Połączenie szeregowe i równoległe akumulatorów – poradnik krok po kroku
W elektronice sposób łączenia źródeł energii decyduje o parametrach zasilania, a tym samym o prawidłowej pracy urządzeń. Wybór odpowiedniego układu może przedłużyć czas pracy, podnieść napięcie lub zwiększyć wydajność całego systemu. Dla tych, którzy chcą dowiedzieć się, jak poprawnie łączyć akumulatory, przygotowaliśmy praktyczny przewodnik, który pokazuje różnice i zastosowania dwóch podstawowych konfiguracji – szeregowej i równoległej.
Podstawowa rola napięcia w obwodzie
Zasilanie każdego układu wymaga określonej wartości napięcia. Jedno ogniwo AA oferuje 1,5 V – wystarczające jedynie dla bardzo prostych obwodów elektrycznych. Większość nowoczesnych urządzeń elektrycznych wymaga jednak wyższych wartości. Tu pojawia się potrzeba łączenia źródeł energii. Napięcie, w połączeniu z parametrami pojemności i wydajności prądowej, pozwala precyzyjnie dobrać układ zasilania do konkretnego zastosowania. Samo napięcie nie wystarcza, jeśli nie towarzyszy mu odpowiednia wartość prądu, czyli możliwość długotrwałego zasilania pod obciążeniem.
Połączenie szeregowe – sposób na wyższe napięcie
W przypadku połączenia szeregowego akumulatory łączone są biegunami przeciwnymi – dodatni jednego do ujemnego drugiego. Taki układ sprawia, że napięcia się sumują, a pojemność pozostaje taka sama jak dla jednego z elementów. Przykładowo, trzy akumulatory po 3,7 V połączone szeregowo dadzą napięcie 11,1 V, jednak nie zwiększą pojemności zestawu. To rozwiązanie szczególnie dobrze sprawdza się w projektach, w których potrzebne jest wyższe napięcie zasilania, np. dla silników prądu stałego.
Zasilanie większych obwodów, takich jak napędy silników czy urządzenia o zwiększonym zapotrzebowaniu na napięcie, opiera się często na takich właśnie konfiguracjach. Szeregowe połączenie baterii powinno być wykonane z użyciem odpowiednio zwymiarowanych przewodów. Należy pamiętać, że w przypadku łączenia szeregowego akumulatorów, uszkodzenie jednego ogniwa może sprawić, że cały pakiet przestanie działać.
Połączenie równoległe – dłuższy czas pracy
Z kolei połączenie równoległe akumulatorów polega na łączeniu tych samych biegunów – dodatnich z dodatnimi, ujemnych z ujemnymi. Taki układ zwiększa pojemność całego zestawu, co wydłuża czas działania. W przypadku połączenia równoległego dwóch akumulatorów o napięciu 12 V i pojemności 100 Ah każdy nadal uzyskujemy 12 V, ale pojemność rośnie do 200 Ah. Większa pojemność to możliwość dłuższego zasilania odbiorników – bez potrzeby częstego ładowania.
Rozwiązanie to sprawdza się tam, gdzie urządzenia elektryczne muszą działać długo bez ładowania – np. w przypadku mobilnych systemów pomiarowych czy zasilania oświetlenia awaryjnego. Pamiętać jednak należy, że napięcia rozkładają się równomiernie tylko wtedy, gdy wszystkie ogniwa są podobnie zużyte. W przeciwnym razie dochodzi do zjawisk niepożądanych, które mogą wpłynąć na trwałość zestawu. Warto więc dbać o to, by ogniwa połączone równolegle miały zbliżone parametry.
Połączenie szeregowe a równoległe – gdzie stosować konkretne układy?
Wybór między konfiguracją szeregową a równoległą zależy od charakterystyki zasilanego urządzenia. Jeżeli wymagane jest podniesienie napięcia (jak w przypadku silników napędzających pojazdy RC), stosuje się połączenie baterii szeregowo. Gdy zaś istotna jest dłuższa praca urządzenia przy takim samym napięciu, bardziej opłacalne staje się łączenie równoległe akumulatorów. Obydwa rozwiązania mają swoje miejsce i nie należy traktować ich zamiennie.
Niektóre układy wymagają obu właściwości jednocześnie – zarówno wyższego napięcia, jak i większej pojemności. Wówczas stosuje się połączenie szeregowe i równoległe w jednej konstrukcji. Takie rozwiązania wykorzystuje się m.in. w złożonych pakietach zasilających do narzędzi bezprzewodowych. Połączenie akumulatorów w różnych konfiguracjach wymaga nie tylko wiedzy, ale również ostrożności – błędy konstrukcyjne mogą sprawić, że całe urządzenie przestanie działać prawidłowo.
Zgrzewanie ogniw 18650 – bezpieczne i trwałe połączenia
W przypadku konstruowania pakietów z ogniw litowo-jonowych 18650 łączenie za pomocą zgrzewarki punktowej jest obecnie najbezpieczniejszą metodą. Zgrzewane połączenia nie powodują nadmiernego nagrzewania ogniw, w przeciwieństwie do lutowania, co chroni je przed uszkodzeniem. Połączenia wykonane zgrzewarką są również bardziej odporne na wibracje i mechaniczne uszkodzenia.
Zanim jednak rozpoczniemy łączenie, należy pamiętać o dopasowaniu napięcia wszystkich elementów. Jeżeli jedno ogniwo ma niższy stan naładowania, może dojść do przepływu prądów kompensacyjnych o wysokich wartościach, co prowadzi do przegrzania, a nawet uszkodzenia całego pakietu. Z tego powodu, każde ogniwo przed montażem powinno zostać dokładnie zmierzone i wyrównane pod względem napięcia. Zgrzewanie nie tylko poprawia jakość połączenia, ale zwiększa też bezpieczeństwo użytkowania całego zestawu.
Czy wymieniać oba akumulatory jednocześnie?
Wraz ze wzrostem stopnia zużycia akumulatora, jego opór wewnętrzny znacząco się zwiększa. Gdy starszy akumulator zostanie połączony z nowym, napięcia rozkładają się nierównomiernie, co powoduje niesymetryczne obciążenia. Zjawisko to szczególnie uwidacznia się w przypadku połączenia równoległego. Różnice w stanie technicznym ogniw prowadzą do wewnętrznego konfliktu, który osłabia cały układ.
W takim układzie może dojść do przepływu prądów kompensacyjnych o wysokich wartościach. Innymi słowy – nowy element próbuje naładować starszy akumulator, co może doprowadzić do jego przegrzania, a w skrajnych przypadkach – do uszkodzenia całego systemu. Warto zatem wymieniać oba akumulatory jednocześnie, zwłaszcza jeśli nie są podobnie zużyte.
Gdzie kupić potrzebne elementy?
W sklepie msalamon można znaleźć wszystko, co niezbędne do budowy układów zasilających – zarówno dla projektów hobbystycznych, jak i bardziej zaawansowanych. W ofercie znajdują się baterie, akumulatory oraz pasujące do nich koszyki na baterie i koszyki na akumulatory. Gotowe uchwyty znacznie upraszczają montaż i umożliwiają szybkie tworzenie połączeń bez konieczności lutowania, co sprawia, że cały proces staje się bezpieczniejszy i bardziej przejrzysty.
FAQ:
1. Jakie parametry trzeba sprawdzić przed zbudowaniem pakietu z akumulatorów?
Przed połączeniem należy zweryfikować napięcie spoczynkowe, pojemność oraz poziom naładowania każdego ogniwa. Równe wartości minimalizują ryzyko przepływu niekontrolowanych prądów i poprawiają bezpieczeństwo.
2. Połączenie równoległe a szeregowe – jakie są między nimi różnice?
Połączenie równoległe zwiększa pojemność zestawu przy zachowaniu tego samego napięcia, natomiast połączenie szeregowe podnosi napięcie, nie zmieniając pojemności. Wybór zależy od wymagań urządzenia i rodzaju obciążenia.
3. Czy można mieszać nowe i stare baterie w jednym pakiecie?
Łączenie baterii o różnym stopniu zużycia nie jest wskazane. Starsze ogniwa zwiększają opór wewnętrzny zestawu, co może powodować przegrzewanie się nowych elementów oraz ich szybsze zużycie.
Prezentowaną w artykule elektronikę znajdziesz oczywiście w naszym sklepie 👉 sklep.msalamon.pl 👈Zapraszamy również na nasze social media, gdzie na bieżąco informujemy o nowych produktach oraz o najciekawszych promocjach 😎👇
