Praktiska överväganden – batterier

När du ansluter batterierna för att bilda större ”banker” (ett batteri med batterier?) Måste de ingående batterierna anpassas till varandra för att inte orsaka problem.

Batterier i serie

Först överväger vi att ansluta batterier i serie för större spänning:

Vi vet att strömmen är lika vid alla punkter i en seriekrets, så oavsett vilken ström som finns i något av de seriekopplade batterierna måste också vara samma för alla andra. måste varje batteri ha samma amp-tim-klassning, annars kommer några av batterierna att tömmas ut snabbare än andra, vilket komprometterar kapaciteten för hela banken. Observera att den totala amp-timmarkapaciteten för denna serie batteribank inte påverkas med antalet batterier.

Batterier parallellt

Därefter kommer vi att överväga att ansluta batterier parallellt för att få mer ström hyrkapacitet (lägre internt motstånd) eller större amp-timmars kapacitet:

Vi vet att spänningen är lika över alla grenar av en parallell krets, så vi måste vara säkra på att dessa batterier har samma spänning. Om inte, kommer vi att ha relativt stora strömmar som cirkulerar från ett batteri till ett annat, de högre spänningsbatterierna överstyrer de lägre spänningsbatterierna. Detta är inte bra.

Överströmsskydd

På samma tema måste vi vara säkra på att överströmsskydd (strömbrytare eller säkringar) är installerade på ett sådant sätt att de är effektiva . För vår seriebatteribank räcker en säkring för att skydda ledningarna från alltför stor ström, eftersom varje brott i en seriekrets stoppar ström genom alla delar av kretsen:

Med en parallell batteribank är en säkring tillräcklig för att skydda ledningarna mot belastningens överström (mellan de parallellanslutna batterierna och belastningen), men vi har också andra problem att skydda mot. Batterier har varit kända för att kortsluta internt på grund av elektrodavskiljningsfel, vilket orsakar ett problem, inte till skillnad från det där batterier med ojämn spänning är anslutna parallellt: de goda batterierna kommer att övervinna det misslyckade (lägre spännings) batteriet, vilket orsakar relativt stora strömmar inom batteriernas anslutningsledningar. För att skydda mot denna eventualitet bör vi skydda varje batteri mot överström med enskilda batterisäkringar, förutom laddningssäkringen:

När du hanterar sekundärcellsbatterier måste särskild uppmärksamhet ägnas åt metod och tidpunkt för laddning. Olika typer och konstruktion av batterier har olika laddningsbehov, och tillverkarens rekommendationer är förmodligen den bästa guiden att följa när man utformar eller underhåller ett system. Två tydliga problem med batteriladdning är cykling och överladdning. Cykling avser processen att ladda ett batteri till ett ”fullt” tillstånd och sedan ladda det till ett lägre tillstånd. Alla batterier har en begränsad (begränsad) livslängd och det tillåtna ”djupet” av cykeln (hur långt det ska vara urladdas när som helst) varierar från design till design. Överladdning är det tillstånd där strömmen fortsätter att tvingas tillbaka genom en sekundär cell bortom den punkt där cellen har nått full laddning. I synnerhet med blysyra-celler leder överladdning till elektrolys av vattnet (”kokar” vattnet ur batteriet) och förkortar livslängden.

Alla batterier som innehåller vatten i elektrolyten är föremål för produktion av vätgas på grund av elektrolys. Detta gäller särskilt för överladdade blysyra-celler, men inte exklusivt för den typen. Väte är en extremt brandfarlig gas (särskilt i närvaro av fritt syre som skapas genom samma elektrolysprocess), luktfri och färglös Sådana batterier utgör ett explosionshot även under normala driftsförhållanden och måste behandlas med respekt Författaren har varit ett första vittne till en blysyrabatteriexplosion, där en gnista som skapats genom borttagning av en batteriladdare (liten likströmsförsörjning ) från ett bilbatteri antändt vätgas i batterilådan, blåste toppen av batteriet och stänkte svavelsyra överallt. Detta inträffade i en gymnasieskola, inte mindre. Om det inte vore för alla t de studenter i närheten som bär skyddsglasögon och overall med knappar, den allvarliga skadan kan ha inträffat.

När du ansluter och kopplar ur laddningsutrustning till ett batteri, gör alltid den sista anslutningen (eller första frånkopplingen) på en plats bort från själva batteriet (t.ex. vid en punkt på en av batterikablarna, åtminstone en fot bort från batteriet), så att någon resulterande gnista har liten eller ingen chans att antända vätgas.

I stora, permanent installerade batteribanker är batterierna utrustade med ventilationslock ovanför varje cell och vätgas luftas ut ur batterirummet genom huvar direkt över batterierna. Vätgas är mycket lätt och stiger snabbt. Den största faran är när det tillåts ackumuleras i ett område i väntan på antändning.

Mer moderna blysyrabatterikonstruktioner är förseglade, tillverkade för att åter kombinera det elektrolyserade väte och syre i vattnet, inuti själva batterifacket. Tillräcklig ventilation kan fortfarande vara en bra idé, bara om ett batteri skulle utveckla en läcka.

ÖVERSIKT:

• Anslutning av batterier i serie ökar spänningen men ökar inte total amp-timme kapacitet.
• Alla batterier i en seriebank måste ha samma amp-tim-klassning.
• Anslutning av batterier parallellt ökar den totala strömkapaciteten genom att minska det totala motståndet, och det ökar också den totala amp-timmars kapaciteten.
• Alla batterier i en parallellbank måste ha samma spänningsvärde.
• Batterier kan skadas av överdriven cykling och överladdning.
• Vattenbaserade elektrolytbatterier kan generera explosiv vätgas som inte får samlas i ett område.

RELATERADE ARBETSBLAD:

• Batterier Arbetsblad
• Serien DC Circuits Practice Worksheet with Answers Worksheet