Про напругу і ємність акумуляторів

Про напругу і ємність акумуляторів

8 бер, 2016 переглядів: 1576 коментарів: 0

Коротко розберемо поширену думка - «при послідовному з'єднанні двох акумуляторів (АКБ), їх ємність не змінюється, вона залишається такою ж, як у одного акумулятора, тому час автономної роботи при такому з'єднанні буде менше».

Про напругу і ємність акумуляторів


Коротко розберемо поширену думка - «при послідовному з'єднанні двох акумуляторів (АКБ), їх ємність не змінюється, вона залишається такою ж, як у одного акумулятора, тому час автономної роботи при такому з'єднанні буде менше».

Але як же закон збереження енергії? Так, при послідовному з'єднанні акумуляторів, формально ємність рахується я як у одного акумулятора, а напруга подвоюється (або потроюється,  і т.д., в залежності від кількості послідовно з'єднаних АКБ). При паралельному ж з'єднанні АКБ - ємність подвоюється (потроюється і т.д.), а напруга залишається такою ж.



Варіанти з'єднання акумуляторів


Протиріччя тут немає. Коли люди говорять про акумулятор (зазвичай про автомобільний), то повідомляють його ємність, але не уточнюють вольтаж. Просто всі звикли, що акумулятори мають напругу 12 В, і мається на увазі, що згадувати про це нерозумно. Але в взагалі-то, ємність без вказівки напруги не має фізичного сенсу. Існують акумулятори різної ємності і на різну напругу - на 2 В, і на 6 В, і на 12 В, і, рідко, на 24В. Крім того, будь-які однакові АКБ можна з'єднувати послідовно, паралельно, або послідовно-паралельно одночасно.

Але варто тільки вказати після величини ємності, її вольтаж, як все встає на свої місця. Адже енергоємність в будь-якому випадку, як би ми не з'єднували акумулятори, залишиться колишньою.

Отже, якщо, наприклад, два АКБ по 200 А*год 12 В, з'єднати послідовно, то вийде енергоємність 200 А*год 24 В. А якщо ці ж два АКБ з'єднати паралельно, то вийде - 400 А*год 12 В. Перевіримо:

200 А*год 24 В = 4800 Вт/год = 400 А*год 12 В

Але для розрахунків струмів (зазвичай, номінальним струмом заряду вважається струм 0,1  С, де С-величина рівна ємності акумулятора), С беруть саме по цифрі зліва, тобто в нашому прикладі, при послідовному з'єднанні С = 200, а при паралельному С = 400.

Легко помітити, що і потужність зарядного пристрою в обох випадках буде однаковою.

Для першого випадку, зарядний струм буде 0,1* 200 = 20 А, але при напрузі 24 В. Тобто зарядна потужність, Р = 20 А* 24 В = 480 Вт

В другому випадку зарядний струм буде 0,1* 400 = 40 А, але при напрузі 12 В. Тобто зарядна потужність, Р = 40 А* 12 В = 480 Вт

Якщо розглядати поодинокі акумулятори, то наприклад один акумулятор 600 А*год 2 В, по своїй енергоємності відповідає одному акумулятора 100 А*год 12 В.

Щоб отримати з цих акумуляторів (600 А*год 2 В) велику акумуляторну батарею, наприклад, на 24 В, потрібно з'єднати послідовно 12 шт таких АКБ. Загальна підсумкова ємність вийде 600 А*год 24 В. Ця енергоємність, якщо порівнювати її з 12-и вольтовими АКБ по 200 А*год (а такі застосовуються в вантажівках), відповідає 6-й штукам (три з'єднаних паралельно ланцюжки акумуляторів, де кожен ланцюжок складається з двох з'єднаних послідовно акумуляторів):

(600 А*год 2В)* 12 = 600 А*год 24 В = (200 А*год 24 В) + (200 А*год 24 В) + (200 А*год 24 В)


Зверніть увагу - на всіх малюнках спеціально показано, що якщо мінус інвертора підключений до умовно першого АКБ, то плюс - до останнього. Так його слід підключати, щоб компенсувати опір навіть товстих мідних проводів, зо з'єднують акумулятори. Інакше, через їх опір, при величезних струмах, «дальній» від виводів інвертора акумулятор, виявиться і не «дозаряджений», і не «дорозряджений».

Отже, ємністю (читайте «енергоємністю») акумулятора (об'єднаної групи акумуляторів), називається кількість енергії (тобто потужності, що дорівнює струму помноженому на НАПРУГУ), яку акумулятор віддає при розряді до найменшої допустимої напруги.

Щоб акумулятор служив довго, його не можна розряджати більше ніж на 80%. Для 12-і вольта АКБ, це відповідає напрузі на його клемах приблизно 11,5 В. Але тут важливо яким струмом щодо ємності АКБ ми його розряджємо.

Чим більше сила розрядного струму, тим нижча напруга, до якого може розряджатися акумулятор. Це тому, що при швидкому розряді великими струмами при маленькій ємності акумулятора, електроліт не встигає перемішуватися і розряджений шар накопичується навколо пластин. Напруга АКБ падає і навантаження знімають. Однак, через кілька десятків хвилин, електроліт перемішується і ємність (і, відповідно, напруга акумулятора) підвищуються.

Якщо ж розряджати малим струмом відносно ємності, то можна вичерпати всю енергію, що погано для довговічності АКБ. Завжди треба залишати не менше 20% ємності. Детальніше про це далі.

Відзначимо, що під час заряду, зарядний пристрій поступово підвищує напругу на АКБ, а потім, після зняття заряду, напруга зменшується, повертаючись до спокійного стану (так, на 12-й вольтах, в залежності від типу АКБ, вона зазвичай росте до 14 , 1 - 14,5 в, а після зняття заряду, навіть без навантаження, протягом півгодини повертається до 12,5 - 12,8 в).


Посилання на публікацію: http://ishop.sutem.com.ua/articles/topics/solar_energy/battery_voltage

повязані публікації

 

Коментарі