схемы обвязки и монтаж батарей
Правильно выбрать схемы обвязки батарей, провести монтаж и подключение радиаторов отопления – необходимое условие для создания в доме комфортного микроклимата. При правильной обвязке теплоприборы будут работать корректно, с максимальной отдачей.
Содержание статьи
- Как добиться эффективной работы батарей
- Способ расчета по площади
- Как рассчитать по кубатуре
- Зависимость отдачи тепла от типа монтажа и обвязки
- Схемы разводки батарей
- Однотрубная система отопления
- Двухтрубная теплосистема
- Схемы подключения радиаторов
- Обвязка в системе с естественной и принудительной циркуляцией
- Где и как расположить радиаторы в помещении
Как добиться эффективной работы батарей
Мощность отопительных приборов должна соответствовать параметрам комнаты. Рассчитать требуемое количество радиаторных секций можно по площади помещения и его объему. Приведенные расчеты подходят для климатической зоны не выше 60 градусов северной широты.
Способ расчета по площади
В средних широтах на 1кв.м площади требуется 100 Вт тепла. Например, чтобы согреть помещение размером в 20 кв.м, потребуется 20х100 = 2000 Вт.
Чтобы подсчитать требуемое количество секций радиатора, посмотрите в паспорте теплоприбора мощность одной секции и разделите общее необходимое количество тепла на этот показатель:
Например, для комнаты в 20 кв. м, в которой нужно установить радиаторы мощностью 185 Вт, расчет будет таким:
2000/185 = 11 секций. Когда будете проводить подсчеты, округляйте результат в большую сторону, чтобы иметь запас на случай сильных холодов.
Способ расчета по кубатуре
Этот метод учитывает высоту потолков, поэтому расчеты получаются точнее. Вначале вычислите объем комнаты, например, площадью 20 кв. м при высоте потолков 2,6 м.
Умножьте площадь на высоту: 20 х 2,6 = 52 куб.м – такой объем надо прогреть.
Необходимое количество тепла зависит от материала, из которого построен дом:
- панельный – 41 кВт;
- кирпичный – 34 кВт.
Теперь умножьте объем на количество тепла. Допустим, наша гипотетическая 20-метровая комната находится в кирпичном доме:
Общее количество тепла – 34х52 = 1768 Вт. Разделите этот показатель на мощность одной секции, которая, например, составляет 185 Вт. Получается 10 секций. Именно столько нам потребуется для обогрева.
Познакомьтесь с радиаторами теплоприбор
Смотреть видео
Преимущества радиаторов ТЕПЛОПРИБОР
Надежные и долговечные
— функционируют при показателях давления 16–20 атм. и выдерживают скачки до 30 атм. Срок их службы – от 25 лет.
Имеют длительную гарантию
— на алюминиевые модели – 10 лет,
а на биметаллические – 15 лет.
Состоят из российских материалов на 90%
– работаем с сырьем, получаемым напрямую от ведущих плавильных предприятий России, и отечественными составляющими.
Подходят для различных отопительных cистем
– можно устанавливать в однотрубные, двухтрубные, автономные теплосистемы с верхним и нижним подключением.
Легкие и компактные
– предприятие производит радиаторы
с массой одной секции от 1,06 до 1,94 кг. Их размер колеблется от 400х80х90 до 567х80х90 мм.
Мощные
– теплоотдача 500-миллиметровых изделий составляет 185 Вт – 191 Вт,
а 350-миллиметровых – 134-138 Вт. По этому показателю они не уступают мировым брендам.
Зависимость отдачи тепла радиаторами от способа монтажа и обвязки
Рассчитанное количество тепла любые батареи (алюминиевые, биметаллические, стальные, чугунные и другие) дают не при всех вариантах обвязки. 100% ППД достигается только при диагональном креплении, когда горячий теплоноситель поступает сверху с одной стороны, а выходит с противоположной внизу. В остальных случаях к полученному результату нужно добавлять от 3 до 22%.
Например, для бокового подключения с нижней подачей тепла, при котором горячая вода поступает снизу, а остывшая уходит сверху, потребуется прибор на 22% мощнее. Делаем поправку. Если при расчетах требуемое количество секций было равно 10, в этом случае их понадобится больше
10 х1 22% »12,2, т.
е. требуется 13 секций.
Тепловой прибор, установленный в нишу или за экран, тоже греет хуже, поэтому нужно сделать поправку на теплопотери в соответствии с инфографикой ниже. Например, при установке в нише к количеству секций нужно прибавить еще 7%. Если при предварительных расчетах получилось 10 секций, нужно купить более мощный теплоприбор из 11 секций.
Схемы разводки батарей
Существует два типа разводки батарей, каждая из которых имеет свои особенности:
- Однотрубная, в которой входящий и выходящий патрубки отопителя присоединяются к одной и той же линии. Теплоноситель последовательно поступает в каждый радиатор и согревает его;
- Двухтрубная – при такой обвязке один патрубок соединяют с подводящей линией, а другой – с обратной. Батареи греются одновременно.
Рассмотрим их более детально, что разобраться в особенностях монтажа и обвязки.
Однотрубная система отопления
При однотрубной схеме обвязки оба патрубка присоединены к одной и той же линии.
Существует два основных типа таких теплокоммуникаций:
- Вертикальные – теплоноситель движется сверху вниз по стояку. Монтируются с верхней разводкой, когда теплоноситель подается сверху вниз и с нижней, когда он поступает снизу вверх. По такой схеме обвязаны теплокоммуникации во многих многоквартирных домах;
- Горизонтальные с трубами, протянутыми вдоль комнат. Чаще всего их монтируют в частных домах небольшой площади и на дачах.
Отрегулировать работу однотрубной теплосистемы сложно – при такой последовательности радиаторов вода неминуемо теряет температуру к концу ветки.
Впрочем, существует несколько хитростей, позволяющих уравновесить нагрев:
- поставить перемычки – байпасы, создающие обходной путь для теплоносителя;
- установить регулировочные краны, чтобы менять нагрев каждого отопителя;
- поставить батареи с меньшим числом секций вначале ветки и увеличивать их размер по мере удаления.
Эти варианты корректировки можно сочетать между собой, чтобы максимально выровнять температуру нагрева.
Двухтрубная теплосистема
В двухтрубной системе один патрубок радиатора соединяется с подающей линией, а другой – с обратной.
Существует два типа двухтрубных теплосистем:
- попутные, в которых нагретый и остывший теплоноситель движутся в одном направлении;
- встречные (тупиковые), где оба потока движутся навстречу друг другу.
Каждая такая конструкция может быть горизонтальной, с трубами, проложенными вдоль помещения, и вертикальной, состоящей из продольных стояков.
Поскольку в двухтрубной теплосистеме радиаторы нагреваются одинаково, проблем с их подсоединением и регулировкой не возникает. Отопители можно подключать разными способами, но по возможности, лучше выбрать диагональную обвязку с максимальным КПД.
Схемы подключения радиаторов
Существует несколько вариантов обвязки батарей, каждый из которых имеет свои особенности:
- Диагональная – горячий теплоноситель поступает через верхний патрубок, а отводится через диагонально расположенный нижний. Самая энергоэффективная.
- Нижняя боковая (седельная) – подача и отведение теплоносителя осуществляется через нижние патрубки, расположенные друг напротив друга. Подходит не для всех теплосистем. Чтобы прогреть радиатор снизу, требуется мощный насос, способный разогнать вихревые потоки.
- Боковая – подключение и отвод теплоносителя осуществляются с одной стороны. Широко применяется в вертикально ориентированных теплосистемах, например, так обвязывают радиаторы в многоквартирных домах. Схема не рекомендуется для установки крупных многосекционных радиаторов – велик риск, что при боковом подводе труб отопитель полностью не прогреется.
- Нижняя – носитель подается снизу через патрубки, расположенные перпендикулярно корпусу. Позволяет скрыть трубы в полу. Не все тепловые приборы можно присоединять таким способом – некоторые модели не имеют подвода внизу. Поэтому при покупке батарей изучайте сведения, указанные в паспорте.
Самая энергоэффективная.Обвязка батарей в системе с естественной и принудительной циркуляцией
В системе с естественной гравитационной циркуляцией вода движется без насоса.
При нагреве она поднимается вверх, а затем, после остывания, под действием силы тяжести опускается вниз.
Для теплосистемы с естественной циркуляцией подходят все варианты подключения радиаторов, кроме нижнего, постольку в таких условиях он дает большие потери тепла. Обвязывать элементы гравитационной системы отопления сложно – нужно правильно подобрать параметры и уклон подающего и возвратного трубопровода, чтобы вода могла подниматься и сливаться обратно. Поэтому монтаж лучше доверить профессионалам.
В системе с принудительной циркуляцией теплоноситель перекачивается насосом. Для отвода воздуха на батареях устанавливают краны Маевского. В такой теплосистеме можно использовать не только воду, но и антифриз, поэтому она подходит для домов, где хозяева не проживают постоянно. Для принудительной схемы подходят все варианты обвязки — нижняя, боковая, диагональная.
Теплосистема такой конструкции не столь капризна, как гравитационная, поэтому собрать контур и установить радиаторы можно своими руками, не приглашая мастеров.
Где и как расположить радиаторы в помещении
Эффективность работы теплоприборов зависит от места их установки. Оптимальная зона – пространство под окном. Тогда конвекционные потоки, идущие вверх, прогреют комнату и задержат проникновение холодного воздуха. Отопители монтируют симметрично относительно центра окна, а все батареи в комнате выставляют на единый уровень. Радиаторы можно повесить на стену – в таком положении они тоже эффективно прогревают воздух.
Для правильной циркуляции воздуха при монтаже нужно соблюдать следующие правила:
- Над батареей нельзя крепить широкие полки и подоконники. Между верхним краем отопителя и расположенными над ним горизонтальными элементами должно оставаться примерно 10 см.
- Нежелательно устанавливать теплоприбор непосредственно над полом – расстояние между ним и напольным покрытием должно быть 10 –12 см. Иначе пыль, скапливающаяся внизу, будет переноситься конвекционными потоками.
- Не стоит устанавливать отопитель вплотную к стене – должен оставаться зазор в 2–3 см.
Современные радиаторы могут обогреть любую площадь. Главное – правильно подобрать нужную модель и правильно ее обвязать. Тогда в доме или квартире будет тепло даже в холода.
Не пропустите новые статьи!
Подпишитесь на нашу рассылку
Видео о радиаторах отопления
Вам будет интересно
Диагональное подключение радиаторов отопления | ГрейПей
На эффективность работы системы водяного отопления влияет несколько факторов – КПД теплогенератора, правильная гидравлическая обвязка оборудования, верный подбор оборудования, выбор основной схемы прокладки трубопроводов, способ подключения радиаторов. Одним из самых эффективных методов обвязки считается диагональное подключение радиаторов отопления.
Основными схемами обвязки отопительных радиаторов являются:
- Диагональная;
- Боковая;
- Нижняя;
- Верхняя.
Диагональная схема подключения радиаторов отопления наиболее качественно реализует внутреннее гидравлическое устройство батарей отопления.
Подача теплоносителя подключается к верхней проходной заглушке (проход составляет ½ или ¾ дюйма), выход остывшей воды присоединяется к противоположной, расположенной по диагонали (нижней), проходной заглушке.
Теплоноситель подается в верхний коллектор радиатора, часть его направляется вниз по внутренней полости первой секции, оставшаяся часть движется дальше, поэтапно разделяясь. Основной поток направлен горизонтально, от него определенные части движутся вниз по секциям. При этом основная часть потока постепенно уменьшается ближе к концу коллектора батареи.
Такой алгоритм движения максимально задействует всю поверхность теплоотдачи устройства. Диагональная обвязка реализует до 100% КПД радиатора. Встречаются ситуации, когда диагональное подключение производится снизу вверх – подача включена в нижний переходник, обратный трубопровод подключен к верхнему противоположному переходнику, расположенному по диагонали.
Такое техническое решение может быть вызвано несколькими причинами – решение дизайнера, ошибки при разработке системы отопления, подача теплоносителя в стояк центрального отопления с нижнего розлива.
Кроме того, следует отметить, что при числе секций в отдельном радиаторе более 10 – 12 даже классическая (прямая) диагональная схема не может реализовать КПД на все 100% — это обусловлено увеличением общего гидравлического сопротивления устройства.
Другие методы подключения радиаторов уступают по эффективности диагональной схеме. Боковое подключение реализует около 95 – 97%, нижнее – до 90%, верхнее – в среднем около 80 – 85%. При обратном подключении батарей или наличии байпасов эти показатели снижаются еще больше.
Поэтому специалисты в области теплотехники рекомендуют использовать именно диагональное присоединение батарей отопления к трубопроводам системы. Эффективность теплоотдачи радиаторов напрямую влияет на потребление топлива в автономных системах, в централизованном отоплении достигается максимальный теплосъем – особенно это актуально при низкой температуре теплоносителя или некачественной циркуляции.
Рекомендуем прочитать:
(Просмотров 438 , 1 сегодня)
Автор adminОпубликовано Рубрики Радиаторы водяного отопленияВключение быстрой зарядки – Тепловые аспекты батареи (Журнальная статья)
Кейзер, Мэтью, Песаран, Ахмад, Ли, Кибо, Сантанагопалан, Шрирам, Смит, Кандлер, Вуд, Эрик, Ахмед, Шаббир, Блум, Ира, Дуфек, Эрик, Ширк, Мэтью, Майнц, Эндрю, Кройцер, Кори, Михельбахер, Кристофер, Бёрнем, Эндрю, Стивенс, Томас, Франкфорт, Джеймс, Карлсон, Барни, Чжан, Джиукай, Виджаягопал, Рэм, Харди, Кит, Диас, Фернандо, Моханпуркар, Маниш, Скоффилд, Дон, Янсен, Эндрю Н., Таним, Танвир и Маркел, Энтони.
Копировать в буфер обмена
Кейзер, Мэтью, Песаран, Ахмад, Ли, Кибо, Сантанагопалан, Шрирам, Смит, Кандлер, Вуд, Эрик, Ахмед, Шаббир, Блум, Ира, Дуфек, Эрик, Ширк, Мэтью, Майнц, Эндрю, Кройцер, Кори, Михельбахер, Кристофер, Бёрнем, Эндрю, Стивенс, Томас, Франкфорт, Джеймс, Карлсон, Барни, Чжан, Джиукай, Виджаягопал, Рэм, Харди, Кит, Диас, Фернандо, Моханпуркар, Маниш, Скоффилд, Дон, Янсен, Эндрю Н.
Копировать в буфер обмена
Кейзер, Мэтью, Песаран, Ахмад, Ли, Кибо, Сантанагопалан, Шрирам, Смит, Кандлер, Вуд, Эрик, Ахмед, Шаббир, Блум, Ира, Дуфек, Эрик, Ширк, Мэтью, Майнц, Эндрю, Кройцер, Кори, Михельбахер, Кристофер, Бёрнем, Эндрю, Стивенс, Томас, Франкфорт, Джеймс, Карлсон, Барни, Чжан, Джиукай, Виджаягопал, Рэм, Харди, Кит, Диас, Фернандо, Моханпуркар, Маниш, Скоффилд, Дон, Янсен, Эндрю Н., Таним, Танвир и Маркел, Энтони. 2017.
«Включение быстрой зарядки - тепловые соображения батареи». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2017.07.009. https://www.osti.gov/servlets/purl/1408689.
Копировать в буфер обмена
@статья{osti_1408689,
title = {Включение быстрой зарядки – тепловые характеристики аккумулятора},
автор = {Кейзер, Мэтью и Песаран, Ахмад и Ли, Кибо и Сантанагопалан, Шрирам и Смит, Кендлер и Вуд, Эрик и Ахмед, Шаббир и Блум, Ира и Дуфек, Эрик и Ширк, Мэтью и Мейнц, Эндрю и Кройцер, Кори и Михельбахер, Кристофер и Бернэм, Эндрю и Стивенс, Томас и Франкфор, Джеймс и Карлсон, Барни и Чжан, Джиукай и Виджаягопал, Рам и Харди, Кит и Диас, Фернандо и Моханпуркар, Маниш и Скоффилд, Дон и Янсен, Эндрю Н.
abstractNote = {Тепловые барьеры батареи пересматриваются с точки зрения экстремально быстрой зарядки. Современные системы управления температурным режимом аккумуляторных электромобилей неадекватны для ограничения максимального повышения температуры аккумулятора во время экстремально быстрой зарядки. Если система управления тепловым режимом батареи спроектирована неправильно, температура элементов может достичь критической температуры и потенциально привести к тепловому разгону элементов. Кроме того, конструкция соединения элемента и батареи должна быть улучшена, чтобы соответствовать ожиданиям потребителя в течение всего срока службы. Каждый из этих аспектов исследуется и решается, а также указывается, где в ячейке выделяется тепло, эффективность силовых и энергетических ячеек, а также какие типы решений для управления температурой аккумуляторов доступны на современном рынке. Здесь управление температурным режимом не является ограничивающим условием в отношении экстремально быстрой зарядки, но необходимо учитывать многие факторы, особенно для будущих элементов с высокой удельной плотностью энергии, чтобы соответствовать целям Министерства энергетики США по стоимости и объему.
doi = {10.1016/j.jpowsour.2017.07.009},
URL-адрес = {https://www.osti.gov/biblio/1408689},
журнал = {Журнал источников энергии},
ISSN = {0378-7753},
число = С,
объем = 367,
место = {США},
год = {2017},
месяц = {10}
}
Копировать в буфер обмена
BU-302: Последовательные и параллельные конфигурации батарей
BU-302: Конфигурации батарей в серии и паралело (Испания)
Батареи достигают желаемого рабочего напряжения путем последовательного соединения нескольких элементов; каждая ячейка добавляет свой потенциал напряжения, чтобы получить общее напряжение на клеммах. Параллельное соединение обеспечивает более высокую пропускную способность за счет суммирования общего ампер-часа (Ач).
Некоторые пакеты могут состоять из комбинации последовательных и параллельных соединений. Аккумуляторы для ноутбуков обычно состоят из четырех последовательно соединенных литий-ионных элементов на 3,6 В для достижения номинального напряжения 14,4 В и двух параллельно для увеличения емкости с 2400 мАч до 4800 мАч.
Большинство химий аккумуляторов подходят для последовательного и параллельного соединения. Важно использовать аккумуляторы одного типа с одинаковым напряжением и емкостью (Ач) и никогда не смешивать аккумуляторы разных производителей и размеров. Более слабая клетка вызовет дисбаланс. Это особенно важно в последовательной конфигурации, потому что мощность батареи зависит от самого слабого звена в цепи. Аналогией является цепочка, в которой звенья представляют собой элементы батареи, соединенные последовательно (
Рисунок 1: Сравнение батареи с цепью. Звенья цепи представляют собой ячейки, соединенные последовательно для увеличения напряжения, удвоение звена означает параллельное соединение для увеличения нагрузки по току. |
Слабая ячейка может не выйти из строя сразу, но быстрее, чем сильные, при нагрузке. При зарядке батарея с низким уровнем заряда заполняется раньше, чем батарея с сильным зарядом, потому что ее меньше нужно заполнить, и она остается в состоянии перезарядки дольше, чем другие. При разряде слабая клетка опустошается первой, и ее забивают более сильные братья. Ячейки в мультиупаковках должны быть подобраны, особенно при использовании под большими нагрузками. (См. BU-803a: Несоответствие ячеек, Балансировка).
Одноэлементные приложения Конфигурация с одним элементом представляет собой самый простой аккумулятор; ячейка не нуждается в согласовании, а схема защиты на небольшой литий-ионной ячейке может быть простой. Типичными примерами являются мобильные телефоны и планшеты с одним литий-ионным аккумулятором 3,60 В. Другими вариантами использования одного элемента являются настенные часы, в которых обычно используется щелочной элемент на 1,5 В, наручные часы и резервная память, большинство из которых являются приложениями с очень низким энергопотреблением.
Номинальное напряжение элемента для никелевой батареи 1,2 В, щелочной 1,5 В; оксид серебра — 1,6 В, а свинцово-кислотный — 2,0 В. Первичные литиевые батареи находятся в диапазоне от 3,0 В до 3,9 В.В. Li-ion 3,6В; Li-фосфат — 3,2 В, а Li-титанат — 2,4 В.
Литий-марганцевые и другие системы на основе лития часто используют напряжение элемента 3,7 В и выше. Это связано не столько с химией, сколько с продвижением более высоких ватт-часов (Втч), что стало возможным при более высоком напряжении. Аргумент состоит в том, что низкое внутреннее сопротивление ячейки поддерживает высокое напряжение под нагрузкой. Для оперативных целей эти элементы используются как кандидаты на 3,6 В. (См. BU-303 Путаница с напряжением)
Последовательное соединение Портативное оборудование, требующее более высокого напряжения, использует аккумуляторные блоки с двумя или более ячейками, соединенными последовательно. На рис. 2 показан аккумуляторный блок с четырьмя последовательно соединенными литий-ионными элементами на 3,6 В, также известный как 4S, обеспечивающий номинальное напряжение 14,4 В.
Для сравнения, шестиэлементная свинцово-кислотная цепь с напряжением 2 В на элемент будет генерировать 12 В, а четыре щелочных элемента с напряжением 1,5 В на элемент — 6 В.
Добавление ячеек в цепочку увеличивает напряжение; емкость остается прежней.
Если вам нужно нечетное напряжение, скажем, 9,50 вольт, подключите последовательно пять свинцово-кислотных, восемь NiMH или NiCd или три Li-ion. Конечное напряжение батареи не обязательно должно быть точным, если оно выше, чем указано в устройстве. Источник питания 12 В может работать вместо 9,50 В. Большинство устройств с батарейным питанием могут выдерживать некоторое перенапряжение; однако необходимо соблюдать конечное напряжение разряда.
Высоковольтные батареи имеют небольшой размер проводника. Аккумуляторные электроинструменты работают от аккумуляторов 12 В и 18 В; модели высокого класса используют 24 В и 36 В.
Большинство электронных велосипедов поставляются с литий-ионным аккумулятором на 36 В, некоторые на 48 В. Автомобильная промышленность хотела увеличить стартерную батарею с 12 В (14 В) до 36 В, более известную как 42 В, путем последовательного размещения 18 свинцово-кислотных элементов. Логистика замены электрических компонентов и проблемы с искрением на механических переключателях сорвали переезд.
Некоторые автомобили с мягким гибридом работают на литий-ионном аккумуляторе 48 В и используют преобразование постоянного тока в 12 В для электрической системы. Запуск двигателя часто осуществляется от отдельной свинцово-кислотной батареи 12 В. Ранние гибридные автомобили работали от батареи 148 В; электромобили обычно 450–500 В. Для такой батареи требуется более 100 литий-ионных элементов, соединенных последовательно.
Высоковольтные батареи требуют тщательного подбора элементов, особенно при работе с тяжелыми грузами или при низких температурах. При наличии нескольких ячеек, соединенных в цепочку, вероятность отказа одной ячейки вполне реальна, и это приведет к отказу.
Чтобы этого не произошло, твердотельный переключатель в некоторых больших блоках обходит неисправную ячейку, чтобы обеспечить непрерывный ток, хотя и при более низком напряжении цепи.
Сопоставление ячеек представляет собой проблему при замене неисправной ячейки в устаревшем блоке. Новая ячейка имеет более высокую емкость, чем другие, что вызывает дисбаланс. Сварная конструкция усложняет ремонт, поэтому аккумуляторы обычно заменяют целиком.
Высоковольтные аккумуляторные батареи в электромобилях, полная замена которых была бы запредельной, разделяют на модули, каждый из которых состоит из определенного количества ячеек. Если одна ячейка выходит из строя, заменяется только поврежденный модуль. Небольшой дисбаланс может возникнуть, если новый модуль оснащен новыми ячейками. (см. БУ-910: Как отремонтировать блок батарей)
На рис. 3 показан блок батарей, в котором «ячейка 3» выдает только 2,8 В вместо полных номинальных 3,6 В. При пониженном рабочем напряжении эта батарея достигает конечной точки разрядки раньше, чем обычная батарея.
Напряжение падает, и устройство выключается с сообщением «Низкий заряд батареи».
Неисправная ячейка 3 снижает напряжение и преждевременно отключает оборудование.
Батареи в дронах и пультах дистанционного управления для любителей, которым требуется большой ток нагрузки, часто демонстрируют неожиданное падение напряжения, если один элемент в цепочке разряжен. Потребление максимального тока нагружает хрупкие клетки, что может привести к сбою. Чтение напряжения после зарядки не позволяет выявить эту аномалию; изучение баланса ячеек или проверка емкости с помощью анализатора батареи.
Существует обычная практика подсоединения к последовательной цепочке свинцово-кислотной батареи для получения более низкого напряжения. Тяжелому оборудованию, работающему от аккумуляторной батареи 24 В, может потребоваться источник питания 12 В для вспомогательной работы, и это напряжение удобно доступно на полпути.
Нажатие не рекомендуется, так как это создает дисбаланс ячеек, так как одна сторона блока батарей нагружена больше, чем другая. Если несоответствие не может быть исправлено специальным зарядным устройством, побочным эффектом является сокращение срока службы батареи. И вот почему:
При зарядке разбалансированного блока свинцово-кислотных аккумуляторов с помощью обычного зарядного устройства недозаряженная секция имеет тенденцию к сульфатации, поскольку элементы никогда не получают полного заряда. Высоковольтная часть батареи, которая не получает дополнительной нагрузки, имеет тенденцию к перезарядке, что приводит к коррозии и потере воды из-за газовыделения. Обратите внимание, что зарядное устройство, заряжающее всю цепочку, смотрит на среднее напряжение и соответствующим образом прекращает заряд.
Врезка также распространена в литий-ионных и никелевых батареях, и результаты аналогичны свинцово-кислотным: сокращается срок службы. (См. BU-803a: Сопоставление и балансировка ячеек.
) В новых устройствах используется преобразователь постоянного тока для подачи правильного напряжения. В качестве альтернативы электрические и гибридные автомобили используют отдельную низковольтную батарею для вспомогательной системы.
Если требуются более высокие токи, а более крупные элементы недоступны или не соответствуют конструктивным ограничениям, один или несколько элементов могут быть соединены параллельно. Большинство химических элементов аккумуляторов допускают параллельные конфигурации с небольшим побочным эффектом. На рис. 4 показаны четыре ячейки, соединенные параллельно по схеме P4. Номинальное напряжение показанного блока остается на уровне 3,60 В, но емкость (Ач) и время работы увеличены в четыре раза.
Рис. 4: Параллельное соединение четырех элементов (4p) [1]При использовании параллельных элементов емкость в Ач и время работы увеличиваются, а напряжение остается прежним.
Ячейка, которая развивает высокое сопротивление или размыкается, менее критична в параллельной цепи, чем в последовательной конфигурации, но неисправная ячейка снизит общую нагрузочную способность. Это похоже на двигатель, работающий только на трех цилиндрах, а не на всех четырех. С другой стороны, короткое замыкание более серьезно, так как неисправная ячейка отбирает энергию у других ячеек, вызывая опасность возгорания. Большинство так называемых электрических коротких замыканий носят легкий характер и проявляются в виде повышенного саморазряда.
Полное замыкание может произойти из-за обратной поляризации или роста дендритов. Большие блоки часто включают в себя предохранитель, который отключает неисправную ячейку от параллельной цепи в случае ее короткого замыкания. На рис. 5 показана параллельная конфигурация с одной неисправной ячейкой.
Рис. 5: Параллельное соединение/соединение с одной неисправной ячейкой [1] Слабая ячейка не повлияет на напряжение, но обеспечит малое время работы из-за пониженной емкости.
Закороченная ячейка может вызвать чрезмерный нагрев и стать причиной возгорания. В больших упаковках предохранитель предотвращает большой ток, изолируя ячейку.
Последовательное/параллельное соединение, показанное на рис. 6, обеспечивает гибкость конструкции и позволяет достичь требуемых значений напряжения и тока при стандартном размере ячейки. Полная мощность представляет собой сумму напряжения, умноженного на ток; ячейка 3,6 В (номинальное значение), умноженное на 3400 мАч, дает 12,24 Втч. Четыре энергоячейки 18650 по 3400 мАч каждая могут быть соединены последовательно и параллельно, как показано, чтобы получить номинальное напряжение 7,2 В и общую мощность 48,96 Втч. Комбинация с 8 ячейками даст 97,92 Втч, допустимый предел для провоза на борту самолета или перевозки без опасных материалов класса 9. (См. BU-704a: Перевозка литиевых батарей по воздуху.) Тонкая ячейка обеспечивает гибкую конструкцию упаковки, но необходима схема защиты.
Такая конфигурация обеспечивает максимальную гибкость конструкции. Параллельное соединение ячеек помогает в управлении напряжением. Литий-ионные аккумуляторы
хорошо подходят для последовательно-параллельных конфигураций, но ячейки нуждаются в мониторинге, чтобы оставаться в пределах ограничений по напряжению и току. Интегральные схемы (ИС) для различных комбинаций элементов позволяют контролировать до 13 литий-ионных элементов. Для более крупных блоков требуются специальные схемы, и это относится к батареям для электронных велосипедов, гибридным автомобилям и Tesla Model 85, которая потребляет более 7000 элементов 18650, чтобы составить 9 аккумуляторов.Пакет 0кВтч.
В производстве аккумуляторов сначала указывается количество элементов, соединенных последовательно, а затем количество элементов, размещенных параллельно.
Пример 2с2п. При использовании литий-ионных аккумуляторов параллельные струны всегда изготавливаются первыми; завершенные параллельные блоки затем размещаются последовательно. Li-ion — это система, основанная на напряжении, которая хорошо подходит для параллельного формирования. Объединение нескольких ячеек в параллель, а затем последовательное добавление блоков снижает сложность управления напряжением для защиты батареи.
Сначала сборка последовательно соединенных цепочек, а затем размещение их параллельно может быть более распространенным с NiCd-аккумуляторами, чтобы обеспечить химический челночный механизм, который уравновешивает заряд в верхней части заряда. «2с2п» распространено; были выпущены официальные документы, в которых говорится о 2p2, когда последовательная строка параллельна.
Устройства безопасности при последовательном и параллельном соединении Реле положительного температурного коэффициента (PTC) и устройства прерывания заряда (CID) защищают аккумулятор от перегрузки по току и избыточного давления.
Несмотря на то, что эти защитные устройства рекомендуются для обеспечения безопасности в небольших 2- или 3-элементных батареях с последовательной и параллельной конфигурацией, эти защитные устройства часто не используются в больших многоэлементных батареях, например, в батареях для электроинструментов. PTC и CID работают, как и ожидалось, переключая элемент при избыточном токе и внутреннем давлении в элементе; однако отключение происходит в каскадном формате. Хотя некоторые ячейки могут выйти из строя раньше, ток нагрузки вызывает избыточный ток в остальных ячейках. Такое состояние перегрузки может привести к тепловому разгону до того, как сработают остальные предохранительные устройства.
Некоторые ячейки имеют встроенные PCT и CID; эти защитные устройства также могут быть добавлены задним числом. Инженер-конструктор должен знать, что любое предохранительное устройство может выйти из строя. Кроме того, PTC индуцирует небольшое внутреннее сопротивление, уменьшающее ток нагрузки.
(См. также BU-304b: Обеспечение безопасности литий-ионных аккумуляторов)
- Следите за чистотой контактов аккумулятора. Конфигурация с четырьмя ячейками имеет восемь контактов, и каждый контакт добавляет сопротивление (ячейка к держателю и держатель к следующей ячейке).
- Никогда не смешивайте батареи; заменить все клетки, когда слабые. Общая производительность соответствует самому слабому звену в цепи.
- Соблюдайте полярность. Перевернутая ячейка вычитает, а не добавляет к напряжению ячейки.
- Извлекайте батареи из оборудования, когда оно больше не используется, чтобы предотвратить утечку и коррозию. Это особенно важно для первичных элементов цинк-углерод.
- Не храните незакрепленные элементы в металлическом ящике. Поместите отдельные элементы в небольшие пластиковые пакеты, чтобы предотвратить короткое замыкание. Не носите незакрепленные ячейки в карманах.
