Zagadnienia praktyczne – baterie

Podczas łączenia baterii w większe „banki” (bateria baterii?), Baterie składowe muszą być do siebie dopasowane, aby nie powodować problemów.

Baterie w serii

Najpierw rozważymy podłączenie baterii szeregowo w celu uzyskania większego napięcia:

Wiemy, że prąd jest równy we wszystkich punktach obwodu szeregowego, więc jakakolwiek ilość prądu w którymkolwiek z połączonych szeregowo baterii musi być taka sama dla wszystkich pozostałych. Z tego powodu , każda bateria musi mieć taką samą amperogodzinę, w przeciwnym razie niektóre baterie wyczerpią się wcześniej niż inne, co pogarsza pojemność całego banku. Należy pamiętać, że nie ma to wpływu na całkowitą pojemność w amperogodzinach tej serii baterii. przez liczbę baterii.

Baterie równolegle

Następnie rozważymy podłączenie baterii równolegle w celu pojemność czynszu (niższa rezystancja wewnętrzna) lub większa pojemność w amperogodzinach:

Wiemy, że napięcie jest równe na wszystkich odgałęzienia obwodu równoległego, więc musimy mieć pewność, że te baterie mają równe napięcie. Jeśli nie, będziemy mieli względnie duże prądy przepływać z jednej baterii do drugiej, a baterie wyższego napięcia pokonają baterie o niższym napięciu. To nie jest dobre.

Zabezpieczenie nadprądowe

W tym samym temacie musimy upewnić się, że wszelkie zabezpieczenia nadprądowe (wyłączniki lub bezpieczniki) są zainstalowane w taki sposób, aby były skuteczne . W naszej serii akumulatorów wystarczy jeden bezpiecznik, aby zabezpieczyć okablowanie przed nadmiernym prądem, ponieważ każda przerwa w obwodzie szeregowym zatrzymuje prąd przez wszystkie części obwodu:

W przypadku równoległego zestawu akumulatorów jeden bezpiecznik jest wystarczający do zabezpieczenia okablowania przed przeciążeniem (między akumulatorami połączonymi równolegle a obciążeniem), ale mamy również inne obawy, przed którymi należy się chronić. Baterie są znane z wewnętrznego zwarcia z powodu awarii separatora elektrod, co powoduje problem, podobny do tego, w którym baterie o nierównym napięciu są połączone równolegle: dobre baterie pokonają uszkodzoną baterię (o niższym napięciu), powodując stosunkowo duże prądy w przewodach łączących akumulatory. Aby ustrzec się przed taką ewentualnością, powinniśmy chronić każdy akumulator przed przetężeniem za pomocą oddzielnych bezpieczników akumulatorowych, oprócz bezpiecznika obciążenia:

W przypadku akumulatorów z ogniwami wtórnymi należy zwrócić szczególną uwagę na metodę i czas ładowania. Różne typy i konstrukcje akumulatorów mają różne potrzeby ładowania, a zalecenia producenta są prawdopodobnie najlepszym przewodnikiem do przestrzegania podczas projektowania lub konserwacji systemu. Dwa wyraźne problemy związane z ładowaniem akumulatora to cykliczne i nadmierne ładowanie. Cyklowanie odnosi się do procesu ładowania akumulatora do stanu „pełnego”, a następnie rozładowywania go do stanu niższego. Wszystkie akumulatory mają skończony (ograniczony) cykl życia i dopuszczalną „głębokość” cyklu (jak daleko powinien być rozładowany w dowolnym momencie) różni się w zależności od projektu. Przeładowanie to stan, w którym prąd jest nadal wypychany z powrotem przez ogniwo wtórne poza punkt, w którym ogniwo osiągnęło pełne naładowanie. Szczególnie w przypadku ogniw kwasowo-ołowiowych przeładowanie prowadzi do elektrolizy wody („wygotowania” wody z akumulatora) i skrócenia żywotności.

Każdy akumulator zawierający wodę w elektrolicie podlega produkcji wodoru w wyniku elektrolizy. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku przeładowanych ogniw kwasowo-ołowiowych, ale nie wyłączne dla tego typu. Wodór jest gazem skrajnie łatwopalnym (szczególnie w obecności wolnego tlenu powstającego w tym samym procesie elektrolizy), bezwonny i bezbarwny . Takie akumulatory stwarzają zagrożenie wybuchem nawet w normalnych warunkach pracy i należy je traktować z szacunkiem. Autor był naocznym świadkiem wybuchu akumulatora kwasowo-ołowiowego, w którym iskra powstała w wyniku usunięcia ładowarki akumulatorów (mały zasilacz prądu stałego ) z akumulatora samochodowego zapalił wodór w obudowie akumulatora, zdmuchując górną część akumulatora i rozpryskując wszędzie kwas siarkowy. Miało to miejsce w licealnym sklepie samochodowym. Gdyby nie było to dla wszystkich t uczniowie w pobliżu, noszący okulary ochronne i kombinezony z kołnierzykiem zapinanym na guziki, mogło dojść do poważnych obrażeń.

Podczas podłączania i odłączania sprzętu ładującego do akumulatora, zawsze wykonuj ostatnie podłączenie (lub pierwsze odłączenie) w innym miejscu od samego akumulatora (na przykład w punkcie na jednym z przewodów akumulatora, co najmniej stopę od akumulatora), tak aby powstająca iskra miała niewielkie lub żadne szanse na zapalenie wodoru.

W dużych, zainstalowanych na stałe zespołach akumulatorów, akumulatory są wyposażone w zaślepki odpowietrzające nad każdym ogniwem, a wodór gazowy jest odprowadzany poza pomieszczenie akumulatorów przez okapy bezpośrednio nad akumulatorami. Wodór jest bardzo lekki i szybko się podnosi. Największym zagrożeniem jest sytuacja, w której gromadzi się w miejscu, czekając na zapłon.

Bardziej nowoczesne konstrukcje akumulatorów kwasowo-ołowiowych są uszczelnione, wytwarzane w celu ponownego połączenia elektrolizowanego wodoru i tlenu z powrotem do wody, wewnątrz sam pojemnik na baterie. Odpowiednia wentylacja może nadal być dobrym pomysłem, na wypadek gdyby z baterii doszło do wycieku.

PRZEGLĄD:

• Szeregowe podłączanie akumulatorów zwiększa napięcie, ale go nie zwiększa całkowita pojemność w amperogodzinach.
• Wszystkie akumulatory w zestawie szeregowym muszą mieć tę samą amperogodzinę.
• Podłączenie akumulatorów równolegle zwiększa całkowitą pojemność prądową poprzez zmniejszenie całkowitej rezystancji, a to zwiększa również ogólną pojemność w amperogodzinach.
• Wszystkie akumulatory w zestawie równoległym muszą mieć takie samo napięcie znamionowe.
• Akumulatory mogą zostać uszkodzone przez nadmierne cykle i przeładowanie.
• Akumulatory elektrolitowe na bazie wody mogą wytwarzać wybuchowy wodór, którego nie wolno dopuścić do gromadzenia się na jakimś obszarze.

POWIĄZANE ARKUSZE:

• Arkusz roboczy baterii
• Arkusz ćwiczeń obwodów prądu stałego z serii z arkuszem odpowiedzi