חיבור סדרתי, מקביל ומעורב של סוללות

כל אחד סוֹלְלָה, בהתאם לסוג שלו, יש ערכי דרכון מסוימים: מתח נומינלי, זרם מרבי, זרם אופטימלי, קיבולת נומינלית. שימו לב שערכי הדרכון הללו נכונים רק אם מקפידים על מצב הפעולה המומלץ על ידי היצרן של הסוללה ורק עבור אותן סוללות שמשאבי החיים שלהן רחוקים מלהיות מנוצלים.

קורה גם שיש צורך להשיג מיד יותר מהסוללה ממה שהיא מסוגלת לפי הדרכון. לכן, כדי להגדיל את הקיבולת, זרם ההפעלה או המתח, לעתים קרובות הם פונים לחיבור סדרתי, מקביל ולעיתים מעורב (סדרה-מקביל) של סוללות (תאים, תאים).

אז, עבור סוללות ליתיום-יון וליתיום-פולימר, ערך המתח הנומינלי עבור תא אחד יהיה 3.7 וולט, עבור סוללות עופרת - 2.1 וולט, עבור ניקל-אבץ - 1.6 וולט, ועבור ניקל-קדמיום וניקל מתכת הידריד. - 1.2 וולט.

לגבי הקיבולת והזרם האופטימלי של הסוללה, פרמטרים אלה תלויים בפרמטרים עיצוביים רבים: באזור האלקטרודות, בנפח התא, בצפיפות האלקטרוליט וכו'.

אם יש צורך להשיג מתח הפעלה גבוה יותר, אז תאי הסוללה מחוברים בסדרה, אם יש צורך בקיבולת וזרם גבוהים, במקביל, אם יש צורך להגדיל את הקיבולת ולהגדיל את המתח, השתמשו בחיבור מקביל לסדרה של סוללות.

חיבור סדרתי של סוללות ומאפייניו

מההתחלה יש צורך להבין שעבור סוללות מחוברות בסדרה - הזרם דרך כל סוללה של מכלול כזה (סוללה) יהיה תמיד שווה לזרם דרך כל הצומת וללא קשר אם הסוללה מתרוקנת באותו זמן. רגע או טעינה.

מסיבה זו, מומלץ מאוד לחבר רק סוללות מאותו סוג (או סטים) באותה קיבולת (אמיתית!) בסדרה.

למה הם אותו סוג? כי המתח המינימלי (שאליו ניתן לפרוק) והמקסימום (שאליו ניתן לטעון) לכל תא חייב להיות זהה.

כעת נעסוק בשאלה מדוע יש צורך שגם הקיבולים המחוברים בסדרה יהיו זהים.

אם סוללות בעלות קיבולות שונות מחוברות בסדרה, אז במהלך תהליך הפריקה התא בעל הקיבולת הקטנה ביותר יתפרק מהר יותר מהאחרים ועלול להגיע לנקודה שבה מתרחשת פריקה עמוקה באחד התאים היוצרים את המכלול, בעוד שהתאים האחרים. עדיין ניתן לשחרר בבטחה.זה ישבש את פעולת סוללת הסוללות כולה, המתח שלה יירד, ופשוט לא ניתן לממש את הקיבולת בצורה מספקת בעומס.

ובתהליך הטעינה של צומת לא אחיד כזה יקרה הדבר הבא: תא הסוללה בעל הקיבולת הקטנה ביותר כבר ייטען למתח הנדרש, בעוד שהשכנים בעלי קיבולת גדולה יותר יישארו לא טעונים.

כדי למנוע התפתחות לא נעימה כזו של אירועים (זה קורה שחלק מהתאים, אפילו בזמן פעולה תקינה, מאבדים את הקיבולת הראשונית שלהם מוקדם יותר מאחרים), המטען (או המכלול) מצויד בבקר השוואת טעינה-פריקה, המגן על התאים ממצבים קריטיים.

כך או אחרת, לפני חיבור הסוללות בהתקנה סדרתית, יש למדוד את הקיבולת של כל אחת מהן במכשיר מיוחד המוכר לכולם וזמין באופן נרחב בשוק.

באמפר-שעה (Ah) או מיליאמפר-שעה (mAh), קיבולת הסוללה הנובעת מחיבור סוללות זהות בסדרה תהיה שווה לקיבולת של תא בודד המרכיב סוללה סדרתית.

הזרם המדורג, כמו הקיבול, יהיה שווה לזרם המדורג של תא בודד. המתח הנקוב (בוולט) והאנרגיה (בוואט-שעה) יהיו שווים לסכום המתחים הנקובים ו-וואט-שעה, בהתאמה, של כל התאים המרכיבים את הסוללה.

חיבור מקביל של סוללות ומאפייניו

החיבור המקביל של הסוללות משמש כאשר יש להשאיר את המתח כפי שהוא, אך במקביל להגדיל את הקיבולת הכוללת ובהתאם, את הזרם הנקוב של המתקן.

ניתן לחבר במקביל תאים בעלי אותם מתחים נומינליים, רצוי מאוד גם שיהיו מאותו סוג (כך שהשפעת תנאי הפעולה על הקיבולת ועל מאפייני הזרם של כל התאים תהיה זהה בערך).

בזמן החיבור רצוי גם להשוות את מתחי הזרם על מנת להפחית את זרמי ההשוואה שיתרחשו בהכרח כאשר מסופי הקוטב של התאים סגורים במקביל.

הקיבולת של המודול המתקבל באמפר-שעות, זרם הפעולה שלו, כמו גם האנרגיה המאוחסנת בוואט-שעה יהיו שווים לסכום שלהם עבור כל אחד מהתאים היוצרים את המכלול.

כאשר מחברים תאי סוללה במקביל, חשוב גם לזכור שזרם הפריקה העצמית הנוצר של צומת מקביל יהיה גבוה מסכום זרמי הפריקה העצמית האופייניים לכל תא בנפרד, שכן חלק מהתאים בקבוצה יפרק במהירות -מהיר ועמיד יותר לפריקה עצמית, התאים יתפרקו לא רק דרך עצמם, אלא גם דרך שכניהם, כל הזמן, כביכול, מטעינים אותם.

חיבור סדרתי מקביל או מעורב של סוללות

אם הבנתם את הכללים והתכונות של חיבור סדרתי של תאי סוללה והבנתם את העיקרון של סיכום קיבולת וזרם בחיבור מקבילי, אז לא יהיה לכם קשה לחבר את הצמתים הסדרתיים המתקבלים בצמתים מקבילים או מקבילים בסדרה.

באופן תיאורטי, כדי להפחית את זרם הפריקה העצמית, נראה שעדיף לחבר במקביל כמה מעגלים סדרתיים שהוכנו בעבר, שהורכבו כהלכה עם אותה קיבולת ללא סגירה מקבילה של חיבורים סמוכים.עם זאת, בפועל קל יותר לחבר מספר צמתים מקבילים יחד.

כתוצאה מכך, עקרון היווצרות ההרכבה הוא כדלקמן: אם בחיבור מעורב מספר התאים בסדרה (במעגל אחד של סוללות המחוברות בסדרה) עולה על מספר התאים במקביל (כלומר, עולה על מספר המעגלים ), ואז המעגלים משולבים במקביל.

אם בחיבור מעורב מספר האלמנטים המקבילים עולה על מספר האלמנטים במעגל, אז הצמתים המקבילים מחוברים בסדרה לאחר שמוודאים שהקיבולת שלהם שווה.