитить себя, и не касайтесь цепей, если провода или батареи мокрые. Не смешивайте аккумуляторы разных размеров с разным напряжением или емкостью в ампер-часах (Ач) и при необходимости используйте резиновые перчатки, чтобы изолировать руки от электричества и защитить себя.
Последовательные цепи передают ток в одном направлении по контуру, в то время как параллельные цепи передают ток по разным путям через ответвления. Последовательный и параллельный методы означают, что для зарядки 12-вольтовых (12 В) аккумуляторов в линию можно использовать как последовательную, так и параллельную цепь. В последовательных цепях ток постоянен во всей цепи, а напряжение меняется на каждом элементе цепи.
В параллельных цепях падение напряжения в каждой ветви цепи одинаково, а ток изменяется по всей цепи.
Зарядка аккумуляторов последовательно
При последовательной зарядке 3 12-вольтовых аккумуляторов напряжение каждого аккумулятора увеличивается на величину, определяемую законом Ома
V=IR
для напряжения 1 9003 V (в вольтах), ток I (в амперах) и сопротивление R (в омах). Это затрудняет зарядку батареи, потому что увеличение напряжения будет обеспечивать разный заряд для каждой батареи.
Вы можете использовать зарядное устройство для самих аккумуляторов, которое более эффективно использует повышенное выходное напряжение, но последовательное соединение аккумуляторов не влияет на емкость цепи в Ач, показатель того, сколько энергии аккумулятор может хранить. Это означает, что вы должны сосредоточиться на повышенном напряжении и способах его использования для зарядки нескольких аккумуляторов на 12 В, используя, например, зарядное устройство с тем же напряжением, что и каждый аккумулятор.
Одной из основных конфигураций для последовательной зарядки батарей является подключение положительного выхода зарядного устройства (красного цвета) к положительному концу одной из батарей. Затем подключите отрицательный конец батареи к положительному концу следующей и продолжайте делать это с остальными батареями.
Для последней батареи подключите отрицательный конец батареи к отрицательному выводу (черному) зарядного устройства. Если у вас есть два зарядных устройства, вы можете вместо этого подключить как положительный, так и отрицательный выходы зарядного устройства для первого зарядного устройства к первой батарее и подключить как положительные, так и отрицательные выходы зарядного устройства для второго зарядного устройства к последней батарее.
В случае использования двух и более зарядных устройств общее напряжение источника аккумуляторов можно найти, просуммировав каждое зарядное устройство. Если вы можете найти зарядное устройство для каждой батареи, это может гарантировать, что каждая батарея будет заряжена на полную мощность. Использование большего количества зарядных устройств может быть более идеальным, поскольку оно гарантирует, что каждая батарея будет заряжаться одновременно, но это зависит от ваших потребностей. Для последовательной зарядки аккумуляторов на 6 В с помощью зарядного устройства на 12 В можно использовать одно зарядное устройство.
Знание различий между последовательными и параллельными цепями для зарядки аккумуляторов может помочь вам повысить эффективность ваших аккумуляторов с помощью различных методов в результате различной физики между последовательными и параллельными цепями. В то время как последовательная зарядка аккумуляторов может восстановить их заряд за счет увеличения напряжения на каждом из них, параллельная зарядка аккумуляторов работает по-разному.
Параллельная зарядка аккумуляторов
При параллельной зарядке аккумуляторов вы заряжаете не напряжение аккумуляторов, а напряжение ампер-часов емкость батарей. Емкость Ач, также известная как спецификация или рейтинг Ач, говорит вам о произведении тока батареи на то, как долго батарея может производить этот ток. Значение AH также изменяется в зависимости от того, как долго используется батарея. Рейтинг «100 Ач за 2 часа» говорит о том, что батарея может обеспечивать ток силой 5 ампер в течение 20 часов. Рассчитайте эти значения, чтобы определить, как параллельная схема изменяет емкость Ач.
Учитывайте соответствующие промежутки времени, связанные с каждой емкостью Ач. Аккумулятор с маркировкой 100 Ач не будет обеспечивать ток 100 ампер в течение одного часа. Вероятно, он будет обеспечивать только около 40 минут тока при 100 ампер. Это связано с тем, что свинцово-кислотные батареи теряют способность пропускать ток по мере увеличения скорости разряда в результате Закон Пейкерта .
При параллельном подключении аккумуляторы имеют повышенную емкость Ач даже при одинаковом напряжении на всех аккумуляторах. Параллельная установка схемы может использовать ее ответвления для увеличения времени, в течение которого батарея может питать элементы с емкостью Ач. Если вы хотите настроить параллельную цепь зарядки, батареи все равно будут заряжаться только до своего стандартного напряжения. Зарядка аккумуляторов в параллельной цепи означает, что вы должны учитывать, как увеличится емкость Ач.
Примером метода параллельной зарядки аккумуляторов является использование одной ветви параллельной цепи для зарядки каждого аккумулятора с помощью одного зарядного устройства. Подсоедините положительный выход зарядного устройства к положительному выводу первой батареи и подключите этот положительный вывод к положительному выводу второго аккумулятора. Продолжайте до тех пор, пока все батареи не будут подключены. Затем подключите отрицательный вывод зарядного устройства к отрицательному выводу первой батареи и продолжайте подключать каждый отрицательный вывод так же, как вы делали это с положительными выводами.
Применение этих методов
Существуют и другие способы подключения цепей для зарядки аккумуляторов. Хотя в этих примерах использовались чисто последовательные и чисто параллельные схемы, вы можете подключать батареи, используя гибриды последовательно-параллельных цепей. В этих типах цепей используются элементы, которые создают замкнутые контуры, которые вы найдете в последовательных цепях, а также ответвления для распределения тока по разным путям в параллельных цепях.
Одним из способов демонстрации последовательно-параллельной схемы является использование четырех аккумуляторов с одним зарядным устройством. Подсоедините положительный вывод зарядного устройства к положительному выводу первой батареи, а затем подключите положительный вывод аккумулятора к положительному выводу второго аккумулятора.
Аналогичным образом подключите отрицательный вывод зарядного устройства к отрицательному выводу третьего аккумулятора, а затем подключите отрицательный вывод третьего аккумулятора к отрицательному выводу четвертого.
Наконец, соедините отрицательные клеммы первой и второй батарей с положительными клеммами третьей и четвертой батарей соответственно.
Эта установка создает последовательные цепи между двумя батареями, а также соединяет две батареи параллельно друг с другом. Если бы вы решили эту схему, используя уравнения физики и математики для описания тока и напряжения, вам пришлось бы рассматривать последовательные компоненты как протекающие последовательно друг с другом, а параллельные компоненты — как параллельные.
Эта конфигурация, известная как 2s2p для последовательных и параллельных компонентов, на самом деле используется в четырехэлементных энергоэлементах за счет надлежащего использования преимуществ повышенного напряжения и емкости Ач. Эти схемы дополнительно регулируются с помощью интегральных схем, микроскопических микросхем резисторов, конденсаторов, транзисторов и других элементов на полупроводнике (материал, который может проводить электричество), которые были изобретены для уменьшения количества необходимых компонентов в схеме до одного чипа.
В ионах лития, в частности, используется комбинация элементов, соединенных параллельно, и их последовательное добавление, чтобы уменьшить сложность напряжений и поддерживать в элементах нормальные значения напряжения.
Последовательное и параллельное соединение аккумуляторов и зарядных устройств
Важно обсудить эту тему, потому что, когда более одного аккумулятора соединены вместе, полученный аккумуляторный блок будет иметь либо другое напряжение, либо другую емкость в ампер-часах (или и то, и другое) при сравнении на одну батарею.
Давайте начнем с рисунка 1 с простой блочной модели, показывающей положительные и отрицательные клеммы для представления физической батареи. Мы будем использовать это для связи с физическими соединениями между батареями, которые вы использовали бы для создания аккумуляторной батареи.
Рис. 1: Физическая модель и условное обозначение одиночной батареи
Рис.
2: Батареи , соединенные последовательно
На рис. 2 показаны две 12-вольтовые батареи, соединенные последовательно. Важные моменты, которые следует учитывать при последовательном соединении: 1) Напряжение аккумуляторной батареи суммируется, чтобы определить напряжение аккумуляторной батареи. В этом примере результирующее напряжение батареи составляет 24 вольта. 2) Емкость аккумуляторной батареи такая же, как и у отдельной батареи. При этом предполагается, что емкости отдельных аккумуляторов одинаковы. На самом деле, это обязательно. Не смешивайте и не подбирайте батареи разных размеров в одном батарейном блоке.
Рисунок 3: Батареи , подключенные параллельно
На рисунке 3 показаны две 12-вольтовые батареи, подключенные параллельно. Важные моменты, которые следует учитывать при параллельном подключении: 1) Напряжение аккумуляторной батареи такое же, как и напряжение отдельной батареи.
Это предполагает, что напряжение отдельных аккумуляторов одинаково. На самом деле, это абсолютная необходимость. Не смешивайте и не подбирайте аккумуляторы с разным напряжением в одном и том же аккумуляторном блоке. В этом примере напряжение аккумуляторной батареи составляет 12 вольт, что точно такое же, как и у каждой отдельной 12-вольтовой батареи. 2) Емкость аккумуляторной батареи равна сумме емкостей отдельных батарей. Опять же, убедитесь, что все батареи имеют одинаковый размер, то есть имеют одинаковую емкость в ампер-часах.
Существует множество способов одновременного соединения группы батарей как последовательно, так и параллельно. Это обычная практика для многих устройств с батарейным питанием, особенно в электромобилях и больших системах ИБП, где аккумуляторные блоки требуют больших напряжений и емкости в ампер-часах. Нередки аккумуляторные батареи с несколькими сотнями вольт и несколькими сотнями ампер-часов.
Просто чтобы получить представление о том, как можно выполнить эти соединения, мы рассмотрим два примера с 4 батареями в каждой, использующими батареи 12 В, 20 Ач.
В каждом из примеров 4 батареи обозначены как A, B, C и D. Пример 1, показанный на рисунке 4, имеет 2 пары последовательно соединенных батарей, соединенных в одно параллельное соединение. В этом типе расположения мы называем каждую пару последовательно соединенных батарей «цепочкой». Батареи А и С соединены последовательно. Батареи B и D включены последовательно. Цепочка A и C параллельна цепочке B и D. Обратите внимание, что общее напряжение аккумуляторной батареи составляет 24 вольта, а общая емкость аккумуляторной батареи составляет 40 ампер-часов.
Рисунок 4: Батареи , соединенные последовательно/параллельно: пример 1
Пример 2, показанный на рисунке 5, имеет 2 пары параллельно соединенных батарей, соединенных в одно последовательное соединение. Батареи А и В включены параллельно. Батареи C и D включены параллельно. Параллельное соединение A и B последовательно с параллельным соединением C и D. Опять же, общее напряжение аккумуляторной батареи составляет 24 вольта, а общая емкость аккумуляторной батареи составляет 40 ампер-часов.
Рисунок 5: Аккумуляторы , соединенные последовательно/параллельно: пример 2
Примечание. На следующих схемах показаны некоторые способы подключения зарядных устройств Deltran к различным аккумуляторам, соединенным последовательно и параллельно.
Положительный к положительному, отрицательный к отрицательному, напряжения одинаковые
Рис. 6: Одна батарея, одно зарядное устройство
На рис. 6 показано самое простое соединение между зарядным устройством и одной батареей. Положительный выход зарядного устройства (красный) подключается к положительному выводу аккумулятора. Отрицательный выход зарядного устройства (черный) подключается к отрицательному выводу аккумуляторной батареи. Всегда помните: 1) плюс соединяется с плюсом, а минус соединяется с минусом 2) зарядное устройство и аккумулятор должны иметь одинаковое напряжение.
Рис. 7: Две последовательно соединенные батареи, два зарядных устройства
На рис. 7 показаны две последовательно соединенные 12-вольтовые батареи. Результирующее напряжение аккумуляторной батареи составляет 24 вольта. Как видите, каждая батарея подключена к одному 12-вольтовому зарядному устройству. Это, вероятно, лучший способ обеспечить полную зарядку каждой батареи до полной емкости после каждой разрядки аккумуляторной батареи. Это устраняет большинство проблем, связанных с последовательно включенными батареями.
Рисунок 8: Два последовательно соединенных аккумулятора, одно зарядное устройство
Рисунок 9: Два параллельно подключенных аккумулятора, одно зарядное устройство номинальное выходное напряжение зарядки как номинальное напряжение аккумуляторной батареи. На рис.
8 одно зарядное устройство на 24 В подключено к аккумуляторной батарее на 24 В.
На рисунке 9 мы видим пару 12-вольтовых аккумуляторов, соединенных параллельно. Этот 12-вольтовый аккумулятор подключается к одному 12-вольтовому зарядному устройству. Обратите внимание на синий провод, обозначенный W1. Назначение этого провода — равномерно сбалансировать падение напряжения на обеих батареях и на каждом проводе во время зарядки. Это не критично для зарядных устройств с меньшим током, но когда вы начинаете попадать в диапазон 10 ампер и выше, разница в напряжении может быть значительной. Синий провод W1 должен быть подсоединен к противоположному концу аккумуляторной батареи по сравнению с черным проводом в верхней части аккумуляторной батареи.
Рисунок 11: Четыре батареи в последовательном/параллельном соединении (пример 1), одно зарядное устройство
Схема, показанная на рисунке 11, представляет собой приемлемый способ зарядки комбинированного последовательного/параллельного блока батарей.
Этот метод определенно лучше схемы, показанной на рис. 10, потому что дисбаланс напряжений отдельных батарей не так важен. Есть некоторые сложные детали алгоритмов зарядки, которые специально оптимизированы для учета и устранения дисбаланса напряжения отдельных батарей в больших последовательностях. Даже без этих специальных функций зарядки одно 24-вольтовое зарядное устройство в этом устройстве работает лучше, чем два 12-вольтовых зарядных устройства. Опять же, синий провод, обозначенный W1, выполняет ту же функцию дисбаланса падения напряжения заряда, что и на рисунке 9..
На рис. 12 снова показаны два 12-вольтовых зарядных устройства, подключенных к последовательно/параллельно аккумуляторной батарее. Но этот аккумулятор настроен так же, как пример 2 в предыдущем разделе. У вас есть два комплекта из двух батарей, соединенных параллельно. Затем эти два параллельно соединенных набора батарей соединяются последовательно одним проводным соединением. В этом случае вполне допустимо использовать одно зарядное устройство для каждого из параллельно соединенных комплектов аккумуляторов, не беспокоясь о дисбалансе напряжений, обсуждаемом в отношении примера 1.
Напомним, что пример 1, показанный на рис. 4, имел два комплекта из двух аккумуляторов. , сначала соединены последовательно, затем каждая серия соединена параллельно 2 проводными соединениями.
Для тех любителей математики, которые увлекаются топологией, n-мерными пространствами и т. д., можно учесть тот факт, что в примере 2 есть еще один кусок провода, соединяющий батареи (всего 5 отрезков провода), по сравнению с 4 отрезками. провода в примере 1. Это одно дополнительное соединение позволяет эффективно использовать два 12-вольтовых зарядных устройства вместо одного 24-вольтового зарядного устройства. В некоторых более крупных системах такие соображения могут повлиять как на экономичность, так и на надежность системы.
Рисунок 12: Четыре батареи в последовательном/параллельном соединении (пример 2), два зарядных устройства
На рисунке 13 показано такое же расположение блока батарей на 24 В, 4 батареи, последовательное/параллельное, как в примере 2, но с одним зарядное устройство на 24 вольта.
Из-за различий между физическими электрическими соединениями в аккумуляторных батареях при сравнении примеров 1 и 2 в одном случае допустимо использовать либо две 12-вольтовые батареи, либо одну 24-вольтовую батарею. В другом случае это неприемлемо.
Если у вас возникнут какие-либо сомнения относительно электрических соединений между батареями и зарядным оборудованием, обратитесь к производителю батареи и/или зарядному устройству и убедитесь, что вы правильно выполняете соединения. Эта информация потенциально может сэкономить много денег и разочарований.
Рисунок 13: Четыре батареи последовательно/параллельно (пример 2), одно зарядное устройство
Еще одно замечание по поводу дисбаланса напряжения при подаче зарядного тока. На рис. 13 показаны два выделенных провода: синий, обозначенный W1, и зеленый, обозначенный W2. Интересно, что если соединение с положительной клеммы батареи D переместить на положительную клемму батареи C, не изменяя соединение с отрицательной клеммой батареи A, то будет существовать дисбаланс напряжения.