Prečo pripájať batérie
Batéria, podobne ako kondenzátor, môže ukladať energiu. Na rozdiel od jednoduchej galvanickej batérie, pri ktorej sú chemické reakcie, ktoré vytvárajú elektrinu, nezvratné, je možné batériu nabiť. Pritom sa ióny navzájom oddeľujú a vnútorná chémia batérie sa nabíja ako pružina. Následne tieto ióny v dôsledku „nabitého“ chemického procesu darujú svoje ďalšie elektróny do elektrického obvodu a samy sa budú usilovať späť k neutralite kyslého elektrolytu.
Všetko v poriadku, iba množstvo energie z batérie, ktoré je schopné vygenerovať po úplnom nabití, závisí od jej celkovej hmotnosti. A hmotnosť závisí od výkonu - existujú normy a batérie sa vyrábajú podľa týchto noriem. Je dobré, keď je spotreba elektrickej energie štandardizovaná podobne. Napríklad keď máte auto, ktoré na naštartovanie motora potrebuje určité množstvo elektriny. No, pre ich ďalšie potreby - napájanie automatiky na parkovisku, napájanie zámkov zariadeniami proti krádeži atď. Štandardy pre batérie a sú určené na pohon rôznych typov vozidiel.
A v ďalších oblastiach, kde sa vyžaduje stabilné konštantné napätie, je dopyt po výkonových parametroch oveľa širší a rozmanitejší. Preto, keď máte rovnaký typ a prísne identické batérie, môžete premýšľať o ich použití v rôznych kombináciách a o efektívnejších spôsoboch nabíjania, ako je zakázané nabíjať všetky postupne.
Pripojenie napájacích zdrojov
Rovnako ako záťaže, napríklad žiarovky, môžu byť batérie pripojené paralelne aj sériovo.
Zároveň je možné, ako človek okamžite tušiť, niečo zhrnúť. Keď sú rezistory zapojené do série, ich odpor sa sčíta, prúd na nich sa zníži, ale cez každý z nich pôjde rovnako. Rovnako bude prúd tiecť sériovým pripojením batérií. A keďže ich je viac, napätie na výstupoch batérie sa zvýši. Následne pri konštantnom zaťažení bude tiecť väčší prúd, ktorý vyčerpá kapacitu celej batérie súčasne s kapacitou jednej batérie pripojenej k tejto záťaži.
Paralelné pripojenie záťaží vedie k zvýšeniu celkového prúdu, zatiaľ čo napätie na každom z odporov bude rovnaké. To isté platí pre batérie: napätie na paralelnom pripojení bude rovnaké ako napätie jedného zdroja a prúd môže spolu dať viac. Alebo ak zaťaženie zostane také, aké bolo, bude schopné napájať ho prúdom dovtedy, kým sa zvýši ich celková kapacita.
Teraz, keď sme zistili, že je možné pripojiť batérie paralelne a sériovo, zvážime podrobnejšie, ako to funguje.
Jednorúrkové pripojenie vykurovacích radiátorov
Schéma pripojenia jednorúrkového radiátora je najjednoduchšia. Chladiaca kvapalina sa dodáva a odvádza do rovnakého potrubia. Ale ľahkosť inštalácie je dekompenzovaná nedostatkami takéhoto systému - všetky radiátory v sieti sa nerovnomerne zahrievajú, prvý z nich prijíma viac tepla, posledný menej. Teplotný rozdiel na radiátoroch rôznych koncov siete môže byť celkom znateľný a môže dosiahnuť desať stupňov.
Z tohto dôvodu sa na liatinové batérie najlepšie používa jednorúrkové pripojenie vykurovacích radiátorov. Pri inštalácii hliníkových alebo bimetalových radiátorov sa teplotný rozdiel zvyšuje.
Nedostatok systému možno čiastočne napraviť inštaláciou obtoku, ktorý prenáša chladiacu kvapalinu z horného prívodného potrubia do spodného výstupného potrubia. Na automatizáciu je medzi vstupom chladiča a obtokom umiestnený ventil alebo termostat.
Ako funguje chemický zdroj energie
Potravinové zdroje založené na chemických procesoch sú primárne a sekundárne. Primárne zdroje pozostávajú z tuhých elektród a elektrolytov, ktoré ich chemicky a elektricky spájajú - kvapalné alebo tuhé zlúčeniny. Komplex reakcií celej jednotky pôsobí tak, že sa z nej vylučuje chemická nerovnováha, ktorá z nej vyplýva, čo vedie k určitej rovnováhe zložiek. Energia uvoľnená v tomto prípade vo forme nabitých častíc zhasne a vytvorí na svorkách elektrické napätie. Pokiaľ vonku nedochádza k odtoku nabitých častíc, elektrické pole spomaľuje chemické reakcie vo vnútri zdroja. Keď pripojíte svorky zdroja k určitej elektrickej záťaži, obvodom bude pretekať prúd a s obnovenou energiou sa obnovia chemické reakcie, ktoré opäť napájajú svorky. Napätie pri zdroji teda zostáva nezmenené, pomaly klesá, pokiaľ v ňom zostáva chemická nerovnováha. To je možné pozorovať pomalým, postupným poklesom napätia na svorkách.
Toto sa nazýva vybitie chemického zdroja elektriny. Spočiatku sa zistilo, že takýto komplex reagoval s dvoma rôznymi kovmi (meď a zinok) a kyselinou. V takom prípade sa kovy zničia počas procesu vypúšťania. Potom však vybrali také komponenty a ich vzájomné pôsobenie, že ak sa po znížení napätia na svorkách v dôsledku výboja tam umelo udržuje, potom elektrický prúd bude prúdiť späť cez zdroj a chemické reakcie sa môžu opäť obrátiť vytvorenie predchádzajúceho nerovnovážneho stavu v komplexe.
Zdroje prvého typu, v ktorých sú komponenty nenávratne zničené, sa nazývajú primárne alebo galvanické články po objaviteľovi týchto procesov Luigim Galvanim. Zdroje druhého druhu, ktoré sú pri pôsobení vonkajšieho napätia schopné zvrátiť celý mechanizmus chemických reakcií a opäť sa vrátiť do nerovnovážneho stavu vo vnútri zdroja, sa nazývajú zdroje druhého druhu alebo elektrické akumulátory. Od slova „hromadiť“ - zhustnúť, pozbierať. A ich hlavná funkcia, ktorá bola práve popísaná, sa nazýva nabíjanie.
S batériami to však nie je také jednoduché.
Našlo sa niekoľko takýchto chemických mechanizmov. S rôznymi látkami v nich obsiahnutými. Preto existuje niekoľko druhov batérií. A správajú sa inak, nabíjajú a vybíjajú. A v niektorých prípadoch vznikajú javy, ktoré sú ľuďom, ktorí sa nimi zaoberajú, veľmi dobre známe.
A zaoberá sa nimi prakticky každý. Batérie ako autonómne zdroje energie sa používajú všade a v najrôznejších zariadeniach. Od malých náramkových hodiniek až po vozidlá rôznych veľkostí: osobné automobily, trolejbusy, naftové lokomotívy, motorové lode.
Niektoré funkcie batérie
Klasickou batériou je automobilový sulfát olovnatý. Vyrába sa vo forme akumulátorov zapojených do série do batérie. Jeho použitie a nabíjanie / vybíjanie sú dobre známe. Nebezpečnými faktormi sú korozívna kyselina sírová, ktorá má koncentráciu 25 - 30%, a plyny - vodík a kyslík -, ktoré sa uvoľňujú pri ďalšom nabíjaní po chemickom dokončení. Zmes plynov vznikajúcich pri disociácii vody je presne známy výbušný plyn, kde je vodík presne dvakrát toľko ako kyslíka. Takáto zmes exploduje pri každej príležitosti - iskra, silný úder.
Batérie pre moderné vybavenie - mobilné telefóny, počítače - sú vyrobené v miniatúrnom prevedení, na ich nabíjanie sú vyrábané nabíjačky rôznych dizajnov. Mnohé z nich obsahujú riadiace obvody, ktoré umožňujú sledovať koniec procesu nabíjania alebo vyvážene nabíjať všetky prvky, to znamená odpojiť tie, ktoré už boli zo zariadenia nabité.
Väčšina z týchto batérií je celkom bezpečná a nesprávne vybitie / nabitie ich môže iba poškodiť („pamäťový efekt“).
To platí pre všetkých, s výnimkou batérií na báze kovového lítia a lítia. Je lepšie s nimi neexperimentovať, ale nabíjať iba na špeciálne navrhnutých nabíjačkách a pracovať s nimi iba podľa pokynov.
Dôvod je ten, že lítium je veľmi aktívne. Je to tretí prvok v periodickej tabuľke po vodíku, kov, ktorý je aktívnejší ako sodík.
Pri práci s lítium-iónovými a inými na nich založenými batériami môže kovový lítium postupne vypadávať z elektrolytu a raz spôsobiť skrat vo vnútri článku. Z toho sa môže vznietiť a viesť ku katastrofe. Pretože sa to NEDÁ vyplatiť. Horí bez kyslíka, keď reaguje s vodou. V takom prípade sa uvoľní veľké množstvo tepla a k spaľovaniu sa pridajú ďalšie látky.
V prípade mobilných telefónov s lítium-iónovými batériami sú známe prípady požiaru.
Inžinierska myšlienka sa však posúva vpred a vytvára čoraz viac nových nabíjateľných článkov na báze lítia: lítiový polymér, lítiový nanodrôt. Pokúšam sa prekonať nevýhody. A sú veľmi dobré ako batérie. Ale ... ďaleko od hriechu je lepšie nerobiť s nimi tie jednoduché činy, ktoré sú popísané nižšie.
Dvojrúrkové pripojenie vykurovacích radiátorov
Dvojrúrkové systémy majú vo svojej konštrukcii dve potrubia - priame a spätné. Chladená voda z radiátora sa vracia do kotla výstupným potrubím. Takýto vykurovací systém je veľmi vhodný v tom, že umožňuje zabezpečiť rovnomerné vykurovanie všetkých radiátorov v sieti a regulovať ich výkon samostatne.
Dvojrúrkové systémy môžu byť horizontálne alebo vertikálne. V horizontálnej polohe sa pripojenie vykonáva pomocou horného alebo spodného vedenia. Vertikálne systémy sú vhodné v domoch s rôznym počtom poschodí.
V súčasnosti sa dvojrúrkové pripojenie vykurovacích radiátorov považuje za progresívnejšie a prispieva k zvýšeniu komfortu bývania ľudí. Okrem toho poskytujú modernejší dizajn interiéru a sú vhodné pre skryté tesnenia.
Sériové pripojenie zdrojov
Toto je známa batéria článkov, „plechoviek“. Dôsledne - to znamená, že kladná hodnota prvého je vyvedená - bude kladný pól celej batérie a mínus je pripojený k plusu druhej. Mínus druhého je s plusom tretieho. A tak do poslednej. Mínus predposledného je pripojený k jeho plusu a jeho mínus je vyvedený - druhá svorka batérie.
Keď sú batérie zapojené do série, pridá sa napätie všetkých článkov a na výstupe - svorkách plus a mínus batérie - sa získa súčet napätí.
Napríklad autobatéria, ktorá má v každej nabitej banke približne 2,14 voltov, dáva zo šiestich plechoviek celkovo 12,84 voltov. 12 takýchto plechoviek (batéria pre naftové motory) dá 24 voltov.
A kapacita takejto zlúčeniny zostáva rovnaká ako kapacita jednej plechovky. Keď je výstupné napätie vyššie, zvýši sa menovitý výkon záťaže a spotreba energie bude rýchlejšia. To znamená, že všetci budú vybití naraz ako jeden prvok.
Sériové pripojenie batérií
Tieto batérie sa nabíjajú aj sériovo. Plus plus napájacieho napätia je pripojený k plusu, mínus k mínusu.Pre bežné nabíjanie je potrebné, aby boli všetky banky rovnaké v parametroch, z tej istej dávky a rovnako vybité.
V opačnom prípade, ak sa vybijú trochu inak, potom pri nabíjaní jeden dobije skôr ako ostatní a začne nabíjať. A to by sa pre neho mohlo skončiť zle. To isté bude pozorované pri rôznych kapacitách prvkov, ktoré sú, prísne povedané, rovnaké.
Sériové pripojenie batérií bolo vyskúšané od samého začiatku, takmer súčasne s vynálezom elektrochemických článkov. Alessandro Volta vytvoril svoj slávny voltický stĺp z kruhov dvoch kovov - medi a zinku, ktoré premiestňoval látkami namočenými v kyseline. Konštrukcia sa ukázala ako úspešný vynález, praktická a dokonca poskytovala napätie, ktoré bolo dosť postačujúce na vtedajšie odvážne experimenty v štúdiu elektriny - dosahovalo 120 V - a stalo sa spoľahlivým zdrojom energie.
Diagonálne pripojenie vykurovacích radiátorov
Diagonálne pripojenie batérií s vedením dodávajúcim teplo
Diagonálne pripojenie radiátorov je najefektívnejšou možnosťou fungovania vykurovacieho systému. Týmto pripojením sa horúca chladiaca kvapalina dodáva cez horné potrubie na jednej strane batérie a chladená voda sa vracia do stúpačky cez spodné potrubie na druhej strane. Toto pripojenie poskytuje maximálnu úroveň prenosu tepla z radiátora a odporúča sa používať vo vzťahu k viacdielnym konštrukciám.
Nedokonalosť diagonálneho pripojenia vykurovacích radiátorov je v jej neatraktívnom prevedení. Vzhľad prídavného vykurovacieho potrubia okolo radiátora nevyzerá veľmi esteticky, najmä v interiéroch kancelárskych a prezentačných miestností. Najčastejšie sa tento typ pripojenia realizuje v súkromnej bytovej výstavbe, kde sa prikladá veľký význam zvýšeniu účinnosti vykurovacieho systému a otázky dizajnu majú druhoradú úlohu.
Paralelné pripojenie batérií
Pri paralelnom pripojení napájacích zdrojov musia byť všetky plusy spojené s jedným, čím sa vytvorí kladný pól batérie, všetky mínusy s druhým, čím sa vytvorí mínus batérie.
Batériová časť
Paralelné pripojenie
Pri takomto pripojení by malo byť napätie, ako vidíme, na všetkých prvkoch rovnaké. Ale čo to je? Ak majú batérie pred pripojením rôzne napätie, okamžite po pripojení začne proces „vyrovnania“. Tie prvky s nižším napätím sa začnú nabíjať veľmi intenzívne, pričom budú čerpať energiu z tých, ktoré majú vyššie napätie. A je dobré, ak sa rozdiel napätí vysvetľuje rozdielnym stupňom vybitia rovnakých prvkov. Ale ak sú odlišné, s rôznymi hodnotami napätia, začne sa dobíjanie so všetkými nasledujúcimi kúzlami: zahrievanie nabitého článku, varenie elektrolytu, strata kovu elektród atď. Preto pred vzájomným pripojením prvkov v paralelnej batérii je potrebné zmerať napätie na každom z nich voltmetrom, aby ste sa ubezpečili, že nadchádzajúca operácia je bezpečná.
Ako vidíme, obe metódy sú celkom životaschopné - paralelné aj sériové pripojenie batérií. V každodennom živote máme dostatok prvkov, ktoré sú súčasťou našich pomôcok alebo fotoaparátov: jedna batéria alebo dve alebo štyri. Sú spojené tak, ako je to definované dizajnom, a vôbec nerozmýšľame nad tým, či ide o paralelné alebo sériové pripojenie.
Ale keď je v technickej praxi potrebné okamžite zaistiť veľké napätie a dokonca aj na dlhé obdobie sú v areáli vybudované obrovské polia akumulátorov.
Napríklad pre núdzové napájanie rádiovej reléovej komunikačnej stanice s napätím 220 voltov v období, keď musí byť odstránená akákoľvek porucha v napájacom obvode, trvá to 3 hodiny ... Batérií je veľa.
Podobné články:
- Metódy premeny 220 voltov na 380
- Výpočet strát napätia v kábli
- Práca s megohmetrom: na čo slúži a ako sa používa?
Spodné pripojenie vykurovacích radiátorov
Spodné pripojenie chladiča
Takáto schéma pripojenia vykurovacích radiátorov sa považuje za najmenej efektívnu z hľadiska prenosu tepla. Tepelný výkon radiátorov pri jeho použití je výrazne znížený a tepelné straty dosahujú 10 - 15%. Z tohto dôvodu sa zabráni použitiu vykurovacích telies so spodným pripojením. Ale v prípadoch, keď je estetickej stránke problému pridelená dôležitá úloha v interiéri priestorov, napríklad v priestoroch kancelárií spoločnosti, je takáto schéma veľmi pohodlná. Buď pri inštalácii dizajnových radiátorov zložitých tvarov alebo neštandardného umiestnenia. Účinne skryje potrubia, ktoré sú najčastejšie maskované soklovými doskami alebo zaliate do podlahového poteru.
Takéto potrubie je opodstatnené pri použití bimetalových alebo hliníkových radiátorov, v ktorých vysoká tepelná vodivosť výrobného materiálu pomáha znižovať straty prenosom tepla.
