Conexión en serie y en paralelo de baterías

Por que conectar baterías

Una batería, como un condensador, puede almacenar energía. A diferencia de una batería galvánica simple, donde las reacciones químicas que generan electricidad son irreversibles, la batería se puede cargar. Al hacerlo, los iones se separan entre sí y la química interna de la batería se carga como un resorte. Posteriormente, estos iones, debido al proceso químico "cargado", donarán sus electrones adicionales al circuito eléctrico, luchando ellos mismos para volver a la neutralidad del electrolito ácido.

Todo está bien, solo la cantidad de energía de la batería que es capaz de generar después de una carga completa depende de su masa total. Y el peso depende del rendimiento: existen estándares y las baterías se fabrican de acuerdo con estos estándares. Es bueno cuando el consumo de electricidad está estandarizado de manera similar. Por ejemplo, cuando tienes un coche que necesita cierta cantidad de electricidad para arrancar el motor. Bueno, para sus otras necesidades: alimentar las automáticas en el estacionamiento, encender cerraduras con dispositivos antirrobo, etc. Estándares de batería y están diseñados para alimentar varios tipos de vehículos.

Y en otras áreas donde se requiere un voltaje constante estable, la demanda de parámetros de potencia es mucho más amplia y variada. Por lo tanto, al tener el mismo tipo y baterías estrictamente idénticas, puede pensar en usarlas en diferentes combinaciones y métodos de carga más eficientes de lo que es banal cargarlas todas una a una.

¿Por qué conectar varias baterías?

Las principales razones por las que las baterías se combinan en conjuntos se pueden resumir de la siguiente manera:

1. Reduzca las pérdidas óhmicas (o pérdidas de calor durante la transmisión de energía) aumentando la resistencia del sistema. La fuerza y ​​la resistencia de la corriente son inversamente proporcionales entre sí, y cuanto más débil es la corriente, menor es la pérdida.
2. Ensamble una batería adecuada para alimentar dispositivos con rangos de voltaje más altos.
3. Aumente la capacidad de la batería.
4. Aumente tanto la potencia como el voltaje.

En una palabra, crean una batería que se adapta a necesidades específicas. Es más fácil y conveniente combinar las baterías disponibles que comprar docenas de baterías diferentes. Y en algunos casos es más barato.

REFERENCIA. La electricidad que se acumula en la batería está formada por las energías de los elementos que la componen. Por tanto, con conexión serie, paralela y combinada, será igual si se utilizan los mismos elementos en la misma cantidad.

Conexión de fuentes de alimentación

Al igual que las cargas, por ejemplo, las bombillas, las baterías se pueden conectar tanto en paralelo como en serie.

Al mismo tiempo, como se puede sospechar inmediatamente, hay que resumir algo. Cuando las resistencias están conectadas en serie, su resistencia se suma, la corriente en ellas disminuirá, pero a través de cada una de ellas irá igual. Asimismo, la corriente fluirá igual a través de la conexión serial de las baterías. Y como hay más, aumentará el voltaje en las salidas de la batería. En consecuencia, con una carga constante, fluirá una corriente mayor, que consumirá la capacidad de toda la batería al mismo tiempo que la capacidad de una batería conectada a esta carga.

La conexión en paralelo de cargas conduce a un aumento en la corriente total, mientras que el voltaje en cada una de las resistencias será el mismo.Lo mismo ocurre con las baterías: el voltaje en una conexión en paralelo será el mismo que el de una fuente, y la corriente en conjunto puede dar más. O, si la carga permanece como era, podrán suministrarle corriente mientras su capacidad total haya aumentado.

Ahora, habiendo establecido que es posible conectar las baterías en paralelo y en serie, consideraremos con más detalle cómo funciona esto.

Formas de conectar dispositivos

Los especialistas en el campo del diseño y organización de sistemas de calefacción distinguen tres tipos principales, que difieren en el algoritmo de implementación y la eficiencia. Cada uno de ellos tiene sus propias ventajas, que se manifiestan en condiciones operativas específicas. La conexión ocurre

Lateral

Se asume que el radiador está conectado a la línea principal desde un lado. En este caso, la entrada de agua se encuentra en la parte superior, la salida en la parte inferior para garantizar el calentamiento más uniforme de las secciones o la superficie del panel. Este método de instalación se considera efectivo, ya que el porcentaje de área de intercambio de calor descubierta no supera el 10%. Muy a menudo, la conexión lateral en serie de las baterías de calefacción se lleva a cabo en apartamentos de edificios de varios pisos que son consumidores de una red comunitaria centralizada.

A menudo, dicho esquema se complementa con un bypass, una tubería de menor diámetro que conecta las líneas de suministro y retorno. Este dispositivo se complementa con válvulas de cierre que cortan el dispositivo del sistema.

Diagonal

Le permite maximizar el área de intercambio de calor del calentador. La potencia resultante es una referencia y se indica en el pasaporte del producto. Para implementar este esquema de conexión, es necesario colocar la entrada al radiador en la parte superior de un lado y la salida en la parte inferior del otro. Debido a esto, el flujo del medio de trabajo pasará uniformemente a través de todos los canales internos.

Este método es ideal para baterías con muchas secciones. Es el fleje diagonal lo que le permite darse cuenta plenamente de las ventajas que brinda la conexión en serie de los radiadores de calefacción.

Entre sus carencias, cabe destacar

1. Aumento de los costos de los materiales de construcción en comparación con las conexiones laterales.
2. incapacidad para ocultar las comunicaciones en la pared o el piso
3. la complejidad del trabajo de instalación

Más bajo

La forma más estética de integrar el dispositivo en el sistema es cuando tanto la entrada como la salida del refrigerante están ubicadas en la parte inferior de la carcasa desde diferentes lados. En este caso, las tuberías suelen estar ocultas debajo del piso y la regla de hormigón. En este sentido, la disposición de dicho esquema es posible en la etapa de construcción y reparación.

Si las baterías de calefacción están conectadas en serie, en la conexión inferior, es posible una pérdida de hasta un 15-20% de la eficiencia del sistema. Esto se debe al hecho de que es algo problemático que el agua suba a través de los colectores internos hasta la parte superior del cuerpo del dispositivo. Como resultado, algunas áreas no se calientan lo suficiente.

Cómo funciona una fuente de alimentación química

Las fuentes de alimentos basadas en procesos químicos son primarias y secundarias. Las fuentes primarias consisten en electrodos sólidos y electrolitos que los conectan química y eléctricamente: compuestos líquidos o sólidos. El complejo de reacciones de toda la unidad actúa de tal manera que se descarga el desequilibrio químico inherente al mismo, dando lugar a un cierto equilibrio de componentes. La energía liberada en este caso en forma de partículas cargadas se apaga y crea una tensión eléctrica en los terminales. Mientras no haya salida de partículas cargadas al exterior, el campo eléctrico ralentiza las reacciones químicas dentro de la fuente. Cuando los terminales de la fuente están conectados a alguna carga eléctrica, la corriente correrá a través del circuito y las reacciones químicas se reanudarán con renovado vigor, nuevamente suministrando voltaje eléctrico a los terminales.Por lo tanto, el voltaje en la fuente permanece sin cambios, disminuyendo lentamente, mientras persista el desequilibrio químico. Esto se puede observar mediante una disminución lenta y gradual del voltaje en los terminales.

A esto se le llama descarga de una fuente química de electricidad. Inicialmente, se encontró que dicho complejo reaccionaba con dos metales diferentes (cobre y zinc) y un ácido. En este caso, los metales se destruyen en el proceso de descarga. Pero luego seleccionaron tales componentes y su interacción de modo que si, después de reducir el voltaje en los terminales como resultado de la descarga, se mantiene artificialmente allí, entonces una corriente eléctrica fluirá de regreso a través de la fuente y las reacciones químicas pueden revertirse , creando de nuevo el anterior estado de no equilibrio en el complejo.

Las fuentes del primer tipo, en las que los componentes se destruyen irremediablemente, se denominan células primarias o galvánicas, en honor al descubridor de tales procesos, Luigi Galvani. Las fuentes del segundo tipo, que, bajo la acción de un voltaje externo, son capaces de invertir todo el mecanismo de las reacciones químicas y volver nuevamente a un estado de desequilibrio dentro de la fuente, se denominan fuentes del segundo tipo o acumuladores eléctricos. De la palabra "acumular" - espesar, recolectar. Y su característica principal, recién descrita, se llama carga.

Sin embargo, con las baterías, las cosas no son tan sencillas.

Se han encontrado varios de estos mecanismos químicos. Con diferentes sustancias involucradas en ellos. Por tanto, existen varios tipos de baterías. Y se comportan de manera diferente, cargan y descargan. Y en algunos casos surgen fenómenos que son muy conocidos por las personas que se ocupan de ellos.

Y prácticamente todo el mundo se ocupa de ellos. Las baterías, como fuentes de energía autónomas, se utilizan en todas partes, en una amplia variedad de dispositivos. Desde pequeños relojes de pulsera hasta vehículos de varios tamaños: coches, trolebuses, locomotoras diésel, barcos a motor.

Pautas de diseño de baterías

• Cuando se conectan en serie y en paralelo, todas las baterías deben ser del mismo tipo, antigüedad y del mismo fabricante. La capacidad de las baterías cuando se conectan en serie debe ser la misma; en paralelo, se pueden conectar baterías de diferentes capacidades entre sí.
• Si, cuando se conecta en serie, una batería falla, se deben reemplazar todas las baterías de la batería. Si una batería falla cuando se conecta en paralelo, se retira y las restantes se utilizan hasta que se agotan. Luego se reemplazan las baterías.

Para evitar un envejecimiento prematuro, no caliente las baterías. Cada aumento de 6 ° C por encima de los 20 ° C reduce la vida útil a la mitad. Instale las baterías en un lugar fresco y bien ventilado y deje un espacio de aire entre ellas para estimular la generación de calor.

• No aumente la capacidad de la batería con baterías instaladas en otra habitación. Las baterías ubicadas en diferentes ubicaciones funcionarán a diferentes temperaturas ambientales y no se descargarán ni cargarán de manera uniforme. Esto aumentará aún más la diferencia de temperatura y provocará un envejecimiento prematuro y fallas de la batería. Si las baterías se cargan o descargan con alta corriente, pueden producirse fugas térmicas y explosiones.

  
  Conexión del cargador a una batería de baterías conectadas en paralelo.

• Si la corriente de carga o descarga de la batería es de 200 A a 12 V (100 A a 24 V) durante un período de tiempo prolongado, se genera un calor significativo. Utilice ventilación forzada para dispersarlo.Para hacer esto, instale un ventilador ignífugo en la entrada de aire del compartimiento de la batería. El ventilador de entrada reduce el riesgo de ignición del hidrógeno generado por las baterías. (Algunas normas requieren ventilación de aire forzado cada vez que las baterías se conectan a un cargador con una potencia de salida superior a 2 kW, es decir, 167 amperios a 12 voltios u 83 amperios a 24 voltios).
• El regulador de voltaje de cualquier cargador potente debe tener un sensor de temperatura que reduzca el voltaje de carga cuando las baterías se calientan.
• Las baterías de gran capacidad con altas corrientes de carga y descarga se instalan en compartimentos residenciales solo en contenedores sellados con ventilación extraída.

Algunas características de las baterías

La batería clásica es una batería de automoción de sulfato de plomo. Se produce en forma de acumuladores conectados en serie a la batería. Su uso y carga / descarga son bien conocidos. Los factores peligrosos en ellos son el ácido sulfúrico corrosivo, que tiene una concentración del 25-30%, y los gases (hidrógeno y oxígeno) que se liberan cuando la carga continúa después de que se termina químicamente. Una mezcla de gases resultante de la disociación del agua es precisamente el conocido gas explosivo, donde el hidrógeno es exactamente el doble que el oxígeno. Tal mezcla explota en cualquier oportunidad: una chispa, un golpe fuerte.

Las baterías para equipos modernos (teléfonos móviles, computadoras) se fabrican en un diseño en miniatura; se producen cargadores de varios diseños para cargarlas. Muchos de ellos contienen circuitos de control que permiten rastrear el final del proceso de carga o cargar todos los elementos de forma equilibrada, es decir, desconectando del dispositivo los que ya han sido cargados.

La mayoría de estas baterías son bastante seguras y una descarga / carga inadecuada solo puede dañarlas ("efecto memoria").

Esto se aplica a todos, excepto a las baterías basadas en el metal Li - litio. Es mejor no experimentar con ellos, sino cargar solo en cargadores especialmente diseñados y trabajar con ellos solo de acuerdo con las instrucciones.

La razón es que el litio es muy activo. Es el tercer elemento de la tabla periódica después del hidrógeno, un metal que es más activo que el sodio.

Cuando se trabaja con iones de litio y otras baterías basadas en él, el metal de litio puede caer gradualmente del electrolito y provocar un cortocircuito dentro de la celda. A partir de esto, puede incendiarse, lo que provocará un desastre. Dado que NO SE PUEDE pagar. Arde sin oxígeno, cuando reacciona con el agua. En este caso, se libera una gran cantidad de calor y se agregan otras sustancias a la combustión.

Se conocen incidentes de incendios en teléfonos móviles con baterías de iones de litio.

Sin embargo, el pensamiento de la ingeniería está avanzando, creando cada vez más nuevas celdas cargables basadas en litio: polímero de litio, nanocable de litio. Intentando superar las desventajas. Y son muy buenas como pilas. Pero ... lejos del pecado, es mejor no hacer con ellos esas sencillas acciones que se describen a continuación.

Elegir un diagrama de conexión para calentar baterías.

Cuando se completa la elección del tipo de caldera de calefacción, se determina el diagrama de conexión de las baterías de calefacción en la casa. Puede ser monotubo o bitubo.
La propia conexión de los radiadores se realiza de una de estas tres formas:

• fondo;
• lateral;
• diagonal.

Si, al decidir cómo conectar la batería de calefacción, se planificó una tubería unidireccional, entonces el número de secciones en un dispositivo no debe exceder las 12 para las redes de calefacción gravitacional y 24 para los sistemas equipados con una bomba de circulación.

Si es necesario instalar una mayor cantidad de secciones, debe usar una tubería versátil para los radiadores de calefacción. Al instalar dispositivos de calefacción, no se debe olvidar el rendimiento de la tubería recta y la tubería de retorno, que depende de su diámetro y coeficiente de rugosidad.

Se puede lograr una transferencia de calor efectiva bajo la condición de una ubicación óptima de las baterías, o más bien, mientras se observa la distancia de instalación de los dispositivos en relación con las paredes, el piso, la ventana y el alféizar de la ventana.
Las instrucciones de instalación y cómo conectar correctamente un radiador de calefacción proporcionan los siguientes estándares:

• el dispositivo debe estar a una distancia de 10 a 12 centímetros del piso;
• debe instalarse a no menos de 8-10 centímetros del alféizar de la ventana;
• el panel posterior no debe colocarse a menos de 2 centímetros de la pared;
• al instalar baterías, es necesario prever la regulación del grado de calentamiento, tanto en modo manual como automático. Para esto, se compran termostatos especiales (con más detalle: "Válvulas de control para radiadores de calefacción, instalación de válvulas");
• con el fin de reparar o reemplazar el radiador, se deben proporcionar válvulas, válvulas y grifos manuales. Le permitirán desconectar el producto del sistema de calefacción;
• debe poner toques Mayevsky en los dispositivos, como en la foto. Con su ayuda, se elimina el aire atrapado en el sistema.

Conexión en serie de fuentes

Se trata de una conocida batería de celdas, "latas". Consistentemente, esto significa que se saca el más del primero, habrá un terminal positivo de toda la batería y el menos se conectará al más del segundo. El menos del segundo es el más del tercero. Y así hasta el último. El menos del penúltimo está conectado a su más, y se saca su menos: el segundo terminal de la batería.

Cuando las baterías están conectadas en serie, se agrega el voltaje de todas las celdas, y en la salida, los terminales positivo y negativo de la batería, se obtendrá la suma de los voltajes.

Por ejemplo, una batería de automóvil, que tiene aproximadamente 2,14 voltios en cada banco cargado, da un total de 12,84 voltios de seis latas. 12 de tales latas (batería para motores diesel) darán 24 voltios.

Y la capacidad de tal compuesto sigue siendo igual a la capacidad de una lata. A medida que el voltaje de salida es mayor, la potencia nominal de la carga aumentará y el consumo de energía será más rápido. Es decir, todos serán dados de alta a la vez juntos como un elemento.

Conexión en serie de baterías

Estas baterías también se cargan en serie. El más de la tensión de alimentación está conectado al más, el menos al menos. Para la carga normal, es necesario que todos los bancos tengan los mismos parámetros, del mismo lote y se descarguen por igual al unísono.

De lo contrario, si se descargan de manera ligeramente diferente, al cargar, uno terminará de cargar antes que los demás y comenzará a recargarse. Y eso podría terminar mal para él. Lo mismo se observará con distintas capacidades de los elementos, que en rigor son iguales.

La conexión en serie de baterías se intentó desde el principio, casi simultáneamente con la invención de las celdas electroquímicas. Alessandro Volta creó su famoso pilar voltaico a partir de círculos de dos metales, cobre y zinc, que movió con telas empapadas en ácido. La construcción resultó ser un invento exitoso, práctico, e incluso dio un voltaje bastante suficiente para los entonces atrevidos experimentos en el estudio de la electricidad -alcanzó los 120 V- y se convirtió en una fuente confiable de energía.

Ingeniería de Seguridad

• use guantes dieléctricos;
• no toque los terminales con las manos desnudas;
• las baterías deben estar desconectadas de las cargas;
• use herramientas con mangos aislados;
• compruebe los terminales y las clavijas de conexión antes de realizar la conexión;
• no utilice baterías con diferentes parámetros y grado de desgaste;
• tenga cuidado con la polaridad;
• utilice cables adecuados para la conexión;
• aislar el conjunto de la humedad

¡ATENCIÓN! Lo principal es protegerse de las descargas eléctricas.

Errores de conmutación y sus consecuencias

Los errores de conmutación se pueden dividir en errores de la conexión en sí (mezcla de más y menos) y la elección incorrecta de baterías y cables de conexión.

Conexión en paralelo de baterías

Con una conexión en paralelo de fuentes de alimentación, todas las ventajas deben estar conectadas a una, creando un polo positivo de la batería, todas las desventajas al otro, creando un negativo de la batería.

Parte de la batería

Coneccion paralela

Con tal conexión, el voltaje, como vemos, debería ser el mismo en todos los elementos. ¿Pero, qué es esto? Si las baterías tienen diferentes voltajes antes de la conexión, inmediatamente después de la conexión, el proceso de "ecualización" comenzará inmediatamente. Aquellos elementos con un voltaje más bajo comenzarán a recargarse de manera muy intensa, extrayendo energía de aquellos con un voltaje más alto. Y es bueno si la diferencia de voltajes se explica por el diferente grado de descarga de los mismos elementos. Pero si son diferentes, con diferentes clasificaciones de voltaje, entonces comenzará una recarga, con todos los encantos resultantes: calentamiento del elemento cargado, ebullición del electrolito, pérdida del metal de los electrodos, etc. Por lo tanto, antes de conectar los elementos entre sí en una batería en paralelo, es necesario medir el voltaje en cada uno de ellos con un voltímetro para asegurarse de que la próxima operación sea segura.

Como podemos ver, ambos métodos son bastante viables, tanto la conexión en serie como en paralelo de las baterías. En la vida cotidiana, tenemos suficientes elementos que están incluidos en nuestros dispositivos o cámaras: una batería, dos o cuatro. Están conectados de la forma en que lo define el diseño, y ni siquiera pensamos si se trata de una conexión en paralelo o en serie.

Pero cuando, en la práctica técnica, es necesario proporcionar inmediatamente un gran voltaje, e incluso durante un período prolongado, se construyen enormes campos de acumuladores en las instalaciones.

Por ejemplo, para el suministro de energía de emergencia de una estación de comunicación de relevo de radio con un voltaje de 220 voltios durante el período en el que se debe eliminar cualquier falla en el circuito de energía, se necesitan 3 horas ... Hay muchas baterías.

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Factores que afectan la eficiencia de la calefacción

La eficiencia de la estructura de calefacción depende de varios factores:

1. Disposición de los elementos del sistema de calefacción.
   ... El grado y la uniformidad de calentar la habitación depende de la corrección de este trabajo y, en consecuencia, de la cantidad de dinero gastada en calentar una casa o apartamento.
2. Selección de equipos de calefacción.
   ... Todo lo que se necesita para crear un sistema de calefacción se adquiere sobre la base de un cálculo de indicadores técnicos y financieros realizado profesionalmente. El hecho es que la decisión sobre cómo conectar correctamente los radiadores de calefacción y la elección del equipo adecuado contribuye al logro de la máxima transferencia de calor con el mínimo consumo de combustible.