Параллельные и последовательные соединения

   Прежде чем приступить к созданию аккумулятора, важно разобраться, в чем разница между параллельным и последовательным подключением, в противном случае вы можете оказаться в опасной ситуации – произойдет короткое замыкание аккумуляторных элементов и, возможно, возгорание.

   Не волнуйтесь, параллельные и последовательные соединения очень просты для понимания. Когда вы узнаете, как они работают, вы точно сможете избежать опасных сценариев и безопасно построить свой аккумулятор.

 

Параллельные соединения

   Начнем с параллельных соединений. Параллельное соединение между элементами батареи представляет собой соединение, в котором все положительные клеммы ячеек соединены вместе, и все отрицательные клеммы также соединены вместе, но отдельно от положительных.

   На приведенном выше рисунке,  показаны одна, две и три ячейки, соединенные параллельно. Теоретически, вы можете соединить бесконечное количество ячеек параллельно, просто выстроив их в ряд и соединив все положительные, а затем и все отрицательные клеммы вместе.

   При параллельном соединении элементов батареи вы увеличиваете их емкость. По сути, вы создаете один большой аккумулятор из нескольких меньших. Общая емкость объединенных ячеек равна количеству параллельно соединенных ячеек, умноженному на емкость каждой ячейки. Например, если вы используете ячейки 3,5Ач (3500мАч) и параллельно соединяете две ячейки, вы создали одну ячейку 7Ач. Если бы вы сделали то же самое с тремя ячейками, вы бы создали ячейку 10,5Ач. Это показано на рисунке ниже.

   Итак, теперь вы понимаете, как работают параллельные соединения и как с их помощью можно создать более крупные аккумуляторные батареи с большей емкостью. Такие крупные батареи часто называют параллельными модулями или параллельными группами (иногда просто «модулями», «параллелями» для краткости).

   Международное обозначение "Р" (Parallel).

   Другое дополнительное преимущество создания параллельных групп, заключается в том, что они могут поддерживать больший ток, чем отдельные ячейки, из которых они собраны. Допустим, что ячейки, которые мы подключаем параллельно, могут поддерживать по 5 А. Это означает, что одна ячейка может питать нагрузку только в 5 А, иначе она может перегреться. Если у нас есть две ячейки, соединенные параллельно, мы можем удвоить текущую пропускную способность ячеек. Создав этот двухэлементный модуль, мы теперь можем питать нагрузку 10 А. Если мы объединяем три ячейки параллельно, этот трехэлементный модуль может поддерживать нагрузку 15 А и так далее.

   Именно так вы можете создавать аккумуляторы большей мощности, просто добавляя больше элементов параллельно. Даже «слабые» элементы, подключенные параллельно, могут питать мощную нагрузку. 

 

Последовательные соединения

   Теперь пришло время поговорить о последовательных соединениях. Последовательные соединения, по сути, являются противоположностью параллельных. При последовательном соединении вы соединяете положительную клемму одной ячейки с отрицательной клеммой следующей ячейки. Можно провести аналогию с расположением батареек в обычном фонарике - они выстраиваются в линию, и положительный конец одной батарейки, прижимается к отрицательному концу другой.

    При использовании наборов E-WOLF, вы не можете расположить батарейки в горизонтально, как на картинке выше. Вместо этого вы будете использовать шины для создания такого же электрического соединения, но уже в другой физической ориентации. Таким образом, клетки будут размещены вертикально, но это будет то же самое, если говорить на языке электрика.

   На рисунке ниже показано, как можно создать последовательное соединение между тремя батарейками, используя крышки E-WOLF.

    Это соединение может быть продлено, теоретически до бесконечности, для создания длинных последовательных соединений. Рисунок ниже показывает восемь ячеек, соединенных последовательно.

  Обратите внимание, что на схеме ниже, каждая шина, выполняющая последовательное соединение, чередуется. Например, верх первых двух ячеек соединен, но днища тех же первых двух ячеек не соединены. Для каждой шины, выполняющей последовательное соединение в верхней части ячеек, одно и то же местоположение не подключается в нижней части ячеек, и наоборот. Это чрезвычайно важно. Если бы вы соединяли верхнюю и нижнюю части ячеек, произошло бы короткое замыкание.

   ВАЖНО: помните, параллельные ячейки соединены как сверху, так и снизу ячеек, только потому, что они обращены в одну сторону. Когда ячейки обращены в разные стороны (при последовательном соединении), вы должны быть осторожны, чтобы не соединить верх и низ одинаковых ячеек. Вы сразу поймете, что совершили эту ошибку, ведь шины будут создавать искры, когда они касаются клемм ячейки.

  Последовательные соединения не изменяют емкость ячеек, измеряемых в ампер-часах, как это делают параллельные соединения. Вместо этого последовательные соединения изменяют напряжение комбинированных ячеек.

Международное обозначение "S" (Series).

   Например, в нашем примере  у нас есть группа из 3 ячеек. Если каждая из них имеет номинальное напряжение 3,7 В, то мы просто сложим напряжения всех ячеек последовательно. Для нашего модуля это даст нам 3,7 В + 3,7 В + 3,7 В = 11,1 В. В качестве альтернативы, вы можете умножить количество последовательно соединенных ячеек на напряжение каждой ячейки. Так для модуля с 8 ячейками 29,6 В напряжения.

  Даже если общее напряжение изменяется при последовательном подключении, емкость в ампер-часах останется неизменной. Следовательно, в итоге аккумулятор из 3 ячеек дает 11,1 В на 3,5 Ач.

 

Комбинирование параллельных и последовательных соединений

   Чтобы собрать аккумулятор, почти наверняка придётся сочетать как параллельные, так и последовательные соединения. Параллельные соединения увеличат емкость батарейного блока, а последовательные соединения увеличат напряжение. Контролируя количество ячеек подключенных последовательно и параллельно, вы можете получить характеристики для удовлетворения всех ваших потребностей.

   Предположим, что мы хотим построить аккумулятор на 36 В 10 Ач. Начнем с емкости. Чтобы достичь 10 Ач, нам понадобится соединить несколько ячеек параллельно. Если у нас есть ячейки 2 Ач, то нам понадобится пять ячеек, если у нас есть ячейки по 2,5 Ач - четыре ячейки. Далее рассмотрим напряжение. Если нам нужно достичь напряжения в 36 В, то соединив десять ячеек по 3,7 В последовательно,  получим 37 В.

   Существует несколько способов создания аккумулятора, подобного этому, но общий метод состоит в том, чтобы сначала создать 10 параллельных групп по три ячейки в каждой, а затем соединить их вместе последовательно (Международное обозначение этой сборки 3p10s). Тем не менее, с помощью набора E-WOLF мы могли бы соединить все 30 крышек для каждой стороны, затем поместить в них ячейки и прижать обе стороны крышек вместе. Тогда нужно использовать наши шины для последовательного и параллельного подключения.