Praktische overwegingen - Batterijen

Bij het aansluiten van batterijen om grotere "banken" te vormen (een batterij van batterijen?), moeten de samenstellende batterijen op elkaar worden afgestemd om geen problemen te veroorzaken.

Batterijen in serie

Eerst zullen we overwegen om batterijen in serie te schakelen voor een hogere spanning:

We weten dat de stroom op alle punten in een serieschakeling gelijk is, dus de hoeveelheid stroom in een van de in serie geschakelde batterijen moet ook voor alle andere gelijk zijn. Om deze reden moet elke batterij dezelfde ampère-uurwaarde hebben, anders raken sommige batterijen eerder leeg dan andere, waardoor de capaciteit van de hele bank in gevaar komt. Houd er rekening mee dat de totale amp-uurcapaciteit van deze serie batterijbank niet wordt beïnvloed door het aantal batterijen.

Batterijen parallel

Vervolgens zullen we overwegen om batterijen parallel aan te sluiten voor een grotere stroomcapaciteit (lagere interne weerstand) of een grotere amp-uurcapaciteit:

We weten dat de spanning gelijk is over alle takken van een parallelle schakeling, dus we moeten er zeker van zijn dat deze batterijen dezelfde spanning hebben. Als dat niet het geval is, zullen we relatief grote stromen hebben die van de ene batterij door de andere circuleren, waarbij de batterijen met een hoger voltage de batterijen met een lager voltage overweldigen. Dit is niet goed.

Overstroombeveiliging

Met betrekking tot hetzelfde thema moeten we er zeker van zijn dat elke overstroombeveiliging (stroomonderbrekers of zekeringen) op een zodanige manier wordt geïnstalleerd dat deze effectief is. Voor onze serie accubank is één zekering voldoende om de bedrading te beschermen tegen overmatige stroom, aangezien elke onderbreking in een serieschakeling de stroom door alle delen van het circuit stopt:

Bij een parallelle batterijbank is één zekering voldoende om de bedrading te beschermen tegen overstroom van de belasting (tussen de parallel geschakelde batterijen en de belasting), maar we hebben ook andere zorgen waartegen we ons moeten beschermen. Het is bekend dat batterijen intern kortsluiten als gevolg van een defect aan de elektrodescheider, wat een probleem veroorzaakt, vergelijkbaar met het geval waarbij batterijen met ongelijke spanning parallel worden aangesloten:de goede batterijen zullen de defecte (lagere spanning) batterij overweldigen, waardoor relatief grote stromen ontstaan binnen de aansluitdraden van de batterijen. Om ons hiertegen te beschermen, moeten we elke batterij beschermen tegen overstroom met individuele batterijzekeringen, naast de belastingszekering:

Bij het omgaan met secundaire celbatterijen moet bijzondere aandacht worden besteed aan de methode en het tijdstip van opladen. Verschillende soorten en constructies van batterijen hebben verschillende oplaadbehoeften, en de aanbevelingen van de fabrikant zijn waarschijnlijk de beste gids om te volgen bij het ontwerpen of onderhouden van een systeem. Twee verschillende aandachtspunten bij het opladen van batterijen zijn fietsen en overladen . Fietsen verwijst naar het proces waarbij een batterij wordt opgeladen tot een "volle" toestand en vervolgens wordt ontladen naar een lagere toestand. Alle batterijen hebben een eindige (beperkte) levensduur en de toegestane "diepte" van de cyclus (hoe ver deze op elk moment moet worden ontladen) varieert van ontwerp tot ontwerp. Overladen is de toestand waarin de stroom door een secundaire cel wordt teruggedrongen tot voorbij het punt waarop de cel volledig is opgeladen. Vooral bij loodzuurcellen leidt overlading tot elektrolyse van het water ("het water uit de batterij koken") en verkorting van de levensduur.

Elke batterij die water in de elektrolyt bevat, is onderhevig aan de productie van waterstofgas als gevolg van elektrolyse. Dit geldt met name voor overladen loodzuurcellen, maar niet exclusief voor dat type. Waterstof is een uiterst ontvlambaar gas (vooral in aanwezigheid van vrije zuurstof gecreëerd door hetzelfde elektrolyseproces), geur- en kleurloos. Dergelijke batterijen vormen zelfs onder normale bedrijfsomstandigheden een explosiegevaar en moeten met respect worden behandeld. De auteur is uit de eerste hand getuige geweest van een ontploffing van een loodzuurbatterij, waarbij een vonk die werd veroorzaakt door het verwijderen van een batterijlader (kleine gelijkstroomvoeding) van een autobatterij, waterstofgas in de batterijbehuizing ontstak, waardoor de bovenkant van de batterij werd geblazen. en overal zwavelzuur spetterend. Dit gebeurde in een autowinkel op een middelbare school, niet minder. Als niet alle studenten in de buurt een veiligheidsbril en een overall met knoopkraag hadden gedragen, had de ernstige verwonding kunnen plaatsvinden.

Maak bij het aansluiten en loskoppelen van laadapparatuur op een accu altijd de laatste aansluiting (of eerste loskoppeling) op een locatie verwijderd van de accu zelf (zoals op een punt op een van de accukabels, minstens 30 cm verwijderd van de accu) , zodat een eventuele vonk weinig of geen kans heeft om waterstofgas te ontsteken.

In grote, permanent geïnstalleerde batterijbanken zijn batterijen uitgerust met ontluchtingsdoppen boven elke cel en wordt waterstofgas buiten de batterijruimte afgevoerd via kappen direct boven de batterijen. Waterstofgas is erg licht en stijgt snel. Het grootste gevaar is wanneer het zich in een gebied mag ophopen, in afwachting van ontsteking.

Modernere ontwerpen voor loodzuuraccu's zijn verzegeld, gefabriceerd om de geëlektrolyseerde waterstof en zuurstof opnieuw in het water te combineren, in de batterijbehuizing zelf. Voldoende ventilatie kan nog steeds een goed idee zijn, voor het geval een batterij een lek zou krijgen.

BEOORDELING:

• Het in serie aansluiten van batterijen verhoogt de spanning, maar verhoogt niet de totale amp-uurcapaciteit.
• Alle batterijen in een seriebank moeten dezelfde amp-uurwaarde hebben.
• Het parallel aansluiten van batterijen verhoogt de totale stroomcapaciteit door de totale weerstand te verlagen, en het verhoogt ook de algehele ampère-capaciteit.
• Alle batterijen in een parallelle bank moeten dezelfde spanning hebben.
• Batterijen kunnen beschadigd raken door overmatig fietsen en overladen .
• Op water gebaseerde elektrolytbatterijen kunnen explosief waterstofgas genereren, dat zich niet in een ruimte mag ophopen.

GERELATEERDE WERKBLAD:

• Werkblad Batterijen
• Serie DC-circuits oefenwerkblad met antwoorden-werkblad