О напряжении и ёмкости аккумулятора

При параллельном и последовательном соединении аккумуляторных батарей их рабочие характеристики могут существенно отличаться. Если соединить 2 аккумулятора последовательно, их совокупная ёмкость останется на уровне одного аккумулятора. Если включить их параллельно, удвоится. В первом случае можно наблюдать противоречия одному из основных законов физики о сохранении энергии. Это было бы так, если не учитывать, что при последовательном подключении номинальное и пиковое допустимое напряжение возрастает в 2 раза.

Разные схемы подключения АКБ

Расхожее мнение о том, что при последовательном подключении нескольких батарей невозможно извлечь дополнительную выгоду, родилось от неграмотности пользователей. Это можно доказать на простом примере. Говоря об автомобильном аккумуляторе, мы склонны оценивать его мощность и никогда не упоминаем про вольтаж. Это логично, ведь он практически всегда равен 12 В. Однако существуют АКБ с разными показателями мощности – на 2, 4, 8 вольт и т.д.

Соответственно, для заряда таких аккумуляторов необходимы устройства с разным потенциалом. Проследить последовательность можно благодаря элементарным формулам:

200 А-ч * 24В = 480 А-ч * В = 400 А-ч * 12 В (при наличии 2 АКБ ёмкостью 200 А-ч)

А вот рассчитать силу тока для зарядных устройств, подходящих под конкретные батареи, можно лишь, обращая внимание на ёмкость аккумулятора и способ подключения. На примере того же набора аккумуляторов получаем:

0,1*200 = 20 А при 24 В (при последовательном подключении)

И

0,1*400 = 40А при 12 В (при параллельном подключении).

Зарядная мощность составит Р = 20А 24В = 480 Вт и Р = 40А 12В = 480 Вт, соответственно.

Опираясь на вышеприведённые примеры, из набора батарей определённой мощности и объёма можно получить желаемую работоспособность. Например, чтобы в вашем распоряжении была АКБ мощностью 24 В, можно последовательно соединить 12 батарей по 2 В с одинаковой ёмкостью.

А ещё можно использовать параллельное и последовательное подключение одновременно для достижения повышенной ёмкости и вольтажа. Например, объединить 3 цепочки по 2 аккумулятора, соединённых последовательно, при помощи параллельного соединения. В результате, получим:

(600Ач*2В)*12 = 600Ач*24В = (200Ач*24В) + (200Ач 24В) + (200Ач 24В)

Также стоит помнить о правильности подключения инвертора к цепочкам аккумуляторов. Здесь наблюдается строгая зависимость: если минус инвертора подключён к ближней батарее, плюс обязательно подключается к дальней. При этой схеме сопротивление проводов нивелируется, а крайние АКБ работают синхронно с остальными, получают достаточное количество энергии при заряде и равномерно разряжаются в темпе других участников цепочки.

Чтобы лучше разобраться в устройстве и функционировании аккумуляторов, нужно знать основные понятия, с ними связанные. Ёмкость – количество энергии, которую может отдать батарея потребителю до достижения минимального порога напряжения (обычно, 10,5В). При этом стоит помнить, что для нормальной эксплуатации АКБ и сохранения её ёмкости разряжать батарею полностью нельзя, а лишь на 4/5 от общего объёма модели. В противном случае, с каждым циклом заряда-разряда ваш аккумулятор будет уменьшаться в объёме и, соответственно, в показатели длительности автономной работы.

Правда, существует и другая закономерность – чем выше сила разрядного тока, тем выше порог разрядки в вольтах. Взаимосвязь простая – при подключении потребителей с высоким показателем силы тока вы не сможете «выбрать» всю ёмкость батареи, так как электролит в корпусе АКБ не успевает перемешаться, его разряженная часть концентрируется вокруг пластин, номинальное напряжение батареи снижается, активная масса не успеет отдать весь заряд. Далее в процессе работы жидкость постепенно перемешивается, активная масса отдает заряд, а напряжение поддерживается вместе с доступной ёмкостью батареи.

Обратные процессы происходят при заборе ёмкостной мощности малыми токами потребления. Электролит и активная масса равномерно разряжается на всех глубинных уровнях, в результате чего объём АКБ убывает гораздо медленнее, но есть вероятность снизить его до 0%, после чего процесс восстановления до 100% будет сложнее.

Интересные метаморфозы происходят с аккумуляторами и в процессе восстановления запаса ёмкости. При подключении зарядного устройства рабочее напряжение на батарее постепенно растёт и на пике может превышать 14 В. Но сразу после отключения зарядки аккумулятор постепенно возвращается в спокойное состояние, напряжение плавно падает. Если сделать замер, например, спустя час после отключения от сети, вы обнаружите, что вольтаж находится на уровне чуть менее 13 В.