Можно ли использовать батарейки разной емкости

Последовательное и параллельное соединение аккумуляторов

Автор Aluarius На чтение 8 мин. Просмотров 3.4k. Опубликовано 18.05.2020

В этой статье мы расскажем, как правильно соединять аккумуляторы, объясним, чем отличаются разные типы соединений, и зачем вообще все это нужно.

Для чего соединять несколько аккумуляторов

Основные причины, по которым аккумуляторы объединяют в сборки, можно свести к следующим:

1. Уменьшить омические потери (или потери тепла при передаче электроэнергии) путем увеличения сопротивления системы. Сила тока и сопротивление обратно пропорциональны друг другу, а чем слабее ток, тем меньше потери.
2. Собрать батарею, подходящую для питания приборов с более высокими диапазонами напряжений.
3. Увеличить емкость аккумулятора.
4. Увеличить и мощность, и напряжение.

Одним словом, создают АКБ, которая подходит под конкретные нужды. Проще и удобнее комбинировать имеющиеся под рукой аккумуляторы, чем покупать десятки различных батарей. А в некоторых случаях это банально дешевле.

СПРАВКА. Электроэнергия, которая накапливается в АКБ, складывается из энергий составляющих элементов. Поэтому и при последовательном, и при параллельном, и при комбинированном соединении она будет одинаковой, если используются одни и те же элементы в одном и том же количестве.

Какие виды соединения существуют

Чаще всего используется последовательное и параллельное соединение аккумуляторов. Есть еще третий вид, комбинированный, или последовательно-параллельный.

Можно ли соединять АКБ разной емкости

Последовательно — нет. Дело в том, что от емкости зависит внутреннее сопротивление. Чем больше емкость, тем ниже сопротивление. В сборке образуется большая разница напряжения, и где-то оно может оказаться сильно выше предела, а где-то — намного ниже. При подключении зарядного устройства аккумулятор с меньшей емкостью зарядится быстрее и на нем будет избыток напряжения, что приведет к порче и потере емкости, в то время как аккумуляторы с большей емкостью так и не зарядятся до конца.

При подключении нагрузки произойдет обратная ситуация: маленький аккумулятор разрядится ниже допустимой границы (так называемый глубокий разряд), в результате потеряв часть своей емкости.

ВАЖНО! Нельзя соединять последовательно аккумуляторы разной емкости, разного типа, разной степени зарядки. Они должны быть максимально похожи, лучше — из одной партии.

На вопрос о том, можно ли параллельно соединять аккумуляторы разной емкости, ответ — да. Но осторожно. Убедитесь, что напряжение на их клеммах равно. Если оно будет сильно отличаться, это может вызвать короткое замыкание либо порчу меньшего аккумулятора. Еще стоит учитывать, что клеммы конкретного аккумулятора могут не выдержать слишком сильный ток в течение длительного времени. Смотрите технические характеристики перед сборкой.

Особенности последовательного соединения АКБ

Последовательное соединение АКБ — задача не такая уж сложная. К плюсу электрической схемы подсоединяем плюс первой батареи, к минусу первой батареи подключаем плюс второй, и так далее. Минус последней подключается к минусу электросхемы. Перед тем как последовательно соединить аккумуляторы, убедитесь в том, что они одинаковы по параметрам.

Формулы (U — напряжение, I — ток, C — емкость, E — электрическая энергия):

Uобщ = U1 + U2 + U3 + Ui

Iобщ = I1 = I2 = I3 = Ii

C = const

Eобщ = ∑ Ei

Схема

Схема последовательного соединения аккумуляторов

Емкость системы

Емкость АКБ при последовательном соединении будет равна емкости одного элемента, а напряжение элементов будет суммироваться. Например, на схеме показано, как подключить аккумуляторы последовательно. В таком случае напряжение батареи вырастет в 4 раза (12*4 = 48 В), а емкость останется равной 200 Ач.

Для чего используется

Разные устройства имеют различные диапазоны напряжений. В то же время, рабочее напряжение электроаккумуляторов варьируется от 0,5 до 48 В. Если нужен автономный источник энергии для приборов, электроприводной техники, стартеров автомобилей, для него создается повышенное рабочее напряжение. Делается это как раз с помощью последовательного соединения аккумуляторных батарей.

Самый простой пример такого соединения — карманный фанарик. Чем ниже напряжение в фонарике, тем более тускло горит лампочка. А наиболее часто такая система используется в автомобильных свинцово-кислотных АКБ. Отдельные элементы в них называются банками и объединены в общем корпусе свинцовыми шинами. В беспроводных инструментах и электровелосипедах используются литий-ионные аккумуляторы.

Особенности параллельного соединения АКБ

Как соединить два аккумулятора параллельно: плюс каждого элемента подсоединяют к плюсу последующего, а минус — к минусу.

Формулы (U — напряжение, I — ток, C — емкость, E — электрическая энергия):

Uобщ = U1 = U2 = U3 = Ui

Iобщ = I1 + I2 + I3 + Ii

C = const

Eобщ = ∑ Ei

Схема

Схема параллельного соединения аккумуляторов

Емкость системы

Параллельное подключение аккумуляторов позволяет увеличить емкость системы, не увеличивая напряжение. Например, при параллельном соединении трех идентичных аккумуляторов со схемы выше, напряжение батареи будет равно 12 В, а емкость увеличится до 600 Ач (200 Ач * 3).

Для чего используется

Чаще всего параллельное подключение АКБ используется в источниках аварийного или бесперебойного питания. Параллельное соединение аккумуляторов позволяет увеличить мощность, поэтому применяется также в тяжелой спецтехнике и в двигателях большегрузных автомобилей. Такой тип соединения распространен и на флоте: он обеспечивает работу аварийных систем связи и жизнеобеспечения, освещения и вспомогательных дизелей.

Особенности последовательно-параллельного соединения АКБ

При таком подходе последовательное подключение аккумуляторов проводят одновременно с параллельным. Существует два возможных варианта:

1. Сперва подготавливается требуемое напряжение путем последовательного подключения АКБ. Затем из нескольких таких сборок составляется система с необходимой электрической емкостью.
2. Сперва соединяют аккумуляторы параллельно для увеличения емкости, затем увеличивают напряжение, соединяя сборки последовательно.

Схема

Схема последовательного и паралельного соединения аккумуляторов

Емкость системы

В данном случае увеличивается и емкость, и напряжение. В примере на схеме подключили сперва по два аккумулятора последовательно, получив две сборки с емкостью 200 Ач и напряжением 24 В, а затем объединили готовые сборки параллельно. Таким образом, напряжение осталось 24 В, а емкость увеличилась до 400 Ач.

Для чего используется

Чаще всего используется для питания машин с электрическим приводом. Если говорить о литиевом аккумуляторе, то из них составляют акб для портативных компьютеров. 4 последовательных элемента по 3,6 В обеспечивают напряжение 14,4 В, а два параллельных — емкость 4800 мАч.

ВАЖНО! Правильно подбирайте провода для соединения аккумуляторов. Помните, что при увеличении емкости увеличивается и ток. Лучше использовать самозатухающие или негорючие провода.

Техника безопасности

• используйте диэлектрические перчатки;
• не прикасайтесь к клеммам голыми руками;
• аккумуляторы должны быть отключены от нагрузок;
• пользуйтесь инструментами с изолированными рукоятками;
• проверьте клеммы и соединительные контакты перед подключением;
• не используйте аккумуляторы с разными параметрами и степенью износа;
• будьте внимательны с полярностью;
• используйте подходящие провода для соединения;
• изолируйте сборку от влаги

ВНИМАНИЕ! Главное — обезопасить себя от удара током.

Ошибки коммутации и их последствия

Ошибки коммутации можно разделить на ошибки самого соединения (перепутали плюс и минус) и на неправильный выбор аккумуляторов и соединяющих проводов.

Если вы перепутаете клеммы, возможно следующее:

• замыкание;
• воспламенение;
• оплавка проводов;
• порча АКБ (падение мощности).

Помните, что при увеличении мощности потребуются соединяющие провода с подходящим сечением. Перед коммутацией понадобится тщательный расчет всех параметров. Про аккумуляторы мы уже писали выше; если вы соедините неподходящие акб, вы их испортите.

Проверка работоспособности системы

В первую очередь убедитесь, что аккумуляторы целые, без трещин, без ржавчины и следов окислов. Провода на клеммах должны быть хорошо закреплены. Если внешне все в порядке, можно проверить напряжение и силу тока.

1. Проверка падения напряжения при подключении нагрузки.

   К системе подключается нагрузка определенной величины и измеряется падение напряжения мультиметром или вольтметром. Можно провести проверку несколько раз, делая паузы между измерениями, чтобы дать заряду восстановиться. Полученные данные нужно сравнить с параметрами используемого типа батареи с учетом величины нагрузки.

2. Измерение напряжения без нагрузки.

   У разных типов акб свои значения напряжения разомкнутой цепи. Например у свинцово-кислотного это 12,6 В.

3. Использование нагрузочной вилки.

   Если в течение 5-10 секунд напряжение незначительно возрастает или стабильно, то система исправна.

4. Проверка с помощью специальных анализаторов и тестеров.

   Можно быстро замерять напряжение и определять емкость с помощью приборов-тестеров, например, Кулон, PITE, Fluke, Vencon.

5. Полная разрядка / зарядка.

   Это, пожалуй, самый достоверный способ. С помощью специальных устройств (УКРЗ) выполняется глубокая разрядка, а затем полная зарядка с непрерывным контролем емкости. Однако этот метод очень долгий, он может занимать от 15 часов до суток и более.

СПРАВКА. Если вы работаете со свинцово-кислотными аккумуляторами, обращайте внимание на электролит: его уровень должен быть выше свинцовых пластин на несколько мм, а плотность — находиться в пределах 1,23 — 1,31 г/см3 (ее можно измерить ареометром). Изменение оттенка на бурый может происходить из-за порчи пластин.

Напоследок несколько советов о том, как соединить аккумуляторы 18650:

• лучше брать батареи фирм Panasonic, LG, Samsung или Sanyo;
• никелевые полосы лучше, чем никелированные металлические;
• аккумуляторы ни в коем случае нельзя перегревать, поэтому используйте точечную сварку, либо быструю пайку;
• перед единением выравняйте напряжение на батареях с помощью зарядного устройства;
• поставьте на сборку плату BMS.

Надеемся, мы помогли вам немного разобраться в теме, и вы сможете без проблем собрать свою систему акб, если потребуется.

Источник

Аккумуляторы разной емкости — Железо

Re: Аккумуляторы разной емкости

Последовательное соединение разных аккумуляторов при разряде и зарядке недопустимо, так как аккумулятор, имеющий большее внутреннее сопротивление, разряжается когда другой аккумулятор ещё не разряжен, возможен полный его разряд, который портит аккумулятор, а при зарядке перезаряжается, быстро теряет емкость и выходит из строя.

А вообще почитайте инструкцию на аккумуляторы или фотоаппарат — там однозначно написано что нельзя использовать батареи разных типов или аккумуляторы с различной ёмкостью.

Re: Аккумуляторы разной емкости

Б>Вариант 1. 2500+1800 мАч

Б>Вариант 2. 1800+1800 мАч

Это вы умным зарядником определили, или на них так написано?

То, что написано, и то, что на самом деле — вещи разные. К примеру, у меня есть 2 Duracell 1800, в них больше 1200 мАч попросту не заливается. Есть 8х Eneloop, в каждый из которых лезет честные 2100-2300 мАч. Есть еще каких-то брендов (enermax, что ли), написано 1800, туда вообще больше 900 мАч ни разу не влилось, даже после refresh-циклов.

Б>Чем грозит использование разных аккумуляторов

Б>а) для фотоаппарата

Ничем, работать будет одинаково, как если бы стояли 2х1800

Б>ь) для самих аккумуляторов?

Аккум, который на 2500, быстро превратится в 1800 (или ниже, все зависит от реальных ёмкостей).

PS: я вот еще что скажу. Реальных 2500 в АА-аккумах NiMh нет. Вот нет и все. В самые дорогие что у меня были 2700 (GP кажется) вливалось порядка 2100-2200. Суть столько же, сколько в Eneloop. Так что если кто спрашивает, какие NiMh брать, я за Eneloop.

Re[2]: Аккумуляторы разной емкости

Здравствуйте, Буравчик, Вы писали:

Б>В общем цель такова. Есть около 20 аккумуляторов емкости от 1800 до 2700. Реальная их емкость по показаниям умного зарядного устройства составляем от 40% до 90%.

Б>Дата производства их тоже разная — от нескольких лет до трех месяцев назад. Часть из этих аккумуляторов не позволяют работать нормально фотоаппарату — он просто не включается даже после заряда всех аккумуляторов.

Б>Есть зарядник BC700 — он умеет показывать накопленную емкость аккумов во время заряда/разряда, а также напряжение на них при заряде и разряде. Плюс есть мультиметр, если нужен. Как выявить аккумуляторы, которые надо выкинуть? И как правильно сгруппировать оставшиеся аккумуляторы группами по два и по четыре, чтобы обеспечить их максимальный срок работ (по марке, по емкости, по остаточно емкости, по напряжению и т.п.)

Я может неправильно скажу, но я бы использовал один из двух вариантов:

1. Радикальный. Выкинуть все и купить взамен 2 комплекта Eneloop (обычных, не XX, лучше последних поколений, которые описываются как «сохраняет 70% через 5 лет хранения»). Я лично перешел на них где-то 2-3 года назад и с тех пор исключительно доволен. Номинально они 2000 mAh, но это зато реальные 2000 и очень мало проседающее напряжение при разряде.

2. Долгий и муторный. Прогнать все аккумы через несколько циклов refresh в BC700. Потом сгруппировать по примерно одинаковой емкости и в таких комплектах и использовать. Те, у которых емкость уже совсем низкая — просто выкинуть как не жильцов, чтобы не забивать ими больше голову.

Re[2]: Аккумуляторы разной емкости

Pzz>Для фотоаппарата тем, что в него попадут едкие внутренности сдохшего аккумулятора.

Не, за такое производитель аккума может и под суд пойти. Разве что длительное КЗ устроить, и то я не уверен, что будет плавиться. Скорее распухнет и сдохнет, чем лопнет. Провести, что ли, тест, благо, есть с пяток ненужных аккумов, в которые больше 900 не льётся.

Re: Аккумуляторы разной емкости

Здравствуйте, Буравчик, Вы писали:

Б>В фотоаппарате оба варианта будут работать одинаково по времени?

Б>Чем грозит использование разных аккумуляторов

Б>а) для фотоаппарата

Б>ь) для самих аккумуляторов?

Тот аккумулятор, который меньшей емкости, сядет первым. И тогда есть шанс, что второй аккумулятор начнет заряжать его в обратную сторону. Кроме того, при зарядке, если используется схема быстрого заряда (а она всегда используется в современных девайсах), она не сообразит, когда один из аккумуляторов уже зарядился, и пора начать ограничивать ток.

Для аккумылятора это грозит тем, что он сдохнет. Для фотоаппарата тем, что в него попадут едкие внутренности сдохшего аккумулятора.

С первого раза этого, скорее всего, не произойдет. Но после многократного повторения цикла заряда/разряда произойдет наверняка.

Аккумуляторы разной емкости

Имеются NI-MH аккумуляторы

Вариант 1. 2500+1800 мАч

Вариант 2. 1800+1800 мАч

В фотоаппарате оба варианта будут работать одинаково по времени?

Чем грозит использование разных аккумуляторов

а) для фотоаппарата

ь) для самих аккумуляторов?

Best regards, Буравчик

Re[2]: Аккумуляторы разной емкости

Здравствуйте, sambl4, Вы писали:

S>

S>Последовательное соединение разных аккумуляторов при разряде и зарядке недопустимо, так как аккумулятор, имеющий большее внутреннее сопротивление, разряжается когда другой аккумулятор ещё не разряжен, возможен полный его разряд, который портит аккумулятор, а при зарядке перезаряжается, быстро теряет емкость и выходит из строя.

А как внутреннее сопротивление зависит от емкости аккумулятора? Два аккумулятора разной емкости с одинаковым внутренним сопротивлением можно ставить вместе?

S>А вообще почитайте инструкцию на аккумуляторы или фотоаппарат — там однозначно написано что нельзя использовать батареи разных типов или аккумуляторы с различной ёмкостью.

Хочу разобраться почему.

Например, непонятно будет ли пара 2700 + 1800 работать по времени как пара 2250 + 2250. Велика ли будет разница?

Best regards, Буравчик

Re[2]: Аккумуляторы разной емкости

Здравствуйте, Pzz, Вы писали:

Pzz>Тот аккумулятор, который меньшей емкости, сядет первым. И тогда есть шанс, что второй аккумулятор начнет заряжать его в обратную сторону.

И что будет дальше? «Больший» аккумулятор сядет быстрее, так как его энергия будет передаваться «меньшему» аккумулятору? А куда девается энергия от «меньшего» аккумулятора после такой зарядки?

Pzz>Кроме того, при зарядке, если используется схема быстрого заряда (а она всегда используется в современных девайсах), она не сообразит, когда один из аккумуляторов уже зарядился, и пора начать ограничивать ток.

С зарядкой вроде все понятно — желательно заряжать каждый аккумулятор индивидуально.

Pzz>Для аккумылятора это грозит тем, что он сдохнет. Для фотоаппарата тем, что в него попадут едкие внутренности сдохшего аккумулятора.

Какой сдохнет — «меньший»? От чего сдохнет — от переразряда или от допзаряда от «большого»? Или «больший» сдохнет от недоразряда?

Pzz>С первого раза этого, скорее всего, не произойдет. Но после многократного повторения цикла заряда/разряда произойдет наверняка.

Еще вопрос. В течении жизни все аккумуляторы теряют свою емкость. Если они теряют ее по разному, то надо считать их «разными» аккумуляторами? Т.е. один 2500 заряженный до «2000» и второй 2500 заряженный до «1500» — не стоит ставить в фотоаппарате. И наоборот «2500 заряженный до 2000» и «2000 заряженный до 2000» — можно их ставить вместе?

Best regards, Буравчик

Re: Аккумуляторы разной емкости

Здравствуйте, Буравчик, Вы писали:

Б>Вариант 1. 2500+1800 мАч

Б>Вариант 2. 1800+1800 мАч

Б>В фотоаппарате оба варианта будут работать одинаково по времени?

Время работы будет, в основном, определяться аккумулятором меньшей емкости, так что примерно одинаково. Но вообще-то, Вы не слишком доверяйте этим цифрам — емкость NiMn аккумулятора сильно падает со временем и больше зависит от режима эксплуатации, чем от цифр. Если у двух аккумуляторов была разная судьба, то реальная емкость их будет различной, даже если цифры одинаковые. Из этих четырех выберите 2 наиболее новых — так будет вернее.

Re: Аккумуляторы разной емкости

В общем цель такова. Есть около 20 аккумуляторов емкости от 1800 до 2700. Реальная их емкость по показаниям умного зарядного устройства составляем от 40% до 90%.

Дата производства их тоже разная — от нескольких лет до трех месяцев назад. Часть из этих аккумуляторов не позволяют работать нормально фотоаппарату — он просто не включается даже после заряда всех аккумуляторов.

Есть зарядник BC700 — он умеет показывать накопленную емкость аккумов во время заряда/разряда, а также напряжение на них при заряде и разряде. Плюс есть мультиметр, если нужен. Как выявить аккумуляторы, которые надо выкинуть? И как правильно сгруппировать оставшиеся аккумуляторы группами по два и по четыре, чтобы обеспечить их максимальный срок работ (по марке, по емкости, по остаточно емкости, по напряжению и т.п.)

Best regards, Буравчик

Источник