Ligação série, paralela e mista de baterias

Todos bateria, dependendo do seu tipo, possui certos valores de passaporte: tensão nominal, corrente máxima, corrente ideal, capacidade nominal. Observe que esses valores de passaporte estão corretos apenas se o modo de operação recomendado pelo fabricante da bateria for observado e apenas para as baterias cujo recurso de vida está longe de esgotar.

Acontece também que é preciso tirar imediatamente mais da bateria do que ela é capaz de acordo com o passaporte. Portanto, para aumentar a capacidade, corrente ou tensão operacional, eles costumam recorrer à conexão em série, paralela e às vezes mista (série-paralela) de baterias (células, células).

Assim, para baterias de íon-lítio e polímero de lítio, o valor nominal da tensão para uma célula será de 3,7 V, para baterias de chumbo-ácido - 2,1 V, para níquel-zinco - 1,6 V e para níquel-cádmio e hidreto metálico de níquel — 1,2 V.

Quanto à capacidade e corrente ideal da bateria, esses parâmetros dependem de muitos parâmetros de projeto: na área dos eletrodos, no volume da célula, na densidade do eletrólito, etc.

Se for necessário obter uma tensão operacional mais alta, as células da bateria são conectadas em série, se forem necessárias alta capacidade e corrente, em paralelo, se for necessário aumentar a capacidade e aumentar a tensão, use a conexão série-paralela de baterias.

Conexão em série de baterias e suas características

Desde o início, é necessário entender que para baterias conectadas em série - a corrente em cada bateria de tal conjunto (bateria) será sempre igual à corrente em todo o nó e independentemente de a bateria estar descarregando naquele momento ou carregamento.

Por esta razão, é altamente recomendável conectar apenas baterias do mesmo tipo (ou conjuntos) de mesma capacidade (real!) em série.

Por que eles são do mesmo tipo? Porque a tensão mínima (até a qual você pode descarregar) e máxima (até a qual você pode carregar) para cada célula deve ser a mesma.

Agora vamos lidar com a questão de por que é necessário que as capacitâncias conectadas em série também sejam as mesmas.

Se baterias de diferentes capacidades forem conectadas em série, então durante o processo de descarga a célula de menor capacidade irá descarregar mais rápido que as demais, podendo chegar ao ponto de ocorrer uma descarga profunda em uma das células que formam o conjunto, enquanto as demais células ainda pode ser liberado com segurança.Isso interromperá a operação de toda a bateria de baterias, sua tensão cairá e a capacidade simplesmente não poderá ser realizada adequadamente na carga.

E no processo de carregamento de um nó tão desigual, acontecerá o seguinte: a célula da bateria com menor capacidade já estará carregada com a tensão necessária, enquanto as vizinhas com maior capacidade permanecerão descarregadas.

Para evitar um desenvolvimento tão desagradável de eventos (acontece que algumas das células, mesmo durante a operação adequada, perdem sua capacidade inicial antes de outras), o carregador (ou conjunto) é equipado com um controlador equalizador de carga e descarga , que protege as células de modos críticos.

De uma forma ou de outra, antes de conectar as baterias em uma instalação em série, meça a capacidade de cada uma com um dispositivo especial conhecido de todos e amplamente disponível no mercado.

Em ampere-hora (Ah) ou miliampere-hora (mAh), a capacidade da bateria resultante da conexão de baterias idênticas em série será igual à capacidade de uma única célula que compõe uma bateria em série.

A corrente nominal, como a capacitância, será igual à corrente nominal de uma única célula. A tensão nominal (em volts) e a energia (em watt-hora) serão iguais à soma das tensões nominais e watt-hora, respectivamente, de todas as células que compõem a bateria.

Conexão paralela de baterias e suas características

A conexão paralela das baterias é usada quando a tensão deve ser mantida, mas ao mesmo tempo aumentar a capacidade total e, consequentemente, a corrente nominal da instalação.

Células com as mesmas tensões nominais podem ser conectadas em paralelo, também é altamente desejável que sejam do mesmo tipo (para que o efeito das condições de operação na capacidade e nas características de corrente de todas as células seja aproximadamente o mesmo).

No momento da conexão, também é desejável equalizar as tensões das correntes, a fim de reduzir as correntes de equalização que inevitavelmente ocorrerão quando os terminais polares das células forem fechados em paralelo.

A capacidade do módulo resultante em ampères-hora, sua corrente de operação, bem como a energia armazenada em watt-hora será igual à soma delas para cada uma das células que compõem o conjunto.

Ao conectar células de bateria em paralelo, também é importante lembrar que a corrente de autodescarga resultante de um nó paralelo será maior que a soma das correntes de autodescarga características de cada célula individualmente, pois algumas das células do conjunto descarregará rapidamente e mais resistente à autodescarga, as células descarregarão não só por si mesmas, mas também por suas vizinhas, o tempo todo, por assim dizer, carregando-as.

Conexão série paralela ou mista de baterias

Se você entendeu as regras e os recursos da conexão em série das células da bateria e entendeu o princípio da soma da capacidade e da corrente na conexão paralela, não será difícil para você conectar os nós da série resultantes em nós paralelos ou paralelos em série.

Teoricamente, para reduzir a corrente de autodescarga, parece melhor conectar em paralelo vários circuitos em série previamente preparados e devidamente montados com a mesma capacidade sem fechamento em paralelo de conexões adjacentes.No entanto, na prática, é mais fácil conectar vários nós paralelos.

Como resultado, o princípio de formação de montagem é o seguinte: se em uma conexão mista o número de células em série (em um circuito de baterias conectadas em série) exceder o número de células em paralelo (ou seja, exceder o número de circuitos ), então os circuitos são combinados em paralelo.

Se em uma conexão mista o número de elementos paralelos exceder o número de elementos no circuito, os nós paralelos serão conectados em série após certificar-se de que suas capacidades sejam iguais.