Применение аккумуляторов
Применение аккумуляторов настолько широко, что даже сейчас, изучая данный урок, вы используете аккумуляторы. Они есть в наших телефонах, компьютерах, планшетах.
В большинстве видов транспорта также задействованы аккумуляторы. Двигатель машины не заведется, если аккумулятор под капотом будет разряжен. Аккумуляторы приводят в движение и строительную технику, и сельскохозяйственную, и даже самолеты. Современные электромобили в самой своей основе имеют мощный аккумулятор.
Аккумуляторы играют большую роль в аварийных ситуациях: они могут поддержать работу других электрических приборов достаточное время для устранения неполадок.
Параллельное и последовательное соединение аккумуляторов — что это такое?
П ри параллельном соединении, аккумуляторы соединяют так, чтобы положительные клеммы всех аккумуляторов были подключены к одной точке электрической схемы (″плюсу″), а отрицательные клеммы всех аккумуляторов были подключены к другой точке схемы (″минусу″).
П олучившаяся при паралельном соединении аккумуляторная батарея имеет то же напряжение, что и у одиночного аккумулятора, а емкость такой аккумуляторной батареи равна сумме емкостей входящих в нее аккумуляторов. Т.е. если аккумуляторы имеют одинаковые емкости, то емкость аккумуляторной батареи равна емкости одного аккумулятора, умноженной на количество аккумуляторов в батарее.
Д ля последовательного соединения аккумуляторов, к ″плюсу″ электрической схемы подключают положительную клемму первого аккумулятора. К его отрицательной клемме подключают положительную клемму второго аккумулятора и т.д. Отрицательную клемму последнего аккумулятора подключают к ″минусу″ электрической схемы.
П олучившаяся при последовательном соединении аккумуляторная батарея имеет ту же емкость, что и у одиночного аккумулятора, а напряжение такой аккумуляторной батареи равно сумме напряжений входящих в нее аккумуляторов. Т.е. Если аккумуляторы имеют одинаковые напряжения, то напряжение батареи равно напряжению одного аккумулятора, умноженному на количество аккумуляторов в аккумуляторной батарее.
Э лектрическая энергия, накопленная в аккумуляторной батарее равна сумме энергий отдельных аккумуляторов (произведению энергий отдельных аккумуляторов, если аккумуляторы одинаковые), независимо от того, как соединены аккумуляторы — параллельно или последовательно.
Справедливость закона Кирхгофа о напряжениях независимо от топологии цепи
Тот факт, что эта цепь является параллельной, а не последовательной, не имеет ничего общего со справедливостью закона Кирхгофа о напряжениях. В этом отношении схема может быть «черным ящиком» (конфигурация ее компонентов полностью скрыта от нашего взгляда) с набором открытых клемм, между которыми мы можем измерить напряжение, – и правило напряжений Кирхгофа всё равно останется верным:
Попробуйте на приведенной выше диаграмме выполнить обход в любом порядке, начиная с любого вывода, и вернувшись к исходному выводу, и вы обнаружите, что алгебраическая сумма напряжений всегда равна нулю.
Более того, «контур», который мы отслеживаем для второго закона Кирхгофа, даже не обязательно должен быть реальным путем протекания тока в прямом смысле этого слова. Всё, что нам нужно сделать, чтобы соответствовать правилу напряжений Кирхгофа, – это начинать и заканчивать в одной и той же точке цепи, подсчитывая падения напряжения и полярности при переходе между точками. Рассмотрим следующий абсурдный пример, проходя по «контуру» 2-3-6-3-2 в той же параллельной резисторной цепи:
Параллельное соединение источников питания
Но что будет, если источники питания соединить параллельно? Давайте же рассмотрим это с точки зрения той же самой гидравлики. Имеем те же самые башни, в которых воды до самых краев:
Нет, здесь мы не будет извращаться. Мы просто соединим наши башни у самого основания трубой:
Давление на дно у каждой башни изменится? Думаю, нет. Оно останется таким же, как в одной из башен. А что поменялось? Поменялся просто объем воды. Ее стало в 2 раза больше.
Но вы можете сказать, что в первом случае у нас тоже воды стало в 2 раза больше!
Да, все оно так, но здесь важное значение имеет именно то, что давление на дно башни изменилось и стало также в два раза больше. Если сделать врезку одинакового диаметра прямо у подножия водобашни, то в случае, когда водобашни стоят одна на другой сила потока воды будет в два раза быстрее, чем если бы мы делали точно такую же врезку на картинке, где мы соединяли водобашни трубой
Более подробно эту мысль я еще озвучивал в статье про Закон Ома.
Если всю эту мысль спроецировать на наши источники питания, то получается, что при последовательном соединении у нас суммировалась напряжение, а при параллельном должна суммироваться сила тока. Но это не значит, что нагрузка, которая кушала, к примеру, 1 Ампер, после того, как мы ее цепанем к двум параллельным источникам питания, будет кушать 2 Ампера. При параллельном соединении у нас напряжение остается таким же, а вот емкость батарей увеличивается. Но нагрузка все равно будет кушать тот же самый 1 Ампер, иначе бы все это противоречило закону Ома.
Настало время все это рассмотреть на реальном примере. Итак, замеры мы уже делали. Осталось соединить два источника питания параллельно, в нашем случае это аккумуляторы li-ion:
Как вы видите, напряжение не изменилось.
При параллельном соединении источников питания должно соблюдаться условие, что на них должно быть одинаковое напряжение.
Вот сами подумайте, что может произойти, если одна из башен будет пустая?
Думаю, нетрудно догадаться, что вода из одной башни будет перетекать в другую башню, пока их уровень не выровняется (закон сообщающихся сосудов), если у одной башни сломался насос и она пустая.
То же самое и с источниками питания. Нельзя соединять источники питания разных напряжений параллельно. Это чревато тем, что вы убьете здоровые аккумуляторы, а дохлые так и останутся дохлыми или чуток зарядятся. Если разница между напряжениями аккумулятора большая, то в такой цепи может течь бешеная сила тока, которая вызовет нагрев и даже возгорание аккумуляторов.
Нельзя соединять источники питания разных напряжений параллельно
Упражнения
Упражнение №1
При включении в цепь амперметра так, как показано на рисунке 9, а, сила тока была $0.5 \space А$. Каковы будут показания амперметра при включении его в ту же цепь так, как изображено на рисунке 9, б?
Рисунок 9. Варианты подключения амперметра в электрическую цепь
Сила тока будет точно такая же. Амперметр покажет значение в $0.5 \space А$. Это объясняется тем, что в данной электрической цепи все элементы соединены последовательно. В этом случае сила тока на всех участках цепи одинакова.
Упражнение №2
Как можно проверить правильность показаний амперметра с помощью другого амперметра, точность показаний которого проверена?
Можно собрать цепь, как на рисунке 6, используя точный амперметр. Зафиксировать значение силы тока, которое он покажет. Потом заменить его другим — тем, правильность показаний которого мы хотим проверить. Далее останется просто сравнить показания этого амперметра с полученными ранее.
Можно сделать это и другим способом. Для этого нужно собрать цепь, как на рисунке 8 с последовательным соединений всех элементов. Мы уже знаем, что в такой цепи два исправных амперметра должны показывать одинаковые значения. Главное при такой проверке — это отметить для себя, какой амперметр показывает точные результаты измерений, чтобы не запутаться.
Упражнение №3
Рассмотрите амперметры, данные на рисунке 1. Определите цену деления шкалы каждого амперметра. Какую наибольшую силу тока они могут измерять? Перерисуйте шкалу амперметра (смотрите рисунок 1, а) в тетрадь и покажите, каково будет положение стрелки при силе тока $0.3 \space А$ и $1.5 \space А$.
Шкала демонстрационного амперметра с рисунка 1, а будет иметь цену деления, равную $0.2 \space А$.
Шкала лабораторного амперметра с рисунка 1, б будет иметь цену деления, равную $0.05 \space А$.
На рисунке 10, а мы изобразили шкалу демонстрационного амперметра, который показывает значение $I = 0.3 \space А$,а на рисунке 10, б — $I = 1.5 \space А$.
Рисунок 10. Значения силы тока на шкале амперметра
Упражнение №4
Имеется точный амперметр. Как, пользуясь им, нанести шкалу на другой, ещё не проградуированный амперметр?
Для этого нужно подключить оба амперметра в электрическую сеть. Например, как на рисунке 8.
Сначала перед замыканием ключа на пустую шкалу амперметра нанесем первую отметку — $0 \space А$.
Замыкаем цепь. Точный амперметр покажет нам какое-то определенное значение силы тока. Его стрелка отклонится. Например, она покажет значение в $1 \space А$. Стрелка второго амперметра тоже отклонится. Отметим ее положение — $1 \space А$. Мы можем так сделать, потому что сила тока при последовательном соединении элементов в цепи на всех ее участках одинакова.
Затем можно, используя линейку, самостоятельно нанести дополнительную отметки на шкале амперметра, выбрав удобную для вас цену деления.
Как правильно соединить два аккумулятора?
Для успешного осуществления данной операции стоит следовать следующим советам:
- Необходимо, чтобы и первый и второй аккумулятор были в идеальном состоянии. Как известно, аккумуляторные батареи, после определенного числа циклов заряда и разряда, начинают портиться, приходить в негодность, и как следствие, быстрее разряжаться. Если подключить к новому аккумулятору старый, то старый аккумулятор будет «поглощать» энергию из нового, и в конечном итоге оба элемента питания будут разряжены. Это же, в свою очередь, не позволит завести силовой агрегат.
- Следует использовать коммутатор для второго аккумулятора. Это устройство позволит использовать энергию первого аккумулятора, но позволит сохранить заряд второй зарядной емкости. Это же позволит всегда оставаться уверенным в том, что можно будет спокойно «сесть и уехать».
- Для того, чтобы не пострадала электропроводка транспортного средства, стоит использовать более мощный генератор, или же установить еще один.
- Аккумуляторные батареи должны быть примерно одинаковой мощности, если же батареи будут разной мощности, то это может привести к выходу из строя элементов питания.
- Необходимо использовать короткие шнуры для соединения аккумуляторных батарей, тогда процесс работы этих аккумуляторов будет наиболее эффективным.
Итак, постаравшись соблюсти данные рекомендации, можно cделать свой досуг на природе, на рыбалке, в походе или на охоте поистине красочным и незабываемым.
Однако, нужно определиться со способами подключения двух аккумуляторов друг к другу
Первый способ: последовательное соединение: перемычка накидывается на клеммы: своя перемычка на «минусовые», своя перемычка на «плюсовые», далее оставшиеся две «противоположные» клеммы двух аккумуляторов соединяются между собой, ну а «плюсовые» и «минусовые» провода подключаются к остальной электрической системе транспортного средства.
Второй способ: параллельное соединение: при данном виде соединения двух аккумуляторов, перемычка накидывается следующим образом: соединяются «минусовые» и «плюсовые» клеммы аккумуляторных батарей, далее отводятся от спаренных элементов питания провода, которые подключаются ко всей остальной электрической системе автомобиля.
После того, как аккумуляторы были подключены между собой, следует сделать установить между ними либо коммутатор, либо переключатель.
Этот шаг позволит использовать энергетический ресурс только одного аккумулятора. Например, при выключенном двигателе, будет работать свет автомобиля, или же аудиосистема.
Если же двигатель транспортного средства включен, то энергия, необходимая для работы электроприборов в автомобиле, вырабатывается особым генератором. Но, правда, гораздо сильнее тратится топливо в транспортном средстве, а это, в свою очередь, приводит к возникновению неимоверных расходов на топливо.
Заключение
Подытоживая вышесказанное, стоит сказать о том, что установка периферийного элемента питания в автомобиль, станет прекраснейшим решением. Теперь можно не бояться внезапной разрядки аккумулятора, и последующих проблем с получением искры для зажигания.
Но второй аккумулятор будет эффективен лишь тогда, когда он был установлен и соединен с первым в соответствии с общепризнанными рекомендациями и нормами. Неверно подключенные батареи, станут настоящей головной болью для автолюбителя. При выборе аккумулятора, необходимо ориентироваться не только на размер, емкость и бренд, а также четко понимать назначение аккумулятора и сферу его применения. Например существуют стартерные и тяговые аккумуляторы, предназначенные для разных целей.
Пишите , дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.
Обратная полярность
Европейский стандарт. Международная маркировка «type 0». Правильное определение обратной полярности аккумулятора – по указанному выше алгоритму. АКБ необходимо повернуть этикеткой к себе и определить, соответствует ли расположение токоотводов схеме – правый «+» и левый «-».
Обратная полярность свойственна большинству иномарок различных классов, выпускаемых под американскими, европейскими, азиатскими брендами. Но есть исключения, например, корейские автомобильные аккумуляторы Solite доступны с любым размещением положительной и отрицательной клемм.
Это же утверждение справедливо в отношении многих прославленных и начинающих производителей батарей для авто.
Как проверить массу мультиметром
Отключаем отрицательную клемму АКБ
Берем мультиметр, переводим его в режим измерения сопротивления до 200 Ом. Проверяем сопротивление самих щупов, соединяя их между собой
Сопротивление самих щупов составляет 2.1 Ома.
Теперь подключаем один щуп к двигателю. Хоть сюда
А второй щуп к блоку управления двигателем, который, в свою очередь, прикручен к кузову
Что же получается — сопротивление массы двигатель — кузов практически не имеет сопротивления? Всё в идеале? Масса двигатель — кузов исправна? В чем же тогда проблема? Стартер бракованный или всё же потусторонние силы одолевают?
Всё дело гораздо проще. Что такое цепь массы в понимании обычного человека? Это просто кусок провода, которым соединен двигатель с кузовом. Просто отрезок провода! Если мы к концам этого провода подключим щупы омметра, тогда мы узнаем его сопротивление. Оно будет минимально — это ж просто кусок медного провода. Верно? Верно.
Зачем соединять аккумуляторы в аккумуляторную батарею?
В любых электрических системах или устройствах есть омические потери: часть электрической энергия превращается в тепло, не производя полезной работы. Чем больше напряжение электросистемы, тем (при той же мощности) меньше ток, меньше омические потери и меньше цена системы. Т.е. выгодно иметь электрические системы высокого напряжения. Причем, чем больше мощность системы, тем больше выигрыш высоковольтной системы по сравнению с низковольной. Поэтому в небольших UPS (на несколько сотен ВА) обычно стоит один аккумулятор на 12 вольт (так получается дешевле), в UPS на несколько кВА используется аккумуляторная батарея напряжением в десятки вольт, а в мощных ИБП на десятки киловатт напряжение аккумуляторной батареи может превышать 500 В.
С ледовательно, цель использования аккумуляторных батарей с последовательным соединением аккумуляторов — уменьшение потерь и увеличение коэффициента полезного действия (КПД).
И ногда емкости одного аккумулятора недостаточно, и нужно увеличить емкость. Иногда удобнее не ставить взамен аккумулятор большей емкости, а поставить еще один такой же аккумулятора параллельно, чтобы суммарная емкость аккумуляторной батареи аккумуляторной батареи удвоилась.
Н апример, для увеличения времени работы высококлассного ИБП Eaton Powerware 9130 от аккумуляторной батареи параллельно существующей батарее подключают еще одну или несколько таких же аккумуляторных батарей.
Технические ограничения
Если посмотреть на технические характеристики разрешенной величины тока, то обычно здесь больших цифр не увидишь. Так, обычно нельзя допускать, чтобы соединялись вместе аккумуляторы, емкость которых разнится от 5 до 25 раз (это как правило). Более того, данный аспект необходимо внимательно изучить, поскольку возможным является даже короткое замыкание. Риск его возникновения находится в диапазоне 15-70 емкостей самого малого аккумулятора (зависит от марки и технической реализации). Грубо говоря, чем меньше времени они функционируют, тем с большим значением тока можно работать. Так, если разница между ними составляет 5 раз, то это значит, что они смогут функционировать всё время (теоретически). Но вот если мы работаем со 20-кратным различием, то желательно, чтобы счет был на секунды. Многие производители источников питания указывают пороговые значения тока для своей продукции. Например, 2,6 А.
Превращение механической энергии в электрическую
Чтобы разделить заряженные частицы в приборе, который станет источником тока, нужно совершить какую-то работу. В ходе этой работы происходит превращение какой-то энергии в электрическую энергию.
Но энергия не может возникнуть из ниоткуда. Значит и сам источник тока требует какой-то энергии.
Например, на гидроэлектростанции происходит превращение механической энергии течения воды в электроэнергию (рисунок 3).
Рисунок 3. Преобразование механической энергии течения воды в электрическую
Строится плотина и водохранилище. Вода из него под действием силы тяжести течет вниз. Тем самым она вращает гидротурбину. К гидротурбине подсоединено такое устройство, как электрогенератор (о нем подробнее в конце урока). От него уже и выходит электрическая энергия. Ток течет по проводам и поступает к нам домой.
Рассмотрим еще один пример, в котором механическая энергия превращается в электрическую.
Так происходит в устройстве, которое называется электрофорной машиной (рисунок 4).
Она состоит из двух пластмассовых дисков 1. Между ними есть небольшое расстояние. Вращая ручку, находящуюся на задней поверхности машины, мы приведем в движение два диска. Они будут вращаться в разные стороны.
Рисунок 4. Электрофорная машина
В результате, они электризуются благодаря трению о ту небольшую воздушную прослойку между ними. Заряды же накапливаются в лейденских банках 2. Оттуда они передаются на кондукторы 3.
В итоге, на одном кондукторе образуется положительный заряд, а на другом — отрицательный. В какой-то момент при их сближении появляется кратковременный ток в виде электрического разряда, который выглядит как маленькая молния.
Так механическая энергия вращения ручки машины перешла в электрическую.
{"questions":,"answer":}}}]}
Как вы проверяете регулятор отрицательного напряжения?
Выходное и входное напряжение регулятора можно проверить для тестирования регулятора отрицательного напряжения.
Входное напряжение отрицательного регулятора можно измерить относительно земли; входное напряжение регулятора проверяется, чтобы регулятор мог нормально работать с достаточным входным напряжением. Входное напряжение должно быть больше регулируемого выходного напряжения по величине. Диапазон выходного напряжения различается разными регуляторами напряжения. Что касается регулятора отрицательного напряжения, диапазон выходного напряжения будет в отрицательных значениях напряжения. При тестировании регулятора отрицательного напряжения убедитесь, что выходное напряжение находится в диапазоне отрицательного напряжения. Выходное напряжение должно быть около номинального выходного напряжения. Если выходное напряжение не соответствует номинальному, регулятор может быть неисправен.
Как правильно соединять конденсаторы
Чтобы узнать, как подключить конденсатор правильно, нужно разобраться, к какому именно типу он относится. Данных электронных приборов существует огромное множество. Все конденсаторы подразделяются на две группы:
- полярные (электролитические) – подключая их, необходимо учитывать, где у детали плюсовой, а где минусовой контакт;
- неполярные (все остальные) – эти конденсаторы способны работать от переменного тока, у них не бывает положительных и отрицательных клемм.
Затем нужно учесть конструкцию электронного компонента. С этой точки зрения конденсаторы могут быть:
- Выводными. Подключаются к плате с помощью тонких медных ножек, покрытых (лужёных) для защиты слоем припоя.
- Для поверхностного монтажа (SMD). В основном применяются в компактной электронике. Очень миниатюрны, часто в поперечнике не превышают 1 мм.
Также важно принять во внимание рабочее напряжение конденсатора. Это особенно принципиально для электролитических приборов данного типа, ведь при превышении их номинального вольтажа они, вероятнее всего, взорвутся, разбрызгивая во все стороны кипящий электролит
Не менее критичен порог максимального напряжения и для прочих видов конденсаторов, особенно имеющих мелкие габариты и не способных длительно выдерживать перегрузки.
Последний, но не наименее важный фактор, который следует учесть при соединении конденсаторов, – это их ёмкость. Она измеряется в микрофарадах (в честь Майкла Фарадея). Это их главная характеристика, поэтому конденсаторы часто называют электрическими ёмкостями. В некоторых электронных устройствах этот параметр может существенно отклоняться как в меньшую, так и в большую сторону. В других – недопустимо погрешность и на 1 %.
Повышение напряжения с одновременным увеличением емкости АКБ
Ярким примером смешанного или комбинированного соединения аккумуляторов в комплекс с необходимыми показателями рабочего напряжения и электрической емкости служат источники питания машин с электрическим приводом.
Тяговые аккумуляторные батареи для обеспечения работы приводных и управляющих двигателей электроприводных машин и механизмов комплектуются именно по такой схеме. Достаточно подробно о способах соединения АКБ изложено в этом видео:
Комбинированное соединение подразумевает использование в коммутационной схеме одновременно последовательного и параллельного способов подключения. Возможны два варианта:
1. Сначала методом последовательного соединения источников подготавливаются батареи с требуемым рабочим напряжением. На втором этапе параллельно коммутируется необходимое количество подготовленных сборок для обеспечения потребной электрической емкости.
2. Во втором варианте параллельной коммутацией предварительно набираются батареи с требуемой емкостью. После этого устройства соединяются последовательно до достижения необходимого рабочего напряжения.
Схема последовательно-параллельного соединения аккумуляторных батарей наиболее часто применяемая, так как современные батареи для автономного энергообеспечения домов имеют номинальное напряжение 3,4 В
Комплектование АКБ комбинированным способом позволяет формировать источники питания, напряжение и электрическая емкость которых ограничивается только занимаемым ими рабочим пространством.
